JPH07214257A - 連続鋳造用注湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 浸漬ノズル近傍に生じる溶鋼流の停滞を効果
的に抑制することにより、鋳片品質の劣化を招く鋳造欠
陥をなくすのに有効な、連続鋳造用注湯装置を開発し提
案すること。 【構成】 浸漬ノズルと、湯面を含む前記吐出口の上部
域に鋳型長辺壁と平行に配設される一対の制流板とを設
けてなる注湯装置において、上記浸漬ノズルに対し、そ
のノズルを挟む鋳型長辺壁と平行な両側にそれぞれ５〜
60mmの間隔をおいて直列に配設される一対の制流板を、
タンディッシュの下部に取り付けた制流板保持枠を介し
て懸垂すると共に、この制流板は鋳型上部に固定した姿
勢制御用ガイドを介して振れ止め可能に支持する構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タンディッシュ内溶
鋼を鋳型中に注入する際に用いる連続鋳造用注湯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼の連続鋳造において、鋳型内へ
の溶鋼の注入は、タンディッシュ底部の溶鋼流出口の部
分に浸漬ノズルを取り付け、この浸漬ノズルの下部を鋳
型内溶鋼中に浸漬させた状態として、この浸漬ノズル下
部に設けた２個の吐出口から鋳型内に吐出させることに
よって行っている。

【０００３】ところで、既知の一般的な２孔式浸漬ノズ
ルの場合、図１（ａ）に示すように、吐出口２，２′か
ら流出した溶鋼５は、その一部は矢印8aに示すように、
壁面に沿って下向きの下降流となり、残部は矢印8bで示
すように、上昇して溶鋼表面流となる。通常、溶鋼中の
介在物は前記上昇流に乗って浮上し、そして浮上したこ
の介在物は溶鋼表面に浮遊している溶融パウダー３に吸
着され、このことによって介在物は溶鋼から除去され
る。なお、溶融パウダー３は、鋳型４の内壁面と凝固シ
ェル６外面との間に流れ込み、これらの円滑な潤滑作用
を保障する。

【０００４】さて、タンディッシュから浸漬ノズル１を
通じて鋳型４内へ注入される溶鋼流は、基本的には上述
した下降流8a、上昇流（溶鋼表面流）8bとなるが、とく
に鋳型壁面に衝突して反転した溶鋼表面流8bについて
は、湯面に沿って鋳型短辺側から浸漬ノズル１方向へ向
う流れとなる。そのために、この流れは浸漬ノズル１近
傍において、他の溶鋼流と互いに出会って衝突し、ここ
に図１（ｂ）に示すような停滞領域９を形成する現象が
見られた。

【０００５】このような前記溶鋼表面流8bの停滞が起こ
った場合、湯面に浮遊している溶融パウダー３への熱供
給が不十分となり、粉末パウダーの溶融が阻害される。
その結果として、パウダー消費量が低下し、ひいては潤
滑作用の不足のみならず、パウダーに吸着して鋳型外へ
排出されるべき介在物量も低下する。すなわち、溶鋼反
転流動の停滞領域９部に介在物が集積し、しかも排出さ
れないでそのまま残るために、この部分で発生する初期
凝固シェル中に気泡及び介在物をトラップして鋳片表面
欠陥を生じることになる。

【０００６】このような問題を解決するために、以下に
述べるような幾つかの従来技術が提案されている。 浸漬ノズル内にアルゴンガスを吹き込むことによ
り、鋳型内に吐出させる溶鋼の流速を加速させ、これに
よって上述した溶鋼流の停滞を解消する方法が考えられ
た。しかしながら、この技術の場合、湯面が波立ってパ
ウダーを巻き込むおそれがあり、かえって鋳造欠陥の増
加を招いた。加えて、この方法の場合、初期凝固シェル
が壊れやすく鋳型下部及び２次冷却帯で溶鋼凝固を行わ
ねばならないため、流量増加に限界があるという欠点が
あった。 鋳型に電磁コイルを取付けて鋳型溶鋼に磁界を発生
させ、そのローレンツ力により溶鋼を撹拌させる電磁撹
拌技術を利用する方法が提案されている。しかしなが
ら、この方法の場合は、設備費が極めて高いという欠点
があった。（特開昭63-33157号公報） 特開昭 63-235050号公報では、浸漬ノズル本体の外
側に制流板を取付け、湯面にこの制流板に沿う旋回流を
形成させる方法を提案している。しかしながら、この従
来技術の場合は、溶鋼吐出口が鋳型長辺壁と平行となる
向きに開孔させているために、浸漬ノズル近傍に発生す
る溶鋼流の衝突を完全に回避するまでに至らず、効果が
少ないという欠点があった。 特開平５−14685 号公報では、上記技術が抱えて
いる問題点を克服する方法として、「連続鋳造鋳型内溶
鋼中に浸漬され、その下部の浸漬部分に当たる個所に２
個の吐出口を具えてなる浸漬ノズルにおいて、湯面を含
む前記吐出口の上部に配設される一対の制流板を、ノズ
ル本体の外側面からそれぞれ短辺壁に向けて鋳型長辺壁
と平行に突設し、かつ前記各吐出口を制流板に対して 5
°〜60°の方向に向けて開孔したことを特徴とする浸漬
ノズル」を提案している。しかしながら、この従来技術
の場合も、溶鋼流による影響を完全に回避することがで
きず、結局ノズル全体を振動させたり、このノズルを周
方向にひねって制流板の向きを変化させ、溶鋼の流動方
向を非制御状態にするという問題点を残していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、従来技術が抱えている上述した問題点、すなわ
ち、浸漬ノズル近傍に生じる溶鋼流の停滞を効果的に抑
制することにより、鋳片品質の劣化を招く鋳造欠陥をな
くすのに有効な、連続鋳造用注湯装置を開発し提案する
ところにある。この発明の他の目的は、ノズルと制流板
との位置関係を工夫することによって、より一層清浄度
の高い溶鋼を鋳造すること、およびノズル寿命を向上さ
せることにある。この発明のさらに他の目的は、制流板
に対してそれの姿勢を制御するガイドを設けることによ
り、制流板が常に正しい姿勢を維持するようにして、適
正な溶鋼流（旋回流）をメニスカス近傍に発生させるこ
とにある。この発明のさらに他の目的は、上記制流板の
材質としてモリブデンジルコニアを用いることにより、
浮力の影響を無くして該制流板の安定保持を確保するよ
うにしたことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】鋳片表面品質を改善する
ためと、安定した溶鋼鋳造を実現するために、本発明者
らは、鋳型内溶鋼流動を水モデル実験で再現し対策を講
じてきた。このような実験過程の中で、前記特開平5-14
6851号公報に開示のノズルと制流板の関係、制流板の保
持方法、制流板の材質などについて検討した。その結
果、下記に示す要旨構成にかかる課題解決手段を想到す
るに到った。

【０００９】すなわち、本発明は、 (1) 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬され、かつ
その下部に鋳型長辺壁に対して斜めの方向に向けて開孔
した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズルと、湯面を含
む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行に配設される
一対の制流板とを設けてなる注湯装置において、上記浸
漬ノズルと上記各制流板とを離隔して直列に配設し、そ
の制流板に対し姿勢制御用ガイドを付帯して設けたこと
を特徴とする連続鋳造用注湯装置。 (2) 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬され、かつ
その下部に鋳型長辺壁に対して斜めの方向に向けて開孔
した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズルと、湯面を含
む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行に配設される
一対の制流板とを設けてなる注湯装置において、上記浸
漬ノズルに対し、そのノズルを挟む鋳型長辺壁と平行な
両側にそれぞれ５〜60mmの間隔をおいて直列に配設され
る一対の制流板を、タンディッシュの下部に取り付けた
制流板保持枠を介して懸垂すると共に、この制流板は鋳
型上部に固定した姿勢制御用ガイドを介して振れ止め可
能に支持したことを特徴とする連続鋳造用注湯装置。 (3) 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬され、かつ
その下部に鋳型長辺壁に対し10〜20°の方向に向けて開
孔した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズルと、湯面を
含む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行に配設され
る一対の制流板とを設けてなる注湯装置において、上記
浸漬ノズルに対し、そのノズルを挟む鋳型長辺壁と平行
な両側に、それぞれ５〜15mmの間隔をおいてモリブデン
ジルコニア製の一対の制流板を直列に配設し、かつこの
制流板をタンディッシュの下部に取り付けた制流板保持
枠を介して懸垂すると共に、鋳型上部に固定した姿勢制
御用ガイドを介して振れ止め可能に支持したことを特徴
とする連続鋳造用注湯装置。である。

【００１０】

【作用】上述したように、本発明にかかる連続鋳造用注
湯装置は、図2aに示すように、主として、タンディッシ
ユ（図示せず）の底部に取り付けられる，互いに逆向き
に開口させた２個一対の溶鋼吐出口２，２′から該タン
ディッシュ内溶鋼を鋳型４内に注入するために用いる２
孔式の浸漬ノズル１と、この浸漬ノズル１を挟む鋳型長
辺壁と平行な両側に、それぞれ一定の間隔(d) をおいて
直列に配設される一対の制流板７Ａ，７Ｂとから構成さ
れているものである。

【００１１】上記浸漬ノズル１について、本発明の特徴
の一つは、対称の位置に開孔する上記吐出口２，２′の
向きを、従来のように鋳型長辺壁と平行な向きに開孔す
るのではなく、前記制流板７Ａ，７Ｂおよび鋳型長辺壁
に対してノズルの周方向に、一定の角度，例えば 5°〜
60°の範囲内でずれた方向に開孔させることにより、溶
鋼５のノズルからの吐出流自体を始めから旋回するよう
な向きに吐出させるようにし、これによって、浸漬ノズ
ル１の本体を中心とした旋回流を湯面においても形成す
るようにしたことにある。

【００１２】このような浸漬ノズル１においては、前記
吐出口２，２′の開孔方向を、前記制流板７Ａ，７Ｂの
向きに対し、ノズルの周方向に 5°〜60°ずれた方向に
向けて開孔させているので、鋳型内全域にわたってきれ
いな弱い旋回流動を起す。従って、湯面のノズル本体ま
わりで溶鋼流の停滞を起すことが全く無くなる。このこ
とによって、特定位置に介在物の集積が起るようなこと
もなく、かつまた、溶鋼の温度の低下によるパウダー３
の消費量の低下を招くようなこともなくなる。ひいては
パウダー３の介在物除去能力の低下を防止でき、かつ湯
面に集積する介在物による鋳造欠陥を効果的に防止する
ことができる。

【００１３】前記吐出口２，２′の吐出方向を、鋳型長
辺壁と平行に設置した制流板に対して角度をつけて吐出
させることにより、湯面では浸漬ノズル１を中心とする
旋回流が安定して発生するが、この溶鋼旋回流8a, 8b
は、かかる吐出口２，２′の開孔の向きによって変動
し、例えば、開孔角度θを大きくすることにより旋回流
速は次第に増加し、20°で最大となるが、開孔角度θが
20°を越えると、その後はゆるやかに減少する傾向とな
る。なお、他の鋳造条件に対する影響を少なくするため
に、本発明における前記吐出口２，２′の角度の範囲
は、10°〜20°が好適である。

【００１４】上記制流板７Ａ，７Ｂの構成としては、溶
鋼吐出流の流れを妨げないようにすることが必要であ
り、そのために下端は吐出口上端縁までとする。一方、
この制流板の上端は、湯面とその上に浮遊するパウダー
が仕切れる高さ以上であり、後述するように制流板支持
枠によって懸吊支持するための高さが必要である。ま
た、この制流板７Ａ，７Ｂの幅は、浸漬ノズル外周面か
ら鋳型短辺までの距離の約半分, 即ち、長辺側内径をＤ
とするとき、0.3 Ｄmm〜0.6 Ｄmm程度が好ましい。

【００１５】そして、この制流板７Ａ，７Ｂは、上記浸
漬ノズル本体との関係において、互いに離して、鋳型長
辺壁と平行にかつ直列の並びで、鋳型の厚み方向の中央
に位置するように配設する。例えば、制流板７Ａ，７Ｂ
を上述した所定の位置に懸吊するために、図２に示すよ
うに、固定部10a, 10bを具える制流板保持枠10をタンデ
ィッシユの底部に取り付け、該制流板をその固定部10a,
10bを介して鋳型内溶鋼５中に浸漬状態で懸吊支持する
ことが好ましい。

【００１６】また、この制流板７Ａ，７Ｂは、鋳型内溶
鋼の旋回流による影響を緩和して正しい姿勢で保持でき
るように、該制流板に対応して鋳型上端に固定した一対
の姿勢制御用ガイド11ａ，11b を介して振れ止め可能に
支持することが好ましい。例えば、図３に示すように、
鋳型４の上端面に一対の姿勢制御用ガイド11ａ，11b を
固定し，かつこの姿勢制御用ガイド11ａ，11b には、前
記制流板が緩くはまり合うガイド溝11g,11g ′を設け、
この溝内に該制流板を嵌め合わせるか、図４ａに示すよ
うに、該制流板が位置する間隙を残して突設固定し姿勢
制御用ガイド12ａ，12b にて緩く挟み付けて、振れ止め
可能に支持することが好ましい。

【００１７】また、前記制流板７Ａ，７Ｂの材質として
は、ジルコニアグラファイト、ジルコンボライドあるい
はモリブデンジルコニアなどが、耐溶損性に優れること
から好ましい。とくに、モリブデンジルコニアの場合
は、比重が7.2 〜8.５と溶鋼のそれよりも大きいことか
ら、浮力による押し戻しによって該制流板の保持位置の
ずれが起こらず、安定した注湯作業が確保できるのでよ
り好ましい。

【００１８】なお、上記浸漬ノズル１に対しては、上記
制流板７Ａ，７Ｂをこのノズルを挟む鋳型長辺壁と平行
な両側に、それぞれ５〜90mmの間隔をおいて直列に配設
する。この間隔は、90mmを超えると制流効果が無くなる
からであり、一方５mm未満では鋳型オツシレーシヨンの
影響を受けて衝突する場合がある。より好ましくは５〜
60mmの範囲、もっと好ましくは５〜15mmの範囲である。

【００１９】

【実施例】ＳＵＳ３０４溶鋼60トンを、短辺側 154mm,
長辺側1070mmの鋳型を用い、溶鋼温度1510℃、鋳造速度
880 〜930mm/min の鋳造条件で、本発明の注湯装置、従
来の注湯装置を使って連続鋳造機にて注湯実験を行っ
た。

【００２０】実施例１ ジルコニアカーボン製の制流板（ｌ：250 mm, ｔ：20m
m, ｈ：200mm)を、鋳型内の所定位置，即ち図３に示す
制流板保持枠を介し、浸漬ノズル (外径：90mmφ, 吐出
口径：40mmφ, 吐出口傾斜角：10°) 外周面からそれぞ
れ10mm離して懸吊支持し、上記の溶鋼を該浸漬ノズルを
通じてタンディッシユから鋳型内に注湯した。その結
果、７時間操業後でも制流板の位置のずれは軽微でノズ
ルの歪みも無かった。また、制流板の溶損量も、0.5 〜
1.0 mm／H で、とくに問題は無かった。

【００２１】実施例２ 上掲の実施例１に従い、単に制流板支持枠を使うだけで
なく、特に制流板の中程を、鋳型の上面に固定した図３
に示す姿勢制御用ガイドを介して振れ止め可能に支持し
て、同じ方法にて注湯した。その結果、７時間操業後も
制流板の位置のずれ及びノズルの歪みは全く無かった。

【００２２】実施例３ 上掲の実施例１に従い、特に制流板の材質として、モリ
ブデンジルコニア製のものを使って実験した。その結
果、制流板の安定度は飛躍的に向上し、８時間操業後も
制流板の位置のずれならびにノズルの歪みは全く無かっ
たし、ノズルおよび制流板の損傷も実に軽微であった
。

【００２３】従来例１ 浸漬ノズル（外径：90mmφ, 吐出口径：40mmφ, 吐出口
傾斜角：10°) 外周面から、それぞれ鋳型短辺壁に向か
って長辺壁と平行に、アルミナカーボン製の一対の制流
板（ｌ：200 mm, ｔ：20mm, ｈ：200mm)を突設し、この
ような制流板固定式浸漬ノズルを通じ、上記の溶鋼をタ
ンディッシユから鋳型内に注湯した。その結果、僅か30
分で該ノズルと制流板とに歪みが発生し、制流効果が減
少してノズル脇の流動が停滞し、そしてノズル脇で鋳型
温度の低下が見られた。これは、溶鋼から押し戻す力が
働いたのと溶鋼流の衝突によって、ノズル全体が取り付
け位置からずれたためと考えられた。しかも、ノズルお
よび制流板の溶損も激しく、スラグラインでの溶損速度
に律速されて１時間の操業で寿命がきた。なお、溶損速
度は、6 〜7mm ／時間を示した。

【００２４】比較試験 SUS 304 溶鋼を連続鋳造して 150mm厚のスラブを連続鋳
造するとき、 図５(a) に示す本発明にかかる注湯装置を使用した
場合、 図５(b) に示す制流板固定式の浸漬ノズルを
使用した場合、図５(c) に示す制流板を持たない従来浸
漬ノズルを使用した場合につき、注湯比較試験をした。 なお、この試験における評価は、スラブ中の清浄度によ
って判断し、その清浄度はＪＩＳ−Ｇ0555に規定する方
法に準拠して測定した。なお、試料はスラブの厚み方向
に５段階、幅方向で３段階に分けて切り出した。そし
て、この試料を鏡面研磨したのち、20mmφの視野を調査
した。その結果を表１に示す。

【表１】

【００２５】上記表１の結果に示すとおり、本発明に従
うの注湯装置の場合が、最も清浄度が良好である。ま
た、の装置では７連鋳（ 60 トン×７＝420 トン、８
時間）に有効に作用した。しかし、の装置では、単鋳
60トン、70分が限界であり、そしての装置ではスラグ
幅中央部の表面清浄度が短辺側に比べて劣る傾向があ
る。従って、グラインダ研磨が必要であった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が期待できる。 溶湯流の停滞がなくなり湯面温度が均一となると共
に、パウダーの介在物吸着能力が向上する。 制流効果に優れることから、溶湯の吐出流速を上げ
なくてもよいので、パウダーの巻き込みを起こさずに済
む。 溶湯湯面に集積される介在物による鋳片欠陥を減少
させることができるから、鋳片の品質が向上する。 装置の寿命が高く、上記の効果が連連鋳の場合にも
得られると共に、設備費が安価ですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来浸漬ノズルの使用状態の説明図であり、
(a) は縦断面図、(b) は溶鋼流動の模式図である。

【図２】本発明注湯装置の使用状態の説明図であり、
(a) は縦断面図、(b) は横断面図である。

【図３】制流板支持枠の斜視図である。

【図４】姿勢制御用ガイドの斜視図である。

【図５】実施例の比較試験に用いた各種ノズルの略線図
である。

【符号の説明】

１ ノズル本体 ２, ２′ 吐出口 ３ パウダー ４ 鋳型 ５ 溶鋼 ６ 凝固シェル ７Ａ，７Ｂ 制流板 ８ａ，８ｂ 溶鋼流 ９ 停滞域 10 制流板支持枠 10ａ，10ｂ 固定部 11ａ，11ｂ, 12ａ，12ｂ 姿勢制御用ガイド 11ｇ，11ｇ′ ガイド溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬
   され、かつその下部に鋳型長辺壁に対して斜めの方向に
   向けて開孔した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズル
   と、湯面を含む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行
   に配設される一対の制流板とを設けてなる注湯装置にお
   いて、 上記浸漬ノズルと上記各制流板とを離隔して直列に配設
   し、その制流板に対し姿勢制御用ガイドを付帯して設け
   たことを特徴とする連続鋳造用注湯装置。
2. 【請求項２】 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬
   され、かつその下部に鋳型長辺壁に対して斜めの方向に
   向けて開孔した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズル
   と、湯面を含む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行
   に配設される一対の制流板とを設けてなる注湯装置にお
   いて、 上記浸漬ノズルに対し、そのノズルを挟む鋳型長辺壁と
   平行な両側にそれぞれ５〜60mmの間隔をおいて直列に配
   設される一対の制流板を、タンディッシュの下部に取り
   付けた制流板保持枠を介して懸垂すると共に、この制流
   板は鋳型上部に固定した姿勢制御用ガイドを介して振れ
   止め可能に支持したことを特徴とする連続鋳造用注湯装
   置。
3. 【請求項３】 下部が連続鋳造用鋳型内の溶鋼中に浸漬
   され、かつその下部に鋳型長辺壁に対し10〜20°の方向
   に向けて開孔した２個の吐出口を設けてなる浸漬ノズル
   と、湯面を含む前記吐出口の上部域に鋳型長辺壁と平行
   に配設される一対の制流板とを設けてなる注湯装置にお
   いて、 上記浸漬ノズルに対し、そのノズルを挟む鋳型長辺壁と
   平行な両側に、それぞれ５〜15mmの間隔をおいてモリブ
   デンジルコニア製の一対の制流板を直列に配設し、かつ
   この制流板をタンディッシュの下部に取り付けた制流板
   保持枠を介して懸垂すると共に、鋳型上部に固定した姿
   勢制御用ガイドを介して振れ止め可能に支持したことを
   特徴とする連続鋳造用注湯装置。