JPH06246409A - Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metal - Google Patents
Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metalInfo
- Publication number
- JPH06246409A JPH06246409A JP3680893A JP3680893A JPH06246409A JP H06246409 A JPH06246409 A JP H06246409A JP 3680893 A JP3680893 A JP 3680893A JP 3680893 A JP3680893 A JP 3680893A JP H06246409 A JPH06246409 A JP H06246409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- metal
- semi
- immersion
- nozzle body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 106
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 106
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 101
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000007599 discharging Methods 0.000 title claims description 19
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 44
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 27
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010942 ceramic carbide Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半凝固金属製造装置
で製造した半凝固金属を、次工程へ供給するにあたって
好適な排出用加熱型浸漬ノズル装置を提案しようとする
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is intended to propose a heating type immersion nozzle device for discharging, which is suitable for supplying the semi-solidified metal manufactured by the semi-solidified metal manufacturing apparatus to the next step.
【０００２】半凝固金属の製造工程において、最終的に
製造される半凝固金属はその特性として、高固相率で微
細粒状初晶を有することが肝要であることから、半凝固
金属製造装置から排出される半凝固金属の温度はその金
属の液相線よりも低く固相線により近いものになる。こ
のような半凝固金属の排出に際して、半凝固金属はノズ
ル内通路の壁面に接触することによって抜熱されると、
その抜熱量がわずかであっても半凝固金属中の高融点成
分（たとえばAl2O3)の壁面への付着あるいは半凝固金属
そのものの壁面への凝固付着すなわち凝固シェルが付着
する。In the production process of semi-solidified metal, it is essential that the semi-solidified metal finally produced has a high solid fraction and fine granular primary crystals. The temperature of the discharged semi-solid metal is lower than the liquidus line of the metal and closer to the solidus line. When such semi-solidified metal is discharged, when the semi-solidified metal comes into contact with the wall surface of the passage in the nozzle to remove heat,
Even if the heat removal amount is small, the high melting point component (for example, Al 2 O 3 ) in the semi-solidified metal adheres to the wall surface or the semi-solidified metal itself adheres to the wall surface, that is, the solidified shell adheres.
【０００３】したがって、半凝固金属の排出に用いるノ
ズルには、凝固シェル付着によるノズル閉塞ないしは排
出流量制御不能などのトラブルを引き起し易いという基
本的な問題があり、その解決が望まれている。Therefore, the nozzle used for discharging the semi-solidified metal has a basic problem that it is likely to cause troubles such as nozzle clogging due to adhesion of the solidified shell or inability to control the discharge flow rate, and its solution is desired. .
【０００４】[0004]
【従来の技術】一般に、金属溶湯の連続鋳造におけるタ
ンディッシュから連鋳モールドへの給湯には浸漬ノズル
が使用されている。2. Description of the Related Art Generally, an immersion nozzle is used for supplying hot water from a tundish to a continuous casting mold in continuous casting of molten metal.
【０００５】この浸漬ノズルについては、給湯中にノズ
ル内壁面への高融点成分の析出付着あるいは溶湯そのも
のがノズルで抜熱されることによる凝固付着など、いわ
ゆる凝固シェル付着によるノズル湯道の閉塞トラブルを
回避するために、例えば、特開昭63−286268号公報（タ
ンディッシュノズルの加熱方法）に開示されている図１
に示すような、電気発熱体をノズル内に挿入してノズル
を内面から予熱する手段や、図２に示すような、バーナ
を用いてノズルを内面から予熱する手段、及び特公昭63
−24788 号公報（通電加熱用浸漬ノズル）に開示されて
いる図３に示すような、ノズル本体を導電性耐火材で形
成して直接通電によりノズルを加熱する手段、さらには
誘導加熱コイルをノズル外周に配置し、誘導加熱により
ノズル内を流れる溶湯を加熱する手段などが知られてい
る。With this immersion nozzle, there is a problem of clogging of the nozzle runner due to so-called solidification shell adhesion, such as precipitation and adhesion of high melting point components on the inner wall surface of the nozzle during hot water supply, or solidification adhesion due to the molten metal being removed from the nozzle itself. In order to avoid this, for example, FIG. 1 disclosed in JP-A-63-286268 (heating method for tundish nozzle).
And a means for preheating the nozzle from the inner surface by inserting an electric heating element into the nozzle as shown in FIG. 2, a means for preheating the nozzle from the inner surface using a burner as shown in FIG.
No. 24788 (immersion nozzle for electric heating), as shown in FIG. 3, a nozzle main body is made of a conductive refractory material and a means for heating the nozzle by direct energization, and further an induction heating coil. There are known means for heating the molten metal flowing in the nozzle by induction heating and the like.
【０００６】ここに、図１は電気発熱体を用いたノズル
本体の予熱状態を示す説明図で、01はタンディッシュ、
02はノズル本体、03はノズル本体02の保温ポット、04は
タンディッシュ01の予熱用のバーナ、05はノズル本体02
を内面から予熱する電気発熱体である。FIG. 1 is an explanatory view showing a preheating state of a nozzle body using an electric heating element, 01 is a tundish,
02 is a nozzle body, 03 is a heat retaining pot of the nozzle body 02, 04 is a burner for preheating the tundish 01, 05 is a nozzle body 02
Is an electric heating element that preheats from inside.
【０００７】図２はバーナを用いたノズル本体の予熱状
態を示す説明図で、01はタンディッシュ、02はノズル本
体、03はノズル本体02の保温ポット、04はタンディッシ
ュ01の予熱用のバーナ、06はノズル本体02を内面から予
熱するバーナである。FIG. 2 is an explanatory view showing a preheating state of a nozzle body using a burner. 01 is a tundish, 02 is a nozzle body, 03 is a heat retaining pot of the nozzle body 02, and 04 is a burner for preheating the tundish 01. , 06 are burners for preheating the nozzle body 02 from the inner surface.
【０００８】図３は導電性耐火材で形成したノズルを通
電加熱する状態を示す説明図で、02はノズル本体、07は
導電性耐火材、08は半・非導電性耐火材、09は通電ター
ミナルである。FIG. 3 is an explanatory view showing a state in which a nozzle made of a conductive refractory material is electrically heated. 02 is a nozzle body, 07 is a conductive refractory material, 08 is a semi / non-conductive refractory material, and 09 is a conductive material. It is a terminal.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】半凝固金属の排出用浸
漬ノズルとして、前記した溶湯用の浸漬ノズルを試用し
て見たが、いずれも不適であることが判明した。As a dipping nozzle for discharging semi-solidified metal, the dipping nozzle for molten metal described above was tried, but it was found that none of them was suitable.
【００１０】すなわち、前掲図１及び図２に示した電気
発熱体やバーナによる予熱する手段では、予熱温度をノ
ズル内壁面で1000℃を超える温度まで上昇させることは
実用上困難であり、特に半凝固金属がノズル内を流下中
は加熱できないという問題がある。このため実操業にお
いては、半凝固金属を排出及び排出完了までにせっかく
予熱されたノズル内壁面温度が降下し、この壁面からの
抜熱により流下中の半凝固金属の一部が強固シェルとな
ってその壁面に付着してしまいノズル閉塞を引き起し
た。That is, it is practically difficult to raise the preheating temperature to more than 1000 ° C. on the inner wall surface of the nozzle by the means for preheating by the electric heating element and the burner shown in FIGS. There is a problem that the solidified metal cannot be heated while flowing through the nozzle. For this reason, in the actual operation, the temperature of the inner wall surface of the nozzle, which has been preheated until the discharge of the semi-solidified metal and the discharge is completed, drops, and the heat removal from this wall partly transforms the semi-solidified metal into a strong shell. It adhered to the wall surface and caused nozzle clogging.
【００１１】また、前掲図３に示した直接通電加熱ノズ
ルの場合には、特殊電極のノズル内埋設による漏電の危
険性が高いこと、および特にノズル先端の浸漬部には電
極を埋設できないことからノズル本体の熱の伝動で加熱
するしか方法がなく、十分な温度に達しない等の問題が
あった。Further, in the case of the direct current heating nozzle shown in FIG. 3, there is a high risk of electric leakage due to the embedding of the special electrode in the nozzle, and in particular, the electrode cannot be embedded in the immersion part at the tip of the nozzle. There is a problem that it cannot reach a sufficient temperature because the only method is to heat the nozzle body by heat transfer.
【００１２】さらに、ノズルの外周に誘導加熱コイルを
配置する誘導加熱方式では、その主眼がノズル内を流れ
る溶湯を再加熱することにあるため、これまで採用され
ていた印加周波数がいずれも10kHz 未満であり、このた
めにノズル内を半凝固金属が流下中は、誘導電流がノズ
ル本体より導電率の高い半凝固金属に吸収され、ノズル
本体を加熱して半凝固金属の抜熱を防止する効果は、期
待できないことが判明した。また、ノズルの両端部に
は、その外周に誘導加熱コイルを配置できないため加熱
がより不十分となり、これらの部分でノズル閉塞のトラ
ブルを引き起こすことも明らかになった。さらに、半凝
固金属を再加熱することは、固相率の低下、微細初晶粒
の合体等その品質を劣化させることからさけなければな
らず、この点からもこの方式は不適である。Further, in the induction heating system in which the induction heating coil is arranged around the outer circumference of the nozzle, the main purpose is to reheat the molten metal flowing in the nozzle, so that the applied frequency that has been adopted so far is less than 10 kHz. Therefore, while the semi-solidified metal is flowing through the nozzle, the induced current is absorbed by the semi-solidified metal having higher conductivity than the nozzle body, and the effect of heating the nozzle body to prevent heat removal of the semi-solidified metal Turned out not to be expected. It was also clarified that the induction heating coil cannot be arranged on the outer circumference of both ends of the nozzle, resulting in insufficient heating and causing troubles of nozzle clogging at these parts. Furthermore, reheating of the semi-solidified metal must be avoided because it lowers the solid phase rate and deteriorates the quality such as coalescence of fine primary crystal grains. From this point, this method is also unsuitable.
【００１３】したがって、この発明は、上記したように
金属溶湯の連続鋳造に用いられている従来の浸漬ノズル
を半凝固金属の排出用に用いた場合、ノズル閉塞、排出
される半凝固金属の品質劣化などの問題があることか
ら、これらの問題点を有利に解決し半凝固金属の排出用
として好適な加熱型浸漬ノズル装置を提案することを目
的とする。Therefore, according to the present invention, when the conventional immersion nozzle used for continuous casting of molten metal as described above is used for discharging semi-solidified metal, the nozzle is clogged and the quality of the discharged semi-solidified metal is improved. Since there are problems such as deterioration, it is an object to advantageously solve these problems and propose a heating type immersion nozzle device suitable for discharging semi-solidified metal.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】この発明の要旨は、浸漬
ノズル内を流れる半凝固金属を、該ノズル本体に適用す
る10kHz 〜100kHzの高周波電流による誘導加熱に基づい
た発熱の該ノズル壁を通した熱伝導で保熱する半凝固金
属排出用加熱型浸漬ノズル装置（第１発明）であり、SUMMARY OF THE INVENTION The gist of the present invention is to apply semi-solidified metal flowing in an immersion nozzle through the nozzle wall which generates heat based on induction heating by a high frequency current of 10 kHz to 100 kHz applied to the nozzle body. Is a heating type submerged nozzle device (first invention) for discharging semi-solidified metal that retains heat with
【００１５】第１発明において、ノズル本体が高導電率
のセラミックス質耐火物よりなるもの（第２発明）であ
り、また、第１発明において、ノズル本体がセラミック
ス質耐火物よりなり、そのまわりにスリーブ状の金属発
熱体を緊密にはめ合せたもの（第３発明）であり、In the first invention, the nozzle body is made of a ceramic refractory material having high conductivity (second invention), and in the first invention, the nozzle body is made of a ceramic refractory material, and the periphery thereof is formed. A sleeve-shaped metal heating element closely fitted (third invention),
【００１６】さらに、第１、第２及び第３発明におい
て、ノズル本体がセラミックス質耐火物よりなり、その
ノズル壁に埋込んだ金属発熱体をもつもの（第４発明）
である。Further, in the first, second and third inventions, the nozzle body is made of a ceramic refractory and has a metal heating element embedded in the nozzle wall (fourth invention).
Is.
【００１７】ここで、高導電率のセラミックスとしては
アルミナグラファイトが適している。Alumina graphite is suitable as the ceramic having high conductivity.
【００１８】[0018]
【作用】この発明の作用について以下に述べる。半凝固
金属は、その特性上金属溶湯にくらべわずかな抜熱によ
っても容易に凝固シェルを形成するものであるが、この
発明は、このような半凝固金属の排出用加熱浸漬ノズル
装置として、該ノズル本体を周波数10kHz 〜100kHzの高
周波数誘導加熱により加熱し、この発熱によるノズル内
壁面を通した熱伝導で該ノズル内を流れる半凝固金属を
保熱する構造とする（第１発明）ことを骨子とするもの
で、高周波による該誘導加熱は主としてノズル本体のみ
を加熱し、ノズル内を流れる半凝固金属の誘導加熱はこ
れを排除するようにしたものである。The operation of the present invention will be described below. The semi-solidified metal has a characteristic that it easily forms a solidified shell with a slight heat removal as compared with molten metal, but the present invention provides a heating immersion nozzle device for discharging such semi-solidified metal. The nozzle body is heated by high-frequency induction heating with a frequency of 10 kHz to 100 kHz, and the heat is conducted through the inner wall surface of the nozzle due to this heat generation so that the semi-solidified metal flowing in the nozzle is kept heat (first invention). This is a skeleton, and the induction heating by high frequency mainly heats only the nozzle body, and the induction heating of the semi-solidified metal flowing in the nozzle eliminates this.
【００１９】上記において、ノズル本体の外周を取り囲
むように高周波誘導加熱コイルを配する構造とし、ノズ
ル本体を誘導加熱するが、ノズル本体に高導電率のセラ
ミックス質耐火物を用いること（第２発明）により、好
適なノズル本体の誘導加熱を行うことができる。なお、
高導電率のセラミックス質耐火物としては、アルミナグ
ラファイト(Al2O3−Ｃ、比抵抗：7000×10-6Ω・cm) が
適している。In the above, the structure is such that the high frequency induction heating coil is arranged so as to surround the outer periphery of the nozzle body, and the nozzle body is induction-heated, but a ceramic refractory material having high conductivity is used for the nozzle body (second invention). ), Suitable induction heating of the nozzle body can be performed. In addition,
Alumina graphite (Al 2 O 3 —C, specific resistance: 7000 × 10 −6 Ω · cm) is suitable as a ceramic refractory having high conductivity.
【００２０】また、セラミックス質耐火物ノズル本体
に、金属発熱体スリーブを緊密にはめ合せること（第３
発明）もよく、かくすることにより主として金属発熱体
を誘導加熱して、この発熱による熱伝導によりノズル本
体を好適に加熱することができる。Also, a metal heating element sleeve is closely fitted to the ceramic refractory nozzle body (3rd section).
The invention) is also preferable, and by doing so, mainly the metal heating element is induction-heated, and the nozzle body can be suitably heated by heat conduction due to this heat generation.
【００２１】上記金属発熱体はノズル壁に埋込むこと
（第４発明）もよく、上記と同様に主としてこの金属製
発熱体の発熱による熱伝導によりノズル本体を加熱する
ことができる。The metal heating element may be embedded in the nozzle wall (fourth aspect), and similarly to the above, the nozzle body can be heated mainly by heat conduction by the heat generated by the metal heating element.
【００２２】そして、これらのように金属発熱体を用い
ることは、セラミックス質耐火物を必ずしも高導電率と
しなくともよいため、セラミックス質耐火物の選択範囲
が拡大し、その選択により、浸漬ノズルの低価格化、長
寿命化がはかられる。The use of the metal heating element as described above does not necessarily require the ceramic refractory to have a high electric conductivity, so that the selection range of the ceramic refractory is expanded, and the selection makes it possible to improve the selection of the immersion nozzle. Cost reduction and long life can be achieved.
【００２３】さらに、この金属発熱体は、セラミックス
質耐火物にくらべ誘導加熱されやすいため、ノズル本体
へのはめ合わせ位置や埋込み位置を配慮することによ
り、構造上高周波誘導加熱コイルをその外周に配置する
ことができないため、該コイルからの距離が遠くなり昇
温しにくい浸漬ノズル上方のシール部分や下方の浸漬部
分を共に金属発熱体からの熱伝導により十分に昇温させ
ることができ、浸漬ノズル全長にわたってその内壁面を
より均一化した温度に昇温させることができる。したが
って、ノズル両端部での凝固シェル付着によるノズル閉
塞はより確実に解消される。Further, since this metal heating element is more easily heated by induction as compared with the ceramic refractory material, the high frequency induction heating coil is structurally arranged on the outer periphery thereof by considering the fitting position and the embedding position in the nozzle body. Since it is not possible to do so, the distance from the coil increases and it is difficult to raise the temperature of the immersion nozzle. Both the upper sealing part and the lower immersion part can be sufficiently heated by heat conduction from the metal heating element. The inner wall surface can be heated to a more uniform temperature over the entire length. Therefore, the clogging of the nozzle due to the adhesion of the solidified shell at both ends of the nozzle can be eliminated more reliably.
【００２４】一方、高周波誘導加熱コイルによる浸漬ノ
ズルの加熱に際しては、その周波数を10kHz 〜100kHzの
範囲内で適当な値を選択するが、その周波数を採用する
ことで、表皮効果によりノズル本体や金属発熱体部分に
誘導電流の大部分を集中させることができる。On the other hand, when the immersion nozzle is heated by the high frequency induction heating coil, an appropriate frequency is selected within the range of 10 kHz to 100 kHz. By adopting the frequency, the nozzle body and the metal can be treated by the skin effect. Most of the induced current can be concentrated on the heating element portion.
【００２５】実用上、誘導電流の80％以上がノズル本体
や金属発熱体に印加されるように周波数を選択すれば、
ノズル内を流れる半凝固金属が誘導加熱により昇温する
ことはなく、半凝固金属が再加熱されることによって生
じる固相率の低下、微細初晶粒の合体等の不具合は実用
上解消され、排出される半凝固金属の品質劣化は防止で
きる。ここで、高導電率のセラミックス質耐火物浸漬ノ
ズルを高周波誘導加熱する際の誘導電流の80％が流れる
深さ、すなわち誘導電流80％が流れる浸透深さ(t) と印
加する周波数(f) との関係は下記(1) 式であらわされ
る。 ｆ＝Ｋ×Ｒ／0.5t --- (1) ここに ｆ：周波数(kHz) Ｋ：比例定数(kHz／Ω) Ｒ：ノズルの比抵抗（Ω・mm） ｔ：浸透深さ(mm) この(1) 式に浸漬ノズルの実用上の諸特性を代入して周
波数を求めると図４に示すグラフのようになり、その周
波数は10kHz 〜100kHzの範囲となる。なお、図４は誘導
電流80％が流れる浸透深さと周波数の関係を示すグラフ
である。したがって、高周波誘導加熱の際に印加する周
波数は10kHz 〜100kHzとする。Practically, if the frequency is selected so that 80% or more of the induced current is applied to the nozzle body or the metal heating element,
The semi-solidified metal flowing in the nozzle does not rise in temperature by induction heating, and the problems such as a decrease in the solid phase ratio caused by the re-heating of the semi-solidified metal and the coalescence of fine primary crystal grains are practically solved. It is possible to prevent the quality deterioration of the discharged semi-solidified metal. Here, the depth at which 80% of the induction current flows when high-frequency induction heating is applied to the high-conductivity ceramic refractory immersion nozzle, that is, the penetration depth (t) at which the induction current 80% flows and the applied frequency (f) The relationship with is expressed by the following equation (1). f = K × R / 0.5t --- (1) where f: frequency (kHz) K: proportional constant (kHz / Ω) R: specific resistance of nozzle (Ω · mm) t: penetration depth (mm) By substituting the practical characteristics of the immersion nozzle into this equation (1) and calculating the frequency, the graph shown in FIG. 4 is obtained, and the frequency is in the range of 10 kHz to 100 kHz. Note that FIG. 4 is a graph showing the relationship between the penetration depth at which an induced current of 80% flows and the frequency. Therefore, the frequency applied during high frequency induction heating is 10kHz to 100kHz.
【００２６】このような加熱型浸漬ノズル装置を用いて
半凝固金属を排出するにあたっては適正な周波数での高
周波導電加熱によりノズルを加熱し、ノズル内壁面温度
を半凝固金属の排出時に有害な凝固シェルの付着がな
く、半凝固金属を実用上昇温させることのない温度レベ
ルで昇温保持する。なお、この温度での保持時間は、当
然のことながら半凝固金属の排出開始から終了までとす
ることが肝要である。かくすることにより、半凝固金属
の排出に際しては、浸漬ノズル内を流れる半凝固金属を
昇温させるほどの誘導電流は印加されないため、半凝固
金属の特性（固相率、初晶粒径等）を損うことなく、か
つノズル閉塞を生じることなく半凝固金属の良好な排出
ができる。In discharging semi-solidified metal by using such a heating type immersion nozzle device, the nozzle is heated by high frequency conductive heating at an appropriate frequency, and the temperature of the inner wall surface of the nozzle is harmfully solidified when the semi-solidified metal is discharged. The temperature of the semi-solidified metal is maintained at a temperature level at which the temperature of the semi-solidified metal does not rise practically without the adhesion of shells. It should be noted that it is naturally important that the holding time at this temperature is from the start to the end of discharging the semi-solidified metal. By so doing, when discharging the semi-solid metal, an induced current is not applied enough to raise the temperature of the semi-solid metal flowing in the immersion nozzle, so the characteristics of the semi-solid metal (solid phase ratio, primary crystal grain size, etc.) It is possible to satisfactorily discharge the semi-solidified metal without damaging the nozzle and without causing nozzle clogging.
【００２７】さらに、ノズル本体がセラミックス質耐火
物である場合金属発熱体のはめ合せや埋込み位置を配慮
することによって、誘導加熱コイルから遠いため昇温し
にくいノズル両端部を昇温させ、浸漬ノズル全長の内壁
面温度をより均一化できるので、凝固シェル付着による
ノズル閉塞をより確実に解消し、品質劣化のない半凝固
金属を好適に排出できる。Further, when the nozzle body is made of ceramic refractory, the both ends of the nozzle, which are difficult to heat up because they are far from the induction heating coil, are heated by considering the fitting and the embedding position of the metal heating element. Since the temperature of the inner wall surface of the entire length can be made more uniform, the nozzle blockage due to the adhesion of the solidified shell can be more reliably eliminated, and the semi-solidified metal without quality deterioration can be suitably discharged.
【００２８】[0028]
【実施例】この発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図５(a) 及びb)はこの発明に適合する半凝固金属排
出用加熱浸漬ノズル装置の説明図であり、(a) は高導電
率のセラミックス質耐火物からなるノズル本体のシール
部及び浸漬部壁に金属発熱体を埋込んだ加熱型浸漬ノズ
ル装置を示し、誘導加熱により主として耐火物と金属発
熱体とを加熱するものであり、(b) はセラミックス質炭
化物からなるノズル本体の外周ほぼ全長にわたりスリー
ブ状の金属発熱体を緊密にはめ合せた加熱型浸漬ノズル
を示し、誘導加熱により主として金属発熱体を加熱し熱
伝導によりその内側のノズル本体を加熱するものであ
る。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 5 (a) and 5 (b) are explanatory views of a heating immersion nozzle device for discharging semi-solidified metal according to the present invention, and FIG. 5 (a) is a seal part and immersion of a nozzle body made of a ceramic refractory having high conductivity. A heating type submerged nozzle device in which a metal heating element is embedded in the wall is shown, which mainly heats the refractory and the metal heating element by induction heating, and (b) shows almost the outer circumference of the nozzle body made of ceramic carbide. A heating type immersion nozzle in which a sleeve-shaped metal heating element is closely fitted over the entire length is shown, which mainly heats the metal heating element by induction heating and heats the inner nozzle body by heat conduction.
【００２９】図５(a) において、図の上方には半凝固金
属製造装置とその下部に排出槽（共に図示省略）が設け
られ浸漬ノズル20の上部に連絡している。この排出槽に
は上下動できるストッパ11が設けられ、ストッパ11の先
端と浸漬ノズル20のシール部12の上面は密着させること
ができ、これら両者で流動制御部10を形成している。In FIG. 5 (a), a semi-solidified metal producing apparatus is provided above the drawing, and a discharge tank (both not shown) is provided below the apparatus, and is connected to the upper part of the immersion nozzle 20. This discharge tank is provided with a stopper 11 that can move up and down, and the tip of the stopper 11 and the upper surface of the seal portion 12 of the immersion nozzle 20 can be brought into close contact with each other, and these both form a flow control portion 10.
【００３０】浸漬ノズル20は高導電率のセラミックス質
耐火物からなるノズル本体21とこのノズル本体21のシー
ル部12及び浸漬部22に埋込まれた環状の金属発熱体23と
からなる。The immersion nozzle 20 is composed of a nozzle body 21 made of a ceramic refractory material having a high conductivity, and a ring-shaped metal heating element 23 embedded in the seal portion 12 and the immersion portion 22 of the nozzle body 21.
【００３１】この浸漬ノズル20のシール部12及び浸漬部
22を除く外周を取囲むように高周波誘導加熱装置30が設
けられている。この高周波誘導加熱装置30は水冷の誘導
加熱コイル31とこれを完全に被覆した断熱絶縁被覆32と
からなる。誘導加熱コイル31には固定金具33が取付けら
れ釣りボルト34、絶縁フランジ35などを介して上部の固
定フランジ36に釣下げ固定されている。また、高周波電
源設備（図示省略）からの給電ケーブルは冷却水と共に
誘導加熱コイル31の先端の継手37（給水）及び38（排
水）に接続されている。The seal part 12 and the immersion part of the immersion nozzle 20
A high frequency induction heating device 30 is provided so as to surround the outer periphery except 22. This high-frequency induction heating device 30 comprises a water-cooled induction heating coil 31 and a heat insulating coating 32 which completely covers the induction heating coil 31. A fixing member 33 is attached to the induction heating coil 31, and is fixed to the upper fixing flange 36 through a fishing bolt 34, an insulating flange 35, and the like. A power supply cable from a high frequency power supply facility (not shown) is connected to the joints 37 (water supply) and 38 (drainage) at the tip of the induction heating coil 31 together with the cooling water.
【００３２】つぎに上記装置を構成する主要部材の材質
について述べる。ノズル本体21のセラミックス質耐火物
は比抵抗：7000×10-6Ω・cmのアルミナグラファイト(A
l2O3−Ｃ）とし、金属発熱体23には排出する半凝固金属
の温度に応じて銅板、鋼板又は耐熱鋼板等の良電導体を
用いるが、上記装置においては銅板とした。誘導加熱コ
イル31には銅製チューブを用い内部に冷却水を通して冷
却できるようにしている。また誘導加熱コイル31は固定
フランジ36から釣ボルト34、絶縁フランジ35などを介し
て固定フランジ36から釣下げ固定されているが、この途
中で電気的な絶縁を行う必要があるため絶縁フランジ35
を用いている。Next, the materials of the main members constituting the above apparatus will be described. The ceramic refractory of the nozzle body 21 has a specific resistance of 7000 × 10 -6 Ωcm of alumina graphite (A
l 2 O 3 -C), and a good electric conductor such as a copper plate, a steel plate or a heat-resistant steel plate is used for the metal heating element 23 according to the temperature of the semi-solidified metal to be discharged. A copper tube is used for the induction heating coil 31 so that cooling water can be passed inside to cool it. Further, the induction heating coil 31 is fixed by being hung down from the fixed flange 36 through the fixed flange 36 via the fishing bolt 34, the insulating flange 35, etc., but since it is necessary to electrically insulate during this process, the insulating flange 35
Is used.
【００３３】また、上記装置の主要部の寸法、能力など
は以下のとおりである。 浸漬ノズル20の外径： 60mm 浸漬ノズル20の内径： 28mm 浸漬ノズル20の長さ：400mm 環状の金属発熱体の高さ：40mm ( シール部12) 、 60m
m (浸漬部22) 誘導加熱コイル31の巻き径（中心間）：90mm 誘導加熱コイル31の長さ：250mm 高周波電源設備の出力容量：20kW×100kHzThe dimensions and capabilities of the main parts of the above apparatus are as follows. Outer diameter of immersion nozzle 20: 60mm Inner diameter of immersion nozzle 20: 28mm Length of immersion nozzle 20: 400mm Height of annular metal heating element: 40mm (seal part 12), 60m
m (immersion part 22) Induction heating coil 31 winding diameter (center): 90 mm Induction heating coil 31 length: 250 mm High-frequency power supply output capacity: 20 kW x 100 kHz
【００３４】この半凝固金属排出用加熱型浸漬ノズル装
置を用いての半凝固金属の排出は以下ようにして行なわ
れる。半凝固金属製造装置で生成された半凝固金属は、
排出槽に導かれ、流量制御部10を閉じた状態、すなわち
ストッパ11とシール部12とを密着状態にしておくことに
よってこの部分でせき止められる。一方、この時までに
前もって誘導加熱コイル31に高周波電流を流し、ノズル
本体21および金属発熱体23に誘導電流を印加し加熱する
ことによって、浸漬ノズル20の内壁温度を適正温度まで
昇温保持しておく。この状態で流量制御部10を開き、す
なわちストッパ11を上げて流量を目標値に一致させ浸漬
ノズル20の浸漬部22先端から半凝固金属を排出し次工程
へ供給する。The semi-solid metal is discharged by using the heating type immersion nozzle device for discharging the semi-solid metal as follows. The semi-solid metal produced by the semi-solid metal production equipment is
By being guided to the discharge tank, the flow rate control unit 10 is closed, that is, the stopper 11 and the seal unit 12 are brought into close contact with each other, so that they are stopped at this portion. On the other hand, by this time, a high-frequency current is passed through the induction heating coil 31 in advance, and the induction current is applied to the nozzle body 21 and the metal heating element 23 to heat them, so that the inner wall temperature of the immersion nozzle 20 is maintained at a proper temperature. Keep it. In this state, the flow rate control unit 10 is opened, that is, the stopper 11 is raised to make the flow rate equal to the target value and the semi-solidified metal is discharged from the tip of the immersion section 22 of the immersion nozzle 20 and supplied to the next step.
【００３５】上記手順により、Fe−2.5mass ％Ｃ鋳鉄の
半凝固金属（温度：1285℃、固相率：0.3)を浸漬ノズル
20の内壁面温度を1290℃に保持して排出し次工程へ供給
した。この結果ノズル閉塞のトラブルを生じることなく
ほぼ一定の流量で半凝固金属を排出でき、排出された半
凝固金属の品質も損なわれることはなかった。According to the above procedure, a semi-solidified metal of Fe-2.5mass% C cast iron (temperature: 1285 ° C., solid phase ratio: 0.3) is immersed in the nozzle.
The inner wall surface temperature of 20 was maintained at 1290 ° C., discharged, and supplied to the next step. As a result, the semi-solidified metal can be discharged at an almost constant flow rate without causing the trouble of nozzle clogging, and the quality of the discharged semi-solidified metal is not impaired.
【００３６】なお、図５(a) においては、ノズル本体21
のセラミックス質耐火物としてアルミナグラファイトを
用いたが、これに限らず他の高導電率のセラミックス質
耐火物を用いてもよい。In FIG. 5A, the nozzle body 21
Although alumina graphite was used as the ceramic refractory, the present invention is not limited to this, and other high conductivity ceramic refractory may be used.
【００３７】一方図５(b) において（加熱装置等は第５
(a) と同様につき省略）、浸漬ノズル20はセラミックス
質耐火物よりなるノズル本体21とその外周ほぼ全長にわ
たって取付けたスリーブ状の金属発熱体23とからなる。On the other hand, in FIG. 5 (b) (the heating device is
The same as in (a)), the immersion nozzle 20 is composed of a nozzle body 21 made of a ceramic refractory material and a sleeve-shaped metal heating element 23 attached over substantially the entire circumference thereof.
【００３８】このようにノズル本体21のほぼ全長にわた
って金属発熱体23を配する（ノズル本体に埋込む場合も
含む）ことにより、ノズル本体21に高導電率のセラミッ
クス質耐火物を用いてセラミックス質耐火物と金属発熱
体23とを共に誘導加熱により昇温させることもよいが、
誘導電流を金属発熱体23に集中させて加熱し、それから
の熱伝導によりノズル本体21を昇温させることもでき、
この場合にはノズル本体21に用いるセラミックス質耐火
物は特に高導電率であることを要しないため、耐火物の
選択範囲を拡大することができ、たとえば高アルミナ質
等の安価で強度に優れた耐火物を用いることができるの
で、浸漬ノズルの低価格化、長寿命化をはかることがで
きる。By arranging the metal heating element 23 over substantially the entire length of the nozzle body 21 (including the case of embedding it in the nozzle body) as described above, the nozzle body 21 is made of a ceramic refractory having high conductivity and is made of a ceramic material. It is also possible to raise both the refractory material and the metal heating element 23 by induction heating,
It is also possible to heat the nozzle body 21 by concentrating the induction current in the metal heating element 23 and heating it, and thereby increasing the temperature of the nozzle body 21.
In this case, since the ceramic refractory used for the nozzle body 21 does not need to have particularly high conductivity, it is possible to expand the selection range of the refractory, and for example, it is inexpensive and excellent in strength such as high alumina. Since a refractory material can be used, it is possible to reduce the cost and extend the life of the immersion nozzle.
【００３９】[0039]
【発明の効果】この発明の半凝固金属排出用加熱型浸漬
ノズル装置は、ノズル本体の加熱に高周波誘導加熱を用
い、その周波数を10kHz 〜100kHzにして表皮効果により
誘導電流の大部分をノズル本体に集中させて加熱し、そ
の発熱によるノズル壁からの熱電導により、ノズル内を
流れる半凝固金属を保熱するようにするもので、該ノズ
ル装置を用いれば、ノズル閉塞を引き起すことがなく、
排出中の再加熱による品質劣化のない半凝固金属を排出
することができる。The heating type immersion nozzle device for discharging semi-solidified metal according to the present invention uses high frequency induction heating to heat the nozzle body, and the frequency is set to 10 kHz to 100 kHz, and most of the induced current is generated by the skin effect. It is intended to keep the semi-solidified metal flowing in the nozzles heat by the heat conduction from the nozzle wall by the heat generated by the heat generation, and by using the nozzle device, it does not cause the nozzle blockage. ,
It is possible to discharge semi-solidified metal without quality deterioration due to reheating during discharging.
【００４０】また、ノズル本体にセラミックス質耐火物
を用いる場合、該耐火物と金属発熱体を適当に組合せる
ことにより、構造上ノズル本体の外周に高周波誘導加熱
コイルを配することができなく昇温させにくいノズル両
端を金属発熱体の発熱による熱伝導により昇温させるこ
とができ、ノズル長さ方向の内壁面温度をより均一にす
ることができ、ノズル内壁面への凝固シェルの付着を確
実に排除しノズル閉塞の発生を防止できる。When a ceramic refractory is used for the nozzle body, the high frequency induction heating coil cannot be arranged on the outer periphery of the nozzle body due to the structure by properly combining the refractory and the metal heating element. It is possible to raise the temperature of both ends of the nozzle, which is difficult to heat, by heat conduction from the heat generated by the metal heating element, and to make the temperature of the inner wall surface in the nozzle length direction more uniform, ensuring solidification shell adhesion to the inner wall surface of the nozzle. It is possible to prevent the occurrence of nozzle blockage.
【００４１】さらに、上記において金属発熱体をセラミ
ックス質耐火物ノズル本体全面にわたって配し、この金
属発熱体からの熱伝導によりノズル本体を昇温させるよ
うにすることにより、必ずしも高導電率のセラミックス
質耐火物を用いなくともよく、該耐火物の選択範囲が拡
大するので、浸漬ノズルの低価格化、長寿命化がはかれ
る。Further, in the above, the metal heating element is arranged over the entire surface of the ceramic refractory nozzle body, and the temperature of the nozzle body is raised by heat conduction from the metal heating element. Since it is not necessary to use a refractory and the selection range of the refractory is expanded, the price and the life of the immersion nozzle can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】従来の、電気発熱体を用いたノズル本体の予熱
状態を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a conventional preheating state of a nozzle body using an electric heating element.
【図２】従来例の、バーナを用いたノズル本体の予熱状
態を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a preheating state of a nozzle body using a burner in a conventional example.
【図３】従来例の、導電性耐火材で形成したノズルの通
電加熱状態を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a state of electric heating of a nozzle formed of a conductive refractory material in a conventional example.
【図４】誘導電流の80％が流れる浸透深さと周波数との
関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the penetration depth and the frequency at which 80% of the induced current flows.
【図５】この発明に適合する半凝固金属排出用加熱型浸
漬ノズル装置の説明図である。(a) は、高導電率のセラ
ミックス質耐火物からなるノズル本体のシール部及び浸
漬部に金属発熱体を埋込んだ加熱型浸漬ノズル装置を示
す説明図である。(b) は、セラミックス質耐火物からな
るノズル本体の外周にスリーブ状金属発熱体を緊密には
め合せた加熱型浸漬ノズルの説明図である。FIG. 5 is an explanatory view of a heating type immersion nozzle device for discharging semi-solidified metal according to the present invention. (a) is an explanatory view showing a heating type immersion nozzle device in which a metal heating element is embedded in a seal part and an immersion part of a nozzle body made of a ceramic refractory having high conductivity. (b) is an explanatory view of a heating type immersion nozzle in which a sleeve-shaped metal heating element is closely fitted to the outer periphery of a nozzle body made of ceramic refractory.
01 タンディッシュ 02 ノズル本体 03 保温ポット 04 バーナ 05 電気発熱体 06 バーナ 07 導電性耐火材 08 半・非導電性耐火材 09 通電用ターミナル 10 流量制御部 11 ストッパ 12 シール部 20 浸漬ノズル 21 ノズル本体 22 浸漬部 23 金属発熱体 30 高周波誘導加熱装置 31 誘導加熱コイル 32 断熱絶縁被覆 33 固定具 34 釣りボルト 35 絶縁フランジ 36 固定フランジ 37 継手（給水） 38 継手（排水） 01 Tundish 02 Nozzle body 03 Heat insulation pot 04 Burner 05 Electric heating element 06 Burner 07 Conductive refractory material 08 Semi / non-conductive refractory material 09 Energizing terminal 10 Flow control section 11 Stopper 12 Seal section 20 Immersion nozzle 21 Nozzle body 22 Immersion part 23 Metal heating element 30 High frequency induction heating device 31 Induction heating coil 32 Insulation insulation coating 33 Fixing tool 34 Fishing bolt 35 Insulation flange 36 Fixing flange 37 Fitting (water supply) 38 Fitting (drainage)
Claims (4)
ノズル本体に適用する10kHz 〜100kHzの高周波電流によ
る誘導加熱に基づいた発熱の該ノズル壁を通した熱伝導
で保熱する半凝固金属排出用加熱型浸漬ノズル装置。1. A semi-solid metal which retains the semi-solid metal flowing in the immersion nozzle by heat conduction through the nozzle wall of the heat generated by induction heating by a high frequency current of 10 kHz to 100 kHz applied to the nozzle body. Heating type immersion nozzle device for discharge.
耐火物よりなる請求項１に記載の半凝固金属排出用加熱
型浸漬ノズル装置。2. The heating type immersion nozzle device for discharging semi-solidified metal according to claim 1, wherein the nozzle body is made of a ceramic refractory material having high conductivity.
なり、そのまわりに緊密にはめ合せたスリーブ状の金属
発熱体をもつ請求項１に記載の半凝固金属排出用加熱型
浸漬ノズル装置。3. The heating type submerged nozzle device for discharging semi-solidified metal according to claim 1, wherein the nozzle body is made of a ceramic refractory material and has a sleeve-shaped metal heating element closely fitted around the nozzle body.
なり、そのノズル壁に埋込んだ金属発熱体をもつ請求項
１，２又は３に記載の半凝固金属排出用加熱型浸漬ノズ
ル装置。4. The heating type submerged nozzle device for discharging semi-solidified metal according to claim 1, wherein the nozzle body is made of a ceramic refractory and has a metal heating element embedded in the nozzle wall.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3680893A JPH06246409A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3680893A JPH06246409A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metal |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06246409A true JPH06246409A (en) | 1994-09-06 |
Family
ID=12480083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3680893A Pending JPH06246409A (en) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06246409A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136521A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Nippon Steel Corp | Immersion nozzle and continuous casting method |
| KR100803978B1 (en) * | 2002-04-03 | 2008-02-15 | 주식회사 포스코 | Powder Thermostat of Machine Mold |
| CN106735158A (en) * | 2017-02-24 | 2017-05-31 | 山东钢铁股份有限公司 | A kind of crystallizer invasive nozzle and its application method |
| CN109759576A (en) * | 2019-03-19 | 2019-05-17 | 北京科技大学 | A device for heating molten steel in an immersed nozzle and its dynamic control method |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP3680893A patent/JPH06246409A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100803978B1 (en) * | 2002-04-03 | 2008-02-15 | 주식회사 포스코 | Powder Thermostat of Machine Mold |
| JP2007136521A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Nippon Steel Corp | Immersion nozzle and continuous casting method |
| CN106735158A (en) * | 2017-02-24 | 2017-05-31 | 山东钢铁股份有限公司 | A kind of crystallizer invasive nozzle and its application method |
| CN109759576A (en) * | 2019-03-19 | 2019-05-17 | 北京科技大学 | A device for heating molten steel in an immersed nozzle and its dynamic control method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5272720A (en) | Induction heating apparatus and method | |
| JP2010167495A (en) | Continuous casting method and nozzle heating device | |
| JPH0380578B2 (en) | ||
| TW201243261A (en) | Open bottom electric induction cold crucible for use in electromagnetic casting of ingots | |
| US5901169A (en) | Apparatus for discharging molten matter from cold crucible induction melting furnace | |
| JPH06246409A (en) | Heating type immersion nozzle device for discharging half-soldified metal | |
| JP2002336942A (en) | Immersion nozzle for continuous casting and continuous casting method | |
| US4903753A (en) | Casting technique for lead storage battery grids | |
| US5708257A (en) | Heating device for transfer of liquid metal and process for manufacturing the device | |
| JP2001516282A (en) | Method, apparatus and refractory nozzle for injecting and / or casting liquid metal | |
| JPH06297096A (en) | Device for discharging half-solidified metal in electromagnetic stirring type semi-solidified metal generator | |
| CN106735158B (en) | A kind of crystallizer submersed nozzle and its application method | |
| JPH0510685A (en) | Metal melting furnace and forming method thereof | |
| JPH1043840A (en) | Metal strip casting method and apparatus | |
| JPS59202142A (en) | Heating method of nozzle to be immersed into tundish | |
| JP4496791B2 (en) | Electromagnetic hot water nozzle and metal melting / hot water device using the same | |
| JPH0452067A (en) | Production of cast ingot | |
| JPH0242018B2 (en) | ||
| KR100694332B1 (en) | Bottom Outflow System, Bottom Outflow Electroslag Refining System and Method | |
| JPH01255608A (en) | Method for flowing down molten metal and nozzle for atomizing device | |
| JP2000162389A (en) | Melting equipment | |
| US1727259A (en) | Method fob | |
| JP2005140491A (en) | Metal melting and tapping equipment | |
| SU1691016A1 (en) | Method and device for electroslag welding | |
| JPH01271055A (en) | Running method of electromagnetic pump for pouring molten metal or stopping pouring |