JP2020082120A - 整流部材、注湯ノズル、双ロール式連続鋳造装置、及び、薄肉鋳片の製造方法 - Google Patents
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Description
この溶融金属プール部に注湯ノズルを用いて溶融金属を供給する際に、冷却ロールの軸心に平行な長手方向(薄肉鋳片の幅方向)において、溶融金属の流動が不均一となると、溶融金属プール部の湯面高さが冷却ロールの軸心に平行な長手方向で変動し、薄肉鋳片の幅方向において板厚の不均一が生じることになる。なお、注湯ノズルは、外ノズルとこの外ノズルの内部に挿入される内ノズルとを備えた構造とされており、溶融金属は、内ノズルから外ノズルへと供給され、外ノズルの吐出口から溶融金属プール部へと供給される。
特許文献1においては、注湯ノズルの内部に1個以上の段差を設け、注湯ノズル内に供給された溶融金属を幅方向に拡げる構成とされている。
特許文献2においては、注湯ノズルの内部に、貫通孔を有するバーを配設し、注湯ノズル内に供給された溶融金属を幅方向に均一に分散させる構成とされている。
特許文献4においては、注湯ノズルの内部にフロート部を設け、注湯ノズル内に溶融金属を一定量貯留することで幅方向に拡げておき、この状態で注湯ノズルの吐出口から溶融金属を吐出する構成とされている。
ところで、特許文献1に記載された手段では、注湯ノズルの内部で溶融金属が凝固してしまい、ノズル閉塞が生じやすく、長時間安定して鋳造を行うことができないおそれがあった。
また、特許文献2に記載された手段では、貫通孔部分に直接注湯された領域では、流動の抵抗が生じにくくなるため、溶融金属プール部の湯面高さが冷却ロールの軸心に平行な長手方向で変動してしまうおそれがあった。
さらに、特許文献3に記載された手段では、多孔質耐火物において目詰まりが生じ、ノズル閉塞が生じやすいといった問題があった。特に、Al脱酸鋼では、その傾向が顕著であった。
また、特許文献4に記載された手段では、注湯ノズルの構造が複雑であり、ノズルの製造コストが大幅に増加するといった問題があった。
さらに、前記溶融金属が排出される側を向く第2面における前記第2貫通孔の全開口面積の割合R(ΣA2)が10%以上とされているので、貫通孔の開口面積が確保され、貫通孔の閉塞を抑制することができる。
よって、幅方向の板厚が均一な薄肉鋳片を長時間安定して鋳造することが可能となる。
また、本実施形態では、製造される薄肉鋳片1の幅が500mm以上2000mm以下の範囲内、厚さが1mm以上5mm以下の範囲内とされている。
ここで、外ノズル21の下部領域21bの長手方向長さ(冷却ロール11の軸心に平行な長手方向に沿った方向の長さ)は、鋳造する薄肉鋳片1の幅の15〜80%の範囲内に設定されている。
ここで、内ノズル26の外径が38mm以上200mm以下の範囲内、内径が30mm以上90mm以下の範囲内、肉厚が4mm以上55mm以下の範囲内とされている。
本実施形態である整流部材30は、図3に示すように、厚さ方向に貫通した貫通孔33を有しており、この貫通孔33は、溶鋼が供給される側を向く第1面31に開口する断面積A1の第1貫通孔34と、溶鋼が排出される側を向く第2面32に開口する断面積A2の第2貫通孔35と、が連結された構造とされている。
また、溶鋼が供給される側を向く第1面31における第1貫通孔34の全開口面積の割合R(ΣA1)が67.5%以下とされている。
さらに、溶鋼が排出される側を向く第2面32における第2貫通孔35の全開口面積の割合R(ΣA2)が10%以上とされている。
まず、一般に、管(貫通孔)における流体の圧力損失は、管長さ(孔長さ)L、管内径(孔径)d、流体の密度ρ、流体の流速v、管摩擦係数λを用いて、以下の(1)式で表される。
ここで、本実施形態である整流部材30は、外ノズル21の下部領域21bの内部に配置されることから、管長さ(孔長さ)Lを大きくすることは困難である。また、ノズルの閉塞を抑制して、溶鋼を良好に流動させるためには、管内径(孔径)dのサイズにも制限がある。
そこで、溶鋼流量を確保しつつ、より大きな圧力損失を得る方法として、貫通孔33の内部で、孔の断面積を変更することで、圧力損失を生じさせることが考えられる。
第1貫通孔34の断面積A1と第2貫通孔35の断面積A2との面積比A1/A2の下限は、1.9以上とすることが好ましい。また、A1/A2の上限は、2.6以下とすることが好ましい。
なお、図4は、各貫通孔のA1/A2が全て同一である整流部材におけるデータであるが、実際には、整流部材の各貫通孔のA1/A2は、1.5以上3.5以下であれば、全てが同一でなくてもよい。
なお、非定常な鋳造初期の整流部材の強度安定確保のため、第1面31における第1貫通孔34の全開口面積の割合R(ΣA1)は50%以下とすることが好ましい。
なお、第2面32における第2貫通孔35の全開口面積の割合R(ΣA2)は、小さすぎると鋳造量が多くなった場合に溶鋼の貫通孔通過流量が大きくなり貫通孔が詰まるリスクが高まるため、19%以上とすることが好ましく、25%以上とすることがさらに好ましい。
整流部材30の材質は、使用状況に応じて、適宜選択することが好ましい。例えば、鋳造する材質(鋼種)に対する反応性等を考慮して選択することになる。これにより、貫通孔33の閉塞や損耗を抑制することが可能となる。
このとき、外ノズル21の下部領域21bの内部において、吐出口22よりも上方に、本実施形態である整流部材30が配置されているので、整流部材30に設けられた貫通孔33を通過する溶鋼3に対して圧力損失が生じ、溶鋼3の外ノズル21からの吐出圧力が幅方向で均一化することになる。
さらに、溶鋼3が排出される側を向く第2面32における第2貫通孔35の全開口面積の割合R(ΣA2)が10%以上とされているので、第2貫通孔35の開口面積が確保され、第2貫通孔35の閉塞を抑制することができる。
例えば、本実施形態では、図1に示すように、ベンダーロール及びピンチロールを配設した双ロール式連続鋳造装置を例に挙げて説明したが、これらのロール等の配置に限定はなく、適宜設計変更してもよい。
図1に示す双ロール式連続鋳造装置を用いて、下記の条件で、アルミ脱酸鋼(Fe−0.001質量%C−0.01質量%Si−0.15質量%Mn−0.008質量%P−0.005質量%S−0.03質量%Al)の薄肉鋳片を製造した。
タンディッシュ容量:5t
冷却ロールの直径:1200mm
鋳造幅:800mm
鋳造雰囲気:Ar
鋳片厚み:2.0mm
鋳片幅:800mm
単位時間当たりの鋳造量:1.1t/分
そして、鋳造時における注湯ノズルの閉塞の有無を確認した。また、鋳造終了後に整流部材を観察し、整流部材の破損の有無を確認した。さらに、鋳造した薄肉鋳片の板厚の変動を評価した。
第1貫通孔の断面積A1と第2貫通孔の断面積A2との面積比A1/A2が4.0とされた比較例2においては、板厚精度が「×」となった。整流部材の強度を確保するために貫通孔の個数を少なくしたことから、溶鋼を幅方向に均一化することができなかったためと推測される。
第1面における前記第1貫通孔の全開口面積の割合R(ΣA1)が78.2%とされた比較例4、及び、第1面における前記第1貫通孔の全開口面積の割合R(ΣA1)が69.9%とされた比較例6においては、整流部材の破損が認められた。このため、薄肉鋳片の板厚については評価しなかった。
3 溶鋼
20 注湯ノズル
21 外ノズル
22 吐出口
26 内ノズル
30 整流部材
31 第1面
32 第2面
33 貫通孔
34 第1貫通孔
35 第2貫通孔
Claims (4)
- 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置において、外ノズルとこの外ノズルの内部に挿入される内ノズルとを備え、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズルの前記外ノズルの内部に配設される整流部材であって、
厚さ方向に貫通した貫通孔を有しており、前記溶融金属が前記貫通孔を通じて流通する構造とされており、
前記貫通孔は、前記溶融金属が供給される側を向く第1面に開口する断面積A1の第1貫通孔と、前記溶融金属が排出される側を向く第2面に開口する断面積A2の第2貫通孔と、が連結された構造とされており、
前記第1貫通孔の断面積A1と前記第2貫通孔の断面積A2との面積比A1/A2が1.5以上3.5以下の範囲内とされ、
前記第1面における前記第1貫通孔の全開口面積の割合R(ΣA1)が67.5%以下とされ、
前記第2面における前記第2貫通孔の全開口面積の割合R(ΣA2)が10%以上とされていることを特徴とする整流部材。 - 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置において、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズルであって、
外ノズルと、この外ノズルの内部に挿入される内ノズルと、を備え、
前記外ノズルの内部において、前記外ノズルの吐出口よりも上流側、かつ内ノズル吐出口よりも下流側に、請求項1に記載の整流部材が設置されていることを特徴とする注湯ノズル。 - 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する双ロール式連続鋳造装置であって、
前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯する注湯ノズルとして、請求項2に記載の注湯ノズルを備えることを特徴とする双ロール式連続鋳造装置。 - 回転する一対の冷却ロールと一対のサイド堰によって形成された溶融金属プール部に溶融金属を供給し、前記冷却ロールの周面に凝固シェルを形成・成長させて薄肉鋳片を製造する薄肉鋳片の製造方法であって、
請求項2に記載の注湯ノズルを用いて、前記溶融金属プール部に前記溶融金属を注湯することを特徴とする薄肉鋳片の製造方法。
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JPS645648A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-10 | Nippon Steel Corp | Pouring nozzle for metal strip continuous casting apparatus |
JP2017080790A (ja) * | 2015-10-30 | 2017-05-18 | 新日鐵住金株式会社 | 双ドラム式連続鋳造装置用浸漬ノズル、双ドラム式連続鋳造装置及び薄肉鋳片の製造方法 |
JP2017140635A (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | 新日鐵住金株式会社 | 薄肉鋳片の製造方法 |
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