JPH05200507A - 連続鋳造用ロングノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 タンディッシュ内の湯面近傍を水平方向に流
れる溶湯流を形成し、タンディッシュ内に溶融金属が滞
留する時間を長くすると共に、非金属介在物の浮上分離
を促進させる。 【構成】 このロングノズル１０は、閉塞された下端部
１１の近傍で、ノズル本体の側面１２に上向きに傾斜し
た溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを形成している。ノズル本
体の軸線に直角な方向に対する溶湯吐出口１３ａ，１３
ｂの上向き傾斜角度は、５〜３０度の範囲に設定するこ
とが好ましい。取鍋２０内の溶融金属５０は、溶融金属
５１の湯面近傍に向かった若干上向きの流れとして溶湯
吐出口１３ａ，１３ｂからタンディッシュ３０内に流出
し、湯面近傍で水平方向に流動する溶湯流５２となり、
溶湯静圧が小さな状態で非金属介在物が浮上分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タンディッシュに注湯
された溶鋼等の溶融金属から効率よく非金属介在物を浮
上分離させるロングノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造法でスラブ等の鋳片を製造する
とき、取鍋に収容されている溶融金属は、タンディッシ
ュに一旦注湯された後、連鋳鋳型に鋳込まれている。タ
ンディッシュは、複数の連鋳鋳型に必要量の溶融金属を
供給する機能に加え、非金属介在物を浮上分離させるこ
とにも役立つ。この場合の非金属介在物としては、取鍋
内ですでに溶融金属に含まれている脱酸生成物，取鍋か
らタンディッシュに注湯される際に溶湯流の空気酸化に
よって生成されタンディッシュに持ち込まれる酸化物等
がある。

【０００３】取鍋からタンディッシュに出湯される過程
において、非金属介在物の浮上は、出湯された溶融金属
の流動状態によって大きく作用される。なかでも、タン
ディッシュ内における溶融金属の滞留時間が非金属介在
物の浮上分離に与える影響が大きい。すなわち、図１に
示すように、取鍋から注湯された溶融金属が連鋳鋳型に
出湯される間でタンディッシュ内に滞留する時間が長く
なるほど、溶融金属から浮上分離する非金属介在物の量
が多くなる傾向を示す。

【０００４】非金属介在物の浮上分離を促進させること
により、連鋳鋳型に清浄な溶融金属が送り込まれ、清浄
度の高いスラブが製造される。たとえば、Ａｌキルド鋼
等を連続鋳造するとき、鋳片中に残留するアルミナクラ
スター等の非金属介在物は、鋳片の品質を著しく阻害す
る。アルミナクラスター等の非金属介在物は、取鍋内に
含まれている脱酸生成物，取鍋→タンディッシュ間での
溶鋼の再酸化により生じるアルミナ等に由来するもので
ある。この種の非金属介在物を連鋳鋳型内で浮上分離さ
せることには限界があり、タンディッシュ内で非金属介
在物を浮上分離させた後の清浄な溶鋼を連鋳鋳型に送り
込むように、従来から種々の手段が提案されている。

【０００５】たとえば、特開平１−２２４１５２号公報
では、タンディッシュの内部に堰を設け、非金属介在物
の浮上分離に有効な溶融金属の流れを形成させることが
紹介されている。また、特開昭６３−１５７７４５号公
報では、堰を設けたタンディッシュ内に不活性ガスを吹
込むことによって非金属介在物の浮上分離を促進させる
ことが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】タンディッシュ内部に
堰を設けることによって、溶融金属の滞留時間が長くな
り、その分だけ多量の非金属介在物が浮上分離する。し
かし、タンディッシュの内部は、溶融金属による過酷な
侵食に晒されることから、頻繁なライニングの張替え作
業が必要とされる。この点、タンディッシュ内部に堰等
の突起物があると、張替え作業が面倒なものとなる。

【０００７】また、タンディッシュに注湯された溶融金
属による侵食は、溶融金属の流れに対して障害物となる
堰の部分で大きくなっている。そのため、タンディッシ
ュ本体に比較して堰の溶損が激しく、堰本来の機能を確
保することからライニング作業自体も一層頻繁になる。

【０００８】不活性ガスの吹込みによって非金属介在物
の浮上分離を促進させる方法においても、ガス吹込み管
の損傷が避けられない。また、ガス吹込みのために、余
分な設備を付設する必要が生じる。

【０００９】このように、従来の方法は、施工，補修，
保守等の作業性が悪く、或いは余分な設備負担を必要と
することから、実用的なものではない。しかも、非金属
介在物が湯面に浮上することを促進させるための補助的
な手段に止まり、タンディッシュ内における溶融金属の
滞留時間を長くすることに関してはあまり有効な手段で
はない。

【００１０】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、取鍋からタンディッシュに溶融金
属を注湯するロングノズルに工夫を加えることにより、
余分な設備負担を招くことなく、タンディッシュ内にお
ける溶融金属の滞留時間を長くし、非金属介在物の浮上
分離を効果的に行うことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用ロン
グノズルは、その目的を達成するため、取鍋からタンデ
ィッシュに溶融金属を注湯するロングノズルであって、
前記取鍋の底壁に装着され、前記タンディッシュ内に臨
ませた下端部が閉塞され、下端近傍の側面に上向きの溶
湯吐出口が穿設されていることを特徴とする。溶湯吐出
口は、５〜３０度の上向き角度で下端近傍のノズル側面
に形成することが好ましい。

【００１２】

【作 用】以下、図面を参照しながら、本発明をその作
用と共に具体的に説明する。本発明に従ったロングノズ
ル１０は、図２に示すように、取鍋２０の底壁に設けた
溶湯流出孔２１に上端が接続されており、タンディッシ
ュ３０内に下端を臨ませている。タンディッシュ３０の
底壁には適宜の個数で注湯孔３１ａ，３１ｂが穿設さ
れ、それぞれの注湯孔３１ａ，３１ｂに浸漬ノズル３２
ａ，３２ｂが接続されている。そして、浸漬ノズル３２
ａ，３２ｂは、それぞれの連鋳鋳型４０ａ，４０ｂの上
部に配置されている。

【００１３】ロングノズル１０は、図３に示すように閉
塞された下端部１１の近傍で、ノズル本体の側面１２に
溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを穿設し、ノズル孔１４と外
部とを連通させている。溶湯吐出口１３ａ，１３ｂは、
単数又は複数の何れであっても良いが、タンディッシュ
２０内で広い範囲にわたって溶融金属の流動状態を生起
させる上から２個以上が好ましい。複数の溶湯吐出口１
３ａ，１３ｂを設ける場合、ノズル本体の側面１２に円
周方向に関して等間隔で溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを配
置する。

【００１４】溶湯吐出口１３ａ，１３ｂは、ノズル本体
の軸線と直角な方向に対し角度αで上向きに傾斜してい
る。上向き傾斜角度αは、タンディッシュ２０に送り込
まれた溶融金属の流動状態を考慮して、５〜３０度の範
囲で設定されることが好ましい。

【００１５】ロングノズル１０を装着した取鍋２０から
溶融金属５０をタンディッシュ３０に送り込むとき、ノ
ズル孔１４を下降した溶融金属５０は、下端部１１の内
面に衝突した後、上向き傾斜角度αに対応して若干上向
きの方向成分をもった流れとして溶湯吐出口１３からタ
ンディッシュ３０に送り出される。このとき、取鍋２０
からタンディッシュ３０までの溶鋼静圧及び落下エネル
ギーは、溶湯吐出口１３から流出する溶融金属を浮上流
に転換させることに作用する。

【００１６】ロングノズル１０から吐出される溶融金属
は、タンディッシュ３０内の溶融金属５１の湯面に向か
って流出し、図２に矢印で示した溶湯流５２がタンディ
ッシュ３０内に生じる。溶湯流５２は、溶融金属５１の
湯面に近いところを水平方向に流れ、加わる溶融金属５
１の静圧が小さなものである。そのため、溶融金属５１
に比較して比重が小さい非金属介在物は、吐出された溶
融金属から容易に浮上分離される。その結果、タンディ
ッシュ３０の注湯孔３１ａ，３１ｂに、非金属介在物が
除去された清浄な溶融金属５１が供給される。

【００１７】これに対し、ノズル本体の軸線方向に対し
て直角に溶湯吐出口１６を形成した従来のロングノズル
１５を使用して取鍋２０からタンディッシュ３０に溶融
金属５０を流出させるとき、図４に示すように下向きの
方向成分をもった溶湯流５５が生じる。溶湯流５５は、
タンディッシュ３０内にある溶融金属５１の比較的深い
ところを流れるため、加わる溶融金属５１の静圧が大き
くなる。したがって、比重差によって浮上しようとする
非金属介在物の上昇が抑制される。

【００１８】また、溶湯流５５の流出先が注湯孔３１
ａ，３１ｂに比較的近い位置にあるため、タンディッシ
ュ３０内に長く滞留することなく、浸漬ノズル３１ａ，
３１ｂから連鋳鋳型４０ａ，４０ｂに流出する。その結
果、連鋳鋳型４０ａ，４０ｂ内の溶融金属は、多量の非
金属介在物を含む清浄度が低いものになる。

【００１９】タンディッシュ３０内における溶湯流５２
と溶湯流５５との対比から明らかなように、本発明に従
ったロングノズル１０は、非金属介在物の浮上分離を促
進させると共に、タンディッシュ３０内に溶融金属５１
を長時間滞留させることにも有効である。その結果、清
浄度の高い溶融金属を連鋳鋳型４０ａ，４０ｂに注湯す
ることが可能となる。

【００２０】ロングノズル１０は、溶湯吐出口１３ａ，
１３ｂを形成した側面１２をタンディッシュ３０の短辺
壁に対向させて、タンディッシュ３０内に配置すること
が好ましい。この配置によって、溶融金属５１の湯面近
傍を流れる溶湯流５２は、ロングノズル１０から短辺壁
に至る広範囲にわたり、タンディッシュ３０の長手方向
と平行な長い水平流に転じる。その結果、非金属介在物
の浮上分離は、一層促進される。

【００２１】溶湯吐出口１３ａ，１３ｂの上向き傾斜角
度αは、水平方向を主体とする溶湯流５２による非金属
介在物の浮上分離作用を高める上で、５〜３０度の範囲
で設定することが好ましい。この範囲に上向き傾斜角度
αを維持するとき、タンディッシュ３０の広範囲にわた
り有効な溶湯流５２が形成される。そして、溶湯流５２
がタンディッシュ３０の短辺壁に沿って下降し注湯孔３
１ａ，３１ｂに至る滞留時間の長い流れとなる。

【００２２】上向き傾斜角度αが５度未満であると、溶
湯吐出口１３ａ，１３ｂを上向きに傾斜させた作用が小
さくなる。すなわち、吐出された溶融金属の流れは、下
向きの流れを主体とする図４に示した溶湯流５５に近
く、溶融金属５１の湯面に向かった流れが少なくなる。
その結果、非金属介在物は、浮上分離することなく、溶
融金属に随伴されて連鋳鋳型４０ａ，４０ｂに送り込ま
れる。

【００２３】他方、３０度を超える上向き傾斜角度αで
は、溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを出た溶融金属は、すで
にタンディッシュ３０内にある溶融金属５１が抵抗とし
て働き、ロングノズル１０の近傍で直ちに下降流に転じ
易い。そのため、タンディッシュ３０の広範囲にわたる
溶湯流５２が形成されず、非金属介在物が浮上分離する
十分な機会が得られない。そのため、溶融金属は、清浄
度の低い状態のままで連鋳鋳型４０ａ，４０ｂに送り込
まれ易い。ただし、この場合でも、底部に単孔の溶湯吐
出口を設けた従来のロングノズルに比較すると、非金属
介在物の浮上分離に格段の開きがある。

【００２４】

【実施例】２個の溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを形成した
ロングノズル１０を使用し、低炭素Ａｌキルド鋼を８ト
ン／分の注入速度でタンディッシュ３０に流出させた。
なお、ロングノズル１０としては、溶湯吐出口１３ａ，
１３ｂの上向き傾斜角度αを１５度に設定したものを使
用した。また、上向き傾斜角度αを付けることなく溶湯
吐出口１６を穿設したロングノズル１５（図４）を従来
例として、４５度の上向き傾斜角度αで溶湯吐出口１３
ａ，１３ｂを形成したロングノズル１０を比較例として
使用した。何れの例においても、同一形状及び同一寸法
のタンディッシュ１０を使用した。

【００２５】取鍋２０からタンディッシュ３０を経て低
炭素Ａｌキルド鋼を連鋳鋳型４０ａ，４０ｂに鋳込み、
断面１３２５ｍｍ×２５０ｍｍの鋳片を製造した。得ら
れた鋳片における非金属介在物の分散状態を調査した。
図５は、非金属介在物の量を非金属介在物指数で表した
グラフである。図５から明らかなように、上向き傾斜角
度α＝１５度の溶湯吐出口１３ａ，１３ｂを形成したロ
ングノズル１０を使用して連鋳を行った場合、製造され
た鋳片に採り込まれている非金属介在物が大幅に減少し
ていることが判る。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の連続鋳
造用ロングノズルは、タンディッシュ内における溶融金
属の流動状態を、湯面近傍で且つ水平方向を主体とする
流れにしている。そのため、タンディッシュに送り込ま
れた溶融金属に加わる溶湯静圧が小さく、非金属介在物
の浮上分離が促進される。また、タンディッシュ内に生
じた溶湯流は比較的広範囲にわたり、溶融金属をタンデ
ィッシュ内に長時間滞留させる。これによっても、非金
属介在物の浮上分離が行われる。そのため、連鋳鋳型に
鋳込まれる溶融金属に含まれている非金属介在物が少な
く、清浄度の高い鋳片が製造される。しかも、ライニン
グ耐火物に悪影響を及ぼす溶湯流を生起させる堰をタン
ディッシュ内部に設けたり、タンディッシュ内の溶融金
属に不活性ガスを吹き込むことを必要とせず、単にロン
グノズルの交換だけで既存の設備を使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 タンディッシュ内の溶融金属滞留時間と非金
属介在物浮上率との関係を示すグラフ

【図２】 本発明に従ったロングノズルを組み込んだ連
鋳用注湯部

【図３】 本発明に従ったロングノズル

【図４】 従来のロングノズルを組み込んだ連鋳用注湯
部

【図５】 溶湯吐出口の上向き傾斜角度が鋳片の非金属
介在物指数に与える影響を示したグラフ

【符号の説明】

１０ ロングノズル １１ 閉塞された下端
部 １２ ノズル本体の側面 １３ａ，１３ｂ 溶湯
吐出口 ２０ 取鍋 ３０ タンディッシュ ５０ 溶融金属 ５２ タンディッシュ
内の溶湯流 α 溶湯吐出口の上向き傾斜角度

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋からタンディッシュに溶融金属を注
   湯するロングノズルであって、前記取鍋の底壁に装着さ
   れ、前記タンディッシュ内に臨ませた下端部が閉塞さ
   れ、下端近傍の側面に上向きの溶湯吐出口が穿設されて
   いることを特徴とする連続鋳造用ロングノズル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶湯吐出口は、５〜３０
   度の上向き角度で下端近傍のノズル側面に形成されてい
   ることを特徴とする連続鋳造用ロングノズル。