JPH11138242A - 鋼の連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いる鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流を整
流化し、鋳型内に均一に分散させると共に、ノズル付着
をも防止することにより、常に鋳型内の溶鋼流動を最適
に制御できる鋼の連続鋳造用浸漬ノズル及びそれを用い
た連続鋳造方法を提供する。 【解決手段】 ノズル先端部にスリットを形成し、その
両端に１対の溶鋼吐出孔を設けた鋼の連続鋳造用浸漬ノ
ズルにおいて、スリット間隔を吐出孔径の０．１〜０．
４倍とし、かつ１００〜２５０ｍｍ長さの多孔質耐火物
をスリット近傍まで下げて配置し、その背面に設けたガ
ス中空室から該多孔質耐火物を通して不活性ガスを吹き
込める構造とした鋼の連続鋳造用浸漬ノズル、及びこの
浸漬ノズルを用いて、該浸漬ノズルの多孔質耐火物から
不活性ガスを吹き込みながら鋳造することを特徴とする
鋼の連続鋳造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用浸
漬ノズル及びそれを用いる鋼の連続鋳造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、タンディッシュから鋳型内への溶
鋼注入は、タンディッシュに設けられた逆Ｙ型２孔式吐
出孔を有する耐火物製の浸漬ノズル（以下、２孔式浸漬
ノズルと称す。）を介して行われている。浸漬ノズルの
左右吐出孔から鋳型内に流出した溶鋼は鋳型短片に衝突
した後、上下方向に分割され、一方は短片に沿って下向
きの下降流となり、他方は上昇して溶鋼表面流となる。
この溶鋼表面流が強すぎる場合には、溶鋼表面でパウダ
ーの巻き込みが生じ、反対に溶鋼表面流が弱すぎる場合
には、溶鋼表面への熱供給が不足し部分的に凝固したデ
ィッケルが鋳型内に持ち込まれる。さらに、短片下降流
が強すぎる場合には、鋳型内下方に向かう溶鋼の浸入深
さが深くなるため、溶鋼中の介在物は浮上しきれず鋳片
内部に捕捉される。このため、浸漬ノズルには、溶鋼表
面にパウダーの巻き込みとディッケルが生じない範囲の
表面流速を与え、その上で溶鋼の浸入深さをできるだけ
浅くすることが望まれている。例えば、特開昭６１−１
４０５１号公報においては、図４（ａ）、（ｂ）に示す
ように浸漬ノズルの先端部にスリット１を形成し、その
両端に１対の溶鋼吐出孔２を設けた構造の浸漬ノズル３
（以下、スリット式浸漬ノズルと称す。）が開発され、
平均的な鋳型内の溶鋼流動をほぼ適正範囲に制御して鋳
造することが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなスリット式浸漬ノズルにおいても左右吐出孔から流
出する溶鋼の流速は必ずしも同一ではなく、浸漬ノズル
内における溶鋼流の乱れに起因して左右の吐出流に偏り
が生じ、この偏りは時間と共に変化する。また、鋳造時
間の経過とともに、溶鋼中のアルミナがスリット内壁に
付着してくると、偏流現象はより激しくなる。このよう
な偏流現象が発生した場合には、吐出流速の速い側で溶
鋼の表面流速及び溶鋼の浸入深さが同時に増大するた
め、パウダー起因の表面欠陥やアルミナ起因の内部欠陥
が多発し、鋳片品質は著しく低下する。即ち、従来のス
リット式浸漬ノズルによる鋳型内の平均的な流動制御だ
けでは、浸漬ノズル内における溶鋼流の乱れやアルミナ
付着に起因する偏流現象を防止し、鋳型内の溶鋼流動を
常に適正な範囲に制御することはできない。

【０００４】本発明は、前述した従来のスリット式浸漬
ノズルにおけるこれらの問題点を解決するもので、浸漬
ノズルからの溶鋼吐出流を整流化し、鋳型内に均一に分
散させると共に、アルミナ付着をも防止することによ
り、常に鋳型内の溶鋼流動を最適に制御できる鋼の連続
鋳造用浸漬ノズル及びそれを用いる連続鋳造方法の提供
を課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）ノズル
先端部にスリットを形成し、その両端に１対の溶鋼吐出
孔を設けた鋼の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、スリッ
ト間隔を吐出孔径の０．１〜０．４倍とし、かつ１００
〜２５０ｍｍ長さの多孔質耐火物をスリット近傍まで下
げて配置し、その背面に設けたガス中空室から前記多孔
質耐火物を通して不活性ガスを吹き込める構造とした鋼
の連続鋳造用浸漬ノズルである。また、（２）前記
（１）記載の浸漬ノズルを用いて、前記浸漬ノズルの多
孔質耐火物から不活性ガスを吹き込みながら鋳造するこ
とを特徴とする鋼の連続鋳造方法である。

【０００６】

【発明の実施の形態】スリット式浸漬ノズルでは、従来
の２孔式浸漬ノズルに比べて溶鋼吐出面積が大きくな
り、吐出流速が低下するため、溶鋼の表面流速及び溶鋼
の浸入深さを効果的に低減することができる。しかし、
スリットを設けて、溶鋼吐出面積を単純に増大させる
と、吐出孔やスリットの一部に負圧の領域が発生する。
この負圧の領域は浸漬ノズル内における溶鋼流の乱れに
起因して時間と共に変化する。このため、スリット式浸
漬ノズルからの溶鋼吐出流は左右に大きく変動し、偏流
現象が発生する。また、パウダーが吐出孔やスリットに
発生した負圧の領域に引き込まれ、スリット内壁に付着
し、これを起点として溶鋼中のアルミナが付着・堆積す
る。このように、鋳造時間の経過とともに、アルミナが
スリット内壁に付着してくると、偏流現象はより激しい
ものとなる。

【０００７】そこで、本発明者らは、スリット式浸漬ノ
ズルにおいて偏流現象が発生し難いスリット条件を検討
するために、実機連続鋳造機の縮尺度１／１の水モデル
実験装置を用いて、従来の２孔式浸漬ノズル及びスリッ
ト形状を種々変更したスリット式浸漬ノズルに関して、
左右の吐出流速を小型プロペラ流速計により測定した。
さらに、浸漬ノズルの吐出孔及びスリットに生じた負圧
の領域へのパウダー引き込み現象を評価するために、水
モデル実験装置の水面にはパウダーを模擬したシリコン
オイルを浮かべ、その挙動を観察した。スリット形成に
よる吐出流速の低減効果は、スリットがある場合の吐出
流速をスリットがない場合の吐出流速で除した値（吐出
流低減指標）により、また偏流現象は左右の吐出流速の
差の絶対値を平均吐出流速で除した値（偏流指標）によ
り評価した。図１は吐出流低減指標及び偏流指標に及ぼ
すスリット間隔Ｗの影響を示す。なお、吐出孔径はＤと
する。Ｗ／Ｄが０．１以上のスリットを形成することに
より吐出流速を低減できる。これは、スリット間隔を広
げると流動抵抗が小さくなり、吐出孔から流出していた
水の一部がスリットを通って流出するようになるためで
ある。また、Ｗ／Ｄが０．４を超えると偏流現象は顕著
となり、さらに水面に浮かべたシリコンオイルが吐出孔
やスリットの一部から引き込まれる現象が観察された。
その原因は、Ｗ／Ｄが０．４を超えると、吐出孔及びス
リットの一部に負圧の領域が形成され、その領域が時間
と共に左右に変動するためである。以上の結果から、ス
リット式浸漬ノズルからの吐出流速を低減し、かつ偏流
現象とアルミナ付着の原因となるパウダーの引き込み現
象を同時に抑制するためには、スリットの間隔をＷ／Ｄ
で０．１〜０．４に規定することが有効である。なお、
上記結果は全て先端部を凹型にしたスリット式浸漬ノズ
ルに関するものであるが、先端部を半球状に湾曲させて
も同様の結果が得られ、両者に差は見られなかった。

【０００８】上記知見を基に、スリット間隔をＷ／Ｄで
０．１〜０．４に規定したスリット式浸漬ノズルを用い
て、溶鋼７５０ｔを連続鋳造した。鋳造前半には偏流現
象の発生もなく鋳造は安定していたが、鋳造後半になる
と偏流現象が発生すると共に、ストッパーの開度が徐々
に開き始めた。鋳造後のスリット式浸漬ノズルを調査し
たところ、スリット内壁にパウダーの付着はなく、アル
ミナのみが付着していることが明らかになった。これ
は、パウダー引き込みが起因したアルミナ付着ではな
く、スリット間隔を比較的狭い範囲に規定したため、ス
リットで複雑な流れが生じ、溶鋼中のアルミナを付着さ
せ易い流動条件になったためだと考えられる。

【０００９】そこで、本発明者らは、このような鋳造後
半で発生するスリット内壁へのアルミナ付着を防止する
方法についても詳細な検討を行い、例えば、特開昭５６
−１０２３５７号公報、図４（ｃ）に示したような従来
の浸漬ノズル直胴部４のメニスカス位置５に設けた多孔
質耐火物６を図２（ａ）、（ｂ）に示すようにスリット
１近傍まで下げ、その背面に配置したガス中空室７から
この多孔質耐火物６を通してＡｒガスを直接スリットに
吹き込むことを考案した。この場合、多孔質耐火物が長
くなり過ぎると、溶鋼静圧の影響で多孔質耐火物の下部
からＡｒガスが供給されないため、アルミナがスリット
内壁へ付着する。逆に、多孔質耐火物が短かくなり過ぎ
ると、吐出孔より上部にＡｒガスが供給されないため、
ノズル直胴部でアルミナ付着が生じる。このため、多孔
質耐火物の長さを種々変更したスリット式浸漬ノズル
（ノズル底部に多孔質耐火物の下端を一致させた。）の
アルミナ付着厚みを調査し、図３に示す。スリットの最
大アルミナ付着厚みは多孔質耐火物の長さが２５０ｍｍ
を超えると、またノズル直胴部の最大アルミナ付着厚み
は多孔質耐火物の長さが１００ｍｍよりも短くなると、
何れも大きく増加することが分かる。したがって、スリ
ットとノズル直胴部へのアルミナ付着を同時に防止する
ためには、１００〜２５０ｍｍ長さに規定した多孔質耐
火物をスリット近傍まで下げて配置することが有効であ
る。また、本発明のスリット式浸漬ノズルから吹き込ま
れたＡｒガスは吐出孔やスリットで生じた激しい流れに
より微細化され、鋳型内にＡｒガスを微細に分散させる
機能も有しており、メニスカスにおける大型Ａｒ気泡の
破裂現象（ボイリング）や鋳片への大型気泡捕捉に起因
するふくれ欠陥をも抑制することが可能である。

【００１０】以上に示したように、本発明のガス吹き込
み型のスリット式浸漬ノズルを用いて連続鋳造すること
により、偏流現象及びアルミナ付着を確実に防止できる
ため、鋳型内の溶鋼流動を常に適正な範囲に制御でき
る。さらに、本発明のスリット式浸漬ノズルはＡｒガス
気泡を鋳型内で微細分散できる機能を有しているため、
気泡系の欠陥をも防止できる。

【００１１】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。 〈実施例１〉内径９０ｍｍ、長さ１２００ｍｍ、吐出孔
径８０ｍｍ、吐出孔角度３５°、スリット間隔２０ｍｍ
のアルミナグラファイト製スリット式浸漬ノズルを用い
て、鋳片サイズ２５０ｍｍ（厚み）×１８３０ｍｍ
（幅）、炭素濃度３０ｐｐｍの極低炭素鋼１２５０ｔを
鋳造速度１．８ｍ／ｍｉｎで鋳造した。スリット式浸漬
ノズルにはＡｒガス吹き込みを行うための２００ｍｍ長
さの多孔質耐火物がスリット近傍に配置してあり、そこ
からアルミナ付着防止用のＡｒガスを６Ｎｌ／ｍｉｎで
吹き込んだ。鋳造した鋳片は８５００ｍｍ長さに切断し
て１コイル単位とした。このスラブを常法により熱間圧
延、冷間圧延し、最終的に０．７ｍｍ×幅１８３０ｍｍ
コイルの冷延鋼板とした。鋳片品質については、冷間圧
延後の検査ラインで目視観察を行い、１コイル当たりに
発生する表面欠陥の発生個数を評価した。また、偏流現
象の発生状況は鋳型内に埋め込んだ熱電対から両短片の
溶鋼表面高さの差を検出することにより、アルミナ付着
の状況はストッパー開度の変化と鋳造後に回収した浸漬
ノズルへのアルミナ付着厚さにより評価した。その結
果、鋳型の両短片の溶鋼表面高さの差は５ｍｍ以下で、
偏流現象は見られなかったため、鋳片欠陥は全く発生し
なかった。また、鋳造時のストッパー開度はほぼ一定で
あり、鋳造後にスリット式浸漬ノズルを回収し、アルミ
ナ付着の発生状況を調査しても、スリット内壁へのアル
ミナ付着は殆ど観察されなかった。 〈比較例１〉内径９０ｍｍ、長さ１２００ｍｍ、吐出孔
径８０ｍｍ、吐出孔角度３５°、スリット間隔３５ｍｍ
のアルミナグラファイト製スリット式浸漬ノズルを用い
て、鋳片サイズ２５０ｍｍ（厚み）×１８３０ｍｍ
（幅）、炭素濃度３０ｐｐｍの極低炭素鋼１２５０ｔを
鋳造速度１．８ｍ／ｍｉｎで鋳造した。スリット式浸漬
ノズルにはＡｒガス吹き込みを行うための２７０ｍｍ長
さの多孔質耐火物をメニスカス位置に配置し、そこから
アルミナ付着防止用のＡｒガスを６Ｎｌ／ｍｉｎで吹き
込んだ。その結果、鋳型の両短片の溶鋼表面高さの差は
３０ｍｍにも達し、偏流現象が激しかったため、パウダ
ーの巻き込みにより表面欠陥が発生した。また、鋳造時
のストッパー開度は鋳造開始から徐々に開き、鋳造後に
浸漬ノズルを回収し、アルミナ付着の発生状況を調査し
たところ、スリット内壁にアルミナが付着し、部分的に
はスリットが完全に消失していた。

【００１２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によりア
ルミナ付着と偏流現象を防止した上で、鋳型内の溶鋼流
動を最適に制御できるため、鋳片の品質が格段に向上す
ると共に、アルミナ付着に起因する種々の非定常作業を
軽減できるため、操業性も大きく改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】吐出流低減指標及び偏流指標に及ぼすスリット
間隔の影響を示す図。

【図２】（ａ）は本発明のガス吹き込み型スリット式浸
漬ノズルの正面断面図、（ｂ）は本発明のガス吹き込み
型スリット式浸漬ノズルの側面断面図。

【図３】スリット式浸漬ノズルのアルミナ付着厚みと多
孔質耐火物長さの関係を示す図。

【図４】従来のスリット式浸漬ノズルの概略図で、
（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は従
来のガス吹込み型浸漬ノズルの正面断面図。

【符号の説明】

１…スリット ２…溶鋼吐出孔 ３…スリット式浸漬ノズル ４…ノズル直胴部 ５…メニスカス位置 ６…多孔質耐火物 ７…ガス中空室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル先端部にスリットを形成し、その
   両端に１対の溶鋼吐出孔を設けた鋼の連続鋳造用浸漬ノ
   ズルにおいて、スリット間隔を吐出孔径の０．１〜０．
   ４倍とし、かつ１００〜２５０ｍｍ長さの多孔質耐火物
   をスリット近傍まで下げて配置し、その背面に設けたガ
   ス中空室から前記多孔質耐火物を通して不活性ガスを吹
   き込める構造とした鋼の連続鋳造用浸漬ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の浸漬ノズルを用いて、前
   記浸漬ノズルの多孔質耐火物から不活性ガスを吹き込み
   ながら鋳造することを特徴とする鋼の連続鋳造方法。