JPH11291003A - 浸漬ノズルとそれを用いた鋼の連続鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズル閉塞と偏流の発生を有効に防止できる連
続鋳造鋳型内溶鋼へ浸漬する浸漬ノズルとそれを用いた
連続鋳造方法。 【解決手段】内孔の横断面積が十分に大きいノズルを用
い、ノズル内孔の壁面に気孔径が３〜５０μｍのガス吸
引用多孔質耐火物を配し、このガス吸引用多孔質耐火物
を介してノズル内孔のガスを吸引し、ノズル内孔内を減
圧する。浸漬ノズルとして、下端近傍に設けた左右の開
孔と左右の開孔を連結するスリット状に開孔した有底の
ものを用い、あるいは下部が下向き横長の末広がりに形
成された無底のものを用いる事により、鋳型内溶鋼内に
おける吐出流の向きを均一化し更に吐出流の流速を緩和
する事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

【０００２】

【従来の技術】図５は、鋳型内溶鋼へ浸漬する浸漬ノズ
ルの模式説明図である。浸漬ノズル１の下部は鋳型５の
溶鋼６中に浸漬され、タンディッシュ２内の溶鋼３は浸
漬ノズル１の内面を流下し、浸漬ノズルの下部に設けら
れた吐出孔から、吐出流４，４’となって、溶鋼６中に
供給される。

【０００３】内孔の横断面積が小さい浸漬ノズル１の場
合は、溶鋼は浸漬ノズル１の内面に充満し、整流で吐出
孔まで流下し、吐出流４，４’となるが、浸漬ノズル内
を整流で流下するために、吐出流４と４’の流速は略等
しく、流速も安定している。しかし溶鋼の鋳造の間に、
浸漬ノズル１の内面にはアルミナ等の異物が付着し易
く、付着物が成長すると内孔の断面積が小さい浸漬ノズ
ル１の内径は一層細くなり、甚だしい場合はノズル閉塞
事故に至るという問題点がある。この付着物の発生、成
長を防止するために、アルゴンガス等をノズル内に導入
しているが、十分に付着を防止するに至っていない。

【０００４】内孔の横断面積が十分に大きい浸漬ノズル
を用いると、溶鋼の鋳造の間に浸漬ノズル１の内面に付
着物が発生しても、内孔の断面積が大きいために溶鋼の
流路は十分に確保されて、ノズル閉塞事故の発生を防止
できると想考される。しかし本発明者等の知見による
と、内孔の断面積が大きい浸漬ノズルの場合は溶鋼は浸
漬ノズル１内に充満しないで、浸漬ノズル１の内面に浸
漬ノズル内メニスカス７が形成される。尚この際は、浸
漬ノズル内メニスカス７の上方の溶鋼流以外の部分に
は、アルゴンガスが充満している。

【０００５】この浸漬ノズル内メニスカス７は、上方か
ら流下する溶鋼流に打たれるために常に揺動している。
またアルゴンガスが多量充満するに至るとアルゴンガス
は浸漬ノズル内メニスカス７を下方に押し下げ、吐出流
４，４’と一緒に溶鋼６中に吐き出されるが、この際、
大きな気泡となって浮上し、鋳型内湯面８を大きく揺動
させるという問題点がある。またアルゴンガスが抜ける
と浸漬ノズル内メニスカス７は上方に移行する。このた
め浸漬ノズル内メニスカス７は常に上下に移動するとい
う問題点がある。

【０００６】これ等の理由で、内孔の横断面積が大きい
浸漬ノズルを用いた場合は、浸漬ノズル内面に溶鋼の整
流は確保され難く、このため吐出流４と４’の流速は不
揃いになり易く、また不安定となる。図６はその説明図
で、内孔の断面積の異なる各種の浸漬ノズルを用いて、
約５トン／分の注入速度で溶鋼を鋳造した際の偏流指標
の例である。尚偏流指標＝（２｜Ｖ₄−Ｖ'₄｜）／（Ｖ₄
＋Ｖ'₄）で、Ｖ₄は図５の吐出流４の吐出速度で、Ｖ'₄
は吐出流４’の吐出速度である。

【０００７】図６の如く、内孔の横断面積が７０ｃｍ²
未満の浸漬ノズルの場合は、偏流が少なく偏流指標も安
定しているが、内孔の横断面積が７０ｃｍ²の浸漬ノズ
ルでは偏流指標が大きく、断面積が更に大きくなると偏
流指標も更に大きくなる傾向がみられる。この偏流指標
が大きくなり、例えば図５の吐出流４の流速が過大にな
り凝固シェル９に達すると、溶鋼６中の非金属介在物が
凝固シェル９に把えられてスラブ中の非金属介在物とな
るために好ましくない。また例えば噴出流４’の流速が
過小になると、４’側の溶鋼の流動が不十分となるため
に４’側のフラックス１０が凝固し、４’側のスラブ表
面に凝固したフラックスが巻き込まれて、４’側のスラ
ブ表面疵が多くなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、大型スラブ連続
鋳造においては、内孔の横断面積が５０〜６０ｃｍ²の
浸漬ノズルが多用されているが、前述した如く連続鋳造
の操業中に浸漬ノズルの内径が細くなるという問題点が
ある。一方内孔の横断面積が７０ｃｍ²以上のものを用
いると、ノズルの内径が細くなるという問題点は解決さ
れるが、前述の如く、偏流が大きくなるという問題点が
ある。本発明はこれ等の問題点を解決するもので、連続
鋳造の操業中に浸漬ノズルの内径が細くならないため
に、所望の高能率の連続鋳造を安定して行う事ができ、
かつ偏流が小さいために、非金属介在物や表面欠陥が少
ない連続鋳造スラブを安定して製造する事ができる、鋳
型内溶鋼へ浸漬する浸漬ノズルの提供を課題としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）ノズル
内孔の横断面積が７０ｃｍ²以上で、ノズルの内壁面に
配された気孔径が３〜５０μｍのガス吸引用多孔質耐火
物と該ガス吸引用多孔質耐火物の背面に配された密閉室
と該密閉室に連結したガス吸引用配管とを備えたノズル
内孔のガス吸引装置を有する事を特徴とする、鋳型内溶
鋼へ浸漬する浸漬ノズルである。

【００１０】また（２）浸漬ノズルが、下端近傍の側壁
に設けた左右の開孔と、該左右の開孔を連結するスリッ
ト状の開部を備えた底を有し、該開孔とスリット状の開
部から溶鋼を吐出する構造であることを特徴とする、前
記（１）に記載の浸漬ノズルである。

【００１１】また（３）浸漬ノズルが、その下部が下向
き横長の末広がりに形成され底部が開放された形状で、
底部から溶鋼を吐出する構造であることを特徴とする、
前記（１）に記載の浸漬ノズルである。

【００１２】また（４）前記（１）または（２）または
（３）の浸漬ノズルを用いて、ノズル内孔のガスを吸引
し、ノズルの全長に亘って内孔に溶鋼を充満させて鋳造
する事を特徴とする、鋼の連続鋳造方法である。

【００１３】また（５）前記（１）または（２）または
（３）の浸漬ノズルを用いて、ノズル内孔のガスを吸引
し、ノズルの内孔の溶鋼に所望の高さの浸漬ノズル内メ
ニスカスを形成して鋳造する事を特徴とする、鋼の連続
鋳造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の鋳型内溶鋼へ浸漬
する浸漬ノズルの例の説明図である。本発明の浸漬ノズ
ル１は大型スラブ連続鋳造に用いる浸漬ノズルで、内孔
の断面積Ｓが７０ｃｍ²以上である。ノズルの内壁面に
はガス吸引用多孔質耐火物１１が配され、該ガス吸引用
多孔質耐火物１１の裏面には密閉室１２が設けられ、該
密閉室１２にはガス吸引用配管１３が連結されている。
ガス吸引用配管１３により密閉室１２内のガスを吸引す
ると、浸漬ノズル１の内孔のガスはガス吸引用多孔質耐
火物１１を通過して吸引される。

【００１５】本発明のガス吸引用多孔質耐火物には、気
孔径が３〜５０μｍの、慣用のガスバブリング用ポーラ
ス耐火物と同質のものを用いる事ができる。本発明者等
は気孔径の異なる各種の多孔質耐火物をガス吸引用多孔
質耐火物として用い、ノズル内孔の圧力を１００ＰＡに
減圧した。図２はその際の、多孔質耐火物への溶鋼侵入
深さを示す図である。気孔径が５０μｍ超の場合は気孔
内に溶鋼が侵入するが、５０μｍ以下の場合には気孔内
への溶鋼の侵入はない。従って本発明では気孔径が５０
μｍ以下の耐火物に特定する。

【００１６】連続鋳造においては、タンディッシュノズ
ルの閉塞防止のために不活性ガスを浸漬ノズル１内に３
Ｎリットル／分以上流す事が多い。本発明ではこの不活
性ガスを吸引するが、気孔径が３μｍ以下のガス吸引用
多孔質耐火物ではこの不活性ガスを吸引除去する事が難
しい。従って本願では３μｍ以上の耐火物に特定する。

【００１７】浸漬ノズル内孔のガスを吸引し、浸漬ノズ
ル内を減圧すると、鋳型内の溶鋼６はこの減圧のために
吸い上げられて、鋳型内のメニスカス８よりもＨｃｍ高
い位置の浸漬ノズル内孔に、浸漬ノズル内メニスカス７
が形成される。浸漬ノズル内メニスカス７は、上方から
流下する溶鋼流に打たれるために揺動するが、Ｈが十分
に大きい位置に浸漬ノズル内メニスカス７を形成する
と、浸漬ノズル内メニスカス７の揺動は、吐出流４，
４’に大きな変動を与える事がなく、このため偏流の発
生を防止、低減することができる。

【００１８】本発明ではノズル内孔の横断面積が７０ｃ
ｍ²以上の浸漬ノズルを用いるが、浸漬ノズル内メニス
カス７の高さＨは、ノズル内孔の横断面積の大小に関り
なく、浸漬ノズル内を所望の圧力に減圧する事により、
所望の高さに設定する事ができる。例えば浸漬ノズル内
の圧力が０になるように浸漬ノズル内を減圧すると、浸
漬ノズル内メニスカス７の高さＨは約１．４ｍに達す
る。一方、大型スラブ連続鋳造では、全長Ｌが１．４ｍ
以下の浸漬ノズルが用いられる事が多い。従ってこの際
には、浸漬ノズル内孔の横断面積の大小に関りなく、浸
漬ノズルの全長に亘って内孔に溶鋼が充満する事とな
る。

【００１９】上記の如く、本願によると、ノズル内孔の
横断面積が十分に大きい浸漬ノズルを用いて、浸漬ノズ
ルの全長に亘って溶鋼を充満させあるいはＨが十分に大
きい位置に浸漬ノズル内メニスカス７を形成して鋳造す
る事ができる。本発明の浸漬ノズルはノズル内孔の横断
面積が十分に大きいために、ノズル内壁に付着物等が発
生しても溶鋼の流路は確保され、従って浸漬ノズルの閉
塞等を防止する事ができる。また吐出流４，４’に大き
な変動を与えない十分な高さに浸漬ノズル内メニスカス
７を形成して、あるいは浸漬ノズルの全長に亘って溶鋼
を充満させて鋳造を行うため、吐出流の偏流の発生を防
止低減する事ができる。尚本発明では浸漬ノズルの内孔
のガスを吸引するため、浸漬ノズル内に溜ったガスが浸
漬ノズルの下端から大きな気泡となって浮上する事がな
く、このために鋳型内の湯面８が大きく揺動する事がな
い。

【００２０】図３は、本発明の他の浸漬ノズルの例で、
浸漬ノズルの下部の説明図であり、（Ａ）は正面図、
（Ｂ）はイ−イ縦断面説明図である。図３の浸漬ノズル
は下端近傍の側壁に設けた左右の開孔１４，１４’と、
該左右の開孔１４，１４’を連結するスリット状の開部
１５を備えた底を有する。この浸漬ノズルは、ノズル内
の溶鋼を、該開孔１４，１４’とスリット状の開部１５
から鋳型内に吐出する。この浸漬ノズルを用いると、溶
鋼はスリット状の開部１５から下向きにも吐出するた
め、鋳型内の溶鋼の流れは、スリット状の開部を有しな
い図１の浸漬ノズルの場合よりも均一化する。

【００２１】図４は、前記とは異なる本発明の浸漬ノズ
ルの例で、浸漬ノズルの下部の説明図であり、（Ａ）は
ロ−ロ縦断面の説明図、（Ｂ）はハ−ハ縦断面の説明図
である。即ち浸漬ノズルの下部は下向き横長の末広がり
に形成され、底がない底部が開放された形状である。図
４の浸漬ノズルでは溶鋼は、鋳型の内孔の形状に沿って
横長の底部から下向きに吐出するが、吐出孔の形状がス
ラブ鋳造用の鋳型の内孔の形状に近いため、鋳型の各内
壁面に対する吐出溶鋼の流れは、図１の浸漬ノズルの場
合よりも均一化する。

【００２２】図３の浸漬ノズルはスリット状の開部１５
を有するために溶鋼が吐出する開孔部の全面積Ｓ’は、
図１の場合よりも大きい。また図４の浸漬ノズルは底面
の全体から溶鋼が吐出するため、溶鋼が吐出する全面積
Ｓ’は図１の場合よりも大きい。タンディッシュから浸
漬ノズルにＭトン／分の速度で溶鋼が流入する際、溶鋼
は、開孔部の単位面積当り、（Ｍ／Ｓ’トン）／分の平
均速度で、開孔部から鋳型内に吐出する。従って開孔部
の全面積Ｓ’が大きい図３、図４のノズルを用いると、
Ｍ／Ｓ’が小さくなり開孔部から鋳型内に吐出される溶
鋼の吐出流速は小さくなる。このため吐出溶鋼が凝固シ
ェル９（図１）に達する事を防止し、従って吐出溶鋼中
の非金属介在物が凝固シェル９に把えられる事を防止
し、この結果非金属介在物の少ない鋳片が得られる。

【００２３】しかし図５で既に述べた如く、吐出する開
孔部の全面積が大きくなると、従来の浸漬ノズルにおい
ては、浸漬ノズル内メニスカス７の高さＨが小さくなっ
て、偏流が大きくなる等の問題点が発生する。

【００２４】本発明ではノズル内孔のガスを吸引するた
め、Ｈを十分に大きくする事ができる。このため、図
３、図４の浸漬ノズルを用いて偏流等を発生させること
なく、開孔部から鋳型内に吐出する溶鋼の流速を小さく
する事ができる。

【００２５】

【実施例】−１ 本発明者等は、下部が図３の構造の本発明の浸漬ノズル
を用いて、炭素含有量が０．０３％の溶鋼を鋳造した。
浸漬ノズルの内孔は、横断面が長径１２０ｍｍ、短径９
０ｍｍの楕円形で全長が１２００ｍｍの筒状である。下
部には直径が８０ｍｍで下向き角度が３５°の開孔１
４，１４’が長径の左右に設けられ、開孔１４，１４’
を連結する幅が２０ｍｍのスリット状開孔が設けられて
いる。

【００２６】この浸漬ノズルに用いたガス吸引用多孔質
耐火物は気孔径が１０μで、厚さが１０ｍｍ、長さが２
５０ｍｍの筒状であり、筒状の内面を浸漬ノズルの内孔
の壁面に沿って配した。浸漬ノズルの内孔のガス吸引
は、図１の吸引用配管１３を真空ポンプに連結し密閉室
１２の内圧を１００トルに減圧する事により行った。鋳
造中に本発明の吸引から比較例の吸引なしに切り替え、
鋳型内の溶鋼表面を目視観察した。尚浸漬ノズルには溶
鋼を１．３ｍ／分の速度で注入し、またタンディッシュ
ノズルを閉塞を防止するためのアルゴンガスを、６Ｎリ
ットル／分の割合で浸漬ノズル内に導入した。

【００２７】ガス吸引を行わない比較例の場合は、鋳型
内の湯面には、高さ１０ｍｍ以上の揺動が常に観察さ
れ、またノズルの周辺の鋳型内の溶鋼から周期的に、浸
漬ノズルの内孔から出たアルゴンガスに起因すると思わ
れる大きな泡が発生していた。一方、ガス吸引を行った
本発明の場合は、鋳型内の湯面には揺動が全くなく、ま
た鋳型内の溶鋼からの泡の発生もなかった。

【００２８】

【実施例】−２ 本発明者等は、下部が図４の構造の本発明の浸漬ノズル
を用いて、炭素含有量が０．０３％の溶鋼を鋳造した。
浸漬ノズルの内孔は、下端が５００ｍｍの幅の末広がり
状で、厚さは９０ｍｍで全長は１２００ｍｍである。尚
ガス吸引用耐火物は気孔径は１０μで、厚さが１０ｍ
ｍ、長さが２５０ｍｍの筒状であり、筒状の内面を浸漬
ノズルの上方の内孔の壁面に沿って配した。浸漬ノズル
の内孔のガス吸引は、実施例１と同様に密閉室の内圧を
１００トルに減圧する事により行った。鋳造中に本発明
の吸引から比較例の吸引なしに切り替えた。尚浸漬ノズ
ルには実施例１と同様に１．３トン／分で溶鋼を供給
し、６Ｎリットル／分の割合でアルゴンガスを導入し
た。

【００２９】ガス吸引を行わない場合は、鋳型内の湯面
にはそ常に大きな揺動が観察され、またノズル周辺の鋳
型内の溶鋼から大きな泡が間欠的に発生していた。一方
ガス吸引を行った本発明の場合は、鋳型内の湯面には揺
動が全くなく、また溶鋼からの泡の発生もなかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の浸漬ノズルは内孔の横断面積が
十分に大きいために、溶鋼の十分な流路が確保され、こ
のため浸漬ノズル閉塞等の事故を有効に防止する事がで
きる。また本発明の浸漬ノズルは、溶鋼の吐出孔の上方
の浸漬ノズルの内孔内に、十分な高さの層流の溶鋼層を
安定して形成することができ、このため偏流の発生を有
効に防止する事ができる。また溶鋼の吐出孔の合計面積
が大きいため、偏流を発生させる事なく、溶鋼の吐出流
速を小さくする事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】：本発明の浸漬ノズルの例の説明図。

【図２】：多孔質耐火物の気孔径と最大溶鋼侵入深さの
関係の図。

【図３】：本発明の他の浸漬ノズルの例の説明図。

【図４】：本発明の更に異なる浸漬ノズルの例の説明
図。

【図５】：通常の浸漬ノズルの模式説明図。

【図６】：通常の浸漬ノズルにおける浸漬ノズルの内孔
横断面積と偏流指標の関係の図。

【符号の説明】

１：浸漬ノズル、 ２：タンディッシュ、 ３：タンデ
ィッシュ内溶鋼、 ４，４’：溶鋼吐出流、 ５：鋳
型、 ６：鋳型内溶鋼、 ７：浸漬ノズル内メニスカ
ス、 ８：鋳型内溶鋼メニスカス、 ９：凝固シェル、
１０：フラックス、 １１：ガス吸引用多孔質耐火
物、 １２：密閉室、 １３：ガス吸引用配管、 １
４：溶鋼吐出用の開孔、 １５：溶鋼吐出用のスリット
状の開部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯星 弘昭 大分県大分市大字西ノ州１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 若生 昌光 大分県大分市大字西ノ州１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル内孔の横断面積が７０ｃｍ²以上
   で、ノズルの内壁面に配された気孔径が３〜５０μｍの
   ガス吸引用多孔質耐火物と該ガス吸引用多孔質耐火物の
   裏面に配された密閉室と該密閉室に連結したガス吸引用
   配管とを備えたノズル内孔のガス吸引装置を有すること
   を特徴とする、鋳型内溶鋼へ浸漬する浸漬ノズル。
2. 【請求項２】浸漬ノズルが、下端近傍の側壁に設けた左
   右の開孔と、該左右の開孔を連結するスリット状の開部
   を備えた底を有し、該開孔とスリット状の開部から溶鋼
   を吐出する構造であることを特徴とする、請求項１に記
   載の浸漬ノズル。
3. 【請求項３】浸漬ノズルが、その下部が下向き横長の末
   広がりに形成され底部が開放された形状で、底部から溶
   鋼を吐出する構造であることを特徴とする、請求項１に
   記載の浸漬ノズル。
4. 【請求項４】前記（１）または（２）または（３）の浸
   漬ノズルを用いて、ノズル内孔のガスを吸引し、ノズル
   の全長に亘って内孔に溶鋼を充満させて鋳造する事を特
   徴とする、鋼の連続鋳造方法。
5. 【請求項５】前記（１）または（２）または（３）の浸
   漬ノズルを用いて、ノズル内孔のガスを吸引し、ノズル
   内孔の溶鋼に所望の高さの浸漬ノズル内メニスカスを形
   成して鋳造する事を特徴とする、鋼の連続鋳造方法。