(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ一定の揚程を有する取鍋（３）から溶融金属又は合金（２）を重力によって給送する浸漬パイプであって、
スラブ（４）が、冷却壁を有する薄い型（５）内の表面高さ（１７）を有する浴によって成形され、同薄い型は、ほぼ垂直方向に延びている４つの壁によって形成されており、同４つの壁によって形成された側部のうちの２つの側部が他の２つの側部よりも長さが遙かに長い側部によって形成された水平断面を有しており、
当該浸漬パイプ（１）は、上方の取鍋（３）と連通している所定長さの垂直な上方の管（６）を含んでおり、下方に分配用の平らになされた部分すなわちディフューザ（８）を有し、同ディフューザ（８）は、分割バッフル（１４）によって形成され且つ型（５）の壁から所与の距離において、形成されつつあるスラブ（４）の面（１７）の下方において開口している、２つの別個の通路（１６，１６’）に関連した排出孔（９，９’）を底部に有し、
ディフューザ（８）は、最も高い位置の断面（１０）において上方の管（６）よりも小さい表面積を有し、
ディフューザ（８）は、型（５）の狭い側部に対向している内側側壁（１２，１２’）を有しており、同内側側部（１２，１２’）は、上方から下方に向かって、垂直軸線（１３）から対称的に発散していて、各々、垂直軸線（１３）との間に７．５°に等しいか又はより小さい角度αを形成しており、
前記分割バッフル（１４）は、その下方部分が前記薄い型の狭い側部まで狭まっており、それによって、側部（１５，１５’）と垂直軸線との間に７．５°に等しいか又はより小さい２つの角度βを形成している、ことを特徴としている、浸漬パイプ。
【請求項２】
請求項１に記載の浸漬パイプであって、
前記分割バッフル（１４）が、前記排出孔（９，９’）と同じ高さの前記ディフューザ（８）の底部から同ディフューザ（８）の最も高く且つより狭い断面（１０）まで延びていて、少なくとも前記バッフルが最も広い幅を有していて前記側部（１５，１５’）が垂直軸線へと接近し始める領域から、溶融金属又は合金の流れに直角の方向において上方から下方に向かって増大する断面積を有する２つの流通導管（１６，１６’）を形成している、浸漬パイプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の浸漬パイプであって、
前記ディフューザ（８）の前記最も高く且つより狭い断面とほぼ同じ高さの前記バッフル（１４）の上方端部が、傾斜が付けられた適合領域（１８）を介して上方の管（６）に結合されており、前記上方端部と狭くなりつつある側部（１５，１５’）が始まっているバッフル（１４）の最も大きい領域との間に、分割バッフル自体の発散している上方側部（１９，１９’）が設けられている、浸漬パイプ。
【請求項４】
請求項３に記載の浸漬パイプであって、
前記バッフル（１４）の発散している上方側部（１９，１９’）が、垂直軸線との間に前記角度αに等しいか又はそれ以上の角度を形成しており、それによって、前記導管（１６，１６’）の最初の部分が一定の又は減少する断面を有し、流れの速度がバッフル（１４）のより広い幅の領域まで増加するようになされた、浸漬パイプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の浸漬パイプであって、
前記管（６）の上方部分に流れ制御面（７）が設けられている、浸漬パイプ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の浸漬パイプであって、
前記管（６）が取鍋（３）の底部に直にフランジ付けされており、取鍋の内側に流れ制御面が設けられている、浸漬パイプ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の浸漬パイプであって、
前記管（６）が、それ自体公知の方法で、取鍋（３）の底部に設けられた流れ制御用の「引き出し板」装置に、フランジ付けされていることを特徴とする、浸漬パイプ。
【発明の詳細な説明】
本発明は、薄いスラブの連続鋳造のための給送浸漬パイプに関し、より特定すると、溶融金属又は合金を押し出すためのほぼ一定の揚程（ｈｅａｄ）を有する取鍋から溶融金属又は合金を、乱流又は渦を起こさせることなく、薄いスラブ自体が凝固して形状を有するようになる冷却型内の同スラブの水頭すなわちメニスカスの下の高さまで可能な限り最良の方法で案内するための浸漬ノズルに関する。
垂直方向に延びている４つの壁によって形成されており且つ２つの側部が他の２つの側部に対してより長い水平断面を有する薄いスラブが知られている。上方の容器から型の内側へと供給される溶融金属特にスチールを案内するために接続導管が使用されることも知られており、この接続導管は、下方の口部が型内で湯に浸漬され且つ冷却壁から十分な距離を保つために同型の薄い寸法にできる限り適合されるようになされているので、「浸漬」と称される。従って、薄いスラブのための浸漬パイプは、通常、狭い側面及び／又は下方を向いた出口を備えた、矩形、多角形又は楕円形の水平断面を下方部分に有するものとして当技術において採用されている。
しかしながら、これらの従来技術による浸漬パイプは、この技術において典型的であり、種々の理由によりこの分野における文献に広く記載されている種々の問題を解決していない。特に、浸漬パイプから流出する流体の流れは、成形しているスラブのコア内の流体の塊内を循環し外部のみが凝固する傾向を有する一方で、表面へと再度現れて特に薄い型の狭い表面の近くの浴の表面に定常波を発生する傾向がある。これによって、潤滑スラグは、一般的に、波形のメニスカスの下方部分に集まり、一方、先端（ｐｉｃｋｓ）は被覆されないままで残り、結果的に潤滑性の欠如又は分配の低下を有し、このことは、型の摩耗のみならずスラブの質の悪さ及び成形しているスラブと型との不正確な熱交換を生じ、これは亀裂が起こる原因となる。
更に、流体の渦が再び流体浴内へと戻る領域は、メニスカスの著しい曲がりを示し、この曲がった部分では、粉末の粒子及び潤滑スラグが成形しつつあるスラブ内に容易に捕捉されて、亀裂及びその他の表面欠陥の更なる原因を提供する。型内のメニスカスの高さにおける乱流はまた、ノズルの寿命を短くするノズルの摩耗の重要な原因でもある。
ノズルの出口における流体の流れの乱れ及び渦は、スラブ内に起こる凝固過程に悪影響を及ぼし、この影響は型の狭い面に平行な方向において連続的であり且つ可能な限り均一である。これに対して、供給の安定性及び水平断面において最大限に均一でスラブの長手軸線に対する流れが可能な限り対称的な分配が望ましい。
溶融金属又は合金内に酸化物が存在し、この酸化物がノズルの内面に堆積してノズルの外形を変形させ且つ流れの流通断面に悪影響を及ぼすという事実による更なる不都合について述べられている。
種々の流通断面におけるゆっくりとした流れ速度の場合に更に悪化する最後に述べた不都合を除いて、既に述べたその他の全ての不都合は、溶融金属又は合金の流速が増加すると悪化する。即ち、型内で成形されているスラブが引き抜かれるより速い速度及び／又はスラブのより大きい断面積、従って、種々の流通断面特に排出孔内におけるより速い流速に応じて悪化する。
とにかく、ここに述べたこれらの不都合の全てが、浸漬パイプ又はノズルの公知の形状のいずれにおいても存在し、従って、種々の方法で低品質の最終製品を有するという重大さにより、成形されているスラブの鋳造及び冷却の正しい傾向に悪影響を及ぼす。
従って、本発明の目的は、排出孔からの距離が次第に短くなるに応じて断面を通過する流速をできるだけ大きく且つ徐々に減じて、垂直軸線に対して対称的で成形されつつあるスラブの流体コア内に容易に分散させることができる運動エネルギを有する安定化された流れを得ることによって、及びメニスカス内の渦及び乱れの存在を最小限まで減じることによって、上記の欠点を解消することができる給送浸漬パイプ又はノズルを提供することである。この浸漬パイプ内では、流れは、断面が小さくなる位置までは加速され、次いで、ディフューザの下方部分に流体が満たされた状態を維持しつつ流れが均一に低下せしめられる。
この目的は、請求項１に記載された特徴を有する浸漬パイプ又はノズルによって得ることができる。請求項１に続く請求項は、本発明の特徴によるノズルの好ましく且つ代替的な実施形態に関するものである。
本発明による浸漬パイプ又はノズルのこれらの及びその他の付加的な目的、利点及び特徴は、以下の図面を参照した以下に示す非限定的な本発明の好ましい実施形態自体の説明によって当業者により明らかとなるであろう。
図１は、型自体の大きな面に平行な正中面において取られた、薄い型内に浸漬されている本発明によるノズルの長手断面を示しており、
図２は、型の狭い面に平行な面II−IIに沿って見た、型内に浸漬されたノズルの長手断面を示しており、
図３は、図２の線III−IIIに沿った断面を示している。
図１を参照すると、浸漬パイプ１は、ほぼ一定の揚程を有する上方取鍋３内に含まれている溶融金属又は合金２を重力によって送り込まれ、スラブ４は、冷却壁を有し且つ垂直方向に延びている４つの壁によって形成された薄い型５の内側で形成される。この型は、２つの側部が他の２つの側部よりも長い水平断面を有している。図３においては、完全に矩形の断面を有しているように図示されているけれども、若干凸状若しくは多角形を有することもでき、また、本発明の浸漬パイプの特徴から逸脱することなく図２に図示された完全に垂直なものと若干異なった長手方向の傾きを有することさえできる。
この浸漬パイプは、円形断面を有し且つ公知の方法で上方の取鍋３に結合されているある長さの垂直パイプを含んでいる。この浸漬パイプは、上方部分に流れ制御面７が設けられている一方で、それ自体は嵌合領域１８を介して下方に延びており、下方排出部９，９’を有する次のディフューザ８内に平らにされた分配部分を備えている。ディフューザ８は、型自体の壁から所与の距離を保ちつつ薄い型５内で成形されているスラブ４の内側で水頭１７の下方（このことから用語「浸漬」又は「浸水」と称される）に溶融金属を供給するために設けられている。スラブ４は、頂部から底部に向かって厚みが増加している固定壁によって表されるものとして形成されており、一方、内部コアは、未だ液体であるか又は完全に凝固していないものと考えられなければならない。
ディフューザ領域８には、中央バッフル１４もまた設けられており、この中央バッフル１４は、ディフューザの大きい方の壁の両方と一体化されており、下方に排出するための２つの孔９，９’で終わっている２つの別個の導管１６，１６’へと流れを分割するのに適している。
ディフューザの高さの最も高い位置で且つパイプ６との適合部分１８の端部における流通断面１０は、バッフル１４の上端と一致するように図示されており、このことは好ましいけれども、本発明の本質的な特徴ではない。
本発明によれば、このような断面１０の面積は、参照番号１１によって示されている上方パイプ６の断面積に対応する部分よりも小さい。この状態は図２により明確に示されている。適合部１８の側壁は、図１すなわち型の大きい面に平行な断面において下方に発散している（広がっている）ように見えるという事実にも拘わらず、他の全ての断面では、これらの壁は収束して（狭まって）おり、従って、下方向で断面の減少を生じているということが注目されるであろう。
更に、薄い型５の狭い側部に向かうディフューザ８の内側壁１２，１２’は、下方に発散しており、各々、垂直軸線１３から７．５°に等しいか又はそれより小さい角度αで遠ざかっている。
依然として、本発明に従って、流れ分割バッフル１４は、垂直軸線１３との間に角度β（≦７．５°）を形成することによって、薄い型５の狭い側面に対向する側部に沿って下方部分１５，１５’において狭くなっている。角度βは、上記の条件に合致する場合には、角度αと等しいか又は異なるようにすることができることは理解されるべきである。
分割バッフル１４の対向する側部によって結果的に作られている２つの流通導管１６，１６’は、流れと直角の断面を有し、この断面は、下方に行くに従って増大するが、壁からの流れの分離をより容易にすることはない。角度α及びβに課される制限により流れの分離が避けられ、２つの導管１６，１６’に沿った流速は、結果として、排出孔９，９’からの流出の所望の速度に関して技術的に得られる最大値となる。
水力学的特徴により、本発明による浸漬パイプ又はノズルは、実質的に、断面１１に対応して（より正確には圧縮チャンバと狭くなされた断面１０との間に）圧縮チャンバを溶融材料の流れに付与する。続いて、この流れは、最大加速度を得、次いで、断面１０から始まって２つの導管１６，１６’に沿って次第に下流へ向かうにつれて減速するが、依然として壁との接触の連続性を保ったままである。しかしながら、流速は上方部分に沿って依然として加速され、過剰な流れ又は余りに早すぎる減速が存在する場合にこの領域で既に起こりつつある堆積のような化合物のいかなる堆積もないように両方の導管１６，１６’をきれいに保つために、バッフル１４の面を発散する状態とすることは便利である。この目的のためには、両導管１６，１６’の断面積は、依然としてディフューザの最も高い位置の断面１０とバッフルの最大幅の断面との間で減少しつつあることが望ましい。このような状態は、例えば、前記の端縁１９，１９’が図１に図示したように設けられ且つこれらはαに等しいか又はより小さい角度で傾斜せしめられるという仮定を、上記のバッフル１４の上方領域に対して課すことによって得ることができるであろう。このようにして、バッフル１４の上方端縁１９，１９’の近くで分離することによって形成され始める導管１６，１６’の２つの上方領域は、実際のディフューザ８における発散領域の始まる前に若干収束するであろう。
本発明の範囲自体を越えることなく、本発明による浸漬パイプの上記し且つ図示した実施形態に関して可能な付加及び／又は変形は、当業者によってなされ得る。特に、図１及び２に示したように浸漬パイプ１に流れ制御面７を設ける代わりに、取鍋３の底部にそれ自体公知の方法で直にフランジを設け、一方、流れ制御面は、取鍋自体の内部に配置された異なる部材上に設けることができる。１つの代替え的な解決方法においては、パイプ１にもまた、取鍋３の底部に配置された流れ制御のための”引き出し板（ｄｒａｗｅｒ）”の下方に、他方の上に一方を送り込むことによって孔が開けられ且つ対向した２つの板の間の流通孔を塞ぐことによって、公知の方法で作用するフランジを付けることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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