JPS6092064A - 溶融金属の注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造機等において溶融金属中に混入してい
る介在物を要因とするノズル閉塞を防止し得る新規な溶
融金属の注入方法に関する。

製鉄分野では溶融金属をノズルを介して注入する方法が
広く用いられている。しかしながら注入中にノズルが閉
塞して止むなく注入を中断し、或いは断念する場合があ
る。ノズル閉塞の原因の１つとしてノズル内で溶融金属
が凝固することに因るものがある。これはノズルを通過
する間に溶融金属温度よりも低温度のノズルに因って溶
融金属の温度が低下せしめられて凝固するためであり、
これを防止するためには注入前にノズルを十分子熱し°
Ｃおくか或いはノズル外周にガラス繊維等の断熱材を巻
回してノズルの放熱を抑制するという熱的な対策を講ず
れば対処できる。

この他の原因として溶融金属中の介在物、例えばアルミ
キルト鋼中のアルミナがノズル内面上端部に付着、堆積
することに因るものがある。この場合には熱的対策では
対応できず、次の２つの方法が実施されている。１つは
アルミキルド鋼にその組成には本来不要なカルシウムを
添加し、アルミナ組成を変化（カルシウム処理）せしめ
て注入する方法であり、他の１つはポーラスノズルを使
用してノズル内にＡｒガス等の不活性ガスを通流させ、
ノズル−熔鋼間にガス層を形成せしめてノズルにアルミ
ナが付着しないようにするノズルバブリング方法である
。

しかしながら前者の場合にはカルシウム処理により溶鋼
原価が高くなる欠点があり、また後者の場合には効果は
認められるものの完全ではない。

このように介在物を要因とするノズル閉塞の場合に対し
ては実用上有効な解決法がなく、その解決法が待たれて
いた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところはアルミキルド組成の溶融金属を安定
して注入できるように介在物の付着量を抑制する溶融金
属の注入方法を提供するにある。

以下まず本発明の完成に至る経緯及び原理を説明する。

本願発明者は介在物のノズル内面での付着メカニズムに
ついて種々の研究をしたところ、ノズル内面に向けての
移動が大きな要因となる、即ち移動速度が大きい程介在
物とノズル内面との接触機会が大となり、付着８堆積量
が増す、ことを知見するに至った。そして介在物のノズ
ル内面に向けての移動速度は溶鋼金属流の流れの様相に
依存し、この流れを乱流から層流に変更することにより
介在物の付着抑制が可能であるという考えを得るに至っ
た。溶融金属流を層流とするにはレイノズル数Ｒｅが乱
流一層流の臨界レイノズル数Ｒｅｃよりも小さくなるよ
うにすればよい。レイノズル数Ｒｅは公知の下記（１１
式で与えられる。

η 但し、ρ：流体密度 Ｕ：流体速度 ｄ：ノズル内径 η：流体粘度 いま、（１）式によりアルミキルド鋼のレイノズル数Ｒ
ｅをめると、その条件がＰ　＝７０００　ｋｇ　／　ｍ
　３゜Ｕ＝０．４ｍ／秒、ｄ　＝０．０５ｍ、７７　＝
　６　ｘｌＯ”　ｋｇ／ｍ／秒であるのでＲｅは２３０
００程度である。従って臨界レイノズル数Ｒｅｃが２０
００〜３０００程度であることがらＲｅの方がＲｅｃよ
りも大きい。つまり従来の溶融金属流は乱流状態にあっ
た。

レイノズル数Ｒｅは流体自体の性質及びノズル内径で決
定されるものであり、レイノズル数ＲｅをＲｅｃ値より
も低い値に変えることは不可能である。そこで本願発明
者は逆に臨界レイノズル数Ｒｅｃを増大させることによ
りＲｅｃ　＞Ｒｅを実現して溶融金属流の層流化を図る
ことによってノズル内面の介在物付着を抑制できるとの
着想を得るに至った。そして本発明ではこの臨界レイノ
ズル数Ｒｅｃを、溶融金属流に直流磁界を作用させて増
大させ、溶融金属流を層流化せんとする。

即ち、本発明に係る溶融金属の注入方法は、ノズルを介
して溶融金属を注入するに際し、ノズル内の溶融金属流
に直流磁界を作用させることを特徴とする。

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

図面は本発明の実施状態を示す模式図であり、図中２は
タンディツシュ１内に貯留された溶融金属を示す。３は
タンディツシュ１に懸装されたノズルを示しており、ノ
ズル３は上ノズル３ａ、上ノズル３ａに組入れられたス
ライディングノズル３ｃ及び下ノズル３ｂからなってい
る。上記スライディングノズル３ｃは図面表裏方向に摺
動可能であり、図示しない開度調節器によって駆動され
る。

タンディツシュ１の底面１ａには平面視で長方形の長辺
の一辺の一部を切欠いた凹状のコア５６とこの切欠部に
近い部分に巻装された２つのコイル５ａ＋５ａ’とから
構成されており、上記切欠部にノズル３を位置させて切
欠部端面の磁極からの磁界を受けるようにしである。該
コイル５ａ＋５ａ’には図示しない直流電源が接続され
ており、電磁石５の磁界はノズル３の軸心に直交する方
向に印加されている。

前記タンディツシュ１内の溶融金属２はスライディング
ノズル３Ｃの開度調節により流量調節されてノズル３内
を通流する。そのとき溶融金属２は電磁石５の磁界を通
過し、鋳型４内に注入される。

このようにして溶融金属流に直流成分の磁界を作用させ
ると、溶融金属流の様相はハルトマン数ｔｅａ及びレイ
ノズル数Ｒｅに支配されることになる。

ハルトマン数１１ａは下記（２）式で示される。

但し、σ：電気伝導度 Ｂｏ　：磁束密度 一方前述した臨界レイノズル数ＲｅｃはＨａの関数であ
り、下記（３）式にて示される。

Ｒｅｃ　≧５００００１１ａ　・−（３１但し、Ｈａ≧
２０である （３）式はＬｏｃｋが流れに直交する磁界の場合の理論
解析によりめた式ＣＰｒｏｃ、Ｒｏｙ、Ｓｏｃ、（Ｌｏ
ｎｄｏｎ）Ｓｅｔ、＾２０３．　（１９５５）　）であ
る。

いま溶融金属の電気伝導度σを、例えばσ＝７、１４　
ｘ　１０５秒／ｍで代表させて、溶融金属流に磁束密度
Ｂｏ＝０．０４Ｔとなるように磁界を作用させれば（２
１，（３１式よりＨａは２１．８となってＲｅｃは＋ｌ
ｅｃ　＝１．０９Ｘ１０６＞　２３０００　（＝Ｒｅ）
となり、十分層流化が可能である。

溶融金属流が層流化されることにより、溶融金属流中の
介在物のノズル内面との接触機会が減少し、従来ノズル
閉塞を起していたノズル内面上端部Ａば勿論のこと他の
箇所への介在物の付着量が少なくなりノズル閉塞が抑制
される。

なお上記説明で電磁石５の磁界をノズル３の軸心に直交
する方向としているのはこの方向が最小の磁束密度で層
流化できるからであり、より大きい磁束密度にすれば磁
界の方向をノズル３の軸心に対して斜め方向としてもよ
く、更には平行としてもよいがこの場合には相当大きな
磁束密度を必要とし効率が悪い。また本発明は電磁石の
替りに永久磁石を用いても同様に実施できるのは勿論で
ある。

次に本発明の効果につき説明する。寸法が１８０゜ｍｍ
Ｘ３００ｍ商のコイル５ａ、５ａ’及び１００　＊ｙｈ
　Ｘ　３００　ａｓの継鉄５６とからなる電磁石５を用
いて成分がＣ：０．０８％、Ｍｎ　：　０．８％のアル
ミキルド炭素鋼を平均１８Ｔｏｎ　／時の注入速度で磁
束密度を３段階として注入した。溶鋼過熱度は凝固温度
に対して＋３０℃〜＋４０℃であった。まず磁界を作用
させず、つまり従来方法により注入した場合には注入開
始後約１時間でノズル内面上端部が閉塞し、注入不能で
あった。

次に上ノズル３ａ部に対して磁束密度が０．１Ｔ（Ｒｅ
ｃ　＝２．７３ＸＩＯ’　）として注入した。この場合
には注入開始後約３時間でノズルが閉塞し、やや効果が
認められた。

更に同箇所の上ノズル３８部に対して磁束密度を０．２
Ｔ　（Ｒｅｃ　＝５．４５Ｘ１０６）として注入した。

この場合には注入開始後８時間経過してもノズル閉塞が
起らず、注入予定の複数チャージの溶鋼を完全に注入で
きた。

このように直流磁界を溶融金属流に作用させることによ
りノズル閉塞が起らず本発明の効果が明白である。

なお本発明は導電性の流体ならばどのような流体であっ
ても実施できることは勿論である。

以上詳述した如く本発明はノズル内を通流する溶融金属
流に直流磁界を作用させるので、該溶融金属流が層流と
なっ′てノズル内面への介在物の付着量が減少してノズ
ル閉塞を抑制でき、これにより連続鋳造操業の安定化が
可能である等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施状態を示した模式図である。 ２・・・溶融金属　３・・・ノズル　５・・・電磁石特
　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　
河　野　登　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ノズルを介して溶融金属を注入するに際し、ノズ
   ル内の溶融金属流に直流磁界を作用させることを特徴と
   する溶融金属の注入方法。