(57)【要約】【課題】ノズル閉塞の防止とノズル破断の防止との課題をともに解決することのできる連続鋳造用の浸漬ノズルを提供する。【解決手段】連続鋳造を実施するに際して、下部を水冷鋳型１０内の溶鋼１２に浸漬させる状態で設けられ、タンディッシュから中心部の供給通路２０を通じて供給された溶鋼１２を下部の横向きの吐出孔２２から水冷鋳型１０内部に吐出する耐火材製の浸漬ノズル１６において、浸漬ノズル１６の縦の軸心と直角方向の断面における吐出孔２２以外の部分の総断面積をＳ１、吐出孔２２の総断面積をＳ２、吐出孔２２の幅寸法をＷ、吐出孔２２の高さ寸法をＨとしたとき、下記の式（１），式（２）を満たすように吐出孔２２の形状を定めておく。        式（１）・・・０．４≦Ｓ１／Ｓ２≦２．５        式（２）・・・１．１≦Ｈ／Ｗ≦３．１【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ内の溶鋼を水冷鋳型に連続的に供給しつつ、その凝固体である鋳片を該水冷鋳型から連続的に引き抜く連続鋳造を実施するに際して、下部を該水冷鋳型内の溶鋼に浸漬させる状態で設けられ、該タンディッシュから供給された溶鋼を中心部の供給通路を通じて下部の横向きの吐出孔から該水冷鋳型内部に吐出する耐火材製の浸漬ノズルにおいて、
前記浸漬ノズルの縦の軸心と直角方向の断面における前記吐出孔以外の部分の総断面積をＳ１、該吐出孔の総断面積をＳ２、該吐出孔の幅寸法をＷ、該吐出孔の高さ寸法をＨとしたとき、下記の式（１），式（２）を満たすように該吐出孔の形状が定めてあることを特徴する連続鋳造用の浸漬ノズル。
式（１）・・・０．４≦Ｓ１／Ｓ２≦２．５
式（２）・・・１．１≦Ｈ／Ｗ≦３．１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は溶鋼を連続鋳造する際に、連続鋳造装置の一部として用いられる浸漬ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
取鍋に受けた溶鋼を一旦タンディッシュへと移し、そしてそのタンディッシュより溶鋼を水冷鋳型に連続的に供給しつつ、水冷鋳型より鋳片を連続的に引き抜いて鋳造を行う連続鋳造が広く実施されている。
【０００３】
例えば下記特許文献１にこの種連続鋳造の一例が開示されている。図４はその具体例を示している。
同図において２００はタンディッシュで、内部に溶鋼２０２が収容されている。
２０４はタンディッシュ２００の底部に設けられたノズル装置で、タンディッシュ２００内の溶鋼２０２は、このノズル装置２０４を通じて下方の水冷鋳型（モールド）２０６に連続供給される。そしてその凝固体である鋳片２０８が水冷鋳型２０６より連続的に引き抜かれて行く。
尚２０８Ａは凝固シェルを表している。
【０００４】
ノズル装置２０４は上ノズル２１２と、下ノズル２１４と、浸漬ノズル２１６及びスライディングノズル２１８とから成っている。
ここでスライディングノズル２１８は、上下の一対の固定プレート２２０，２２２及び中間のスライディングプレート２２４を有しており、そのスライディングプレート２２４をスライド移動させることによって溶鋼２０２の供給量を制御し、水冷鋳型２０６内の湯面を一定位置に保持する。
尚、２２６はシールボックスであって、供給管２２８を通じその内部に不活性なガスとしてのＮ２ガスが供給される。
【０００５】
ここでスライディングノズル２１８，下ノズル２１４をシールボックス２２６で囲んで、内部にＮ２ガスを供給するようにしているのは、特にスライディングノズル２１８部分で空気が外部から浸入して、溶鋼２０２がその空気を巻き込むのを防ぐためである。
【０００６】
浸漬ノズル２１６は耐火材製のものであって、下部に横向きの吐出孔２３０を有しており、中心部の供給通路を通じて供給された溶鋼２０２をそれら吐出孔２３０から水冷鋳型２０６内部に横向きに吐出する。
【０００７】
ところで、この浸漬ノズル２１６において溶鋼２０２を吐出する下部の吐出孔２３０は、アルミナ等の付着による吐出孔２３０の閉塞、即ちノズル閉塞を避けるために、できるだけその大きさが大きい方が望ましい。
しかしながら一方で吐出孔２３０の大きさを大きくすれば、それだけ浸漬ノズル２１６の強度、詳しくは吐出孔２３０周りの強度が低下し、ノズル破損の原因となる。
【０００８】
鋳造中、常に溶鋼流の中に浸漬され続ける吐出孔２３０周りの部分は特に強度が要求される部分であるが、この部分は吐出孔２３０の形成により、つまり孔が開いていることにより最も強度が低くなる部分でもある。
而して吐出孔２３０周りの部分の強度が低いと、場合によって鋳造中にノズル破断が生じてしまう。
【０００９】
この場合、ノズル部材が溶鋼２０２中に混入することによって鋳片２０８の製品不良をもたらし、更には下向き溶鋼流が増加することによって凝固シェル２０８Ａへの圧力が増し、凝固シェル２０８Ａが破れて溶鋼２０２が流出してしまうブレイクアウトを発生させるといった問題がある。
即ち、かかる浸漬ノズル２１６において吐出孔２３０周りの部分に十分な強度を持たせることは、連続鋳造による鋳片製造において非常に重要な事項である。
【００１０】
尚、下記特許文献２，特許文献３，特許文献４には連続鋳造に際して用いられる浸漬ノズルについての発明が開示されているが、そこにはノズル破断の防止といった課題は示されておらず、その解決手段についても開示されていない。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−２９０２５０号公報
【特許文献２】特開平８−２０６７９８号公報
【特許文献３】特開２００３−８０３５０号公報
【特許文献４】特開２００１−１２９６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はこのような事情を背景とし、吐出孔即ちノズル閉塞の防止とノズル破断の防止との課題をともに解決することのできる連続鋳造用の浸漬ノズルを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
而して請求項１のものは、タンディッシュ内の溶鋼を水冷鋳型に連続的に供給しつつ、その凝固体である鋳片を該水冷鋳型から連続的に引き抜く連続鋳造を実施するに際して、下部を該水冷鋳型内の溶鋼に浸漬させる状態で設けられ、該タンディッシュから供給された溶鋼を中心部の供給通路を通じて下部の横向きの吐出孔から該水冷鋳型内部に吐出する耐火材製の浸漬ノズルにおいて、前記浸漬ノズルの縦の軸心と直角方向の断面における前記吐出孔以外の部分の総断面積をＳ１、該吐出孔の総断面積をＳ２、該吐出孔の幅寸法をＷ、該吐出孔の高さ寸法をＨとしたとき、下記の式（１），式（２）を満たすように該吐出孔の形状が定めてあることを特徴する。
式（１）・・・０．４≦Ｓ１／Ｓ２≦２．５
式（２）・・・１．１≦Ｈ／Ｗ≦３．１
【発明の作用・効果】
【００１４】
前述したように、浸漬ノズルにおけるノズル孔周りの部分は開口（吐出孔）形成によって強度が最も弱くなる部分であり、一方でノズル閉塞防止の観点からは、この開口の大きさをできる限り大きくすることが望まれる。
【００１５】
そこで本発明者は、耐火材製の比較的脆い材質から成る浸漬ノズルにあって吐出孔の形状を様々に変化させて閉塞及び破断との関係を調べたところ、これを所定形状とすることで、詳しくは浸漬ノズルの縦の軸心と直角方向の断面における吐出孔以外の部分の総断面積をＳ１、吐出孔の総断面積をＳ２、吐出孔の幅寸法をＷ、吐出孔の高さ寸法をＨとしたとき、上記の式（１），式（２）を満たすように吐出孔の形状を定めることによって、浸漬ノズルにおける吐出孔周りの部分の強度を確保しつつ、ノズル閉塞を良好に防止し得る知見を得た。
【００１６】
本発明はこのような知見の下に案出されたものであって、かかる本発明によれば、ノズル破断によってノズル部材が溶鋼中に混入して製品不良をもたらしたり、或いは下向き溶鋼流の増加によって凝固シェルへの圧力が増し、凝固シェルが破れて溶鋼が流出するブレイクアウトを発生させたりする問題を解決でき、安定した連続鋳造の操業が可能となる効果が得られる。
【００１７】
尚、上記式（１）におけるＳ１／Ｓ２のより好ましい範囲は、０．５≦Ｓ１／Ｓ２≦２．３である。
また上記式（２）におけるＨ／Ｗのより好ましい範囲は、１．２≦Ｈ／Ｗ≦２．９である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の実施形態を以下に詳しく説明する。
図１において、１０は水冷鋳型、１２はその内部に供給された溶鋼、１４Ａは凝固シェル、１５は溶鋼１２上のスラグをそれぞれ表している。
【００１９】
１６は下端に底部１８を有する有底筒状の耐火材製の浸漬ノズルであって、中心部に溶鋼１２の供給通路２０を有しており、更にその下部であって溶鋼１２中に浸漬する部分に、横向きの吐出孔２２が供給通路２０に連通する状態で形成されている。そしてこの吐出孔２２から水冷鋳型１０内部に溶鋼１２が吐出されるようになっている。
【００２０】
本実施形態において、これら吐出孔２２は図２（Ｂ）に示しているように周方向に９０°ずつ隔たった位置に形成されている。
即ち本実施形態において、浸漬ノズル１６は吐出孔２２を４孔有するものとされている。
また各吐出孔２２はそれぞれ水平向き、即ち浸漬ノズル１６の縦の軸心に対して直角方向に配向した形態で形成されている。
【００２１】
この実施形態において、各吐出孔２２は何れも同じ大きさで形成されており、且つ浸漬ノズル１６の縦の軸心と直角方向の断面における各吐出孔２２以外の部分（図２（Ｂ）中の柱状部２４）の総断面積をＳ１、吐出孔２２の総断面積をＳ２、吐出孔２２の幅寸法をＷ、吐出孔２２の高さ寸法をＨとしたとき（図２（Ａ）参照）、下記の式（１），式（２）を満たすように吐出孔２２の形状が定めてある。
式（１）・・・０．４≦Ｓ１／Ｓ２≦２．５
式（２）・・・１．１≦Ｈ／Ｗ≦３．１
【００２２】
本実施形態によれば、浸漬ノズル１６における吐出孔２２周りの部分の強度を確保しつつ、ノズル閉塞も良好に防止することができる。
そしてこれにより、ノズル破断によってノズル部材が溶鋼１２中に混入して製品不良をもたらしたり、或いは下向き溶鋼流の増加によって凝固シェル１４Ａへの圧力が増し、凝固シェル１４Ａが破れて溶鋼１２が流出するブレイクアウトを発生させたりする問題を解決でき、安定した連続鋳造の操業が可能となって製品を良好に製造することが可能となる。
【００２３】
因みに表１は、下記条件の下で連続鋳造を行ったときのノズル閉塞（吐出孔２２の閉塞），ノズル破損の有無を調べた結果を表している。
また図３には、その結果を横軸にＳ１／Ｓ２を、縦軸にＨ／Ｗをとって図化したものを表している。
ここで図３中●印はノズル破損，ノズル閉塞ともに生じなかった場合を、×印はノズル破損のみが生じた場合を、□印はノズル閉塞のみが生じた場合をそれぞれ表している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
＜浸漬ノズル＞
・材質：アルミナ−黒鉛系材
・内径（供給通路径）：６０ｍｍ
・外径：１３０ｍｍ
・肉厚：３５ｍｍ
・浸漬深さ：１８０ｍｍ
・吐出孔の位置（ノズル下端からの距離）：５０ｍｍ
・吐出孔形状：図２（Ｃ）に示す形状（半円と半円とを直線で結んだ縦長の卵形状）
・吐出孔の幅寸法Ｗ：１８〜５０ｍｍ
・吐出孔の高さ寸法Ｈ：２０〜７０ｍｍ
【００２６】
＜鋳造条件＞
・鋳片サイズ：４００×５００ｍｍ
・鋳造に用いた鋼種：Ｓ４５Ｃ
・鋳造速度：０．７ｍ／ｍｉｎ
【００２７】
表１及び図３に示す比較例において、Ｓ１／Ｓ２が小さく、Ｈ／Ｗが大きいもの、つまり図２（Ｂ）の柱状部２４が細く長いものでは、吐出孔２２が大きいためにノズル閉塞は起らないが、柱状部２４の強度が低いためノズル破損が発生した。
またＳ１／Ｓ２が大きく、Ｈ／Ｗが小さいもの、つまり柱状部２４が太く短いものでは、柱状部２４の強度が高いのでノズル破損は起らないものの、吐出孔２２が小さいためにノズル閉塞を発生した。
【００２８】
これに対して、各本発明例のものはＳ１／Ｓ２及びＨ／Ｗが適正範囲とされていることからノズル破損，ノズル閉塞の何れの問題も生じず、良好に鋳造を行うことができた。
【００２９】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。
例えば上記実施形態では吐出孔が卵形状とされているが、この吐出孔の形状はその他の卵形状や楕円形状，四角形状その他任意の形状とすることが可能である。
また上記実施形態では吐出孔の数が４孔とされているが、６孔その他の数とすることも可能である。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態の浸漬ノズルを水冷鋳型，溶鋼等とともに示した図である。
【図２】（Ａ）：図１における浸漬ノズルの縦断面図である。（Ｂ）：（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（Ｃ）：浸漬ノズルの吐出孔形状を示した図である。
【図３】本発明の実施形態の浸漬ノズルを用いて鋳造試験をしたときのノズル破損，ノズル閉塞とＳ１／Ｓ２，Ｈ／Ｗとの関係を比較例とともに示した図である。
【図４】従来公知の鋳造方法及び鋳造設備の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  水冷鋳型
１２  溶鋼
１６  浸漬ノズル
２０  供給通路
２２  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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