(57)【要約】      （修正有）【課題】注湯開始直後から、モールドへ溶鋼を所定の流量で安定して供給でき、注湯量の変動に起因した鋳造開始初期の鋳片のブレークアウトの発生が防止可能で生産性の向上を図ることができる浸漬ノズルを提供する。【解決手段】タンディッシュ３１内の溶鋼１を、ストッパロッド３２により溶鋼の流量を調整して当該タンディッシュから湯溜り部へ供給するノズル部１２を具備する浸漬ノズル１０であって、ノズル部１２の内径ｄｍが、下記の（１）式を満たすようにした。2010099688.tif 000006但し、（１）式において、ｄｍがノズル部１２の上部からの距離Ｚにおけるノズル部１２の内径であり、Ｃが流量調整手段の流量係数であり、Ｄｉがノズル部１２の上部における内径であり、Ｈ１が鋳造開始時におけるノズル部の上部からの溶鋼レベル（高さ）であり、Ｚがノズル部１２の上部からの距離である。【選択図】図１
2010099688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ内の溶鋼を、流量調整手段により溶鋼の流量を調整して当該タンディッシュから湯溜り部へ供給する浸漬ノズルであって、
前記流量調整手段の下流に配置されたノズル部の内径ｄｍが、下記の（１）式を満たす
ことを特徴とする浸漬ノズル。
【数１】
2010099688.tif 000005
但し、（１）式において、ｄｍがノズル部の上部からの距離Ｚにおけるノズル部の内径であり、Ｃが流量調整手段の流量係数であり、Ｄｉがノズル部の上部における内径であり、Ｈ１が鋳造開始時におけるノズル部の上部からの溶鋼レベル（高さ）であり、Ｚがノズル部の上部からの距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機でタンディッシュ内の溶鋼を湯溜り部へ供給する浸漬ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造機においては、溶鋼を取鍋からタンディッシュに移し、このタンディッシュからモールド内の湯溜り部（例えば、周面が対向して配置される双ロールと、双ロールの両端部に配置される堰とで形成される空間や鋳型など）へ注入するものとして、ノズルが用いられている。前述したノズルとしては、ノズルの先端部（下端部）がモールド内の溶鋼に浸漬しないオープンノズルやノズルの先端部にある吐出口がモールド内の溶鋼に浸漬する浸漬ノズルが挙げられる。
【０００３】
オープンノズルは、溶鋼の流量が少なく、ビレットの連続鋳造およびビームブランクの連続鋳造などで利用されており、その内径が２０ｍｍ程度であり小さく、そのノズル長が１００ｍｍ程度であり短い形状のものである。他方、浸漬ノズルは、溶鋼の流量が多く、スラブの連続鋳造などで利用されており、その内径が５０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度でありオープンノズルと比べて大きく、そのノズル長が７００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度でありオープンノズルと比べて長い形状のものである。
【０００４】
上述したオープンノズルは、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１には、ノズル先端部の内壁をテーパ状に形成したオープンノズルが記載されている。このような形状にすることで、ノズル下端部近傍での空気の巻き込み（負圧の発生）を防止してノズルの摩耗を抑制し、長寿命化を図っていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３６３９５１３号明細書（例えば、図１など参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の浸漬ノズルでは、浸漬ノズル内部の高さ方向にテーパが形成されておらず、注湯開始初期には、ノズル内部で縮流する注湯流がノズル内部の壁面と接触しないために、ノズル内部が溶鋼で充填された状態とならない。このノズル内部が溶鋼で充填されていない状態は、ノズル内部が溶鋼で充填された状態と比較して溶鋼に作用するヘッドが低くなっている。このため、ノズル内部が溶鋼で充填されていない注湯開始初期の状態では、ノズル内部に溶鋼が充填された状態に比べて、注湯量が少なくなっている。その結果、ノズル内部が溶鋼で充填された状態を想定して算出される溶鋼の注湯量の予測値と実注湯量の間に差が発生し、所定の溶鋼量がモールド内の湯溜り部に溜まるまでの時間に予測値との差が発生していた。この予測値とのズレによって、例えば、湯溜り部に所定量が溜まる前に、モールドからの鋳片の引き抜きを開始したときには、鋳片の表面が十分に冷却されず、鋳片内部の凝固部の厚さが薄い鋳片を引き出し、その結果、ブレークアウトと呼ばれる鋳片の破断が生じて、生産に対して多大な不都合を生じさせていた。なお、鋳造開始初期にノズル内部が溶鋼で充填される時間は予測と実鋳造でのバラツキが大きく、その予測精度が低いのが現状である。そのため、ノズル内部が溶鋼で充填される時間を推定し、溶鋼に作用するヘッドの変動を考慮して注湯量を予測してもその予測精度は低く、湯溜り部に所定量が溜まる時間の予測精度も低い。
【０００７】
特許文献１に記載のオープンノズルを浸漬ノズルに適用したとしても、ノズル内部にストレート部があり、注湯開始初期にこの部分が溶鋼に接触しない。このため、注湯開始初期にノズル内部が溶鋼で充填されず、溶鋼に作用するヘッドがノズル内部が溶鋼で充填された状態と比べて低くなり、ノズル内部が溶鋼で充填された状態に比べ注湯量が少なくなる。よって、注湯開始直後にあっては、タンディッシュから供給される注湯量が適切に予測できない。
【０００８】
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、注湯開始直後から、タンディッシュから湯溜り部へ溶鋼をノズル内部が溶鋼で充填された状態に対応した流量で安定して供給でき、生産性の向上を効果的に図ることができる浸漬ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する第１の発明に係る浸漬ノズルは、
タンディッシュ内の溶鋼を、流量調整手段により溶鋼の流量を調整して当該タンディッシュから湯溜り部へ供給する浸漬ノズルであって、
前記流量調整手段の下流に配置されたノズル部の内径ｄｍが、下記の（１）式を満たす
ことを特徴とする。
【数２】
2010099688.tif 000003
但し、（１）式において、ｄｍがノズル部の上部からの距離Ｚにおけるノズル部の内径であり、Ｃが流量調整手段の流量係数であり、Ｄｉがノズル部の上部における内径であり、Ｈ１が鋳造開始時におけるノズル部の上部からの溶鋼レベル（高さ）であり、Ｚがノズル部の上部からの距離である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る浸漬ノズルによれば、タンディッシュ内の溶鋼を、流量調整手段により溶鋼の流量を調整して当該タンディッシュから湯溜り部へ供給する浸漬ノズルであって、前記流量調整手段の下流に配置されたノズル部の内径ｄｍが、上記の（１）式を満たすことで、ノズル部の内径が、溶鋼が大気中を自然落下する際の水平断面積よりも小さく設定され、注湯開始直後から、ノズル部内を溶鋼で確実に充填できる。その結果、ノズル部の内部における溶鋼の流量がノズル内部が溶鋼で充填された状態に対応した流量で安定する。よって、注湯量の予測精度が低いことによって発生するブレークアウトの抑制が可能となり、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る浸漬ノズルを実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の第１の実施例に係る浸漬ノズルについて、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る浸漬ノズルの説明図である。
【００１３】
本発明の第１の実施例に係る浸漬ノズル１０は、図１に示すように、溶鋼１が溜められるタンディッシュ３１の底部３１ａに連通して設けられる。タンディッシュ３１の底部３１ａにおける浸漬ノズル１０の上端部の開口に位置して、ストッパロッド（流量調整手段）３２の下端部３２ａが着座するラッパ部１１が設けられる。ストッパロッド３２の下端部３２ａは、図１にて下方へ向けて凸をなす円弧状に形成されている。ラッパ部１１は、浸漬ノズル１０の軸心（図示せず）に向けて凸をなす円弧状に形成されている。よって、ストッパロッド３２の下端部３２ａがラッパ部１１に着座（接触）することにより、タンディッシュ３１から浸漬ノズル１０への溶鋼１の供給が停止される。
【００１４】
浸漬ノズル１０は、上下方向に延在する、有底筒状のノズル部１２を具備する。すなわち、ノズル部１２には溶鋼１をタンディシュから湯溜り部へと供給する流路（ノズル内部）１３が形成され、ノズル部１２の下端部には当該下端部を閉塞する底壁部１４が形成される。ノズル部１２における底壁部１４近傍には吐出口１５が形成される。なお、底壁部１４に吐出口を設けたもの、あるいは底壁部１４を用いずに該部を吐出口として用いる浸漬ノズルもある。吐出口１５は、図１においては２箇所形成されている。なお、ノズル部１２の水平断面形状としては、円形が一般的であるが、楕円形状あるいは四角形状などの形状も挙げられる。
【００１５】
上述したノズル部１２は、その内径ｄｍが例えば５０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度であり、そのノズル長（ラッパ部１１の下端部１１ａに連続する内壁１２ａの上端から底壁部１４までの距離）が例えば７００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度である形状のものである。
【００１６】
上述したノズル部１２における内壁１２ａは、ノズル部１２の上部（ラッパ部１１の下端部１１ａに連続する内壁１２ａにおける上端部）からその下部（吐出口１５の下側の縁部）に向かってノズル部１２の内径ｄｍが連続的に変化し、当該ノズルの内径ｄｍが、溶鋼１が大気中を自然落下する際の水平断面積よりも小さく設定される。そして、ノズル部１２の内部における高さ方向全領域に亘ってテーパ部２０が形成されており、テーパ部２０における水平断面に対する傾斜角度がノズル部１２の下部ほど大きく設定されている。
【００１７】
上述したノズル部１２の内径ｄｍは、具体的には、下記の（１）式を満たすように形成されている。但し、下記の（１）式において、ｄｍがノズル部１２の上部（ラッパ部１１の下端部１１ａに連続する内壁１２ａにおける上端部）からの距離Ｚにおけるノズル部１２の内径であり、Ｃが流量調整手段の流量係数であり、Ｄｉがノズル部１２の上部における内径であり、Ｈ１が鋳造開始時におけるノズル部１２の上部からの溶鋼レベル（高さ）であり、Ｚがノズル部１２の上部（ラッパ部１１の下端部１１ａ）からの距離である。上記流量調整手段としてストッパロッドを用いた場合には、図１に示すように、ストッパロッド３２の先端部３２ａとラッパ部１１との距離に応じて上記流量係数が所定値に設定される。このように、ノズル部１２の内径ｄｍが、下記の（１）式を満たすことで、ノズル部１２の内径ｄｍが、溶鋼１が大気中を自然落下する際の水平断面積よりも小さく設定される。
【００１８】
【数３】
2010099688.tif 000004
【００１９】
よって、ノズル部１２の内壁１２ａは、テーパ状であって、その上端部から下端部に亘って、その上端部から下端部へ向かうに従い、テーパ部２０における水平断面に対する傾斜角度がノズル部１２の下部ほど大きく設定される。このようにノズル部１２の内壁１２ａの形状を円弧状に変えることで、溶鋼の縮流の影響によって、注湯開始初期に溶鋼がノズルと接触せず、ノズル内部が溶鋼によって充填されない状態が発生することが抑制される。すなわち、注湯開始前にあっては、ストッパロッド３２の先端部３２ａがラッパ部１１に接触しており、タンディッシュ３１内に溶鋼レベルＨ２にて溶鋼１が溜められる。続いて、ストッパロッド３２をラッパ部１１から離間し、注湯流が底壁部１４に到達した瞬間にノズル部内に溶鋼１が充填され、タンディッシュ３１内の溶鋼１と浸漬ノズル１０内の溶鋼１（ラッパ部１１から吐出口１５の上下方向中心位置までの溶鋼１）とを合わせたヘッドが吐出口から湯溜り部に供給される溶鋼に作用する。これにより、ノズル内部における溶鋼１の流量に対するヘッド変動の影響が発生しなくなり、その注湯量がノズル内部が溶鋼で充填された状態に対応した流量で安定し、該注湯量の予測精度が高まる。そのため、所定量の溶鋼１を浸漬ノズル１０の下方に配置される湯溜り部（図示せず）内に事前に予測した所定の時間で溜めることができる。よって、湯溜り部内の溶鋼１の引き出し開始時期を一定に設定でき、注湯量の予測精度が低いことによって発生するブレークアウトの抑制が可能となり、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００２０】
したがって、本実施例に係る浸漬ノズル１０によれば、ノズル部１２の内径ｄｍが、上記の（１）式を満たすことで、ノズル部１２の内径が、溶鋼１が大気中を自然落下する際の水平断面積よりも小さく設定され、注湯開始直後から、ノズル部内に溶鋼１を確実に充填できる。これにより、タンディシュ３１から湯溜り部へと供給される溶鋼１の流量が事前に予測した流量で注湯開始初期から安定する。その結果、所定量の溶鋼１を湯溜り部に所定の時間で溜めることができる。よって、モールド内の湯溜り部に所定の溶鋼量が溜まるまでの時間が予測値と鋳造時の実測値で良好に一致し、鋳片の引き抜きを開始した際のブレークアウトの発生が抑制されて、生産性の向上を効果的に図ることができる。
【００２１】
なお、上記では、流量調整手段としてストッパロッドを用いて説明したが、このストッパロッドの代わりにスライドゲートノズルを用いることも可能である。このスライドゲートを用いた場合であっても、上述した第１の実施例に係る浸漬ノズル１０と同様な作用効果を奏する。
【実施例２】
【００２２】
本発明の第２の実施例に係る浸漬ノズルについて、図２を参照して説明する。
図２は、本発明の第２の実施例に係る浸漬ノズルにおけるノズル上部からの距離とノズルの内径との関係を示すグラフである。図２において、ノズルの上部における内径Ｄｉを１００ｍｍとし、注湯開始時におけるノズル部の上部からの溶鋼レベル（高さ）を５００ｍｍとし、流量調整手段としてストッパロッドを用いた場合について示し、ノズル上部からの距離を１００ｍｍ毎にプロットしている。
【００２３】
本発明の第２の実施例に係る浸漬ノズルにおいて、ノズル部の内部における高さ方向全領域に亘ってテーパ部が形成されており、このテーパ部が第一〜第十のテーパ部で構成されている。
【００２４】
ここで、ノズル部におけるノズル上部（ノズルの上部）からの距離Ｚと円筒ノズル径（ノズル部の内径）ｄｍとの関係は、図２に示すように、Ｚが１００ｍｍである場合にはノズルの軸線に対して、３．４°のθ１１（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１１）となる。同様に、Ｚが２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍ、５００ｍｍ、６００ｍｍ、７００ｍｍ、８００ｍｍ、９００ｍｍ、１０００ｍｍである場合には、それぞれノズルの軸線に対してθ１２（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１２）、θ１３（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１３）、θ１４（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１４）、θ１５（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１５）、θ１６（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１６）、θ１７（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１７）、θ１８（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１８）、θ１９（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ１９）、θ２０（水平断面に対する傾斜角度が９０マイナスθ２０）となる。
【００２５】
よって、ノズル部の内壁は、テーパ状であって、その上端部から下端部に亘って、その上端部から下端部へ向かうに従い、テーパ部における水平断面に対する傾斜角度がノズル部の下部ほど大きく設定される。このように段階的にノズル部の内壁の形状を変えることで、注湯開始初期のノズル部の内部での注湯流の縮流の影響によってノズルと溶鋼が接触しない状態の発生が抑制される。すなわち、注湯開始前にあっては、図１に示すように、ストッパロッド３２の先端部３２ａがラッパ部１１に接触しており、タンディッシュ３１内に溶鋼レベルＨ２にて溶鋼１が溜められる。続いて、ストッパロッド３２をラッパ部１１から離間し、注湯流が底壁部１４に到達した瞬間にノズル部内に溶鋼１が充填され、タンディッシュ３１内の溶鋼１と浸漬ノズル１０内の溶鋼１（ラッパ部１１から吐出口１５の上下方向中心位置までの溶鋼１）とを合わせたヘッドが吐出口から供給される溶鋼に作用する。これにより、ノズル部１２の吐出口１５から供給される溶鋼に作用するヘッドが注湯開始初期から安定し、その流量がノズル内部が溶鋼で充填された状態を想定した予測流量と良好に一致し安定する。そのため、所定量の溶鋼１を湯溜り部内に所定の時間で溜めることができる。よって、鋳片の引き出しを開始した際、注湯量の予測精度が低いことによって発生するブレークアウトの抑制が可能となり、生産性の向上を図ることができる。
【００２６】
したがって、本実施例に係る浸漬ノズルによれば、注湯開始直後から、ノズル部内に溶鋼を確実に充填できる。その結果、吐出口から供給される溶鋼に作用するヘッドが注湯開始初期から安定し、その流量もノズル部が溶鋼で充填された状態を想定して算出される値と良好に一致する。よって、モールド内の湯溜り部に所定の溶鋼量が溜まるまでの時間が予測値と実鋳造時の実測値で良好に一致し、鋳片の引き抜きを開始した際の、注湯量の予測精度が低いことによって発生する鋳片のブレークアウトが抑制され、生産性の向上を図ることができる。
【００２７】
なお、上記では、テーパ部を１０箇所形成したノズル部を具備する浸漬ノズルを用いて説明したが、テーパ部を２つや３つや４つなど少なくとも２つ以上具備する浸漬ノズルとすることも可能である。テーパ部をノズル長に対して等分に形成した浸漬ノズルとすることも可能である。複数のテーパ部を具備し、複数のテーパ部の長さを所定の比率、例えば３つのテーパ部を具備する場合に、第１のテーパ部と第２のテーパ部と第３のテーパ部との長さの比を１：２：３で形成した浸漬ノズルとすることも可能である。これらのような浸漬ノズルであっても、上述した第２の実施例に係る浸漬ノズルと同様な作用効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る浸漬ノズルは、注湯開始直後から、タンディッシュから湯溜り部へ溶鋼を所定の流量で安定して供給でき、注湯量の変動に起因した鋳造開始初期のブレークアウトの発生が防止可能であるので、生産性の向上が図れる。よって、鉄鋼産業などにおいて、極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る浸漬ノズルの説明図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る浸漬ノズルにおけるノズル上部からの距離とノズルの内径との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１              溶鋼
１０            浸漬ノズル
１１            ラッパ部
１１ａ          下端部
１２            ノズル部
１２ａ          内壁
１３            流路
１４            底壁部
１５            吐出口
２０            テーパ部
３１            タンディッシュ
３１ａ          底部
３２            ストッパロッド
３２ａ          先端部
【図１】
2010099688.tif 000007
【図２】
2010099688.tif 000008