WO2021060122A1 - タンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法 - Google Patents

タンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a tundish nozzle structure having a gas blowing function and a continuous casting method.
  • gas is conventionally discharged from the tundish upper nozzle in various forms.
  • a porous portion for gas discharge is provided in the inner hole of the upper nozzle of the tundish, and a ring-shaped flange portion of a ring-shaped refractory installed on the outer periphery of the upper end of the upper nozzle of the tundish is the tundish.
  • a structure that covers the upper part of the upper nozzle has been proposed. As a result, it is said that gas can be reliably supplied to the inner hole of the upper nozzle of the tundish.
  • Patent Document 2 aims to prevent inclusions and bare metal from adhering to the vicinity of the contact portion between the stopper and the upper nozzle, to enable stable flow rate control, and to obtain a good slab.
  • a stopper receiving nozzle at the bottom of the tundish is characterized in that a porous refractory is provided on each of the upper and lower molten steel contact surfaces with the contact portion with the stopper as a boundary, and argon gas can be blown out independently of each porous refractory.
  • argon gas can be blown out independently of each porous refractory.
  • Patent Document 3 an inert gas is blown from a ring-shaped upper porous refractory provided at the top of a nozzle provided at the bottom of the tundish, and a ring-shaped lower porous refractory provided at the bottom of the nozzle.
  • a continuous casting method in which an inert gas is blown from an object has been proposed.
  • the upper porous refractory can blow the inert gas toward the molten steel of the tundish
  • the lower porous refractory can blow the inert gas toward the nozzle opening.
  • the balance between (1) to (3) and (4) is of a property that is appropriately determined according to individual operating conditions (including know-how), steel type, target quality, and the like.
  • most of the blown gas flows to the inner hole side of the nozzle on the tundish, and the gas may float upward, that is, in the molten steel in the tundish. I found that I could't.
  • the problem to be solved by the present invention is that in the form of blowing gas from the tundish upper nozzle, all the gas blown from the specific location of the nozzle can be floated in the tundish (above from the tundish upper nozzle).
  • a tundish upper nozzle structure and continuous that can arbitrarily adjust the balance between the gas flow rate on the inner hole side or downward side of the tundish upper nozzle and the gas flow rate floating in the tundish (above from the tundish upper nozzle).
  • one tundish upper nozzle has various discharge positions, forms of discharge holes such as a porous body or a through hole, the number of discharge holes, and the like.
  • the gist of the present invention is to discharge the gas at a position where the molten steel flow velocity to the nozzle inner hole is smaller than the floating flow velocity of the bubble in order to make the floating upstream of the bubble stronger than the molten steel flow to the nozzle inner hole. Moreover, it is a continuous casting method using a tundish upper nozzle structure capable of adjusting the balance between the gas flow rate to the nozzle inner hole and the floating gas flow rate, and the tundish upper nozzle structure.
  • the present invention is the following 1 to 11 tundish nozzle structures and 12 continuous casting methods.
  • 1. A collar-shaped object larger than the outer shape of the upper end portion of the tundish upper nozzle is provided on a part or the entire circumference of the outer periphery of the upper end portion of the tundish upper nozzle, and the lower surface, the outer peripheral surface, the upper surface, and the collar-shaped object of the flange-shaped object are provided.
  • a tundish upper nozzle structure having one or more gas discharge holes on any one or more of the outer peripheral surfaces of the tundish upper nozzle below the object. 2.
  • the tundish upper nozzle according to 1 above wherein the gas discharge hole of the brim-shaped object is a hole penetrating from the end of the gas flow path, which is a space in the brim-shaped object, or the lower surface to the upper surface of the brim-shaped object.
  • Structure. 3. 3. The tundish nozzle structure according to 1 or 2 above, wherein the lower surface of the brim-shaped object is provided with one or a plurality of grooves through which gas can pass. 4.
  • the tongue according to 1 or 2 above wherein the tundish upper nozzle structure is attached to the tundish, and a part or all of the lower surface of the brim-shaped object is provided with a space through which gas can pass. Nozzle structure on the dish. 5.
  • the tundish upper nozzle structure is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a stopper.
  • the length L (mm) from the vertical position of the inner hole surface of the lower end of the upper nozzle of the tundish to the gas discharge hole or the outer peripheral surface of the upper surface of the brim-shaped object satisfies the following equation 1;
  • the nozzle structure on the tundish according to any one of the above.
  • the tundish upper nozzle structure is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a stopper.
  • the length L (mm) from the vertical position of the inner hole surface of the lower end of the upper nozzle of the tundish to the gas discharge hole or the outer peripheral surface of the upper surface of the brim-shaped object satisfies the following equation 2 from 1 to 4 above.
  • the nozzle structure on the tundish according to any one of the above.
  • the tundish top nozzle structure according to item 1. 8. The tundish upper nozzle structure according to any one of 1 to 7, wherein the brim-shaped object is joined to the tundish upper nozzle. 9. The tundish upper nozzle structure according to 8 above, wherein the brim-shaped object and the tundish upper nozzle are joined by a screw, a bionette structure, or an adhesive. 10. The brim-shaped object is fitted to the outer periphery of the tundish upper nozzle and is joined to the tuyere or the refractory layer at the bottom of the tundish adjacent to the tundish upper nozzle, any one of the above 1 to 7. Nozzle structure on the tundish described in. 11.
  • the tundish upper nozzle structure is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a stopper.
  • the length L (mm) from the vertical position of the inner hole surface of the lower end of the upper nozzle of the tundish to the gas discharge hole or the outer peripheral surface of the upper surface of the flange-shaped object is the boundary length LB (mm) that satisfies the following equation 3.
  • gas is supplied to the outer peripheral side of the tundish upper nozzle by providing a brim-shaped object larger than the outer shape of the tundish upper nozzle on a part or the entire circumference of the outer periphery of the upper end portion of the tundish upper nozzle. That is, it is possible to guide the molten steel to a region where the flow velocity of molten steel to the inner hole is small, and direct the gas upward from the vicinity thereof. As a result, the gas can be levitated in the tundish, and the effect of levitating inclusions in the tundish can be obtained. As a result, the quality of slabs can be improved.
  • the flow rate of the gas downward on the nozzle inner hole side and the floating flow rate into the tundish can be arbitrarily adjusted according to individual operations and the like.
  • FIG. 1 shows a main part of the tundish nozzle structure according to the embodiment of the present invention.
  • the tundish upper nozzle structure 10 of the present embodiment is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a stopper 20, and the tundish upper nozzle 1 is provided on the entire circumference of the upper end portion of the tundish upper nozzle 11. It is provided with a flange-shaped object 12 having a size larger than the outer diameter (outer diameter) of the above. Further, the tundish upper nozzle structure 10 of the present embodiment is provided with a plurality of (six at equal intervals in the circumferential direction) gas discharge holes 13a on the outer peripheral surface of the tundish upper nozzle 11 below the flange-shaped object 12. ing.
  • the tundish upper nozzle structure 10 of the present embodiment is also provided with a plurality of gas discharge holes 13b (24 at equal intervals in the circumferential direction) on the upper end surface of the tundish upper nozzle 11.
  • the tundish upper nozzle structure 10 is a space through which gas can pass through a part or all of the lower surface of the flange-shaped object 10 when the tundish upper nozzle structure 10 is mounted on the tundish 30. It is equipped with S (the molten steel exists in this space because the tundish is filled with molten steel during casting).
  • the molten steel flow velocity (direction of arrow A) to the outer peripheral side of the tundish upper nozzle 11, that is, the inner hole 11a is small.
  • the gas can be directed upward from the vicinity of the region by guiding it to the region (direction of arrow B).
  • the gas can be levitated in the tundish 30, and the effect of levitating inclusions in the tundish 30 can be obtained.
  • the quality of slabs can be improved.
  • the present inventors in such a tundish upper nozzle structure 10, the ratio of the flow rate of the gas downward on the inner hole 11a side to the amount of ascending into the tundish 30 is the length L shown in FIG. It was found that it largely depends on (mm) and the casting speed M (t / min).
  • the length L shown in FIG. 1 is the length from the vertical position of the inner hole surface 11b at the lower end of the tundish upper nozzle 11 to the gas discharge hole or the outer peripheral surface on the upper surface of the flange-shaped object 12.
  • Casting speed M (t / min) is synonymous with the throughput of molten steel.
  • the length L is defined as the vertical position of the inner hole surface 11b at the lower end of the tundish upper nozzle 11, although the outer circumference and the vicinity of the upper end of the tundish upper nozzle may have various shapes, but the inner hole surface at the lower end.
  • the position (almost the same as the inner hole diameter) does not fluctuate at the same casting speed, that is, there is no big difference in the speed of the molten steel flowing into the inner hole, and even in the case of stopper control, the fitting is performed. This is because the portion positions are substantially the same in the radial direction according to the diameter of the inner hole.
  • the control of the inner hole side or the floating ratio of the gas in the present invention is performed for each gas discharged from each discharge hole. Therefore, if there are gas discharge holes on the upper surface of the brim-shaped object, which is one of the criteria for determining the length L (mm), the above-mentioned description for each of the individual discharge holes, regardless of whether one or more of them are present. If it is the length, or if the gas flows from either the lower part of the brim-shaped object or the outer peripheral surface and the gas is released upward on the outer peripheral surface of the brim-shaped object, it reaches the outer peripheral surface of the brim-shaped object. Refers to the length.
  • the ratio of the inner hole side / levitation according to the above formula is determined by the L (mm) of each discharged gas. Whether or not to coexist and what to do with the number is related to the control of the gas discharge amount and form of the nozzle as a whole on the tundish, and this point may be set according to the individual operating conditions (optional).
  • Equations 1 and 2 The right side of Equations 1 and 2 is graphed as shown in Fig. 2.
  • the length L is in the region above this approximate line, almost all of the gas can be levitated in the tundish. If the area is less than the approximate line, the flow rate of the gas downward on the inner hole side and the amount of floating can be adjusted.
  • the inner hole diameter of the tundish upper nozzle is 80 mm ⁇ , ⁇ As a stopper control, the space is about 15 mm for a diameter of 100 mm ⁇ of the fitting part when fully closed.
  • the gas discharge hole is a through hole of 0.3 mm ⁇ (the bubble diameter is about 1.5 to 3.5 mm ⁇ as a result), ⁇ Casting speed is 3t / min And said.
  • the bubble diameter is about 1.5 to 3.5 mm ⁇ , and in molten graphite, it is 2 to 3 times that, and this gas discharge hole.
  • the present inventors have conducted experiments so far that the bubble diameters of a through hole of 0.3 mm ⁇ and an alumina-graphite porous body (so-called porous refractory, average pore diameter ⁇ 100 to 120 ⁇ m) are almost the same. , It is known from the results of actual operation.
  • the length L (mm) can be made equal to or greater than the boundary length LB (mm) satisfying the above equation 3, and almost all of the gas can be levitated, or the boundary length LB (mm). ), The flow rate of the gas downward on the inner hole side and the amount of floating can be adjusted.
  • the vertical axis L (mm) in FIG. 2 is the length from the vertical position of the lower end of the inner hole of the upper nozzle of the tundish, the length including the wall thickness of the flange-shaped object installation position of the upper nozzle structure of the tundish. That's right. Therefore, the case where the brim-shaped material has the above-mentioned wall thickness (mm) ⁇ LB (mm) is within the scope of the present invention. Further, in general (many) castings, the amount of gas floating often decreases when the casting speed per such tundish upper nozzle is about 3 (t / min) or more. Considering the actual situation, if the length L (mm) is about 60 mm or more, almost all the gas will float upward.
  • L ⁇ 60 mm is required to float all the (13a) gas blown from the outer circumference upward, and in the case of L ⁇ 60 mm, the smaller L is, the more gas is required. This means that the flow rate downward on the inner hole side is increased (see FIG. 3).
  • the brim-shaped object 12 is installed on the entire circumference of the upper end portion of the tundish upper nozzle 11, but may be installed on a part of the outer circumference of the upper end portion of the tundish upper nozzle 11. Even if the brim-shaped object 12 is installed at a part of the outer periphery of the upper end portion of the upper nozzle 11 of the tundish, the effect of floating the gas in the tundish (the effect of floating inclusions in the tundish) is not a little. can get. Further, the plan view shape of the brim-shaped object 12 is not limited to a circle, and may be, for example, an ellipse or a polygon.
  • a plurality of gas discharge holes 13a are provided on the outer peripheral surface of the tundish upper nozzle 11 below the flange-shaped object 12 (six at equal intervals in the circumferential direction), but the gas discharge holes 13a are provided.
  • One or more may be provided on any one or more of the lower surface, the outer peripheral surface, and the upper surface of the brim-shaped object 12.
  • the gas discharge hole 13a of the collar-shaped object 12 is the end of the gas flow path, which is the space inside the collar-shaped object 12, or the lower surface of the collar-shaped object 12. It can be a hole that penetrates the upper surface.
  • the lower surface of the brim-shaped object 12 is provided with a space S through which gas can pass, but the lower surface of the brim-shaped object 12 is provided with one or more grooves through which gas can pass. You can also prepare.
  • the groove includes a form in which the lower surface of the collar-shaped object 12 is curved in the circumferential direction to make a part of the circumferential direction concave, and the concave portion extends in the radial direction. That is, the groove may have a structure as a gas flow path through which gas can be concentrated and flow toward the outer peripheral side. Further, a porous refractory having high gas permeability can be installed at the position of the space S instead of the space.
  • the collar-shaped object 12 is joined to the tundish upper nozzle 11 by an adhesive, but it may be joined to the tundish upper nozzle 11 by a screw or a bionet structure. Further, the brim-shaped object 12 may be fitted to the outer periphery of the tundish upper nozzle 11 and joined to the tuyere 31 adjacent to the tundish upper nozzle 11 or the refractory layer 32 at the bottom of the tundish. The joining can be done with screws or bionet structures, or adhesives.
  • the tundish upper nozzle structure 10 of the present embodiment is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a stopper 20, but is for continuous casting of steel whose flow rate of molten steel is controlled by a sliding nozzle device. You can also do it. That is, it can be applied to a structure in which there is no so-called obstacle that changes the flow of molten steel above the nozzle on the tundish.
  • a conventional product in which the flange-shaped object 12 is not installed and a conventional product (comparative example) in which the flange-shaped object 12 is installed and the length L (mm) is 30 to 60 mm.
  • the product of the present invention changed in the range of (Example)
  • a continuous casting test of steel in which the flow rate of molten steel is controlled by a stopper was carried out.
  • the number of surface defects was evaluated. Specifically, the alumina adhesion thickness in the tundish upper nozzle in the conventional product was set to 1.0, and the alumina adhesion thickness in the tundish upper nozzle in the present invention product was indexed.
  • Table 1 shows the results of the continuous casting test. Since the casting speed (throughput of molten steel) is about 3 (t / min) in this continuous casting test, the boundary length LB in the above formula 3 is about 60 mm.
  • the floating amount (ratio) of bubbles is an index with the total amount as 100, and is based on an estimated value (example) from visual inspection and water model experiments, etc., where 100 is almost all floating and 0 is all toward the inner hole side. Means the influx of.
  • the product of the present invention (Example 3) in which L (mm) has a boundary length LB (about 60 mm) or more has a tundish upper nozzle as compared with the conventional product (Comparative Example 1).
  • the thickness of alumina adhesion has decreased, and the number of surface defects on the coil has also decreased.
  • the products of the present invention (Examples 1 and 2) in which L (mm) is less than the boundary length LB (about 60 mm)
  • the amount of air bubbles floating / the amount on the inner hole side can be adjusted by adjusting L (mm). It shows that the proportions can be adjusted, which in turn can also adjust the quality of the slabs.
  • Tundish upper nozzle structure 11 Tundish upper nozzle 11a Inner hole 11b Inner hole surface 12 Brim-shaped object 13a, 13b Gas discharge hole 20 Stopper 30 Tundish 31 Tuft 32 Tundish bottom refractory layer S space

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Abstract

本発明は，タンディッシュ内で介在物を浮上させることのできるタンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法を提供する。本発明では，タンディッシュ上ノズル１１の上端部外周の一部又は全周に，当該タンディッシュ上ノズル上端部の外形よりも大きい鍔状物１２を設けると共に，鍔状物１２の下面，外周面，上面，及び鍔状物１２より下方のタンディッシュ上ノズル１１の外周面のいずれか一又は複数の面に，一又は複数のガス吐出孔１３ａを設ける。このタンディッシュ上ノズル構造体において長さＬを調整することにより，ガスのほぼ全てを浮上させる，又はガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整する。

Description

タンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法
　本発明は，ガス吹き込み機能を備えるタンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法に関する。
　鋼の連続鋳造においては，タンディッシュ上ノズルからガスを吹き込む操業が多く行われている。そのガスの吹き込みは，主として次のようなことを目的とする。
（１）タンディッシュ上ノズルの内孔から下方へ気泡を流動させることで，当該タンディッシュ上ノズルないしはその下方のノズルの内孔面への介在物の付着あるいは介在物の付着による内孔閉塞を抑制する。
（２）タンディッシュ上ノズルの下方からモールド内の溶鋼の流動形態を制御する。
（３）タンディッシュ上ノズルの下方ないしモールド内で介在物を浮上させる。
（４）タンディッシュ内で介在物を浮上させる。
　これらは，鋳造操業の安定性や生産性，鋳片の品質に影響を及ぼす。
　前記（１）～（４）に関して，従来さまざまな形態でタンディッシュ上ノズルからのガス吐出が行われている。
　主に前記（１）～（３）に関して，
例えば，特許文献１には，タンディッシュ上ノズルの内孔にガス吐出用のポーラス部を設置すると共に，タンディッシュ上ノズルの上端部外周に設置したリング状耐火物の輪状鍔部がこのタンディッシュ上ノズルの上部を覆う構造が提案されている。これにより，タンディッシュ上ノズルの内孔へのガス供給を確実に行うことができるとされている。
　また特許文献２には，ストッパーと上ノズルの接触部近傍に介在物や地金が付着するのを防止し，安定した流量制御を行なえるようにして良好な鋳片を得ることを目的として，ストッパーとの接触部を境界としてその上下各々の溶鋼接触面にポーラス耐火物を設け，各々のポーラス耐火物から独立してアルゴンガスを吹出し可能としたことを特徴とするタンディッシュ底部のストッパー受けノズルが提案されている。
　さらに，前記（４）に着目して，
特許文献３には，タンディッシュの底部に設けられたノズルの上部に設けられたリング状の上ポーラス耐火物から不活性ガスを吹き込むと共に，前記ノズルの下部に設けられたリング状の下ポーラス耐火物から不活性ガスを吹き込む連続鋳造方法が提案されている。これにより，上ポーラス耐火物は，不活性ガスをタンディッシュの溶鋼へ向けて吹き込むことができ，下ポーラス耐火物は，不活性ガスをノズルの開口に向けて吹き込むことができるとされている。
特開２００３－２２０４５０号公報 特開平６－２９７１１８号公報 特開２０１６－１８２６１２号公報
　鋳片の品質を高めるためには，前記（４）のタンディッシュ内で介在物を浮上させることも重要である。前記（１）～（３）と（４）のバランスは，個別の操業条件（ノウハウを含む），鋼種，目指す品質等によって適宜決定する性質のものである。
　しかし，前記特許文献等の従来技術によるガス吹き込み方法等では，吹き込んだガスの殆どがタンディッシュ上ノズルの内孔側に流れてしまい，ガスを上方すなわちタンディッシュ内の溶鋼中に浮上させることができないことがわかった。
　なお，前記（４）すなわちタンディッシュ内で介在物を浮上させるためには，タンディッシュ上ノズル以外のタンディッシュ底部のいずれかの位置で，タンディッシュ内にガスを吹き込む方法もある。
　しかし，タンディッシュ上ノズル以外のタンディッシュ底部のいずれかの位置で，タンディッシュ内にガスを吹き込むためには，そのための専用の設備が必要であり，イニシャルコスト及びランニングコストが高くなり，また操業時の漏鋼等の危険性も増大する。
さらにはこの方法では溶鋼内介在物除去効果は十分ではないとも指摘されている。
　このような観点から，タンディッシュ内でガスにより介在物を除去するには，タンディッシュ上ノズルを使用し，タンディッシュ内溶鋼へのガスの浮上流を形成し，またその割合を調整することが好ましい。
　本発明が解決しようとする課題は，タンディッシュ上ノズルからガスを吹き込む形態において，当該ノズルの特定場所から吹き込むガスの全てをタンディッシュ内（タンディッシュ上ノズルから上方）に浮上させることができ，又は，タンディッシュ上ノズルの内孔側ないしは下方へのガス流量と，タンディッシュ内（タンディッシュ上ノズルから上方）へ浮上するガス流量とのバランスを任意に調整できるタンディッシュ上ノズル構造体及び連続鋳造方法を提供することにある。
　なお，一のタンディッシュ上ノズルには，吐出位置，多孔体又は貫通孔等の吐出孔の形態，吐出孔の数等が様々であり，本発明の「当該ノズルの特定場所から吹き込むガスの全て」とは一のガス流出部分，言い換えると「一の貫通孔から吐出するガスの全て，又は多孔体等を含む複数の吐出孔であっても吐出直後の複数の気泡が一つの気泡に合体するような，いわば気泡一つを形成するようなごく小さい吐出孔の集合部分それぞれに着目して，そこから吐出するガスの全て」という意味であって，一のタンディッシュ上ノズルから吐出するガス全てを対象とするものではない。
　前記特許文献のようにタンディッシュ上ノズルの上端付近から吹き込んだガスの殆どがタンディッシュ上ノズルの内孔側に流れてしまい，ガスを上方すなわちタンディッシュ内の溶鋼中に浮上させることができない理由は，タンディッシュ上ノズルの上端付近のガス吐出孔付近の当該ノズル内孔への溶鋼流が主体となっていて，かつ，その溶鋼流が気泡の浮上流よりも強いことによることを本発明者らは知見した。
　すなわち本発明の要旨は，気泡の浮上流を当該ノズル内孔への溶鋼流よりも強くするために，当該ノズル内孔への溶鋼流速が気泡の浮上流速よりも小さくなる位置にガスを吐出させ，しかも当該ノズル内孔へのガス流量と浮上するガス流量とのバランスを調整することができるタンディッシュ上ノズル構造体，及びそのタンディッシュ上ノズル構造体を用いる連続鋳造方法である。
　具体的には本発明は，次の１～１１のタンディッシュ上ノズル構造体及び１２の連続鋳造方法である。
１．
　タンディッシュ上ノズルの上端部外周の一部又は全周に，当該タンディッシュ上ノズル上端部の外形よりも大きい鍔状物を備え，前記鍔状物の下面，外周面，上面，及び前記鍔状物より下方の前記タンディッシュ上ノズルの外周面のいずれか一又は複数の面に，一又は複数のガス吐出孔を備えている，タンディッシュ上ノズル構造体。
２．
　前記鍔状物のガス吐出孔は，当該鍔状物内の空間であるガス流通経路の端部又は当該鍔状物の下面から上面を貫通する孔である，前記１に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
３．
　前記鍔状物の下面にはガスが通過することができる溝を一又は複数備えている，前記１又は２に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
４．
　当該タンディッシュ上ノズル構造体をタンディッシュに装着した状態で，前記鍔状物の下面の一部又は全部にはガスが通過することができる空間を備えている，前記１又は２に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
５．
　当該タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であって，
前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，下記の式１を充足する，前記１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
　Ｌ　≧　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式１
　ここで，
　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
６．
　当該タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であって，
　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，下記の式２を充足する，前記１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
　Ｌ　＜　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式２
　ここで，
　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
７．
　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，６０ｍｍ以上である，前記１から５のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
８．
　前記鍔状物は，前記タンディッシュ上ノズルに接合している，前記１から７のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
９．
　前記鍔状物と前記タンディッシュ上ノズルとが，ネジ若しくはバイオネット構造，又は接着材により接合している，前記８に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
１０．
　前記鍔状物は，前記タンディッシュ上ノズルの外周に嵌合し，当該タンディッシュ上ノズルと隣接する羽口又はタンディッシュ底部耐火物層に接合している，前記１から７のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
１１．
　前記鍔状物と前記羽口又は前記タンディッシュ底部耐火物層とが，ネジ若しくはバイオネット構造，又は接着材により接合している，前記１０に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
１２．
　前記１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体を用いる連続鋳造方法において，
　前記タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であり，
　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）を，下記の式３を充足する境界長さＬＢ（ｍｍ）以上にしてガスのほぼ全てを浮上させる，又は前記境界長さＬＢ（ｍｍ）未満にしてガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整する，連続鋳造方法。
　ＬＢ　＝　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式３
　ここで，
　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
　本発明によれば，タンディッシュ上ノズルの上端部外周の一部又は全周に，当該タンディッシュ上ノズルの外形よりも大きい鍔状物を設けたことで，ガスをタンディッシュ上ノズルの外周側すなわち内孔への溶鋼流速が小さい領域に誘導して，その付近からガスを上方に向かわせることができる。これにより，ガスをタンディッシュ内に浮上させることができ，タンディッシュ内で介在物を浮上させる効果を得ることができる。ひいては鋳片品質を改善することができる。
　また，当該タンディッシュ上ノズルの外形よりも大きい鍔状物の，内孔下端の鉛直位置からガス吐出孔又は鍔状物に沿って流動した後に上方に解放される部位までのガス吐出部分までの長さ（前記Ｌ）を任意に調節することで，個別の操業等に応じてガスのノズル内孔側下方への流量とタンディッシュ内への浮上流量とを任意に調節することができる。
本発明の一実施形態であるタンディッシュ上ノズル構造体の要部を示す概略断面図。 前記の式１及び式２の右辺をグラフ化した図。 図１のタンディッシュ上ノズル構造体におけるガス挙動解析結果を示す図。
　図１に，本発明の一実施形態であるタンディッシュ上ノズル構造体の要部を示している。
　本実施形態のタンディッシュ上ノズル構造体１０は，ストッパー２０により溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であり，タンディッシュ上ノズル１１の上端部外周の全周に，このタンディッシュ上ノズル１の外形（外径）よりも大きい鍔状物１２を備えている。また，本実施形態のタンディッシュ上ノズル構造体１０は，鍔状物１２より下方のタンディッシュ上ノズル１１の外周面に，複数（周方向に等間隔で６個）のガス吐出孔１３ａを備えている。さらに，本実施形態のタンディッシュ上ノズル構造体１０は，タンディッシュ上ノズル１１の上端面にも，複数（周方向に等間隔で２４個）のガス吐出孔１３ｂを備えている。
　なお，タンディッシュ上ノズル構造体１０は，図１に示すように，これをタンディッシュ３０に装着した状態で，鍔状物１０の下面の一部又は全部にはガスが通過することができる空間Ｓ（鋳造中はタンディッシュ内に溶鋼が充満するので，この空間には溶鋼が存在する）を備えている。
　このように本実施形態のタンディッシュ上ノズル構造体１０では鍔状物１２を設けたことで，ガスをタンディッシュ上ノズル１１の外周側すなわち内孔１１ａへの溶鋼流速（矢印Ａ方向）が小さい領域に誘導して（矢印Ｂ方向），その付近からガスを上方に向かわせることができる。これにより，ガスをタンディッシュ３０内に浮上させることができ，タンディッシュ３０内で介在物を浮上させる効果を得ることができる。ひいては鋳片品質を改善することができる。
　さらに本発明者らは，このようなタンディッシュ上ノズル構造体１０において，ガスの内孔１１ａ側下方への流量とタンディッシュ３０内への浮上量との割合は，図１に示す長さＬ（ｍｍ）及び鋳造速度Ｍ（ｔ／ｍｉｎ）に大きく依存することを知見した。ここで，図１に示す長さＬとは，タンディッシュ上ノズル１１の下端の内孔面１１ｂの鉛直位置から鍔状物１２の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さのことであり，鋳造速度Ｍ（ｔ／ｍｉｎ）は，溶鋼のスループットと同義である。
　なお，この長さＬをタンディッシュ上ノズル１１の下端の内孔面１１ｂの鉛直位置からとするのは，タンディッシュ上ノズルの外周や上端付近は様々な形状とし得るが，下端の内孔面の位置（内孔径とほぼ同じ）は同様な鋳造速度であれば殆ど変動しない，すなわち内孔へ流れ込む溶鋼の速度に大きな違いはないからであり，さらにはストッパー制御の場合にも，その嵌合部位置がこの内孔の径に伴ってほぼ同様の半径方向位置であるからである。
　すなわち，本発明者らは，この長さＬ（ｍｍ）が，下記の式１を充足する場合，ガスのほぼ全てをタンディッシュ内に浮上させることができ，下記の式２を充足する場合，ガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整することができることを知見した。
　Ｌ　≧　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式１
　Ｌ　＜　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式２
　前述の通り，本発明におけるガスの内孔側又は浮上の割合を制御するのは，それぞれの吐出孔から吐出されるガスごとに行うものである。
したがって，この長さＬ（ｍｍ）を決定する一方の基準となる前記鍔状物の上面にガス吐出孔が有る場合は，一又は複数存在するかに関わらずその個々の吐出孔ごとに関する前記の長さであり，又は前記鍔状物の下方のいずれか若しくは外周面からガスが流動して鍔状物の外周面でガスが上方に解放される場合は，その鍔状物の外周面までの長さを指す。
これらが併存していても，それぞれの吐出ガスはそのＬ（ｍｍ）によってそれぞれ前記式による内孔側／浮上の割合が決定付けられる。併存させるか否か，数をどうするかはタンディッシュ上ノズル全体としてのガスの吐出量や形態の制御に関するのであって，この点は個別の操業条件（任意）に応じて設定すればよい。
　なお，これら式１及び式２の右辺をグラフ化すると図２のとおりであり，長さＬがこの近似線以上の領域にある場合，ガスのほぼ全てをタンディッシュ内に浮上させることができ，近似線未満の領域にある場合，ガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整することができるということである。
　次に，前記の式１及び式２の技術的根拠（導出根拠）等について説明する。
　まず，流動解析ソフトウェア（フルーエント）を使用して，次の条件でシミュレーションを行った。
　・タンディッシュ上ノズルの内孔径を８０ｍｍφ，
　・ストッパー制御として全閉時の嵌合部の径１００ｍｍφに対し空間を約１２ｍｍ，
　・ガス吐出孔は０．３ｍｍφの貫通孔，→１３ｂ（２４孔），１３ａ（６孔）
　・気泡径を３．５ｍｍφ，
　・鋳造速度は０～５ｔ／ｍｉｎ
とした。
　さらに，次の条件での水モデル実験を行った。
　・タンディッシュ上ノズルの内孔径を８０ｍｍφ，
　・ストッパー制御として全閉時の嵌合部の径１００ｍｍφに対し空間を約１５ｍｍ，
　・ガス吐出孔は０．３ｍｍφの貫通孔（気泡径は結果として約１．５～３．５ｍｍφ），
　・鋳造速度は３ｔ／ｍｉｎ
とした。
　なお，水モデルでは，ガス吐出孔の径が０．３ｍｍφの場合，気泡径は約１．５～３．５ｍｍφとなり，溶鋼ではさらにその２～３倍になることを，及び，このガス吐出孔０．３ｍｍφの貫通孔とアルミナ－黒鉛質の多孔体（いわゆるポーラス耐火物，平均気孔径≒１００～１２０μｍ）の気泡径は，殆ど同じ大きさとなることを，本発明者らはこれまでの実験，実操業での結果等から知見している。
　これら鋳造速度を変化させたシミュレーションにより，外周から吹き込んだ（１３ａ）ガスのほぼ全てを浮上させることができる境界値としての前記の長さＬ（ｍｍ）を得（図２の各プロット），この結果を回帰分析による近似線及び近似式で表して，次の式３を得た。
　ＬＢ　＝　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式３
　これらのシミュレーションと水モデル実験との比較において，前記の長さＬ（ｍｍ）はほぼ一致した。
　これらを言い換えると，前記の長さＬ（ｍｍ）を，前記の式３を充足する境界長さＬＢ（ｍｍ）以上にしてガスのほぼ全てを浮上させることができ，又は境界長さＬＢ（ｍｍ）未満にしてガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整することができるということである。
　なお，この図２において縦軸Ｌ（ｍｍ）は，タンディッシュ上ノズル内孔下端の鉛直位置からの長さなので，当該タンディッシュ上ノズル構造体の鍔状物設置位置の肉厚を含んだ長さである。したがって，鍔状物は前記の肉厚（ｍｍ）＜ＬＢ（ｍｍ）の場合が本発明の範囲となる。
　また，一般的（多くの）鋳造においては，このようなタンディッシュ上ノズル一つあたりの鋳造速度が約３（ｔ／ｍｉｎ）以上の場合にガスの浮上量が減少することが多く，このような実態を考慮すると，長さＬ（ｍｍ）がほぼ６０ｍｍ以上であれば，ほぼ全てのガスが上方に浮上することになる。
　すなわち一般的（多くの）鋳造においては，外周から吹き込んだ（１３ａ）ガスを全て上方に浮上させるには，Ｌ≧６０ｍｍが必要であり，また，Ｌ＜６０ｍｍの場合，Ｌが小さくなるほど，ガスの内孔側下方への流量が多くなるということである（図３参照）。
　以下，本実施形態（図１）の変形例について例示する。
（Ａ）本実施形態において鍔状物１２は，タンディッシュ上ノズル１１の上端部外周の全周に設置したが，タンディッシュ上ノズル１１の上端部外周の一部に設置してもよい。鍔状物１２の設置位置がタンディッシュ上ノズル１１の上端部外周の一部であったとしても，ガスをタンディッシュ内に浮上させる効果（タンディッシュ内で介在物を浮上させる効果）は少なからず得られる。
　また，鍔状物１２の平面視形状は円形に限らず，例えば楕円形や多角形であってよい。
（Ｂ）本実施形態においてガス吐出孔１３ａは，鍔状物１２より下方のタンディッシュ上ノズル１１の外周面に複数（周方向に等間隔で６個）設けたが，ガス吐出孔１３ａは，鍔状物１２の下面，外周面，上面のいずれか一又は複数の面に一又は複数設けてもよい。このようにガス吐出孔１３ａを鍔状物１２に設ける場合，その鍔状物１２のガス吐出孔１３ａは，鍔状物１２内の空間であるガス流通経路の端部又は鍔状物１２の下面から上面を貫通する孔とすることができる。
（Ｃ）本実施形態において鍔状物１２の下面にはガスが通過することができる空間Ｓを備えているが，鍔状物１２の下面にはガスが通過することができる溝を一又は複数備えることもできる。
　また，前記溝には，鍔状物１２の下面を円周方向に湾曲させて円周方向の一部を凹状にし，その凹状部を半径方向に向かって延在させた形態を含む。すなわち前記溝は，ガスが集中して外周側方向に流動することができるガス流通経路としての構造を備えていればよい。
　さらに前記空間Ｓの位置に空間に換えてガス透過性の高い多孔性の耐火物を設置することもできる。
（Ｄ）本実施形態において鍔状物１２は，タンディッシュ上ノズル１１と接着材により接合しているが，タンディッシュ上ノズル１１とネジ又はバイオネット構造より接合してもよい。
　また鍔状物１２は，タンディッシュ上ノズル１１の外周に嵌合し，このタンディッシュ上ノズル１１と隣接する羽口３１又はタンディッシュ底部耐火物層３２に接合してもよい。その接合は，ネジ若しくはバイオネット構造，又は接着材により行うことができる。
（Ｅ）本実施形態のタンディッシュ上ノズル構造体１０は，ストッパー２０により溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であるが，スライディングノズル装置により溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用とすることもできる。すなわち，タンディッシュ上ノズル上方には溶鋼の流動を変化させるいわゆる障害物がない構造にも適用することができる。
　下記の鋳造条件及びタンディッシュ上ノズル条件の下，鍔状物１２を設置していない従来品（比較例）と，鍔状物１２を設置して前記の長さＬ（ｍｍ）を３０～６０ｍｍの範囲で変化させた本発明品（実施例）を用いて，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造試験を実施し，タンディッシュ上ノズル内のアルミナ付着厚みと，製品であるコイルの表面疵の発生数を評価した。具体的には，従来品におけるタンディッシュ上ノズル内のアルミナ付着厚みを１．０として，本発明品におけるタンディッシュ上ノズル内のアルミナ付着厚みを指数化した。このノズル内アルミナ付着厚み指数が小さいほど，タンディッシュ上ノズル内のアルミナ付着厚みが小さいということである。また，従来品におけるコイルの表面疵の発生数を１．０として，本発明品におけるコイルの表面疵の発生数を指数化した。このコイル表面疵発生指数が小さいほど，コイルの表面疵の発生数が少ない，すなわち鋳片の品質がよいということである。
＜鋳造条件＞
・鋼種　：　一般アルミキルド鋼
・鋳造サイズ　：　２５０ｍｍ（厚）×１２５０ｍｍ（幅）
・鋳造速度（溶鋼のスループット）　：　約３（ｔ／ｍｉｎ）
＜タンディッシュ上ノズル条件＞
・内孔径：８０ｍｍ
・ガス吐出孔の径×数　　：　０．３（ｍｍ）×　１３ｂ（２４孔），１３ａ（６孔）
・ガス（Ａｒ）吐出量　　：　１０（Ｌ／ｍｉｎ）
・ガス（Ａｒ）吐出流速　：　１．５６（ｍ／ｍｉｎ）
　表１に，連続鋳造試験の結果を示している。なお，本連続鋳造試験において鋳造速度（溶鋼のスループット）は約３（ｔ／ｍｉｎ）であるから，前記の式３における境界長さＬＢは約６０ｍｍである。
　気泡の浮上量（割合）は，全量を１００とする指数で，目視及び水モデル実験等からの推測値（実施例）によるものであり，１００がほぼ全てが浮上，０が全て内孔側への流入を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように，Ｌ（ｍｍ）が境界長さＬＢ（約６０ｍｍ）以上である本発明品（実施例３）については，従来品（比較例１）に比べ，タンディッシュ上ノズル内のアルミナ付着厚みが小さくなり，コイルの表面疵の発生数も少なくなった。
　なお，Ｌ（ｍｍ）が境界長さＬＢ（約６０ｍｍ）未満である本発明品（実施例１，２）については，Ｌ（ｍｍ）を調整することで気泡の浮上量／内孔側量の割合を調整することができ，それが鋳片の品質をも調整することができることを示している。
　１０　タンディッシュ上ノズル構造体
　１１　タンディッシュ上ノズル
　１１ａ　内孔
　１１ｂ　内孔面
　１２　鍔状物
　１３ａ，１３ｂ　ガス吐出孔
　２０　ストッパー
　３０　タンディッシュ
　３１　羽口
　３２　タンディッシュ底部耐火物層
　Ｓ　空間

Claims (12)

  1. 　タンディッシュ上ノズルの上端部外周の一部又は全周に，当該タンディッシュ上ノズル上端部の外形よりも大きい鍔状物を備え，前記鍔状物の下面，外周面，上面，及び前記鍔状物より下方の前記タンディッシュ上ノズルの外周面のいずれか一又は複数の面に，一又は複数のガス吐出孔を備えている，タンディッシュ上ノズル構造体。
  2. 　前記鍔状物のガス吐出孔は，当該鍔状物内の空間であるガス流通経路の端部又は当該鍔状物の下面から上面を貫通する孔である，請求項１に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  3. 　前記鍔状物の下面にはガスが通過することができる溝を一又は複数備えている，請求項１又は２に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  4. 　当該タンディッシュ上ノズル構造体をタンディッシュに装着した状態で，前記鍔状物の下面の一部又は全部にはガスが通過することができる空間を備えている，請求項１又は２に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  5. 　当該タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であって，
    　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，下記の式１を充足する，請求項１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
    　Ｌ　≧　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式１
    　ここで，
    　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
  6. 　当該タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であって，
    　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，下記の式２を充足する，請求項１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
    　Ｌ　＜　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式２
    　ここで，
    　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
  7. 　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）が，６０ｍｍ以上である，請求項１から５のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  8. 　前記鍔状物は，前記タンディッシュ上ノズルに接合している，請求項１から７のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  9. 　前記鍔状物と前記タンディッシュ上ノズルとが，ネジ若しくはバイオネット構造，又は接着材により接合している，請求項８に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  10. 　前記鍔状物は，前記タンディッシュ上ノズルの外周に嵌合し，当該タンディッシュ上ノズルと隣接する羽口又はタンディッシュ底部耐火物層に接合している，請求項１から７のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  11. 　前記鍔状物と前記羽口又は前記タンディッシュ底部耐火物層とが，ネジ若しくはバイオネット構造，又は接着材により接合している，請求項１０に記載のタンディッシュ上ノズル構造体。
  12. 　請求項１から４のいずれか一項に記載のタンディッシュ上ノズル構造体を用いる連続鋳造方法において，
    　前記タンディッシュ上ノズル構造体は，ストッパーにより溶鋼の流量制御を行う鋼の連続鋳造用であり，
    　前記タンディッシュ上ノズルの下端の内孔面の鉛直位置から前記鍔状物の上面のガス吐出孔又は外周面までの長さＬ（ｍｍ）を，下記の式３を充足する境界長さＬＢ（ｍｍ）以上にしてガスのほぼ全てを浮上させる，又は前記境界長さＬＢ（ｍｍ）未満にしてガスの内孔側下方への流量と浮上する量とを調整する，連続鋳造方法。
    　ＬＢ　＝　－１．８７５Ｍ２＋２６．３３２Ｍ－０．３９２９　・・・式３
    　ここで，
    　　Ｍ：鋳造速度（ｔ／ｍｉｎ）
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