JPH01157751A - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、鋼の製造特にパウダー性介在物、酸化物系非
金属介在物の少ない清浄鋼の連続鋳造に用いる浸漬ノズ
ルに関するものである。

〈従来の技術〉 従来、鋼の連続鋳造に際して、注入溶鋼中に含まれてい
る酸化物系非金属介在物などが注入溶鋼流によって鋳片
内部に深く巻きこまれることが問題となっており、特に
、湾曲型の連鋳機では、−旦深く巻き込まれた非金属介
在物がメニスカス部分にまで浮上することがなく、凝固
殻の下面に把えられ、圧延後の鋼板の表面にスリバー、
ブリスター等の欠陥が発生するという問題が生じている
。

上記した問題を解決する技術として特開昭６１−２３５
５８号（先行技術ｌ）、実開昭５５−８８３４７号（先
行技術２）に浸漬ノズルを改良して溶鋼流の未凝固域内
への侵入を防ぐ技術が開示されている。

第５図に示した先行技術ｌにかかる浸漬ノズルは、！ズ
ル先端が半球状に湾曲しておりそこに設けられた３個以
上の吐出孔から溶鋼を流出させるものである。また第６
ｒｊｇＪに示した浸漬ノズルは、ノズル下端に互いに反
対方向に水平または斜め上向きに開孔した２個の吐出孔
の直上に斜め下向きに開孔した２個の吐出孔を有し、流
出する溶鋼を衝突させようとするものである。

これらのノズルについては、ノズル内部を通過する溶鋼
流速が大きくなると、下端の吐出孔のみから溶鋼は流出
し、かえって下向の速い流れを助長し溶鋼の侵入深さを
大きくしてしまうという問題点がある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は、従来の浸漬ノズルでは溶鋼流の鋳片内部への
侵入深さが深く、非金属介在物の巻き込みを完全に防止
することが困難であったので、吐出孔からの流出速度を
均一化し溶鋼流に伴う気泡、非金属介在物の浮上を促進
させ欠陥のより少ない鋳片を製造する浸漬ノズルを提供
するためになされたものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者らは、浸漬ノズルの吐出孔からの流出速度の均
一化について鋭意研究を重ねた結果、左右対称に、かつ
縦方向にそれぞれ複数個の吐出孔を設け、浸漬ノズルの
溶鋼通路を下部はど小さくすることによって目的を達成
できるとの知見を得、この知見にもとづいて本発明をな
すに至った。

本発明は、有底円筒ノズルの高さ方向に吐出口を左右対
称に複数個設けてなる浸漬ノズルであって、浸漬ノズル
の高さ方向に貫通する溶鋼通路の断面積を下部に向かっ
て絞り、絞った部分の上下部に吐出孔を開口せしめると
共に、各吐出孔の断面積（上から順に３１＋　ｓ富、・
”　！１１−１＋　ｓ、　）と各吐出孔に対応する溶鋼
通路の断面積（上から順にＳｌ＋Ｓ２・・・５ＩＩ−８
Ｓ１１）について下記の関係を満足させたことを特徴と
する連続鋳造用浸漬ノズルである。

・・・・・−・・・・・・・・・　は）０．７≦　Ｋ≦
１．０ く作　用〉。

本発明に係る浸漬ノズル形状の一例を第１図に示した。

この形状を選んだ理由を以下に説明する。

吐出孔を浸漬ノズルの縦方向に設置する場合に吐出孔面
積、溶鋼通路断面積の関係で必ずしも溶鋼流は、各吐出
孔から均一には流出しない。

下部吐出孔のみから溶鋼が流出するときには、速い下降
流となり、溶鋼流が鋳片の深（まで侵入する。また上部
の吐出孔のみから溶鋼が流出するときには、場面変動が
激しくなりパウダの巻き込みを生ずる。これらを防ぐた
めには各吐出孔からＷｊｔｍが等速度で流出できるよう
にすることが肝要である。

本発明者らの研究の結果、円筒形浸漬ノズルにおける上
部吐出孔と下部吐出孔とからの溶鋼吐出流のアンバラン
スは、ノズル内流速の速い上部はベルヌーイの法則にし
たがって静圧が小さいためであることに起因することが
判明した。従って、浸漬ノズルの下部を細くすることに
よって溶鋼吐出流のバランスが得ら、れることが判った
。

ここで、吐出孔面積と溶鋼通路の絞り方の条件を以下に
説明する。

第２図に本発明の浸漬ノズルにおける溶鋼通路面積、吐
出孔面積、溶鋼流速の関係をそれぞれ記号で示した。な
お、上部吐出孔からの流出の駆動力は絞り部で発生する
動圧によるものとする。

吐出孔２段の場合； 連続の式 ’　ＫＳｚＵｚ　　＝　２に’　　ｓ　、　［１−−−
−（２）ベルヌーイの式 ％式％（４） 吐出孔３段の場合； 連続の式 ベルヌーイの式 （６）〜Ｃりより ・・・・・・・−・・　０３１ 以上の式によって吐出孔面積と溶鋼′ｉ！ｉ路面積の関
係が決まる。

なお、吐出孔を４段以上にすることもできるが上部吐出
孔がメニスカスに近づき場面変動を増大させる恐れがあ
るので吐出孔は２〜３段が最適である。

ここでに、に’は流出係数であり、厳密には各流出部に
おけるに、に’の値は異なる訳であるが、近似的に縦方
向の流出係数はＫ、横方向の流出係数はに’　　（これ
は式の導出過程で消去され、実用的影響はない）でそれ
ぞれ一定であると仮定できる。

Ｋは前記のとおり流出係数で、経験的に０．８程度の値
となるものである。各流路断面としては０り。

開式を満足する理想条件を多少外れても実用上は許され
る。実用上杵される断面積の範囲をＫに含めて表現しな
おした許容係数（×Ｋ）をあらためてＫと定義しなおす
とＫが１以下０．７以上の条件が本発明における許容好
適範囲といえる。第３図に斜線で示した適正範囲は、Ｋ
が０．７以上１．０以下になるための吐出孔面積と溶鋼
通路断面積比との関係を示したものであり、ノズルの設
計にあたり、この適正範囲を満足させるように吐出孔断
面積比、溶鋼通路断面積比を設定すればよい。

吐出孔が２段の場合、あらかじめ吐出孔面積溶鋼通路面
積はノズルの大きさによって制限されるから、許容でき
る範囲で、Ｓｌを定めると３８も計算される。

吐出孔が３段の場合も同様に、３つの吐出孔面積！＋＋
　ｓ宜、３．を決めておく、まず、の下部２段の面積比
が決まり、Ｓ、をノズルの大きさに従って決めるとＳ□
が計算される。また、Ｓ、の大きさも、 の計算によって算出した、Ｓｌ＋　５！＋　ｓ３＋　Ｓ
ｌ＋　ｓｘをを代入することによって求められる。

この式より計算される上下の吐出流速を均一にする吐出
孔面積比（上部／上部十下部）と溶鋼通路面積比（下部
／上部）の範囲は第３図の実線にはさまれる範囲である
。しかしながら水モデルで検証した結果、上部吐出孔も
しくは下部吐出孔が著しく小さくなった場合、偏流、負
圧領域の増加がおこり、吐出孔面積比（上部／上部十下
部）が０．２〜０．８の範囲でないと流速の均一性が保
たれなかった、よって、適正範囲は第３図の斜線の範囲
である。また第３図中には上下吐出孔における最大流速
比の等高線も示しである。斜線部はほぼ最大流速比１．
４以内にある。

吐出孔面積を通常のノズルの１．７倍にし、上下の吐出
孔における最大流速比が１．０〜１．９の各ノズルを用
い、鋳込速度１．５ｍ／ｓｉｎで鋳造し、鋳片中に検出
された介在物の評価を第４図に示す。

最大流速比が、１．４以上になると、介在物が増加する
。また通常のノズルでは介在物評点は５．０であった。

〈実施例〉 （５）式に基づいた吐出孔２段の本発明に係る浸漬ノズ
ル゛を製作し２．５ｔ／ｓｉｎ、　４．Ｏｔ／ｓｉｎの
給湯量の場合に、各吐出孔における流速比をあらかじめ
水モデルを用いピトー管で測定し、またそのヒートの鋳
片から試料を採取して介在物の評価を行った。

同時に第６図に示すような従来浸漬ノズルについても、
好適範囲から外れる比較例として同一条件で鋳造し、同
様に測定、評価を行い、その結果を第１表に示した。

第１表かられかるように本発明の浸漬ノズルを使用する
ことによって介在物評点が半減しており成品の品質向上
に効果があることが明らかである。

第１表 〈発明の効果〉 本発明の浸漬ノズルを使用することによって、溶鋼流の
鋳片内部への侵入深さを浅くし、非金属介在物の鋳片へ
の巻き込み量を低減し、鋳片の品質の向上ができた。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の浸漬ノズルの正面図、第１図
（ロ）はその側面図、第２図は、本発明の浸漬ノズルの
吐出孔面積、溶鋼通路面積の説明図、第３図は、吐出孔
面積比とｆ！Ｊｆ／！４通路面積比の適正範囲を示す特
性図、第４図は、浸漬ノズルの最大流速比と介在物評点
との関係を示す特性図、第５図（ａ）は、従来ノズルの
正面断面図、第５図（ロ）はその側面図、第６図は、従
来ノズルの正面断面図である。 ｌ・・・浸漬ノズル、 ２・・・吐出孔、 ３・・・溶鋼通路。 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社 第　　１　　図 （ａ）　　　　　（ｂ） 第　　２　　図 吐出孔２段の場合　　　　　　　　　吐出孔３段の場合
第　　３　　図 吐出孔面積比　（上部／上部十下部）Ｂ第　　４　　図 最　　大　　流　　速　　比 第　　５　　図 第　　６　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有底円筒ノズルの高さ方向に吐出口を左右対称に複数個
   設けてなる浸漬ノズルであって、浸漬ノズルの高さ方向
   に貫通する溶鋼通路の断面積を下部に向かって絞り、絞
   った部分の上下部に吐出孔を開口せしめると共に、各吐
   出孔の断面積（上から順にｓ＿１、ｓ＿２・・・ｓ＿ｎ
   ＿−＿１、ｓ＿ｎ）と各吐出孔に対応する溶鋼通路の断
   面積（上から順にＳ＿１、Ｓ＿２・・・Ｓ＿ｎ＿−＿１
   、Ｓ＿ｎ）について下記の関係を満足させたことを特徴
   とする連続鋳造用浸漬ノズル。 記 Ｋ＾２〔Ｓ＿２／Ｓ＿１〕＾３＝〔Ｓ＿２＋…＋Ｓ＿ｎ
   ／Ｓ＿１＋Ｓ＿２＋…＋Ｓ＿ｎ〕＾２……（１） 〔Ｓ＿３／Ｓ＿２〕＾３＝〔Ｓ＿３＋…＋Ｓ＿ｎ／Ｓ＿
   ２＋Ｓ＿３＋…＋Ｓ＿ｎ〕＾２……（２） 〔Ｓ＿ｎ／Ｓ＿ｎ＿−＿１〕＾３＝〔Ｓ＿ｎ／Ｓ＿ｎ＿
   −＿１＋Ｓ＿ｎ〕＾２……（ｎ） ０．７≦Ｋ≦１．０