(57)【要約】【課題】不活性ガスをコレクタノズルとロングノズルの接続部位へ均一に吹き込んで、良好なガスシールを形成するようにした連続鋳造用ロングノズルを提供する。【解決手段】連続鋳造用ノズル１０は、ノズル頭部１１がメタルケース１２によって覆蓋されている。ノズル頭部外側面とメタルケース内側面との間にはガスプール部１４が形成されている。当該ガスプール部はメタルケース側面に形成したガス導入口１３から不活性ガスを導入可能に形成されている。ノズル頭部上面には放射状に複数本の溝２０が形成されている。溝は、溝入口２０ａ側から溝出口２０ｂに向かって幅方向の断面積が漸増するように末広がり形状に形成されている。これによって、不活性ガスは、溝入口側よりも溝出口におけるガス流速が遅くなり、また不活性ガスは溝側面に沿って嵌合穴部１１ａ側へ流れ込むので、不活性ガスを嵌合穴部１１ａ側で略扇状に拡散させることができる。【選択図】図２
2020032430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル内孔を有する略円筒体状のノズル本体と、
当該ノズル本体の頭部を覆蓋し、側部にガス導入口を有するメタルケースとを有し、
当該メタルケース内側面と、前記頭部外側面との間に前記ガス導入口と連通するガスプール部を設け、
前記頭部上面に、前記ガスプール部と前記ノズル内孔上部に設けた嵌合穴部とを連通する溝を設け、
当該溝の幅方向断面積が、前記ガスプール部側の溝入口から前記嵌合穴部側の溝出口に向って漸増する末広がり形状であることを特徴とする連続鋳造用ロングノズル。
【請求項２】
少なくとも前記溝の幅が、前記溝入口から前記溝出口に向かって漸増していることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項３】
前記溝は、前記頭部上面に放射状に複数本配されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項４】
前記溝入口の総断面積は、前記ガス導入口の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項５】
前記溝入口は、前記ガス導入口とは前記ガスプール部を挟んで対向配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項６】
前記頭部近傍に、前記ガスプール部と前記嵌合穴部を貫通する貫通孔を設け、
当該貫通孔は、互いに隣り合う一の前記溝と他の前記溝との間に、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記頭部に放射状に複数本配されていることを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項８】
前記溝入口及び前記貫通孔の前記ガスプール部側の孔入口の総断面積は、前記ガス導入口の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【請求項９】
前記溝入口及び前記孔入口は、前記ガス導入口とは対向配置されていないことを特徴とする請求項６に記載の連続鋳造用ロングノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用ロングノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造法において、取鍋とタンディッシュとの間には、取鍋側からスライディングゲートを備えたコレクタノズルと、当該コレクタノズルに嵌合接続されたロングノズルが配置されている。開閉自在に構成されたスライディングゲートは、取鍋から排出される溶鋼の流量を制御している。ロングノズルは、コレクタノズルから放出された溶鋼が、タンディッシュへ到達するまでに大気によって酸化されることを防止し、溶鋼が湯面に落ちて飛散することを防止している。
【０００３】
取鍋からタンディッシュへ溶鋼が注入されるとき、当該溶鋼がロングノズル内孔を急速に流れ落ちる。このとき、当該溶鋼の動圧によって、ノズル内孔の圧力が、ノズル周辺の外気圧に対して負圧となる。ロングノズルとコレクタノズルの嵌合部では、当該負圧によってロングノズル内孔側へ大気が吸引される。吸引された空気は、ロングノズル内孔内を流下している溶鋼を酸化する。
これによって、一部酸化された鋼は、清浄度等の品質並びに歩留の著しい低下をもたらす。また、吸引された空気によって、酸化しやすい黒鉛質からなるロングノズル内孔面の溶損が大きくなるという問題が知られている。当該問題に対し、コレクタノズルとロングノズルの接続部位へ、たとえば、アルゴンガス、窒素ガスのような不活性ガスを吹き込んでガスシールを形成する方法が知られている。当該ガスシールは、ノズル内孔内に発生する負圧を軽減し、また大気吸引による溶鋼の酸化と、ロングノズルの溶損を防止することができる。
【０００４】
特開２０１４−１３３２４１号公報に開示されている連続鋳造用ロングノズルは、ノズル本体の頭部がメタルケースで覆蓋され、当該メタルケースのノズル本体頭部近傍に設けたガス導入口からコレクタノズルとロングノズルの接続部位へ不活性ガスを吹き込むための第１ガス流路と第２ガス流路を有している。
第１ガス流路は、ノズル本体の頭部上面に設けられた溝からなる。当該溝は、ガスプール部とノズル内孔とを連通し、メタルケースによって覆蓋されている。ガスプール部は、ガス導入口に連通し、メタルケースとノズル本体の頭部側壁との間に設けられた環状の隙間からなる。
第２ガス流路は、ノズル本体の頭部内に設けられた貫通孔からなる。当該貫通孔は、ガスプール部と嵌合部の上部近傍付近とを連通している。
これによって、コレクタノズルとロングノズルの接続部位に十分なガスシールを形成することができ、当該接続部位からの大気吸引による溶鋼の酸化を防止すると共にノズル内孔内の溶損を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３３２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のガス流路構造によれば、ガス導入口からガスプールへ導入された不活性ガスは、ガス導入口の断面積が、溝或いは貫通孔のガス入口の総断面積よりも大きいことから、ガスプール内で背圧が高まり、溝又は貫通孔へ勢いよく吹き込まれる。吹き込まれた不活性ガスは、コレクタノズルとロングノズルの接続部位に勢いよく吹き出されるが、溝出口又は貫通孔出口近傍でガスの濃度が濃くなり、それ以外の場所では、ガスの勢いが大きく落ちてガスの濃度が薄くなる。このように、コレクタノズルとロングノズルの接続部位において、ガスの濃度のムラが生じ、均一なガスシールが形成され難くなるおそれがあるという問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、不活性ガスをコレクタノズルとロングノズルの接続部位へ均一に吹き込んで、良好なガスシールを形成するようにした連続鋳造用ロングノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の連続鋳造用ロングノズルは、ノズル内孔を有する略円筒体状のノズル本体と、
当該ノズル本体の頭部を覆蓋し、側部にガス導入口を有するメタルケースとを有し、
当該メタルケース内側面と、前記頭部外側面との間に前記ガス導入口と連通するガスプール部を設け、
前記頭部上面に、前記ガスプール部と前記ノズル内孔上部に設けた嵌合穴部とを連通する溝を設け、
当該溝の幅方向断面積が、前記ガスプール部側の溝入口から前記嵌合穴部側の溝出口に向って漸増する末広がり形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項１に記載の発明において、少なくとも前記溝の幅が、前記溝入口から前記溝出口に向かって漸増していることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項１に記載の発明において、前記溝は、前記頭部上面に放射状に複数本配されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項１に記載の発明において、前記溝入口の総断面積は、前記ガス導入口の断面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項１に記載の発明において、前記溝入口は、前記ガス導入口とは前記ガスプール部を挟んで対向配置されていないことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項１に記載の発明において、前記頭部近傍に、前記ガスプール部と前記嵌合穴部を貫通する貫通孔を設け、
当該貫通孔は、互いに隣り合う一の前記溝と他の前記溝との間に、配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項６に記載の発明において、前記貫通孔は、前記頭部に放射状に複数本配されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項６に記載の発明において、前記溝入口及び前記貫通孔の前記ガスプール部側の孔入口の総断面積は、前記ガス導入口の断面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の連続鋳造用ロングノズルは、請求項６に記載の発明において、前記溝入口及び前記孔入口は、前記ガス導入口とは対向配置されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ノズル本体の頭部上面にガスプール部とノズル内孔上部に設けた嵌合穴部とを連通する溝を設けて、当該溝のガスプール部側の溝入口側から嵌合穴部側の溝出口側に向って、当該溝の幅方向断面積が漸増して末広がり形状となるように形成した。すなわち、溝は、溝入口の断面積に比べて、溝出口の断面積が大きくなるように形成されている。これによって、ガスプール部へガス導入口から導入される不活性ガスは、溝出口におけるガス流速が溝入口におけるガス流速よりも遅くなる。
このように、溝出口側のガス流速を抑えた結果、不活性ガスは、ロングノズルにコレクタノズルが嵌合接続される部位、すなわち、コレクタノズルの先端部と嵌合穴部との間に形成される隙間に万遍なく拡散される。そのため、溝出口近傍に対して、一の溝の溝出口と他の溝の溝出口の間であっても不活性ガスの濃度差が生じることを防ぐことができ、当該不活性ガスの偏在を防止することができ、ガスシールのシール性を向上させることができる。
【００１８】
さらに好ましくは、一の溝と他の溝の間に頭部を貫通する貫通孔を設けた。これによって、一の溝と他の溝の間で不活性ガスの濃度が薄くなるおそれのある空間へ、濃度の高いガスを直接送り込むことができる。そのため、ノズル内孔とコレクタノズルとの間に形成される隙間で、不活性ガスの偏在を防止することができ、ガスシールのシール性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す部分縦断面図である。
【図２】第１実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す平面図である。
【図３】第１実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの使用例を説明する部分縦断面図である。
【図４】第２実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す部分縦断面図である。
【図５】第２実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す平面図である。
【実施例１】
【００２０】
本発明に係る実施例を添付した図面にしたがって説明する。図１は、本実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す部分縦断面図である。図２は、本実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す平面図である。また、図１は、図２のＢ−Ｂ線における断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００２１】
連続鋳造用ロングノズル１０は、略円筒体からなるノズル本体１を有している。図１及び図２に示すように、ノズル本体１の周壁部１ａはノズル内孔２を囲繞し、周壁部１ａ上端にはノズル頭部１１が連接形成されている。なお、図１において、連続鋳造用ロングノズル１０の下半分の図示は省略している。
【００２２】
ノズル頭部１１は、中央部に嵌合穴部１１ａが形成されている。当該嵌合穴部１１ａは、上端開口よりも下端開口が小径となるような先細り形状に形成されている。これによって、後述し、図３に示すようにコレクタノズル４０の先端部４０ａを容易に嵌合することができる。そして、嵌合穴部１１ａの下端開口はノズル内孔２に連通形成されている。
また、ノズル頭部１１は、上面が環状に形成されたメタルケース１２によって覆蓋されている。なお、図２は、当該メタルケース１２の上面を切除した平面図である。
メタルケース１２の中央部は、コレクタノズルを挿嵌可能な穴部１２ａが形成されており、側面には、不活性ガスを導入可能なガス導入口１３が形成されている。
ここで、本実施例において不活性ガスとは、アルゴン（Ａｒ）ガス又は窒素（Ｎ２）ガスを想定しているがこれに限定されるものではなく、高熱環境における化学反応性が低いガスであれば良い。
メタルケース１２の内径は、ノズル頭部１１の外径よりも若干大きく形成されている。これによって、ノズル頭部１１はメタルケース１２に遊嵌挿入され、ノズル頭部１１外側面とメタルケース１２内側面との間に、不活性ガスを滞留可能なガスプール部１４が形成される。ガス導入口１３はガス導入管（図示略）が接続され、外部からガス導入口を通じてガスプール部１４へ不活性ガスが導入される。
【００２３】
ノズル頭部１１には、ガスプール部１４とノズル内孔２上部に設けた嵌合穴部１１ａとを連通する溝２０が形成されている。
溝２０は、ガスプール部１４側に溝入口２０ａを備え、嵌合穴部１１ａ側に溝出口２０ｂを備えており、溝入口２０ａから溝出口２０ｂに向かって不活性ガスが流れるように形成されている。
溝２０は、溝入口２０ａ側から溝出口２０ｂ側に向かって、断面積が漸増する末広がり形状に形成されている。
ここで、溝２０の形状は、図２に示すように、少なくとも溝２０の幅が、溝入口２０ａから溝出口２０ｂに向かって漸増している形状が好ましく、この条件を満たすのであれば、溝２０の幅方向の断面形状は、たとえば、図１に示したような矩形状に限定されず、半円状、或いは逆三角形状と任意の形状に形成することができる。また、溝２０の長手方向、すなわち、溝入口２０ａから溝出口２０ｂに向かう方向に沿った平面視形状は、図２に示すような、湾曲した辺に挟まれた、いわゆるラッパ形状のみならず、たとえば所定の角度で勾配がつけられたテーパー状であっても良い。
【００２４】
溝出口２０ｂは、溝入口２０ａよりも断面積が大きく、また幅広く形成されている。これによって、溝出口２０ｂにおける不活性ガスの流速は、溝入口２０ａにおける不活性ガスの流速よりも遅くすることができる。そのため、溝入口２０ａから不活性ガスが強く吹き込まれたとき、溝出口２０ｂ側において流速が遅くなった不活性ガスは、溝２０の側面に沿って嵌合穴部１１ａ側へ吹き出し、略扇状に拡散する。これによって、溝出口２０ｂ近傍と、溝出口２０ｂ周辺の不活性ガスの濃度差を均すことができ、嵌合穴部１１ａ側で不活性ガスを均一に拡散させることができる。
【００２５】
ノズル頭部１１には、図２に示すように、溝２０が放射状に複数本配置されている。
溝２０は、不活性ガスを嵌合穴部１１ａ側で扇状に拡散可能に形成されている。そのため、一の溝２０と隣り合う他の溝２０、それぞれの溝出口２０ｂから放出された不活性ガスは、ガス濃度が薄くなるおそれのある溝出口２０ｂと溝出口２０ｂの中間付近まで広く拡散される。これによって、嵌合穴部１１ａ側で不活性ガスの濃度が濃い部分と、薄い部分の差を無くすことができ、不活性ガスの偏在によるガスシール不良を防止することができる。
【００２６】
複数本形成された溝２０の溝入口２０ａ側の総断面積は、メタルケース１２に形成したガス導入口１３の断面積よりも小さくなるように形成されている。これによって、ガスプール部１４側の背圧を高くすると共に、不活性ガスが吹き込まれる溝入口２０ａを絞り込んで、溝入口２０ａにおけるガス流速を速くすることができ、嵌合穴部１１ａ側へ確実にガスを送り込むことができる。
【００２７】
ノズル頭部１１に形成されている溝２０は、図２に示すように、ガスプール部１４を挟んで、溝入口２０ａがガス導入口１３と対向しないように配置されている。
これによって、ガス導入口１３から導入された不活性ガスは、ガスプール部１４を挟んで対向するノズル頭部１１側面に衝突し、当該ノズル頭部１１側面に沿って、ガスプール部１４内へ拡散充満する。そのため、ガス導入口１３から導入された不活性ガスが、そのまま勢いよく溝２０に流れ込んで、嵌合穴部１１ａ側へ吹き出すことを防止することができる。
【００２８】
上記のように形成された溝２０を有する連続鋳造用ロングノズル１０は、図３に示すように、メタルケース１２の穴部１２ａの上部からコレクタノズル４０の先端部４０ａを嵌合穴部１１ａに挿嵌して使用される。このとき、嵌合穴部１１ａ内側面とコレクタノズル４０の先端部４０ａ外側面との間には、ガスシール部２５が形成される。
ここで、ガス導入口１３から不活性ガスを導入したとき、不活性ガスは、図２に示すように、ノズル頭部１１側面に衝突する。そして、当該ノズル頭部側面に沿って、不活性ガスは、ガスプール部１４内へ拡散し、充満する。ガス導入口１３の断面積よりも、ノズル頭部１１に複数本形成された溝２０の溝入口２０ａの総断面積の方が小さいので、ガスプール部１４内で不活性ガスの背圧が上昇する。
【００２９】
不活性ガスの背圧が上昇するにつれて、溝２０に流入する不活性ガスの流速は上がる。溝２０は、溝入口２０ａから溝出口２０ｂに向かって断面積が漸増する末広がり形状に形成されているので、不活性ガスは、溝入口２０ａにおける流速よりも溝出口２０ｂ側における流速が抑えられる。そして、溝２０側面に沿って放出された不活性ガスは、溝出口２０ｂから扇状にガスシール部２５内へ拡散する。さらに、ノズル頭部１１へ放射状に複数本設けられた溝２０のうち、一の溝２０と隣り合う他の溝２０に挟まれたガスシール部２５には、互いに隣り合う溝２０からそれぞれ放出され、拡散した不活性ガスが満たされる。
これによって、当該ガスシール部２５内で、不活性ガスの偏在を防止することができ、良好なガスシールを形成することができる。
【実施例２】
【００３０】
次に本発明に係る他の実施例を添付した図面にしたがって説明する。図４は、本実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す部分縦断面図である。図５は、本実施例に係る連続鋳造用ロングノズルの構成の概略を示す平面図である。また、図４は、図５のＢ−Ｂ線における断面図、図５は、図４のＡ−Ａ線における断面図である。
【００３１】
本実施例に係る連続鋳造用ロングノズル１０Ａと、第１実施例に係る連続鋳造用ロングノズル１０との相違点は、ノズル頭部１１に貫通孔３０を有しているか否かである。第１実施例に記載した溝２０に係る構成、及びその他の構成は、第１実施例にと同様であるため、説明を省略する。
【００３２】
貫通孔３０は、ノズル頭部１１近傍で、ガスプール部１４と嵌合穴部１１ａを貫通するように形成されている。貫通孔３０は、ガスプール部１４側の孔入口３０ａと、嵌合穴部１１ａ側の孔出口３０ｂを備えている。貫通孔３０は、ガスプール部１４へ導入された不活性ガスが、孔入口３０ａから孔出口３０ｂに向かって流れるように形成されている。
【００３３】
貫通孔３０は、図５に示すように、ノズル頭部１１へ放射状に複数本設けた溝２０のうち、互いに隣り合う一の溝２０と他の溝２０の間に位置するように、溝２０と同様に放射状に複数本形成されている。
これによって、嵌合穴部１１ａ内側面とコレクタノズル４０の先端部４０ａ外側面との間に形成されるガスシール部２５で、互いに隣り合う溝２０の溝出口２０ｂ間の不活性ガスが薄くなるおそれのある場所へ不活性ガスを送り込むことができるので、当該ガスシール部２５内での不活性ガスの偏在を防止することができる。
【００３４】
貫通孔３０の孔入口３０ａの総断面積と、溝２０の溝入口２０ａの総断面積を合せたガス入口総断面積は、ガス導入口１３の断面積よりも小さくなるように形成されている。これによって、ガスプール部１４側の背圧を高くすると共に、不活性ガスが吹き込まれる溝入口２０ａと孔入口３０ａからなるガス入口を絞り込んで、嵌合穴部１１ａ側へ確実にガスを送り込むことができる。
【００３５】
ノズル頭部１１に形成されている貫通孔３０は、第１実施例に係る溝２０と同様、図５に示すように、ガスプール部１４を挟んで、孔入口３０ａがガス導入口１３と対向しないように配置されている。
これによって、ガス導入口３０から導入された不活性ガスは、ガスプール部１４を挟んで対向するノズル頭部１１側面に衝突し、当該ノズル頭部１１側面に沿って、ガスプール部１４内へ拡散充満する。そのため、ガス導入口１３から導入された不活性ガスが、そのまま勢いよく溝２０及び貫通孔３０に流れ込んで、嵌合穴部１１ａ側へ吹き出すことを防止することができる。
【００３６】
上記のように形成された溝２０及び貫通孔３０を有する連続鋳造用ロングノズルは、第１実施例及び図３で説明したように、嵌合穴部１１ａにコレクタノズル４０の先端部４０ａを挿嵌して使用される。このとき、嵌合穴部１１ａ内側面とコレクタノズル４０の先端部４０ａ外側面との間には、ガスシール部２５が形成される。
ここで、ガス導入口１３から不活性ガスを導入したとき、不活性ガスは、ノズル頭部１１側面に衝突する。そして、当該ノズル頭部１１側面に沿って、不活性ガスは、ガスプール部１４内へ拡散し、充満する。ガス導入口１３の断面積よりも、ノズル頭部１１に複数本形成された溝２０と貫通孔３０のガス入口総断面積の方が小さいので、ガスプール部１４内で不活性ガスの背圧が上昇する。
【００３７】
不活性ガスの背圧が上昇するにつれて、溝２０及び貫通孔３０に流入する不活性ガスの流速は上がる。溝２０は、第１実施例で説明したように、溝入口２０ａから溝出口２０ｂに向かって断面積が漸増する末広がり形状に形成されているので、不活性ガスは、溝入口２０ａにおける流速よりも溝出口２０ｂ側における流速が抑えられる。そして、溝２０側面に沿って放出された不活性ガスは、溝出口２０ｂから扇状にガスシール部２５内へ拡散する。
ここで、ノズル頭部１１へ放射状に複数本設けられた溝２０のうち、一の溝２０と隣り合う他の溝２０に挟まれたガスシール部２５には、貫通孔３０が形成されているので、当該ガスシール部２５の互いに隣り合う溝２０の間に貫通孔３０から不活性ガスが放出される。
これによって、当該ガスシール部２５内で、不活性ガスの偏在を防止することができ、良好なガスシールを形成することができる。
【００３８】
本実施例に係る連続鋳造用ロングノズル１０，１０Ａによれば、嵌合穴部１１ａ内側面とコレクタノズル４０の先端部４０ａ外側面との間に形成されるガスシール部２５へ、不活性ガスが均一に吹き込まれ、拡散するように溝２０を末広がり形状に形成し、また貫通孔３０を溝２０間に配置するようにした。
これによって、ガスシール部２５のガスシールを良好に維持して、溶鋼の酸化、或いはノズル内孔２側面の溶損を防ぎ、鋼の品質低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０，１０Ａ…連続鋳造用ノズル
１…ノズル本体、１ａ…周壁部、２…ノズル内孔、
１１…ノズル頭部、１１ａ…嵌合穴部、１２…メタルケース、
１３…ガス導入口、
１４…ガスプール部、
２０…溝、２０ａ…溝入口、２０ｂ…溝出口、
３０…貫通孔、３０ａ…孔入口、３０ｂ…孔出口、
４０…コレクタノズル、
【図１】
2020032430.tif 000003
【図２】
2020032430.tif 000004
【図３】
2020032430.tif 000005
【図４】
2020032430.tif 000006
【図５】
2020032430.tif 000007