JP5366991B2

JP5366991B2 - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JP5366991B2
Application number: JP2011035329A
Authority: JP
Inventors: 利行室井; 智玲山内; 章二郎内藤; 泰幸鬼丸
Original assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: JP2012170981A

Description

本発明は、連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。

連続鋳造用浸漬ノズルは、タンディッシュからモールドに溶鋼を流入するためのものであり、タンディッシュ・モールド間に配設される。モールドの湯面はセンサにて検知されており、湯面が下がると溶鋼を多く流入させ、湯面が上がると溶鋼の流入量を減少させるように制御されている。

従って、湯面にうねりなど流入量に起因しない上下変動が生じると、良好な鋳造速度の制御ができない。このようなうねりは、溶鋼の落下流入に際してノズル内で偏流が発生し、左右の吐出口から異なる量の吐出がなされること（片流れ現象）に起因するものであり、それを抑制するために、例えば図７および図８に示すように、ノズル内孔の内面３１の全周に渡って環状段差３２，３３を設けた連続鋳造用浸漬ノズル３０が使用されている（特開平１１−１２３５０９号公報）。これらの環状段差３２，３３は、溶鋼をノズル内孔３４の中心に誘導することで偏流を抑制するよう作用するものである。

しかし、全周に渡って環状段差が設けられていると、溶鋼がノズル内孔の中心に集中して速くなり過ぎ、これが逆に湯面変動の原因にもなっていた。

特開平１１−１２３５０９号公報

そこで、本願発明者らは、左右の吐出口から均一に吐出でき、湯面変動の少ない段差を鋭気研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の課題は、溶鋼の流入速度を緩和できると共に、左右の吐出口からの吐出量を均一化でき、うねり等に起因する湯面変動がより少ない連続鋳造用浸漬ノズルを提供することにある。

上記課題を解決するものは、ノズル本体と、該ノズル本体内に設けられ溶鋼が流通するためのノズル内孔と、前記ノズル本体の下部に対向して対称に設けられた一対の吐出口とを有し、前記ノズル内孔は、前記一対の吐出口の上部に対向して対称に設けられ、メニスカスの上下に渡って80〜250mmの範囲内で連続した一対の段差を有し、反吐出口側には段差が設けられていないことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルである。

前記ノズル内孔の前記一対の段差の上部には、対向して設けられた一対の第２段差が形成されていることが好ましい。前記ノズル内孔の前記一対の段差の上部には、環状に形成された第２段差が設けられていてもよい。前記一対の段差は、前記ノズル内孔の内周において４５〜１３５°の範囲内にそれぞれ形成されていることが好ましい。前記一対の段差は、厚みが５〜１５ｍｍの範囲内にそれぞれ形成されていることが好ましい。前記一対の段差は、上下方向の長さが８０〜２５０ｍｍの範囲内にそれぞれ形成されていることが好ましい。

請求項１に記載した連続鋳造用ノズルによれば、溶鋼の流入速度を緩和できると共に、左右の吐出口からの吐出量をより均一化でき、湯面にうねりや流入量に起因しない上下変動がより少ない連続鋳造用浸漬ノズルを構成できる。
請求項２に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果をより奏する連続鋳造用浸漬ノズルとなる。
請求項３に記載した連続鋳造用ノズルによれば、溶鋼の偏流をより抑制できる連続鋳造用浸漬ノズルとなる。

本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの一実施例を反吐出口側で縦断した縦断面概略図である。図１に示した連続鋳造用浸漬ノズルを吐出口側で縦断した縦断面概略図である。本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの他の実施例を反吐出口側で縦断した縦断面概略図である。図３に示した連続鋳造用浸漬ノズルを吐出口側で縦断した縦断面概略図である。湯面変動試験を説明するための斜視概略図である。湯面変動試験における連続鋳造用浸漬ノズルの比較例を説明するための縦断面概略図である。従来の連続鋳造用浸漬ノズルを反吐出口側で縦断した縦断面概略図である。図７に示した連続鋳造用浸漬ノズルを吐出口側で縦断した縦断面概略図である。

本発明では、ノズル内孔に、一対の吐出口の上部に対向して設けられメニスカスの上下に渡って連続した一対の段差を形成したことにより、メニスカス付近に至った溶鋼が、吐出口側ではノズル内孔を縮径する段差の表面に沿ってモールド内に誘導され、他方、段差が設けられていない反吐出口側ではノズル内孔の表面に沿ってモールド内に流入するため、環状段差が設けられた場合に比して溶鋼の流入速度が緩和されると共に、一対の段差は対向した位置に（ノズル本体の中心軸に対して対称の位置に）設けられているため、左右の吐出口からの吐出量も均一化され、うねり等に起因した湯面変動がより少ない連続鋳造用浸漬ノズルを実現した。

本発明の連続鋳造用ノズルを図１または図２に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の連続鋳造用ノズル１は、ノズル本体２と、ノズル本体２内に設けられ溶鋼が流通するためのノズル内孔３と、ノズル本体２の下部に対向して設けられた一対の吐出口４ａ，４ｂとを有し、ノズル内孔３は、一対の吐出口４ａ，４ｂの上部に対向して設けられ、メニスカスＡの上下に渡って連続した一対の段差５ａ，５ｂを有している。以下、各構成について順次詳述する。

ノズル本体２は、黒鉛等や有機樹脂等の炭素含有原料と様々な酸化物を組み合わせて形成した耐火物により構成されており、略円筒体で、その上部には拡径した首部６が一体成形されている。

ノズル本体２内には、溶鋼が流れるノズル内孔３がノズル本体２の上端から最下部に渡って形成されている。ノズル内孔３は、上部において上端開口７に連通しており、下部においては吐出口４ａ，４ｂに連通している。

吐出口４ａ，４ｂはモールド内に溶鋼を流入させる開口であり、ノズル本体２の径方向に対向して（ノズル本体の中心軸に対して対称の位置に）設けられている。

ノズル内孔３は、一対の吐出口４ａ，４ｂの上部に対向して（ノズル本体の中心軸に対して対称の位置に）設けられ、メニスカスＡの上下に渡って連続した一対の段差５ａ，５ｂを有している。メニスカスの上下に渡ってこのような段差５ａ，５ｂが設けられることにより、メニスカス付近の溶鋼が、吐出口側ではノズル内孔３を縮径する段差５ａ，５ｂの表面に沿ってモールド内に誘導され、他方、段差が設けられていない反吐出口側ではノズル内孔３の内面３ａに沿ってモールド内に流入するため、環状段差が設けられた場合に比して溶鋼の流入速度が緩和されると共に、段差５ａ，５ｂは対向した位置に（ノズル本体の中心軸に対して対称の位置に）設けられているため、左右の吐出口からの吐出量も均一化され、うねり等に起因した湯面変動がより少ない連続鋳造用浸漬ノズルが構成される。特に、本発明では、一対の段差５ａ，５ｂがメニスカスの上下に渡って連続的に設けられているため、吐出口側では、溶鋼をノズル本体２の中央に効果的に誘導することができ偏流をより抑制できる。

なお、一対の段差５ａ，５ｂの上下端部は、それぞれノズル内孔３の内孔面に向かってテーパー面に形成されていることが好ましく、これにより、溶損および溶鋼の飛散がより少ない段差を構成できる。

段差５ａ，５ｂはそれぞれ、ノズル内孔３の内周において４５〜１３５°の範囲内にそれぞれ形成されていることが好ましい。４５°未満であると、段差として小さすぎて偏流抑止とならないためであり、１３５°を越えると大きすぎて環状段差と変わらなくなって溶鋼の流速が速くなり過ぎて湯面変動が頻繁に生じるようになるからである。なお、この実施例の段差５ａ，５ｂはそれぞれ、ノズル内孔３の内周の９０°の範囲に渡って設けられている。

また、段差５ａ，５ｂはそれぞれ、厚みが５〜１５ｍｍの範囲内に形成されていることが好ましい。５ｍｍ未満であると、段差として低くすぎて偏流抑止とならないためであり、１５ｍｍを越えると高すぎて溶鋼の流速が速くなり湯面変動が頻繁に発生するようになるからである。なお、この実施例の段差５ａ，５ｂはそれぞれ、厚み１０ｍｍに形成されている。

さらに、段差５ａ，５ｂはそれぞれ、上下方向の長さが８０〜２５０ｍｍの範囲内に形成されていることが好ましい。８０未満であると、段差として短すぎて偏流抑止とならないためであり、２５０ｍｍを越えると長すぎて内径を絞ったものと変わらなくなると共に溶鋼の流速が速くなり過ぎて湯面変動が頻繁に発生するようになるからである。なお、この実施例の段差５ａ，５ｂはそれぞれ、上下方向の長さが１７０ｍｍに形成されている。

さらに、段差５ａ，５ｂの下端は吐出口４ａ，４ｂの上端より１００ｍｍ以上離間していることが好ましい。１００ｍｍ未満であると、段差５ａ，５ｂによって誘導された溶鋼の下向きの流れが直接吐出口付近に影響し、良好な吐出を阻害するからである。

ノズル内孔３の一対の段差５ａ，５ｂの上部には、対向して設けられた（ノズル本体の中心軸に対して対称の位置に）一対の第２段差８ａ，８ｂが形成されている。この実施例では、段差５ａ，５ｂの上部に設けられた第２段差も、環状段差ではなく、吐出口側のみに形成されている。これにより、溶鋼の流速がより緩和される。

なお、一対の第２段差８ａ，８ｂの上下端部も、それぞれノズル内孔３の内孔面に向かってテーパー面に形成されていることが好ましく、これにより、溶損および溶鋼の飛散がより少ない段差を構成できる。

第２段差８ａ，８ｂはそれぞれ、ノズル内孔３の内周において４５〜１３５°の範囲内にそれぞれ形成されていることが好ましい。４５°未満であると、段差として小さすぎて偏流抑止とならないためであり、１３５°を越えると大きすぎて環状段差と変わらなくなって溶鋼の流速が速くなり過ぎて湯面変動が頻繁に発生するようになるからである。なお、この実施例の第２段差８ａ，８ｂはそれぞれ、ノズル内孔３の内周の９０°の範囲に渡って設けられている。

また、第２段差８ａ，８ｂはそれぞれ、厚みが５〜１５ｍｍの範囲内に形成されていることが好ましい。５ｍｍ未満であると、段差として低くすぎて偏流抑止とならないためであり、１５ｍｍを越えると高すぎて溶鋼の流速が速くなり湯面変動が頻繁に発生するようになるからである。なお、この実施例の第２段差８ａ，８ｂはそれぞれ、厚み１０ｍｍに形成されている。

さらに、第２段差８ａ，８ｂはそれぞれ、上下方向の長さが８０〜２５０ｍｍの範囲内に形成されていることが好ましい。８０未満であると、段差として短すぎて偏流抑止とならないためであり、２５０ｍｍを越えると長すぎて内径を絞ったものと変わらなくなると共に溶鋼の流速が速くなり湯面変動が頻繁に発生するようになるからである。なお、この実施例の段差８ａ，８ｂはそれぞれ、上下方向の長さが１００ｍｍに形成されている。

つぎに、図３および図４に示した本発明の他の実施例について説明する。
この実施例の連続鋳造用浸漬ノズル１０と連続鋳造用浸漬ノズル１との相違は、
連続鋳造用浸漬ノズル１０の第２段差１８が環状段差である点のみであり、他は連続鋳造用浸漬ノズル１と同様である。連続鋳造用浸漬ノズル１と同一構成部分について同一符号を付し説明を省略する。

この実施例の第２段差１８は、厚み１０ｍｍ、上下方向の長さ１００ｍｍに形成された環状段差である。溶鋼の偏流は上部の方が大きいため、この実施例のように、第２段差を環状とすることにより、溶鋼の流速は速くなるが初期偏流を効果的に抑止できる。このように、第２段差が環状段差であるものも本発明の範疇に包含される。

（湯面変動試験）
以下の実施例および比較例の連続鋳造用浸漬ノズルＮ（ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６）を、図５に示すように、モールドサイズ２０００×２００ｍｍのモールド５０内に深さ（浸漬した連続鋳造用浸漬ノズルＮの吐出口上端から基準線Ｌまでの距離）２００ｍｍ浸漬し、流速２．０／ｍｉｎ．で連続鋳造用浸漬ノズルＮ（ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６）の上端開口から水をそれぞれ流入して湯面変動を観察した。具体的には、湯面変動の様子をカメラ６０で撮影して観察すると共に、基準線Ｌからの最大変位（変動高さ）を計測して、連続鋳造用浸漬ノズルＮ（ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６）の湯面変動を数値化した。

実施例１（ｎ１）として、筒状体の高さ１０００ｍｍ、外径１３０ｍｍ、内径８０ｍｍで、下部の対向する部位に一対の吐出口を設けると共に、それぞれの吐出口上端より１００ｍｍ上方（段差位置）に上下方向の長さ（段差長さ）１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの段差を内周の９０゜に渡って一体成形した連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。この連続鋳造用浸漬ノズルｎ１は、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の上下に渡って連続的に設けられた部分段差を有している。

実施例２（ｎ２）として、実施例１と同一寸法で一対の吐出口を備えた筒状体において、それぞれの吐出口上端より１５０ｍｍ上方（段差位置）に上下方向の長さ（段差長さ）１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの段差を内周の９０゜に渡って一体成形した連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。この連続鋳造用浸漬ノズルｎ２も、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の上下に渡って連続的に設けられた部分段差を有している。

比較例１（ｎ３）として、実施例１と同一寸法で一対の吐出口を備えた筒状体において、吐出口上端より１００ｍｍ上方（段差位置）に上下方向の長さ（段差長さ）１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの環状段差を一体成形した連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。

比較例２（ｎ４）として、実施例１と同一寸法で一対の吐出口を備えた筒状体において、段差を形成しない連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。

比較例３（ｎ５）として、図６に示すように、実施例１と同一寸法で一対の吐出口７１を備えた筒状体において、吐出口７１の上端より３０ｍｍ上方（段差位置）に上下方向の長さ（段差長さ）１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの段差７２を内周の９０゜に渡って一体成形した連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。この連続鋳造用浸漬ノズルｎ５は、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の下方に段差７２を有している。

比較例４（ｎ６）として、図６に示すように、実施例１と同一寸法で一対の吐出口７１を備えた筒状体において、吐出口７１の上端より２５０ｍｍ上方（段差位置）に上下方向の長さ（段差長さ）１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの段差７３を内周の９０゜に渡って一体成形した連続鋳造用浸漬ノズルを作製した。この連続鋳造用浸漬ノズルｎ６は、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の上方に段差７３を有している。

このような湯面変動試験の結果、以下の表１に示すように、比較例１ないし比較例４の連続鋳造用浸漬ノズルｎ３，ｎ４，ｎ５，ｎ６ではうねりが多いまたは非常に多いのに対して、実施例１および実施例２の連続鋳造用浸漬ノズルｎ１，ｎ２では比較的うねりが少なかった。変動高さも比較例１ないし比較例４では３０〜３５ｍｍであるのに対して、実施例の１および実施例２では２５ｍｍと小さくなった。

また、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の下方に段差７２を設けた比較例３の連続鋳造用浸漬ノズルｎ５は、吐出口７１の上部に段差７２によって誘導した溶鋼の流速がそのまま吐出流に影響するため湯面変動が大きくなった。さらに、メニスカス（この試験では基準線Ｌ）の上方に段差７３を設けた比較例４の連続鋳造用浸漬ノズルｎ６は、段差７３で中央に誘導された溶鋼が湯面に直接落下するため湯面変動が大きくなった。

これらの結果より、メニスカスの上下に渡って連続的に設けられた部分段差を有した連続鋳造用浸漬ノズルｎ１，ｎ２では、湯面変動が少なく、かつ小さくなることが確認された。

１連続鋳造用浸漬ノズル
２ノズル本体
３ノズル内孔
４ａ，４ｂ吐出口
５ａ，５ｂ段差
６首部
７上端開口
８ａ，８ｂ第２段差

Claims

ノズル本体と、
該ノズル本体内に設けられ溶鋼が流通するためのノズル内孔と、
前記ノズル本体の下部に対向して対称に設けられた一対の吐出口とを有し、
前記ノズル内孔は、前記一対の吐出口の上部に対向して対称に設けられ、メニスカスの上下に渡って80〜250mmの範囲内で連続した一対の段差を有し、反吐出口側には段差が設けられていないことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
前記ノズル内孔の前記一対の段差の上部には、対向して対称に設けられた一対の第２段差が形成されている請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
前記ノズル内孔の前記一対の段差の上部には、環状に形成された第２段差が設けられている請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。