TW202339871A - 連續鑄造用之浸漬噴嘴及鋼之連續鑄造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可提高鑄片品質之浸漬噴嘴及鋼之製造方法。有底筒狀之連續鑄造用之浸漬噴嘴，在浸漬於連續鑄造用鑄模內之鋼液的部位，具有相對於噴嘴之軸心呈軸對稱之兩對以上的吐出孔，直體部內鋼液流路其下部內徑與上部內徑為相同之內徑或為縮減之直徑，將上側吐出孔之開口部面積設為S3，將下側吐出孔之開口部面積設為S4，則上部之直體部內截面面積S1相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積的比為於0.30～0.50之範圍，下部之直體部內截面面積S2相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積的比為於0.10～0.40之範圍，且滿足0.20≦(S2/S4)≦(S1/S3)≦1.0之關係，吐出孔之吐出角度係以水平為基準，以朝上為正，為於+20°～-50°之範圍，下側之吐出孔之吐出角度以上側之吐出孔之吐出角度為基準，於20°~55°之範圍時係朝下。

Description

連續鑄造用之浸漬噴嘴及鋼之連續鑄造方法
本發明係關於一種於連續鑄造鋼液時將鋼液注入至鑄模內之浸漬噴嘴及使用該浸漬噴嘴的鋼之連續鑄造方法。詳細而言，係關於一種可抑制吹入至浸漬噴嘴內之惰性氣體氣泡被捕捉至凝固殼(shell)及鑄模粉末被夾帶至凝固殼之兩者的連續鑄造用之浸漬噴嘴及鋼之連續鑄造方法。
當作判定利用連續鑄造機所製造之鋼鑄片品質的基準，可列舉以下2者。第1係吹入至在浸漬噴嘴內流下之鋼液中氬氣等惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之量較少。第2係添加至彎液面(鑄模內鋼液液面)之鑄模粉末被捕捉至鑄片之量較少。由於被鑄片捕捉之惰性氣體氣泡及鑄模粉末會成為鋼製品之表面缺陷，因此減少此種現象至關重要。
在利用連續鑄造機鑄造鋼坯鑄片之情況時，一般而言，所使用之浸漬噴嘴係具有與左右之鑄模短邊相對之吐出孔的浸漬噴嘴。因此，自浸漬噴嘴之吐出孔所吐出之鋼液的吐出流與鑄模短邊側之凝固殼(鑄片短邊凝固殼)相碰撞，在碰撞之後則上下分岐。分岐之流之一者為朝向鑄模下方之流(以下，稱為「分岐下降流」)，另一則成為朝向上部之彎液面之流(以下，稱為「分岐上升流」)。
其中，朝向彎液面之分岐上升流形成沿著鋼坯鑄片之短邊凝固殼之上升流(以下，稱為「短邊側上升流」)。而且，該短邊側上升流對彎液面中之鋼液流速帶來較大之影響。即，分岐上升流越快，則短邊側上升流越快，隨著短邊側上升流之流速增加，彎液面中之鋼液流速變快。其結果，則存在於彎液面上之鑄模粉末向凝固殼之夾帶頻度增大。即，為了減少鑄模粉末性之缺陷，如何使鑄片短邊凝固殼碰撞後之分岐上升流減速則成為問題。
另一方面，朝向鑄模下方之分岐下降流，形成沿著鋼坯鑄片之短邊凝固殼之下降流(以下，稱為「短邊側下降流」)。而且，該短邊側下降流可到達未凝固層之深處。於該情況下，分岐下降流越快，則短邊側下降流越快，且短邊側下降流向未凝固層之滲入深度增大。
為了防止浸漬噴嘴內壁上之氧化鋁附著，被吹入至在浸漬噴嘴內流下之鋼液中之氬氣等惰性氣體，係成為氣泡而自浸漬噴嘴之吐出孔向鑄模內鋼液排出。排出至鑄模內鋼液之惰性氣體氣泡之一部分與分岐下降流一起滲入至鑄模下方。分岐下降流越快，則短邊側下降流越快，結果，惰性氣體氣泡向未凝固層內部之滲入深度變深，惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之量增大。即，為了降低惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之量，如何使鑄片短邊凝固殼碰撞後之分岐下降流減速則成為問題。
針對該等問題已被提出了若干對策，其中一個對策係提出使用浸漬噴嘴進行連續鑄造之技術，該浸漬噴嘴係於浸漬噴嘴在鋼液中之浸漬部的左右兩側之上下具有複數個吐出孔。
例如，於專利文獻1中揭示有一種連續鑄造用浸漬噴嘴，其係於浸漬噴嘴在鋼液中之浸漬部，具有以設置於下側之吐出孔之開口部面積小於設置於上側之吐出孔之開口部面積之方式形成的上下複數個吐出孔，且浸漬噴嘴內部之鋼液流路之內徑係，設置有吐出孔之範圍較未設置吐出孔之上部為小。
根據專利文獻1，可使來自吐出孔之吐出流變緩慢且均勻之流，藉此，可使短邊側下降流變弱，並可減少惰性氣體氣泡或非金屬夾雜物被捕捉至鑄片之量。
於專利文獻2中揭示有一種連續鑄造用浸漬噴嘴，其係於浸漬噴嘴在鋼液中之浸漬部，具有左行上段、左行下段、右行上段、右行下段之4個吐出孔，其所具有之吐出孔以如下方式形成：下段之吐出孔之開口部面積小於上段之吐出孔之開口部面積，且下段之吐出孔之開口部面積相對於上段及下段之吐出孔之開口部面積之合計的比為0.2以上且0.4以下，下段之吐出孔之吐出角度以上段之吐出孔之吐出角度為基準，係朝下10°以上。
根據專利文獻2，其可充分控制鑄片短邊凝固殼側之內壁附近的鋼液流速，藉此，可抑制惰性氣體氣泡或非金屬夾雜物經由短邊側下降流而滲入至鑄片之深部，從而獲得內部缺陷較少之鑄片。
於專利文獻3中揭示有一種浸漬噴嘴，其在浸漬於鑄模內之鋼液的部位，具有相對於浸漬噴嘴之軸心呈左右對稱之兩對以上的吐出孔，且位於鉛直方向上下之位置關係的2個吐出孔中，位於下側之吐出孔之開口部面積與位於上側之吐出孔之開口部面積相等或較之為大，各吐出孔之吐出角度以相對於水平朝上15°為朝上之限度，且以相對於水平朝下50°為朝下之限度，位於鉛直方向上下之位置關係之2個吐出孔中，位於下側之吐出孔之吐出角度較位於上側之吐出孔之吐出角度而言其朝下之角度較大，且位於下側之吐出孔之吐出角度與位於上側之吐出孔之吐出角度的差為20°以上且55°以下。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2006-198655號公報 專利文獻2：國際公開第2010/109887號 專利文獻3：日本專利特開2019-63851號公報
(發明所欲解決之問題)
然而，上述先前技術中存在以下之問題。專利文獻1所記載之技術中，使吐出孔之吐出角度之較佳範圍為朝上10°至朝下45°之範圍。然而，專利文獻1之實施例中，設置於下側之吐出孔之吐出角度與設置於上側之吐出孔的吐出角度相同。即，設置於下側之吐出孔之吐出角度與設置於上側之吐出孔的吐出角度未設有差值。因此，導致自上下之吐出孔吐出之吐出流彼此合流，而難以獲得理想之吐出流之衰減效果。
專利文獻2所記載之技術中，由於下段之吐出孔之開口部面積小於上段之吐出孔之開口部面積，且下段之吐出孔之吐出角度與上段之吐出孔之吐出角度的差較小，因而彎液面中之鋼液流速變快，而產生鑄模粉末夾帶之危險性較高。
專利文獻3所記載之技術中，雖然記載有吐出孔之角度，但是並無浸漬噴嘴之直體部內截面面積與吐出孔面積之關係相關的具體記載，詳細條件不明，而難以想像其可獲得實際之改善效果。
本發明係鑒於上述情況所完成者，其目的在於提供一種連續鑄造用之浸漬噴嘴，其於鋼之連續鑄造中將鋼液注入至連續鑄造用鑄模時，可提高鑄片品質。即，其目的在於，穩定地抑制吹入至在浸漬噴嘴內流下之鋼液中的氬氣等惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片，且穩定地抑制添加至彎液面之鑄模粉末被捕捉至鑄片。又，其目的在於提出使用該浸漬噴嘴之鋼的連續鑄造方法。 (解決問題之技術手段)
本發明用以解決上述問題的連續鑄造用之浸漬噴嘴係將鋼液注入至連續鑄造用鑄模內之有底筒狀之連續鑄造用之浸漬噴嘴；且其特徵在於：在浸漬於上述連續鑄造用鑄模內之鋼液之部位，具有相對於上述浸漬噴嘴之軸心呈軸對稱之兩對以上之吐出孔，上述浸漬噴嘴之直體部內鋼液流路於自上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍與其他部位成為相同之內徑或較其他部位縮減之直徑，將上側吐出孔之單側開口部面積設為S3，將下側吐出孔之單側開口部面積設為S4，自上述浸漬噴嘴之上端至上述上側吐出孔之上端為止的範圍之直體部內截面面積(S1)相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積(S3＋S4)的比為於0.30～0.50之範圍，自上述上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍之直體部內截面面積(S2)相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積(S3＋S4)的比為於0.10～0.40之範圍，上述浸漬噴嘴直體部內截面面積(S1、S2)與吐出孔之單側開口面積(S3、S4)為滿足0.20≦(S2/S4)≦(S1/S3)≦1.0之關係，各吐出孔之吐出角度以水平面為基準並以朝上為正，為於+20°～-50°之範圍，鉛直方向下側之吐出孔之吐出角度以鉛直方向上側之吐出孔之吐出角度為基準，於20°～55°之範圍為鉛直方向朝下。
再者，本發明之連續鑄造用之浸漬噴嘴中，位於鉛直方向上下之位置關係之2個上述吐出孔於水平面內為朝向不同之方向，至少1對上述吐出孔朝向與上述鑄模之長邊面平行之方向，如此該構成可成為更佳之解決手段。
又，本發明之鋼之連續鑄造方法，其特徵在於，使用上述浸漬噴嘴，一面對連續鑄造用鑄模內鋼液表面添加鑄模粉末，且對在上述浸漬噴嘴之鋼液流路中流下之鋼液中吹入惰性氣體，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內。
再者，本發明之鋼之連續鑄造方法中，(a)一面自設置於上述連續鑄造用鑄模之背面之直流磁場產生裝置於上述浸漬噴嘴之鉛直方向最上部之吐出孔之上側及鉛直方向最下部之吐出孔之下側對鑄模內之鋼液施加直流靜磁場，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內；(b)一面自設置於上述連續鑄造用鑄模之背面之交流磁場產生裝置對上述鑄模內之鋼液施加交流移動磁場，一面經由上述浸漬噴嘴將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內；諸如此類之構成可成為更佳之解決手段。 (對照先前技術之功效)
藉由使用本發明之浸漬噴嘴，可適當地保持自浸漬噴嘴之上下之吐出孔所吐出之鋼液的吐出流量，且自上下之吐出孔吐出之吐出流彼此不會合流而在鑄片短邊凝固殼碰撞。藉此，來自位於上側之吐出孔之吐出流與鑄片短邊凝固殼碰撞後之分岐下降流、與來自位於下側之吐出孔之吐出流與鑄片短邊凝固殼碰撞後之分岐上升流相碰撞，而各別之流速則衰減。其結果，影響惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之短邊側下降流，係自鉛直方向最下側之吐出孔所吐出之吐出流與鑄片短邊凝固殼相碰撞後的分岐下降流成為主體。另一方面，影響決定鑄模粉末夾帶之彎液面中之鋼液流速的短邊側上升流，係自最上側之吐出孔吐出之吐出流與鑄片短邊凝固殼相碰撞後之分岐上升流成為主體。藉此，其可使短邊側上升流及短邊側下降流之兩者減速，而實現穩定地抑制鑄模粉末夾帶及惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之兩者。因此，於鋼之連續鑄造中使用本發明之浸漬噴嘴將鋼液注入至連續鑄造用鑄模時，可提高鑄片之品質。
以下，對本發明之實施形態具體地進行說明。再者，各圖式係示意圖，其存在有與實物不同之情況。又，以下之實施形態係例示性用以使本發明之技術思想具體化之裝置或方法者，其並非被構成必須特定為下述構成。即，本發明之技術思想可於申請專利範圍所記載之技術範疇內，增加各種變更。
以下，對本發明具體地進行說明。鋼坯鑄片之橫截面係，鑄片寬度相對於鑄片厚度而言呈特別大，且需要各種鑄片寬度之鋼坯鑄片。一般而言，鑄片寬度/鑄片厚度大多位於約4～12之範圍。因此，於製造鋼坯鑄片之連續鑄造機中，使用與鑄造對象之鋼坯鑄片之橫截面尺寸相對應之連續鑄造用鑄模。該連續鑄造用鑄模為了調整矩形之鑄模內部空間，具有相對之一對鑄模長邊及相對之一對鑄模短邊，且構成為鑄模短邊可於鑄模長邊之內側移動。
作為將鋼液注入至該連續鑄造用鑄模之浸漬噴嘴，被使用具有與相對之一對鑄模短邊相對之一對以上之吐出孔的浸漬噴嘴。自各吐出孔朝向各鑄模短邊注入鋼液。因此，自吐出孔吐出之鋼液之吐出流與鑄模短邊側之凝固殼即鑄片短邊凝固殼相碰撞，碰撞之後上下分岐。其中一者成為朝向鑄模下方之流，即分岐下降流。又，另一者成為朝向上部之彎液面之流，即分岐上升流。朝向彎液面之分岐上升流形成沿著鋼坯鑄片之短邊凝固殼之上升流，即短邊側上升流。朝向鑄模下方之分岐下降流形成沿著鋼坯鑄片之短邊凝固殼之下降流，即短邊側下降流。
本發明人等對在此種鋼坯連續鑄造機中可使短邊側下降流及短邊側上升流之兩者減速之浸漬噴嘴進行了研究。其結果得知，以下形狀之浸漬噴嘴最佳。即，本實施形態之浸漬噴嘴係將鋼液注入至連續鑄造用鑄模內之有底筒狀之耐火物。而且，在浸漬於連續鑄造用鑄模內之鋼液之部位，具有相對於浸漬噴嘴之軸心呈左右對稱之兩對以上之吐出孔。該浸漬噴嘴之直體部內鋼液流路係於自上述上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍與其他部位為相同之內徑或者為較其他部位縮減之直徑。又，浸漬噴嘴內徑上部直體部之截面面積S1、配置有吐出孔之直體部的截面面積S2、配置於上側之吐出孔的開口部面積S3、及配置於下側之吐出孔的開口部面積S4滿足S1/(S3＋S4)=0.30～0.50、S2/(S3＋S4)=0.10～0.40之關係。另外，滿足0.20≦(S2/S4)≦(S1/S3)≦1.0之關係。進而，關於各吐出孔之吐出角度，上下配置之吐出孔位於+20°～-50°為止之範圍。而且，鉛直方向下側之吐出孔之吐出角度係以鉛直方向上側之吐出孔之吐出角度為基準於20°～55°之範圍時為鉛直方向朝下。此處，所謂「吐出孔之吐出角度」，係指吐出孔之中心軸與水平面所成之角度，以朝上為正。
本實施形態之浸漬噴嘴係在浸漬於連續鑄造用鑄模內之鋼液之部位，具有相對於浸漬噴嘴之軸心呈軸對稱之兩對以上之吐出孔。其原因在於，藉由具有呈軸對稱之兩對以上之吐出孔，會使自吐出孔所吐出之吐出流分散，而吐出流之流速減緩。藉此，吐出流與鑄片短邊凝固殼碰撞之後形成之分岐下降流及分岐上升流之兩者則減速。
而且，浸漬噴嘴之直體部內鋼液流路係於自上述上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍與其他部位為相同之內徑或者為較其他部位縮減之直徑。又，浸漬噴嘴內徑上部直體部之截面面積S1、配置有吐出孔之直體部之截面面積S2、配置於上側之吐出孔之開口部面積S3、及配置於下側之吐出孔之開口部面積S4為滿足S1/(S3＋S4)=0.30～0.50、S2/(S3＋S4)=0.10～0.40之關係。另外，亦滿足0.20≦(S2/S4)≦(S1/S3)≦1.0之關係。藉此，其可緩和自鉛直方向下側之吐出孔所吐出之吐出流的流量因壓力差所增加的現象。另外，藉由自上下設置之吐出孔分配之吐出流，其可進一步抑制短邊側下降流。當未滿足該條件之情況下，則有因吐出孔間之流量平衡發生變化而使得附著於浸漬噴嘴內壁等之氧化鋁等附著物堵塞鋼液流路之虞。
又，有關各吐出孔之吐出角度，其上下配置之吐出孔係位於+20°～-50°之範圍。其原因在於，若使各吐出孔之吐出角度較相對於水平朝上20°者更朝向上方，則有來自設置於鉛直方向最上側之吐出孔之吐出流不與鑄片短邊凝固殼相碰撞，且不減速地直接流向彎液面之虞。另一方面，其原因在於，若使各吐出孔之吐出角度較相對於水平朝下50°者更朝向下方，則有來自設置於鉛直方向最下側之吐出孔之吐出流與鑄片短邊凝固殼相碰撞之位置成為較鑄模下端為深的位置，而使短邊側下降流不減速之虞。因此，吐出孔之吐出角度被設為+20°～-50°之範圍。
又，位於鉛直方向上下之位置關係的2個吐出孔中，位於下側之吐出孔的吐出角度較位於上側之吐出孔的吐出角度而言朝下角度較大，且將位於下側之吐出孔的吐出角度與位於上側之吐出孔的吐出角度的差設為20°以上且55°以下。如此設定之理由係為了避免來自位於上側之吐出孔的吐出流與來自位於下側之吐出孔的吐出流於與鑄片短邊凝固殼相碰撞前便合流。若吐出角度之差未滿20°，則有來自2個吐出孔之吐出流合流之虞。另一方面，若吐出角度之差超過55°，則有來自位於下側之吐出孔的吐出流與較鑄模下端更靠下方之鑄片短邊凝固殼相碰撞而短邊側下降流之滲入深度變深之虞。或者，其有來自位於上側之吐出孔的吐出流與彎液面正下方之鑄片短邊凝固殼相碰撞而讓短邊側上升流變快之虞。
進而，本實施形態之浸漬噴嘴中，較佳為，位於鉛直方向上下位置關係之2個吐出孔於水平面內朝向不同之方向，至少1對上述吐出孔朝向與鑄模之長邊面平行的方向。若使來自上側吐出孔之吐出流與來自下側吐出孔的吐出流於水平面內為不同之方向，則吐出流彼此相干涉且合流之虞變小，吐出流之分散效果提高，因而較佳。在水平面內不同之方向其最大未滿90°。其原因在於，若吐出流與鑄模長邊面側之凝固殼相碰撞時，則有凝固殼之厚度平衡破壞，對鑄片品質帶來不良影響之虞。尤其是，藉由使位於鉛直方向上下位置關係之2個吐出孔中吐出流量較多之吐出孔朝向與鑄模之長邊面相平行的方向，則可適當地控制鑄模內鋼液之流動。
圖1表示本發明一實施形態之連續鑄造用之浸漬噴嘴。圖1(a)係於包含浸漬噴嘴1之中心軸C及吐出孔2之中心軸之面切斷時的縱剖視圖，圖1(b)係自與吐出孔2相對之傾斜上方觀察之立體圖。再者，圖1所示之實施形態之浸漬噴嘴1係在浸漬於鋼液之部位的鉛直方向上下，具有相對於浸漬噴嘴1之軸心C呈軸對稱之兩對吐出孔2之浸漬噴嘴1。
圖1中之符號1係浸漬噴嘴，2係吐出孔，3係位於鉛直方向上側之吐出孔(以下被記載為「上側吐出孔」)，4係位於鉛直方向下側之吐出孔(以下被記載為「下側吐出孔」)，5係設置於浸漬噴嘴1之內部的鋼液流路，6係浸漬噴嘴1之底，7係浸漬噴嘴1之上端位置，8係上側吐出孔3之上端位置，α係上側吐出孔3之吐出角度，β係下側吐出孔4之吐出角度，S1係自浸漬噴嘴1之上端位置7至上側吐出孔3之上端位置8為止的範圍之鋼液流路的面積(直體部內截面面積)，S2係自上側吐出孔3之上端位置8至浸漬噴嘴1之底6為止的範圍之鋼液流路的面積(直體部內截面面積)，S3係上側吐出孔3之單側開口部面積，S4係下側吐出孔4之單側開口部面積。圖1所示之浸漬噴嘴1中，由於吐出孔2於鉛直方向上下設置有兩對，因而上側吐出孔3對應於設置在鉛直方向最上側之吐出孔2，下側吐出孔4對應於設置在鉛直方向最下側之吐出孔2。於圖1之例中，上側吐出孔3與下側吐出孔4於水平面內設為相同之方向。
本實施形態之浸漬噴嘴1以上述方式所構成。以下，對使用如此構成之本實施形態之浸漬噴嘴1的鋼之連續鑄造方法進行說明。
於中間包之底部設置浸漬噴嘴1，以浸漬噴嘴1位於鑄模空間之大致中心之方式將中間包設置於連續鑄造用鑄模之上方。一面自收容在轉爐等精煉爐中熔製之鋼液的盛鋼桶對中間包注入鋼液，一面經由浸漬噴嘴1而自中間包對連續鑄造用鑄模注入鋼液。對彎液面即鑄模內鋼液液面添加鑄模粉末，被覆鑄模內鋼液表面。於在浸漬噴嘴1之鋼液流路5中流下之鋼液中，經由滑動噴嘴或上噴嘴被吹入氬氣或氮氣等惰性氣體。
圖2係示意性地表示使用於鉛直方向上下設置有兩對吐出孔2之本實施形態的浸漬噴嘴1，在進行之模擬鑄模內鋼液流動之水模型實驗中的鑄模內流動之調查結果的圖。以下，基於圖2，對鑄模內之鋼液流動進行說明。再者，圖2僅顯示有連續鑄造用鑄模之單側的一半，另一側的一半亦以中心軸C為對稱軸而表示相同之形態。
圖2中之符號9係鑄模短邊，10係鑄模內液面(相當於彎液面)，11係來自上側吐出孔3之吐出流，12係來自下側吐出孔4之吐出流，13係來自上側吐出孔3之吐出流11分岐後形成之分岐上升流，14係來自上側吐出孔3之吐出流11分岐後形成之分岐下降流，15係來自下側吐出孔4之吐出流12分岐後形成之分岐上升流，16係來自下側吐出孔4之吐出流12分岐後形成之分岐下降流，17係沿著鑄片短邊9流動之短邊側上升流，18係沿著鑄片短邊9流動之短邊側下降流，19係彎液面流。於圖2中，與圖1相同之部分被以相同符號表示，且省略其說明。又，圖2中之符號20係於水模型實驗中測定彎液面流19流速之流速計感測器，21係測定短邊側下降流18流速之流速計感測器。於圖2中，以直線顯示吐出流11及吐出流12，但是吐出流11及吐出流12實際上隨著時間經過一面上下變動，一面朝向鑄模短邊9流動。
如圖2所示，自上側吐出孔3吐出之吐出流11及自下側吐出孔4吐出之吐出流12於與鑄模短邊9相碰撞為止的範圍不合流而與鑄模短邊9相碰撞。與鑄模短邊9相碰撞之後，吐出流11分岐為分岐上升流13與分岐下降流14，吐出流12分岐為分岐上升流15與分岐下降流16。於本實施形態之浸漬噴嘴1中，吐出流分散為吐出流11與吐出流12之兩者。當注入至鑄模內之鋼液量相同時，即，鑄片拉拔速度相同時，其與吐出孔2為一對時(於單側僅為1個)之分岐上升流及分岐下降流相比，於本實施形態中，分岐上升流13、分岐下降流14、分岐上升流15、分岐下降流16之各流速減緩。進而，分岐下降流14與分岐上升流15係朝向相反側之流，分岐下降流14與分岐上升流15相碰撞、干涉後相互減速。
其結果，影響決定鑄模粉末夾帶的彎液面流19之短邊側上升流17，則幾乎不受分岐上升流15之影響，而主要由分岐上升流13之流速所決定。由於分岐上升流13較吐出孔2為一對時之分岐上升流之速度為減速，因此短邊側上升流17減速，藉此，彎液面流19之流速則降低。
同樣地，影響氣體氣泡被捕捉至鑄片之短邊側下降流18，則幾乎不受分岐下降流14之影響，而主要由分岐下降流16之流速所決定。由於分岐下降流16較吐出孔2為一對時之分岐下降流之速度為減速，因而短邊側下降流18之流速亦降低。
即，藉由使用本實施形態之浸漬噴嘴1來連續鑄造鋼液，則影響鑄模粉末夾帶之彎液面流19及影響氣體氣泡被捕捉至鑄片之短邊側下降流18均減速。其結果，可穩定地抑制鑄模粉末夾帶及惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之兩者。
於上述實施形態中，係使用上側一對、下側一對之吐出孔2。亦可取而代之，而使用在上下任一側於鉛直方向上相同位置向水平方向不同方向吐出之兩對以上的吐出孔2。於該情況下，吐出孔2之開口截面面積係設為相對於中心軸為單側之合計開口面積。
如以上所說明，根據本實施形態，可使影響決定鑄模粉末夾帶之彎液面中之鋼液流速的短邊側上升流17及影響惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片的短邊側下降流18之兩者減速，從而實現穩定地抑制鑄模粉末夾帶及惰性氣體氣泡被捕捉至鑄片之兩者。 [實施例]
本發明係以如上方式所構成者，以下，藉由實施例對本發明之實施可能性及效果進而進行說明。於實機鋼坯連續鑄造機中，使用本實施形態之浸漬噴嘴1實施連續鑄造操作(發明例)。連續鑄造之鋼坯鑄片之橫截面尺寸係，厚度為220～260 mm，寬度為1000～2200 mm，作為吹入至浸漬噴嘴1之惰性氣體係使用氬氣，於鑄模內鋼液表面，根據鑄片拉拔速度及鋼種來添加最佳之鑄模粉末。又，為了比較，亦使用浸漬噴嘴之左右具有一對吐出孔的浸漬噴嘴，以及浸漬噴嘴之左右具有兩對吐出孔、但兩對吐出孔之設置條件係在本發明範圍外之浸漬噴嘴。
所使用之連續鑄造用鑄模係以下3種連續鑄造用鑄模，即：未設置磁場產生裝置之鑄模；設置有直流磁場產生裝置之鑄模，其中該直流磁場產生裝置在連續鑄造用鑄模之背面，於上側吐出孔之上側及下側吐出孔之下側分別呈1段而合計呈2段，且隔著鑄模長邊相對地設置；設置有交流磁場產生裝置之鑄模，其中該交流磁場產生裝置於連續鑄造用鑄模之背面隔著鑄模長邊相對地設置。
於使用設置有直流磁場產生裝置之連續鑄造用鑄模之連續鑄造操作中，自上下2段之直流磁場產生裝置，分別於上側吐出孔之上側、及下側吐出孔之下側對鑄模內之鋼液施加直流靜磁場。又，於使用設置有交流磁場產生裝置之連續鑄造用鑄模之連續鑄造操作中，自交流磁場產生裝置對連續鑄造用鑄模內之鋼液施加交流移動磁場，一面於彎液面中使鑄模內鋼液於水平方向回旋，一面連續鑄造。
將利用鋼坯連續鑄造機製造出之鋼坯鑄片熱軋形成為熱軋鋼板，對該熱軋鋼板中由氬氣氣泡及鑄模粉末引起之表面缺陷進行研究。根據該表面缺陷，對殘留於鑄片之氬氣氣泡及鑄模粉末進行評估。即，鋼製品之缺陷指數越低，則評估為殘留於鑄片之氬氣氣泡及鑄模粉末越少。
表1表示浸漬噴嘴之條件，表2表示操作條件及操作結果。藉由於本發明範圍內設計浸漬噴嘴，可使鋼製品之缺陷混入率降低。
[表1]
No. 吐出角度 面積比 備註
α β S1/(S3＋S4) S2/(S3＋S4) S1/S3 S2/S4
° ° - - - -
1 +10 -25 0.3 0.1 0.1 0.1 發明例
2 +5 -30 0.3 0.1 0.1 0.1 發明例
3 0 -35 0.3 0.1 0.1 0.1 發明例
4 +10 -25 0.4 0.2 0.3 0.2 發明例
5 +5 -30 0.4 0.2 0.3 0.2 發明例
6 0 -35 0.4 0.2 0.3 0.2 發明例
7 +10 -25 0.5 0.3 0.5 0.4 發明例
8 +5 -30 0.5 0.3 0.5 0.4 發明例
9 0 -35 0.5 0.3 0.5 0.4 發明例
10 +10 -25 0.5 0.1 0.7 0.5 發明例
11 +5 -30 0.5 0.1 0.7 0.5 發明例
12 0 -35 0.5 0.1 0.7 0.5 發明例
13 +10 -25 0.3 0.2 1.0 0.8 發明例
14 +5 -30 0.3 0.2 1.0 0.8 發明例
15 0 -35 0.3 0.2 1.0 0.8 發明例
16 +10 -25 0.4 0.3 0.3 0.1 發明例
17 +5 -30 0.4 0.3 0.3 0.1 發明例
18 0 -35 0.4 0.3 0.3 0.1 發明例
19 0 -15 0.3 0.2 0.1 0.1 比較例
20 0 -5 0.3 0.2 0.1 0.1 比較例
21 +10 -50 0.3 0.2 0.1 0.1 比較例
22 +10 -50 0.4 0.3 0.3 0.2 比較例
23 - -15 - 0.4 - 0.4 比較例
24 - -25 - 0.4 - 0.4 比較例
25 - -45 - 0.5 - 0.4 比較例
26 +10 -25 0.5 0.5 1 0.9 比較例
27 +5 -30 0.6 0.4 1.1 0.9 比較例
28 +10 -25 0.4 0.07 0.8 0.2 比較例
29 +5 -30 1.6 1.1 3.2 2.2 比較例
30 0 -35 0.4 0.5 0.8 1 比較例
[表2]
No. 鋼液通過量 直流電磁場 交流移動磁場 鋼製品缺陷指數 備註
ton/min 有無施加 有無施加 -
1 4.2 有 無 0.25 發明例
2 4.2 有 無 0.23 發明例
3 4.2 有 無 0.21 發明例
4 5.4 有 無 0.18 發明例
5 5.4 有 無 0.15 發明例
6 5.4 有 無 0.16 發明例
7 5.0 有 無 0.19 發明例
8 5.0 有 無 0.18 發明例
9 5.0 有 無 0.13 發明例
10 4.2 無 有 0.17 發明例
11 4.2 無 有 0.12 發明例
12 4.2 無 有 0.15 發明例
13 5.4 無 有 0.14 發明例
14 5.4 無 有 0.19 發明例
15 5.4 無 有 0.20 發明例
16 5.0 無 有 0.21 發明例
17 5.0 無 有 0.23 發明例
18 5.0 無 有 0.22 發明例
19 4.2 無 無 0.32 比較例
20 4.2 無 無 0.35 比較例
21 4.2 無 無 0.37 比較例
22 4.2 無 無 0.33 比較例
23 4.2 無 無 0.35 比較例
24 4.2 無 無 0.38 比較例
25 4.2 無 無 0.40 比較例
26 5.0 無 無 0.40 比較例
27 5.0 無 無 0.40 比較例
28 4.2 無 無 0.32 比較例
29 4.2 無 無 0.37 比較例
30 4.2 無 無 0.39 比較例
1:浸漬噴嘴 2:吐出孔 3:上側吐出孔 4:下側吐出孔 5:鋼液流路 6:浸漬噴嘴之底 7:浸漬噴嘴之上端位置 8:上側吐出孔之上端位置 9:鑄模短邊 10:鑄模內液面 11:來自上側吐出孔之吐出流 12:來自下側吐出孔之吐出流 13:分岐上升流 14:分岐下降流 15:分岐上升流 16:分岐下降流 17:短邊側上升流 18:短邊側下降流 19:彎液面流 20:流速計感測器 21:流速計感測器 α,β:吐出角度 S1:(自浸漬噴嘴之上端位置至上側吐出孔之上端位置為止的範圍之)直體部內截面面積 S2:(自上側吐出孔之上端位置至浸漬噴嘴之底為止的範圍之)直體部內截面面積 S3:(上側吐出孔之單側)開口部面積 S4:(下側吐出孔之單側)開口部面積 C:中心軸(軸心)
圖1(a)係本發明之一實施形態之浸漬噴嘴的縱剖視圖，(b)係自吐出方向上部觀察之立體圖。 圖2係示意性地表示使用上述實施形態之浸漬噴嘴，其模擬鑄模內鋼液流動之水模型實驗中鑄模內流動之調查結果的圖。
1:浸漬噴嘴
2:吐出孔
3:上側吐出孔
4:下側吐出孔
5:鋼液流路
6:浸漬噴嘴之底
7:浸漬噴嘴之上端位置
8:上側吐出孔之上端位置
α,β:吐出角度
S1:(自浸漬噴嘴之上端位置至上側吐出孔之上端位置為止的範圍之)直體部內截面面積
S2:(自上側吐出孔之上端位置至浸漬噴嘴之底為止的範圍之)直體部內截面面積
S3:(上側吐出孔之單側)開口部面積
S4:(下側吐出孔之單側)開口部面積

Claims (6)

  1. 一種連續鑄造用之浸漬噴嘴，其係將鋼液注入至連續鑄造用鑄模內之有底筒狀的連續鑄造用之浸漬噴嘴，且 在浸漬於上述連續鑄造用鑄模內之鋼液之部位，具有相對於上述浸漬噴嘴之軸心呈軸對稱之兩對以上的吐出孔， 上述浸漬噴嘴之直體部內鋼液流路於自上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍與其他部位為相同之內徑或較其他部位縮減之直徑， 將上側吐出孔之單側開口部面積設為S3，將下側吐出孔之單側開口部面積設為S4， 自上述浸漬噴嘴之上端至上述上側吐出孔之上端為止的範圍之直體部內截面面積(S1)相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積(S3＋S4)的比為於0.30～0.50之範圍， 自上述上側吐出孔之上端至上述浸漬噴嘴之底為止的範圍之直體部內截面面積(S2)相對於上述吐出孔之單側合計開口部面積(S3＋S4)的比為於0.10～0.40之範圍， 上述浸漬噴嘴直體部內截面面積(S1、S2)與吐出孔之單側開口面積(S3、S4)滿足0.20≦(S2/S4)≦(S1/S3)≦1.0之關係， 各吐出孔之吐出角度以水平面為基準以朝上為正，為於+20°～-50°之範圍， 鉛直方向下側之吐出孔之吐出角度以鉛直方向上側之吐出孔之吐出角度為基準於20°～55°之範圍時，為鉛直方向朝下。
  2. 如請求項1之連續鑄造用之浸漬噴嘴，其中，位於鉛直方向上下之位置關係之2個上述吐出孔，於水平面內朝向不同之方向，至少1對上述吐出孔朝向係與上述鑄模之長邊面平行之方向。
  3. 一種鋼之連續鑄造方法，其使用如請求項1或2之連續鑄造用之浸漬噴嘴，一面對連續鑄造用鑄模內鋼液表面添加鑄模粉末，且對在上述浸漬噴嘴之鋼液流路中流下之鋼液中吹入惰性氣體，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內。
  4. 如請求項3之鋼之連續鑄造方法，其係一面自設置於上述連續鑄造用鑄模之背面之直流磁場產生裝置於上述浸漬噴嘴之鉛直方向最上部之吐出孔之上側及鉛直方向最下部之吐出孔之下側對鑄模內之鋼液施加直流靜磁場，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內。
  5. 如請求項3之鋼之連續鑄造方法，其係一面自設置於上述連續鑄造用鑄模之背面之交流磁場產生裝置對上述鑄模內之鋼液施加交流移動磁場，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內。
  6. 如請求項4之鋼之連續鑄造方法，其係一面自設置於上述連續鑄造用鑄模之背面之交流磁場產生裝置對上述鑄模內之鋼液施加交流移動磁場，一面經由上述浸漬噴嘴而將中間包內之鋼液注入至上述鑄模內。
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