(57)【要約】【課題】連続鋳造時に浸漬ノズルの内部を通過する溶鋼における渦流及び偏流発生を防止するとともに、ノズルの内壁に介在物が付着されない花模様断面を有する連続鋳造用浸漬ノズルを提供する。【解決手段】連続鋳造工程時にノズルを通過する溶鋼の偏流及び介在物の付着を防止するために、所定区間で放射線状の円形溝部からなる花模様断面を有する内径区間が備わった連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記花模様内径区間は、ノズルの上端から所定距離離れて形成され、前記花模様内径区間の終了地点には、花模様の最内郭部によって形成される内径より１．１倍〜１．５倍大きく形成された内径を有する拡大内径区間が形成されたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルを構成する。【選択図】図５
2008540131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造工程時にノズルを通過する溶鋼の偏流及び介在物の付着を防止するために、所定区間で放射線状の円形溝部からなる花模様断面を有する内径区間が備わった連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
前記花模様内径区間は、ノズルの上端から所定距離離れて形成され、前記花模様内径区間の終了地点には、花模様の最内郭部によって形成される内径より１．１倍〜１．５倍大きく形成された内径を有する拡大内径区間が形成されたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】
前記花模様内径区間は、
ノズルの上端から５０mm〜３００mm離れた地点に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項３】
前記花模様内径区間の長さは、５０mm〜４００mmであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項４】
前記花模様内径区間の両端部は、端部に行くほど内径が広くなるようにテーパー状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項５】
前記拡大内径区間が終了したノズルの下部には、両端に行くほど内径が広くなるような曲面で形成され、拡大内径区間より小さい内径を有する縮小内径区間がさらに形成されたことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項６】
前記円形溝部は、互いに対向するように形成され、その個数が偶数であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造時の浸漬ノズルに関するもので、より詳細には、浸漬ノズルを通過する溶鋼の偏流及びノズル内部の介在物の付着を防止するために、ノズルの一部区間の断面を花模様形状に形成した連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、連続鋳造工程は、製鋼工場で製造された溶鋼をレードルからタンディッシュを経てモールド側に連続的に注入した後、溶鋼を凝固させることで鋳片を製造する工程である。
【０００３】
図１は、一般的なタンディッシュからモールドへの連続鋳造を示す概略図で、タンディッシュからモールドへの連続鋳造において、レードル１内の溶鋼は、その量がスライディングプレート３によって調節されてタンディッシュ２に供給され、前記タンディッシュ２に供給された溶鋼は、タンディッシュ２の下部に装着されたスライディングプレート３を順に通過し、浸漬ノズル６を経てモールド７に注入される。
【０００４】
図２に示すように、前記スライディングプレート３は、上部プレート３ａ、中間プレート３ｂ及び下部プレート３ｃからなり、上部プレート３ａの上部には上部ノズル４が位置し、下部プレート３ｃの下部には浸漬ノズル６が設置される。そして、前記中間プレート３ｂが左右に往復しながら上部ノズル４と浸漬ノズル６とを連結する開度を変化させることで、タンディッシュ２から浸漬ノズル６側に供給される溶鋼量が制御される。
【０００５】
その結果、前記スライディングプレート３を通して浸漬ノズル６側に供給される溶鋼は、スライディングプレート３と浸漬ノズル６の内径面に順に当接しながら回転力を受けるが、この過程で溶鋼が偏流及び渦流の形態を有するようになり、浸漬ノズル６内でスプラッシュ（Ｓｐｌａｓｈ）現象が発生する。
【０００６】
このスプラッシュ現象によってノズル内の溶鋼流れが不均一になり、浸漬ノズル６の内径面に多量の介在物が付着してしまう。この介在物は、浸漬ノズル６の内径を閉鎖させることで、吐出流量や流速の不均一を引き起こし、鋳片や湯面を不安定にして鋳造速度を減少させるだけでなく、鋳造中断に至る深刻な問題を誘発させて生産性低下及び品質低下の主要原因として作用する。
【０００７】
図２に示すように、上記のような溶鋼の偏流やノズル内部の介在物の付着を防止する方法と関連したものとして、ノズルの内部に所定の段付き部１１を形成した浸漬ノズル１０がある。前記浸漬ノズル１０は、段付き部１１をノズルの内部に形成し、この段付き部１１によって相対的に狭くなったノズルを溶鋼が通過しながら流速が増大することで、溶鋼の偏流及び介在物の付着を抑制している。
【０００８】
しかしながら、この浸漬ノズル１０においては、溶鋼の流速増加によって左右側吐出口１２，１２側への溶鋼流れがやや均一になる効果があるだけで、ノズル内の溶鋼偏流を完璧に除去することはできない。むしろ、前記段付き部１１で溶鋼の停滞区間が形成され、この場所に介在物が蓄積されて隣接地域に拡散されることで、溶鋼の偏流及び介在物の付着現象が再発するという問題を誘発する。
【０００９】
一方、図３に示すように、溶鋼の偏流やノズル内部の介在物付着を防止するための他の従来のノズルとして、"連続鋳造用コレクターノズルまたは浸漬ノズル"が知られている。
【００１０】
この浸漬ノズル２０によると、ノズルの上部に花模様断面区間Ｐが備わり、花模様の中央部に作用する求心力によって溶鋼の偏流現象が抑制されることで、溶鋼が浸漬ノズル２０下部の吐出口２２に均等に配分される。これと同時に、前記花模様断面区間Ｐの下部に花模様断面区間Ｐの内径より小さい内径を有する段付き部２１が備わり、これによって花模様断面区間Ｐを通過した溶鋼の流速が増大することで、ノズル内部の介在物付着を抑制している。
【００１１】
しかしながら、図４に示すように、上記の浸漬ノズル２０は、スライディングプレート３から発生した溶鋼の偏流が花模様断面区間Ｐに進入するとき、一部の円形溝２３を除いたまま偏流進行方向側の花模様円形溝のみを通して流れるしかなく、溶鋼の偏流を完璧に除去するのに限界があった。また、上述した浸漬ノズル１０の場合と同様に、依然として、介在物が前記段付き部２１に蓄積されて隣接領域に拡散されるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記のような従来の問題点を勘案してなされたもので、その目的は、連続鋳造時に浸漬ノズルの内部を通過する溶鋼における渦流及び偏流発生を防止するとともに、ノズルの内壁に介在物が付着されない花模様断面を有する連続鋳造用浸漬ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、連続鋳造工程時にノズルを通過する溶鋼の偏流及び介在物の付着を防止するために、所定区間で放射線状の円形溝部からなる花模様断面を有する内径区間が備わった連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記花模様内径区間は、ノズルの上端から所定距離離れて形成され、前記花模様内径区間の終了地点には、花模様の最内郭部によって形成される内径より１．１倍〜１．５倍大きく形成された内径を有する拡大内径区間が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記花模様内径区間は、ノズルの上端から５０mm〜３００mm離れた地点に形成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記花模様内径区間の長さは、５０mm〜４００mmを満足するように形成されることが好ましい。
【００１６】
また、前記花模様内径区間の両端部は、端部に行くほど内径が広くなるようにテーパー状に形成される。
【００１７】
また、前記拡大内径区間が終了したノズルの下部には、両端に行くほど内径が広くなるような曲面で形成され（curved）、拡大内径区間より小さい内径を有する縮小内径区間がさらに形成される。
【００１８】
また、前記円形溝部は、互いに対向するように形成され、その個数が偶数であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成された本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルによると、ノズルの上端から所定距離離れた地点に花模様内径区間を形成し、ノズルを通過する溶鋼がノズルの内部に自然に集まりながら花模様形成部の全地域にかけて均一に流入するようにし、前記花模様内径区間の終了地点に前記花模様の内径より１．１倍〜１．５倍大きい内径を有する拡大内径区間を形成して溶鋼の流速を適正に増加させることで、溶鋼の偏流発生と介在物の付着を効率的に防止できるようになる。その結果、連続鋳造作業性を向上させるとともに、モールド湯面を安定化させて鋼の品質を向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで、本明細書及び特許請求の範囲で使用された用語や単語は、発明者が自身の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づいて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されるべきである。
【００２１】
以下、本発明に係る好適な実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図５及び図６に示すように、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズル１００は、タンディッシュ２の下部に設置されたスライディングプレート３のうち下部プレート３ｃの下部に密着設置され、連続鋳造工程時に浸漬ノズル１００を通過する溶鋼の偏流及び浸漬ノズル１００内の介在物の付着を防止するために、所定区間で放射線状の円形溝部１０３からなる花模様形状の断面を有する内径区間Ｂを備えている。
【００２３】
ここで、前記花模様形状は、従来技術で説明した花模様と同一の形状を有するので、それに対する詳細な説明は省略する。
【００２４】
本発明によると、前記花模様内径区間Ｂは、浸漬ノズル１００に供給される溶鋼の偏流を効果的に防止するために、ノズルの上端から所定距離Ａ離れて形成される。前記花模様内径区間Ｂがノズルの上端から所定距離Ａ離れた位置に形成されると、溶鋼がスライディングプレート３を通過する過程で一側面に偏向され、花模様形成部のうち一側面の領域を通して初期流入が行われることで、花模様内径区間Ｂで溶鋼の偏流が完全に除去されない現象を防止することができる。
【００２５】
すなわち、浸漬ノズル１００の上端に流入した溶鋼は、所定距離Ａを通過しながらノズルの内部に自然に集まるので、花模様内径区間Ｂを通過する時点で花模様形成部の全領域にかけて均一に流入し、その結果、花模様内径区間Ｂで溶鋼の偏流が一層効果的に抑制される。
【００２６】
【表１】
2008540131.tif 000003
【００２７】
表１は、浸漬ノズル上端からの距離を異にして花模様内径区間Ｂを形成した各浸漬ノズルに対し、ノズル上端の渦流状態とモールド湯面の状態をチェックし、秒当たりに左右吐出口を抜け出る溶鋼の吐出質量の差を測定した実験結果である。  
【００２８】
表１に示すように、花模様内径区間Ｂが浸漬ノズル１００の上端から５０mm以下に近接して形成されるか、３００mm以上離れて形成されると、溶鋼の渦流が過度に発生し、溶鋼の偏流が激しくなることが分かる。
【００２９】
したがって、花模様内径区間Ｂは、浸漬ノズルの上端から５０mm〜３００mm離れて形成される場合、最も好ましいことが分かる。
【００３０】
さらに、花模様内径区間Bの長さを異にして反復的に実験した結果、前記花模様内径区間Ｂは、５０mm〜４００mmにかけて形成した場合、最も良好な結果を得ることができた。
【００３１】
これは、花模様内径区間Ｂが５０mmより短く形成されると、この花模様内径区間Ｂが短くなり、花模様内径区間Ｂを通過する間に溶鋼の偏流が完全に除去されないためである。また、花模様内径区間Ｂが４００mmより長く形成されると、花模様内径区間Ｂの下端と浸漬ノズル１００の吐出口１２０との距離が過度に短くなり、花模様内径区間Ｂを通過して適正流速より速くなった溶鋼が減速されずに、吐出口１２０から速い速度で吐出されることで、湯面が不安定になるためである。
【００３２】
一方、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズル１００は、花模様内径区間Ｂの終了地点に花模様の最内郭部によって形成される内径ｄ１より大きい内径ｄ２を有する拡大内径区間Ｃを備えている。
【００３３】
前記拡大内径区間Ｃの内径ｄ２が花模様内径ｄ１より小さいか等しい場合は、この区間を通過する溶鋼の流速が一層速くなり、モールド湯面が不安定になる。このような溶鋼速度の突然の増加によってノズル内径面に溶鋼停滞区域が形成され、介在物が付着されやすくなる。
【００３４】
また、拡大内径区間Ｃの内径が花模様内径より適正範囲を超えて大きい場合、溶鋼速度の急減によって、ノズル内径面に介在物が容易に付着される。
【００３５】
したがって、溶鋼流速の急減を防止するために、拡大内径区間Ｃの内径を適正範囲内にすべきである。そこで、本出願人は、多数回の反復的な実験を経て、拡大内径区間Ｃの内径ｄ２が花模様の最内郭部によって形成される内径ｄ１より１．１倍〜１．５倍大きい場合、最も安定的な溶鋼流れと介在物付着の最小化を達成できることを見出した。
【００３６】
一方、前記花模様内径区間Ｂの両端部は、端部に行くほど内径が広くなるように、テーパー状に形成されることが好ましい。上記のように花模様内径区間Ｂの両端部に所定のテーパー区間１０３が形成されると、溶鋼が前記テーパー区間１０１を通過しながら自然に花模様の中心に集まるので、溶鋼の渦流及び偏流を一層効果的に除去することができる。さらに、花模様内径区間Ｂから排出される溶鋼の速度が急激に増大または減少する現象を防止することで、溶鋼の流れを安定的に維持することができる。
【００３７】
本発明によると、前記拡大内径区間Ｃが終了したノズルの下部には、拡大内径区間Ｃより小さい内径ｄ３を有する縮小内径区間Ｄがさらに形成される。
【００３８】
花模様内径区間Ｂと拡大内径区間Ｃを順に通過した溶鋼が前記縮小内径区間Ｄを通過しながらノズルの中心部に集まり、その流速が適正に増加するので、花模様内径区間Ｂと拡大内径区間Ｃを経て１次的に除去された溶鋼偏流が前記縮小内径区間Ｄを通過する過程で２次的に除去され、微細な偏流まで完璧に除去されるようになる。
【００３９】
この場合、前記縮小内径区間Ｄは、両端に行くほど内径が広くなるような曲面で形成されることが好ましい。このようにすると、拡大内径区間Ｃを抜け出た溶鋼が縮小内径区間Ｄに自然に進入されるので、溶鋼停滞区間が発生せずに、縮小内径区間Ｄの進入部に介在物が付着されない。
【００４０】
また、この縮小内径区間Ｄは、必要によって複数個形成されてもよい。
【００４１】
一方、本発明の花模様内径区間Ｂでの花模様断面を構成する円形溝部１０３は、互いに対向するように形成され、その個数は偶数であることが好ましい。
【００４２】
その理由は、円形溝部１０３の個数が奇数であると、浸漬ノズル１００下部の吐出口１２０が両側に対称的に形成される関係で、吐出口１２０の鉛直上方に円形溝部１０３を一致させるように配置できなくなるので、円形溝部１０３の下端から抜け出た溶鋼が吐出口１２０に自然に排出されず、ノズルの内径面に衝突したり、隣接した円形溝部１０３から移動する溶鋼と衝突しながら吐出口１２０の入口で渦流を発生させるためである。渦流が発生すると、溶鋼の吐出性が不良になって偏流量が増大し、停滞区間が発生するので、介在物が容易に付着される。
【００４３】
したがって、花模様の円形溝部１０３を互いに対向させて偶数で形成すると、上記のような現象が効果的に防止される。
【００４４】
【表２】
2008540131.tif 000004
【００４５】
表２は、本発明に係る浸漬ノズル１００と、ノズル内径部の一側に段付き部１１，２１や花模様形成区間Ｐを備えた浸漬ノズル１０，２０との介在物付着程度を比較した実験結果であり、測定部位を異ならせて介在物の付着厚さを測定したものである。
【００４６】
本実験の比較例１は、内径が狭くなるように段付き部１１が形成された従来の浸漬ノズル１０で（図２を参照）、比較例２は、ノズルの一側に花模様断面形状の内径区間Ｐと段付き部２１が形成された従来の浸漬ノズル２０である（図３及び図４を参照）。
【００４７】
表２に示すように、本発明の浸漬ノズル１００の内部に付着された介在物は、比較例１及び２の場合より長い鋳造時間の経過後に測定されたものであるが、それにもかかわらず、その量が最も少ない点から見て、本発明の浸漬ノズル１００が従来の浸漬ノズル１０，２０よりも溶鋼偏流及び介在物付着の防止に非常に効果的であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、溶鋼の流速を適正に増加させて、溶鋼の流れを均一にするので、溶鋼の偏流発生と介在物付着を効率的に防止でき、連続鋳造作業性向上及び鋼の品質向上側面で産業上の利用可能性が著しく高い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一般的なタンディッシュからモールドへの連続鋳造を示す概略図である。
【図２】従来の連続鋳造用浸漬ノズルの一例として、内径部に所定の段付き部が形成された連続浸漬ノズルの縦断面図である。
【図３】従来の連続鋳造用浸漬ノズルの他の例として、花模様内径区間と段付き部を有する連続鋳造用浸漬ノズルの縦断面図である。
【図４】従来の連続鋳造用浸漬ノズルの他の例として、花模様内径区間と段付き部を有する連続鋳造用浸漬ノズルの横断面図である。
【図５】本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの縦断面図である。
【図６】本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの花模様内径区間を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２      タンディッシュ
３      スライディングプレート
４      上部ノズル
１００  浸漬ノズル
１０１  テーパー区間
１０３  円形溝部
１２０  吐出口
【図１】
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【図２】
2008540131.tif 000006
【図３】
2008540131.tif 000007
【図４】
2008540131.tif 000008
【図５】
2008540131.tif 000009
【図６】
2008540131.tif 000010
【国際調査報告】
2008540131.tif 000011
2008540131.tif 000012