JPH0221167Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は連続鋳造設備における鋳片の冷却に使
用するミスト噴出装置に関し、特に構成が簡単で
且つ鋳片を均等に冷却することのできるミスト噴
出装置に関するものである。

連続鋳造において連続的に引抜かれていく鋳片
の水冷却としては従来スプレー噴射法が汎用され
ていたが、最近では消費水量が少なく且つ冷却効
率の高いミスト冷却法が主流となりつつある。

ところで現在実用化されているミスト噴出装置
の主流は第１図（概略見取り図）及び第２図（第
１図の縦断面相当図）に示す様な構造のものであ
る。即ち図中１はミスト噴出ノズルで、両端の封
鎖された円筒形のものが最も一般的であり、ミス
ト噴出面側にスリツト状のミスト噴出孔２が開口
されている。そして該噴出孔２開口部の反対面側
には、根本部に水供給管３及び空気供給管４の接
続された気液混合供給パイプ５が接合されてお
り、水供給管３及び空気供給管４から夫々供給さ
れる水及び空気を気液混合供給パイプ５内で混合
しつつミスト噴出ノズル１へ送り、ミスト噴出孔
２から鋳片に向けてミストを噴射する。ところが
図示した様なミスト噴出装置では、気液混合供給
パイプ５の軸心とミスト噴出孔２の中心点が略一
直線上に配置されているので、前記パイプ５内で
形成された比較的大粒のスプレーが一部ミスト化
されないままで噴出孔２からそのまま噴射される
ことになる。即ち完全なミスト冷却法とは言えな
い為、ミスト冷却法の特徴である「ミストの蒸発
潜熱を利用した冷却効率向上」という利点を十分
に生かすことができなかつた。

こうした問題を回避すべく噴射ミストを微細化
する為に、例えば第３図（概略縦断面図）に示す
如くミスト噴出ノズル１の滞留室１ａに対する気
液混合物導入部にオリフイス状の流れ抵抗部６を
形成し、この部分で微細ミストを形成する方法も
提案されている（特開昭57−12347号等）。しかし
この方法では、流れ抵抗部６を設けるのが意外に
面倒で噴出装置全体の費用が高まると共に、流れ
抵抗部６に夾雑物が詰まるとその除去が極めて困
難であるという問題がある。又空気や水の供給元
圧をかなり高めないと、噴出孔２からの噴出ミス
ト量が不十分になつて冷却不足を招くこともあ
り、操業面においても問題が多い方法と言わざる
を得ない。

本考案者等はこうした事情に着目し、装置自体
の構造を複雑にしなくとも噴射ミストを著しく微
細化して冷却効率を高めることができ、且つ操業
面においても複雑な問題を生じない様な技術を確
立しようとして鋭意研究を進めてきた。本考案は
かかる研究の結果完成されたものであつて、その
構成は、気液混合供給パイプとミスト噴出ノズル
との接続部には実質的な流れ抵抗部を設けること
なく前記ノズルのミスト噴出面にミスト噴出孔を
設けてなり、該ミスト噴出孔の中心点と前記接続
部における気液混合供給パイプ開口端の軸心点と
の距離ｌが、 １／２ｄ＜ｌ≦2.5D 但しｄはミスト噴出ノズルへの気液混合物の導
入部内径 Ｄは前記導入部の導入面からミスト噴出面まで
の垂直距離 の関係を満たす様に設定してなるところに要旨を
有するものである。

以下実施例図面を参照しつつ本考案の構成及び
作用効果を説明するが、図は代表例であつて本考
案を限定する性質のものではない。第４図は本考
案の実施例を示す概略縦断面図、第５図は第４図
のＶ−Ｖ線断面図、第６図は第４図の左側面図で
あり、気液混合供給パイプ５の構成は第１図の例
と実質的に同一である。但し本例ではミスト噴出
ノズル１に開口するミスト噴出孔２と気液混合供
給パイプ５の接続位置を工夫しており、ミスト噴
出孔２を、前記供給パイプ５の気液混合物導入方
向延長線上のミスト噴出面からはずして形成する
という点に本考案の基本的思想の１つがある。ま
たミスト噴出ノズル１の滞留室１ａへの気液混合
物導入部７には、第３図に示した様な流れ抵抗部
は形成しないという点にも本考案の基本的思想が
ある。従つて気液混合供給パイプ５で形成された
比較的大粒の気液混合物はそのままの状態で導入
部７からミスト噴出ノズル１の滞留室１ａ内へ送
られるが、この大粒混合物はまず該ノズル１のミ
スト噴出側面１ｂに衝突してはねかえる。こうし
て該ノズル１の内壁間で多数回の衝突を繰り返し
た後、後方からの供給圧に押されて順次噴出孔２
から噴出される。こうした壁面衝突及び気液混合
粒同士の衝突によつて気液混合物は破砕されて微
細なミストとなるので、噴出孔２から噴出される
ミストは極めて微細で冷却効果の高いものとな
る。こうした効果を得る為に、前記第１の基本的
思想で述べた如く少なくとも気液混合物の流入方
向に対してミスト噴出孔２を若干ずらせておくこ
とが不可欠である。即ち前記導入部７の軸心５ｐ
とミスト噴出孔２の中心２ｐの間の距離をｌとし
た場合、ミスト噴出孔２の間隙は実質上無視し得
るほど微小であるから、距離ｌが前記導入部７の
内径ｄに対して〔１／２ｄ≧ｌ〕の関係にあるとき は、ミスト噴出孔２と導入部７がまさしく対面し
た状態となるので、微粒化されていない大粒の気
液混合物の一部がミスト噴出孔２から直接噴出さ
れることになり、本考案の効果が全く発揮されな
くなる。一方気液混合物の衝突による微粒子化と
いう効果からすれば、前記距離ｌは大きい程好ま
しいと考えられるが、距離ｌが大きすぎると、ミ
スト噴出ノズル１内における気液混合流の滞留時
間が長くなると共に圧損が大きくなつて流速が低
下し、一旦微細化された微粒子が再び合体して大
粒化する傾向がみられ、ミスト粒微細化効果はか
えつて減退してくる。ちなみに第１１図は、導入
部の内径ｄ、水量および空気圧を一定とし、噴出
ノズル２の内径Ｄと距離ｌの関係を種々変化させ
た場合について、噴霧されるミス粒径に与える影
響を調べた結果を示したグラフである。但しミス
ト粒径は、ノズルから噴出したミストを油中に分
散せしめてサンプリングしたものを、10〜28倍程
度の顕微鏡を用いて写真撮影し（計測粒子総数は
500〜1000個を目標とした）、その写真を画像解析
装置により画像処理し平均粒径を求めた。

第１１図からも明らかである様に、距離ｌがノ
ズル内径Ｄの2.5倍までは微細なミストを得るこ
とができるが、2.5倍を超えるとミスト粒径は急
激に粗大化することが分かる。

これらの事実から、本考案では〔１／２ｄ＜ｌ≦ 2.5D〕の関係を満たす様に前記ｌを設定すべき
こととした。尚ミスト噴出孔はスリツト状及び点
孔状の如何を問わない。

ところでミスト噴出孔２がスリツト状である場
合において長手方向両側の切込角度としては、主
に次の２通りがある。１つは第７図に示す如く該
噴出孔２の中心点２ｐにおける接線Ｍを略平行な
面で切断した場合であり、他の場合は第８図に示
す如く前記接線Ｍと直交する中心線Ａ上における
噴出ノズル１内の適当な点Ｂから扇形に開いた面
（開き角θ）で切断した場合の２種類であるが、
この切断面の違いによつて冷却効果は若干相違し
てくる。即ち第７図の例では噴出孔２の長手方向
側端縁が内側へ尖鋭に突出した状態となつている
ので、第７図の符号Ｒで示した位置が負圧状態と
なつてミスト噴出流を幅方向へ広げる方向に作用
し、ミストは幅方向へ若干広がりながら噴射され
る。これに対し第８図の噴出孔２であれば前記の
様な負圧が殆んど生じないので、ミストは噴出孔
２の開き角度（前述の中心角θに等しい）とほぼ
等しい広がり角度をもつて鋳片方向へ噴出され
る。

ちなみに第９図は、ミスト噴出孔２の前記切断
方向の相違によつてもたらされる鋳片幅方向の単
位幅水量の分布の違いを示したもので、一点鎖線
は第７図のノズル、実線は第８図のノズル（滞留
室１ａにおける直径の３／４の位置からの噴出孔２ の広がり角度が60度）を夫々用いた場合を示して
いる。この図からも明らかな様に、第７図に示し
た形状の噴出孔２の場合はミスト噴出流が幅方向
へ大きく広がつているのに対し、第８図の噴出孔
２の場合のミスト噴出流の広がりは若干狭くなつ
ている。従つて冷却すべき鋳片の横幅に応じて噴
出孔２の前記切込角度を変えることにより、最適
の冷却効果を得ることができる。尚第９図の破線
で示した分布は第２図のミスト噴出装置を使用し
た場合の実験データであつて、同分布が不規則に
片寄つており均一で安定した冷却効率を得ること
はできない。また第１０図は、第８図に示した開
き角θと鋳片表面に到達したミストの広がり幅
（mm）との関係をある実験によつて求めたもので、
該角度θを変えることによつてもミスト噴出流の
広がりの程度を調整し得ることが理解される。

本考案は概略以上の様に構成されるが、要はミ
スト噴出ノズルに設けるミスト噴出孔の中心と気
液混合物導入端の軸心とを適当な長さ分だけずら
せておくことにより、前記導入端に実質的な流れ
抵抗部を形成しなくともミストを著しく微細化す
ることができ、それによつて、「ミストの蒸発潜
熱を利用した冷却効率の向上」というミスト冷却
法の特徴を最大限有効に発揮させることができる
様になつた。そしてミストノズルの構造が簡略化
されたので、該ノズルの製造が容易になると共
に、該ノズルを使用する場合の操業上のトラブル
は殆んど回避できる様になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の鋳片冷却用ミスト噴出装置を例
示する概略見取り図、第２図は第１図の縦断面相
当図、第３図は公知の他のミスト噴出装置を示す
縦断面図、第４〜６図は本考案の実施例を示すも
ので、第４図は概略縦断面図、第５図は第４図の
Ｖ−Ｖ線断面図、第６図は第４図の左側面図であ
る。又第７図及び第８図はミスト噴出孔両側部の
切断形状の具体例を示す説明図、第９図は該両端
部の切断形状が鋳片幅方向の単位幅水量分布に与
える影響を示した実験グラフ、第１０図はミスト
噴出孔の広がり角度とミスト噴射流の広がりの関
係を示す実験グラフ、第１１図はノズル内径Ｄに
対する距離ｌがミスト粒径に与える影響を示す実
験グラフである。 １……ミスト噴出ノズル、２……ミスト噴出
孔、３……水供給管、４……空気供給管、５……
気液混合供給パイプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 気液混合供給パイプの先端にミスト噴出ノズル
   を取付けてなる連続鋳造設備に用いる冷却用ミス
   ト噴出装置であつて、前記パイプと前記ノズルと
   の接続部には実質的な流れ抵抗部を設けることな
   く、前記ノズルのミスト噴出面にミスト噴出孔を
   設けてなり、該ミスト噴出孔の中心点と前記接続
   部における気液混合供給パイプ開口端の軸心点と
   の距離ｌが、 １／２ｄ＜ｌ≦2.5D 但しｄはミスト噴出ノズルへの気液混合物の導
   入部内径 Ｄは前記導入部の導入面からミスト噴出面まで
   の垂直距離 の関係を満たす様に設定してなることを特徴とす
   る連続鋳造設備に用いる冷却用ミスト噴出装置。