(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部を通して液状金属を流すための浸漬型注入ノズルであって、
垂直方向に配置するとともに、軸対称性および第１の流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、
この入口パイプ部分から流体が連通するようになっている拡散する移行領域と、
この移行領域から流体が連通するようになっていて、この移行領域からの前記液状金属の流れを、垂直方向に対して互いに反対側の方向に角度をもって偏向してゆくふたつの流れに分割する分割領域と、を有し、
前記移行領域は、
二個以上の前壁および二個以上の側壁を有し、これらの前壁は、第１の垂直面に収斂し、これらの側壁は、第１の垂直面に直角な第２の垂直面に拡開することにより、
この移行領域における当該ノズルの流れ断面領域を、前記第１の流れ断面領域から、長く延ばしてあって前記第１の流れ断面領域より大きな流れ断面領域の第２の断面領域に連続的に変化させるとともに、
この移行領域における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、
前記分割領域は、前記移行領域の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、
これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記移行領域は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、
前記偏向部分は、前記移行領域の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項２】
前記第１の手段および前記第２の手段は、まっすぐな部分および矩形状の部分の一対を有することを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項３】
前記第１の手段および前記第２の手段は、曲面部分および矩形状の部分の一対を有することを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項４】
前記曲面部分は、ある半径の内側壁および外側壁を有するとともに、
この内側壁は、この外側壁の半径の半分以上の半径を有することを特徴とする請求項３記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項５】
前記第１の手段および前記第２の手段は、前記曲面部分の下流側に配置したまっすぐな部分および矩形状の部分の一対をさらに有することを特徴とする請求項３記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項６】
前記移行領域は、流れ速度を減少させることを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項７】
前記各前壁は、合計２．０〜８．６度の収斂角度で収斂することを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項８】
前記各側壁は、合計１６．６〜６．０度の拡開角度で拡開することを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項９】
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して２０〜４０度の範囲の偏向角度を与えることを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１０】
前記収斂角度の合計は、５．３度であることを特徴とする請求項７記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１１】
前記拡開角度の合計は、１０．４度であることを特徴とする請求項８記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１２】
前記移行領域は、流れ速度を減少させるとともに、断面積を３８％増加させることを特徴とする請求項６記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１３】
溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、
この浸漬型注入ノズルは、
垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、
この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向するとともに、等しいある流れ断面領域を有するふたつの流れに分割する手段と、の組み合わせであり、
前記流れ分割手段は、
六角形の流れ断面領域を有し、当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部と、
この移行部を含む拡大手段であって、ふたつの流れのある流れ領域の総和が前記入口パイプ部分の前記ある流れ断面領域より大きいようにする拡大手段と、
流れの間に設けた第１の手段であって、流れの内側部分に正の圧力を加えるとともに、曲率半径が大きな弧状の先端部を有することにより流れを分離させることなくよどみ点における変動を許容する第１の手段と、
流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記流れ分割手段は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記第１の手段が形成する側壁に略平行であり、
前記流れ分割手段は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、
前記拡大手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項１４】
溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、
この浸漬型注入ノズルは、
垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、
移行部を含み、この入口パイプ部分からの流れの速度を減少させる手段と、
この移行部からの流れを垂直方向に対して反対方向に角度をもって偏向したふたつの流れに分割する手段と、の組み合わせであり、
前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有するとともに、前記ある領域より大きな出口の流れ断面領域を有し、当該移行部における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、
前記流れ分割手段は、前記移行部の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、
これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記偏向部分は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項１５】
前記移行部は、流れの速度を減少させることを特徴とする請求項１４記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１６】
前記移行部は、流れの速度を変化させることがないとともに、
前記流れの速度を減少させる手段は、前記移行部の上流側に配置した拡散部を含むことを特徴とする請求項１４記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１７】
前記移行部は、流れの速度を増加させるとともに、
前記流れの速度を減少させる手段は、前記移行部の上流側に配置した拡散部を含むことにより、前記移行部により行われる流れの速度の増加よりも大きな規模で流れの速度を減少させることを特徴とする請求項１４記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項１８】
溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、
この浸漬型注入ノズルは、
垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、
この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向する流れ分割手段と、の組み合わせであり、
前記流れ分割手段は、
当該ノズルの対称性を軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部と、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加え、曲率半径が大きな弧状の先端部を有することにより、流れを分割することなくよどみ点における変動を許容する第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記流れ分割手段は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、
前記流れ分割手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項１９】
前記流れ分割手段は、半楕円形の外形を有する先端部を有することを特徴とする請求項１８記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２０】
前記流れ分割手段は、対称翼形状のうち、当該対象翼形状における最大厚さ位置よりも前方側の部分に相当する外形を有する先端部を有することを特徴とする請求項１８記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２１】
溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、
この浸漬型注入ノズルは、
垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、
この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向する流れ分割手段と、の組み合わせであり、
前記流れ分割手段は、六角形の流れ断面領域を有し、当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部を含んでおり、
前記流れ分割手段は、前記移行部の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、
これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、
前記流れ分割手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項２２】
前記移行部は、
ふたつの拡開する側壁と、
１８０度よりやや小さな角度をもって交差するふたつの前壁と、
１８０度よりやや小さな角度をもって交差するふたつの背壁と、を有し、
これら前壁および背壁が収斂していることを特徴とする請求項２１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２３】
前記流れ分割手段は、
前記移行部の下流側に配置したまっすぐな部分および矩形状の部分の一対を有することを特徴とする請求項２１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２４】
前記まっすぐな部分は、
垂直方向に対してある角度に流れを誘導するとともに、
このある角度より小さな水平方向に対してある角度をもって配置した出口ポートを有することを特徴とする請求項２３記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２５】
前記流れ分割手段は、
前記移行部の下流側に配置した曲面部分および矩形状の部分の一対を有することを特徴とする請求項２１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２６】
前記流れ分割手段は、
前記曲面部分の下流側に配置したまっすぐな部分および矩形状の部分の一対を有することを特徴とする請求項２５記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２７】
前記まっすぐな部分は、
垂直方向に対してある角度に流れを誘導するとともに、
このある角度より小さな水平方向に対してある角度をもって配置した出口ポートを有することを特徴とする請求項２記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２８】
前記第１の断面領域は、円形であることを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項２９】
その内部を通して液状金属を流すための浸漬型注入ノズルであって、
垂直方向に配置するとともに、第１の流れ断面領域および軸対称性を有する入口パイプ部分と、
この入口パイプ部分から流体が連通するようになっている拡散する移行領域と、
この移行領域から流体が連通するようになっていて、この移行領域からの前記液状金属の流れを、垂直方向に対して互いに反対側の方向に角度をもって偏向してゆくふたつの流れに分割する分割領域と、を有し、
前記移行領域は、
この移行領域における当該ノズルの流れ断面領域を、前記第１の流れ断面領域から、長く延ばしてあって前記第１の流れ断面領域より大きな流れ断面領域の第２の断面領域に連続的に変化させるとともに、
この移行領域における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、
前記分割領域は、前記移行領域の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、
これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、
前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、
前記移行領域は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、
前記偏向部分は、前記移行領域の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズル。
【請求項３０】
前記各側壁の拡開角度の合計と前記各前壁の収斂角度の合計との差が、８度より小さいことを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【請求項３１】
前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して３０度の偏向角度を与えることを特徴とする請求項１記載の浸漬型注入ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注入ノズルの分野に関するもので、とくに液状の金属をその内部に通して流すための浸漬型注入ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、厚さ５０〜６０ｍｍおよび幅９７５〜１６２５ｍｍの鋼スラブを連続鋳造する場合に、浸漬型注入ノズルを採用している。この浸漬型注入ノズルの出口の一般的な大きさは、幅２５〜４０ｍｍおよび長さ１５０〜２５０ｍｍである。当該ノズルは、一般的には、ふたつの互いに反対方向に向いた出口ポートを一体に有しており、これらの出口ポートは、溶融鋼の流れを、垂直方向に対して見かけ上の角度が１０度から９０度の間で偏向させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の注入ノズルは、その見かけ上の偏向角度を実現していないことが判明している。すなわち、実際の偏向角度は明らかに、より小さいものである。さらに、出口ポートにおける流れの断面は、ポートの上方部分において低速な流れであるが、ポートの下方部分近傍において高速な流れであるというように非常に不均一である。これらのノズルは、潤滑用のモールドフラックスあるいはモールドパウダーにより被覆されている溶融鋼のメニスカスあるいは表面において相対的に大きな定常波を発生させる。さらにこれらのノズルは、定常波という振動を発生させる。すなわち、モールドの一方端部の近傍におけるメニスカスが交互に上昇および下降するとともに、モールドの他方端部の近傍におけるメニスカスが交互に下降および上昇することになる。公知の注入ノズルはまた、間欠的な表面渦を多数発生させる。こうした現象は、鋼スラブ内へのモールドフラックスのエントレインメントの原因となる傾向があり、品質の低下を招く。定常波の振動は、メニスカスの部分あるいはその近傍においてモールドを通しての不安定な熱移動の原因となる。こうした作用は、鋼シェルの均一な形成およびモールドパウダーによる潤滑などに有害な影響を及ぼし、またモールドカッパー内に応力を発生させる。これらの作用は、鋳造率の増加にともなってさらにきびしいものとなり、結果的には、所望品質の鋼を製造するためにその鋳造率を制限しなければならなくなるという問題がある。
【０００４】
本発明の一つの目的は、流れの外側部分に対して負の圧力を付加することにより流れの偏向を部分的に達成し、さらにまた、湾曲させた端部を折り曲げる部分を設けることにより、出口ポートにおける速度分布をより均一化するようにした浸漬型注入ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、第一の発明は、その内部を通して液状金属を流すための浸漬型注入ノズルであって、垂直方向に配置するとともに、軸対称性および第１の流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、この入口パイプ部分から流体が連通するようになっている拡散する移行領域と、この移行領域から流体が連通するようになっていて、この移行領域からの前記液状金属の流れを、垂直方向に対して互いに反対側の方向に角度をもって偏向してゆくふたつの流れに分割する分割領域と、を有し、前記移行領域は、二個以上の前壁および二個以上の側壁を有し、これらの前壁は、第１の垂直面に収斂し、これらの側壁は、第１の垂直面に直角な第２の垂直面に拡開することにより、この移行領域における当該ノズルの流れ断面領域を、前記第１の流れ断面領域から、長く延ばしてあって前記第１の流れ断面領域より大きな流れ断面領域の第２の断面領域に連続的に変化させるとともに、この移行領域における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、前記分割領域は、前記移行領域の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記移行領域は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、前記偏向部分は、前記移行領域の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【０００６】
第二の発明は、溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、この浸漬型注入ノズルは、垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向するとともに、等しいある流れ断面領域を有するふたつの流れに分割する手段と、の組み合わせであり、前記流れ分割手段は、六角形の流れ断面領域を有し、当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部と、この移行部を含む拡大手段であって、ふたつの流れのある流れ領域の総和が前記入口パイプ部分の前記ある流れ断面領域より大きいようにする拡大手段と、流れの間に設けた第１の手段であって、流れの内側部分に正の圧力を加えるとともに、曲率半径が大きな弧状の先端部を有することにより流れを分離させることなくよどみ点における変動を許容する第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記流れ分割手段は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記第１の手段が形成する側壁に略平行であり、前記流れ分割手段は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、前記拡大手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【０００７】
第三の発明は、溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、この浸漬型注入ノズルは、垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、移行部を含み、この入口パイプ部分からの流れの速度を減少させる手段と、この移行部からの流れを垂直方向に対して反対方向に角度をもって偏向したふたつの流れに分割する手段と、の組み合わせであり、前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有するとともに、前記ある領域より大きな出口の流れ断面領域を有し、当該移行部における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、前記流れ分割手段は、前記移行部の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記偏向部分は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【０００８】
第四の発明は、溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、この浸漬型注入ノズルは、垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向する流れ分割手段と、の組み合わせであり、前記流れ分割手段は、当該ノズルの対称性を軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部と、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加え、曲率半径が大きな弧状の先端部を有することにより、流れを分割することなくよどみ点における変動を許容する第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記流れ分割手段は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、前記流れ分割手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【０００９】
第五の発明は、溶融鋼を連続的に鋳造するための浸漬型注入ノズルであって、この浸漬型注入ノズルは、垂直方向に配置するとともに、ある流れ断面領域を有する入口パイプ部分と、この入口パイプ部分からの流れを垂直方向に対して互いに反対方向に角度をもって偏向する流れ分割手段と、の組み合わせであり、前記流れ分割手段は、六角形の流れ断面領域を有し、当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっている移行部を含んでおり、前記流れ分割手段は、前記移行部の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記移行部は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、前記流れ分割手段は、前記移行部の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【００１０】
第六の発明は、その内部を通して液状金属を流すための浸漬型注入ノズルであって、垂直方向に配置するとともに、第１の流れ断面領域および軸対称性を有する入口パイプ部分と、この入口パイプ部分から流体が連通するようになっている拡散する移行領域と、この移行領域から流体が連通するようになっていて、この移行領域からの前記液状金属の流れを、垂直方向に対して互いに反対側の方向に角度をもって偏向してゆくふたつの流れに分割する分割領域と、を有し、前記移行領域は、この移行領域における当該ノズルの流れ断面領域を、前記第１の流れ断面領域から、長く延ばしてあって前記第１の流れ断面領域より大きな流れ断面領域の第２の断面領域に連続的に変化させるとともに、この移行領域における当該ノズルの対称性を、軸対称性から平面対称性に連続的に変化させるようになっており、前記分割領域は、前記移行領域の下流側に配置した偏向部分の間における流れ分割器を含む一対の偏向部分を有し、これら偏向部分は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、この側壁は、前記流れ分割器が形成する側壁に略平行であり、前記偏向部分は、それぞれの側において、垂直方向に対して１０〜８０度の範囲の偏向角度を与え、前記偏向部分は、流れの間に配置するとともに流れの内側部分に正の圧力を加える第１の手段と、流れの外側部分に負の圧力を加える第２の手段とを有し、前記移行領域は、垂直方向に対してある角度をもって拡開する側壁を有し、前記偏向部分は、前記移行領域の側壁に対応するそれぞれの壁を有するとともに、前記ある角度より大きな垂直方向に対しての角度をもって前記対応する壁が拡開する端部部分をそれぞれ有することを特徴とする浸漬型注入ノズルを提供する。
【００１１】
好ましくは、本発明は、軸対称性の流れを含む環状の断面から長く延ばした断面にわたる主要な移行部を有する浸漬型注入ノズルを提供する。上記長く延ばした断面は、上記環状の断面の直径より小さな厚さ、および環状の断面の直径より大きな幅を有する。この長く延ばした断面は、壁面の摩擦を無視すれば上記移行部を通してほぼ均一な速度分布をともなった平面対称性の流れを含む。
【００１２】
また好ましくは、本発明は、主要な移行部の六角形断面を有し、この主要な移行部内における流れの偏向効率を増加させる浸漬型注入ノズルを提供する。
【００１３】
また好ましくは、本発明は、入口パイプと出口パイプとの間に拡開部を有し、ポートからの流れの速度を減少させるとともに、乱流を減少させる浸漬型注入ノズルを提供する。
【００１４】
また好ましくは、本発明は、主要な移行部内における流れの断面に対する拡開部あるいは減速部を有することにより、ポートからの流れの速度を減少させ、速度の安定化およびポートにおける流線速度の均一化を改善する浸漬型注入ノズルを提供する。
【００１５】
また好ましくは、本発明は、弧状の先端部を有する流れ分割器を有し、流れの分割を行うことなく、よどみ点における変動を許容する浸漬型注入ノズルを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施例を、添付の図面を参照して以下に説明する。
従来のノズルについて説明する。第１７図に示すノズル３０は、欧州特許出願第０４０３８０８号において述べられているものと同様のものである。従来公知のように、溶融鋼は、タンディッシュからバルブあるいはストッパーロッドを通して円形の入口パイプ部分３０ｂに流れる。ノズル３０は円形部から矩形部に至る主要な移行部３４を有する。さらにノズルは、垂直方向に対してプラスおよびマイナス９０度の角度にふたつの流れを誘導する平坦なプレートによる流れ分割器３２を有する。しかしながら、実際には偏向角度としてはプラスおよびマイナス４５度にすぎない。さらに、出口ポート４６、４８における流れ速度は均一ではない。移行部３４において右側に拡開する側壁３４ｃの近傍において、ポート４８からの流れ速度はベクトル６２７で示すように相対的に小さい。ポート４８からの最大の流れ速度は、ベクトル６２２で示すように、流れ分割器３２に非常に近い部分で発生する。摩擦の作用により、流れ分割器３２の近傍における流れ速度は、ベクトル６２１で示すように、わずかに小さい。出口ポート４８からの不均一な流れは乱流を発生させる。さらにポート４６、４８からの流れは、２０〜６０秒の周期を有する、プラスおよびマイナス２０度の低周波振動を示す。ポート４６においては、ポート４８からのベクトル６２２に対応する最大流れ速度をベクトル６０２で示してある。ベクトル６０２は、ふたつの両極端な状態の間を振動する。すなわち、一方は、垂直方向に対して６５度ずれたベクトル６０２ａであり、他方は、垂直方向に対して２５度ずれたベクトル６０２ｂである。
【００１７】
第１７ａ図に示すように、ポート４６、４８からの流れは、互いの間に９０度の角度を維持する傾向にある。すなわち、ポート４６からの流れが垂直方向に対して６５度ずれたベクトル６０２ａであって、ポート４８からの流れが垂直方向に対して２５度ずれたベクトル６２２ａであるような場合である。第１７ａ図に示す振動の一つの極端な状態の場合には、モールド５４の左手端部におけるメニスカスＭ１がかなり上がるが、一方、右側のモールド端部におけるメニスカスＭ２はわずかしか上がらない。この現象は、明確化のために大きく誇張して描いてある。一般的には、メニスカスの最低レベルはノズル３０の近傍において発生する。毎分３トンの鋳造率では、メニスカスは一般的に高さ１８〜３０ｍｍの定常波を示す。図示のような極端な振動の場合には、左側のモールド端部には大きな強度かつ浅い時計まわりの還流Ｃ１が発生するとともに、右側のモールド端部にはより小さな強度かつより深い反時計まわりの還流Ｃ２が発生する。
【００１８】
第１７ａ図および第１７ｂ図に示すように、ノズル３０の近傍には、ノズル３０を収容するためにモールドの幅を大きくしたモールドの膨らみ部位Ｂがあり、この膨らみ部位Ｂは一般的に耐火性の壁面厚さ１９ｍｍを有する。第１７ａ図に示す振動の一つの極端な状態においては、左側から右側へ、ノズル３０の前面および背面において膨らみ部位内への大きな表面流れＦ１がある。また、右側から左側へ、膨らみ部位の方向への小さな表面流れＦ２もある。中間部分における表面の渦Ｖは、ノズル３０の右側近傍においてモールドの膨らみ部内のメニスカスに発生する。このようなポート４６、４８における速度分布の大きな不均一性、メニスカスにおける大きな定常波、定常波という振動、および表面の渦などはすべて、モールドパウダーあるいはモールドフラックスのエントレインメントの原因となる傾向があり、結果として鋳造鋼の品質低下を招いている。さらに、鋼シェルの形成が不安定かつ不均一であり、潤滑機能が有害な影響を受け、メニスカスにおけるあるいはその近傍でのモールドカッパー内に応力が発生するなどの事態が生ずる。こうした現象はすべて、より高い鋳造率において深刻化する。したがって、上述のような従来のノズルを用いた場合には鋳造率を低下せざるを得ない。
【００１９】
第１７図を再び参照すると、流れ分割器３２の他の例として、先端部の角度が１５６度の鈍角三角形状のウェッジ３２ｃを有することができ、このウェッジ３２ｃの側面は、第１のドイツ出願第ＤＥ３７０９１８８号に示されているように、水平方向に対して角度１２度でこれを配置し、見かけ上の偏向角度としてプラスおよびマイナス７８度を有する。しかしながら、実際の偏向角度は、やはりプラスおよびマイナス約４５度であり、このノズルについても既述と同様の諸欠陥がある。
【００２０】
第１８図に示すノズル３０は、第２のドイツ出願第ＤＥ４１４２４４７号に示されたと同様に、見かけ上の偏向角度は１０〜２０度にまたがっているとされている。入口パイプ３０ｂからの流れは主要な移行部３４に入る。図示のように、この主要な移行部３４では、拡開する側壁３４ｃ、３４ｆ、および三角形状の流れ分割器３２により規制されて、見かけ上の偏向角度がプラスおよびマイナス２０度である。流れ分割器３２を取り除いた場合の、出口ポート４６、４８の近傍における流れの等位面を符号５０で示す。等位面５０は、パイプ３０ｂの軸線Ｓの近傍の中央部分において曲率ゼロを有し、ノズルの右側側壁３４ｃおよび左側側壁３４ｆとの直交部分において最大の曲率を示す。中央部分における流れの大部分は無視可能な偏向を示し、側面部分の近傍における流れのみが偏向角度プラスおよびマイナス２０度を示す。流れ分割器３２を用いない場合には、ポート４６、４８における平均の偏向度は、プラスおよびマイナス２０度の見かけ上の偏向の１／４、および１／５あるいは２０％以下である。
【００２１】
壁面における摩擦を無視したとして、ノズルの側壁３４ｆの近傍における流れを表す重ね合わせベクトルおよび流線を符号６４ａで示し、またノズルの側壁３４ｃの近傍における流れを表す重ね合わせベクトルおよび流線を符号６６ａで示す。流線の始点および方向はベクトルの始点および方向に対応し、流線の長さはベクトルの長さに対応する。流線６４ａ、６６ａはもちろん、モールド内の液体とノズル３０から吐出する液体との間の乱流中に消えてゆく。仮に、短い流れ分割器３２を挿入すれば、これは二次元の流れにおいて先端を切り取った部材として作用する。この部材の近傍におけるベクトル流線６４、６６は、ベクトル流線６４ａ、６６ａより早い速度を有する。ベクトル流線６４、６６はもちろん、流れ分割器３２の下流の低圧伴流内に消えてゆく。この低圧伴流は、流れ分割器３２の近傍における流れを下方に曲げさせる。前記後者のドイツ出願は、主要な移行部３４の長さの２１％にすぎない三角形状の流れ分割器３２を示している。
【００２２】
この流れ分割器は、その近傍のどこにおいても見かけ上の偏向を達成するのに充分ではない。この見かけ上の偏向を達成するためには、主要な移行部３４の長さを対応して増加したさらに長い三角形状の流れ分割器を必要とする。横方向の充分な偏向なしでは、溶融鋼はモールド内に突入する傾向がある。この傾向は、定常波の強度を増加することになる。
【００２３】
これら従来のノズルは、流れ分割器により発生する流れの間における正の圧力により流れを偏向させようとしているものである。ノズル製造にあたってのばらつき、流れ分割器の上流側における流れの減速度あるいは拡間度の不足により、およびポート４６、４８からの流れにおける低周波振動により、流れの中央流線は、第１８図の三角形状の流れ分割器３２の先端部に一般的には当たらない。その代わりに一般的には、よどみ点が流れ分割器３２の一方あるいは他方の側に存在する。たとえば、仮によどみ点が流れ分割器３２の左側にある場合には、流れ分割器３２の右側において流れの流線流分離が発生する。この分離による「泡」が、流れ分割器３２の右側における流れの偏向角度を減少させ、ポート４８からの流れにおけるさらなる乱流を発生させる。
【００２４】
従来のノズルおよびこれらにともなう問題点について述べてきたが、以下に第１ｂ図および第２ａ図を参照して本発明の実施例を説明する。ただし、浸漬型注入ノズルについては一般的に符号３０でこれを示す。第１ｂ図および第２ａ図に示すように、ノズルの上端部は、注入ノズル開口部３０ａを有し、これは円形パイプ３０ｂにつながり、さらに下方に延びている。入口パイプ部分３０ｂの軸線をノズルの軸線Ｓとみなす。パイプ部分３０ｂは、第３ａ図に示すように円形断面を呈する３ａ−３ａ面で終わっている。さらに流れは、四つの壁３４ａから３４ｄを有する主要な移行部３４に入る。側壁３４ａ、３４ｂは、それぞれ垂直方向に対してある角度をもって拡開している。前壁３４ｃ、３４ｄは、背壁３４ａ、３４ｂとともに収斂している。当業者として認識しておくべきことは、移行部３４が平面対称性のどのような形状あるいは断面領域を有していてもよく、第３ａ図、第４ａ図、第５ａ図および第６ｃ図に示すように、移行部３４が平面対称性の一般的な円形断面から一般的な長く延びた断面領域に変動するようにする限りにおいて、壁面の数（六つの内の四つの壁面）あるいはここに述べた断面領域に限定する必要はないということである。
【００２５】
円錐状の二次元拡散部用として、円錐がなす角度を約８度に限定することにより、流れの初期分離に起因する不適当な圧力損失を回避することが慣習的に行われている。これに対応して、互いに対向する壁の一対が平行であるような一次元の矩形状拡散部用としては、他の対向する壁の他の一対が角度１６度以下であることが必要である。つまり一方の壁に対して軸線からプラス８度、他の壁に対して軸線からマイナス８度が必要である。たとえば、第１ｂ図に示すような拡開する主要な移行部３４においては、前壁の平均収斂角度が２．６５度、および側壁の収斂角度が５．２度であるから、１０．４−５．３＝５．１度という側壁の均等な一次元収斂角度が得られ、この角度は限度とされる約８度より小さいものである。
【００２６】
第４ａ図、第５ａ図、第６ｃ図は、第１ｂ図および第２ａ図の３ａ−３ａ面より下方の４ａ−４ａ面、５ａ−５ａ面および６ｃ−６ｃ面のそれぞれ断面図である。第４ａ図は、大きな半径による四つの突出部を示し、第５ａ図は、中間の半径による四つの突出部を示し、第６ｃ図は、小さな半径による四つの突出部を示している。
【００２７】
流れ分割器３２は、移行部の下方にこれを設けてあり、かくしてふたつの軸３５、３７を設ける。流れ分割器がなす角度は、出口壁３８、３９の拡開角度とほぼ同等である。３ａ−３ａ面の領域は、角度を有するふたつの出口３５、３７の領域より大きく、出口３５、３７からの流れは、円形パイプ部分３０ｂ内の流れよりも小さな速度を有する。流れの平均速度におけるこの減少は、ノズルからモールドに流入する液体により起こされる乱流を減少させる。
【００２８】
偏向の全体量は、主要な移行部３４において作られる偏向と、出口壁３８、３９の拡開により作られる偏向との総和である。判明していることは、幅９７５〜１６２５ｍｍあるいは３８〜６４インチ、および厚さ５０〜６０ｍｍの薄いスティールスラブの連続鋳造には、約３０度の全偏向角度がほぼ最適な条件を付与することである。最適な偏向角度は、スラブの幅、およびある程度は、膨らみ部位Ｂの長さ、幅および深さに依存する。一般的にこの膨らみ部位は、長さ８００〜１１００ｍｍ、幅１５０〜２００ｍｍ、および深さ７００〜８００ｍｍを有する。
【００２９】
つぎに第１図および第２図を参照すると、他の実施例による浸漬型注入ノズルを符号３０で示す。このノズルの上方端部は、注入ノズル開口部３０ａを含み、注入ノズル開口部３０ａは円形パイプ３０ｂに至る。この入口パイプ部分３０ｂは、内径７６ｍｍであって、第１図および第２図に示すように、下方に延びている。パイプ部分３０ｂの軸線をノズルの軸線Ｓとみなす。パイプ部分３０ｂは３−３面に至っており、第３図に示すように円形の断面を有して、面積４５３６ｍｍ2である。流れは、さらに主要な移行部３４に入り、移行部３４は好ましくは六つの壁３４ａから３４ｆを有する。側壁３４ｃ、３４ｆは、垂直方向に対して好ましくは角度１０度をもってそれぞれ拡開している。前壁３４ｄ、３４ｅは互いに相対的に小さな角度をもってこれを配置している。背壁３４ａ、３４ｂも同様である。以下詳細に説明する。前壁３４ｄ、３４ｃは、背壁３４ａ、３４ｂとともに、それぞれ垂直方向に対して平均角度ほぼ３．８度をもって収斂している。
【００３０】
円錐状の二次元拡散部用として、円錐がなす角度を約８度に限定することにより、流れの初期分離に起因する不適当な圧力損失を回避しようとすることが慣習的に行われている。これと対応して、互いに対向する壁の一対が平行であるような一次元の矩形状拡散部用としては、他の対向する壁の他の一対が角度１６度以下であることが必要である。つまり一方の壁に対して軸線からプラス８度、他の壁に対して軸線からマイナス８度が必要である。第１図に示すような拡開する主要な移行部３４においては、前壁および背壁の平均収斂角度が３．８度であるから、１０−３．８＝約６．２度という側壁の均等な一次元収斂角度が得られ、この角度は限度とされる約８度より小さいものである。
【００３１】
第４図、第５図、第６図は、第１図および第２図の４−４面、５−５面および６−６面断面図であって、３−３面からそれぞれ１００ｍｍ、２００ｍｍ、および３５１．６ｍｍ下方にある。前壁３４ｅと３４ｄとがその間になす角度は、背壁３４ａ、３４ｂの間の角度と同様に、１８０度よりやや小さい。第４図は、大きな半径による四つの突出部を示し、第５図は、中間の半径による四つの突出部を示し、第６図は、小さな半径による四つの突出部を示している。背壁３４ａ、３４ｂの交差部には、フィレットあるいはアール部分を設けることができ、前壁３４ｄ、３４ｅの交差部についても同様である。流れ通路の長さは、第４図では１１１．３ｍｍ、第５図では、１４６．５ｍｍ、第６図では、２００ｍｍである。
【００３２】
他の例として第６ａ図に示すように、６−６面断面は半径が実質的にゼロの突出角度を有することもできる。前壁３４ｅ、３４ｄおよび背壁３４ａ、３４ｂは、その交差線に沿って下方に、６−６面の下方１７．６ｍｍまで、流れ分割器３２の先端部３２ａに向かって延びる。かくして、水平方向に対してプラスおよびマイナス１０度の角度をもってそれぞれ配置したふたつの軸３５、３７を形成する。移行部３４が、第６ａ図に示すように６−６面において鋭い突出角部を有すると仮定した場合には、角度をつけた出口のそれぞれは矩形状であり、傾斜長さ１０１．５ｍｍ、幅２８．４ｍｍで、全面積が５７７６ｍｍ2となる。
【００３３】
角度のついたふたつの出口３５、３７の面積に対する３−３面の面積の割合は、π／４＝０．７８５であり、出口３５、３７からの流れは、円形パイプ部分３０ｂにおける速度の７８．５％を有する。流れの平均速度がこのように減少することにより、ノズルからモールドに入る液体に発生する乱流が減少される。出口３５、３７からの流れは、曲面を有する矩形状のパイプ部分３８、４０にそれぞれ入る。続いて示すように、主要な移行部３４における流れは、実質的にふたつの流れに分割され、これらの流れは、側壁３４ｃ、３４ｆ近傍では高速の流れ速度を有し、軸線の近傍ではより低い速度を有する。このことは、流れが主要な移行部３４においてふたつの対向する方向に曲げられたことを意味し、その曲げ角度はプラスおよびマイナス１０度に近づいている。曲面を有する矩形状のパイプ３８、４０は、そこを通る流れの角度をさらに２０度に曲げる。パイプ３８、４０は、線３９、４１に至って終了する。この下流には、まっすぐな矩形状のパイプ部分４２、４４がそれぞれ位置し、これらのパイプ部分４２、４４は、パイプ３８、４０からの流れの速度分布を均等化する。ポート４６、４８は、パイプ部分４２、４４のそれぞれの出口である。望ましくは、曲げ部分３８、４０のそれぞれの内側壁３８ａ、４０ａがかなりの曲率半径を有して、この曲率半径は外側壁３８ｂ、４０ｂの半径の半分よりあまり小さくないことが好ましい。たとえば内側壁３８ａ、４０ａは半径１００ｍｍを有し、外側壁３８ｂ、４０ｂは半径２０１．５ｍｍを有する。外側壁３８ｂ、４０ｂは、角度２０度を有する鋭い先端部を有する流れ分割器３２によりこれを画定する。流れ分割器３２はまた、まっすぐな矩形部分４２、４４の壁４２ｂ、４４ｂを画定する。
【００３４】
理解されるように、内側壁３８ａ、４０ａの近傍は低圧状態であり、したがって流れは高速である。外側壁３８ｂ、４０ｂの近傍は高圧状態であり、したがって流れは低速である。注意すべき点は、曲げ部分３８、４０におけるこの速度断面は、第１７図および第１８図に示した従来のノズルにおける速度断面と反対であるということである。まっすぐな部分４２、４４は、曲げ部分３８、４０の内側壁３８ａ、４０ａの近傍におけえる高速および低圧の流れに合わせて、内側壁４２ａ、４４ａに沿った合理的な長さを与え、この中において、より低速およびより高圧への拡開を行う。
【００３５】
偏向の全体量としては、プラスおよびマイナス３０度で、主要な移行部３４内で角度１０度分が、さらに曲面パイプ部分３８、４０内で角度２０度分が偏向したことになる。この偏向の全体角度が、幅９７５〜１６２５ｍｍあるいは３８〜６４インチの鋼の連続鋳造に最適であるということが判明している。最適な偏向角度は、スラブの幅、およびある程度は膨らみ部位Ｂの長さ、幅および深さに依存する。一般的にこの膨らみ部位Ｂは、長さ８００〜１１００ｍｍ、幅１５０〜２００ｍｍ、および深さ７００〜８００ｍｍを有する。もちろん、第６図に示すように、６−６面断面において、パイプ部分３８、４０、４２、４４は完全に矩形状である必要はなく、ほぼこうした形状であればよいということである。またさらに理解されることは、第６図において、側壁３４ｃ、３４ｆは、実質的にまっすぐな部分がない、準円形状のものであってもよい。背壁３４ａ、３４ｂの交差部は、図示をより明確にするために、ある線に沿って非常に鋭いように図示されている。第２図においては、符号３４０ｂ、３４０ｄは、第６ａ図のような四角の突出角度を仮定したときに、側壁３４ｃの前壁３４ｂおよび背壁３４ｄそれぞれに対する交差部を示している。しかしながら、６−６面の上流における四つの突出角部への円弧付けにより、線３４０ｂ、３４０ｄは消失することになる。背壁３４ａ、３４ｂは、互いに反対側にこれを曲げ、この曲げ量は３−３面においてはゼロで、６−６面ではほぼ最大の曲げ量となる。前壁３４ｄ、３４ｅについても同様にこれを曲げる。側壁３８ａおよび４２ａ、４０ａおよび４４ａは、主要な移行部３４の対応する側壁３４ｆ、３４ｃの張り出し延長部分と考えられる。
【００３６】
第１ａ図に拡大して示すように、流れ分割器３２は弧状の先端部を有する。曲面壁３８ｂ、４０ｂはそれぞれ半径を５ｍｍだけ減らし、たとえば２０１．５ｍｍから１９６．５ｍｍに小さくしている。この例では、厚さを１０ｍｍ以上にし、この範囲内に充分な曲率半径を有する弧状の先端部を位置させ、流線流の分離を起こすことなく、よどみ点を所望範囲に収容する。流れ分割器３２の先端部３２ｂは、これを垂直方向の半長径をともなう半楕円形とすることができる。好ましくは先端部３２ｂは、たとえばＮＡＣＡ００２４対称翼部分のような翼型の外形、より詳しくは、このような対称翼形状のうち、厚さが最大厚さの３０％になる位置よりも前方側の部分に相当する外形を有する。これに対応して、出口３５、３７の幅を１．５ｍｍから２９．９ｍｍに増加することにより、出口の面積を５７７６ｍｍ2に維持する。
【００３７】
第７図および第８図を参照すると、ノズルの円形パイプ部分３０ｂの上方部分を省略して描いてある。３−３面において断面は円形である。１６−１６面は３−３面より５０ｍｍだけ下方にある。その断面は、長さ７６ｍｍ、幅５９．７ｍｍの矩形状で、全面積は４５３６ｍｍ2である。３−３面と１６−１６面との間の円形から矩形状の移行部５２は、ここでは流れの拡散が起こらないため、これを相対的に短くすることが可能である。移行部５２は、高さ２５ｍｍの矩形状パイプ５４につながり、この矩形状パイプ５４は１７−１７面に至り、移行部５２からの流れを安定化したのち、完全に矩形状である拡開する主要な移行部３４に入る。主要な移行部３４は、１７−１７面と６−６面との間の高さが３５１．６ｍｍで、第６ａ図に示すように、ここではその断面は完全に六角形である。側壁
３４ｃ、３４ｆは垂直方向に対して角度１０度をもって拡開し、前壁および背壁は、この例では垂直方向に対して約２．６度の平均角度をもって収斂する。均等な一次元拡散部の壁面角度は、１０−２．６＝約７．４度で、この値は、一般の最大角度の８度よりまだ小さい。矩形状パイプ部分５４は必要ならばこれを削除することができ、移行部５２を主要な移行部３４に直接接続することが可能である。６−６面においては、長さ２００ｍｍ、壁３４ｃ、３４ｆの近傍の幅は２８．４ｍｍである。ノズルの中心線において、この幅はこれよりわずかに大きい。
【００３８】
４−４面および５−５面の断面は第４図および第５図の断面と同等である。ただし、四つの突出した角部は弧状とする代わりに鋭くしてある。背壁３４ａ、３４ｂおよび前壁３４ｄ、３４ｅは、６−６面の下方１７．６ｍｍの点において流れ分割器３２の先端部３２ａと合流する線に沿って交差する。角度をつけた矩形状の出口３５、３７は、傾斜長さ１０１．５ｍｍ、幅２８．４ｍｍを有し、全面積５７７６ｍｍ2となる。第８図は、前壁３４ｂ、背壁３４ｄの曲げを明確に示している。
【００３９】
第７図および第８図において、第１図および第２図におけると同様に、移行部３４の出口３５、３７からの流れは、それぞれの矩形状の曲げ部分３８、４０を通り、この部分において、垂直方向に対して追加的な２０度の曲がりを受け、さらにそれぞれのまっすぐな矩形状の均等化部分４２、４４を通る。部分４２、４４からの流れは、プラスおよびマイナス３０度の全偏向角度を有する。流れ分割器３２の先端部は角度２０度を有する。好ましくは、流れ分割器３２は弧状の先端部、および第１ａ図と同様の半楕円形あるいは翼型の外形の先端部（３２ｂ）を有する。
【００４０】
第９図および第１０図に示すように、３−３面と１９−１９面との間に、拡開部をともなう円形部から四角部への移行部５６を設けてある。１９−１９面の面積は、７６2＝５７７６ｍｍ2である。３−３面と１９−１９面との間の間隔は７５ｍｍで、これは円錐状の拡散部に同等である。この拡散部においては、軸線に対して壁面が３．５度をなし、壁面間の全角度は７．０度である。移行部３４の側壁３４ｃ、３４ｆはそれぞれ、垂直方向に対して角度２０で拡開し、一方、背壁３４ａ、３４ｂおよび前壁３４ｄ、３４ｅは収斂し、水平方向に対して角度２０度をもって配置した矩形状の出口３５、３７の一対を構成する。２０−２０面は、１９−１９面の１５６．６ｍｍだけ下方に位置する。この面においては、壁３４ｃと壁３４ｆとの間の間隔は１９０ｍｍである。背壁３４ａ−３４ｂ間、および前壁３４ｄ−３４ｅ間の交差線は、２０−２０面の下方３４．６ｍｍの位置の流れ分割器３２の先端部３２ａまで至る。角度をつけた矩形状のふたつの出口ポート３５、３７はそれぞれ、傾斜長さ１０１．１ｍｍ、幅２８．６ｍｍを有し、出口面積として５７７６ｍｍ2となり、この面積は、１９−１９面における移行部の入口面積と同一である。移行部３４内には正味の拡開は存在しない。出口３５、３７には、矩形状の曲げ部分３８、４０を配置し、これらがこの場合にはそれぞれの流れを追加的な角度１０度だけを偏向させる。流れ分割器３２の先端部は角度４０度を有する。パイプ３８、４０にそれぞれつづいて、まっすぐな矩形状部分４２、４４を配置してある。曲げ部分３８、４０の内側壁３８ａ、４０ａは、外側壁３８ｂ、４０ｂの半径２０１．１ｍｍのほぼ半分である半径１００ｍｍを有する。全偏向角度は、プラスおよびマイナス３０度である。好ましくは流れ分割器３２は、弧状の先端部（３２ｂ）であり、先端部３２ｂは、壁３８ｂ、４０ｂの半径を減少させた半楕円形、あるいは翼型の外形であって、もし必要ならば、出口３５、３７の幅を増加させることもできる。
【００４１】
第１１図および第１２図を参照すると、３−３面の断面は円形であり、１９−１９面の断面は四角形である。３−３面と１９−１９面との間には拡開部をともなう円形から四角形の移行部５６を設けてある。３−３面と１９−１９面との間の間隔を７５ｍｍとすることにより、この拡散部５６における分離を回避している。１９−１９面の面積は７６2＝５７７６ｍｍ2である。１９−１９面と２１−２１面との間には、一次元の正方形から長方形の拡散部で設けてある。２１２１面において、長さ（４／π）７６＝９６．８ｍｍ、幅７６ｍｍであり、面積７３５４ｍｍ2である。拡散部５８の高さは７５ｍｍで、その側壁は垂直方向に対して角度７．５度をもって拡開している。主要な移行部３４においては、それぞれの側壁３４ｃ、３４ｆの拡開度は垂直方向に対して角度３０度である。このような大きな角度にともなう流れの分離に対抗するために、移行部３４により好ましい圧力勾配を設ける。すなわち移行部３４において、出口３５、３７の面積は入口側の２１−２１面の面積より小さい。２１−２１面より６７．８ｍｍだけ下方に位置する２２−２２面においては、壁３４ｃと壁３４ｆとの間の長さは１７５ｍｍである。角度をつけた出口３５、３７はそれぞれ、傾斜長さ１０１．０ｍｍ、幅２８．６ｍｍを有し、出口面積５７７６ｍｍ2となる。背壁３４ａ−３４ｂ間、および前壁３４ｄ−３４ｅ間の交差線は、２２−２２面の下方５０．５ｍｍの位置の流れ分割器３２の先端部３２ａまで至る。移行部３４の出口３５、３７に、矩形状のふたつのまっすぐな部分４２、４４を設ける。まっすぐな部分４２、４４は、これをかなり長く延ばして移行部３４における偏向の損失を回復する。その間には曲がり部分３８、４０は存在せず、偏向は、主要な移行部３４により行われると同様に、プラスおよびマイナス３０度である。流れ分割器３２は、角度６０度を含む先端部を有する三角形状のウェッジである。好ましくは流れ分割器３２には、弧状の先端部、および壁４２ａ、４２ｂを外側に移動し流れ分割器３２のベースの長さを増加することにより、半楕円形あるいは翼型の外形とした先端部（３２ｂ）を設ける。拡散部５８における圧力の上昇は、摩擦の作用を無視すれば、主要な移行部３４において生ずる圧力低下に等しい。出口３５、３７の幅を増加させることにより流れ速度をさらに減少させ、かつ移行部３４における好ましい圧力勾配を達成することができる。
【００４２】
第１１図に示すように、主要な移行部３４の出口３５、３７の近傍には流れの等位面５２がある。注意すべきことは、移行部５２は壁３４ｃ、３４ｆに直角に延びており、ここでは曲率はゼロである。移行部５２が移行部３４の中心に近づくにつれて、曲面はさらに大きくなり、軸線Ｓに対応する移行部３４の中心において最大となる。かくして、移行部の六角形断面は、移行部３４自体の中において流れの流線の屈曲を実現する。六角形の主要な移行部の平均偏向効率は、側壁による見かけ上の偏向の２／３以上、多分３／４あるいは７５％であると考えられる。
【００４３】
第１図、第２図、第７図、第８図において、主要な移行部における角度１０度から２．５度という損失は、曲げ部分およびまっすぐな部分においてほとんど充分に回復される。第９図、第１０図において、主要な移行部における角度２０度からの５度という損失は、曲げ部分およびまっすぐな部分においてほとんど充分に回復される。第１１図、第１２図において、主要な移行部における角度３０度からの７．５度という損失は、長く延ばしたまっすぐな部分においてほとんど回復される。
【００４４】
つぎに第１３図、第１４図には、第１図、第２図の変形例を示しており、主要な移行部３４には四つの壁のみを設けてある。すなわち、背壁３４ａｂおよび前壁３４ｄｅである。６−６面断面は、第６ｂ図に示すように、ほぼ矩形状を呈する。他の例として、断面は半径がゼロの鋭い角度を有することができる。あるいは側壁３４ｃ、３４ｆは、第１７ｂ図に示すように、まっすぐな部分がない準円形状の断面であってもよい。４−４面および５−５面の断面は一般的に、第４図および第５図に示すような形状であるが、ただし、背壁３４ａ、３４ｂは前壁３４ｅ、３４ｄと同様に、同一直線上にある。出口３５、３７はともに６−６面にある。線３５ａは、曲がり部分３８への角度付きの入口を示し、線３７ａは、曲がり部分４０への角度付きの入口を示す。流れ分割器３２は角度２０度を有する鋭い先端部を有する。移行部３４の左手および右手における流れの偏向は側壁３４ｃ、３４ｆの角度１０度の多分２０％、あるいはプラスおよびマイナス２度の平均偏向である。曲がり部分３８、４０の角度付きの入口３５ａ、３７ａは、流れが主移行部３４内において角度１０度だけ偏向したことをうかがわせる。曲がり部分３８、４０は、またこれに続くまっすぐな部分４２、４４も同様に、移行部３４内の角度８度の偏向損失を回復するが、ポート４６、４８からの偏向がプラスおよびマイナス３０度と同程度に大きいことは期待することができない。流れ分割器３２は好ましくは、弧状の先端部、および第１ａ図のような半楕円形あるいは翼型の外形として先端部（３２ｂ）を設ける。
【００４５】
つぎに第１５図、第１６図に、第１図、第２図と同様のさらに他のノズルを示す。移行部３４には四つの壁のみを設けてある。すなわち、背壁３４ａｂおよび前壁３４ｄｅである。６−６面の断面は、第６ｂ図に示すように弧状の角部を有するか、あるいは他の例として鋭い角部を有する矩形状とすることができる。４−４面および５−５面の断面は一般的に、第４図および第５図に示すような形状であるが、ただし、背壁３４ａ、３４ｂは前壁３４ｅ、３４ｄと同様に、同一直線上にある。出口３５、３７はともに６−６面にある。本発明のこの実施例においては、出口３５、３７における偏向角度は、ゼロと考えられる。曲がり部分３８、４０は、それぞれの流れを角度３０度に偏向する。この場合において、流れ分割器３２が鋭い先端部を有していれば、ゼロ度を有する尖点の性質に従うが、その構成は実際的ではない。したがって、壁３８ｂ、４０ｂは減少した半径を有し、流れ分割器３２の先端部は、これを弧状とするか、および半楕円形あるいは好ましくは翼型の外形とした先端部（３２ｂ）を有する。全偏向は、曲がり部分３８、４０のみによって与えられるプラスおよびマイナス３０度である。まっすぐな部分４２、４４の出口ポート４６、４８は、水平線から３０度以下の角度をもってこれを配置し、これは垂直方向に対して偏向した流れとなる。
【００４６】
壁４２ａ、４４ａは、壁４２ｂ、４４ｂより明らかに長い。壁４２ａ、４４ａの近傍における圧力勾配が好ましくないので、より大きな長さを設けて拡開させている。第１５図、第１６図のまっすぐな部分４２、４４を、第１図、第２図、第７図、第８図、第９図、第１０図、第１３図および第１４図において用いることができる。これらのまっすぐな部分４２、４４は、第１１図、第１２図においても用いることができるが、その効果はそれほどでもない。注意すべき点は、曲がり部分３８、４０の最初の三分の一において、壁３８ａ、４０ａが対応する側壁３４ｆ、３４ｃよりも少ない見かけ上の偏向を与えるということである。しかしながら、この下流側において、張り出し壁３８ａ、４０ａ、４２ａ、４４ａが、対応する側壁３４ｆ、３４ｃよりも多くの見かけ上の偏向を与える。
【００４７】
製造してテストに成功した第１３図、第１４図と同様の最初の設計において、側壁３４ｃ、３４ｆはそれぞれ垂直方向に対して拡開角度５．２度を有し、背壁３４ａｂおよび前壁３４ｄｅはそれぞれ垂直方向に対して角度３２．６５度をもって収斂する。３−３面において流れの断面は、直径７６ｍｍの円形である。４−４面において流れの断面は、長さ９５．５ｍｍ、幅６６．５ｍｍ、四つの隅部において半径２８．５ｍｍである。５−５面において流れの断面は、長さ１１５ｍｍ、幅５７．５ｍｍ、四つの隅部において半径１９ｍｍである。５−５面より下方に１５１．６ｍｍの代わりに１５０ｍｍ下方に配置した６−６面において、流れの断面は、長さ１４４ｍｍ、幅４３．５ｍｍ、四つの隅部において半径５ｍｍであり、流れの面積は６２４３ｍｍ2である。曲がり部分３８、４０はこれを省略してある。まっすぐな部分４０、４２の壁４２ａ、４４ａは、６−６面においてそれぞれ側壁３４ｆ、３４ｃと交差している。壁４２ａ、４４ａは、垂直方向に対して角度３０度をもって拡開しており、６−６面の下方９５ｍｍに延びて、第７番目の平面に至る。三角形状の流れ分割器３２の鋭い先端部は、角度６０度を有しており（第１１図）、第７番目の平面にこれを配置してある。流れ分離器のベースは、第７番目の平面の下方１１０ｍｍにある。出口ポート４６、４８はそれぞれ、傾斜長さ１１０ｍｍを有する。ポート４６、４８の開口部はメニスカスの下方少なくとも１５０ｍｍにこれを浸漬させる必要がある。幅１３８４ｍｍのスラブについて毎分３．３トンの鋳造率では、定常波の高さは７〜１２ｍｍにすぎず、メニスカス内には表面渦は形成されず、１２００ｍｍ以下にわたってモールドに振動が明らかに生じなかった。さらにこれより幅の大きなモールドについても、生ずる振動は極小であった。大きな幅のモールドについてのこの極小の振動は、壁４２ａ、４４ａにおける流れの分離に起因すると考えられる。すなわち、端部における非常に急激な偏向、および流れ分割器３２の鋭い先端部下流における流れの分離などに起因するものである。こうした最初の設計において、前壁３４ａｂおよび背壁３４ｄｅの角度２．６５度の収斂が長く延ばしたまっすぐな部分４２、４４に至るまで続いた。これらの部分は矩形状ではなく、半径５ｍｍの隅部であったが、その代わりにわずかに台形状で、出口ポートと４６、４８の開口部は幅３５ｍｍ、その底部は幅２４．５ｍｍであった。わずかに台形状とした部分は、ほぼ矩形状であると考える。
【００４８】
かくして本発明の目的を達成することができる。入口パイプおよび出口ポートの間において流れ速度の拡開および減速を行わせることにより、ポートからの流れの速度を減少することができ、ポートの長さおよび幅に沿った速度分布をほぼ均一化し、モールドにおける定常波の振動を減少することができる。反対方向に向かうふたつの流れの偏向は、軸線対称から平面対称に移行する移行部の下方に配置した流れ分割器によりこれを達成することができる。移行部における流れを拡開かつ減速することにより、垂直方向に対してプラスおよびマイナス約３０度のトータルの流れ偏向を達成可能とし、安定した、均一な速度で出口に流れを作ることができる。
【００４９】
さらに、反対方向に向かうふたつの流れの偏向は、流れの外側において負の圧力を加えることにより、これを部分的に達成することができる。こうした負の圧力は、主要な移行部の下流における側壁の拡開角度を増加することにより、これを部分的に作る。偏向は、内側の半径が外側の半径の明かな分数値であるとしている曲面部分によりこれを作ることができる。主要な移行部自体における流れの偏向は、角度１８０度以下をもって交差するそれぞれの前壁および背壁の一対を備えた六角形の断面を有する移行部を設けることにより、これを達成することができる。弧状の充分大きな曲率半径の先端部を流れ分割器に設けることによって、製造によるか、あるいは明らかに下流に延びる先端部における流れの分離を起こすことによるわずかな流れの振動による、よどみ点における乱れを回避することができる。
【００５０】
本発明において、ある特徴およびサブコンビネーシションについては、これを採用可能であり、またサブコンビネーションの他の特徴を参考にすることなしに採用することができる。この点は、本発明のクレームから予想されるもので、またその範囲内である。したがって、本発明は図示および既述の内容に限定されるものではなく、添付のクレームの既述によってのみその範囲を限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【第１図】  第２図の１−１線の後方向を見た断面図であって、小さな角度をもって拡開する拡開部をともなう六角形の主要な移行部、および適度に折り曲げた端部を有する第１の浸漬型注入ノズルの説明図。
【第１ａ図】  弧状の先端部を有する好ましい流れ分割器の後方向を見た破砕断面図。
【第１ｂ図】  第２ｂ図の１ｂ−１ｂ線の軸方向断面図であって、減速部および拡開部をともなった移行部、および出口における流れの偏向部を有する他の実施例の浸漬型注入ノズルの説明図。
【第２図】  第１図の２−２線の右方向を見た軸方向断面図。
【第２ａ図】  第１ｂ図の２ａ−２ａ線軸方向断面図。
【第３図】  第１図および第２図の３−３面の下方を見た断面図。
【第３ａ図】  第１ｂ図および第２ｂ図の３ａ−３ａ面断面図。
【第４図】  第１図および第２図の４−４面の下方を見た断面図。
【第４ａ図】  第１ｂ図および第２ｂ図の４ａ−４ａ面断面図。
【第５図】  第１図および第２図の５−５面の下方を見た断面図。
【第５ａ図】  第１ｂ図および第２ｂ図の５ａ−５ａ面断面図。
【第６図】  第１図および第２図の６−６面の下方を見た断面図。
【第６ａ図】  第１図および第２図の６ａ−６ａ面の下方を見た他の実施例の断面図。
【第６ｂ図】  第１３図、第１４図、第１５図および第１６図の６−６面の下方を見た他の実施例の断面図。
【第６ｃ図】  第１図および第２図の６ｃ−６ｃ面断面図。
【第７図】  第２の浸漬型注入ノズルの後方向を見た軸方向断面図であって、円形部から矩形部への一定領域の移行部と、小さな角度をもって拡開する拡開部をともなう六角形の主要な移行部と、適度に折り曲げた端部と、を有する浸漬型注入ノズルの説明図。
【第８図】  第７図の注入ノズルの右方向を見た軸方向断面図。
【第９図】  第３の浸漬型注入ノズルの後公報を見た軸方向断面図であって、適度な拡開をともなう円形部から四角部への移行部と、六角形の中間角度をもって拡開するとともに一定流れ領域をともなう主要な移行部と、適度に折り曲げた端部と、を有する浸漬型注入ノズルの説明図。
【第１０図】  第９図の注入ノズルの右方向を見た軸方向断面図。
【第１１図】  第４の浸漬型注入ノズルの後方向を見た軸方向断面図であって、円形部から四角部へさらに四角部から矩形部への総体的な拡開をともなう移行部と、高角度をもって拡開するとともに一定流れ領域をともなう六角形の主要な移行部と、折り曲げなしの端部と、を有する浸漬型注入ノズルの説明図。
【第１２図】  第１１図の注入ノズルの右方向を見た軸方向断面図。
【第１３図】  第１図と同様の、ただし矩形の主要な移行部を有する第５の浸漬型注入ノズルの後方向を見た軸方向断面図。
【第１４図】  第１３図の注入ノズルの右方向を見た軸方向断面図。
【第１５図】  第５の浸漬型注入ノズルの後方向を見た軸方向断面図であって、小さな角度をもって拡開する拡開部をともなう矩形の主要な移行部と、この主要な移行部内におけるより小さな流れの偏向部と、大きく折り曲げた端部と、を有する浸漬型注入ノズルの説明図。
【第１６図】  第１５図の注入ノズルの右方向を見た軸方向断面図。
【第１７図】  従来のノズルの後方向を見た軸方向断面図。
【第１７ａ図】  第１７図のノズルにより作られるモールドにおける流れのパターンを示す後方向を見た断面図。
【第１７ｂ図】  第１７図のノズルにより作られる表面における流れのパターンを示す断面図であって、メニスカスの曲線を描く平面の下方を見た断面図。
【第１８図】  従来の他のノズルの後方向を見た軸方向断面図。
【図１】
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【図１ａ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３ａ】
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【図４ａ】
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【図５ａ】
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【図６ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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