JPH0767603B2 - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

連続鋳造用浸漬ノズル

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JPH0767603B2
JPH0767603B2 JP63042720A JP4272088A JPH0767603B2 JP H0767603 B2 JPH0767603 B2 JP H0767603B2 JP 63042720 A JP63042720 A JP 63042720A JP 4272088 A JP4272088 A JP 4272088A JP H0767603 B2 JPH0767603 B2 JP H0767603B2
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immersion nozzle
gas
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alumina
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俊雄 手嶋
融 北川
幹雄 鈴木
俊雄 政岡
孝志 森
一生 沖本
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日本鋼管株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles
    • B22D41/58Pouring-nozzles with gas injecting means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は浸漬ノズル内壁への介在物の付着・成長を抑
制し、連続鋳造の酸化物系介在物起因の欠陥発生を防止
する浸漬ノズルに関するものである。
[従来の技術] 連続鋳造での浸漬ノズル内壁への介在物の付着は、時間
の経過とともに増大し、操業時間の制約するだけでな
く、数ミクロンの溶鋼中の脱酸生成物が粗大化し、しば
しば製品欠陥を誘発させる。浸漬ノズル内壁へ付着に関
しては浸漬ノズル材質大きく影響し、例えば溶融シリカ
質の浸漬ノズルにはほとんど介在物の付着は認められな
い。しかし溶融シリカ質の浸漬ノズルは鋼中のMnなどと
反応し、溶損するため操業のトラブルが発生しやすく鋳
片品質にも問題となる。従って一般のアルミキルド鋼の
連続鋳造ではアルミナグラファイトあるいはアルミナグ
ラファイトとジルコニア質の組み合わせ材質の浸漬ノズ
ルが使用されている。アルミナグラファイト質浸漬ノズ
ルを使用する場合には酸化物系介在物の付着、燒結、成
長が急速に進行するため、浸漬ノズル内へ不活性ガスと
してはアルゴンガスを吹き込み洗浄することによって、
この進行を抑制している。更に、最近では浸漬ノズルの
材質的検討がなされている。その一例として、鋳造開始
時の熱衝撃の対策としてアルミナグラファイト内に20〜
30%のSiO2が混合されているが、鋳造時の強還元性雰囲
気のもとでは SiO2(s)+C(s)→SiO(g)+CO(g) となり、Siがガス化しこれが鋼中へ酸素供給源となり、
介在物を生成し、介在物の付着、成長を誘発する可能性
があるため、浸漬ノズルの材質をSiO2からSiCとカーボ
ンに置き換える。又は、ジルコニア質の浸漬ノズルにつ
いては、熱伝導性が低い、脱酸生成物の付着性がし
にくい等の理由で、最近はジルコニア質の浸漬ノズルを
使用していることが多い。第6図は従来の2つの吐出孔
2の中心を通る浸漬ノズル1の断面図で、(イ)は2つ
の吐出孔2の中心を通る浸漬ノズル1の平面切断図、
(ロ)は第6図の(イ)の2つの吐出孔2の中心を通る
浸漬ノズル1の縦断面図(A−A′)、(ハ)は第6図
の(ロ)の2つの吐出孔2の中心を通る浸漬ノズル1の
縦断面図(A−A′)の直角方向の縦断面(B−B′)
である。浸漬ノズル1の使用後の溶湯流通路4の内壁側
3のアルミナ付着厚4は浸漬ノズル1の吐出孔2の上端
から40mmの縦断面図A−A′と直角方向の縦断面図B−
B′で測定した。浸漬ノズル1の材質をアルミナグラフ
ァイトとジルコニアの使用結果について説明する。第7
図は鋳造時間と浸漬ノズルの使用後の溶湯流通路の内壁
側のアルミナ付着厚の関係を示すグラフ図である。○印
と△印は、アルミナグラファイト質ノズルで、●印と▲
印はジルコニアノズルである。○印と●印は浸漬ノズル
1の縦断面図A−A′で、△印と▲印は浸漬ノズル1の
縦断面図B−B′である。第8図はノズル内の管内流速
と浸漬ノズルの使用後の溶湯流通路の内壁側のアルミナ
付着厚の関係を示すグラフ図である。ここで示した管内
流速とは溶湯通過量(m3/sec)を浸漬ノズル内断面積
(m2)で割った平均流速を示している。第8図において
浸漬ノズル1の縦断面図A−A′では管内流速の上昇で
アルミナ付着厚が減少しているが、縦断面図B−B′で
は管内流速とアルミナ付着厚とに明瞭な相関が見られな
い。この理由は溶湯通過量が増大し管内流速も当然増大
するはずにもかかわらず、浸漬ノズル1の縦断面図B−
B′の下流域ではその壁近傍に吐出孔による急激な断面
変化に伴う減速域が存在し、多少の溶湯通過量の増大で
は流速変化が生じないため溶湯中のアルミナが流れより
排出され減速域に入り、そこで付着成長したためであ
る。第9図は浸漬ノズルの上部からのアルゴンガス吹き
込み量とアルミナ付着厚との関係を示すグラフ図であ
る。第7図,第8図,第9図から明らかなように、浸漬
ノズル1の吐出孔2の縦断面図A−A′では、浸漬ノズ
ル1の材質のジルコニア化、浸漬ノズル1内の溶湯流速
の増大、浸漬ノズルの上部からのアルゴンガス吹き込み
量の増大によってアルミナ付着厚は軽減されるが、これ
に対して浸漬ノズル1の吐出孔2の縦断面図B−B′で
は、浸漬ノズル1の材質のジルコニア化、浸漬ノズル1
内の溶湯流速の増大、浸漬ノズルの上部からのアルゴン
ガス吹き込み量の増大させても、アルミナ付着厚はほと
んど軽減されないために、製品に予期せぬ欠陥が発生す
ることが多い。
第10図は従来の2つの吐出孔2の中心を通る浸漬ノズル
で、底部にスリットノズル設置したノズル断面図で、
(イ)は2つの吐出孔の中心を通る浸漬ノズルの平面切
断図、(ロ)は第10図の(イ)の2つの吐出孔の中心を
通る浸漬ノズルの縦断面図(A−A′)、(ハ)は第10
図の(ロ)の2つの吐出孔の中心を通る浸漬ノズルの縦
断面図(A−A′)の直角方向の縦断面図(B−B′)
を示す図である。この対策として,第10図に示すような
浸漬ノズル1の底部11全面よりスリットノズル16によっ
てアルゴンガスを溶湯に吹き込む方法が取られている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながらこの方法では、両吐出孔2の中心を通る浸
漬ノズル1の直角方向の縦断面(B−B′)のアルミナ
付着厚は減少するが、このような広範囲の領域より均一
にアルゴンガスを吹き込むには、多量のアルゴンガスが
必要となる。又、このように浸漬ノズル1の上部からの
アルゴンガスの吹き込みも必要で(吹き込みを実施しな
いと浸漬ノズル1の上部でアルミナ付着が進行する)、
その吹き込み量は各々6〜10Nl/minとなり、トータルに
すれば12〜20Nl/minが必要である。アルゴンガスの吹き
込み量が多すぎると鋳片のノロカミ、ブローといった表
面欠陥を発生させる。第11図は浸漬ノズル1の上方タン
デイッシュ内の溶鋼注入口にポーラス体を設けアルゴン
ガスを吹いた事例で、この場合一部はタンデイッシュ内
へ浮上するアルゴン量もあるが、2〜5ton/minでの鋳造
を行った時のアルゴンガスを溶湯に吹き込む量と鋳片表
面のブロー数の関係を示すグラフ図である。この図から
明らかなようにアルゴンガスの吹き込み量に比例してブ
ロー数が増加している。アルゴンガスの吹き込み量を5N
l/min以下のときは、鋳造時の浸漬ノズル1内にアルミ
ナが付着し、ノズル閉塞を起こすという問題があった。
この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
アルゴンガスの吹き込み方法によって鋳片のノロカミ、
ブローといった表面欠陥を増大させることなく浸漬ノズ
ル内にアルミナ付着を防止することを目的とする。
[課題を解決するための手段及び作用] この発明の連続鋳造用浸漬ノズルはタンデイッシュ内の
溶湯を鋳型内に注入する浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズ
ル本体の内壁の2個の吐出孔から90度ずれ、かつガス流
出部上端レベルと吐出孔の溶湯入側上端レベルとの間隔
が、0〜+100mmの高さ方向の範囲の位置に設けられた
ガス流出部と、前記ガス流出部に接続されたガス流通路
と、前記ガス流通路にガスを供給するガス供給手段とを
具備したことを特徴とする。上記において、ガス流出部
は浸漬ノズル内壁へのガス吹き込みが出来る細孔、又は
ガス透過層が配設されている部分である。
そして、トータルガス吹き込み量を5〜10Nl/minから変
えずに浸漬ノズルの2個の吐出孔から90度ずれ、かつガ
ス流出部上端レベルと吐出孔の溶湯入側上端レベルとの
間隔が0〜+100mmの高さ方向の範囲の位置に設けられ
たガス流出部を設ける。ここでガス流出部上端レベルと
吐出孔の溶湯入側上端レベルとの間隔を限定した理由は
0mm未満及び100mm超の場合はアルミナ付着厚が増加する
ためである。その結果鋳片のノロカミ、ブローといった
表面欠陥を発生させることなく、浸漬ノズルの内壁への
アルミナ付着を防止できる。
[実施例] 以下添付図を参照してこの発明の実施例について説明す
る。
第1図はこの発明の実施例に係わる浸漬ノズルの断面図
で、(イ)は2つのアルゴンを吹き込むガス流出部を含
む平面断面図、(ロ)は第1図の(イ)の2つの吐出孔
の中心を通る浸漬ノズルの縦断面図(A−A′)、
(ハ)は第1図の(ロ)の2つの吐出孔の中心を通る浸
漬ノズルの縦断面図(A−A′)の直角方向の縦断面図
(B−B′)を示す図である。1は浸漬ノズル、2は吐
出孔、11は浸漬ノズルの底部、12はガス流出部、13はガ
ス流通路、14はガス供給管、15はガス供給手段である。
浸漬ノズル1の吐出孔2は丸型で、浸漬ノズルの底部の
プール型のである。浸漬ノズル1は耐火物で作られてお
り、その下部に2個の相対向する吐出孔2が設置されて
いる。ここにガス供給手段15からアルゴンガスをガス供
給接続管14を通して、ガス流通路13に導き、更にガス流
通路13に接続されているガス流出口部12よりアルゴンガ
スが流出される。
(実施例1) 図示しないタンデイッシュから浸漬ノズル1に溶湯を供
給し、2個の相対向する吐出孔2から鋳型(図示せず)
内に注入される。そしてガス供給手段15からアルゴンガ
スを2Nl/min程度供給するとガス供給接続管14を通して
ガス流通路13に導き、更にガス流出部12に接続されてい
る。浸漬ノズル1の内側内壁の2個のガス流出部12より
気泡状になって溶湯内に吹き込まれる。この時従来のア
ルゴン吹き込み位置からもタンディッシュ注入口から、
浸漬ノズル1の上部かけての内壁へのアルミナ付着厚防
止するために5〜8Nl/minのアルゴンを吹き込む。ノズ
ルの溶湯内に吹き込まれるトータルのアルゴン流量は5
〜10Nl/minなので第8図に示すように鋳片表面のブロー
数を増大させることなく、かつガス流出部12付近のアル
ミナ付着厚も防止できる。ガス流出口12の範囲は30mm×
100mmである。吐出孔の径は800Φである。
ガス流出部12の吹き込み位置についてノズルのガス流出
部12の上端レベルと吐出孔2の上端レベルは同一レベル
にした。
この結果アルミナ付着厚は、1/3に減少した。
(実施例2) 次にガス流出部の吹き込み位置を変更して、アルミナ付
着厚の関係を調査した。吐出孔の溶湯入側の上端とガス
流出部の上端と間隔を、−30〜+150mmの高さ方向の範
囲で変更した。第2図はこのガス流出部の吹き込み位置
を変更した水準を示した浸漬ノズルの断面図である。
(a)はノズルのガス流出部12の上端と吐出孔2の上端
との間隔が30mm下方に離れているもの。(b)はノズル
のガス流出部12の上端と吐出孔2の上端同一レベルのも
の。(c)はノズルのガス流出部12の上端レベルと吐出
孔2の上端レベルとの間隔が30mm上方に離れているも
の。(d)はノズルのガス流出部12の上端レベルと吐出
孔2の上端レベルとの間隔が100mm上方に離れているも
の。(e)はノズルのガス流出部12の上端レベルと吐出
孔2の上端レベルとの間隔が150mm上方に離れているも
のを示している。
第3図は第2図に示すガス流出部の吹き込み位置の違い
とアルミナ付着厚の関係を示すグラフ図である。この図
から明らかなように吐出孔の溶湯入側の上端レベルとガ
ス流出部の上端レベルとの間隔を、−0〜+100mmの高
さ方向の範囲のときがアルミナ付着厚が少ない。
この理由は第4図と第5図から説明する。第4図は従来
の浸漬ノズルの断面図で、(a)は浸漬ノズルの平面断
面図で、(b)は第4図の(a)のX−X′縦断面図で
ある。第4図(a)の○印は吐出孔方向(X−X′)の
管内流速で、△印は吐出孔から90度ずれた方向(Y−
Y′)の管内流速である。なお管内流速の測定箇所はイ
及びホは浸漬ノズル内壁近傍部、ハは浸漬ノズルの中心
部、ロ及びニは浸漬ノズル内壁近傍部と浸漬ノズルの中
心部の間である。第4図(b)の直線A−A′は吐出孔
2の上端部で、直線B−B′は吐出孔2の上端から30mm
の位置で、直線C−C′は吐出孔2の上端から150mmの
位置である。第5図は第4図における測定位置別の管内
流速分布の関係を示すグラフ図である。第5図の(a)
は第4図(b)の直線A−A′部の管内流速分布で、第
5図の(b)は第4図(b)の直線B−B′部の管内流
速分布で、第5図の(c)は第4図(c)の直線C−
C′部の管内流速分布である。この図から明らかなよう
に、吐出孔方向(X−X′)の管内流速は直線A−
A′、直線B−B′、直線C−C′部ともあまり変わら
ないが、吐出孔から90度ずれた方向(Y−Y′)の管内
流速分布は、第5図の(a)及び(b)に示す一部に点
線で示すように減速域をもつ流動分布状態となる。これ
は吐出孔の上端(内側)から30mm以下で著しくなる。そ
の上はほぼ第5図の(c)ような流動分布状態となる。
従ってその範囲にガスを吹き込み側壁を洗浄することが
アルミナ付着防止には有効である。
即ち吐出孔の溶湯入側の上端レベルとガス流出部の上端
レベルとの間隔を、−0〜+100mmの高さ方向の範囲の
ときがアルミナ付着厚が少ない。
この結果アルミナ付着厚は、1/3〜1/5に減少した。
[発明の効果] この発明によれば、浸漬ノズル本体の内壁の2個の吐出
孔から90度ずれ、かつ吐出孔の溶湯入側の上端レベルと
ガス流出部の上端レベルとの間隔が、0〜+100mmの高
さ方向の範囲の位置に設けられたガス流出部からアルゴ
ンを流すのでその部分のよどみがなくなり、アルミナ付
着厚が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係わる浸漬ノズルの断面
図、第2図はこのガス流出部の吹き込み位置を変更した
水準を示した浸漬ノズルの断面図、第3図は第2図に示
すガス流出部の吹き込み位置の違いとアルミナ付着厚の
関係を示すグラフ図、第4図は従来の浸漬ノズルの断面
図、第5図は第4図における測定位置別の管内流速分布
の関係を示すグラフ図、第6図は従来の2つの吐出孔の
中心を通る浸漬ノズルの断面図、第7図は鋳造時間と浸
漬ノズルの使用後の溶湯流通路の内壁側のアルミナ付着
厚の関係を示すグラフ図、第8図はノズル内の管内流速
と浸漬ノズルの使用後の溶湯流通路の内壁側のアルミナ
付着厚の関係を示すグラフ図、第9図は浸漬ノズルの上
部からのアルゴンガス吹き込み量とアルミナ付着厚との
関係を示すグラフ図、第10図は従来の2つの吐出孔の中
心を通る浸漬ノズルで、底部にスリットノズル設置した
ノズルの断面図、第11図は浸漬ノズルの上方タンデイッ
シュ内の溶鋼注入口からアルゴンガスを溶湯に吹き込む
量と鋳片表面のブロー数の関係を示すグラフ図である。 1……浸漬ノズル、2……吐出孔、11……浸漬ノズルの
底部、12……ガス流出部、13……ガス流通路、14……ガ
ス供給接続管、15……ガス供給手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 孝志 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 沖本 一生 東京都千代田区丸ノ内1丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 審査官 沼沢 幸雄 (56)参考文献 特開 昭59−47053(JP,A) 実開 昭59−190456(JP,U)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タンデイッシュ内の溶湯を鋳型内に注入す
    る浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズル本体の内壁の2個の
    吐出孔から90度ずれ、かつガス流出部上端レベルと吐出
    孔の溶湯入側上端レベルとの間隔が、0〜+100mmの高
    さ方向の範囲の位置に設けられたガス流出部と、前記ガ
    ス流出部に接続されたガス流通路と、前記ガス流通路に
    ガスを供給するガス供給手段とを具備し、前記ガス流出
    部を設けた内壁高さ位置の周面他部にはガス流出手段を
    設けないようにしたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノ
    ズル。
JP63042720A 1987-06-01 1988-02-25 連続鋳造用浸漬ノズル Expired - Lifetime JPH0767603B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63042720A JPH0767603B2 (ja) 1988-02-25 1988-02-25 連続鋳造用浸漬ノズル
US07/199,018 US4898226A (en) 1987-06-01 1988-05-26 Immersion nozzle for continuous casting of steel
DE8888108690T DE3861110D1 (de) 1987-06-01 1988-05-31 Tauchausguss zum stranggiessen von stahl.
EP88108690A EP0293830B1 (en) 1987-06-01 1988-05-31 Immersion pipe for continuous casting of steel

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JP63042720A JPH0767603B2 (ja) 1988-02-25 1988-02-25 連続鋳造用浸漬ノズル

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JPH01215448A JPH01215448A (ja) 1989-08-29
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5947053A (ja) * 1982-09-10 1984-03-16 Akechi Ceramic Kk 連続鋳造用ノズル

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JPH01215448A (ja) 1989-08-29

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