JPH04237545A - 薄板直接鋳造装置用注湯ノズル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、薄板直接鋳造装置用
注湯ノズルに関し、特に溶融金属から広幅の薄板状鋳片
（以下は単に「薄板」という）を連続的に直接鋳造する
双ロール式薄板直接鋳造装置に用いるノズルであって、
タンディッシュ内溶湯を、一対の冷却ロール間に形成さ
れる湯溜り部に傾斜板を経由させて供給するのに用いる
注湯ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】双ロール式薄板直接鋳造装置において、
タンディッシュ内溶湯を、冷却ロールキス部上に形成さ
れる湯溜り部内の幅方向に均一に注入することは、鋳造
する薄板の品質に与える影響が大きいことから極めて重
要であり、このことに鑑み、従来、種々の技術が開発さ
れ提案されている。

【０００３】例えば、広幅注湯流の勢いを殺すと同時に
広幅の層流を形造って注入する方法およびそのための注
湯ノズルが、特開昭５５−５４２５１号公報，同５７−
１２４５５４　号公報，同６０−１５０４９号公報等に
開示されているが、いずれも広幅化を実現すると同時に
均一層流にするための工夫に欠け、そのために表面欠陥
のない鋳造薄板を直接、安定してつくることができない
という欠点があった。

【０００４】これらの従来技術について検討した結果、
本発明者らは、次のような事実を知るに至った。それは
、前記各従来ノズルの場合、ノズル下端と傾斜板との間
が離間しているので、溶融金属流が注湯ノズルより落下
した後、変向し傾斜板上に吐出して流下する際、落下点
を中心に放射状に拡がった層流にならないことである。 すなわち、この従来ノズルの場合、溶融金属流が落下衝
撃を生ずるため、傾斜板上方へも反転噴流し、しかもこ
の上方への流れはやがて運動エネルギーを失って重力に
よって下方への転進流となる。その結果、この転進流が
既存の幅方向流および下向流に、それぞれ合流し、これ
らが互いに干渉し合って乱流となる。そのために、幅方
向の流量分布が著しく攪乱され、ひいては幅方向へのベ
クトルを抑えて広幅化の効果をも減殺するようになると
いう欠点があった。

【０００５】このため、本発明者らは、前記各従来技術
の欠点を克服する方法として、先に、特開昭６２−３８
７４５号公報，特開平２−５２１５３号公報，同２−９
９２４５号公報に開示されているような、注湯流の広幅
化均一層流化技術を提案した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが先に提案
した先行技術では、注湯ノズルを傾斜板上へ当接させて
いるので、上述の如き問題は一応解決された。しかしな
がら、この先行技術は、タンディッシュ下のノズル内流
下通路を落下する溶融金属流が、ノズル吐出口開口部よ
り流出する際に、図３に示したように、周方向に沿って
流れるもの（矢印ｍ）と半径方向に流れるもの（矢印ｎ
）が合流し、それらが互いに干渉し合って流線の乱れと
なる。また、この開口部の切欠き面およびその切欠き面
とノズル内周面の境界に形成される角部でも、金属流の
衝突による流動方向の急激な変化が起こって溶融金属流
の乱れが生じる。その結果、これらの注湯流の乱れは、
雰囲気ガスを巻き込み、広幅層流の幅方向の流量分布を
不均一にし、ひいては鋳片品質、特に湯じわ，表面割れ
等の欠陥を生じさせる原因となった。

【０００７】また、上記ノズル開口部の両側端の切欠き
面は傾斜板に対して垂直に立っているので、溶融金属が
ノズルから傾斜板上に流出し開放されることによって、
その幅方向端部の層流は厚みを維持できず崩れ等の乱れ
を起こし易くなり、これも上記欠陥の原因となっていた
。

【０００８】本発明の目的は、傾斜板上の溶融金属流が
、ロール軸方向と平行な幅方向ならびに流下方向のいず
れの方向にあっても全く乱れがなく、安定した広幅均一
定常層流を得ることができる注湯ノズルを提供するとこ
ろにある。

【課題を解決するための手段】

【０００９】上掲の目的は、注湯ノズルの構造を次のよ
うな構成、すなわち、溶融金属から薄板状の鋳片を連続
的に直接鋳造する際に、タンディッシュ内溶湯を、一対
の冷却ロール間に形成される湯溜り部に傾斜板を経由さ
せて供給するのに用いるノズルにおいて、このノズル下
端の、傾斜板と接する部分の下向きに開口させた吐出口
の側端を、ロール幅に応じて決定される後方基準点を接
点とするノズル内周円の接線方向に沿って切欠いた開口
形状とし、この側端部以外の部位は前記接点からの放射
状方向に沿って切欠いた開口形状とし、そして上記各開
口形状の切欠き面およびその切欠き面とノズル内周面の
境界に形成される角部を曲面にて構成、とすることによ
り実現できる。

【００１０】

【作用】さて、本発明者らは、双ロール式直接鋳造装置
に用いる注湯ノズルについて、それが傾斜板との係わり
合いの下で使用されるものについて、どのような鋳造板
幅（ロール幅）であっても、傾斜板上の溶融金属流が、
常にその板幅に合致した適当な広がり幅と均一な流量分
布を示すようになる、該傾斜板の傾斜角度θと前記注湯
ノズルの開口部の拡開角度αについての関係を調べた。 その結果、ロール幅を大きくすればするほど、前記拡開
角度αを大きくしなければならず、それと同時に傾斜板
の傾斜板角度を抑えなければ、適正な溶融金属の層流と
ならないことが判った。

【００１１】ところが、この開口部の両端部の切欠き面
を半径方向に沿って切欠いた図３に示すような従来ノズ
ルの例では、ロール幅が大きくなるほど、前記拡開角度
αを大きくしなければならない。このことは、ノズル内
周方向に沿って吐出口方向に向かって流動する溶融金属
流（周方向流ｍ）と半径方向に沿ってそのまま吐出口に
向かう溶融金属流（半径方向流ｎ）との衝突が一層激し
くなって、この二つの流れの干渉（吐出流の乱れ）が大
きくなることを意味している。その結果、この吐出流の
乱れが傾斜板上を流下する溶融金属流の幅方向の流量分
布の不均一を招き、適正な層状溶融金属流が得られなく
なる。

【００１２】これに対して本発明では、図４に示すよう
に、このノズルの、特に傾斜板と接する下端の下流に向
けて開口した吐出口の側端を、ロール幅に応じて決定さ
れる後方基準点を接点とするノズル内周円の接線方向に
沿って下方末広がりに切欠いた開口形状とし、この側端
部以外の切欠きは前記接点からの放射状方向に沿って行
う構成とした。このような構成にすると、ノズル吐出口
部での切欠き方向に起因する吐出流の乱れによって均一
層流（均一流量分布）が得られないという従来のノズル
についての上述した欠点を克服することができる。

【００１３】すなわち、本発明の注湯ノズルは、傾斜板
の採用を前提として、注湯ノズルの吐出口両側端部の切
欠き方向をロール幅に応じて決定される後方基準点を接
点とする内周円接線方向とし、この両側端切欠き面以外
に切欠き面を設けるときは、その切欠き方向を、前記接
点からの放射状方向に切欠いて開口することにより、ノ
ズル流下通路から傾斜板上に流下する溶融金属流の流線
方向の乱れの発生を抑止し、薄板の広幅化、とくに６０
０ｍｍ　幅以上に対しても溶融金属流幅方向の流量分布
の攪乱のない均一定常層流になるようにしたのである。 しかも、本発明のノズルは、この吐出口両側端部を下方
末広がりに切欠いたことにより、幅方向端部の層流上部
が外側に崩れることによる層流厚みの変動を阻止するこ
とも可能となる。

【００１４】また、この注湯ノズルは、上述のような形
に開口形状を調節することにより、注湯流の幅制御も可
能となり、均一広幅化層流を一層容易にする。なお、こ
の開口形状は、特開平２−９９２４５に開示しているよ
うな鰐口型とすることが望ましい。

【００１５】ここで、本発明者らは、さらに望ましい鰐
口型開口形状の詳細な構成について、図１および図２に
もとずき説明する。まず、望ましい層状溶融金属流の流
下端における層流幅２ｌ１　とし、この層流幅２ｌ１　
を得るためのノズル吐出口拡開角度をαとすると、ノズ
ル下端の中心部から傾斜板下端中央までの距離をｌ２　
、鰐口型形状のノズル開口部の中央部の高さをａ、その
ノズル開口部の両側端部の高さをｂとしたとき、鰐口型
吐出口の開口形状は、次の関係、 を満足するものでなければならない。このような関係が
成立する開口形状の注湯ノズルでは、単位時間当りのノ
ズル流下通路導入部の流量と、ノズル吐出口部での流量
を同一にすることができ、ロール軸方向と平行な幅方向
ならびに流下方向のいずれの方向にあっても、均一な流
量分布とすることができることが判った。但し、開口面
積はノズルの流下通路断面積に略等しいものとする。

【００１６】次に、本発明者らは、注湯ノズル開口部の
切欠き面およびその切欠き面とノズル内周面の境界に形
成される角部に溶融金属流が衝突することによる不均一
層流（流量分布の不均一）を防止するという観点からも
工夫を試みた。

【００１７】すなわち、図５に示すような従来ノズルを
用いた場合に溶融金属流の不均一層流が発生する理由は
、注湯ノズルの前記角部に金属流が衝突することによっ
て、部分的に流速が低下する個所が生じ、その結果溶融
金属流の幅方向ならびに流下方向のいずれの方向にあっ
ても流動分布が変動するところにある。その結果、鋳片
の幅方向での冷却速度の不均一を招き、凝固収縮が場所
によって差を生じて割れ、また、流下方向の層流厚さの
変動により、湯溜り部の表面、すなわちメニスカスの変
動を招き上記と同様の割れの原因となり、鋳片の品質を
悪化させることが判った。

【００１８】これに対して本発明では、図６に示すよう
に、このノズルの、特に傾斜板と接する下端の下流に向
けて開口した吐出口の各切欠き面およびその切欠き面と
ノズル内周面の境界に形成される角部が曲面となるよう
な構成とした。このような構成にすると、従来のノズル
についての角部を有することによる上述した欠点を克服
することができる。

【００１９】すなわち、本発明の注湯ノズルは、このノ
ズルの吐出口の各切欠き面およびその切欠き面とノズル
内周面の境界に形成される角部を、図４，図６に示すよ
うな曲面構造とするすることにより、溶融金属流が吐出
口から傾斜板上に流出する際の抵抗が著しく緩和でき、
とくに吐出口部における流動が渦流などのない整流とな
り、その結果、ロール軸方向と平行な幅方向ならびに流
下方向のいずれの方向にあっても全く乱れがなく、安定
した広幅均一定常層流になるようにしたものである。

【００２０】

【実施例】図１に、この発明に係る注湯ノズルの構造を
表す断面図を示す。これは、双ロール式薄板連続鋳造機
に用いられる注湯ノズルで、図７に示すように、傾斜配
置に係る内部を冷却した一対の冷却ロール５，６間のロ
ールキス部上に形成する湯溜り部７に、図示しないタン
ディッシュからの溶鋼をこの注湯ノズルとその直下に配
設した傾斜板２を経由させて供給するように構成されて
いる。

【００２１】上述のような構成で図１に示すノズル（α
＝　１１０°，　ｈ１＝９ｍｍ，　ｈ２＝１３ｍｍ，　
　ｄ＝３５ｍｍ，　各切欠き面を曲面構造とする）を用
い、傾斜板の角度θ＝３０°とした６００ｍｍ　幅の双
ロール式直接鋳造装置を用いて、タンディッシュ内のス
テンレス溶鋼２トンを　０．６ｔ／ｓｅｃ　の注入速度
で冷却ロール間の湯溜り部に連続注入し、２ｍｍ厚−６
００ｍｍ　幅の薄板を連続鋳造する試験を行った。とく
にロール軸方向の流量分布の均一性について調べた。ま
た、比較例としては、従来ノズルを用いて連続注入した
。

【００２２】その結果、従来ノズルによる場合は、図５
に示すように部分的に流量の経時的変化が生じたが、本
発明に係るノズルによれば、図６に示すようにロール軸
方向に均一な流量分布が得られ、溶融金属湯溜り部のロ
ールに面した部分に生成する凝固殻に対してもロール軸
方向に不均一な流動を生じさせることのない注入ができ
た。しかも、凝固殻の不均一成長に起因する鋳片割れの
発生を解消するのに有効であることも確かめられた。

【００２３】とくに、本発明の場合、注湯ノズルの開口
部の切欠き面がノズル内周円の接線方向になるようにし
かつ曲面構造を呈するように形成してあることから、溶
融金属流の抵抗が著しく緩和でき、特に吐出口部におけ
る流動が渦流などのない整流となり、その結果、傾斜板
上での溶融金属の乱れや流動干渉が生じることなく、円
滑な広幅化鋳造ができた。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、注
湯ノズルの開口部の切欠き方向がロール幅に応じて決定
される後方基準点を接点とするノズル内周円への接線方
向になるようにし、かつその切欠き面を曲面構造を呈す
るようにしたことにより、溶融金属流の干渉および変向
に伴う抵抗を減じることができ、しかも吐出口部および
傾斜板上での注湯流の渦流の発生を未然に防止すること
ができる。

【００２５】また、開口形状を調節することにより、単
位時間当りのノズル流下通路導入部の流量と、ノズル吐
出口部での流量を同一にすることができるので、傾斜板
上の流量分布の変動を解消することができる。

【００２６】したがって、傾斜板上を流れる溶融金属流
を安定した広幅の均一定常層流とすることができ、ひい
ては広幅の薄板を高い歩留りで安定に直接製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ノズルの構造を示す断面図である。

【図２】傾斜板上の溶融金属流の状態を示す模式図であ
る。

【図３】従来ノズルの吐出口部の切欠き面の方向を説明
するための断面図である。

【図４】本発明ノズルの吐出開口部の切欠き面の方向を
説明するための断面図である。

【図５】従来ノズルの正面形状およびそれに伴う溶鋼流
分布を示す説明図である。

【図６】本発明ノズルの正面形状およびそれに伴う溶鋼
流分布を示す説明図である。

【図７】注湯の模様を示すロール間湯溜り部の略線図で
ある。

【符号の説明】

１　　注湯ノズル ２　　傾斜板 ３　　吐出口 ４　　切欠き面 ５，６　　冷却ロール ７　　湯溜り部 ｍ　　周方向流 ｎ　　半径方向流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融金属から薄板状の鋳片を直接鋳造
   する際に、タンディッシュ内溶湯を、一対の冷却ロール
   間に形成される湯溜り部に傾斜板を経由させて供給する
   のに用いるノズルにおいて、このノズル下端の、傾斜板
   と接する部分の下向きに開口させた吐出口の側端を、ロ
   ール幅に応じて決定される後方基準点を接点とするノズ
   ル内周円の接線方向に沿って切欠いた開口形状とし、こ
   の側端部以外の部位は前記接点からの放射状方向に沿っ
   て切欠いた開口形状とし、そして上記各開口形状の切欠
   き面およびその切欠き面とノズル内周面の境界に形成さ
   れる角部を曲面にて構成としたことを特徴とする薄板直
   接鋳造装置用注湯ノズル。