(57)【要約】【課題】浸漬ノズルの形状を適正に形成することで、吐出孔から吐出する溶鋼流の速度を適正に制御するとともに、該溶鋼流の偏流を防止して均一化することで、鋳片内の大型介在物を低減する。【解決手段】連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、ノズル直管部の下端に底壁３を有し、下部の左右に上向きの吐出孔２，２を有し、該吐出孔は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、且つ横断面において内側から外側に向かう方向で広がり角θを有し、該吐出孔の外側端の幅ｗと直管部の平均孔直径Ｄの比率が、１．１≦ｗ／Ｄ１．６を満足し、吐出孔の長さＬと直管部の平均孔直径Ｄの比率が、０．３≦Ｌ／Ｄ≦０．７を満足する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル直管部の下端に底壁を有し、下部の左右に吐出孔を有し、該吐出孔は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、且つ横断面において内側から外側に向かう方向で広がりを有し、該吐出孔の外側端の幅ｗと直管部の平均孔直径Ｄの比が、１．１≦ｗ／Ｄ≦１．６を満足することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】
ノズル直管部の下端に底壁を有し、下部の左右に吐出孔を有し、該吐出孔は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、且つ横断面において内側から外側に向かう方向で広がりを有し、該吐出孔の長さＬと直管部の平均孔直径Ｄの比が、０．３≦Ｌ／Ｄ≦０．７を満足することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項３】
前記吐出孔の広がり角θが４０〜７０°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】
前記吐出孔は上向きであり、上向き角αが５〜４０°であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳片、特にスラブ鋳片の連続鋳造において、浸漬ノズルの吐出孔から吐出する溶鋼流を均一化するとともに、吐出流速を適正に制御することにより、鋳片品質の向上を可能とする連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スラブ鋳片（以下、単に鋳片ともいう）の連続鋳造では、取鍋から鋳型に溶鋼を注入するに際し、通常、取鍋から一旦タンディッシュに注湯し、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型に注湯することにより、連続的に鋳片が製造される。
【０００３】
連続鋳造においては、浸漬ノズル直管部の孔断面積と吐出孔の断面積のバランスの変化などにより、吐出流速が変化し吐出流に偏りが発生する。吐出流速が大き過ぎたり小さ過ぎると、溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉されて鋳片内の非金属介在物が多くなる。また、吐出流速の過大などにより偏流が発生すると局所的な淀みにより溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉され、また、湯面のパウダーが溶鋼中に捲き込まれて鋳片内の非金属介在物が多くなり、さらには、凝固不均一により鋳片に縦割れが発生し、製品欠陥の原因となる。
【０００４】
そのため、従来連続鋳造においては、浸漬ノズルの直管部と吐出孔の寸法バランスの変化などにより、吐出流速を適正に制御するとともに偏流を防止することに着目して開発がなされてきた。例えば、特許文献１にはノズル直管部の平均孔直径と吐出孔の平均直径との比を１．０以上とするとともに、吐出孔の長さとノズル直管部の平均孔直径と吐出孔の長さとの比を０．８以上とした浸漬ノズルが記載されている。しかしながら、この浸漬ノズルでは溶鋼中の偏流を十分に抑えることができず、パウダー捲き込みが発生するとともに、溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉されるため、介在物起因の欠陥が発生する場合があることが判明した。
【０００５】
また、特許文献２にはノズル直管部の外径ｘと鋳型の内のりの厚みｔの関係が、“４０（ｍｍ）≦ｔ−ｘ≦１２０（ｍｍ）”を満足するとともに、ノズル直管部の孔断面積と吐出孔総断面積との比を１．０以下とした浸漬ノズルが記載されている。しかしながら、この浸漬ノズルでは最大吐出流速が大き過ぎて、湯面変動に起因するパウダー捲き込みが発生するとともに、ブレークアウトも起こり易くなることが判明した。
【０００６】
さらに、特許文献３には浸漬ノズルの吐出孔の縦方向の長さａと横方向の長さｂの比が、“０．３≦ａ／ｂ≦１．０”を満足するとともに、ノズル直管部の孔断面積と吐出孔総断面積との比を１．２〜２．６とした浸漬ノズルが記載されている。この浸漬ノズルでは偏流は発生しないものの、鋳型内の平均的な吐出流速が小さく、溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉されるため、介在物起因の欠陥が発生することが判明した。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５４−８１１７号公報
【特許文献１】
特開平５−１５４６２５号公報
【特許文献１】
特開２００１−１２９６４５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、吐出流速を適正に制御するとともに、吐出流の偏りを防止することにより、品質欠陥の少ない鋳片の製造を可能とする連続鋳造用浸漬ノズルを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、浸漬ノズルの形状を適正に形成することで、吐出孔から吐出する溶鋼流の速度を適正に制御するとともに、該溶鋼流の偏流を防止して均一化することにより、品質良好な鋳片を製造できることを明らかにしたものであり、その要旨は以下のとおりである。
（１）ノズル直管部の下端に底壁３を有し、下部の左右に上向きの吐出孔（２、２）を有し、該吐出孔は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、且つ横断面において内側から外側に向かう方向で広がりを有し、該吐出孔の外側端の幅ｗと直管部の平均孔直径Ｄの比が、１．１≦ｗ／Ｄ≦１．６の関係を満足することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
（２）ノズル直管部の下端に底壁３を有し、下部の左右に上向きの吐出孔（２、２）を有し、該吐出孔は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、且つ横断面において内側から外側に向かう方向で広がりを有し、該吐出孔の長さＬと直管部の平均孔直径Ｄの比が、０．３≦Ｌ／Ｄ≦０．７を満足することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
（３）前記吐出孔の広がり角θが４０〜７０°であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
（４）前記吐出孔は上向きであり、上向き角αが５〜４０°であることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の連続鋳造用浸漬ノズルを図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の連続鋳造用浸漬ノズルの例を示す図であり、図１（ａ）はノズル軸心に沿う縦断面図、図１（ｂ）は図１のＡ−Ａ線横断面図である。
【００１１】
浸漬ノズル１は直管部４の下端に底壁３を有し、直管部４の下部の左右両側に吐出孔２，２を有している。吐出孔２，２は内側端から外側端までの孔形状が相似形であり、孔形状としては真円形、横長楕円形、正方形、横長矩形などの何れでもよい。吐出孔２，２は、図１のＡ−Ａ線横断面において内側から外側に向かう方向で広がりを有しており、吐出孔が広がり角を有することにより吐出流速を分散させて減衰させることができる。
【００１２】
吐出孔の広がり角度（θ）は４０°〜７０°の範囲であることが望ましい。この範囲を外れると湯面変動や偏流が発生し、パウダーの捲き込み、非金属介在物の凝固シェルへの捕捉が発生する場合がある。
【００１３】
吐出孔２，２の向きは上向きが好ましく上向き角αは５〜４０°が好ましい。上向き角αが５°未満であるとシェル洗いによる凝固不均一により鋳片に縦われが発生し、上向き角αが４０°を超えると湯面の波立ちによりパウダーの捲き込みが発生する。
【００１４】
図２は、図１に示した浸漬ノズルを使用してスラブの連続鋳造を行った場合の吐出孔外側端の幅ｗと直管部の平均孔直径Ｄの比ｗ／Ｄとスラブの非金属介在物個数との関係を示す。なお、吐出孔外側端の幅ｗは、吐出孔出側端の孔形状が円形の場合は直径であり、横長楕円の場合は長径であり、横長の矩形の場合は長辺の長さである。
【００１５】
鋳型断面形状は２００ｍｍ厚み−幅１０００ｍｍのスラブで、ＳＵＳ３０４鋼を０．７５ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で鋳造した場合の結果である。ｗ／Ｄが１．１未満では吐出流速が大き過ぎて吐出流による攪拌効果が大きくなり過ぎて非金属介在物の凝集粗大化が促進されるため、また、直管部での溶鋼未充満に起因して吐出流に偏流が発生して局所的に流れの淀みができるため、非金属介在物が凝固シェルに捕捉されて鋳片の非金属介在物個数が増大する。一方、ｗ／Ｄが１．６を超えると吐出流速が小さ過ぎて、溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉されて非金属介在物個数が増大する。好ましくは１．２≦ｗ／Ｄ≦１．５である。
【００１６】
また、吐出孔外側端の幅ｗは吐出孔出口の平均直径ｄより大きいことが望ましい。これにより、吐出流速の減衰効果が大きくなるとととも、偏流が発生しないので偏流に起因するパウダー捲き込みや凝固不均一により縦割れ等の欠陥が発生し難くなる。吐出孔出口の平均直径ｄは吐出孔出口の面積をＳ（ｃｍ２）、吐出孔出口周囲の長さａ（ｃｍ）より、平均直径としてｄ＝４Ｓ／ａで求めることができる。
【００１７】
図３は、図１に示した浸漬ノズルを使用してスラブの連続鋳造を行った場合の吐出孔の長さＬと直管部の平均孔直径Ｄの比Ｌ／Ｄとスラブの非金属介在物個数の関係を示す。なお、鋳型の断面形状は２００ｍｍ厚み−幅１０００ｍｍのスラブ用で、ＳＵＳ３０４鋼を０．７５ｍ／ｍｉｎの鋳造速度で鋳造した場合の結果である。Ｌ／Ｄが０．３未満では吐出流の偏流が激しくなり、吐出流に局所的に流れの淀みができるため、溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉されて非金属介在物個数が増大する。一方、Ｌ／Ｄが０．７を超えると吐出流の水平面内での広がりが小さくなって吐出流孔が内側から外側で広がりを有することによる吐出流速減衰の効果が小さくなり、吐出流速過大による攪拌効果が大き過ぎて非金属介在物の凝集粗大化が促進されるため、非金属介在物個数が増大する。好ましくは０．３５≦Ｌ／Ｄ≦０．６である。
【００１８】
以上述べたように本発明の連続鋳造用浸漬ノズルによると、適正な吐出流速を確保でき、偏流を防止できるので品質良好な鋳片を安定して製造できる。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の効果を実施例に基づいて説明する。鋳型は断面形状が２００ｍｍ厚み−幅１０００ｍｍのスラブ用で、ＳＵＳ３０４鋼を鋳造した場合の結果である。表１に浸漬ノズルの形状と鋳片品質の調査結果をまとめて示す。
【００２０】
得られたスラブは非金属介在物個数の調査を行った。非金属介在物の調査は溶鋼流の淀みが発生し易く、かつ鋼板のヘゲ疵が発生しやすい鋳片の幅中央部において、鋳片表層〜５ｍｍより３０×３０×５ｍｍ厚のブロックを切り出し、ヨウ素アルコール溶液にブロックを浸漬して、５０μ以上の大型介在物を抽出し、光学顕微鏡で介在物個数を測定した。非金属介在物個数はヨウ素アルコールによる鋼の溶解量１００ｇ当たりの介在物個数で表わした。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
本発明例では本発明の浸漬ノズルを使用することにより、非金属介在物個数は１０個／１００ｋｇ未満であった。
【００２３】
比較例Ｎｏ．７では吐出孔の広がり角θが０であり吐出孔は内側から外側で広がりを有していないため、吐出流速が大きく、偏流が発生したために非金属介在物個数が多くなっている。
【００２４】
比較例Ｎｏ．８ではｗ／Ｄ及びＬ／Ｄが本発明の範囲を低めに外れており吐出流速が大きいため、吐出流の攪拌効果が大き過ぎて非金属介在物の凝集粗大化が促進され、また、吐出流の局所的な淀みが発生して溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉され、非金属介在物個数が増大した。
【００２５】
比較例Ｎｏ．９ではｗ／Ｄが本発明の範囲を高めに外れているため吐出流速が小さくなって溶鋼中の非金属介在物が凝固シェルに捕捉され、また、Ｌ／Ｄが本発明の範囲を高めに外れているため、吐出流の攪拌効果が大き過ぎて非金属介在物の凝集粗大化が促進され、非金属介在物個数が増大した。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の連続鋳造用浸漬ノズルにより、吐出流速を適正化し、さらには吐出流を均一化することで、非金属介在物の凝集粗大化を防止し、さらには非金属介在物の凝固シェルへの捕捉を防止できるので非金属介在物の極めて少ない鋳片を安定して製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による浸漬ノズルの例を示す図であり、（ａ）は軸心に沿う縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】吐出孔外側端の幅ｗと直管部の平均孔直径Ｄの比ｗ／Ｄとスラブの非金属介在物個数の関係を示す図である。
【図３】吐出孔の長さＬとノズル直管部の平均孔直径Ｄの比Ｌ／Ｄとスラブの非金属介在物個数の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  本発明の浸漬ノズル
２  浸漬ノズルの吐出孔
３  浸漬ノズルの底壁
４  浸漬ノズルの直管部
θ  吐出孔の広がり角
ｗ  吐出孔出口端の幅
Ｄ  直管部の平均孔径
Ｌ  吐出孔の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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