(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンディッシュ（２）から鋳造鋳型（１）中への鋼（Ａ）の流入のために意図された連続鋳造ノズル（５）であって；前記ノズルが、タンディッシュ（２）からの液体鋼（Ａ）のための入口オリフィスを上部に持ちかつ少なくとも一つの出口オリフィスを下部に持つ垂直導管（５）を主として含み；前記導管（５）が、その上部に前記垂直導管（５）の入口に実質的に配置されかつノズルに入る金属（Ａ）を偏向することを可能とするドーム（６）を含む分配部材を含み；前記ノズルがガス状、液体状又は微細に分割された固体状の物質を前記ドーム（６）の下の内部帯域（１１）中に注入するための手段を含むものにおいて；前記分配部材のドーム（６）が別々に鋳造鋳型（１）に入る二つのジェット（Ｂ，Ｃ）に液体鋼を分離するための手段を備えていることを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記分配部材のドーム（６）が少なくとも四つの通路を持つこと、及び前記通路が溶融鋼（Ａ）の流れをそれぞれいわゆる内部帯域（１１）といわゆる外部帯域（１２）とを通して鋳造鋳型（１）に向けて流す二つの別個のジェット（Ｂ，Ｃ）に分割するような方式で相互連結されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
外部帯域（１２）が少なくとも二つの側方オリフィス（８）により鋳造鋳型（１）に向けて開口すること、及び内部帯域（１１）が少なくとも一つのオリフィス（９）により鋳造鋳型に向けて開口することを特徴とする請求項１または２に記載のノズル。
【請求項４】
ドームの下のガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質が注入される帯域内を通過する液体金属が内部帯域（１１）中に流路付けされ、オリフィス（単数または複数）（９）を通して鋳造鋳型（１）中に流れることを特徴とする請求項２または３に記載のノズル。
【請求項５】
ドームの下のガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質が注入される帯域内を通過する液体金属が外部帯域（１２）中に流路付けされ、オリフィス（８）を通して鋳造鋳型（１）中に流れることを特徴とする請求項２または３に記載のノズル。
【請求項６】
タンディッシュ（２）から鋳造鋳型（１）中への鋼（Ａ）の流入のために意図された請求項１から５のいずれか一つに記載のノズルであって；前記ノズルが、タンディッシュ（２）からの液体鋼（Ａ）のための入口オリフィスを上部に持ちかつ第一出口オリフィス（９）を下部に持つ垂直導管（５）を主として含み；前記導管（５）が、その上部に前記垂直導管（５）の入口に実質的に配置されかつノズルに入る金属（Ａ）を偏向することを可能とするドーム（６）と垂直壁（１０）とを含む分配部材を持ち、前記垂直壁（１０）は、その上端でドーム（６）を終了しかつ前記導管（５）の下部まで延び、前記垂直導管（５）が少なくとも二つの側方出口オリフィス（８）を持ち、分配部材が垂直導管（５）を二つの物理的に分離された帯域、いわゆる内部帯域（１１）といわゆる外部帯域（１２）、に分割し；前記ノズルがガス状、液体状または微細に分割された固体状物質を前記ドーム（６）の下のいわゆる内部帯域（１１）中に注入するための手段を含むものにおいて；前記分配部材のドーム（６）が液体鋼を二つのジェット（Ｂ，Ｃ）、すなわちいわゆる内部帯域（１１）中に流入して前記第一オリフィス（９）を通して鋳造鋳型（１）に入るジェット（Ｂ）といわゆる外部帯域（１２）中に流入して側方オリフィス（８）を通して鋳造鋳型（１）に入るジェット（Ｃ）、に分離するための手段を備えていることを特徴とするノズル。
【請求項７】
垂直導管（５）が形が円筒状で円形または楕円形断面を持つことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項８】
ドーム（６）の下で注入が実施されるジェットを形成する液体金属がベース鋼とドーム（６）の下に注入された物質の混合物からなることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項９】
ドーム（６）の下で注入が実施された後に得られた金属の化学組成がベース鋼（Ａ）の化学組成と異なることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１０】
ドーム（６）の下に注入される前記微細に分割された固体状物質が非酸化性ガス中の懸濁物であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１１】
ドーム（６）の下に注入される前記微細に分割された固体状物質が２０００μｍより小さい粒度を持つことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１２】
前記微細に分割された物質の粒度が１００と３００μｍの間にあることを特徴とする請求項１１に記載のノズル。
【請求項１３】
二つのジェット（Ｂ，Ｃ）が異なる流速を持つことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１４】
平坦な製品のための液体金属鋳造の流速が１．５と６トン／分の間であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１５】
長い製品のための液体金属鋳造の流速が０．３と０．５トン／分の間であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１６】
垂直導管（５）が前記導管を通って流れる液体金属（Ａ）の温度を調節するための手段を備えていること特徴とする請求項１から１５のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１７】
ドーム（６）を含む分配部材の前方の部分内を流れる液体金属の温度を調節するための手段が前記ドーム（６）の後の部分内を流れる液体金属の温度を調節するための手段と別個のものであることを特徴とする請求項１６に記載のノズル。
【請求項１８】
鋼の連続鋳造のための設備であって、それが出口オリフィスと流量調節装置を備えたタンディッシュ、鋳造鋳型及び請求項１から１７のいずれか一つに記載のノズルを含み、前記ノズルが、タンディッシュ内の溶融ベース鋼から出発して、鋳造鋳型内で混合組成の鋼が鋳造されることを可能とすることを特徴とする設備。
【請求項１９】
鋼の連続鋳造のための方法において、その方法が次の段階：
−  ノズル内の流量調節要素を備えた出口オリフィスを通しての、タンディッシュからの溶融ベース鋼の鋳造（このノズルはドームと、ノズルを内部帯域と外部帯域に分割する垂直壁とを持つ分配部材を含む）；
−  分配部材内のベース鋼の内部ジェットと外部ジェットへの分離；
−  前記ドームの下の内部帯域中へのガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質の注入及びベース鋼と異なる化学組成の鋼を形成するための前記物質のベース鋼との混合；
−  ノズルの側方開口を通してのベース鋼のジェットの流出及び鋳造鋳型の壁に沿っての前記ジェットの凝固；
−  ノズルの下方開口を通しての異なる化学組成の鋼のジェットの流出及び鋳造鋳型内の前記コアジェットの凝固；
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の主題
本発明は混合した化学組成を持つ、すなわち一方ではベース鋼をかつ他方では鋳造中に添加された元素で合金化されたベース鋼を含む最終製品を得ることを可能とする、鋼の連続鋳造のための新しい装置に関する。
【０００２】
この発明はさらにその装置により実行される方法に関する。
【０００３】
従来技術
鋼のための連続鋳造技術は周知である。それは本質的にタンディッシュからその下端に開口を持つ連続鋳造鋳型と呼ばれる銅または銅合金から作られた冷却された鋳型中に溶融鋼を供給すること、及びそれから連続したかつ部分的に凝固したインゴットをこの開口を通して抜き出すことからなる。
【０００４】
一般的に、溶融鋼は少なくとも一つのノズル、すなわちタンディッシュと鋳造鋳型の間に配置された一般的に管状の要素、により鋳造鋳型中に導入される。ノズルの下端は通常ノズルの軸にまたは側方に設けられた一つまたは二つの出口オリフィスを備えており、鋳造鋳型内に存在する液体鋼の上面水準の下に開口する。
【０００５】
従来技術はまたタンディッシュから来る過熱液体鋼のより良い冷却を確実とすることを意図したノズルを含む。この目的は鋳造鋳型の入口でペースト状の鋼を得ることである。特に、これらのノズルは水冷銅管または偏向器またはドームにより形成された熱交換器を持つことができる。ドームの目的は特に熱交換の表面積を増やすことを可能とする薄層でノズルの壁に沿って過熱鋼をしたたらせることである。この技術は“中空ジェット鋳造”と呼ばれる。
【０００６】
更に、鋼酸化を避けかつ特にアルミナの形成による偶発的閉塞を防ぐ観点でノズル中の溶融鋼の入口の水準にアルゴンのような不活性ガスを注入することが普通である。中空ジェット鋳造技術は特にその入口オリフィスがノズル中に導入された液体鋼と直接接触する場合と比べてガス供給の閉塞の危険を減らすことを可能とする。かくして、一つの既知の技術は例えばアルゴンのような不活性ガスを中空ジェットの内側に注入することである。その上空気の如何なる流入も防ぐためにベクトルとして大気圧以上のわずかな過剰圧力下の非酸化性ガスを使用して微細分割物質のある量を中空ジェット中に注入することも可能である。この物質は例えば合金化金属またはセラミックである。この目的は場合により金属合金または複合体を得ることである。
【０００７】
今日、混合したまたは二成分化学組成を持つ鋼に基づいた製品の連続鋳造は長いかつ平坦な製品の両者で非常に多数の特別の応用のために、極めて刺激的で興味あるものである。字句二成分は鋼の化学組成が研究される製品内の場所により異なる製品を示し、その組成は例えばコアと比べて皮殻が異なっている。
【０００８】
特に、かかる技術は例えば：
−  製品の表面処理の品質を向上するために、例えば亜鉛メッキの場合において、圧延された製品の亜鉛メッキのための適合性を改善するためにスラブ表面付近のケイ素含量を減らすことが望ましい場合；
−  例えば炭素含量が０．１−０．１５％のオーダーで特に鋳造困難な包晶鋼の場合に、鋳造性を強化するために、表面付近の炭素含量の修正が望ましい場合；
−  例えば表面が高力でかつコアーが高延性のような厚さにより機械的性質が変わる製品を鋳造するために；
使用されることができる。
【０００９】
圧延シリンダー、摩耗性部品、等のような混合した化学組成をもつ金属部品、特に鋼部品を得ることを可能とする方法が実際の鋳造部門で既知である。
【００１０】
しかし、従来技術は連続鋳造により混合組成鋼を得ることを可能とする簡単な装置を含まない。少なくとも二つのタンディッシュ（それぞれがそれ自身のノズルを備え、同じ鋳造鋳型中に混合組成鋼を鋳造するために同時に作用する）を平行に使用することは既知である。しかし、かかる設備は非常に複雑で従って工業的規模で非常に費用がかかることを示す。二成分鋼を得る別の方法、すなわち鋳造中にインゴット中に金属板を導入することは予想されたが、これもまた非常に実際的でないことを示す。
【００１１】
発明の目的
本発明は従来技術の不利を持たない混合化学組成の製品を得るための鋼の連続鋳造のための装置と組み合わされた方法を提供することを目的とする。
【００１２】
特に、この発明は一つの単一特定ノズルを持つ現存する連続鋳造設備の使用を可能とする新しい方法を提案する。
【００１３】
発明の主要な特徴的要素
本発明は、タンディッシュから鋳造鋳型中への鋼の流入のために意図された連続鋳造ノズルに関し；前記ノズルは、もし垂直位置で述べられかつ上から下向きの液体鋼の流出運動で考慮されるなら、タンディッシュからの液体鋼のための入口オリフィスを持つ上部ベースと少なくとも一つの出口オリフィスを持つ下部ベースにより終了する垂直導管を主として含み；前記導管はその上部に前記垂直導管の入口に実質的に配置されかつノズルに入る金属を偏向することを可能とするドームを含む分配部材を含み；前記ノズルはその上ガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質を前記ドームの下の内部帯域中に注入するための手段を含むものであって、前記分配部材のドームが液体鋼を別個に鋳造鋳型に入る二つのジェットに分離する手段を備えていることにより特徴付けられる。
【００１４】
前記分配部材のドームは有利には少なくとも四つの通路を持ち、それらは溶融鋼の鋳造鋳型に向けての流れをそれぞれ内部帯域と呼ばれる帯域及び外部帯域と呼ばれる帯域を通して流れる二つの別個のジエットに分割するというような方式で相互連結されている。
【００１５】
外部帯域は好ましくは少なくとも二つの側方オリフィスにより鋳造鋳型に向けて開口し、内部帯域は少なくとも一つの第一オリフィスにより鋳造鋳型に向けて開口する。
【００１６】
この発明の第一実施例によれば、ドームの下のガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質が注入される帯域内を通過する液体金属は内部帯域中に流路付けされ、第一オリフィス（単数または複数）を通して鋳造鋳型中に流れる。
【００１７】
この発明の第二実施例によれば、ドームの下のガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質が注入される帯域内を通過する液体金属は外部帯域中に流路付けされ、側方オリフィスを通して鋳造鋳型中に流れる。
【００１８】
この発明の好適実施例は、タンディッシュから鋳造鋳型中への鋼の流入のために意図されたノズルに関する。もし垂直位置で説明されかつ上から下向きの液体鋼の流出運動で考慮されるなら、ノズルはタンディッシュからの液体鋼のための入口オリフィスを持つ上部ベースと第一出口オリフィスを持つ下部ベースにより終了する垂直導管を主として含む。更にこの導管はその上部に前記垂直導管の入口に実質的に配置されかつノズルに入る金属を偏向することを可能とするドームを含みかつ底でドームを終了しかつ前記導管の下部ベースまで延びる垂直壁を含む分配部材を持ち、前記垂直壁は少なくとも二つの側方出口オリフィスを持ち、分配部材は垂直導管を二つの物理的に分離された帯域、すなわち内部帯域と呼ばれる帯域と外部帯域と呼ばれる帯域、に分割する。このノズルはその上前記ドームの下のいわゆる内部帯域中にガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質を注入するための手段を含む。このノズルは前記分配部材のドームが液体鋼を二つのジェット、すなわちいわゆる内部帯域中に流れかつ前記第一オリフィスを通して鋳造鋳型に入るジェットと、いわゆる外部帯域中に流れかつ側方オリフィスを通して鋳造鋳型に入るジェット、に分離するための手段を備えているという事実により特徴付けられる。
【００１９】
垂直導管は好ましくは形状が円筒状であり、円形または楕円形断面を持つ。
【００２０】
なおこの発明によれば、ドームの下への注入が実施されるジェットを形成する液体金属はベース鋼とドームの下に注入される物質との混合物からなる。更にドームの下での注入を実施した後に得られた金属の化学組成はベース鋼の化学組成と異なる。
【００２１】
ドームの下に注入される微細に分割された固体状物質は有利には非酸化性ガス中に懸濁される。
【００２２】
ドームの下に注入される微細に分割された固体状物質は有利には２０００μｍより小さい粒度を持つ。
【００２３】
前記微細に分割された固体状物質の粒度は特に有利には１００と３００μｍの間にある。
【００２４】
特別な実施例によれば、二つのジェットは異なる流速を持つ。
【００２５】
本発明によれば、平坦な製品のための液体金属鋳造の流速は１．５と６トン／分の間にある。長い製品のための流速は０．３と０．５トン／分の間にある。
【００２６】
垂直導管は有利には前記導管を通して流れる液体金属の温度を調節するための手段を備えている。しかし、この発明によれば、ドームを含む分配部材の前方の部分を流れる液体金属の温度を調節するための手段は上述のドームの後方の部分を流れる液体金属の温度を調節するための手段とは別個のものである。
【００２７】
操作において、この発明のノズルは好ましくは長いまたは平坦な製品の形の鋼の連続鋳造のための設備の一部であり、それは出口オリフィスと流れ調節装置を備えたタンディッシュと、鋳造鋳型を含む。かくしてこのノズルはタンディッシュ内の溶融ベース鋼から出発して、鋳造鋳型内で混合された組成の鋼を鋳造することを可能とする。
【００２８】
本発明の別の態様は好ましくは長いまたは平坦な製品の形の鋼の連続鋳造のための新しい方法に関し、それは次の段階：
−  流れ調節要素を備えた出口オリフィスを通してタンディッシュからドームと、ノズルを内部帯域と外部帯域に分割する垂直壁とを持つ分配部材を含むノズル中への溶融ベース鋼の鋳造；
−  分配部材内のベース鋼の内部ジェットと外部ジェットへの分離；
−  前記ドームの下の内部帯域中へのガス状、液体状または微細に分割された固体状の物質の注入及びベース鋼と異なる化学組成を持つ鋼を形成するための前記物質とベース鋼との混合；
−  ノズルの側方開口を通してのベース鋼のジェットの流出及び前記ジェットの鋳造鋳型の壁に沿った凝固；
−  ノズルの下部開口を通しての異なる化学組成の鋼のジェットの流出及び鋳造鋳型内での前記コアジェットの凝固；
を含む。
【００２９】
本発明は従来技術を越える次の利点をもつ：
−  鋳造設備と適合した一つの単一ノズルを用いて、混合した化学組成の鋼が連続鋳造により得られる；
−  複雑で従って非常に費用のかかる設備と比べた簡素化、しかしそれは少なくとも二つのノズル及び／または二つのタンディッシュを含む工業規模で理論的に実行可能である；
−  被覆製品（亜鉛メッキ、プラスチック被覆、等）のような高付加価値の製品に関して、鋼製造または金属加工製品の範囲の連続鋳造の実行可能性。
【００３０】
図面の簡略説明
図１は本発明によるノズルを用いる鋼の連続鋳造のための設備を正面図で概略的に示す。
図２は本発明によるノズル中に組み込まれた鋳造タンディッシュを平面図で概略的に示す。
【００３１】
発明の好適実施例の説明
図１は連続鋳造鋳型１と、出口導管３を持つ鋳造レードルまたはタンディッシュ２との間に取り付けられたこの発明の特別の形による鋳造装置を示す。出口導管３はストッパー４またはスライドゲートのような流量調節器を備えている。本質的に形が円筒状で恐らく楕円形断面のタンディッシュ上に固定されたノズル５が鋳造鋳型１上に取り付けられている。ノズル５は例えば水冷システムを備えた銅熱交換器を備えることができる。円筒の上方ベースは導管３と接触している。このベースは導管の下方オリフィスに相当するオリフィスを備えている。下方部にノズル５は鋼を鋳造鋳型に向けて通過させることを可能とする三つの連通開口：二つの側方開口８と導管５の下方ベースに設けられた開口９を持つ。ノズル５の上方端にドーム６の形の分配部材が配置され、前記ドームの上面はわずかに、好ましくは水平に対して１０°より大きな角度で、傾斜している。ドーム６は導管５に図示されていない手段により固定されている。注入装置７がドーム６の下にガス状、液体状または微細に分割されたまたは粉末化された固体状の粒子を導入するような方式で設けられている。後者の場合恐らく非酸化性ガスがベクトルとして用いられる。ドーム６はノズル５の底まで延びる横壁１０、好ましくは垂直で円筒状の横壁１０を持つ。この横壁は導管５の内部帯域１１と呼ばれる部分を同じ導管５の外部帯域１２と呼ばれる別の部分から分離することを可能とする。
【００３２】
図２は対となって連通する溶融金属のための四つの通路を含む分配ドーム６の一実施例を平面図で高度に図式化した形で示す。四つの通路のそれぞれはドーム６内の一つの開口と組み合わされている。二つの開口１３はドームとノズル５の内壁との間でドームを切断することにより境界を定められる。二つの他の開口１４は例えば、ドーム６の表面のより中心に向けて作られ、それ自体ノズルの下流に現れる共通収集管１１を通してこの表面の下と連通する。かくしてドーム６は導管３を通してタンディッシュ２から来る金属Ａのジェットを実質的に等しい寸法で物理的に互いに分離された二つの別個のジェットに分離することを可能とする：金属の第一ジェットＢはノズル５の中心１１を通って流れ、金属の第二ジェットＣは恐らく導管５の内部横壁に沿って空間１２を通って流れる(図１)。
【００３３】
注入装置７は合金化金属、ガスまたはセラミックのような追加の成分を金属のジェットＢ中に導入すること、かくしてベース金属に関してその組成を修正することを可能とする。金属Ｂはノズル５から開口９を通して鋳造鋳型１の中心部中に流出する。金属Ｃはノズル５から側方開口８を通して流出する。凝固するとき、金属Ｃは鋳造鋳型の壁に分配されるであろうし、一方で修正された化学組成の金属Ｂは凝固塊のコアに向けられるであろう。
【００３４】
ドームの下に装置７により注入される物質はガス状、液体状または固体状の相であることができる。後者の場合、物質は粉末の形または微細に分割された粒子の形である。注入される粒子の寸法は２ｍｍより小さく、１００と３００μｍの間であることがより多い。
【００３５】
この発明による方法はスラブのような平坦な製品の連続鋳造及び丸、四角または線材等のような長い製品の連続鋳造の両者で用いられることができる。
【００３６】
特に、平坦製品の場合、製品の断面上に得られた化学組成の変化は直接圧延時に保存されることができる。かかる鋼は従って例えば外層が製品のコアと比べて修正された組成のものであり、特に外皮中のケイ素濃度の減少により、亜鉛の被覆層の容易な結合を促進するという事実のため、亜鉛メッキに理想的に適している。長い製品の場合、この鋼は表面腐蝕の問題を避けるために連続方式で、例えば銅を含むことができる（ＣＯＲＴＥＮ鋼）。かくして非常に高価なステンレス鋼を不要にすることができる。この発明による方法において、鋳造鋳型内の鋼の流速は冶金学で標準である工業規格に相当する。特に、流速は平坦な製品に対しては１．５と６トン／分の間にあり、長い製品に対しては０．３と０．５トン／分の間にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるノズルを用いる鋼の連続鋳造のための設備を正面図で概略的に示す。
【図２】  本発明によるノズル中に組み込まれた鋳造タンディッシュを平面図で概略的に示す。
【図１】
0004562347.tif 000002
【図２】
0004562347.tif 000003