(57)【要約】 【課題】  吐出孔付近へのアルミナ付着を効果的に抑制すること。【解決手段】  対向する２つの吐出孔１１ａを底部に有するガス吹込み型の連続鋳造用浸漬ノズル１１のうち、浸漬ノズル１１内への溶鋼供給量Ｑが１０トン／分以下の場合に使用するものである。ガス吹込み部にあたる多孔質耐火物７の溶鋼流下方向長さＬ（ｍｍ）を次式で定義する長さとなすと共に、この多孔質耐火物７を、多孔質耐火物７の下端と前記吐出孔１１ａの上端との距離Ｌ1が５０ｍｍ以下となる位置に配置する。  ０.０５×Ｑ≦Ｌ／Ｌ0≦０.２０×Ｑ    Ｌ0：浸漬ノズルの取り付け上端から吐出孔の上端までの溶鋼流下方向の長さ（ｍｍ）【効果】  ノズル詰まりを効果的に防止できるので、生産効率の向上が図れる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの吐出孔を底部に有し、ノズル内への溶鋼供給量Ｑが１０トン／分以下の場合に使用するガス吹込み型の連続鋳造用浸漬ノズルであって、
ガス吹込み部にあたる多孔質耐火物の溶鋼流下方向長さを次式で定義する長さとなすと共に、
この多孔質耐火物を、多孔質耐火物の下端と前記吐出孔の上端との距離が５０ｍｍ以下となる位置に配置したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
０.０５×Ｑ≦Ｌ／Ｌ0≦０.２０×Ｑ
Ｌ：多孔質耐火物の溶鋼流下方向の長さ（ｍｍ）
Ｌ0：浸漬ノズルの取り付け上端から吐出孔の上端までの溶鋼流下方向の長さ（ｍｍ）
【請求項２】
請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズルを用いて鋳型に溶鋼を鋳込むことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の連続鋳造方法において使用される、底部に対向する２つの吐出孔を有するガス吹込み型の浸漬ノズル、及び、この浸漬ノズルを使用した鋼の連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、連続鋳造においては、図４に示すように、取鍋内溶鋼１はタンディッシュ２から浸漬ノズル５を介して鋳型６に鋳込まれるが、タンディッシュ２の底には、スライディングゲートプレート４のようなものが設けられ、ノズル開度を調節できるようになっている。従って、浸漬ノズル５を用いる連続鋳造では、長時間操業を続けると、浸漬ノズル５のノズル孔５ａ内壁にアルミナが付着し、ノズル詰まりを起こし易くなる。なお、図４中の３はタンディッシュ２の底部に設けられた上ノズル、５ｂは浸漬ノズル５の底部に対向して設けられた２つの吐出孔である。
【０００３】
ノズル詰まりが生じると、浸漬ノズルの吐出孔から鋳型内に吐出される溶鋼流が変動し、鋳片品質に悪影響を及ぼすと共に、浸漬ノズルの交換頻度が多くなり、生産効率の低下を余儀なくされる。
【０００４】
そこで、この浸漬ノズルのノズル詰まりを抑制する技術として、図５に示すように、浸漬ノズル５内に多孔質耐火物(内孔体)７を挿入し、この多孔質耐火物７の内壁から、ノズル孔５ａにＡｒその他の不活性ガスを吹込み、その不活性ガス皮膜でアルミナがノズル孔５ａの内壁に付着するのを防止するものが提案されている。
【特許文献１】実開平５−８４４５４号公報
【特許文献２】特開平６−１０６３１３号公報
【０００５】
また、前記特許文献１，２のようなガス吹き型浸漬ノズルにおいて、少なくとも吐出孔付近の内壁の材質をＺｒＯ2−ＣａＯ−Ｃ質とし、吐出孔付近に付着するアルミナとＣａＯとの反応により、低融点化合物を形成させ、吐出孔付近にアルミナが付着するのを防止する技術が提案されている。
【特許文献３】特開平５−３１８０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、後述のように、浸漬ノズルのノズル孔内ではその溶鋼流下方向の途中で負圧から正圧へと圧力が変化するので、前記特許文献１，２で開示された技術では、吐出孔の近傍は高い流体圧力のためにガス吹きが難しくなり、吐出孔付近にアルミナが付着することを効果的に抑制することは出来ない。また、ノズル詰まりの抑制能力を向上するために、不活性ガス流量を増加した場合、多量に吹込まれた不活性ガスは、鋳型内に持越された結果、凝固界面に捕捉され、欠陥として鋳片に残留する可能性がある。
【０００７】
また、前記特許文献３の技術では、生成する低融点化合物が鋳片内に取り込まれた場合、品質欠陥に繋がる恐れがある。
【０００８】
本発明が解決しようとする問題点は、従来のただ単に多孔質耐火物を内挿するだけの浸漬ノズルのノズル詰まり抑制技術では、吐出孔付近へのアルミナ付着を効果的に抑制することが出来ない、或いは、前記アルミナの付着を抑制するための不活性ガスや、アルミナ付着を防止するために生成させる低融点化合物が鋳型内の凝固界面に取り込まれ、鋳片の品質欠陥につながるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、浸漬ノズル内への溶鋼供給量Ｑが１０トン／分以下の場合に、浸漬ノズルへの不活性ガス吹込みは、従来通り積極的に実施し、その上で更なる詰まり防止効果を発揮するための最適なガス吹込み用多孔質耐火物の溶鋼流下方向長さ（以下、単に「長さ」と言う。）及び設置位置について種々実験並びにシミュレーションを重ねた結果、以下の本発明を成立させた。
【００１０】
すなわち、本発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、
浸漬ノズルのノズル詰まり、並びに、鋳片の品質欠陥を抑制して鋳片の品質向上を可能とするために、多孔質耐火物の最適な長さ及び設置位置を明らかにしたもので、
対向する２つの吐出孔を底部に有し、ノズル内への溶鋼供給量Ｑが１０トン／分以下の場合に使用するガス吹込み型の連続鋳造用浸漬ノズルであって、
ガス吹込み部にあたる多孔質耐火物の長さを次式で定義する長さとなすと共に、
この多孔質耐火物を、多孔質耐火物の下端と前記吐出孔の上端との距離が５０ｍｍ以下となる位置に配置したことを主要な特徴としている。
０.０５×Ｑ≦Ｌ／Ｌ0≦０.２０×Ｑ
Ｌ：多孔質耐火物の長さ（ｍｍ）
Ｌ0：浸漬ノズルの取り付け上端から吐出孔の上端までの溶鋼流下方向の長さ（ｍｍ）
【００１１】
本発明の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、多孔質耐火物を、その下端と浸漬ノズル吐出孔の上端との距離が５０ｍｍ以下の位置に配置する理由は、多孔質耐火物を、その下端が浸漬ノズル吐出孔の上端より５０ｍｍを超える位置に設けた場合には、多孔質耐火物から吹き出す不活性ガスが、ノズル詰まりの発生し易い吐出孔近傍まで届かず、ノズル詰まりを抑制することができないからである。
【００１２】
また、本発明において、多孔質耐火物の長さＬを前記式で定義する長さとする理由は、Ｌ／Ｌ0が０.０５×Ｑより小さい場合には、多孔質耐火物の長さＬが短くなりすぎて不活性ガスを吹き出す範囲が狭すぎ、ノズル孔内面におけるノズル詰まり発生の抑制範囲が狭くなるからである。一方、Ｌ／Ｌ0が０.２０×Ｑより大きい場合には、多孔質耐火物の長さＬが長くなりすぎて不活性ガスの大半はノズル孔上部の負圧の部分から吹き出し、ノズル詰まりが発生し易い吐出孔近傍からの不活性ガスの吹き出しが難しくなるからである。
【００１３】
前記本発明の連続鋳造用浸漬ノズルを用いて鋳型内に溶鋼を鋳込んだ場合、浸漬ノズルのノズル詰まりを効果的に抑制でき、操業に際し、浸漬ノズルの交換頻度が少なくなって生産効率が向上する。これが本発明の鋼の連続鋳造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ガス吹込み型浸漬ノズルにおいて、不活性ガスの吹き込みが難しく、ノズル詰まりが発生し易い正圧域の吐出孔近傍においても、ノズル詰まりを効果的に防止することが出来るので、生産効率が向上するという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
発明者は、溶鋼供給量Ｑが１０トン／分以下のガス吹込み型連続鋳造用浸漬ノズルの実用化に際し、種々実験並びにシミュレーションを重ねた結果、ノズル詰まりを効果的に抑制しつつ、鋳片品質の改善効果を発揮するための、ガス吹込み部にあたる多孔質耐火物の最適な長さ及び設置位置を見出し、これらの問題点を解消する手法としての前記の本発明を完成するに到ったのである。
【００１６】
すなわち、浸漬ノズルの場合、垂直方向（溶鋼流下方向）において、ノズル孔内壁に圧力勾配を有することが水モデル実験により知られている。図１にその一例を示すが、この図１より、浸漬ノズルでは、（１）負圧となるノズル孔の内壁上部から正圧となる内壁下部へと圧力勾配を有すること、更に、（２）ノズル内溶鋼供給量Ｑ（●印は５．０トン／分、○印は４．０トン／分）によって、前記負圧から正圧への分岐点が変化すること、が分かる。
【００１７】
そのため、浸漬ノズルのノズル孔内に不活性ガスを吹き込んだ場合には、ノズル内に挿入する多孔質耐火物の長さを長くしても、ノズル孔内壁上部の負圧域では不活性ガスが吹き出し易い一方で、最も付着の多いノズル孔内壁下部では、高い流体圧力のために不活性ガスの吹き出しが難しいことが推定された。
【００１８】
この知見を基に、発明者は、最も効果的にノズル詰まりを抑制できる方法を、ガス吹込み用の多孔質耐火物の長さ及び設置位置に着目し構築した。
図２（ａ）は本発明の浸漬ノズル１１を示す縦断面図である。ここで、浸漬ノズル１１の吐出孔１１ａの直上５０ｍｍ以下の位置にその下端を位置させた多孔質耐火物７の長さをＬ、浸漬ノズル１１の取り付け上端から吐出孔１１ａの上端までの溶鋼流下方向長さをＬ0と定義した場合に、本発明では、浸漬ノズル１１のガス吹き出し部である多孔質耐火物７の長さを、浸漬ノズル１１内の溶鋼供給量に応じて上記式で定義する長さの範囲に設定するのである。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明において多孔質耐火物の設置位置及び上記式を得ることになった実験例について説明する。
成分系が〔Ｃ〕=０.０４質量％の低炭素鋼の溶鋼を、外径が１５０ｍｍ、内径が８０ｍｍで、吐出孔の幅が８０ｍｍ、高さが９０ｍｍのガス吹込み型浸漬ノズル（多孔質耐火物の下端と吐出孔の上端との距離Ｌ1は３７ｍｍ）を介して、幅が１２５０ｍｍ、厚みが２３０ｍｍの内寸を有する鋳型に、溶鋼供給量Ｑが３.０トン／分となるようにして鋳込んだ。
【００２０】
そして、その鋳造時において、ガス吹込み用多孔質耐火物の長さを変化させた場合のノズル内壁へのアルミナ付着厚みを調査した。その結果を下記表１に示す。また下記表１中の発明例Ｃと比較例Ｇにおける浸漬ノズルの各位置におけるノズル詰まり速度を、図３に示す。
【００２１】
下記表１中のノズル詰まり評価とは、浸漬ノズル内に前記溶鋼（〔Ｃ〕=０.０４質量％の低炭素鋼）を１３００トン（鋳造時間：約８時間）通過させて鋳造を終了した後に、ノズル内部を観察してノズル内壁へのアルミナ付着厚みを測定し、単位時間当たりのノズル詰まり速度（ｍｍ／分）を求めて評価したものである。
【００２２】
この１３００トンの鋳造試験では、ノズル詰まり原因の鋳造阻害が無く、安定に鋳造するために必要なノズル詰まり速度は、０．０４ｍｍ／分以下であった。従って、下記表１の評価では、ノズル詰まり速度が０．０４ｍｍ／分以下の場合は○、ノズル詰まり速度が４ｍｍ／分を超えた場合は×と分類した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
発明例Ａ〜Ｄは、請求項１及び請求項２を満たすものであり、多孔質耐火物の下端と前記吐出孔の上端との距離が５０ｍｍ以下で、かつ、多孔質耐火物の長さがＬ／Ｌ0が、溶鋼供給量Ｑに対し、０.０５×Ｑと０.２０×Ｑの間に収まる、すなわち多孔質耐火物の長さが所定の長さ範囲であるため、ノズル詰まりが発生し易い吐出孔近傍の位置において、効果的にＡｒガスの吹き込みが実施され、ノズル詰まりによる操業阻害が無かった。
【００２５】
これらに対し、比較例Ｅ〜Ｇは、Ｌ／Ｌ0が０.２０×Ｑを超え、また、比較例Ｈは、Ｌ／Ｌ0が０.０５×Ｑより小さいため、いずれも、ノズル詰まり抑制を担うＡｒガスの吹き込みが不適切となり、ノズル詰まりによる操業阻害が発生した。
【００２６】
なお、本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、上記した例以外であっても、上記した例に付加した或いは削減した構成の作用効果が付加されたり、削減されたりするだけであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上の本発明は、浸漬ノズルを使用する連続鋳造であれば、湾曲型、垂直型など、どのような方式の連続鋳造であっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は水モデル実験による浸漬ノズル内の圧力分布測定結果を示す図、（ｂ）は（ａ）の測定位置を説明する図である。
【図２】（ａ）は本発明のガス吹込み型浸漬ノズルを説明する縦断面図、（ｂ）は（ａ）図の吐出孔部分を側面から見た図である。
【図３】本発明のガス吹き込み型浸漬ノズルを用いたノズル詰まり抑制効果を示す図である。
【図４】連続鋳造方法を説明する図である。
【図５】連続鋳造方法に使用するガス吹込み型浸漬ノズルの概略説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
７    多孔質耐火物
１１    浸漬ノズル
１１ａ    吐出孔
【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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