(57)【要約】【課題】鋳造工程開始時に浸漬ノズルが熱応力により破損することを防止できる連続鋳造方法、および、この連続鋳造方法に使用される浸漬ノズルを提供する。【解決手段】本発明の浸漬ノズルは、底部にモールド注入用の浸漬ノズルが設けられたタンディッシュに溶融金属を投入して連続鋳造を行う連続鋳造方法であって、少なくとも前記浸漬ノズルの吐出口を断熱材で覆い、当該浸漬ノズルを高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介して前記タンディッシュから前記モールドに溶融金属を注入する鋳造工程と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2008055472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部にモールド注入用の浸漬ノズルが設けられたタンディッシュに溶融金属を投入して連続鋳造を行う連続鋳造方法であって、
少なくとも前記浸漬ノズルの吐出口を断熱材で覆い、当該浸漬ノズルを高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、
前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介して前記タンディッシュから前記モールドに溶融金属を注入する鋳造工程と、を備える
ことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の連続鋳造方法において、
前記断熱材には、前記浸漬ノズルの前記吐出口に応じた位置に切目が形成されている
ことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の連続鋳造方法において、
前記予熱工程では、第一の誘導加熱コイルの内周側に前記浸漬ノズルを配設し、さらに、前記浸漬ノズルの上部開口より第二の誘導加熱コイルを挿入した状態で、当該第一および第二の誘導加熱コイルに高周波の誘導電流を印加することにより前記浸漬ノズルを予熱する
ことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の連続鋳造方法において、
前記浸漬ノズルの少なくとも一部がＦＣ（フリーカーボン）を含む耐火物で形成されている
ことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の連続鋳造方法において、
前記浸漬ノズルは、溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、前記内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる２層構造となっており、
前記外層のみ、または前記外層および前記内層の双方が、ＦＣを含む耐火物にて形成されている
ことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項６】
溶融金属の連続鋳造方法に使用される浸漬ノズルであって、
少なくとも一部がＦＣを含む耐火物にて形成され、溶融金属を吐出する吐出口を有したノズル本体と、
前記ノズル本体の外周部のうち少なくとも前記吐出口を覆う断熱材とを備え、
高周波誘導加熱によって予熱される
ことを特徴とする浸漬ノズル。
【請求項７】
請求項６に記載の浸漬ノズルにおいて、
溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、前記内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる２層構造となっており、
前記外層のみ、または前記外層および前記内層の双方が、ＦＣを含む耐火物にて形成されている
ことを特徴とする浸漬ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸漬ノズルを予熱する予熱工程を含む連続鋳造方法、および、この連続鋳造方法に使用される浸漬ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融金属を連続的に冷却凝固させて所定形状の鋳片を形成する連続鋳造方法が知られており、この連続鋳造方法では、浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールド（水冷鋳型）内に溶融金属を注入する鋳造工程が実施される。
【０００３】
浸漬ノズルは、タンディッシュの底部に取り付けられて、タンディッシュ内の溶融金属をノズル下端の吐出口よりモールド内に吐出するように構成されている。この浸漬ノズルは、下端側をモールド内の溶融金属中に浸漬させた状態で使用され、これにより、注入溶融金属の飛散を防止すると共に、注入溶融金属の大気との接触を防止して酸化を抑制している。また、浸漬ノズルは、整流化した状態で注入可能であるため、溶融金属に浮遊するスラグや非金属介在物などの不純物が溶融金属中へ巻き込まれることを防止している。結果、鋳片品質を改善できると共に、操業の安定性を確保できる。
【０００４】
ここで、上記鋳造工程では、浸漬ノズルの温度が低い場合、溶融金属の注入を開始する際に浸漬ノズルの割れや閉塞が起こったり、溶融金属上にスラグが十分に浮上せずに鋳片の品質が低下してしまう等の不具合が発生することがある。このため、浸漬ノズルを予熱しておくことで、溶融金属の注入を開始した際に浸漬ノズルに生じる温度差を減少させて、上記不具合の発生を防止することが考えられる。
【０００５】
このような予熱法としては、例えば図５に示すように、バーナー１００をノズル上部開口から挿入して、ノズル内部に燃焼ガスを吹き付けるものが考えられる。
また、例えば、タンディッシュ予熱用の高温ガスにより、タンディッシュおよび浸漬ノズルを同時に予熱する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の構成では、タンディッシュ底部に取り付けた浸漬ノズルの先端に、エジェクタ外筒が着脱自在に装着してある。このエジェクタ外筒は、浸漬ノズル内の流通路と交差する方向に高圧ガスを噴射可能とされており、この噴射によりタンディッシュ内の高温ガスが当該流通路内に吸引・流通するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−１７８１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、予熱後、溶融金属注入開始時までの間に浸漬ノズルは放置され、この間、浸漬ノズルは外気により冷却されてしまう。特にノズル下端部は吐出口より空気が侵入して著しく冷却され、このため浸漬ノズルの上端側と下端側とで大きな温度差が発生してしまう。したがって、せっかく予熱工程で浸漬ノズルを予熱しても、鋳造工程において溶融金属を注入開始した際にノズル下端部が大きな熱応力を受け、割れなどの破損トラブルが発生してしまう場合がある。
【０００８】
これに対して、予熱後から鋳造開始時までの浸漬ノズルの冷却を防止するために、例えば、図５に示すバーナー１００で予熱する場合では、予め浸漬ノズルの外周面部の下端側を断熱材５４で被覆しておくことが考えられる。しかしながら、この場合、バーナー１００の燃焼ガスを排気するために、断熱材５４におけるノズルの吐出口に対応する部位に排気口５４１を形成しなければならず、予熱後は排気口５４１を介してノズル内部に外気が流入してしまう。このため、ノズル下端側の冷却を防ぎきれず、鋳造開始時の上記破損トラブルを解決できない。
【０００９】
一方、上記特許文献１に記載の構成では、浸漬ノズルの冷却を防止するために、エジェクタ外筒の内側は耐火物でコーティングしてあり、浸漬ノズルの外周部のうちエジェクタ外筒の装着部以外の部位には放熱防止用の耐熱材が巻かれている。しかしながら、予熱後はエジェクタ外筒を外すことになるため、予熱後から鋳造開始までの間に浸漬ノズルの下端側が外気に曝されてしまう。結局、このような構成においても、鋳造開始前までに吐出口から外気が流入するので、鋳造開始時の上記破損トラブルを解決できない。
【００１０】
本発明の目的は、鋳造工程開始時に浸漬ノズルが熱応力により破損することを防止できる連続鋳造方法、および、この連続鋳造方法に使用される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】
【００１１】
本発明は、予熱工程において、少なくとも浸漬ノズルの吐出口を断熱材で覆い、浸漬ノズルを高周波誘導加熱にて予熱することにより、予熱後鋳造開始時までにおける浸漬ノズルの冷却を防ぐことができる、との知見に基づいて案出されたものである。すなわち、本発明の要旨とすることころは以下の通りである。
【００１２】
（１）本発明に係る連続鋳造方法は、底部にモールド注入用の浸漬ノズルが設けられたタンディッシュに溶融金属を投入して連続鋳造を行う連続鋳造方法であって、少なくとも前記浸漬ノズルの吐出口を断熱材で覆い、当該浸漬ノズルを高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介して前記タンディッシュから前記モールドに溶融金属を注入する鋳造工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
断熱材としては、主としてＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のセラミックファイバーを含んで構成された断熱材を使用することが好ましい。なお、当該セラミックファイバーの他にも、ＳｉＯ２−ＭｇＯ質のセラミックファイバーや、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２質の断熱キャスタブル等も使用できる。つまり、断熱材としては、断熱性を確保でき、かつ、鋳造工程の際には溶融金属の熱により溶解するもので、溶解物はスラグとなるものであればいずれでもよい。
また、断熱材は、浸漬ノズルの外周部全体を覆う状態に設けることが好ましいが、外周部の下半分を覆う状態など、少なくとも浸漬ノズルの吐出口を覆う状態に設ければいずれでもよい。
そして、断熱材の浸漬ノズルへの取付形態としては、上記セラミックファイバーをシート状に構成したものを袋状に成形し、これを浸漬ノズルの外周部に装着する構成が好ましいが、上記セラミックファイバーを浸漬ノズルの外周部に直接吹き付ける構成としてもよい。
また、予熱工程では浸漬ノズルをタンディッシュから取り外した状態、あるいは、浸漬ノズルをタンディッシュに取り付けた状態のいずれの状態で予熱しても構わない。
【００１４】
このような発明によれば、高周波誘導加熱により浸漬ノズルを予熱するので、図５に示すようなバーナー１００の燃焼ガスや、上記特許文献１のような高温ガスを吐出口から外部に排出する必要がなく、予熱開始時から鋳造開始時までの間、吐出口を断熱材にて覆うことができる。これにより、吐出口から外気が流入することを防止できるので、浸漬ノズルの下端側が冷却されることを防止できる。
そして、鋳造工程開始時には、浸漬ノズル内部は断熱材により保熱されているため、タンディッシュからの溶融金属がノズル内部を通過して吐出口から吐出する際に、浸漬ノズルが受ける熱応力を緩和でき、ノズルの破損を防止できる。しかも、吐出口部分の断熱材は、切目の有無に関わらず、溶融金属からの熱により溶解ないし溶融金属の吐出圧力により破けるので、断熱材が障害となることなく、吐出口から溶融金属を良好に吐出させることができる。
【００１５】
（２）本発明に係る連続鋳造方法では、上記（１）に記載の連続鋳造方法において、前記断熱材には、前記浸漬ノズルの前記吐出口に応じた位置に切目が形成されていることが好ましい。
ここで、切目の形状としては、例えば浸漬ノズルの吐出口の形状が矩形である場合、吐出口の縁部のうち上辺を除く３辺に略沿うコ字形状とすることが、鋳造工程開始時に吐出口部分の断熱材が容易に開くようになり溶融金属の吐出がスムーズになる点で好ましい。
【００１６】
このような発明によれば、浸漬ノズルの吐出口を断熱材で覆っていても、断熱材に切目が形成されているので、鋳造工程開始時には、吐出口部分の断熱材が吐出口からの溶融金属の熱あるいは吐出圧力により当該切目から開くようになる。このため、鋳造工程開始時において、断熱材にて阻害されることなく、吐出口から溶融金属をスムーズに吐出させることができる。また、断熱材には切目が形成されているものの、ノズル内部に溶融金属が導入されるまでは吐出口部分の断熱材は容易に開くことはないため、予熱開始時から鋳造開始時までの間、ノズルの吐出口を断熱材で覆い続けることができる。したがって、予熱開始時から鋳造開始時までの間に浸漬ノズルが冷却されることを防止できると共に、鋳造工程を良好に行うことができる。
【００１７】
（３）本発明に係る連続鋳造方法では、上記（１）または（２）に記載の連続鋳造方法において、前記予熱工程では、第一の誘導加熱コイルの内周側に前記浸漬ノズルを配設し、さらに、前記浸漬ノズルの上部開口より第二の誘導加熱コイルを挿入した状態で、当該第一および第二の誘導加熱コイルに高周波の誘導電流を印加することにより前記浸漬ノズルを予熱することが好ましい。
【００１８】
このような発明によれば、第一の誘導加熱コイルにて浸漬ノズルの外側から加熱し、かつ、第二の誘導加熱コイルにて浸漬ノズルの内側から加熱することで、浸漬ノズルの予熱効率を向上でき、短時間で確実に予熱を完了させることができる。したがって、連続鋳造の全操業時間を短縮できる。
【００１９】
（４）本発明に係る連続鋳造方法では、上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の連続鋳造方法において、前記浸漬ノズルの少なくとも一部がＦＣ（フリーカーボン）を含む耐火物にて形成されていることが好ましい。
【００２０】
このような発明によれば、耐火物中にＦＣが存在することにより、高周波誘導加熱にて当該ＦＣを選択的に加熱でき、図５に示すバーナー１００にて予熱する場合に比べて、浸漬ノズルを均一に予熱できる。このため、鋳造工程開始時に浸漬ノズルが受ける熱応力をさらに緩和でき、ノズルの破損を確実に防止できる。
また、高周波誘導加熱によれば、従来のように燃焼ガスを使用せずに短時間で予熱を完了できるので、耐火物中のＦＣの消失が少なく、溶融金属によるノズル内周部の溶損速度を低減できる。
【００２１】
（５）本発明に係る連続鋳造方法では、上記（４）に記載の連続鋳造方法において、前記浸漬ノズルは、溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、前記内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる２層構造となっており、前記外層のみ、または前記外層および前記内層の双方が、ＦＣを含む耐火物にて形成されていることが好ましい。
【００２２】
このような発明によれば、高周波誘導加熱により外層を選択的に加熱することで、あるいは外層および内層の双方を加熱することで、ノズル全体を均一に予熱することができる。したがって、鋳造工程開始時において、浸漬ノズルを介してモールド内に溶融金属を注入する際に、浸漬ノズルが受ける熱応力をさらに緩和でき、ノズルの折損や割れなどの不具合の発生頻度をさらに低減できる。
【００２３】
（６）本発明は、方法の発明だけでなく物の発明としても成立する。すなわち、本発明に係る浸漬ノズルは溶融金属の連続鋳造方法に使用される浸漬ノズルであって、少なくとも一部がＦＣを含む耐火物にて形成され、溶融金属を吐出する吐出口を有したノズル本体と、前記ノズル本体の外周部のうち少なくとも前記吐出口を覆う断熱材とを備え、高周波誘導加熱によって予熱されることを特徴とする。
このような発明によれば、上記（１）および（４）に記載の効果を奏することができる。したがって、鋳造工程開始時に浸漬ノズルが熱応力により破損することを防止できる。
【００２４】
（７）本発明に係る浸漬ノズルでは、上記（６）に記載の浸漬ノズルにおいて、溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、前記内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる２層構造となっており、前記外層のみ、または前記外層および前記内層の双方が、ＦＣを含む耐火物にて形成されていることが好ましい。
このような発明によれば、上記（５）に記載の効果を奏することができる。したがって、ノズルの折損や割れなどの不具合の発生頻度をさらに低減できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高周波誘導加熱により浸漬ノズルを予熱するので、燃焼ガス等を吐出口から排気する必要がなく、予熱開始時から鋳造開始時までの間、吐出口を断熱材にて覆うことができる。これにより、吐出口からの外気の流入により浸漬ノズルが冷却されることを防止でき、鋳造工程開始時に浸漬ノズルが熱応力により破損することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔連続鋳造機の概略構成〕
図１に本実施形態における連続鋳造機の概略構成を示す。図１において、１は連続鋳造機であって、この連続鋳造機１は、溶鋼を連続的に冷却凝固させて、所定形状の鋳片を鋳造するものである。このような連続鋳造機１は、取鍋２と、ロングノズル３と、タンディッシュ４と、複数の浸漬ノズル５と、複数のモールド６とを備えている。なお、図１では、浸漬ノズル５およびモールド６をそれぞれ１つだけ図示している。
【００２７】
取鍋２は、連続鋳造において最初に溶鋼が注入される耐熱容器であり、底面部には注入口２１が設けられている。
ロングノズル３は、取鍋２の注入口２１に取り付けられて、取鍋２内部に貯留された溶鋼をノズル下端開口部３１よりタンディッシュ４内に吐出するように構成されている。
タンディッシュ４は、ロングノズル３の下方に配設されて、取鍋２からロングノズル３を介して注入された溶鋼を貯留する耐熱容器である。このタンディッシュ４は、底面部には各モールド６に対応した複数の注入口４１が形成されており、この注入口４１の内部には注入口４１より流出する溶鋼の流量を調整する流量調整機（図示しない）が設けられている。このようなタンディッシュ４により、取鍋２からの溶鋼が整流化され、当該溶鋼が各モールド６に所定量ずつ分配されるようになっている。
【００２８】
浸漬ノズル５は、具体的には後述するが、タンディッシュ４における注入口４１の下部に取り付けられており、このノズルを介してタンディッシュ４内の溶鋼がモールド６内に注入される。
モールド６は、浸漬ノズル５の下方に設けられた水冷式の鋳型である。このモールド６内には浸漬ノズル５を介してタンディッシュ４からの溶鋼が連続的に注入される。このようなモールド６により、モールド６内の溶鋼は冷却されて、モールド６の内周面側から凝固シェルが形成・成長して、凝固した鋼が形成されるようになっている。
【００２９】
また、図示省略したが、モールド６の下方には、モールド６の内部にて鋳造された鋼を、モールド６内の下方開口部から下方に連続的に引き抜くローラーエプロンおよび引抜ロールが設けられている。さらに、引抜ロールの下流側には、引抜ロールにて引き抜かれて、モールド６内から連続鋳造で得られた鋳片を、所定の長さ寸法に切断する切断機（図示省略）が設けられている。この切断機にて当該鋳片が切断されることにより、例えば板状や棒状など所定長さの鋳片が形成されるようになっている。
【００３０】
〔浸漬ノズルの構成〕
次に、浸漬ノズル５の構成について、図２および３に基づいて説明する。図２は、本実施形態に係る浸漬ノズルを示す側断面図であり、図３はその外観を示した側面図である。
図２において、浸漬ノズル５は、ノズル本体５１と、ホルダー５２と、断熱材５３とを備えている。このような浸漬ノズル５は、後述する予熱工程において高周波誘導加熱により予熱されてから使用される。
【００３１】
ノズル本体５１は、略円筒状に形成されて、その下端を閉塞する円盤状の底面部５１１を有している。このノズル本体５１における側面部の底面部５１１近傍には、一対の矩形状の吐出口５１２が、互いに対向する状態で設けられている。また、ノズル本体５１は、その下端側がモールド６内の溶鋼に浸漬された状態で使用される。このようなノズル本体５１により、ノズル本体５１の上端開口より流入した溶鋼が、一対の吐出口５１２を介してモールド６内へと吐出されるようになっている。
【００３２】
このようなノズル本体５１としては、少なくとも一部がＦＣ（フリーカーボン）を含む耐火物にて形成されていることが好ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｃ系耐火物等のＦＣを含む耐火物からなる１層構造のものが挙げられる。
また、ノズル本体５１が、溶鋼が流通するノズル内周部を形成する内層、および、この内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる２層構造のものである場合、外層を構成する耐火物のみにＦＣが含まれているものが好ましく、例えば、内層にＣａＯ−ＭｇＯ系やＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系等の耐火物を使用し、外層にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｃ系やＣａＯ―ＺｒＯ２−Ｃ系等の耐火物を使用したものを例示できる。また、当該２層構造の場合、内層および外層を構成する双方の耐火物にＦＣが含まれているものも好ましく、例えば、内層にＣａＯ−ＭｇＯ−Ｃ系やＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｃ系等の耐火物を使用し、外層にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｃ系やＣａＯ―ＺｒＯ２−Ｃ系等の耐火物を使用したものが例示できる。
この他、ノズル本体５１として、少なくともパウダーライン部（ノズル外周面部のうちモールド６内のパウダーに接触する部位）をＺｒＯ２−Ｃ系等の耐火物で構成したものも使用できる。
【００３３】
ホルダー５２は、ノズル本体５１の上端部に装着可能な略円環状に形成され、注入口４１の下部に取り付けられる部材である。このホルダー５２は、通常は鉄製であり、ノズル本体５１の保持機能のために設置されている。このようなホルダー５２により、ノズル本体５１をタンディッシュ４に対して取り付けることが可能とされている。
【００３４】
断熱材５３は、図２および３に示すように、例えば、アルミナ−シリカ系のセラミックファイバーをシート状に構成したものを、ノズル本体５１の外周部全体を覆う袋状に形成したものを用いることができる。この断熱材５３をノズル本体５１の外周部に装着することにより、一対の吐出口５１２のそれぞれが覆われるようになっている。これにより、後述する予熱工程開始時から鋳造工程開始時までの間におけるノズル本体５１の冷却を防止できる。
【００３５】
このような断熱材５３は、断熱材５３のうち吐出口５１２に対向する部分を十分に薄く形成しておくことが好ましい。この場合、後述する鋳造工程開始時に、吐出口５１２Ａからの溶鋼の熱により断熱材５３の当該吐出口部分が溶融し、さらに溶鋼の圧力により当該吐出口部分が裂けて、ここから溶鋼が容易に吐出されるようになる。このため、鋳造工程開始時に、断熱材５３により阻害されることなく、吐出口５１２Ａから溶鋼がスムーズに吐出されるようになる。
また、断熱材５３における各吐出口５１２のそれぞれに対向する位置に、切目５３１を形成すれば更に好ましい。このような切目５３１を有する場合、例えば、図３に示すように、矩形状の吐出口５１２の縁部のうち上辺を除く３辺に略沿ったコ字形状であることが好ましい。これにより、鋳造工程開始時に、断熱材５３のうち吐出口５１２に対向する部分が、吐出口５１２からの溶鋼の熱あるいは吐出圧力により当該切目５３１から容易に開くようになり、吐出口５１２からの溶鋼の吐出がよりスムーズになる。また、予熱工程開始時から鋳造工程開始時までの間は、断熱材５３で吐出口５１２を覆い続けることが可能であるため、当該期間中のノズル本体５１の冷却を防止できる。
【００３６】
〔予熱装置の構成〕
次に、上記した構成の浸漬ノズル５を予熱する予熱装置について、図４に基づいて説明する。図４は、浸漬ノズルが装着された状態の予熱装置を示す側断面図である。
図４において、７は予熱装置であって、この予熱装置７は浸漬ノズル５を高周波誘導加熱により予熱する。このような予熱装置７は、耐熱容器７１と、外コイル７２（第一の誘導加熱コイル）と、内コイル７３（第二の誘導加熱コイル）と、図示しない誘導電流印加装置とを備えて構成されている。
【００３７】
外コイル７２は、耐熱容器７１の内部に収用された誘導加熱コイルであって、コイル内周側にノズル本体５１の下端部から中間部上方までを収容可能に構成されている。
内コイル７３は、外コイル７２と同様の誘導加熱コイルであって、ノズル本体５１の上部開口より内部に挿入可能に構成されている。
誘導電流印加装置は、外コイル７２および内コイル７３のそれぞれに高周波の誘導電流を印加する装置である。
【００３８】
〔連続鋳造方法〕
本実施形態に係る連続鋳造方法について、上記のような構成の連続鋳造機１および予熱装置７を使用した例で説明する。
本実施形態の連続鋳造方法は、予熱工程と、鋳造工程と、引抜工程と、切断工程と、搬送工程とを備えて構成されている。
【００３９】
予熱工程では、図４に示す予熱装置７を用いて、浸漬ノズル５を高周波誘導により予熱する。具体的には、まず、タンディッシュ４から外された状態の浸漬ノズル５に対して予熱装置７をセットする。このセットされた状態では、ノズル本体５１および断熱材５３は外コイル７２内に収容され、ノズル本体５１の上部開口より内部に内コイル７３が挿入された状態となっている。そして、誘導電流印加装置により、外コイル７２および内コイル７３に誘導電流を印加する。これにより、ノズル本体５１に含まれるＦＣ近傍に高密度のうず電流が発生して大きなジュール熱が発生し、ノズル本体５１全体が均一に加熱される。
【００４０】
このようにして、外側と内側から浸漬ノズル５を高周波誘導加熱で予熱することにより、例えば０．５〜２時間程度の予熱時間で、ノズル本体５１の温度を１１００℃以上に昇温させることができる。また、ノズル本体５１を例えば１１００℃以上に加熱する場合、従来の如くバーナー１００（図５参照）で加熱する場合には各部間で最大５００℃〜６００℃の温度差が生じるが、高周波誘導加熱によれば各部間で最大３００℃程度の温度差しか生じない。
【００４１】
なお、ノズル本体５１は断熱材５３にて覆われている状態となっているが、外コイル７２は高周波誘導加熱によってノズル本体５１自体を発熱させるので、断熱材５３にて予熱効率が低減されることはない。
また、高周波誘導加熱によれば、従来のように燃焼ガス等を使用せずに短時間で予熱が完了するので、ノズル本体５１中のＣ成分が消失し難く、ノズル本体５１中における気孔の拡大が防止される。このため、鋳造工程においてノズル内部を流通する溶鋼により、ノズル内周部が溶損されてしまうことを防止できる。
【００４２】
以上の予熱工程が終了した後は、予熱装置７が取り外され、浸漬ノズル５は、次の鋳造工程が開始されるまで外気に曝された状態のまま待機することになる。この間、浸漬ノズル５には断熱材５３が設けられているので、予熱工程終了時から鋳造工程開始時までの少なくとも５〜１０分程度の間は、ノズル本体５１の予熱時の高温状態を充分に維持することができる。すなわち、断熱材５３によりノズル本体５１の外周部全体が覆われているので、ノズル本体５１全体からの放熱を防止できる。特に、ノズル本体５１の吐出口５１２は断熱材５３により覆われているので、外気が吐出口５１２からノズル内部に流入することを防止でき、浸漬ノズル５の下端側が冷却されることを防止できる。
【００４３】
鋳造工程では、図１に示した連続鋳造機１を用いて溶鋼の鋳造を行う。まず、予熱工程にて予熱された浸漬ノズル５をタンディッシュ４の注入口４１に取り付けた後、取鍋２の内部に溶鋼を注入する。この溶鋼は、ロングノズル３を介して取鍋２からタンディッシュ４内部へと注入され、タンディッシュ４の内部にて整流化される。この後、整流化された溶鋼を、図示しない流量調整機にて流出量を調整しながら、浸漬ノズル５を介してモールド６内に注入し、モールド６において一定の湯面レベルを維持する。
【００４４】
この鋳造工程において溶鋼の注入を開始する際、ノズル本体５１は断熱材５３により高温状態を維持し続けているので、溶鋼注入によりノズル本体５１が受ける熱衝撃を緩和することができ、割れ等の不具合の発生を防止できる。そして、溶鋼の注入開始時には、吐出口５１２Ａからの溶鋼の熱により断熱材５３の吐出口５１２に対向する部分が溶融し、さらに溶鋼の圧力により当該吐出口部分が裂けて、断熱材５３にて阻害されることなく、吐出口５１２から溶鋼がスムーズに吐出される。特に、断熱材５３が切目５３１を有する場合は、断熱材５３の吐出口部分が容易に開き、吐出口５１２からよりスムーズに溶鋼が吐出される。
なお、以上の鋳造工程において、断熱材５３はモールド６内の溶鋼の熱により溶解し、溶解物はスラグとなるが、当該断熱材５３の溶解成分はスラグ中に溶存し、モールド６内の溶鋼中に混入することはない。
【００４５】
引抜工程では、モールド６内において冷却・固化された鋼を、図示しないローラーエプロンおよび引抜ロールにより下方に連続的に引き出す。
切断工程では、当該引抜ロールにて引き抜かれた鋼を切断機により所定の長さ寸法で切断して、所定形状の鋳片を連続的に形成する。
搬送工程では、切断工程で切断された所定長さの鋳片を、連続鋳造機１の外部に搬送する。
【００４６】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【００４７】
前記実施形態では、図３に示すように、断熱材５３はコ字形状の切目５３１を有しているとしたが、これに限定されない。すなわち、例えば図６（Ａ）に示す切目５３１Ａのような図中上下方向に延びた直線状や、例えば図６（Ｂ）に示す切目５３１Ｂのような十字形状であってもよい。このような場合でも、上記実施形態と同様に、予熱工程開始時から鋳造工程開始時までの間のノズル本体の冷却を防止可能であり、鋳造工程開始時には吐出口５１２から溶融金属を容易に吐出させることができる。
【００４８】
前記実施形態では、図３に示すように矩形状の吐出口５１２を例示したが、本発明では、例えば図６（Ｃ）〜（Ｅ）に示すような円状の吐出口５１２Ａであってもよい。この場合、断熱材の切目の形状としては、図６（Ｃ）に示す切目５３１Ｃのような吐出口５１２Ａの外周縁下側に略沿う円弧状や、図６（Ｄ）に示す切目５３１Ｄのような図中上下方向に延びた直線状、あるいは、図６（Ｅ）に示す切目５３１Ｅのような十字形状などが採用できる。このような場合でも、上記実施形態と同様に、予熱工程開始時から鋳造工程開始時までの間のノズル本体の冷却を防止可能であり、鋳造工程開始時には吐出口５１２Ａから溶融金属を容易に吐出させることができる。
【００４９】
また、本発明における断熱材の切目は、図３や図６（Ａ）〜（Ｅ）に示すような連続した線状でなく、例えば吐出口５１２，５１２Ａの外周縁に略沿うようにミシン目状に形成してもよい。この場合、予熱工程開始時から鋳造工程開始時までの間のノズル本体の冷却を確実に防止でき、鋳造工程開始時には、当該ミシン目部分を破る状態で吐出口５１２Ａより溶融金属を吐出させることができる。
【００５０】
前記実施形態では、ノズル本体５１は円盤状の底面部５１１を有しているとしたが、この底面部５１１に直線状のスリット（図示せず）を形成して、このスリットからも溶融金属を吐出可能としてもよい。この場合、断熱材の切目は当該スリットに沿って形成すれば、当該スリットから溶融金属を良好に吐出させることができる。
【実施例】
【００５１】
上述した実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。
実験に当たって以下の浸漬ノズル（実施例１、比較例１）を作成した。
【００５２】
〔実施例１〕
■浸漬ノズル：図２に示す上記実施形態の浸漬ノズル５と同様の構造であり、ノズル本体５１と、ホルダー５２と、断熱材５３とを備えている。
■ノズル本体の組成：アルミナ６６質量％、シリカ４質量％、ジルコニア５質量％、黒鉛２３質量％、バインダー２質量％
■ノズル本体のサイズ：最大外径寸法φ１４０ｍｍ、内径寸法φ８０ｍｍ、長さ寸法７００ｍｍ
■ノズル本体の製造法：上記各種無機物の微粉をフェノール樹脂で混練したものをＣＩＰ法にて成形し、これを還元焼成してノズル本体を得た。
■断熱材の材質：アルミナ−シリカ系のセラミックファイバー
■断熱材の形成法：上記ファイバーをシート状に構成したものをノズル本体５１の外周部全体を覆う袋状に形成し、コ字形状の切目５３１を設けた。
【００５３】
〔比較例１〕
■浸漬ノズル：図５に示す浸漬ノズル５Ａであり、図２に示す上記実施形態と同様のノズル本体５１およびホルダー５２を備え、さらに断熱材５４を備えている。この断熱材５４は、断熱材５３とは異なるものであり、図５に示すように、浸漬ノズルの外周面部の下端側を被覆するように設けられ、断熱材５４における吐出口５１２に対応する部位には矩形状の排気口５４１が設けられている。
■ノズル本体の組成：アルミナ６６質量％、シリカ４質量％、ジルコニア５質量％、黒鉛２３質量％、バインダー２質量％
■ノズル本体のサイズ：最大外径寸法φ１４０ｍｍ、内径寸法φ８０ｍｍ、長さ寸法７００ｍｍ
■ノズル本体の製造法：上記各種無機物の微粉をフェノール樹脂で混練したものをＣＩＰ法にて成形し、これを還元焼成することにより形成した。
■断熱材の材質：アルミナ−シリカ系のセラミックファイバー
■断熱材の形成法：上記ファイバーをシート状に構成したものをノズル本体５１の外周部の下端側を覆う袋状に形成し、矩形状の排気口５４１を形成した。
【００５４】
〔高周波誘導加熱による予熱〕
■予熱対象：実施例１
■予熱装置：図４に示す予熱装置７と同様である。外コイル７２には径寸法φ２００ｍｍ、長さ寸法５００ｍｍのものを使用し、内コイル７３には径寸法φ７０ｍｍ、長さ寸法３００ｍｍのものを使用した。
■誘導電流：外コイル７２には周波数３０ｋＨｚ、電流２００Ａ、電力量１５ｋＷの誘導電流を印加した。内コイル７３には、周波数３７ｋＨｚ、電流２００Ａ、電力量１２ｋＷの誘導電流を印加した。
■予熱時間：４０分
【００５５】
〔バーナー加熱による予熱〕
■予熱対象：比較例１
■予熱装置：図５に示すバーナー１００を用いて予熱した。図５において、浸漬ノズル５Ａを耐熱容器１０１中に収容した状態で、浸漬ノズル５Ａの上端開口部より内部にバーナー１００を挿入して燃焼ガスを吹き付ける。
■燃焼ガス：ＣＯＧ（Coke-oven Gas：コークス炉ガス）
■空気比：１．２
■予熱時間：９０分
【００５６】
〔鋳造実験〕
■実験対象：実施例１、比較例１
■連続鋳造機：図１に示す上記実施形態の連続鋳造機１と同様のものを使用した（８チャージ）。
■鋳造方法：上記実施形態における鋳造工程と同様である。具体的には、各浸漬ノズル５を単体で予熱した後、それぞれタンディッシュ４に取り付けて、予熱終了の時点から５分後に鋳造を開始した。
■鋼種：低炭素鋼
■モールドパウダーの塩基度：１．０
■操業時間：合計３６０分
【００５７】
〔実験結果〕
実施例１および比較例１の浸漬ノズル５，５Ａについて上記鋳造実験を実施した結果、比較例１のトラブル発生率指数が１００であるのに対して、実施例１のトラブル発生率指数は２０程度であり、すなわち実施例１のトラブル発生率指数を比較例１に比べて８０程度低減できた。ここで、トラブル発生率指数とは、比較例１のトラブル発生率を１００とした場合における実施例１のトラブル発生率の相対値である。また、トラブル発生率とは、鋳造した回数と、折損や割れなどの不具合が発生した回数との比である。
このように、実施例１のトラブル発生率指数を比較例１に比して著しく低減できたのは、浸漬ノズルを高周波誘導加熱で予熱し、かつその外周を断熱材５３で覆ったことにより、溶鋼吐出の際に浸漬ノズルが受ける熱応力を緩和できたためと考えられる。
すなわち、実施例１では、浸漬ノズルを高周波誘導加熱で予熱したことにより浸漬ノズルが均一に加熱され、さらに予熱開始時から鋳造開始時までの間、ノズルの吐出口を断熱材で覆ったことにより浸漬ノズル内部が保熱された。この結果、溶鋼を吐出した際に浸漬ノズルが受ける熱応力を緩和でき、応力割れの発生を防止できたものと考えられる。
一方、比較例１のように浸漬ノズルをバーナーで予熱した場合は、浸漬ノズルを均一に加熱することができず、また予熱終了時から鋳造開始時までの間に断熱材５４の排気口５４１からノズル内部の熱が逃げてノズル下端部が冷却された。この結果、溶鋼を吐出した際に浸漬ノズルが大きな熱応力を受けて、応力割れが多く発生したものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態における連続鋳造機の概略構成を示す。
【図２】前記実施形態に係る浸漬ノズルを示す側断面図である。
【図３】前記実施形態に係る浸漬ノズルの外観を示す側面図である。
【図４】前記実施形態における浸漬ノズルが装着された状態の予熱装置を示す側断面図である。
【図５】従来のバーナーを用いた加熱法により浸漬ノズルを予熱している状態を示す側断面図である。
【図６】前記実施形態における切目の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    …連続鋳造機
２    …取鍋
２１  …注入口
３    …ロングノズル
３１  …ノズル下端開口部
４    …タンディッシュ
４１  …注入口
５…浸漬ノズル
５Ａ…浸漬ノズル
５１  …ノズル本体
５１１…底面部
５１２，５１２Ａ…吐出口
５２  …ホルダー
５３  …断熱材
５３１，５３１Ａ〜５３１Ｅ…切目
５４  …断熱材
５４１…排気口
６    …モールド
７    …予熱装置
７１  …耐熱容器
７２  …外コイル（第一の誘導加熱コイル）
７３  …内コイル（第二の誘導加熱コイル）
１００…バーナー
１０１…耐熱容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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