JPH07303949A

JPH07303949A - 連続鋳造方法および連続鋳造用ノズル

Info

Publication number: JPH07303949A
Application number: JP31423894A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Idokawa; 聡井戸川; Nagayasu Bessho; 永康別所; Tetsuya Fujii; 徹也藤井
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【構成】タンディッシュ内の溶湯をその底部につなが
るイマージョンノズルを通して連続鋳造用鋳型に供給し
て連続鋳造するに当たり、イマージョンノズルの上端に
設けた中間ノズルにて溶湯を旋回させ、この旋回させた
溶湯をイマージョンノズルの吐出口より流出させる。【効果】ノズル内に多量のガスを吹き込んだり、大が
かりな設備を要することなしにノズル狭窄、閉塞を回避
することができるのでノズル寿命の延長が可能であり安
定した連続鋳造を長期にわたって実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶融金属の連続鋳造
方法およびその鋳造方法に使用するノズルに関し、とく
に、溶融金属（以下、単に溶湯と記す）中に含まれる非
金属介在物に起因したノズル狭窄ないしは閉塞の防止し
て安定した鋳造操業を実現するとともに、溶湯の供給時
における非金属介在物の巻き込み等による品質劣化を回
避し品質の良好な鋳造鋳片を得ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】溶湯の連続鋳造において使用されるノズ
ルのうちでもとくに、イマージョンノズルは、その内壁
に溶湯中に含まれる非金属介在物が付着し易く、この付
着層が鋳造時間の進行に伴って徐々に成長し、通路の狭
窄ないしは閉塞を起こし、とくに２孔式の浸漬ノズルに
おいては６チャージ ( 250ｔ／チャージ) でノズルの取
り替えを行う必要があった。

【０００３】ノズルの狭窄や閉塞が発生した場合には連
続鋳造鋳型に供給する溶湯の流量を維持するのが困難と
なり、鋳造操業を継続することができない。

【０００４】また、溶湯中に含まれる非金属介在物のノ
ズル吐出孔近傍における付着は、その形状を変えるため
に、連続鋳造用鋳型内において偏流を引き起こす結果、
鋳造用パウダーを巻き込んだり、鋳型内付着物が溶湯流
によって剥離し、これが凝固シェル内に捕捉され製品品
質を劣化させる原因になっていた。

【０００５】上記のようなノズル狭窄、閉塞による諸問
題の解決を図るため、従来は以下のような方法が種ゝ提
案されていた。

【０００６】１．タンディッシュノズルへ不活性ガスを
吹き込む方法。２．イマージョンノズルの周囲に高周波加熱コイルを配
置し、これによってノズル内の溶湯を加熱する方法（特
開昭５５−１４１３６６号公報）。３．イマージョンノズル内を流下する溶湯に電磁力を作
用させ、該ノズル内で溶湯を回転攪拌する方法（特開昭
５６−７１５６３号公報）。４．イマージョンノズル内にらせん状の溝又は突起を設
け、該ノズル内で溶湯を旋回させる方法（特開昭５７−
１３０７４５号公報）。

【０００７】ところで、上記した従来の方法では、次に
述べるような問題があり、未だ多少の改善の余地が残さ
れていた。

【０００８】タンディッシュノズルへ不活性ガスを吹き
込む方法については、ガスの吹き込み量が少ないと効果
がないため、比較的多量のガスを吹き込む必要がある
が、ガス流量の制御が困難であること。また、吹き込み
ガスに起因したブローホールの発生が避けられないし、
湯面レベルの変動による表面割れや鋳造パウダーの巻き
込みを起こし易く、良好な品質になる鋳造鋳片を安定し
て得ることができない。

【０００９】さらに、鋼の連続鋳造において、イマージ
ョンノズルが閉塞するのは、アルミナ系介在物および地
金の付着・堆積が主な原因になっているが、イマージョ
ンノズルの周囲に高周波加熱コイルを配置し、これによ
ってノズル内の溶湯を加熱する方法では、高周波加熱コ
イルによってイマージョンノズルを加熱しても、地金の
付着対策には効果があるものの高融点になるアルミナ系
介在物の付着、堆積を完全に回避することはできない。

【００１０】イマージョンノズル内を流下する溶湯に電
磁力を作用させ、該ノズル内で溶湯を回転攪拌する方法
では、ノズル内を流下する溶湯の速度は速いため、この
ような溶湯に対して十分な攪拌力を付与するには、能力
の大きな設備が必要となり、設備費が高くつくととも
に、攪拌用コイルも大型化するためこれを設置するため
のスペースを確保するのが難しい。

【００１１】イマージョンノズル内にらせん状の溝又は
突起を設け、該ノズル内で溶湯を旋回させる方法におい
ては、溝又は突起の角度（らせんの角度）が大きい場合
に、イマージョンノズル内を流下する溶湯の速度が大き
くなるため、溝部あるいは突起部において溶湯の流れが
剥離し、溶湯の外周部には旋回力が付与できるもののそ
の中心部は直線的な下降流となり、溶湯の旋回効率を上
げることができない。また、溶湯の流れが剥離しない程
度の角度にすると溶湯の旋回成分がなくなり、これまた
十分な旋回力を付与することはできない。なお、溶湯の
旋回効率を上げるために、ノズルの径を小さくする試み
もあるが、この場合は流路抵抗が増すのみで十分な旋回
流を得ることはできず、ノズルの狭窄、閉塞防止効果は
十分でなかった。

【００１２】連続鋳造の際に使用するイマージョンノズ
ルとしてとくに単位時間当たりのスループットを上げる
などして高速鋳造を行うのに適した単孔式のストレート
浸漬ノズルを使用した場合においては上述したような問
題はある程度軽減することはできるが、ノズルの吐出孔
から流出する溶湯の速度が大きいため溶湯中のアルミナ
等の非金属介在物が鋳型の奥深くまで侵入 (溶湯の侵入
深さは５〜10ｍ程度)して凝固シェルに捕捉される結
果、品質劣化を招くのが避けられず、単孔式、多孔式の
何れにおいても今のところ有効な手段がないのが現状で
あった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、多
孔式の浸漬ノズルを用いる場合に問題となるような溶湯
中の非金属介在物によるノズル内壁への付着を回避して
安定した鋳造操業を実施するとともに、単孔式のストレ
ート浸漬ノズルを用いる場合に問題となる非金属介在物
による品質劣化等を悉く解決できる方法およびノズルを
提案するところにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、以下の如き
構成を採用することによって上記の目的を有利に達成す
るものである。

【００１５】すなわち、この発明はタンディッシュ内の
溶湯をその底部につながるイマージョンノズルを通して
連続鋳造用鋳型に供給して連続鋳造するに当たり、イマ
ージョンノズルの上端に設けた中間ノズルにて溶湯を旋
回させ、この旋回させた溶湯をイマージョンノズルの吐
出口より流出させることを特徴とする連続鋳造方法であ
る。

【００１６】上記の方法においてイマージョンノズル
は、多孔式の浸漬ノズルとするのが好ましい。

【００１７】また、この発明は、タンディッシュ内の溶
湯をその底部につながる単孔式のストレート浸漬ノズル
を通して連続鋳造用鋳型に供給して連続鋳造するに当た
り、浸漬ノズル内を流下する溶湯を旋回させることによ
ってノズル吐出口からの噴出流を分散減速させることを
特徴とする連続鋳造方法であり、溶湯を旋回させるには
ストレート浸漬ノズルの上端に配置した中間ノズルにて
行うようにするのがとくに望ましい。

【００１８】この発明は、タンディッシュ内の溶湯をそ
の底部につながるイマージョンノズルを通して連続鋳造
用鋳型に供給して連続鋳造するに当たり、イマージョン
ノズル内を流下する溶湯を旋回させるとともに該ノズル
からの噴出流に対して静磁界を印加して溶湯の噴出流に
制動を加えることを特徴とする連続鋳造方法であり、こ
こに、静磁界は、連続鋳造用鋳型の幅方向および長手方
向の全域に、あるいは連続鋳造用鋳型の幅方向の全域で
かつ、該鋳型の長手方向の１箇所または２箇所以上に印
加するのが望ましい。

【００１９】静磁界を印加する場合に使用するイマージ
ョンノズルとしては溶湯の噴出流の速度が大きくなる単
孔式のストレート浸漬ノズルがとくに好ましく、溶湯を
旋回させるには、イマージョンノズルの上端に配置した
中間ノズルにて行うようにする。

【００２０】多孔式の浸漬ノズルにおいて非金属介在物
等の付着を積極的に回避するために溶湯を流下させる
際、ノズル内にＡｒガスを吹き込むようにするのがよ
い。

【００２１】この発明は、連続鋳造用タンディッシュノ
ズルとこのタンディッシュノズルにつながるイマージョ
ンノズルとの間に、イマージョンノズル内を流下する溶
湯を旋回させる中間ノズルを配置してなる、連続鋳造用
ノズルであり、中間ノズルおよび／またはイマージョン
ノズル内に溶湯を旋回させる旋回力付与手段を配置する
のが好適である。

【００２２】イマージョンノズルは、操業条件に応じて
単孔式のストレート浸漬ノズルあるいは多孔式の浸漬ノ
ズルの何れかを選択することができ、旋回力付与手段
は、ノズルの軸線に対して30〜60°の傾斜面を有するも
のとするのが、また、旋回力付与手段の存在する領域に
おける通路の開口面積は必要流量を確保するためにノズ
ルの全面積の少なくとも50％とするのが好ましい。

【００２３】旋回力付与手段は、溶湯の偏流を防止する
ためにノズルの軸心を中心に対称に配置するか、ノズル
の軸心を中心にして螺旋を描くように配置 (螺旋対称)
するのが望ましい。

【００２４】旋回力付与手段の具体的なものとしては、
少なくとも一本のらせん状の通路が好適であるが、ノズ
ル内壁面に固定保持される少なくとも一枚のフィンある
いは少なくとも一片のブロック等を適用することができ
る。

【００２５】

【作用】まず、イマージョンノズルとして多孔式の浸漬
ノズルを使用した連続鋳造においてとくに問題となるノ
ズル狭窄、閉塞を回避すべく種々の実験、検討を重ねた
結果、次のことが明らかとなった。

【００２６】(1) 連続鋳造において使用するイマージョ
ンノズルの狭窄、閉塞のタイプとしては、(a) 溶鋼の脱
酸時に生成する Al₂O₃等の生成物がノズルの内壁面に
付着・析出して狭窄、閉塞を起こすタイプ、(b) 溶鋼が
ノズルの内壁面に付着、凝固し狭窄、閉塞を起こすタイ
プ、(c) Al₂O₃等の脱酸生成物と溶鋼の混合物がノズ
ルの内壁面に付着し狭窄、閉塞を起こすタイプがある
が、これらのうち、鋳造作業上および製品品質管理上問
題が頻発しているのは(a),(c) のタイプであること。

【００２７】(2) また、従来から使用されているイマー
ジョンノズルでの溶湯の流動を子細に見ると、溶湯の流
動はノズルの壁面に沿って層流を成しているために壁面
近傍域の流速は著しく遅い、いわゆる層流境界層を形成
しかつ流速が遅いため溶湯流よりノズル側壁側への熱伝
導による抜熱の支配的な低温域の温度境界層が存在して
いること。

【００２８】(3) さらに、溶湯中の Al₂O₃等の介在物
は、ノズルの半径方向にほぼ均一に分布しているため、
ノズルの壁面近傍には高融点物質たる Al₂O₃が高濃度
のままで存在することとなり、上述の低流速、低温度の
境界層の存在と相まって Al₂O₃あるいは Al₂O₃と溶湯
からなる混合物のノズル側壁への付着、析出を助長する
結果となっていること。

【００２９】以上の知見に基づき、この発明では、イマ
ージョンノズル内を流下する溶湯に対して旋回力を付与
し、これによってノズルの狭窄、閉塞を回避するように
したものである。

【００３０】この発明においては、多孔式、単孔式の何
れの浸漬ノズルにおいても中間ノズルを有するものが有
効である。というのは、浸漬ノズルは常に鋳型内の溶湯
に接しているので、その寿命は６チャージ程度が限度で
あり、旋回力付与手段を一体的に備えるノズルでは旋回
力付与手段が未だ使用可能であるにもかかわらず取り替
える必要があることから、設備に関する経費が嵩む不利
があるが、中間ノズルに旋回力付与手段を備えておくこ
とによってノズル本体の取り替えのみで事足りるからで
ある。

【００３１】ノズル内で溶湯に旋回力を付与すると、溶
湯中に含まれている Al₂O₃等の介在物は、求心力によ
ってノズルの中心部に向かって分離されるようになり
（ Al₂O₃等の介在物の比重は3.8 〜4.0 ，溶湯の比重
は6.8 〜7.0 ）、また、上述したようなノズル壁面近傍
の境界層が破壊され、あたかも洗浄されるような効果を
得ることができるようになる。

【００３２】上記の二つの効果は、ノズル内壁面近傍の
Al₂O₃の濃度は著しく低下させかつ低温域をなくすた
めに、連続鋳造時の完鋳率の改善、イマージョンノズル
の寿命の延長に寄与するものである。

【００３３】イマージョンノズル内を流下する溶湯に旋
回力を付与するには、溶湯の流れと直交する向きの力が
必要であり、この発明においては、このような力を溶湯
に付与するためにタンディッシュノズルとイマージョン
ノズルの間に旋回力付与手段を有する中間ノズルを配置
するようにした。

【００３４】イマージョンノズルの流入口において、溶
湯に水平方向の流速成分を付与して流入させた場合、そ
の旋回回転数（いわゆる溶湯の角運動量）は、ノズルの
吐出口の直前まで殆ど減衰せずに保存される（イマージ
ョンノズル内では慣性旋回が保存される）。

【００３５】ここに、流体の角運動量を減衰させる原因
は、流体内の速度分布に差があるために生じる粘性摩擦
と、ノズル内壁で流体が接触することによって生じる壁
面摩擦とがある。

【００３６】イマージョンノズル内を流下する溶湯の流
速Ｕは一般的には1 m/sec のオーダーであり、一方、ノ
ズルの内径ｄはほぼ0.1 ｍのオーダーである。そして、
溶湯の動粘性係数νを例えば７×10^{- 7}ｍ²/s とする
と、これら３つの物性値から求められる流れの性質を決
めるレイノルズ数（無次元数）Ｒ_e（＝ U_a/ ν）はほ
ぼ10⁵となり、レイノルズ数が大きくなると流体の流れ
は粘性および壁面の影響を受けにくくなる。

【００３７】従って、イマージョンノズル内の溶湯の流
れはほとんど摩擦による減衰を受けず、ノズルの流入口
で旋回させればその回転数は吐出口の直前まで保存され
ることとなる。また、渦乱流による角運動量の減衰も溶
湯の流下速度が大きいため、ほとんど問題とならない。

【００３８】図１は、この発明に従う連続鋳造用ノズル
（２孔式浸漬ノズル）の構成を示したものである。図に
おいて１はタンディッシュの底部を形成するレンガ、２
はこのレンガ１に設置されたタンディッシュ羽口、３は
羽口２に適合するタンディッシュノズルである。

【００３９】また、４は上部プレート４ａと下部プレー
ト４ｂからなるスライディングノズル、５は溶湯に旋回
力を付与するための手段としてらせん状の通路等Ｓを形
成した中間ノズルであって、この中間ノズル５はスライ
ディングノズル４のうちの下部プレート４ｂにつなが
る。そして、６は中間ノズル５を経て旋回させた溶湯を
吐出孔ａより流出させて連続鋳造用鋳型（図示せず）に
供給するイマージョンノズルである。

【００４０】図２〜図４に、この発明に従う連続鋳造用
ノズルの他の例を示す。とくに図３、図４は溶湯に旋回
力を付与するための手段としてらせん状の通路Ｓの代わ
りにフィンｆあるいブロックｂを配置した構造のもので
ある。

【００４１】中間ノズル５のみを取り出して図５〜図12
に示す。この発明においては、溶湯を旋回させるために
図５〜図12に示す如く種々の旋回力付与手段を適用する
ことができるが、とくに図７あるいは図10の如く複数枚
のフィン (耐火物製) を設けるような構造のものにおい
ては、溶湯の偏流を防止するため、図13ａ〜ｃに示すよ
うにノズルの軸心を中心にして対称 (軸対称, らせん対
称) となるように配置するのがよい。

【００４２】図14ａ，ｂに、中間ノズル５のらせん状の
通路Ｓのみをその平面について、また、図15に中間ノズ
ル５およびイマージョンノズル６に旋回力付与手段 (フ
ィンｆ) を設置した例をそれぞれ示す。

【００４３】図16ａ〜ｃは中間ノズル５における旋回力
付与手段を、半円板状のフィンｆをすき間ｈを隔てて
(内径70mmφに対して20〜35mm程度) 交差するように配
置して構成した例であるが、溶湯を旋回させる旋回力付
与手段は、ノズルの軸線に対してθ＝30°〜60°程度の
傾斜面を有するものとするのが好ましい。

【００４４】この発明では、ブローホール等の発生する
おそれがなければイマージョンノズル (とくに２孔式浸
漬ノズル) 内にＡｒガスなどを吹き込むようにしてもよ
い。

【００４５】図17、図18に従来形式の連続鋳造用ノズル
の構造を比較のために示す。

【００４６】図19ａ, ｂは、単孔式のストレート浸漬ノ
ズルを使用した連続鋳造において図20ａ, ｂに示すよう
な中間ノズル５を適用して溶湯を旋回させる場合の例を
示したものである。

【００４７】単孔式のストレート浸漬ノズルは、図21に
示すように浸漬ノズルの吐出孔より流出した溶湯が鋳型
７の奥深くに侵入し溶湯中の非金属介在物や気泡を巻き
込む不利があるが、溶湯を旋回させることによって非金
属介在物や気泡の巻き込みは極めて軽減されたものとな
る。

【００４８】ちなみに、特開昭64-44249号公報には、浸
漬ノズル内を流下する溶湯に旋回力を付与する方法し
て、タンディッシュ流出口直上にらせん状の突起を有す
る攪拌棒を配置し、この攪拌棒を回転させる方法が開示
されているが、この方法においては、攪拌棒を上下させ
ることによってタンディッシュからの溶湯の流出量を調
整するが、溶湯の流量を増加させるためには攪拌棒を上
方に移動させて攪拌棒とタンディッシュの流出口との間
の距離を大きくする必要がある一方、浸漬ノズルにおけ
る流量を増加させる場合には溶湯に付与する旋回力も同
様に大きくしなければならないところ、攪拌棒とタンデ
ィッシュの流出口との距離は大きいため浸漬ノズル内の
溶湯に対する旋回力の付与効率は著しく低下する不具合
がある。

【００４９】また、この方法において、溶湯の流量調節
のためにタンディッシュの流出口直下にスラインディン
グノズルを配置した場合においては、タンディッシュの
流出口の直下で溶湯に旋回力を付与してもスライディン
グノズルを通過する際に溶湯に付与された角運動量は著
しく減衰するため、浸漬ノズル内の流下溶湯に対する旋
回力の付与にはほとんど寄与しないことになるが、この
発明のようにタンディッシュノズルと浸漬ノズルの間に
中間ノズルを配置して該中間ノズルによって溶湯に旋回
力を付与すると溶湯を効率よく旋回させることができる
こととなる。

【００５０】図20に示した如き構造になる中間ノズルを
備えた単孔式のストレート浸漬ノズルを使用して水モデ
ルによるノズル吐出孔からの噴出流の挙動について下記
の条件のもとで調査 (実機の1/1 の水モデル装置を使
用) した結果を図22ａ〜ｃに示す。

【００５１】条件鋳型サイズ：幅1250mm、厚さ260 mm 浸漬ノズルの内半径：35mm 旋回力付与手段の傾斜角θ：45° 注入流量：0.29 m³/min(溶鋼２ｔ/ min 相当)

【００５２】図22はノズル吐出孔からの吐出流速 (鉛直
方向成分) のノズル中心から幅方向の距離を横軸にとっ
てその分布を示したものであり、とくに図22ａはノズル
の吐出孔から深さ10mmの位置での流速分布を、図22ｂは
深さ210 mmの位置での流速分布を、また、図22ｃは深さ
410 mmの位置での流速分布をそれぞれ示している。

【００５３】図22ａにおいては、ノズル吐出孔の直下に
おける最大流速が旋回を付与した場合もそうでない場合
も150 cm／sec 以上の極めて大きな値を示したている
が、最大流速の位置は旋回を付与しない●の場合、ノズ
ル中心に位置しているのに対して旋回を付与した○の場
合にはノズル内壁面の位置に匹敵する35mm付近に位置し
ノズル中心部の流速はほぼ０となっている。

【００５４】一方、ノズルを出た噴出流は吐出孔からの
距離が大きくなるに従い、旋回を付与した場合もしない
場合もその最大流速は小さくなっているが、吐出孔から
の深さが410 mmになる場合の測定結果を示す図22ｃから
明らかな如く、旋回させない場合 (●) は最大流速が80
cm／sec までしか低減されないのに対して、旋回させた
場合 (○) には最大流速が30cm／sec 以下にまで低減さ
れ、鋳型の幅方向においてほぼ均一な流速分布が与えら
れる。

【００５５】すなわち、溶湯を旋回させない場合には、
単孔式の浸漬ノズルからの噴出流はその噴出流の領域と
鋳型内で停滞している流体領域との間で形成される乱流
境界層内での乱流摩擦のみによって流速が減速するのに
対し、旋回を付与した場合には、噴出流自身のもつ角運
動量エネルギーによって、自ら拡散、均一化する特性を
有するために急速に減速される。

【００５６】溶湯を旋回させるための条件として、この
発明においては旋回力付与手段はノズルの軸線に対して
θ＝30〜60°の角度 (図22参照) になる傾斜面を有する
ことが好ましいことは前述したとおりであるが、その理
由は、傾斜角が30°未満ではノズルを通過する溶湯に対
して適切な旋回力を付与することができず、一方、傾斜
角が60°を超えると圧力損失が増大するために十分な注
入量を確保することができないからである。

【００５７】この発明において、旋回力付与手段の存在
する領域における溶湯の通過する通路の開口面積は、ノ
ズル形式の違い (単孔式、多孔式) や旋回力付与手段の
形式の違いにかかわらずノズルの全面積の少なくとも50
％程度とするのが好ましいとしたが、その理由は、この
程度の面積を確保しておかなければ圧力損失を抑え必要
流量を確保するのが難しくなるからである。

【００５８】なお、単位時間当たりのスループットを大
幅に上げる等して高速鋳造を行うような場合には、溶湯
を旋回させたとしてもノズルからの噴出流が均一に分散
するまでの距離が長くなるので溶湯が鋳型の奥底に侵入
し非金属介在物が捕捉されることが懸念されるし、溶湯
の旋回によって大きな渦流が形成されるためモールドパ
ウダーを巻き込み品質劣化を招くおそれもある。

【００５９】このような場合には、浸漬ノズルからの噴
出流に制動を加え速やかに均一分散させるべく、連続鋳
造用鋳型の幅方向および長手方向の全域、あるいは鋳型
の幅方向の全域でかつ該鋳型の長手方向の１箇所または
２箇所以上に静磁界を印加するのがとくに有効になる。

【００６０】ここに、鋼の連続鋳造において、溶鋼流に
静磁界を印加して制動を加える技術としては、「Iron S
teel Eng. May(1984) 41〜47頁」の他、特開昭58-55157
号公報、特開昭62-3857 号公報、特開平2-284750号公報
あるいは特開平5-77007 号公報等既に多数の提案がみら
れるが、このような技術の単なる適用では、高速連続鋳
造に対応させるためには装置の能力を大幅に向上させる
必要があることから設備コストやランニングコストが嵩
む不利が避けられない。

【００６１】イマージョンノズル内を流下する溶湯を旋
回させるとともに該ノズルからの噴出流に対して静磁界
を印加すれば、上記のような問題は全く生じない利点が
ある。

【００６２】図23ａ, ｂは単孔式のストレート浸漬ノズ
ル６の上端の中間ノズル５にて溶湯を旋回させるととも
に連続鋳造用鋳型７の上部および下部に配置した磁極10
ａ,10ｂにて静磁界を印加しその噴出流に制動を加える
装置の構成を示したものである。

【００６３】ノズルからの噴出流に対し図23に示すよう
にして静磁界を印加すればスループットが大きい高速鋳
造であっても溶湯が鋳型の奥深くに侵入して介在物等が
捕捉されたり旋回流によるモールドパウダーの巻き込み
は回避されることになる。

【００６４】図23においては、静磁界を印加する磁極を
鋳型の上下に配置した２段形式を例として示したが、噴
出流の均一分散をより一層促進するために鋳型の全面に
静磁界を印加するようにしてもよい。

【００６５】連続鋳造に際して溶湯を旋回させることに
よって生じる効果はこれまでに述べたように、イマージ
ョンノズルの狭窄や閉塞を回避する効果の他、ノズルよ
り噴出した噴出流を急速に分散させる効果があるが、こ
れらの効果のうち、溶湯の噴出流を急速に分散できるの
は、ノズルの吐出孔から噴出する際、その旋回による遠
心力によって噴出流が水平方向に拡散するようになるか
らである。

【００６６】このような効果を勘案すると、噴出流の均
一分散化の効果は多孔式の浸漬ノズルを用いる場合より
もノズルの先端に壁がない単孔式のストレート浸漬ノズ
ルの方が大きいといえる。

【００６７】その理由は、多孔式の浸漬ノズルの場合に
おいてはノズル内を流下する溶湯の旋回流の持つ角運動
量が、吐出孔を出る際にノズル先端の壁に衝突して減少
し吐出流の角運動量が相対的に小さくなるからである。
従って、溶湯に旋回力を付与するとともに、静磁界を印
加してその流れに制動を加えるような連続鋳造を行うよ
うな場合には単孔式のストレート浸漬ノズルを使用する
のがとくに好ましいと考えられる。

【００６８】なお、傾斜角θが30〜60°で通路の開口面
積が50％程度になる旋回力付与手段によって溶湯を旋回
させる場合、その回転数は500 〜1500rpm 程度となる
が、溶湯の流量Ｑが0.6 m³/min程度となる連続鋳造での
必要回転数としては1000rpm 程度が望まれる。

【００６９】

【実施例】

実施例１１ヒート200 ｔの溶鋼を４ヒート連続して下記の条件で
鋳造し、イマージョンノズル内におけるアルミナの付着
状況とその寿命について調査した。

【００７０】鋳造条件鋳造対象鋼：極低炭素アルミキルド鋼鋳造速度：1.6 m/min ストランドの幅：1240mm タンディッシュ溶鋼温度：1565℃ イマージョンノズルの形式：２孔ノズル下向き15° 溶鋼の旋回角度（傾斜角度）：45°

【００７１】その結果を、従来の連続鋳造用ノズルを使
用した場合における結果と比較して図24，図25に示す。

【００７２】図24におけるノズル詰まり指数は、イマー
ジョンノズルが完全に閉塞したときを1.0 とした場合の
数値であり、また、図25におけるノズル寿命は、どれく
らいのチャージ数連続してノズルを使用できたかを表し
た数値である。

【００７３】図24、図25より明らかな如く、この発明に
従って連続鋳造を行った場合には、ノズルの閉塞は起こ
りにくく、ノズル寿命も著しく延長できることが確認で
きた。

【００７４】図26は、溶鋼の旋回角度を15°，30°，45
°，60°，75°と換えた場合におけるイマージョンノズ
ルの詰まり指数（アルミナ付着量）を調査した結果を示
したものである。

【００７５】ここに、Ａｒガスの吹き込み量はすべて10
nNl/min とした（75°のときは圧損が大きく鋳造速度は
0.8 m/min までしか上がらなかった）。

【００７６】図26より、イマージョンノズル内を流下す
る溶鋼に旋回力を付与した場合には詰まり指数が低減さ
れるのは明白である。なお、比較例中、旋回角度を15°
とした場合および75°とした場合については適合例と比
較して詰まり指数がやや高いが、角度15°のものは溶鋼
の旋回が不足しているものと、また、75°のものは圧損
のために鋳造速度が上がらず溶鋼を旋回させることの効
果が小さくなったものと考えられる。

【００７７】実施例２旋回力付与手段を構成するフィンｆの角度θが45°、通
路の開口面積が全面積の50％になる図10に示した中間ノ
ズル (適合例１) およびフィンｆの角度θが45°、通路
の開口面積が全面積の50％になる図20ａ, ｂに示したよ
うな中間ノズル(適合例２) をそれぞれ備えた単孔式の
ストレート浸漬ノズルを使用して低炭素アルミキルド鋼
の連続鋳造 (タンディッシュの溶鋼温度：1565℃) を鋳
造速度1.6 m/min で行い、幅1000mmのストランドを鋳造
し、その際の溶鋼の侵入深さについて調査した。

【００７８】溶鋼の侵入深さは、連続鋳造鋳型への溶鋼
の注入中にタンディッシュノズル直上の溶鋼へFe−Ｓ合
金を500 ｇ添加し、鋳造後のストランドの断面でのサル
ファプリントを実施しＳが検出される位置から計算し
た。

【００７９】その結果を、図27に示した２孔式浸漬ノズ
ルを使用して連続鋳造を行った場合の結果とともに図28
に示す。

【００８０】図28より、溶湯を旋回させることによって
その侵入深さは２孔式浸漬ノズルを使用した場合の約1/
2 以下に低減できることが確認できた。

【００８１】実施例３実施例２と同様の中間ノズルを備えた単孔式のストレー
ト浸漬ノズルを使用して低炭素アルミキルド鋼の連続鋳
造 (タンディッシュの溶鋼温度：1570℃) を鋳造速度1.
2 m/min で行い、幅1000mmのストランドを鋳造し、得ら
れたストランドの内部品質 (介在物量) について調査し
た。

【００８２】なお、この実施例では、１チャージ250 ｔ
の溶鋼を２チャージずつ鋳造して各チャージからスラブ
を一本ずつ採取し、溶解抽出法によってスラブ中の非金
属介在物を抽出し各スラブの介在物量を指数により表示
した。

【００８３】図29は調査結果を示したものであるが、こ
の発明によれば２孔式浸漬ノズルを使用して連続鋳造を
行った比較例に比べ非金属介在物の量が1/5 以下に軽減
されることが確かめられた。

【００８４】図30は上掲図29におけるスラブを熱間圧
延、冷間圧延して厚さ200 μm のコイルとしたのち渦流
式介在物センサーによってコイル中の介在物に起因した
欠陥個数 (指数表示) を示したものである。図30より、
この発明に従えば介在物に起因した欠陥も少なく品質の
改善に極めて有効であることが確認できた。

【００８５】実施例４表１に示す種々の条件 (なお、表１中において旋回用中
間ノズルは図23ａ, ｂに示した構造のものを使用 (θ：
45°, 通路の開口面積50％))のもとで、Ｃの含有量が20
ppm になる極低炭素アルミキルド鋼の連続鋳造 (鋳造速
度：2.0 m /min、タンディッシュ容量：70ｔ、１ヒー
ト：250 ｔ) を行い、幅1800mm、厚さ220mmのストラン
ドを鋳造し、１ヒート当たりのノズルの平均詰まり状
況、鋳型内における湯面の変動状況について調査した。

【００８６】

【表１】

【００８７】図31、図32にその結果を示す。なお、図31
における詰まり量は３ヒート鋳造後にノズル内壁に付着
した付着物の厚さを測定しその平均を示したものであ
り、図32における変動量は渦流センサーによる湯面レベ
ルの測定結果から湯面変動量を算出しそれを標準偏差で
評価したものである。

【００８８】図31において静磁界を印加した場合におけ
るノズル詰まりの軽減効果はそれほど明確に表れてはい
ないが、湯面変動量については図32より明らかな如く極
めて小さいものであった。

【００８９】さらに、この実施例４では、得られたスト
ランドを切断して鋳片としたのち熱間圧延を施して厚さ
４mmに仕上げ、これを酸洗して表面品質 (目視による非
金属介在物または気泡性欠陥の個数) を、また、この熱
延板をさらに冷間圧延して0.6 mmの板に仕上げしたのち
磁粉探傷法によって板の内部品質 (介在物性欠陥の個
数) をそれぞれ調査した。その結果を図33、図34に示
す。

【００９０】図33、図34より明らかなように、表面品
質、内部品質については静磁界を印加した場合について
はとくに改善される傾向にあることが確かめられた。

【００９１】

【発明の効果】この発明によれば、以下の如き効果が期
待できる。

【００９２】１. ノズル内に多量のガスを吹き込んだ
り、大がかりな設備を要することなしにノズル狭窄、閉
塞を回避することができるのでノズル寿命の延長が可能
であり安定した連続鋳造を長期にわたって実施できる。

【００９３】２. 溶湯のスループットを大きくするよう
な高速鋳造においても溶湯が鋳型内に深く侵入すること
がないし、また、モールドパウダーの巻き込み等のうれ
いもないので品質の良好な鋳造鋳片を効率よく製造でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従う連続鋳造用ノズルの構成を示し
た図である。

【図２】この発明に従う連続鋳造用ノズルの構成を示し
た図である。

【図３】この発明に従う連続鋳造用ノズルの構成を示し
た図である。

【図４】この発明に従う連続鋳造用ノズルの構成を示し
た図である。

【図５】中間ノズルの構造を示した図である。

【図６】中間ノズルの構造を示した図である。

【図７】中間ノズルの構造を示した図である。

【図８】中間ノズルの構造を示した図である。

【図９】中間ノズルの構造を示した図である。

【図１０】中間ノズルの構造を示した図である。

【図１１】中間ノズルの構造を示した図である。

【図１２】中間ノズルの構造を示した図である。

【図１３】ａ〜ｃは中間ノズルの平面を示した図であ
る。

【図１４】ａ，ｂは中間ノズルのらんせ状通路の平面図
である。

【図１５】この発明に従う用ノズルの構成を示した図で
ある。

【図１６】ａ〜ｃは中間ノズルの構造を示した図であ
る。

【図１７】従来の連続鋳造用ノズルの構成を示した図で
ある。

【図１８】従来の連続鋳造用ノズルの構成を示した図で
ある。

【図１９】ａ, ｂはこの発明に従う連続鋳造用ノズルの
構成を示した図である。

【図２０】ａ, ｂは中間ノズルの構造を示した図であ
る。

【図２１】従来の連続鋳造用ノズルによる溶湯の供給状
況を示した図である。

【図２２】ａ〜ｃは溶湯の吐出流速を調査した結果を示
した図である。

【図２３】ａ, ｂはこの発明に従う連続鋳造用ノズルの
構成を示した図である。

【図２４】ノズルの詰まり状況を調査した結果を示した
図である。

【図２５】イマージョンノズルの寿命を調査した結果を
示した図である。

【図２６】ノズルの詰まり状況を調査した結果を示した
図である。

【図２７】従来の連続鋳造用ノズルによる溶湯の供給状
況を示した図である。

【図２８】溶鋼の侵入深さを調査した結果を示したグラ
フである。

【図２９】内部品質 (介在物指数) を調査した結果を示
したグラフである。

【図３０】内部品質 (介在物に起因した欠陥指数) を調
査した結果を示したグラフである。

【図３１】１ヒート当たりのノズルの平均詰まり量を調
査した結果を示したグラフである。

【図３２】湯面の変動量を調査した結果を示したグラフ
である。

【図３３】熱延板の表面品質を調査した結果を示したグ
ラフである。

【図３４】冷延板の内部品質を調査した結果を示したグ
ラフである。

【符号の説明】

１レンガ２タンディッシュ羽口３タンディッシュノズル４スライディングノズル５中間ノズル６イマージョンノズル７連続鋳造用鋳型８モールドパウダー９非金属介在物 10 磁極

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２２Ｄ 11/04 ３１１Ｊ 41/50 ５２０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タンディッシュ内の溶湯をその底部につ
ながるイマージョンノズルを通して連続鋳造用鋳型に供
給して連続鋳造するに当たり、イマージョンノズルの上端に設けた中間ノズルにて溶湯
を旋回させ、この旋回させた溶湯をイマージョンノズル
の吐出口より流出させることを特徴とする連続鋳造方
法。
【請求項２】イマージョンノズルが、多孔式の浸漬ノ
ズルである請求項１記載の連続鋳造方法。
【請求項３】タンディッシュ内の溶湯をその底部につ
ながる単孔式のストレート浸漬ノズルを通して連続鋳造
用鋳型に供給して連続鋳造するに当たり、浸漬ノズル内を流下する溶湯を旋回させることによって
ノズル吐出口からの噴出流を分散減速させることを特徴
とする連続鋳造方法。
【請求項４】ストレート浸漬ノズルの上端に配置した
中間ノズルにて溶湯を旋回させる請求項３に記載の連続
鋳造方法。
【請求項５】タンディッシュ内の溶湯をその底部につ
ながるイマージョンノズルを通して連続鋳造用鋳型に供
給して連続鋳造するに当たり、イマージョンノズル内を流下する溶湯を旋回させるとと
もに該ノズルからの噴出流に対して静磁界を印加するこ
とを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項６】請求項５において、静磁界を、連続鋳造
用鋳型の幅方向および長手方向の全域に印加することを
特徴とする連続鋳造方法。
【請求項７】請求項５において、静磁界を連続鋳造用
鋳型の幅方向の全域でかつ、該鋳型の長手方向の１箇所
または２箇所以上に印加することを特徴とする連続鋳造
方法。
【請求項８】イマージョンノズルが単孔式のストレー
ト浸漬ノズルである請求項５、６または７の何れかに記
載の連続鋳造方法。
【請求項９】イマージョンノズルの上端に配置した中
間ノズルにて溶湯を旋回させる請求項５、６または７の
何れかに記載の連続鋳造方法。
【請求項１０】イマージョンノズル内にＡｒガスを吹
き込む請求項１、２、５、６または７の何れかに記載の
連続鋳造方法。
【請求項１１】連続鋳造用タンディッシュノズルとこ
のタンディッシュノズルにつながるイマージョンノズル
との間に、イマージョンノズル内を流下する溶湯を旋回
させる中間ノズルを配置してなる、連続鋳造用ノズル。
【請求項１２】中間ノズルおよび／またはイマージョ
ンノズル内に溶湯を旋回させる旋回力付与手段を有する
請求項11に記載のノズル。
【請求項１３】イマージョンノズルは、単孔式のスト
レート浸漬ノズルまたは多孔式の浸漬ノズルである請求
項11または12に記載のノズル。
【請求項１４】旋回力付与手段は、ノズルの軸線に対
して30〜60°の傾斜面を有する請求項11、12または13の
何れかに記載のノズル。
【請求項１５】旋回力付与手段の存在する領域におけ
る通路の開口面積はノズルの全面積の少なくとも50％で
ある請求項11乃至14の何れかに記載のノズル。
【請求項１６】旋回力付与手段は、ノズルの軸心を中
心に対称に配置されたものである請求項11乃至15の何れ
かに記載のノズル。
【請求項１７】旋回力付与手段は、ノズルの軸心を中
心にして螺旋を描くように配置されたものである請求項
11乃至15の何れかに記載のノズル。
【請求項１８】旋回力付与手段は、少なくとも一本の
らせん状の通路である請求項11、12、13、14または15の
何れかに記載のノズル。
【請求項１９】旋回力付与手段は、ノズル内壁面に固
定保持される少なくとも一枚のフィンである請求項11、
12、13、14または15の何れかに記載のノズル。