JPH01289544A - 連続鋳造法および注入ノズル - 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］ この発明は連続鋳造法および注入ノズル、特に注入ノズ
ルの加熱方法およびその注入ノズルの構造に関する。

［従来の技術］ 鋼、アルミ合金などのスラブ、ブルーム、棒材等の鋳造
に連続鋳造法が広く採用されている。特に、最近では偏
平なスラブの連続鋳造にベルト式連続鋳造法が用いられ
ている。このベルト式連続鋳造方法では、少くとも上流
側ロールおよび下流側ロールに巻き掛けられた１個また
は相対する１対の無端鋳造ベルトの面に、多数のブロッ
クを無端状に連結した１対の移動短辺の側面を接触させ
て鋳型を形成する。そして、鋳造ベルトおよび移動短辺
を鋳片引抜き方向に移動するように回動させながら溶融
金属を鋳型に注入して断面形状が長方形あるいは偏平な
鋳片を連続鋳造する。このようなベルト式連続鋳造方法
は、たとえば特開昭５０−６１３３２号公報、特開昭６
０−２０３３４５号公報その他により開示されている。

上記連続鋳造では、タンディツシュから鋳型に注入ノズ
ルを介して溶融金属が供給される。注入ノズルは先端部
が溶融金属に挿入された浸漬型が広く用いられている。

注入ノズルの断面形状は、鋳型の断面形状に応じて円形
あるいは長方形となっている。

注入ノズルは、鋳造開始時では溶融金属の温度よりもか
なり低く、鋳造中では周辺機器、大気などへの伝熱によ
り冷却される。注入ノズルの温度が低いと、注入ノズル
を通過する溶融金属の温度が低下する。このため、溶融
金属の粘性が増して注入速度の制御が困難になり、さら
には溶融金属が凝固して注入ノズルが閉塞する虞れがあ
る。したがって、鋳造開始時あるいは鋳造中に注入ノズ
ルを加熱する必要がある。

注入ノズルを加熱する方法として、たとえば特公昭５４
−４１９７８７号公報または特開昭５７−７５２６２号
公報で開示された技術がある。前者では、ノズルに挿設
した高周波加熱用コイルによりノズルを加熱する。また
、後者ではノズル内部に形成した抵抗発熱層によりノズ
ルを加熱する。

上記以外のノズル加熱方法として、ＣＯＧバーナーによ
り注入ノズルを加熱することも行われている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のノズル加熱方法では、溶融金属のメニスカス近傍
で注入ノズルに溶融金属が凝固、固着するという問題が
あった。すなわち、鋳型は水冷されているので、鋳型に
接する溶融金属はメニスカス近傍で鋳型により冷却され
る。しかし、従来のノズル加熱方法ではメニスカス近傍
に多量の熱を供給することができず、メニスカス近傍を
十分に加熱することは困難であった。注入ノズルのメニ
スカス近傍に溶融金属が凝固、固着すると、注入ノズル
の開口を塞ぎ、あるいは注入ノズルあるいは鋳型を損傷
する虞れがある。

そこで、この発明は注入ノズルのメニスカスに接する近
傍を十分に加熱して溶融金属を鋳型に供給することがで
きる連続鋳造法およびその注入ノズルを提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ この発明の連続鋳造法は、注入ノズルの少くとも溶融金
属のメニスカスに接する部分およびその近傍を導電性材
料よりなる発熱部として形成し、メニスカス近くから前
記発熱部に給電して注入ノズルを加熱する。

注入ノズル全体を導電性材料で形成してもいが、メニス
カス近傍を集中的に加熱するために、メニスカス近傍の
みを導電性材料としてもよい。

後者の場合、発熱部以外の部分を絶縁性材料とする。絶
縁性材料は、必ずしも完全な絶縁性材料でなくてもより
、導電性材料に比べ抵抗が著しく高いものであればよい
、たとえば、導電性材料としてＡｌｚＯｓ−Ｃ（Ｃ：　
１０〜３０！ｋ）、Ａ１２０ｓ−Ｃ−ＺｒＴｏ　（ＡＪ
１２０３　：８０零。

（：：５〜ＩＯ！に、　ＺｒＢ２：１５〜１０％）、　
Ａｉ、０３−ＺｒＢ、　（ＺｒＢ、：５〜３Ｇ！ｋ）、
　Ｍｇ０−Ｃ（（：：１０〜３０！ｋ）が、また絶縁性
材料として溶融シリカ、Ａ１２０ａ−ＳｉＯａ　（Ｓｉ
Ｏ２：１Ｇ　〜９０　’４）。

Ａ１２０３−Ｃ（Ｃ＜５９＆）、　Ｍｇ０−（：（Ｃ＜
５Ｎ）が用いらｈる。コレら材料は耐食性、耐熱性およ
び耐熱衝撃性に優れている。

発熱部に通電するには、電極を発熱部に接触させて電源
より発熱部に電流を供給する。このとき、メニスカスに
できるだけ近接させて電極を配置するとともに、電極を
注入ノズルの外周面に押圧して密着させることが望まし
い。電極の材料として黒鉛、Ｚｒ８２などが用いられる
。

鋳型への溶融金属の注入は、次のようにして行われる。

すなわち、注入開始前に予め発熱部に通電し、注入ノズ
ルが所要の温度に達したならば通電を停止し、注入を開
始する。あるいは、注入ノズルを予熱したのち、通電し
ながら溶融金属を鋳型に注入するようにしてもよい。

また、この発明の連続鋳造法は、注入ノズルの複数本を
鋳型内に一列に配置し、隣り合う注入ノズルの発熱部が
互いに接触するように注入ノズル列を列方向に両側方よ
り挟圧し、これら発熱部に直列に通電する。発熱部を接
触させるには、発熱部どうしを直接接触させる、あるい
は発熱部と発熱部との間に電極を挿入して間接的に接触
させる。

なお、この発明によるノズル加熱方法に、従来のたとえ
ば前記誘導加熱法あるいはＣＯＧバーナーによる加熱法
などを併用してもよい。

上記連続鋳造法において、鋳型は固定型あるいはベルト
式などの移動型であってもよい。また、ベルト式連続鋳
造においては、鋳造ベルトは片ベルトあるいは双ベルト
であってもよく、鋳造ベルトの姿勢は水平、傾斜あるい
は垂直のいずれであってもよい。

［作用］ 通電により発熱部にジュール熱が発生し、発熱部は昇温
する。熱は伝導により発熱部以外の部分にも広がり、注
入ノズルは加熱される。このとき、溶融金属のメニスカ
ス近くから発熱部に給電するので、注入ノズルのメニス
カス近傍の電流密度は高く、メニスカス近傍は他の部分
よりも高温に加熱される。

［実施例］ 広幅薄鋼スラブを製造する双ベルト式連続鋳造法を実施
例として説明する。第１図はこの発明が実施される双ベ
ルト式連続鋳造機の主要部を示す正面図であり、第２図
は第１図に示す連続鋳造機の側面図である。

第１図に示すように、タンディツシュ１の底部に設けら
れたタンディツシュノズル３にスライディングゲート５
が接続されている。タンディツシュ１は取鍋　（図示し
ない）から溶鋼Ｍが供給される。注入ノズル１１がスラ
イディングゲート５から鋳型２１内まで延びている。

第３図は注入ノズル１１の詳細を示している。

図面に示すように、注入ノズル１１の断面形状は偏平で
あり、いわゆるフラットノズルとなっている。注入ノズ
ル１１の頂部１２に注入孔１３が設けられており、注入
孔１３は前記スライディングゲート５に連通している。

注入ノズル１１の胴部１５は、広幅の主壁１６と狭幅の
側壁１７とから薄い箱形に形成されている。注入ノズル
１１は全体が導電性のアルミナグラファイト（Ａ交２０
３ニア５　’６．　Ｃ：１５　’ｋ　）で作られている
。注入ノズル１１の寸法は、幅：　３００＠ｏｉ、長さ
：　７５０ｍ＋ｏ　、胴部厚み：　３０ｍ１．壁厚：　
１０＋ａｍである。

鋳型２１は、それぞれ相対する１対の無端鋳造ベルト２
２と移動短辺２７とからなっている。鋳造ベルト２２は
、架台　（図示しない）に支持された上流側ロール２３
、下流側ロール２４および後方に配置されたステアリン
グロール２５に掛は渡されている。電動モータおよび減
速機を含む駆動装置（図示しない）により上流側ロール
２３および下流側ロール２４を回転駆動して、鋳造ベル
ト２２を鋳造速度に応じて鋳片の引抜き方向Ｖに移動す
るように回動する。鋳造中、鋳型２１は冷却装置（図示
しない）により水冷される。

相対する鋳造ベルト２２の間に一対の移動短辺２７が相
対するようにして配置されている。移動短辺２７は、リ
ンクプレートを介して無端状に連結されて多数のブロッ
ク　（いずれも図示しない）により構成されている。移
動短辺２７は駆動スプロケット（図示しない）により鋳
造ベルト２２と同様に鋳片引抜き方向Ｖに移動するに回
動される。移動短辺２７の側面が面記鋳造ベルト２２面
に接して偏平な鋳型２１が形成される。この実施例では
、鋳型２１の内法は口５０ｘ　６００　ｍ＋ｓである。

なお、移動短辺２７は鋳片幅可変装置　（図示しない）
により鋳型幅方向に移動可能である。

一方、タンディツシュ１の底部から延びるフレーム３１
にとボット３３を介してベルクランク状のブスバー３５
が揺動可能に取り付けられている。ブスバー３５は左右
一対となフており、注入ノズル１１の側壁１７に沿い溶
鋼Ｍのメニスカスｍ近くまで延びている。ブスバー３５
の下端部には黒鉛製電極３９が取り付けられている。電
極３９の寸法は０３０Ｘ　７０ｘ５０ｍｍである。フレ
ーム３１とブスバー３５との間にエアシリンダ３７が設
けられている。エアシリンダ３７はブスバー３５を回動
し、電極３９を注入ノズル１１の側壁１７に押し付ける
。ブスバー３５の頂部には電源４１が接続されている。

上記のように構成された双ベルト式連続鋳造機において
、鋳造開始に先立って注入ノズル１１に通電する。通電
により注入ノズル１１はジュール熱を発生し、昇温する
。このとき、溶鋼Ｍのメニスカスｍ近くに給電するので
、メニスカスｍ近傍の電流密度は高く、メニスカスｍ近
傍は他の部分よりも高温に加熱される。注入ノズルＩＩ
が所定の温度まで予熱されると、鋳造ベルト２２および
移動短辺２７を回動させながら、タンディツシュ１から
スライディングゲート３および注入ノズル１１を介して
溶鋼Ｍを鋳型２１内に供給する。鋳型２１内の溶鋼Ｍは
冷却され、凝固して鋳片を形成する。鋳片は下方に引き
抜かれる。

この実施例では、０．４ｍａ＋厚みのの黒鉛ペーパーを
介して電極３９を注入ノズル１１の側壁１７に押圧した
。押圧力は２．５ｋｇ／ｃａｂ２である。注入ノズル１
１に供給した加熱電流は２０００　Ａである。約３０分
後に電極３９間の中央部は　１６００℃に昇温し、その
下方のメニスカスｍに接する部分の温度は１５００℃で
あった。このような条件で幅広薄スラブを鋳造した結果
、注入ノズルＩＩのメニスカスｍの接する部分に地金は
全く付着しなかった。

第４図は注入ノズルの他の例を示している。

注入ノズル４５の形状および寸法は第３図のものと同一
である。注入ノズル４５の主壁４６の中央部４７は絶縁
性の高い溶融シリカよりなっているが、他の部分４８は
導電性のアルミナグラファイト（Ａｉ２０ｓニア５龜、
　［：：１５　％　）で作られている。

第５図は注入ノズルの更に他の例を示している。

図面に示すように、注入ノズル５１の胴部５２の下部５
３のみが導電性のアルミナグラファイト（ＡＱ２０３．
７５　％　、　（：：１５　％　）で作られているが、
他の部分５４は絶縁性の高い溶融シリカよりなっている
。

第４図および第５図に示す注入ノズル４５．５１はいず
れもメニスカスｍ近傍に電流を集中させ、メニスカスｍ
近傍を他の部分よりも一層高温に加熱しようとするもの
である。これらの注入ノズル４５．５１を用いた場合、
上記と同じ加熱電流２０００　Ａで、いずれも約１５分
後に電８ｉ３９間の中央部を１６００℃に昇温させるこ
とができた。

ところで、フラットな注入ノズルから鋳型に溶融金属を
直接供給する従来の広幅薄スラブの連続鋳造方法では、
注入ノズルは１本であった。−方、広幅薄スラブの鋳造
では鋳型が偏平であるので、鋳型内壁面と注入ノズル外
面との間の間隔は狭くなっている。このために、溶融金
属の供給が不均一かつ不安定になり、スラブ（鋳片）の
表面に２重肌が生じていた。このような現象は、注入ノ
ズルの偏平比あるいは鋳込み速度が高くなるほど顕著に
なっていた。上記２重肌は、圧延時にへげ傷発生の原因
となる。

第６図は上記のような課題を解決するための実施例を示
している。なお、第６図では第１図に示すベルト式連続
鋳造機の装置あるいは部材と同様のものには、同一の参
照符号を付け、その説明は省略する。

図面に示すように、偏平鋳型２１の長辺方向に沿い３本
のフラットな注入ノズル１１が一列に配置されている。

各注入ノズル１１から溶鋼Ｍを鋳型２１に供給する。注
入ノズル１１間には電極５９を挿入している。したがっ
て、３本の注入ノズル１１は電気的に直列に連結された
ことになる。一つの電源４１で３本の注入ノズル１１を
加熱することができ、また、設備をコンパクトにするこ
とができる。

注入ノズル１１を複数にすることにより、１本の注入ノ
ズル１１の幅は狭くなる。したがって、注入ノズル１１
（１１ｉ！からノズル中央部に溶鋼Ｍが回り込む距離が
短くなり、溶鋼Ｍは鋳型２１内に一様に供給される。

この実施例では、鋳型２１の内法は口５０Ｘ　１６００
ａｍである。また、注入ノズル１１の寸法は、幅＝４０
０１１ＩＩＩ＋、長さ：　７５０ｍｍ　、胴部厚み：　
３０ｍｍ、壁厚：　１０ｍｍである。

上記条件で鋳造した結果、スラブ面に２重肌は全く生じ
なかった。得られた広幅薄スラブを板厚５　ａｒｍまで
熱間圧延したが、圧延板にはへげ傷その他の傷は生じな
か）た。また、注入ノズル１１のメニスカスｍ近傍に地
金の付着は見られなかった。

上記実施例ではノズル本数は３本であったが、鋳型およ
び注入ノズルの寸法によっては２〜４本としてもよい。

なお、溶融金属を鋳型内に一様に供給するために、鋳型
の長辺の中心線および短辺の中心線に関してそれぞれ対
称となるように注入ノズルを配置することか好ましい。

［発明の効果］ この発明では、注入ノズルの少くとも溶融金属のメニス
カスに接する部分およびその近傍を導電性材料よりなる
発熱部として形成し、注入ノズル溶融金属のメニスカス
近くから発熱部に給電する。したがって、メニスカス近
傍の電流密度は高く、メニスカス近傍は他の部分よりも
高温に加熱される。この結果、注入ノズルのメニスカス
に接する部分およびその近傍に溶融金属が凝固、固着す
ることはない。

また、この発明では複数の注入ノズルから溶融金属を鋳
型内に供給する。したがって、鋳型内への溶融金属の供
給は一様となり、２重肌のない表面性状に優れた広幅薄
スラブを得ることかできる。さらに、一つの電源で複数
本の注入ノズルを加熱することができ、設備のコンパク
ト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が実施される双ベルト式連続鋳造機の
主要部を示す正面図であり、第２図は第１図に示す連続
鋳造機の側面図、第３図は第１図に示す注入ノズルの斜
視図、第４図および第５図はそれぞれ注入ノズルの他の
例を示す斜視図、ならびに第６図は複数の注入ノズルを
備えた双ベルト式連続鋳造機の主要部を示す正面図であ
る。 １・・・タンディツシュ、３・・・タンディツシュノズ
ル、５・・・スライディングノズル、＋１・・・注入ノ
ズル、１２・・・鋳造ベルト、１３・・・注入孔、１５
・・・注入ノズルの胴部、１６・・・胴部主壁、１７・
・・胴部側壁、２１・・・鋳型、２２・・・鋳造ベルト
、２３・・・上流側ロール、２４・・・下流側ロール、
２５・・・ステアリングロール、２７・・・移動短辺、
３５・・・ブスバー、３７・・・エアシリンダ、３９・
・・電極、４１・・・電源、４５．５１−・・注入ノズ
ル、５９・・・電極、Ｍ・・・溶鋼、ｍ・・・メニスカ
ス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タンディッシュから浸漬型注入ノズルを介して溶融
   金属を鋳型に注入して鋳片を連続鋳造する方法において
   、前記注入ノズルの少くとも溶融金属のメニスカスに接
   する部分およびその近傍を導電性材料よりなる発熱部と
   して形成し、メニスカス近くから前記発熱部に給電して
   注入ノズルを加熱することを特徴とする連続鋳造法。 ２、前記注入ノズルの複数本を前記鋳型内に一列に配置
   し、隣り合う注入ノズルの発熱部が互いに接触するよう
   に注入ノズル列を列方向に両側方より挟圧し、これら発
   熱部に直列に通電することを特徴とする請求項１記載の
   連続鋳造法。 ３、前記注入ノズルの発熱部以外の部分を絶縁性材料で
   形成したことを特徴とする請求項１または２記載の方法
   の実施に使用する注入ノズル。