TWI435779B - 連續鑄造裝置的潛浸噴嘴 - Google Patents

Description

連續鑄造裝置的潛浸噴嘴

本發明係關於連續鑄造裝置之潛浸噴嘴，特別是使用於以連續鑄造方式從熔鋼製造扁鋼胚(slab)、大鋼胚(bloom)、小鋼胚(billet)等鋼片之連續鑄造裝置中，特別是用來使模具內產生穩定的熔鋼旋流，以提昇鑄片品質的潛浸噴嘴。

一般情況下，潛浸噴嘴是廣泛的使用在連續鑄造設備中，以將熔鋼從鋼液分配器注入模具內。潛浸噴嘴的作用為防止熔鋼與大氣直接接觸而產生再氧化，在提升鑄片品質上，是一種背負重要任務的耐火材料。

從潛浸噴嘴注入至模具內的熔鋼流動也會影響鑄片之品質。例如：用來鑄造大鋼胚、小鋼胚等的矩形模具，需盡可能對各模具表面供給均等的注入流。這在防止鑄片破裂上相當重要。另一方面，使熔鋼在模型內旋轉、攪拌，導致雜質、氣泡不易凝結在凝固殼中，亦能能提升鑄片的品質。

用來在上述模具內攪拌熔鋼之方法，例如：在模具旁邊設置電磁攪拌裝置，利用電磁力攪拌熔鋼的方法，已廣為人知。但是，因為這個電磁攪拌裝置價格高昂，業界一直在追求能以便宜的攪拌系統加以取代。

為此，業界正嘗試以潛浸噴嘴之排出流，在模具內產生旋流，進而攪拌熔鋼之方法，以尋求成本較低的攪拌方法。

例如：專利文獻1提出：將排出流從沿排出的中心點對稱排 列的複數位置，以切線方向排出，以產生旋流的方法。其中，熔鋼是相對於方形的模具表面，以45±10°之角度排出。該專利另外也提出將排出孔設計為直線或彎曲形狀等方案。

而專利文獻2提出：使噴嘴的排出孔內壁的一部份與噴嘴內周的切線呈現同方向的設計。

而專利文獻3提出：將排出孔的排出方向，朝向以其中心為起點之放射方向，並與圓周方向形成一定角度的噴嘴。同時使潛浸噴嘴承受排出熔鋼時的反作用力，而使潛浸噴嘴自身以垂直軸為中心旋轉，據此而使熔鋼發生旋流。

而專利文獻4提出：將排出孔朝向放射方向偏斜的方向設置，並將潛浸噴嘴分成上下兩部分，下側之噴嘴可沿垂直軸旋轉之構造。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1 特開昭58-77754號公報

專利文獻2 特開昭58-112641號公報

專利文獻3 特開昭62-270260號公報

專利文獻4 特開平10-113753號公報

發明之概要

先前技術的熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，因為是以上述方式構成，故有以下之技術課題存在。

亦即，在上述的專利文獻1及2之場合，經實驗的結果得知，雖可得到 旋流，但無法得到穩定的旋流，而會導致旋流有時產生，有時停滯，一再重複之狀況。

再者，在上述之專利文獻3的構造之場合，為使潛浸噴嘴容易旋轉，必須在其中加入金屬零件，形成與軸承接觸的構造，使得與耐火材料間的密封性，變成一個技術難題。

而且，上述的專利文獻1到4，對於先前技術所揭示之構造中存在的技術難題，包括旋流流動不穩定且流速緩慢、防止雜質、氣泡凝結在凝固殼內等問題，都無法充分解決。且對於像圓形小鋼胚般這種具有圓形斷面的鑄造，效果更差。

本發明之目的是為解決上述技術課題。特別是，在潛浸噴嘴的圓筒側面形成2條以上的排出孔流路。該潛浸噴嘴在其排出孔流路的內、外側壁，在使用時的水平斷面上是形成曲折的直線，可使模具內產生穩定的熔鋼旋流，足以提昇鑄片之品質。

本發明之熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，在有噴嘴孔的潛浸噴嘴圓筒側面，設置2條以上的排出孔流路。上述潛浸噴嘴在上述排出孔流路的第1、第2內面側壁及第1、第2外面側壁，在使用時的水平斷面上，以內側折彎點及外側折彎點而形成曲折的直線所構成。並且，在上述潛浸噴嘴排出孔流路的內側上的該第1內面側壁及第1外面側壁形成2條直線。該2條直線與上述噴嘴孔的外周緣相交於第1、第2交點。該2交點連成的直線與上述直線直交，並與通過上述噴嘴孔中心的第1中心線，形成第1角度。該第1角度為45~135度。此外，若上述潛浸噴嘴的厚度為t，由上述噴嘴孔的孔中心至上述內側折彎點的距離為a，上述孔中心至上述外側折彎點之距離為b，且上述噴嘴孔的半徑為ri時，其構成關係為：0.2≦(a-ri)/t且(b-ri)/t≦0.9。

再者，上述潛浸噴嘴的噴嘴底部設有圓形或多邊形的底孔。若上述底孔的開孔面積為S_b ，包含全部底孔的開孔部分面積總和為S_t 時，上述S_b /S_t 之值為0~0.4。

本發明之熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，因有如上述之構成，故可得到以下之效果。

亦即，因設有噴嘴孔的潛浸噴嘴在圓筒側面有2條以上的排出孔流路，該排出孔流路的第1、第2內面側壁及第1、第2外面側壁，在上述潛浸噴嘴使用時的水平斷面上，以內側折彎點及外側折彎點而形成曲折的直線，故而不需變更其他設備，只要改善潛浸噴嘴的排出孔流路之形狀，即可在模具內產生穩定的熔鋼旋流，而可提昇鑄片的品質。

1‧‧‧噴嘴孔

a,b‧‧‧距離

α‧‧‧第1角度

β‧‧‧第2角度

Ri‧‧‧噴嘴孔的半徑

T‧‧‧管厚

1a‧‧‧直線

1b‧‧‧噴嘴孔內表面

1c‧‧‧外緣

2‧‧‧排出孔流路

3‧‧‧潛浸噴嘴

5‧‧‧內側折彎點

6‧‧‧第1內面側壁

6a‧‧‧渦流

6A‧‧‧曲折部

7‧‧‧第2內面側壁

7a‧‧‧外側折彎點

9‧‧‧外側折彎點

10‧‧‧第1外面側壁

11‧‧‧第2外面側壁

13‧‧‧第1交點

14‧‧‧第2交點

15‧‧‧第1中心線

16‧‧‧第2中心線

17‧‧‧底孔

17a‧‧‧底孔壁

P‧‧‧孔中心

A~D‧‧‧旋槳式流速儀

圖1表示本發明熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴的噴嘴內孔及排出孔之斷面示意圖。

圖2僅顯示圖1的噴嘴內孔及排出孔之斷面示意圖。

圖3顯示圖1之排出孔的放大示意圖圖4顯示圖1以外的實施型態中，使用一對排出孔之場合的構成示意圖。

圖5顯示圖1以外的實施型態中，使用一對排出孔之場合的構成示意圖。

圖6顯示圖1以外的實施型態中，使用一對排出孔之場合的構成示意圖。

圖7顯示從潛浸噴嘴排出孔之外側所見，圖1的排出孔之排出流速測定位置之狀態的示意圖。

圖8顯示圖1的排出孔位置上的橫斷面上，排出流速測定位置的平面示意圖。

圖9顯示在可達到足夠之旋流的圖2排出孔斷面形狀下，測得排出流速結果的曲線圖。

圖10顯示在無法達到足夠之旋流之圖12排出孔斷面形狀下，測得排出流速測定結果的曲線圖。

圖11顯示先前技術(專利文獻1~4)中，將排出孔流路設成朝向噴嘴孔切線方向的排出孔流路形狀示意圖。

圖12顯示先前技術(專利文獻1及3)中，將排出孔流路設成朝向噴嘴孔切線方向的排出孔流路形狀示意圖。

圖13作為比較例，顯示只將排出孔流路內側折彎時的排出孔流路形狀示意圖。

圖14作為比較例，顯示只將排出孔流路外側折彎時的排出孔流路形狀示意圖。

圖15顯示圖1以外之其他實施型態中，在噴嘴底開設底孔之作法的示意圖。

本發明之目的乃在提供一種可使模具內產生穩定的熔鋼旋流，並能夠提昇鑄片品質之熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴。

以下將參考圖式，說明本發明熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴之較佳實施型態。

首先說明在開發本發明熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴之過程中，所遭遇的經歷。

一般而言，以電磁攪拌裝置為著眼點，如果希望不須在製造設備上施加特殊的變更，即在模具內產生穩定的旋流，則通過潛浸噴嘴排出之排出流，須具備以下兩個重點：(1)對沿潛浸噴嘴中心軸之放射方向呈一定量 的偏向。(2)上述排出流的狀態須為穩定、不間斷。本案發明人乃是從此種觀點出發，提出各種各樣的排出孔形狀，進行水模實驗，評價各種排出孔形狀，而開發出本發明之潛浸噴嘴。

潛浸噴嘴的水模係假設為φ200mm的圓形小鋼胚連鑄機，潛浸噴嘴之內徑為35mm，外徑為75mm，噴嘴之板厚為20mm，排出孔之出口斷面為24mm×22mm，排出孔數為4個，熔鋼注入模具中之流速為2.0m/分作為條件，進行試驗。

首先製作如圖11所示，同文獻1~4揭示內容，即排出孔流路2之方向為噴嘴孔1切線方向的形狀，以及如圖12所示，同文獻1~3揭示內容，排出孔流路2之方向為噴嘴孔1切線方向，並使其彎曲的形狀。用以檢討利用上開形狀是否可產生旋流。試驗結果雖可產生旋流，卻無法得到穩定的旋流。旋流時有時無，反覆出現。

因此，針對各種形狀進行檢討，提出如圖2所示，將排出孔流路2在中段折彎成「ㄑ」字型，使其彎曲成鉤形。在此種情形下，即可發現模具內全體產生穩定的，以潛浸噴嘴3為中心軸轉動之旋流。

此外，針對如圖13所示，只將排出孔流路2的內側加以折彎之場合，及如圖14所示，只將外側加以折彎之場合，均進行實驗。結果均無法得到充分的旋流。

為探求在上述排出孔流路2形狀下，時而產生旋流，時而無法產生旋流之原因，在排出孔流路2的各個位置量測流速。於測定位置A、B、C、D使用旋槳式流速儀加以量測。上述測定位置顯示於圖7、圖8的示意圖。圖7表示由潛浸噴嘴3之排出孔流路2的外側觀察測定位置之情形，圖8表示排出孔流路2之橫斷面所見的測定位置。測定位置A及B位於用來產生旋流的排出孔流路之內側，C及D則是位於其外側。

圖9顯示在可達到足夠之旋流的圖2排出孔流路斷面形狀下，測得排出流速結果的曲線圖。橫軸表示時間變化，縱軸表示每隔10秒測得的平均流速的相對值，往上是高，往下是低。如比較上述排出孔流路2之上方及下方流速，得知下方的B及D比較快，這是潛浸噴嘴3內流體是從上方往下方流下所致。另一方面，流速可看出會隨時間變化，這是因為潛浸噴嘴3的正上方有周知的滑動板用來控制流量，會使潛浸噴嘴3內產生些微的偏向流動，並使流速也產生變化。如比較排出孔流路2的同一水平面上(D及B、C及A)的流速，則得知折彎的內側B、A這組通常比外側的C、D這組較為遲緩。

與此相對，圖10顯示無法達到充分的旋流之圖12的排出孔流路2斷面下，測得的排出流速。如比較排出孔流路2同一水平面上(D及B、C及A)的流速，得知排出孔流路2的外側的流速D、C與內側的流速B、A幾乎沒有差別，有時會產生折彎的內側(B、A)的流速比較快速的逆轉現象。測量中的模具內，旋流一再重複發生/消失，呈不穩定的狀態。

準此可知，折彎乃至彎曲的排出孔流路2，在外側的流動是穩定且大量，在此狀態下可產生充分的旋流，但如果流動不穩定，則無法產生充分的旋流。在使用彎曲的流路(圖12、圖10)時，可發現在彎曲外側流量大時會產生旋流，但在流動不穩定而逆轉的時候，旋流會消失。

上述現象應該是由於排出孔流路2的形狀所致。亦即，圖3顯示排出孔流路2形狀為曲折時，流路內的流動示意圖。圖7所示B、A組位於流路為折彎時之內側。排出孔流路2產生曲折之時，位於內側折彎點5上的第1內面側壁6下游側，會產生沒有沿著管壁流動的偏離流動。由於此種偏離的流動，會在內側曲折點5的下游側產生渦流6a，因此會使曲折部6A內側的內側折彎點5的下游側流速變慢。與此相對，因為流量為一定，所以在曲折部6A內側的流速減緩時，曲折部6A外側的流速將變快。另一方面，曲 折部6A外側的流動，因受外側折彎點9之下游側側壁的影響，將朝向從潛浸噴嘴3中心軸的放射方向偏向的方向。準此，因為內側折彎點5所產生之渦流6a，會使曲折部6A外側的流速增快，與因曲折部6A外側產生的流動方向偏向之效果，2種效果持續互相作用，即可產生從潛浸噴嘴3中心軸放射出來的放射方向偏向的流動，得以穩定、持續，因此產生了穩定的旋流。

另一方面，在使用圖12的彎曲流路的場合，彎曲部份內的流動不易產生偏離。雖然在彎曲使外側的流動加快的情況下會產生旋流，但如果潛浸噴嘴3內的流動發生亂流，排出流即不穩定，從而使旋流消失。如圖11將排出孔流路2設成與噴嘴孔1的切線方向同向的設計，應也有同樣的情形發生。再者，如圖13只在內側折彎，外側不折彎的設計下，即使流路內側的曲折部下游會產生渦流6a，其外側流路因為是直線，所以對流向影響不大，流動的方向將呈放射狀，故不會產生旋流。此外，如圖14只在外側曲折的場合，因為內側不產生渦流6a，也不會產生旋流。

本發明的熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，係基於上述發現及解析而獲得。

以下以圖1為基礎，說明本發明之熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴的較佳實施型態。

排出孔流路2較好設置於潛浸噴嘴3之下方，互相迴轉對稱的位置上。如此從排出孔流路2流出的流動所生的旋轉運動乃可以持續。且排出孔流路2的設置個數雖以2~4條較適當，但設置多於4條也屬可能。

本發明最重要的技術特徵是：因設置內部折彎點5而使排出孔流路2形成折彎，而非彎曲之形狀，使流體從壁面偏離，發生停滯節點的特點。在此情形下，在潛浸噴嘴3使用時的水平斷面上來看，其排出孔流路2的兩側面較好構成實質為折彎的直線。透過使內面側的第1、第2內面側壁6、7曲 折，而在內部折彎點5之下游側製造出渦流6a，且使流路外側的流速上昇。同時也使外面側的第1、第2外面側壁10、11曲折，而使流動方向從噴嘴孔1的中心軸之放射方向偏向，如此造成旋流。利用這樣的組合，可以產生穩定的旋流。

準此，為使模具內產生旋流，有必要使排出孔流路2內的流速常時發生變化。為達成此目的，重要的是使流路2兩側的側壁各別向同樣的方向曲折，並使折彎角度定在一定範圍內。如圖13只有內側曲折，相對側是直線的設計，流體將沿著直線的壁面流動，從噴嘴孔1以約為放射狀的方向排出，在模具內即無法產生旋流。而如圖14只有外側曲折的設計，也無法在模具內產生充分的旋流。

前述排出孔流路2的內側折彎點5及外側的外側折彎點9，為求製造上的便宜，僅給予小小的R值即可。不過，特別是在內側，如果R值太大，會使折彎的流路形成近乎彎曲的流路，就無法得到充分的旋流。具體說來，R為5mm以下，較好在3mm以下。且內側及外側的R，使用不同的曲率也無不可。

在上述排出孔流路2中，位在曲折部6A之內的潛浸噴嘴3內側，第1內面側壁6及第1外面側壁10所形成之2條直線及其延長線的中心線，為第1中心線15。位在曲折部6A之外的潛浸噴嘴3外側，第2內面側壁7及第2外面側壁11所形成之2條直線及其延長線的中心線，為第2中心線16。兩中心線所形成的第2角度β較好為15~85°，若為25~75°更佳。若未滿15°，則曲折的內側流路不會發生從管壁偏離的流動，而無法在流路內得到足夠的流速差，且流動會向大約以噴嘴中心為中心的放射方向排出，模具內無法產生旋流。反之，若大於85°，旋轉流速會降低。推測其原因是內面側發生的渦流發展過大，使外側的流速提昇受到抑制所致。又因為角度過大將使第2外面側壁11與噴嘴外表面3a間的板厚變薄，使用中的潛浸噴嘴3會產生龜裂剝離等問題。因此使用大 於該範圍的角度並非良策。

位於曲折部6A之內的潛浸噴嘴3內側之第1內面側壁6及第1外面側壁10所形成的2條直線，與噴嘴孔1相交處之一對第1、第2交點13、14，兩點連結成直線1a。位於曲折部6A內的潛浸噴嘴3內側之第1內面側壁6及第1外面側壁10所形成的2條直線，兩者的中央線會通過孔中心P，為第1中心線15。該直線1a與第1中心線15所形成的第1角度α較好為45~135°，若為50~120°更佳。如α為小於45°或大於135°，噴嘴孔1與排出孔流路2之間的材質厚度會變薄，會產生製造上的困難。

位於上述曲折部6A之內的潛浸噴嘴3內側中，第1內面側壁6及第1外面側壁10形成2條直線。其與噴嘴孔1相交處為一對第1、第2交點13、14。該兩點間的距離Wi，在以Ri表示噴嘴孔1之半徑時，以0.15≦Wi/ri≦1.6較為適當，若為0.2≦Wi/ri≦1.4更佳。若小於0.15，則排出孔流路2變得太窄，而無法確保流量，因此並不適當；若比1.6大，則因為有曲折存在，流路與噴嘴外表面3a間的材料厚度會變薄，導致使用中的潛浸噴嘴3容易發生龜裂剝離等問題，因此亦不適當。

上述潛浸噴嘴3的厚度若以t表示，噴嘴孔1半徑以ri表示，潛浸噴嘴3中心到內側折彎點5之距離以a表示，則(a-ri)/t在0.2以上較為適當，在0.3以上更佳。

如果(a-ri)/t小於0.2，則潛浸噴嘴3的噴嘴孔1往排出孔流路2方向無法發展出充分的流動，故折彎點5、9之下游側的渦流也無法充分成長。因此，無法得到充分的旋流。(a-ri)/t的最大值雖然並無特別限制，但可依照下述排出孔流路2的形狀加以決定。

另一方面，從噴嘴孔1中心到曲折部外側側面的外側折彎點9之距離以b表示之時，(b-ri)/t在0.9以下較為適當，在0.85以下更佳。若比0.9 大，則折彎點外側的流動會因為外側折彎點9的下游側的側壁，無法形成向噴嘴孔1的中心軸的放射方向偏向的流動效果，因此並不適當。

上述排出孔流路2的寬度基本上是一致的，但寬度有變化也無不可。具體說來，可以改變上述外側折彎點9之內側的寬度，使排出孔流路2的入口變寬，曲折部6A部分變窄或變寬皆可。而且，在內側折彎點5之外側，作同樣的寬度變化也無不可。此外，在曲折部6A的前後變化寬度也沒有影響。

除了將前述排出孔流路2設置於潛浸噴嘴3側面外，也可如圖15所示，在噴嘴底面設置底孔17。

在鑄型截面積與潛浸噴嘴3內的熔鋼通過量的關係方面，如果潛浸噴嘴3內的熔鋼通過量很多，使得設置在側面的排出孔流路2排出之流量，與鑄型截面積相較，已經過多，將使產生旋流的排出流變得過強，使彎液面波動(Meniscus fluctuations)變大，可能使鑄造變得不穩定。在這種場合下，可另設置底孔17。用來產生旋流所必要的流量，是從側面的排出孔流路2流出，其餘的熔鋼流則從上述底孔17向下導入模型中，可以得到穩定迴旋狀態以及抑制彎液面波動兼容並蓄的效果。

上述底孔17的開孔面積以S_b 表示，設置在側面的排出孔流路2及底孔17合計之總開孔面積以S_t 表示時，上述底孔17的熔鋼流出量與S_b /S_t 相關。如果該比值為大，底孔17流出的熔鋼量相對於噴嘴內的熔鋼通過量的比率也會變大。此外，S_b /S_t 係以0~0.4為適當，若為0.1~0.35更佳。

上述底孔17在與底孔壁17a平行方向的斷面形狀，基本上是圓形，但是呈多邊形也無不可。並且，垂直於底孔壁17a的斷面方向形狀，不論是形成直線、形成曲線，以複數的直線或曲線組合而成，使中央部突出的形狀，都可任意選用。

此外，圖式中雖然沒有顯示，但也可開設多數個底孔17。在這種場合，上述S_b 應為底孔17的面積的總和。又，複數個底孔17的排出方向，可保持對噴嘴軸偏斜的方向，或者使其排出方向與噴嘴軸不相交，均屬可能。

適用於本發明潛浸噴嘴3的模型之形狀，包括水平截面上直徑或長邊長度為600mm以下的圓形小鋼胚、角型小鋼胚、大鋼胚，並適用於熔鋼通過量0.3~2.0 ton/min的作業。模型之形狀若為矩形或接近圓形之形狀，雖然可在模具整體產生旋流，但在如扁鋼胚這種長邊非常長的形狀之場合，雖然噴嘴周邊旋流很旺盛，但離噴嘴較遠的模具短邊壁附近則難以發生旋流。以熔鋼通過量來看，在0.3 ton/min以下的低流量之情形下，因為排出流速非常穩定，只能產生不充分的旋流；反之，在2.0 ton/min以上的高流量之場合，因彎液面變動而導致強烈的擾動，會造成不穩定的狀態。

本發明的潛浸噴嘴3特性主要受排出孔流路2的形狀影響，而不受噴嘴孔1的構造或噴嘴的材質制約。在噴嘴孔1的構造方面，使用一般的直管構造、在管中段將直徑作部分變化的構造、或內管形成凹凸的構造等，均能得到同樣的效果。在噴嘴材質方面，從氧化鋁-石墨材質，到氧化鎂-石墨材質，尖晶石-石墨材質，氧化鋯-石墨材質，礬土材質，粘土材質，尖晶石材質，熔凝石英材質等，均可適用。本發明的排出孔流路2，無論是使用對水平面保持向上或向下的角度，或使用向水平方向的設計，都可發揮同樣的效果。

實施例及比較例

使用與實際的設備規模相同的水模模擬實驗設備，測試使用如表1所示的潛浸噴嘴3時，能否產生穩定的旋流。

潛浸噴嘴3的水模是假定為製造φ200m圓形小鋼胚的連鑄機之水模，以 潛浸噴嘴3為內徑35mm，外徑75mm，噴嘴的材質厚度為20mm，排出孔的出口截面是24mmX22mm，排出孔數是2個，成型注入速度為1.5m/分作為條件加以進行。

旋流的評估係如以如下方式進行。亦即，實驗時間3分鐘，依據旋流速度及穩定性兩種標準，評估該期間在模具內是否產生固定的旋流。旋流速度如果夠高，評定為「良好」。雖有旋流但流速不大則評定為「不充分」。沒有產生旋流時，則評定為「未產生」。再者，在穩定性方面，如能產生穩定的旋流，則評為「良好」。如果旋流斷續產生，則評定為「不穩定」。沒有產生旋流則評為「未產生」。

使用多種排出孔流路2的形狀，實施水模型實驗，其特徵如以下所列：流路途中如果設有折彎點，全部為R5。實驗結果顯示在表1。各排出孔的形狀特徵，以下列說明表示。

1.切線：排出孔流路形成沿內徑的切線方向的直線，如圖11所示的形狀，亦即文獻1~4所例示之形狀。

2.彎曲：從使用時的垂直方向看時，排出孔流路形成彎曲形狀，如圖12所示的形狀，亦即文獻1、3所例示的形狀。

3.僅內側折彎：排出孔流路的側壁只有內側側壁形成曲折，相對側則形成直線形，即如圖13所示之形狀。

4.僅外側折彎：排出孔流路的側壁只有外側側壁形成曲折，相對側則形成直線形，即如圖14所示之形狀。

5.曲折：於排出孔流路2的側壁中斷，兩側壁向同一方向折彎，即如圖2所示之形狀。

排出孔流路如果是文獻1~4所記載的切線形狀，或文獻1、3所記載的彎曲形狀，則因旋流的流速比較慢，而使旋流斷續產生，模具內的旋流呈不 穩定的狀況(比較例1、2)。排出孔流路如只有內側折彎(比較例3~5)，或只有外側折彎(比較例6~9)，則不會產生旋流。如果是排出孔流路2兩側均向同方向曲折的形狀，β為15~85°，從噴嘴中心到折彎點5、9的距離a、b各為0.2≦(a-ri)/t,(b-ri)/t≦0.9範圍內，則可以達到足夠的流速，獲得穩定的旋流(發明例1~7)。但如果β在上述範圍內，但中心與折彎點的距離在範圍外(比較例10、12、13)、或β在上述範圍外(比較例11、14、15)，雖然可產生穩定的旋流，但不顯著。

表1

接下來，為確認模具形狀對旋流產生的影響，以實際的連鑄機，使用本發明的發明例1及比較例1的潛浸噴嘴3，測試其效果。圖4為發明例1的截面圖，其試驗結果則顯示於表2。結果顯示，比較例無法得到充分的旋轉狀態，但如使用發明例1，則不論模型的尺寸、形狀如何，均可得到良好的旋流狀態。

再者，為確認產率對旋流產生之影響，實施水模模擬實驗。噴嘴使用發明例1的形狀，模型尺寸為500*500mm的矩形。結果如表三所示。

在全部的產率條件下，均可產生旋流。但在產率條件為0.2 ton/min的場合，彎液面變動會變得激烈，而呈現不穩定的狀態。在0.4、1.8 ton/min的條件下，可以得到良好的旋轉狀態，但在2.2 ton/min的條件下，彎液面變動變大，而呈現不穩定的狀態。

接著，為確認在同樣的條件下有無設置底孔17對效果之影響，進行水模模擬試驗。準備數個形狀如本發明的發明例1之潛浸噴嘴3，在潛浸噴嘴3的底部設置圓孔。另就只設置底孔17的噴嘴進行實驗，作為比較。模型尺寸為500*500mm之矩形。除評估上述各水模模擬試驗的評估項目外，也就模具內的液面變動量進行評估。結果如表4所示。

雖在全部的產率條件下均會產生旋流，但在高產率條件下，可見到模具內的液面變動量有增加之趨勢。在增設底孔的場合，旋流的生成及穩定性仍與未增設底孔相若，但可抑制液面變動量，而得到良好的結果。而在只設置底孔17的場合(比較例16)，就不會產生旋流。如果底孔17過大，則可觀察到旋流有減弱的趨勢。

表4

產業上的利用可能性

本發明的連續鑄造裝置的潛浸噴嘴，可在不須改變其他設備的情況下，只改善潛浸噴嘴的排出孔形狀，就可使模具內產生穩定的熔鋼旋流，並可提升鑄片的品質。

1‧‧‧噴嘴孔

a、b、wi‧‧‧距離

α‧‧‧第1角度

β‧‧‧第2角度

ri‧‧‧噴嘴孔的半徑

T‧‧‧管厚

1a‧‧‧直線

1b‧‧‧噴嘴孔內表面

1c‧‧‧外緣

2‧‧‧排出孔流路

3‧‧‧潛浸噴嘴

3a‧‧‧噴嘴外表面

5‧‧‧內側折彎點

6‧‧‧第1內面側壁

6A‧‧‧曲折部

7‧‧‧第2內面側壁

9‧‧‧外側折彎點

10‧‧‧第1外面側壁

11‧‧‧第2外面側壁

13‧‧‧第1交點

14‧‧‧第2交點

15‧‧‧第1中心線

16‧‧‧第2中心線

P‧‧‧孔中心

Claims (2)

1. 一種熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，其特徵為：具有噴嘴孔(1)之潛浸噴嘴(3)在圓筒側面上設有2條以上的排出孔流路(2)；在該潛浸噴嘴(3)使用時的水平斷面上，該排出孔流路(2)的第1、第2內面側壁(6、7)及第1、第2外面側壁(10、11)，從內側折彎點5及外側折彎點9折彎，而形成直線，構成該排出孔流路(2)。且該潛浸噴嘴(3)的管厚為t，該噴嘴孔(1)的孔中心(P)與該內側折彎點(5)之距離為a，該孔中心(P)至該外側折彎點(9)之距離為b，該噴嘴孔(1)之半徑為ri之時，0.2≦(a-ri)/t且(b-ri)/t≦0.9。
2. 如申請專利範圍第1項所記載之熔融金屬連續鑄造用潛浸噴嘴，其特徵在於：該潛浸噴嘴(3)的噴嘴底部(17b)設有圓形或多角形之底孔(17)，該底孔(17)的開孔面積為S_b ，該排出孔流路(2)的開孔面積與該底孔(17)的開孔面積，合計之總開孔面積為S_t 時，S_b /S_t 為0~0.4之間。