JPH11342455A - 金属連続鋳造用鋳型へ液体金属を導入するためのノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】鋼の双ロール式連続鋳造において、鋳造空間の
全長にわたってできるだけ均一に溶湯を供給するノズル
形状を提供する。 【解決方法】管状の第1部分2と、細長い形状の中空な第
2部分4とを有し、第1部分の一端は液体金属を収容した
容器に連通し、その他端は第2部分の中で開口し、第2部
分の内部空間3の少なくとも１部は第1部分に対してほぼ
垂直な方向を向き、中空部分4は各端に出口5、6を有し
且つ底18および／または横方向の壁に一つまたは複数の
出口開口部7-17を備え、孔22、22、23-34を有するバー
は中空部分の内部空間に配置されて液体金属が出口開口
部を通過する前に孔を必ず通る形式の金属の連続鋳造用
鋳型に液体金属を導入するためのノズル1において、バ
ーの上側表面の一部に隆起部が設けられ、この上部は中
空部分の縦方向水平軸線に沿って位置し、孔がこの上部
の各側に分布している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属の連続鋳造法に
関するものである。本発明は特に、鋼などの鋳造液体金
属を連続鋳造プラントの鋳型、特に一対の鋳造用ロール
の間に導入するための断熱材料で作られたノズルに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】このノズルの上端は液体金属の貯蔵容器
（タンディッシュとよばれる）に連結され、その下端は
鋳型内の溶解液体金属中に浸漬されている。鋳造物はこ
の鋳型内で凝固し始める。ノズルの役目は上記容器と鋳
型との間を移動する間に液体金属のジェット流が雰囲気
によって酸化されることから保護することにある。ノズ
ルの下端を適当な形にすることによって最高な条件で鋳
造物が凝固するように鋳型内での液体金属の流れの向き
を変えることができる。厚さが数mmの薄い金属ストリッ
プはいわゆる「ロール間鋳造」プラントを用いることに
よって液体金属（例えば鋼または銅）から鋳造で直接得
ることができる。このプラントの鋳型の鋳造空間は、互
いに逆方向へ回転する平行な水平軸線を有する一対の内
部冷却ロールによる大きな側面と、ロール端部に押圧さ
れた側壁とよばれる断熱材料のプレートとで閉じられた
小さな端面とで規定される。ロールの代わりに冷却され
たエンドレスベルトを使うこともできる。

【０００３】ロール間鋳造では2つの部分からなるノズ
ルを用いることが多い(例として特許EP-A-O 771 600号
参照)。その第1部分は円筒形の管で作られ、その上端は
鋳型に供給される液体鋼の貯蔵容器を構成するタンディ
ッシュの底に形成された開口部と連通している。この開
口部は金属の流量を調節するストッパーロッドまたは摺
動バルブ系を用いてオペレータが部分的または完全に閉
じることができる。ノズル中を流れる金属の最大流量は
この開口部の断面で決まる。ノズルの第2部分は上記の
管の下端に例えば螺合または構造的に一体化されてお
り、鋳型内の液体溶融金属中に浸漬されている。この第
2部分は中空要素で作られ、円筒形の管の下側開口部は
この中空要素の内側に開口している。中空要素の内部空
間はノズルが取り付けられた鋳造機械の鋳造空間の寸法
に応じた一般に細長い形状をしている。この中空要素は
管に対してほぼ直角な方向を向いている。

【０００４】ノズル使用時には、この中空要素はをロー
ルと平行に配置されて、液体金属を中空要素の側面、一
般には両端に作られた出口を介して鋳型内に流す。この
場合、ノズルから出る金属の流れを側壁の方向に向けて
溶融金属を側壁表面へ送り、鋳造機械の運転を中断させ
るような望ましくない金属の凝固物（いわゆる「寄生凝
固」）ができるのを防ぐのが好ましい。この出口を水平
または下側斜めの向きにすることもできる。これらの出
口より小さい各種の開口部をノズルの横方向の壁および
／または底に設けてノズルの側面および／または下側に
ある鋳型の部分に溶融金属を直接供給することもでき
る。この開口部の目的は鋳型内の金属の熱の均質性を改
良することにある。このノズル使用時に直面する主たる
問題点は、ノズルの内部空間内に液体金属が完全には満
たされず、そのため内部空間内の金属流が不均一にな
り、渦ができることが多い点にある。特に、タンディッ
シュの開口部が完全に開いていない場合にこの問題が生
じる。その結果、出口から出た金属流の安定性が悪くな
り、鋳型内部での流れがノズルに与えられた理論的な最
適形状から離れてしまう。この不均一性は鋳造物の凝固
時に現れ、特に薄いストリップの鋳造では最終品質が大
幅に損なわれる。

【０００５】この問題点はノズルの内部空間内に障害物
を挿入して、金属にその本来の流れに逆らう圧損（pert
es de charge、ヘッド・ロス）を与えることによって解
決される。液体金属の流量が同じ場合には流速を遅くす
るとノズルの内部空間内の充填性が良くなり、ノズルの
外側の金属流の乱れが減る。２つの部分からなるノズル
の場合、障害物は円筒形の第1部分またはその延長部の
中に挿入することができる（欧州特許EP-A-0765702参
照）。また、障害物をノズルの第２部分の内部に配置さ
れる多孔質または有孔な断熱材料で作られた「バー」す
なわち細長い平行六面体要素（中空要素）にして、鋳型
の鋳造空間内に開口する全てまたはいくつかの開口部に
達する前に液体金属がこの要素を必ず通過しなければな
らないようにすることもできる（日本特許JP-A-1-31765
8参照）。

【０００６】ノズルが、鋳造空間の側壁の方を向いた出
口の他に、細長い第2部分の底および／または側壁に形
成された開口部と、有孔バーとを有する場合には、第2
部分の全長にわたって均一な状態でこれらの各種開口部
に液体金属を供給することが重要である。この条件を満
たさない限り鋳造空間内部の金属流の完全な均質性を保
証することはできない。しかし、原寸模型で行った試験
では、長いノズルと平行六面体の有孔バーとを備えたノ
ズル、特に広幅（約1m以上）の薄いストリップを鋳造す
るプラントで用いられノズルは一般にこの条件を満たさ
ないことが分かっている。すなわち、金属はこのノズル
のいくつかの孔を高い流量で流れるが、他の孔の流量は
不充分になることが分かる。これは鋳造空間全体へ溶融
金属を正しく供給するには不都合であり、ロール上での
鋳造物の凝固厚さ（この凝固厚さは最終的なストリップ
の品質の必須パラメータである）が不均一になってしま
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鋳造
空間の全長にわたってできるだけ均一に金属を供給する
ことができる上記型式のノズル形状を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の対象は、管状の
第1部分と、細長い形状の中空な第2部分と、中空部分の
内部空間に配置された孔を有するバーとを有し、第1部
分の一端は液体金属を収容した容器に連通され、その他
端は第2部分の中に開口し、第2部分の内部空間の少なく
とも１部は第1部分に対してほぼ直角な方向を向き、中
空部分は各端に出口を有し且つ底および／または横方向
の壁に一つまたは複数の出口開口部を有し、液体金属は
出口開口部を通過する前にバーの孔を必ず通るようにし
た形式の金属の連続鋳造用鋳型に液体金属を導入するた
めのノズルにおいて、バーが、その上側表面の幅方向の
少なくとも一部に、頂点が中空部分の縦方向水平軸線に
沿って延びた隆起部を有し、孔がこの頂点の両側に分布
して形成されていることを特徴とするノズルにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下で説明するように、本発明で
はバーの上側表面の幅方向の少なくとも一部に隆起部を
設ける。この隆起部はほぼ三角形または丸形の断面にし
て、それに衝突する金属のジェット流を広げ且つノズル
断面上で金属を左右対称に分布させて金属が垂直にはね
返って流れの均一性が乱されないようにしなければなら
ない。その結果、単純な水平平面を向けた単純な平行六
面体形状のバーで得られる充填に比べて、衝突する液体
金属のジェット流に対して均一で経時的に一定な充填を
することができる。本発明は添付図面を参照した以下の
実施例からより明確に理解できよう。

【００１０】

【実施例】図１の(a)に示すノズル1は狭くて細長い形状
を有し、回転する２本の内部冷却ロール間で薄いストリ
ップを鋳造するためのプラントで周知の方法で使用する
のに適している。従来法と同様に、このノズル1は上端
（図示せず）がタンディッシュの出口開口部に連結され
た円筒形の管2から成る第1部分を含み、この円筒形の管
2は細長い形状の中空要素4から成るノズル1の第2部分の
内部空間3内に開口している。この中空要素４はプラン
トの鋳造空間に挿入することができるように十分に狭く
なっている。

【００１１】中空要素4は液体金属をノズルlから出すた
めに下記の各種開口部を有している： １）2つの出口5、6（図示した例では四角形断面）。各
出口は中空要素4の両端に設けられ、鋳造空間の端部壁
の方向を向いており、ノズル1を通る液体金属流れの大
部分はこの出口を介して出る。図１の(a)ではこれらの
出口5、6は水平方向を向いているが、斜め方向に向ける
こともできる。横断面は種々の形状（例えば円形）にす
ることができる。 ２）垂直の方向を向いた一連の小径の円筒形の出口開口
部7-17。これらは中空要素4の底18の中心面上に設けら
れ、ノズルの下方にある鋳造空間の部分に溶融金属を直
接供給する。変形例では、欧州特許EP-A-0771600号に記
載のように、この種の開口部を一連でなく二連に設け、
各列を中空要素4の底18の中心面の両側にそれぞれ配置
できる。

【００１２】他の変形例では、出口開口部7-17の他に
（またはその代わりに）、鋳造空間の大きい辺の方向
（ロール間鋳造プラントの場合にはロールの方向）を向
いた開口部を中空要素4の大きい方の側壁に設けること
ができる。これらの開口部7-17は完全な円筒形でなくて
もよく、例えば楕円横断面を有することもできる。ま
た、これらの開口部7-17を（欧州特許第EP-A-0771600号
の一変形例に従って）斜め方向に向けることもできる。
また、開口部7-17の代わりに中空要素4の底18の全長ま
たはその一部に延びた一つまたは複数の溝を用いること
もでき、この場合には全長にわたって均一に供給される
ことが重要である。

【００１３】ノズル1の内部空間3内には、出口5、6の壁
に形成された肩部36と当接する有孔バー19が配置されて
いる。周知のように、この有孔バー19の役目は液体金属
にヘッド・ロスを生じさせて内部空間3の充填状態を良
くし、それによってノズルlから外へ出る液体金属の流
れを調節することにある。本発明ではこのバー19は従来
の平行六面体形状とは異なる形状を有し、頂部がノズル
1の中空部分4の縦方向水平軸線上にある隆起部20を有し
ている。図１の(a)および(b)に示す実施例では、この隆
起部20はバー19の上側表面21の幅方向中心部にあるバー
19の長さに沿って寸法が変わらない三角形断面をしてい
る。上側表面21の残りの部分は平面であり、隆起部20が
平面部分となった所には孔22、22’、23-34が形成され
ている。液体金属はノズル１の内部空間3の下側部分35
に達する前にこれらの孔を通過した後でなければ出口
5、6の下側部分および開口部7-17を通ってノズルlの外
へ出ないようにする。図示した形状では、一部の金属は
出口5、6の上側部分を介して流出（すなわち、バー19の
孔23-34を通過せずにノズル1から流出る）できるが、本
発明では、開口部7-17を介してノズル1から流出する金
属は必ずバー19の孔23-34を予め通過しなければならな
い。

【００１４】変形例では、図１の（c）に示すように、
バー19の隆起部20の横断面を頂点を切断して平らにした
平面部分36を上部に有する三角形にすることができる。
ノズル1の図は概念図で、本発明の理解に必要な要素と
細部のみを示したてものであることは言うまでもない。
特に、図１(a)を繁雑にしないために、ノズル１の各部
品の接合方法は示していないが、この種のノズルに一般
的な接合方法、例えば螺合によって円筒形の管2と中空
要素4とを結合することができる。同様に、ノズル１の
中空要素4の外側形状は単なる例で、種々変更すること
ができる。

【００１５】図2はバー38の全幅が三角形断面である隆
起部37を示す本発明のバーの変形例を示している。隆起
部37の頂部を図１(c)の変形例と同様に切断して平らに
することもできる。図3は図2の形の変形例を示し、バー
39は三角形断面の隆起部40を有するが、両端39の厚さは
中央部分40の厚さより薄くなっている。隆起部40の厚さ
変化するこの形状は図１の場合に適用することもでき、
その場合には隆起部20はバー19の幅方向の中心部のみを
覆う。この変形例では、必要に応じて（特に非常に長い
ノズル（例えば長さ約700mm）を用いる場合）、ノズル1
の端部近くの開口部への供給が中心部近く（すなわち鋳
込ジェットの真下）に位置している開口部に比べて不十
分にならないようにする。

【００１６】図4は隆起部42が三角形断面でなく、丸い
断面を有するバー41の実施例を示す。ここでも、隆起部
42はバー40の上側表面の全体（図示のように）または一
部のみを覆うことができ、その厚さはバー40の全長にわ
たって同一にすることも、その中心部からその両端に向
かって減少させることもできる。図5は隆起部44がバー4
3の上側表面の中心部のみを覆う、四角形断面の底部と
三角形断面の上部とを有するバー43の実施例を示す。底
部の上側表面には斜に切られた端縁45、46が設けられて
いる。

【００１７】本発明は図示したバーの実施例に限定され
るものではなく、例えば上記実施例の主要な特徴を組み
合わせた他の形状も考えることができる。さらに、バー
の位置はノズルの内部幾何形状に応じて変えることがで
きる。図示したうにバーを出口の内部に配置する代わり
に、バー全体を出口の上方または下方に配置することも
できる。重要なことは、液体金属が中空要素の底に形成
した出口開口部を介してノズルの外に流出する前にバー
を通過しなければならないことである。バーに加えて他
の障害物をノズルに設けることもできる。ノズルの底か
ら出る液体金属の分配が改良されると思われる場合に
は、バーの全ての孔を必ずしも同じ径にせず、および／
または、互いに一定でない間隔で配置することもでき
る。孔は厳密に垂直である必要はなく、斜めでもよい。

【００１８】

【実施例】以下、一つの試験結果を示す。この結果は、
同じ長さおよび同じ幅のバーを備えた長さ700mm、内側
幅54mmの中空要素4を有するノズル１の形状を再現した
原寸模型で得られたものである。対照となる基準形状の
バーは、軸線がバーの端縁から15mm離れた所にある二列
の直径12mmの円筒形孔群を有する、厚さ20mmの完全な平
行六面体である。各孔の軸線間距離は24mmであり、バー
の端部に最も近い孔の軸線は端部から35mmのところに位
置する。本発明の形状は図1の(a)および(b)に示す型式
のバー19である。このバーは中心の三角形断面の隆起部
20を有し、この隆起部20はバー19の平坦表面から上方へ
20mmだけ突出している。孔は基準バーの場合と同じ方法
で設けられる。いずれの場合も、中空要素4の底には図
１の(a)の開口部7-17と同じ26個の開口部からなる中心
孔列が形成されている。この原寸模型では、ノズル1を
通り、各出口5、6および中空要素4の底の各孔を介して
ノズルから出る水量を測定した。測定結果は［表１］に
示す。ノズル1には一端から他端に向かって開口部に番
号を付け、孔13番と14番がノズル１の垂直軸線の両側に
位置している。

【００１９】

【表１】

【００２０】基準バーではノズルの底の開口部に供給さ
れる液体は極めて不均一で、この開口部を通過する液体
の流量は0.9〜2.6%の比率で変化する[鋳込ジェットの垂
直真下に位置する13と14の番号を付けた中心の2つの開
口部には通常優先的に供給されるので、これらを無視し
た場合には0.9〜2.2%で変化する]。 互いに隣接する2つ
の開口部の間でも供給さる流量は極めて異なることがわ
かる。本発明のバー形状では流量のバラツキははるかに
少なく、1.7〜3.0%で変化する（中心開口部を無視する
場合1.7〜2.3%で変化する）。既に述べたように、本発
明のノズルは薄い鋼ストリップのロール間連続鋳造プラ
ントに適用するのが好ましいが、他の形状、寸法および
／または他の金属の冶金製品の連続鋳造プラントに用い
て鋳造空間に金属を極めて均一に供給することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （a）は本発明ノズルの一例を示す縦断面
図、（b）は（a）のバーのIb-Ib線による側面断面図、
（c）は（a）のバーの変形例を示す同様な図。

【図２】 （a）のバーと交換可能な第2実施例のバーの
横断面図。

【図３】 （a）のバーと交換可能な第３実施例のバー
の横断面図。

【図４】 （a）のバーと交換可能な第４実施例のバー
の横断面図。

【図５】 （a）のバーと交換可能な第５実施例のバー
の横断面図。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 第１管状部分 ３ 内部空間 ４ 中空部分 ５、６ 出口 ７‐17 出口開口部 18 底 19、38、39、41、43 バー 20、37、40、42、44 隆起部 21 上側表面 22、22、23‐34 孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルナール ゴンカルヴェス フランス国 54650 ソルヌ リュ サン テティエンヌ ７ (72)発明者 ロラン ガシェ フランス国 57200 サレグミン リュ ドゥ ボ シト ７ (72)発明者 フレデリック デカーヴ フランス国 62330 イスベルグ リュ ジャン ジョレス 92ベー (72)発明者 ジョアン リショ フランス国 84750 サン マルタン ド ゥ カスティヨン ル ボワスラン（番地 なし)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状の第1部分（2）と、細長い形状の中
   空な第2部分（4）と、中空部分（4）の内部空間（3）に
   配置された孔（22、22、23-34）を有するバーとを有
   し、第1部分（2）の一端は液体金属を収容した容器に連
   通され、その他端は第2部分（4）の中に開口し、第2部
   分（4）の内部空間（3）の少なくとも１部は第1部分
   （2）に対してほぼ直角な方向を向き、中空部分（4）は
   各端に出口（5、6）を有し且つ底（18）および／または
   横方向の壁に一つまたは複数の出口開口部（7-17）を有
   し、液体金属は出口開口部（7-17）を通過する前にバー
   の孔（22、22’、23-34）を必ず通るようにした形式の
   金属の連続鋳造用鋳型に液体金属を導入するためのノズ
   ル（1）において、 バー（19、38、39、41、43）が、その上側表面の幅方向
   の少なくとも一部に、頂点が中空部分（4）の縦方向水
   平軸線に沿って延びた隆起部（20、37、42、44）を有
   し、孔（22、22’、23-34）がこの頂点の両側に分布し
   て形成されていることを特徴とするノズル。
2. 【請求項２】 隆起部（20、37）が三角形断面を有する
   請求項1に記載のノズル。
3. 【請求項３】 三角形断面の隆起部（20、37）が平らに
   切断された頂部を有する請求項２に記載のノズル。
4. 【請求項４】 バー（19）上側表面（21）の横断面形状
   が中心部（20）の三角形と両側の平面部とを有し、この
   平面部に穴（22、22’、23-34）が形成されている請求
   項２または３に記載のノズル。
5. 【請求項５】 バー（41）の隆起部（42）が丸い断面形
   状を有する請求項lに記載のノズル。
6. 【請求項６】 バー（43）の上側表面が斜めに端縁部
   （45、46）を有する請求項l〜５のいずれか一項に記載
   のノズル。
7. 【請求項７】 バー（39）の中からその両端部に向かっ
   てバー（39）の隆起部（40）の厚さが小さくなる請求項
   l〜６のいずれか一項に記載のノズル。