(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に円筒形状の第１内管部が形成されている上部ノズルに対して、上方部分、下方部分の２つの部分からなり、前記上方部分の内部に円筒形状の第２内管部が形成され、前記下方部分の内部に、前記第２内管部より小口径で先端に向かって先細りの第３内管部が形成されている下部ノズルが着脱可能に装着されており、前記第３内管部の少なくとも前記第２内管部につながる領域が、該第３内管部内方に膨らむ湾曲内面に構成され、前記下部ノズルには、前記第３内管部の少なくとも内面を構成する内挿体が設けられ、該内挿体がジルコニア質材であることを特徴とする鋳造用交換ノズル。
【請求項２】
前記上部ノズルには、その下端側にジルコニア質のリング状の内管下端部が装着されて、前記第１内管部を形成するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の鋳造用交換ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造用ノズルに関し、特に、ビレット、ブル−ム等の連続鋳造に適する特殊形状を有する鋳造用交換ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビレット、ブル−ム等の連続鋳造に使用する鋳造用ノズルとしては、内装式ジルコニアノズルを、適宜ブロックを介してタンディッシュの底部に直接セット（内装）した構造のものが知られている。
【０００３】
しかし、この種のタンディッシュノズルでは、ノズルの交換の必要が生じた場合には、鋳込み終了後、タンディッシュ本体を一旦冷却してからでないとノズルの交換が行えない。
このようなことから、タンディッシュの熱間での繰返し使用ができず、連続鋳造を効率良く行えないという問題があった。
【０００４】
また、図３には、従来の鋳造用ノズルの全体が一体形成されたものを示す。
図３に示した一体型の鋳造用ノズル２０は、図３中において、内管部３２の径が、一定に構成されたストレート部分２１と、該内管部３２の径が上方に広がった湾曲部分２２とを備える構成となっている。
更にまた、鋳造用ノズルの内管部において、該内管部の下側が上方側よりも狭く構成（段差状に構成）された内面形状とされている例もある。
【０００５】
しかし、このような構成の鋳造用ノズルにおいても、溶損や磨耗のごとき鋳込み中のノズル損傷により、ノズル下端出口で湯散りが発生することがある。
このような湯散りが発生した場合、内装タイプであることから、タンディッシュの冷却を待つ必要があり、鋳造用ノズルを迅速に交換できない。したがって、鋳造作業を行う前に、予め、一見使用可能に見える鋳造用ノズルであっても、早め早めに交換しておかなければならず、鋳造用ノズルとしての耐用性の点で問題があり、鋳造コストを低減するためのネックともなっていた。
【０００６】
一方、鋳造用ノズルを、上部ノズルと下部ノズルとの組み合にて構成し、該下部ノズルを着脱可能に構成した交換方式のノズルが知られている。
しかし、この交換式のノズルでは、上部ノズルと下部ノズルとの接続部において、溶鋼流の乱れが極めて発生し易く、ノズル下端出口での湯散りが発生し易い問題を抱えていた。
【０００７】
すなわち、交換方式のノズルでは、上部ノズルと下部ノズルとの接続部において、段差が形成されるために、溶鋼流の乱れが発生し、また、該溶鋼流の乱れによって内壁面の損傷が誘発され、さらに損傷が更なる乱流を誘発する結果、ノズル下端出口での湯散りが発生するものであった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上部ノズルの下側に交換型の下部ノズルを接続する構成として、熱間中においても下部ノズルの交換が容易にでき、かつ、ノズル下端出口での湯散りの発生がなく、加えて廉価な鋳造用交換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】
本発明者らは、上記目的を達成するために、上下ノズルの嵌合してなる鋳造用交換ノズルにおいて、上下部ノズルの内管形状を種々変更し、実鋳造にて溶鋼流の乱れ及びノズル下端出口での湯散り及び耐用時間等を調査し、“上下ノズルの嵌合における内管形状”と“溶鋼流の乱れ及びノズル下端出口での湯散り”との関係を実鋳造で調査研究し、最適ノズル形状を見出し、それに基づいて本発明を完成したものである。
【００１０】
即ち、本発明に係る鋳造用交換ノズルは、内部に円筒形状の第１内管部が形成されている上部ノズルに対して、上方部分、下方部分の２つの部分からなり、前記上方部分の内部に円筒形状の第２内管部が形成され、前記下方部分の内部に、前記第２内管部より小口径で先端に向かって先細りの第３内管部が形成されている下部ノズルが着脱可能に装着されており、前記第３内管部の少なくとも前記第２内管部につながる領域が、該第３内管部内方に膨らむ湾曲内面に構成され、前記下部ノズルには、前記第３内管部の少なくとも内面を構成する内挿体が設けられ、該内挿体がジルコニア質材であることを特徴とし（請求項１）、これにより上記目的を達成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る上記鋳造用交換ノズルにおいて、前記上部ノズルには、その下端側にジルコニア質のリング状の内管下端部が装着されて、前記第１内管部を形成するように構成されたこと（請求項２）、を特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋳造用交換ノズルの一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施形態の鋳造用交換ノズルにおける縦断面図を示すものである。
図２は、本発明に係る第２の実施形態の鋳造用交換ノズルにおける縦断面図を示すものである。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１において、鋳造用交換ノズル３は、内部に円筒形状の第１内管部１１が形成され、タンディッシュの底部５０に内装されている上部ノズル４に対して、下部ノズル５が着脱可能に接続される構造となっている。
すなわち、上部ノズル４の平坦な下端面と下部ノズル５の平坦な上端面とが隙間無く接触しており、この接触を維持するために、適宜構成の例えばガイド手段６０が下部ノズル５を保持するように構成されている。
【００１４】
なお、下部ノズル５は、上部ノズル４に対して、スライド可能（着脱可能）に接続されており、図示しない駆動手段（例えば、油圧シリンダなど）により横方向（図１においては、紙面に対して垂直方向）に移動することができる。
このように構成することにより、使用中の下部ノズル５の横に、交換用の下部ノズルをセットしておき、駆動手段により、交換用の下部ノズルを介して被交換下部ノズル５押し出すようにして入れ替えることができる。
【００１５】
この下部ノズル５は、上方部分５Ａ，下方部分５Ｂの２つの部分からなり、上方部分５Ａの内部に円筒形状の第２内管部１２が形成され、下方部分５Ｂの内部に、第２内管部１２より小口径で先端に向かって先細りの第３内管部１３が形成されている。そして、更に、下部ノズル５は、第３内管部１３の少なくとも第２内管部１２につながる領域が、該第３内管部１３内方に膨らむ湾曲内面１４に構成されている。
本実施の形態においては、下部ノズル５の内管部６下部には内挿体７が内挿されている。
【００１６】
上部ノズル４は、例えば外形が切頭円錐形又は切頭多角錐形をし、内部には円筒形状の内管部が形成されている。
上部ノズル４は、例えば、高アルミナ質やアルミナカーボン、ジルコン質、ろう石-sic質などで形成されている。
また、上部ノズル４は、プレスまたは鋳込み加工によって製造される。
【００１７】
下部ノズル５は、前述の如く上方部分５Ａ，下方部分５Ｂの２つの部分からなり、上方部分５Ａの外形が円柱状で、下方部分５Ｂの外形が先細円柱形又は先細多角柱形をしている。
上方部分５Ａの内部には円筒形状の第２内管部１２が形成されており、下方部分５Ｂの内部には先細円筒形状の第３内管部１３が形成されている。
【００１８】
上方部分５Ａの内部に形成されている第２内管部の径を、例えば３０ｍｍ程度とする一方、下方部分５Ｂの第３内管部１３の径を、例えば２０ｍｍ程度とすることができる。すなわち、第３内管部１３の口径よりも第２内管部１２の口径が大きくなっている。さらに、第１内管部１１は、例えば径が３５ｍｍ程度に構成されており、第２内管部１２の口径よりも大きく構成されている。
そして、上方部分５Ａと下方部分５Ｂとは、軸心を同じくして一体成形されている。
【００１９】
また、図１においては、下部ノズル５の内管部の縁部５Ｃは、比較的角張った形状として示してあるが、実際には、適宜曲面にて面取りされた構成であり、必要に応じて、湾曲部１４と同じようになだらかな内径変化構造とすることができる。
【００２０】
下部ノズル５は、内挿体７以外の部分が、高アルミナ質（例えばアルミナ９０％以上）にて形成されている。
また、下部ノズル５は、プレスまたは鋳込み加工によって製造される。
また、上部ノズル４と下部ノズル５との接続は、タンディッシュの底部に内装した上部ノズル４の下端面と下部ノズル５の上端面とを、図示しない保持装置によって、機械的に押しつけた状態になっている。
【００２１】
内挿体７は、外形が下部ノズル５の下方部分５Ｂの内部に形成されている先細円筒形状に対応する形状であり、内部には、上方部分５Ａの内部に形成されている円筒形状の内管部１２の径より小さい径の円筒状内管部１３が形成されている。
そして、内挿体７は、その円筒状内管部１３の上部が、上方部分５Ａの内部に形成されている円筒形状の内管部１２の下端に湾曲内面１４（例えば円弧）によってつなげられた内管構造となっている。
【００２２】
内挿体７は、ジルコニアを主成分とするジルコニア質材の耐火物（ジルコニア質耐火物）で形成されている。このジルコニア質材は、例えば、ジルコニアが９４重量％以上のものを用いることができる。
また、内挿体７の設け方としては、内挿体７を単体として製造する一方、該内挿体７が嵌合可能な凹部を備えたアルミナ質の下部ノズル本体を製造し、該凹部に内挿体を嵌めこみ固定する。
【００２３】
上述のように、上部ノズル４の内管部１１の内径よりも下部ノズル５の内径が小さく設定され、さらに、下部ノズル５が、上方部分５Ａ，下方部分５Ｂの複数の部分からなり、上方部分５Ａの第２内管部１２が、より小径の下方部分５Ｂの内管部１３に向かった曲線面でもって連続しているように、複数段の絞込みと絞り込み面の適切な曲面化構成との組み合わせ作用として、溶鋼がノズル内を流れるとき、内径の適切な絞込みによって、流れの乱れが効果的に抑制でき、安定した溶鋼の供給が実現できるものと推察される。
【００２４】
（第２の実施形態）
図２において、本実施形態における鋳造用交換ノズル３３も、上記第１の実施形態の場合と同様に、内部に円筒形状の第１内管部１１が形成され、タンディッシュの底部５０に内装されている上部ノズル３４に対して、下部ノズル３５が着脱可能に接続される構造となっている。
【００２５】
なお、本実施形態においては、多くの部分については、第１の実施形態と同じ構成であるので、その説明は適宜省略する。
本実施形態において、第１の実施形態と異なる構造は、内挿体７ａと内管下端部３４ａである。
すなわち、ジルコニア質の内挿体７ａは、第２内管部１２および第３内管部１３を構成するように、下部ノズル３５の長さ全体にわたって連続した構造となっている。また、上部ノズル３４には、その下端側にジルコニア質のリング状の内管下端部３４ａが装着されている。
【００２６】
本第２の実施形態では、内管部において、上部ノズル３４と下部ノズル３５とのつなぎ目部分から下方領域がジルコニア質となっており、他の部分は、例えば、高アルミナ質により構成されている。
【００２７】
（実施例）
次に本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を具体的に説明する。
実施例として、図２に示す形態のものを使用して、タンディッシュに実装して溶鋼の鋳込みを実施した。
【００２８】
なお、上部ノズル３４は長さ（L1）が２００ｍｍ、内径については、下端側（L2）が３５ｍｍ、上端側（L3）が７０ｍｍとする傾斜した内径構造とした。
また、上部ノズル３４の内管下端部３４ａは、肉厚１７ｍｍのリング状のジルコニア質を嵌め込んだ構成（他の部分は高アルミナ質材からなる）とした。
【００２９】
下部ノズル３５は、例えば、長さ(L4)が８０ｍｍ、上方部分の外径(L5)が１２０ｍｍ、下方部分の外径(L6)が９０ｍｍである。内挿体７ａ以外の部分は、高アルミナ質材にて形成した。内挿体７ａは、上端側の外径（L9）が６０ｍｍ、下端側の外径(L10)が５０ｍｍである
下部ノズル３５の内径については、下端側(L7)が２０ｍｍ、上端側(L8)が３０ｍｍとし、両内径の段差部分を結ぶ湾曲面１４が、曲率６ｍｍのＲ形状とした。なお、この内径部分全てを、ジルコニア質からなる内挿体７ａにて構成をした。
【００３０】
（比較例）
比較例として、図３に示すノズルを使用して、タンディッシュに実装して溶鋼の鋳込みを実施した。
【００３１】
なお、ノズル２０は、全体の長さが２００ｍｍ、ストレート部分２１の長さ１６０ｍｍ、該ストレート部分の内径が２０ｍｍ、湾曲部分２２の曲率が４５ｍｍ、上端部分（図３中の上側）の外径が１００ｍｍ、下端部分（図３中の下側）の外径７０ｍｍとした。
なお、材質は、全体をジルコニア質とした。
【００３２】
上記実施例と比較例において、実装テストの結果、比較例に比べて実施例の場合、鋳造中の溶鋼流の乱れが極めて少なかった。また、ノズル下端出口での湯散りの発生も長時間にわたってなかった。また、ノズル交換をすることにより、トラブル無く計画鋳造ができ、鋳造時間も従来の２倍以上に伸びた。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳記したとおり、本発明に係る鋳造用ノズルによれば、
（１）鋳造中の溶鋼流の乱れが無くなると共にノズル下端出口での湯散りの発生も無くなった。
（２）下部ノズルのみを鋳造中に交換をすることができるので、トラブル無く計画鋳造（生産スケジュール通りの鋳造）が可能となると共に鋳造時間も飛躍的に伸びる。すなわち、本発明の如く、ノズルの要部である部分（溶鋼流の乱流を抑制する機能を有する部分）が着脱可能に構成され、熱間においても容易にノズル交換できるので、例えば、ノズル損傷が小さいうちにノズル交換ができるので、注湯の品質を良好に維持することができる。
【００３４】
（３）鋳込み終了後、タンディッシュ本体が熱間状態で冷却しないうちに下部ノズルの交換が行え、タンディッシュの熱間繰返し使用が可能となった。これにより、ノズル全体としての耐用性（寿命）が大幅に向上した。
（４）ブレークアウトなどの異常時においても溶鋼の流出をノズル交換により停止でき安全性も向上した。
（５）本発明に係る鋳造用交換ノズルは、溶鋼流を制御する下部ノズルを交換可能に構成したので、鋳造速度に合わせてノズル径を選択し交換でき、溶鋼流出量に適応可能であり、モ−ルドレベルの変動幅（湯面のレベル変動幅）を小さくでき、鋳造製品の高品質化に寄与することができる。
（６）本発明に係る鋳造用交換ノズルは、耐火物として最も強度が要求される領域により強度のあるジルコニア質を使用し、他の部分（破損などの発生しにくい領域）には、ジルコニア質よりも廉価な材料にて構成したので、ノズル寿命を良好に維持しつつ廉価な鋳造用交換ノズルを供給することができる。
等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋳造用交換ノズルの一実施の形態における縦断面図である。
【図２】本発明に係る鋳造用交換ノズルにおける他の実施の形態における縦断面図である。
【図３】従来の一体形成された鋳造用ノズルの縦断面図である。
【符号の説明】
３，３３  鋳造用交換ノズル
４，３４        上部ノズル
５，３５        下部ノズル
７，７ａ        内挿体
１１      第１内管部
１２      第２内管部
１３      第３内管部
１４      湾曲内面
２０      鋳造用ノズル（従来例）
３４ａ    内管下端部
５０      タンディッシュ底部
６０      ガイド手段
【図１】
0004243873.tif 000002
【図２】
0004243873.tif 000003
【図３】
0004243873.tif 000004