JP2003290884A - 連続鋳造用の浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 品質上の信頼性および生産性を高めることが
できる連続鋳造用の浸漬ノズルを提供すること。 【解決手段】 マスレンガ１の流通孔１ａから溶鋼ｍを
受けて鋳型１１内に注入するための流通孔１２を有する
ノズル本体１０を備えた連続鋳造用の浸漬ノズル９にお
いて、流通孔１２内に、溶鋼ｍの流量を制御するための
リング１５を設けるとともに、このリング１５の上方に
位置する湯溜まり部１４ａを設け、この湯溜まり部１４
ａの孔径はリング１５の孔径より大きい寸法に設定され
ている構成とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンディッシュ等
の溶融金属収容鍋から鋳型に溶融金属を注入するための
連続鋳造用の浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばビレットおよびブルームを
連続鋳造機で成形する場合、図６に示すような浸漬ノズ
ル９０が使用されている。この浸漬ノズル９０は、その
下方端部を鋳型９１内に臨ませ、溶融金属収容鍋９２に
オープンノズル９３を介して接続されている。なお、前
記浸漬ノズル９０の孔径は、ノズル内での溶融金属の流
動を円滑にする必要から、前記オープンノズル９３の孔
径より大きい寸法に設定されている。

【０００３】このような浸漬ノズルによる鋳造は、溶融
金属収容鍋９２内に溶融金属を供給することにより行わ
れる。この場合、溶融金属収容鍋９２内に供給された溶
融金属がオープンノズル９３および浸漬ノズル９０を経
て鋳型９１内に注入される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した浸
漬ノズル９０を用いて鋳型９１内に溶融金属を鋳込む場
合、オープンノズル９３と浸漬ノズル９０間における目
地部の気密性が良いと、浸漬ノズル９０の孔径がオープ
ンノズル９３の孔径より大きいことから、浸漬ノズル９
０内に負圧が作用する。このため、鋳込み速度は、溶融
金属収容鍋９２内の溶鋼深さｈにオープンノズル９３か
ら鋳型９１内のメニスカスＭまでの距離Ｌを加算した寸
法に影響される。

【０００５】一方、オープンノズル９３と浸漬ノズル９
０間における目地部の気密性が悪いと、浸漬ノズル９０
内が目地部を介して大気中に連通し、浸漬ノズル９０内
に負圧が作用することがない。このため、鋳込み速度
は、溶融金属収容鍋９２内の溶鋼深さｈのみに影響され
る。したがって、オープンノズル９３と浸漬ノズル９０
間における目地部の気密性が悪い場合の鋳込み速度は、
良い場合の鋳込み速度と比べて低くなる。

【０００６】このように、前記した浸漬ノズルにおいて
は、溶融金属収容鍋からオープンノズルに供給される溶
融金属の供給圧力に加え、溶融金属収容鍋から鋳型（メ
ニスカス）に至る経路内に形成される負圧によって溶融
金属の流速（鋳込み速度）が制御されているため、その
流速が経路の気密性に左右される。すなわち、経路の気
密性が高いと、鋳込み速度が大きくなり、一方経路の気
密性が低いと、鋳込み速度が小さくなる。この結果、溶
融金属における精度の高い流量制御が困難なものとな
り、鋳込み速度が大きくなる場合には所望する寸法の鋳
造物（ビレット，ブルーム等）を得ることができず、ブ
レークアウトの危険性があり、品質上の信頼性が低下す
るという課題があった。また、鋳込み速度が小さくなる
場合には鋳造に多大の時間を要し、生産性が低下すると
いう課題があった。

【０００７】本発明は、このような技術的課題を解決す
るためになされたもので、品質上の信頼性および生産性
を高めることができる連続鋳造用の浸漬ノズルを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ためになされた本発明に係る連続鋳造用の浸漬ノズル
は、溶融金属収容鍋の流出口から溶融金属を受けて鋳型
内に注入するための流通孔を有するノズル本体を備えた
連続鋳造用の浸漬ノズルにおいて、前記流通孔内に溶融
金属の流量を制御するための絞り部を設けるとともに、
この絞り部の上方に位置する湯溜まり部を設け、この湯
溜まり部の孔径は、前記絞り部の孔径より大きい寸法に
設定されていることを特徴とする。

【０００９】このように構成されているため、鋳込み時
に溶融金属収容鍋から鋳型に注入される溶融金属の流量
が流通孔内の絞り部によって制御される。この場合、湯
溜まり部に溶融金属が充満するため、ノズル本体の流通
孔内に外気が入り込まず、溶融金属の流量制御が高い精
度で行われる。したがって、所定の鋳込み速度で鋳込み
が行えるため、所望する寸法の鋳造物を得ることがで
き、品質上の信頼性を高めることができる。また、精度
の高い流量制御が行えることは、鋳造時間を確実に短縮
することができ、生産性を高めることもできる。

【００１０】ここで、前記溶融金属収容鍋と前記ノズル
本体との間にオープンノズルが配置されていることが望
ましい。このように構成されているため、オープンノズ
ルと浸漬ノズル間の目地部においては、絞り部による制
御によって溶融金属のヘッド圧力が加わり、浸漬ノズル
内に外気が入り込まず、溶融金属が絶えず充満すること
になる。

【００１１】また、前記絞り部が、前記ノズル本体の吐
出口と前記鋳型内における溶融金属のメニスカスから上
方に３００ｍｍ離間する位置との間に配置されているこ
とが望ましい。このように構成されているため、流通孔
内の絞り部によって溶融金属の流量を効果的に制御する
ことができる。さらに、前記絞り部が、前記鋳型内にお
ける溶融金属のメニスカスと前記ノズル本体の吐出口と
の間に配置されていることが望ましい。このように構成
されているため、流通孔内の絞り部によって溶融金属の
流量を一層効果的に制御することができる。

【００１２】そして、前記絞り部が、前記流通孔の内周
面にフランジを一体に設けることにより形成されている
ことが望ましい。このように構成されているため、ノズ
ル本体（流通路）の形成と絞り部の形成を同時に行うこ
とができる。この場合、ノズル全体の材料を高耐食性材
料（具体的にはジルコニア）によって形成すると、ノズ
ル全体の耐久性を高めることができる。

【００１３】また、前記絞り部が、前記流通孔内にリン
グを取り付けることにより形成されていることが望まし
い。このように構成されているため、リング材料として
ノズル本体の材料と異なる材料とすることができる。こ
の場合、リング材料として高耐食性材料（具体的にはジ
ルコニア）を用いると、リングの耐久性を高めることが
できる。さらに、前記絞り部が、複数の流通孔を有する
仕切壁によって形成されていることが望ましい。このよ
うに構成されているため、溶融金属が複数の流通孔内に
絞られながら流入し、これら流通孔外に拡散しながら流
出する。

【００１４】さらにまた、前記絞り部の絞り長さが、２
０ｍｍ〜２００ｍｍの寸法に設定されていることが望ま
しい。このように構成されているため、絞り部の溶損に
よる機能低下が抑制され、長期間にわたって絞り部の流
量制御能力を確保することができる。また、絞り部内に
おける溶融金属の冷却による凝固発生を防止することが
できる。この場合、絞り長さが２０ｍｍより小さいと、
絞り部の溶損による機能低下が早まる。一方、絞り長さ
が２００ｍｍより大きいと、絞り部内における溶融金属
が冷却によって凝固する可能性がある。

【００１５】そして、前記絞り部と前記湯溜まり部との
間に、前記流通孔の孔径が重力方向に沿って漸次小さく
なるようなテーパ流通部を設け、このテーパ流通部の傾
斜角度を１５°〜８０°の角度に設定することが望まし
い。このように構成されているため、鋳込み開始時に溶
融金属収容鍋に供給される詰物（珪砂等）がノズル本体
の流通孔を円滑に通過する。この場合、テーパ流通部の
傾斜角度が１５°より小さいと、詰物がテーパ流通部に
蓄積し、ノズル詰まりを起こす可能性がある。一方、テ
ーパ流通部の傾斜角度が８０°より大きいと、湯溜まり
部の孔径が十分に確保されない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る連続鋳造用の
浸漬ノズルにつき、図に示す実施の形態に基づいて説明
する。図１は、本発明の実施の形態に係る連続鋳造用の
浸漬ノズルの使用状態を示す断面図である。図１に示す
ように、符号１は溶融金属（溶鋼）ｍを収容する溶融金
属収容鍋としてのタンディッシュＡの底部に取り付けら
れたマスレンガであって、このマスレンガ１の上部には
溶鋼ｍの流入口１ａが、また下部には溶鋼ｍの流出口１
ｂが設けられている。

【００１７】また、タンディッシュＡの底面にはベース
プレート２が取り付けられ、このベースプレート２には
上下方向に開口する貫通孔２ａが設けられている。ま
た、このベースプレート２には、上部フレーム３ａおよ
び下部フレーム３ｂと側部フレーム３ｃとからなるプレ
ートカセット３（以下、単にカセットと称する）が装着
されている。このカセット３には、前記貫通孔２ａ内に
上端部を臨ませた上プレート４およびこの上プレート４
の下方に位置する下プレート５が、さらにこれら上下両
プレート４，５間に介在する中間プレート６がそれぞれ
配設されている。また、前記中間プレート６に左右方向
の進退力を付与するための油圧シリンダ７が取り付けら
れている。

【００１８】前記上プレート４内には、前記流出口１ｂ
に連通する上ノズル８が装着されている。前記下プレー
ト５には、溶鋼ｍの流量を制御するための浸漬ノズル９
が装着されている。前記浸漬ノズル９は、ノズル本体１
０を有し、全体が耐火物によって形成されている。この
ノズル本体１０には、前記マスレンガ１の流出口１ｂ
（中間プレートのノズル孔）から溶鋼ｍを受けて鋳型１
１内に注入するための流通孔１２が設けられている。

【００１９】前記流通孔１２は、各孔径が互いに異なる
大小二つの孔部１４ａ，１４ｂ（孔部１４ａは湯溜まり
部）およびこれら両孔部１４ａ，１４ｂ間に介在する段
部１４ｃからなる段状孔によって形成されている。この
うち前記段部１４ｃは、前記鋳型１１内における溶鋼ｍ
のメニスカスＭ上方（３００ｍｍ程度）に配置されてい
る。そして、この段部１４ｃには、絞り部としてのリン
グ１５（孔径１５ｍｍ程度）が交換可能に取り付けられ
ている。

【００２０】前記リング１５は、全体が耐火物からな
り、前記流通孔１２内においてマスレンガ１から鋳型１
１に供給される溶鋼ｍの流量を制御するように構成され
ている。このリング１５の絞り長さは、２０ｍｍ〜２０
０ｍｍの寸法に設定されていることが望ましい。これに
より、リング１５の溶損による機能低下が抑制され、長
期間にわたってリング１５の流量制御能力を確保するこ
とができる。また、リング１５内における溶融金属の冷
却による凝固発生を防止することができる。この場合、
絞り長さが２０ｍｍより小さいと、リング１５の溶損に
よる機能低下が早まる。一方、絞り長さが２００ｍｍよ
り大きいと、絞り部内における溶融金属が冷却によって
凝固する可能性がある。なお、リング材料として高耐食
性材料（具体的にはジルコニア）を用いると、リング１
５の耐久性を高めることができる。

【００２１】一方、前記中間プレート６は、全体が耐火
物によって形成されている。この中間プレート６には、
前記タンディッシュＡからの溶鋼ｍを前記流通孔１２内
に導入するためのノズル孔６ａが設けられている。そし
て、このノズル孔６ａを流出口１ｂに合致させ、タンデ
ィッシュＡからノズル本体１０に溶鋼ｍを供給し得るよ
うに構成されている。また、前記中間プレート６には、
前記上ノズル８の開口部を閉塞するためのシャッタ部６
ｂが設けられている。そして、このシャッタ部６ｂでノ
ズル８の開口部を閉塞し、タンディッシュＡ内に溶鋼ｍ
を収容し得るように構成されている。

【００２２】このように構成された浸漬ノズルを用いる
鋳込みにつき、図１を参照して説明する。先ず、図１に
示す状態から油圧シリンダ７を駆動させて中間プレート
６に矢印ａ１方向の進行力を付与し、中間プレート６を
所定の往動位置に移動させる。この場合、中間プレート
６が移動によって往動位置に配置されると、上ノズル８
の開口部がシャッタ部６ｂによって閉塞される。次い
で、予め加熱されたタンディッシュＡ内に溶鋼ｍが収容
されると、マスレンガ１の流出口１ｂからタンディッシ
ュＡ外に流出して上ノズル８内に流入する。

【００２３】しかる後、油圧シリンダ７を駆動させて中
間プレート６に矢印ａ２方向の退避力を付与し、中間プ
レート６を所定の復動位置に移動させる。この場合、中
間プレート６が移動によって復動位置に配置されると、
浸漬ノズル９の流通孔１２が中間プレート６のノズル孔
６ａを介して上ノズル８に連通する。このため、上ノズ
ル８内の溶鋼ｍがノズル孔６ａ内を通過し、さらに流通
孔１２内を通過して所定の速度で鋳型１１内に流入す
る。このようにして、所定の速度（リング１５の孔径を
１５ｍｍとした場合に１．６ｍ／ｍｉｎの鋳込み速度）
で鋳込みを行うことができる。

【００２４】したがって、本実施形態においては、鋳込
み時に流通孔１２内を溶鋼ｍが通過するに際し、溶鋼ｍ
の流量がリング１５（絞り部）によって制御される。こ
の場合、孔部１４ａに溶融金属が充満するため、ノズル
本体１０の流通孔１２内に外気が入り込まず、溶鋼ｍの
流量制御が高い精度で行われる。これにより、所定の鋳
込み速度で鋳込みが行えるため、所望する寸法の鋳造物
を得ることができ、品質上の信頼性を高めることができ
る。また、本実施形態において、精度の高い流量制御が
行えることは、鋳造時間を確実に短縮することができ、
生産性を高めることができる。

【００２５】なお、本実施形態においては、絞り部が流
通孔１２内にリング１５を取り付けることにより形成さ
れる場合について説明したが、本発明はこれに限定され
ず、図２（ａ）および（ｂ）に示すように流通孔１２の
内周面にフランジ３１，３２を一体に設けることにより
形成されるものでもよい。この場合、ノズル全体を高耐
食性材料（具体的にはジルコニア）によって形成する
と、ノズル全体の耐久性を高めることができる。

【００２６】また、図２（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、フランジ３１，３２と孔部１４ａとの間に流通孔１
２の孔径が重力方向に沿って漸次小さくなるようなテー
パ流通部３１ａ，３２ａを設け、これらテーパ流通部３
１ａ，３２ａの傾斜角度αを１５°〜８０°に設定する
ことが望ましい。これにより、鋳込み開始時にタンディ
ッシュＡに供給される詰物（珪砂等）がノズル本体１０
の流通孔１２を円滑に通過する。この場合、テーパ流通
部３１ａ，３２ａの傾斜角度αが１５°より小さいと、
詰物がテーパ流通部３１ａ，３２ａに蓄積し、ノズル詰
まりを起こす可能性がある。一方、テーパ流通部３１
ａ，３２ａの傾斜角度が８０°より大きいと、孔部１４
ａの孔径が十分に確保されない。

【００２７】また、本実施形態においては、絞り部とし
てのリング１５が流通孔１２の途中部に配設されている
場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、
図３に示すようにリング４１が流通孔１２の流出部付近
に配設されていてもよい。このように、リング４１が流
通孔１２の流出部付近に配設されている場合であって
も、絞り部が流通孔１２内に配設されていれば、実施形
態と同様に精度の高い流量制御を行うことができる。

【００２８】さらに、本実施形態においては、絞り部が
単数のノズル孔を有するリング１５である場合について
説明したが、本発明はこれに限定されず、図４示すよう
に絞り部が仕切壁５１によって形成されていても何等差
し支えない。この場合、溶鋼ｍが複数の孔部５１ａ（流
通孔）内に絞られながら流入し、これら孔部５１ａ外に
拡散しながら流出する。

【００２９】この他、本実施形態においては、浸漬ノズ
ル９がタンディッシュＡにマスレンガ１およびプレート
カセット３を介して接続される場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、図５に示すように浸漬
ノズル５０がタンディッシュＡにオープンノズル５１を
介して接続される場合にも適用可能である。この場合、
オープンノズル５１と浸漬ノズル５０間の目地部におい
ては、絞り部５０ａによる制御によって溶融金属のヘッ
ド圧力が加わり、浸漬ノズル５０内に外気が入り込ま
ず、溶融金属が絶えず充満することになる。

【００３０】また、本実施形態においては、リング１５
（段部１４ｃ）がメニスカスＭから上方に３００ｍｍ程
度離間する位置に配置される場合について説明したが、
本発明はこれに限定されず、ノズル本体の吐出口と鋳型
内における溶鋼のメニスカスから上方に３００ｍｍ離間
する位置との間に配置されていれば、実施形態と同様の
効果を奏する。この場合、絞り部がメニスカスとノズル
本体の吐出口との間に配置されていると、流通孔内の絞
り部によって溶融金属の流量を一層効果的に制御するこ
とができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
係る連続鋳造用の浸漬ノズルによると、品質上の信頼性
および生産性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る連続鋳造用の浸漬ノ
ズルの使用状態を示す断面図である。

【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に
係る連続鋳造用の浸漬ノズルにおける絞り部を一体成形
した場合について説明するために示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る連続鋳造用の浸漬ノ
ズルにおける絞り部の他の取付例を説明するために示す
断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る連続鋳造用の浸漬ノ
ズルにおける絞り部の変形例を説明するために示す断面
図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る連続鋳造用の浸漬ノ
ズルにおける他の使用例を示す断面図である。

【図６】従来における連続鋳造用の浸漬ノズルの使用例
を説明するために示す断面図である。

【符号の説明】

１ マスレンガ １ａ 流入口 １ｂ 流出口 ２ ベースプレート ２ａ 貫通孔 ３ プレートカセット ３ａ 上部フレーム ３ｂ 下部フレーム ３ｃ 側部フレーム ４ 上プレート ５ 下プレート ６ 中間プレート ６ａ ノズル孔 ６ｂ シャッタ部 ７ 油圧シリンダ ８ 上ノズル ９ 浸漬ノズル １０ ノズル本体 １１ 鋳型 １２ 流通孔 １４ａ 孔部（湯溜まり部） １４ｂ 孔部 １４ｃ 段部 １５ リング ３１ａ，３２ａ テーパ流通部 Ａ タンディッシュ ｍ 溶鋼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瓦田 幸司 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷工場内 (72)発明者 伏見 哲郎 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷工場内 Ｆターム(参考） 4E004 FB10 MB02 MB06 MC11 NC01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属収容鍋の流出口から溶融金属を
   受けて鋳型内に注入するための流通孔を有するノズル本
   体を備えた連続鋳造用の浸漬ノズルにおいて、 前記流通孔内に、溶融金属の流量を制御するための絞り
   部を設けるとともに、 この絞り部の上方に位置する湯溜まり部を設け、 この湯溜まり部の孔径は、前記絞り部の孔径より大きい
   寸法に設定されていることを特徴とする連続鋳造用の浸
   漬ノズル。
2. 【請求項２】 前記溶融金属収容鍋と前記ノズル本体と
   の間にオープンノズルが配置されていることを特徴とす
   る請求項１に記載された連続鋳造用の浸漬ノズル。
3. 【請求項３】 前記絞り部が、前記ノズル本体の吐出口
   と前記鋳型内における溶融金属のメニスカスから上方に
   ３００ｍｍ離間する位置との間に配置されていることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載された連続鋳
   造用の浸漬ノズル。
4. 【請求項４】 前記絞り部が、前記鋳型内における溶融
   金属のメニスカスと前記ノズル本体の吐出口との間に配
   置されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載された連続鋳造用の浸漬ノズル。
5. 【請求項５】 前記絞り部が、前記流通孔の内周面にフ
   ランジを一体に設けることにより形成されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載され
   た連続鋳造用の浸漬ノズル。
6. 【請求項６】 前記絞り部が、前記流通孔内にリングを
   取り付けることにより形成されていることを特徴とする
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された連続鋳造
   用の浸漬ノズル。
7. 【請求項７】 前記絞り部が、複数の流通孔を有する仕
   切壁によって形成されていることを特徴とする請求項１
   乃至請求項４のいずれかに記載された連続鋳造用の浸漬
   ノズル。
8. 【請求項８】 前記絞り部の絞り長さが、２０ｍｍ〜２
   ００ｍｍの寸法に設定されていることを特徴とする請求
   項１乃至請求項７のいずれかに記載された連続鋳造用の
   浸漬ノズル。
9. 【請求項９】 前記絞り部と前記湯溜まり部との間に、
   前記流通孔の孔径が重力方向に沿って漸次小さくなるよ
   うなテーパ流通部を設け、 このテーパ流通部の傾斜角度を１５°〜８０°の角度に
   設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいず
   れかに記載された連続鋳造用の浸漬ノズル。