JP2024085133A

JP2024085133A - Ladle injection nozzle and continuous casting method

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Publication number: JP2024085133A
Application number: JP2022199502A
Authority: JP
Inventors: 暁峰田; 隆太郎寺角; 光宏松島; 将人塩川; 正池本; 健彦藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2024-06-26

Abstract

【課題】タンディッシュ内に流入する介在物および取鍋スラグに起因するスラグ系介在物の浮上除去をはかり、タンディッシュ湯面上に浮上分離された介在物およびタンディッシュスラグの巻き込みを抑制する。
【解決手段】ノズル側壁部１０と、ノズル側壁部１０の下端に位置する底面部１１とが備えられ、ノズル側壁部１０には、タンディッシュ長手方向に平行かつノズル中心を通る仮想面に対して対称な位置に、少なくとも２つの側部吐出孔１２が一対で設けられ、底面部１１には、１つ以上の底部吐出孔１３が設けられ、側部吐出孔１２の開孔面積の和ＳＳ、底部吐出孔１３の開孔面積の和ＳＢ、底面部１１のノズル内部側の底面積Ｓ、側部吐出孔の高さＨ、側部吐出孔の幅Ｗの関係が、（１）～（３）を満たす取鍋用注入ノズル。
０．３５≦ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）≦０．５０…（１）
０．３０≦ＳＢ／Ｓ≦０．８０…（２）
０．１０≦Ｈ／Ｗ≦３．０…（３）
【選択図】図１

The present invention aims to remove inclusions flowing into a tundish and slag-based inclusions resulting from ladle slag by floating them up, and to suppress entrainment of inclusions and tundish slag that have floated and been separated onto the molten metal surface of the tundish.
[Solution] A ladle injection nozzle comprising a nozzle side wall portion 10 and a bottom surface portion 11 located at the lower end of the nozzle side wall portion 10, wherein the nozzle side wall portion 10 is provided with a pair of at least two side discharge holes 12 at positions parallel to the longitudinal direction of the tundish and symmetrical with respect to an imaginary plane passing through the center of the nozzle, and the bottom surface portion 11 is provided with one or more bottom discharge holes 13, and wherein the relationship between the sum SS of the opening areas of the side discharge holes 12, the sum SB of the opening areas of the bottom discharge holes 13, the bottom area S of the bottom surface portion 11 on the nozzle inside side, the height H of the side discharge hole, and the width W of the side discharge hole satisfies (1) to (3).
0.35≦SB/(SS+SB)≦0.50...(1)
0.30≦SB/S≦0.80...(2)
0.10≦H/W≦3.0...(3)
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、取鍋用注入ノズル及び連続鋳造方法に関するものであり、特に、取鍋底部に設けた注入ノズルを介して、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入する連続鋳造方法、並びに当該連続鋳造方法に適した取鍋用注入ノズルに関するものである。 The present invention relates to a ladle injection nozzle and a continuous casting method, and in particular to a continuous casting method in which molten steel in a ladle is injected into a tundish through an injection nozzle provided at the bottom of the ladle, and to a ladle injection nozzle suitable for said continuous casting method.

鋼の連続鋳造プロセスにおいて、精錬工程で成分と温度を調整された溶鋼は、耐火物容器である取鍋に貯留された状態で、連続鋳造工程を実施する連続鋳造機まで輸送される。輸送された溶鋼は、連続鋳造機の鋳型に注入されるが、取鍋から直接鋳型に注入すると、溶鋼の流量の制御が難しい。 In the continuous steel casting process, molten steel, whose composition and temperature have been adjusted in the refining process, is stored in a refractory container called a ladle and transported to the continuous casting machine where the continuous casting process is carried out. The transported molten steel is poured into the mold of the continuous casting machine, but if it is poured directly from the ladle into the mold, it is difficult to control the flow rate of molten steel.

またその一方で、取鍋を交換しつつ、鋳型に継続的に溶鋼を供給して、鋳造を連続的に行う必要がある。このため、一般的には取鍋の溶鋼は、取鍋の下面に取り付けられた注入ノズルを介して、一旦取鍋下方に位置するタンディッシュと呼ばれる中間容器内に注入され、タンディッシュ内で流量調整された後、鋳型内に供給されている。 At the same time, it is necessary to continuously supply molten steel to the mold while changing ladles in order to perform continuous casting. For this reason, the molten steel in the ladle is generally first poured into an intermediate vessel called a tundish located below the ladle through an injection nozzle attached to the bottom of the ladle, where the flow rate is adjusted before being supplied to the mold.

タンディッシュは、上述のように流量を制御しつつ溶鋼を鋳型に供給する機能を持つ他に、鋼の精錬時等に不可避的に混入した酸化物を主とするスラグや、脱酸のために添加されたアルミニウムから生成されるアルミナなどの非金属介在物を、その比重が鋼の比重よりも小さいことを利用してタンディッシュ内で浮上分離させる機能を有している。これにより、溶鋼中に存在する非金属介在物などがそのまま鋳型内に供給されることが防止されて鋳片に混入する事がなく、非金属介在物などが原因で生じる圧延時や製品加工時の疵や割れなどを抑制できる。 In addition to supplying molten steel to the mold while controlling the flow rate as described above, the tundish also has the function of floating and separating non-metallic inclusions, such as slag, which is mainly composed of oxides that inevitably gets mixed in during steel refining, and alumina, which is generated from aluminum added for deoxidization, by taking advantage of the fact that these inclusions have a smaller specific gravity than steel. This prevents non-metallic inclusions present in the molten steel from being supplied directly to the mold and from being mixed into the slab, thereby suppressing scratches and cracks caused by non-metallic inclusions during rolling and product processing.

タンディッシュ内の溶鋼湯面上には、溶鋼中から浮上分離した介在物、保温や再酸化防止のためにタンディッシュ湯面上に供給されるタンディッシュフラックス、取鍋から流出した取鍋スラグ（以下、これらをあわせてタンディッシュスラグという場合がある）が存在する。これらはタンディッシュ内の溶鋼流動などにより溶鋼内に巻き込まれると、溶鋼の清浄性を悪化させる場合がある。特にタンディッシュの溶鋼深さが浅く、注入ノズルとタンディッシュ側壁との間の距離が短い場合には、取鍋からの注入流が底面衝突後に側壁を伝う強い上昇流となることで、タンディッシュスラグの巻き込みが生じて溶鋼の清浄性を悪化させる原因となる。よってタンディッシュスラグを溶鋼中に巻き込ませないように流動を制御する事も重要である。 On the surface of the molten steel in the tundish, there are inclusions that have floated up and separated from the molten steel, tundish flux that is supplied to the surface of the molten steel to keep it warm and prevent reoxidation, and ladle slag that has flowed out from the ladle (hereinafter, these may be collectively referred to as tundish slag). If these are entrained in the molten steel due to the flow of molten steel in the tundish, they may deteriorate the cleanliness of the molten steel. In particular, when the depth of the molten steel in the tundish is shallow and the distance between the injection nozzle and the side wall of the tundish is short, the injection flow from the ladle becomes a strong upward flow that runs along the side wall after colliding with the bottom, causing the entrainment of tundish slag and deteriorating the cleanliness of the molten steel. Therefore, it is also important to control the flow so that the tundish slag is not entrained in the molten steel.

タンディッシュにおける介在物除去は重要な機能の一つであり、タンディッシュでの介在物除去の促進を図るために、特許文献１ではタンディッシュ内部への堰の設置、非特許文献１ではタンディッシュ大型化による非金属介在物の浮上時間の確保、非特許文献２ではガス吹き込みによって生成する気泡を用いた除去が行われてきた。 Removal of inclusions in the tundish is one of the important functions, and in order to promote inclusion removal in the tundish, Patent Document 1 describes the installation of a dam inside the tundish, Non-Patent Document 1 describes the enlargement of the tundish to ensure time for non-metallic inclusions to float, and Non-Patent Document 2 describes removal using bubbles generated by blowing in gas.

しかし、特許文献１に記載の技術では、粗大な非金属介在物は除去できるが、数μｍオーダーの微細な非金属介在物を除去する事は困難である。 However, while the technology described in Patent Document 1 can remove large nonmetallic inclusions, it is difficult to remove fine nonmetallic inclusions on the order of a few micrometers.

また、非特許文献１に記載の技術では、介在物の滞留時間を大きくすることは可能であるが、やはり微細な介在物を除去することは困難である。また、タンディッシュの容積が大きくなることから耐火物コストも高くなる。さらに、溶鋼表面積が大きくなることで再酸化による清浄性悪化の懸念もある。 In addition, while the technology described in Non-Patent Document 1 makes it possible to increase the residence time of inclusions, it is still difficult to remove fine inclusions. In addition, the volume of the tundish increases, which increases the cost of refractories. Furthermore, there is a concern that the increased surface area of the molten steel may lead to a deterioration in cleanliness due to reoxidation.

また、非特許文献２に記載の技術では、単に溶鋼中にガスを吹き込むだけでは気泡が大きく成長し、単位ガス体積当たりの表面積を稼ぐことが出来ずに、介在物の除去を効率的に行うことが出来ない。また、タンディッシュ湯面で気泡が破泡する際に浮上除去された介在物やタンディッシュスラグを溶鋼中に巻き込んで清浄性を悪化させる場合がある。 In addition, in the technology described in Non-Patent Document 2, simply injecting gas into molten steel causes bubbles to grow large, making it impossible to obtain a sufficient surface area per unit volume of gas, and inclusions cannot be removed efficiently. In addition, when bubbles break on the tundish surface, the inclusions and tundish slag that float up and are removed may be caught in the molten steel, deteriorating cleanliness.

また、特許文献２では、取鍋下面に設置した注入管のタンディッシュ内溶鋼中に浸漬させた部位に、注入管の内面側に露出させたポーラス煉瓦から、アルゴンと、溶鋼に溶解可能な非酸化性ガスとの混合ガスを注入管内に吹き込みながら、取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する事を特徴とする鋼の連続鋳造法が提案されている。 Patent Document 2 proposes a continuous steel casting method characterized in that the molten steel in the ladle is injected into the tundish while a mixed gas of argon and a non-oxidizing gas that is soluble in molten steel is blown into the injection tube from a porous brick exposed on the inner surface of the injection tube at a portion of the injection tube installed below the ladle and immersed in the molten steel in the tundish.

しかし、特許文献２記載の技術では注入管内部の壁面から溶鋼中にガスを吹き込んでいるため、気泡を十分に微細にすることが出来ない。また注入管から排出された気泡はすぐにタンディッシュ湯面に浮上してしまうために気泡の滞留時間が短く、介在物除去を十分に行うことは困難である。 However, in the technology described in Patent Document 2, gas is injected into the molten steel from the wall inside the injection tube, so the bubbles cannot be made sufficiently fine. In addition, the bubbles discharged from the injection tube quickly rise to the surface of the tundish, so the residence time of the bubbles is short, making it difficult to sufficiently remove inclusions.

また、特許文献３では、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を流入させる注入ノズルと、タンディッシュから鋳型へ溶鋼を流出させる流出口との間の溶鋼流路に、溶鋼流路がスリット状になるように上堰と下堰を設けて、下堰に注入ノズル側に張り出した張出部が設けられ、下堰とタンディッシュ底面で区切られた空間内で溶鋼を撹拌することで非金属介在物を凝集・肥大化させて浮上除去促進を図る技術が提案されている。 Patent Document 3 also proposes a technology in which an upper weir and a lower weir are provided in the molten steel flow path between the injection nozzle, which flows molten steel from the ladle into the tundish, and the outlet port, which flows molten steel from the tundish into the mold, so that the molten steel flow path is slit-shaped, and the lower weir is provided with an overhanging portion that overhangs toward the injection nozzle. The molten steel is stirred in the space separated by the lower weir and the bottom of the tundish, causing non-metallic inclusions to aggregate and enlarge, thereby facilitating their floating and removal.

しかし、特許文献３に記載の技術では、介在物の凝集合体を促進する事ができるが、下堰とタンディッシュ底面にて形成される空間から溶鋼が排出される際に、タンディッシュ湯面に向かう強い上昇流が形成されることで、タンディッシュ湯面上に排出された介在物やタンディッシュスラグを巻き込み溶鋼清浄性を悪化させてしまう。さらに注入ノズル周囲に裸湯を形成してしまい、タンディッシュ雰囲気中の酸素による溶鋼の再酸化により清浄性を悪化させてしまう。 However, while the technology described in Patent Document 3 can promote the aggregation and coalescence of inclusions, when the molten steel is discharged from the space formed by the lower gate and the bottom surface of the tundish, a strong upward flow toward the tundish molten surface is formed, which engulfs the inclusions and tundish slag discharged onto the tundish molten surface, thereby worsening the cleanliness of the molten steel. Furthermore, bare molten steel is formed around the injection nozzle, and the molten steel is re-oxidized by oxygen in the tundish atmosphere, thereby worsening the cleanliness.

また、特許文献４では、取鍋からタンディッシュに溶鋼を流入させる注入ノズルにおいて、底面部に開口する底面開口孔と、側面に開口する側面開口孔を有し、底面部の全面積と底面開口孔の面積の比、底面開口孔と側面開口孔の面積の和と底面開口孔の面積の比を適正な範囲とした注入ノズルを用いることで、介在物の凝集合体および浮上除去促進を図る技術が提案されている。 Patent Document 4 also proposes a technology for promoting the aggregation and coalescence of inclusions and the floating and removal of inclusions by using an injection nozzle for injecting molten steel from a ladle into a tundish, the injection nozzle having a bottom opening hole that opens into the bottom portion and a side opening hole that opens into the side portion, and the ratio of the total area of the bottom portion to the area of the bottom opening hole, and the ratio of the sum of the areas of the bottom opening hole and the side opening hole to the area of the bottom opening hole are within appropriate ranges.

しかし、特許文献４に記載の技術では、注入ノズル内での介在物の凝集合体を促進することはできるが、側面開口孔からの溶鋼流または底面開口鋼からの溶鋼流がタンディッシュ側面または底面に衝突した後の反転流によってタンディッシュフラックスの巻き込みが生じて溶鋼清浄性を悪化させてしまう。またタンディッシュフラックスの巻き込みに大きく影響する側面開口孔のタンディッシュ壁面に対する向きも厳密に定義されてはいない。 However, while the technology described in Patent Document 4 can promote the aggregation and coalescence of inclusions in the injection nozzle, the molten steel flow from the side opening hole or the bottom opening hole collides with the side or bottom surface of the tundish, causing the tundish flux to be entrained due to the reversal flow, which deteriorates the cleanliness of the molten steel. In addition, the orientation of the side opening hole relative to the tundish wall surface, which has a significant effect on the entrainment of tundish flux, is not strictly defined.

特開２００７－９０４２４号公報JP 2007-90424 A 特開２００４－６６３３５号公報JP 2004-66335 A 特開２０１０－２６９３２７号公報JP 2010-269327 A 特開２０２０－１７１９５５号公報JP 2020-171955 A

吉田基樹ら、「大型タンディッシュによる連鋳操業と品質改善」，鉄と鋼，６６（１９８０），２６３Motoki Yoshida et al., "Continuous Casting Operation and Quality Improvement Using Large Tundishes," Tetsu-to-Hagane, 66 (1980), 263 川崎守夫ら、「連鋳タンディッシュ内バブリング実機試験結果」，鉄と鋼，７２（１９８６），２０１Kawasaki, Morio et al., "Results of actual machine test of bubbling in a continuous casting tundish", Tetsu-to-Hagane, 72 (1986), 201

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、取鍋底面に配置された注入ノズルを介して、取鍋内溶鋼をタンディッシュ内に注入させて鋳型へと溶鋼を供給する際に、取鍋からタンディッシュ内に流入するアルミナ等の脱酸系介在物および取鍋スラグに起因するスラグ系介在物の浮上除去をはかるとともに、タンディッシュ湯面上に浮上分離された前記介在物およびタンディッシュスラグの溶鋼流動に起因する巻き込みを抑制することが可能な、連続鋳造方法及び当該連続鋳造方法に好適な取鍋用注入ノズルを提供することにある。 The present invention has been made in consideration of these points, and aims to provide a continuous casting method and a ladle injection nozzle suitable for said continuous casting method, which, when molten steel in a ladle is injected into a tundish through an injection nozzle arranged on the bottom of the ladle to supply the molten steel to a mold, aims to remove deoxidizing inclusions such as alumina and slag-based inclusions caused by ladle slag that flow from the ladle into the tundish, and can suppress the inclusions that float and are separated on the tundish surface and the entrainment of tundish slag caused by the flow of molten steel.

本発明者らは、前記従来技術の問題点を解決するために、鋭意実験、検討を重ねた。その結果、溶鋼中非金属介在物の浮上除去促進をはかり、かつタンディッシュ湯面上に浮上分離された非金属介在物およびタンディッシュスラグの巻き込みによる溶鋼中への流入を防止するためには、最適な注入ノズル形状およびその配置方法があることを見出した。 The inventors of the present invention conducted extensive experiments and studies to solve the problems of the conventional technology. As a result, they discovered that there is an optimal injection nozzle shape and an optimal arrangement method for promoting the floating and removal of nonmetallic inclusions in molten steel, and preventing the nonmetallic inclusions and tundish slag that have floated to the tundish surface from being entrained and flowing into the molten steel.

本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は、次の通りである。 The present invention was made based on the above findings, and its gist is as follows:

（１）取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する注入ノズルであって、
前記注入ノズルには、筒状のノズル側壁部と、前記ノズル側壁部の下端に位置する底面部とが備えられ、
前記ノズル側壁部には、前記タンディッシュ長手方向に平行かつノズル中心を通る仮想面に対して対称な位置に、少なくとも２つの側部吐出孔が一対で設けられ、
前記底面部には、１つ以上の底部吐出孔が設けられ、
前記側部吐出孔の開孔面積の和をＳＳとし、前記底部吐出孔の開孔面積の和をＳＢとし、前記底面部のノズル内部側の底面積をＳとし、側部吐出孔の高さをＨとし、側部吐出孔の幅をＷとしたとき、総開孔面積に対する底部吐出孔の開孔面積の比ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）が下記(１)式の範囲であり、前記底面部の底面積Ｓに対する底部吐出孔の開孔面積の和ＳＢとの比ＳＢ／Ｓが下記(２)式の範囲であり、側部吐出孔の高さと幅との比Ｈ/Ｗが下記(３)式の範囲であることを特徴とする取鍋用注入ノズル。
０．３５≦ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）≦０．５０ … （１）
０．３０≦ＳＢ／Ｓ≦０．８０ … （２）
０．１０≦Ｈ／Ｗ≦３．０ … （３）
（２）前記側部吐出孔の向きが、前記注入ノズルの長手方向に垂直な水平方向に対して上向き１５°から下向き１５°の範囲内にあることを特徴とする（１）記載の取鍋用注入ノズル。
（３）（１）または（２）に記載の取鍋用注入ノズルを、タンディッシュ内に挿入して前記取鍋用注入ノズルから前記タンディッシュ内に溶鋼を注入する際に、
前記注入ノズルおよび前記タンディッシュを平面視した際に、前記注入ノズルを前記タンディッシュの短幅方向中央に配置し、かつ前記側部吐出孔を前記タンディッシュの長辺側面と短辺側面との角部に向くようにし、
更に、同一水平断面においてノズル中心から前記長辺側面までの最短距離をＬ１、ノズル中心から前記短辺側面までの最短距離をＬ２、ノズル中心とタンディッシュ長辺を垂直に結ぶ直線とノズル中心と吐出孔中心を結ぶ直線とのなす角をΘとしたときに、なす角Θが下記(４)式の範囲内になるように前記側部吐出孔の向きを調整した状態で、前記タンディッシュ内に前記溶鋼を注入することを特徴とする連続鋳造方法。
ｔａｎ^-１（（３×Ｌ２）／（４×Ｌ１））≦Θ≦ｔａｎ^-１（（４×Ｌ２）／（３×Ｌ１）） …（４）
（４）前記注入ノズルの内部に不活性ガスを供給することを特徴とする（３）記載の連続鋳造方法。 (1) An injection nozzle for injecting molten steel from a ladle into a tundish,
The injection nozzle includes a cylindrical nozzle side wall portion and a bottom surface portion located at a lower end of the nozzle side wall portion,
At least two side discharge holes are provided in a pair on the nozzle side wall portion at positions symmetrical with respect to a virtual plane that is parallel to the longitudinal direction of the tundish and passes through a nozzle center,
The bottom surface portion is provided with one or more bottom discharge holes,
1. A pouring nozzle for a ladle, characterized in that, when the sum of the opening areas of the side discharge holes is SS, the sum of the opening areas of the bottom discharge holes is SB, the bottom area of the bottom portion on the nozzle inner side is S, the height of the side discharge holes is H, and the width of the side discharge holes is W, the ratio of the opening area of the bottom discharge holes to the total opening area, SB/(SS+SB), is within the range of the following formula (1), the ratio of the sum of the opening areas of the bottom discharge holes, SB, to the bottom area, S, of the bottom portion is within the range of the following formula (2), and the ratio of the height and width of the side discharge holes, H/W, is within the range of the following formula (3).
0.35≦SB/(SS+SB)≦0.50 … (1)
0.30≦SB/S≦0.80 … (2)
0.10≦H/W≦3.0 … (3)
(2) A ladle injection nozzle as described in (1), characterized in that the direction of the side discharge hole is within a range of 15° upward to 15° downward with respect to a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the injection nozzle.
(3) When the ladle injection nozzle according to (1) or (2) is inserted into a tundish and molten steel is injected into the tundish from the ladle injection nozzle,
When the injection nozzle and the tundish are viewed from above, the injection nozzle is disposed at a center in a short width direction of the tundish, and the side discharge hole is directed toward a corner portion between a long side surface and a short side surface of the tundish,
Furthermore, the continuous casting method is characterized in that, when the shortest distance from the nozzle center to the long side surface in the same horizontal cross section is L1, the shortest distance from the nozzle center to the short side surface is L2, and the angle between a line vertically connecting the nozzle center to the long side surface of the tundish and a line connecting the nozzle center to the center of the discharge hole is Θ, the molten steel is injected into the tundish in a state where the direction of the side discharge hole is adjusted so that the angle Θ is within the range of the following formula (4):
tan ⁻¹ ((3×L2)/(4×L1))≦Θ≦tan ⁻¹ ((4×L2)/(3×L1)) ... (4)
(4) The continuous casting method according to (3), further comprising supplying an inert gas into the injection nozzle.

本発明によれば、取鍋底面に配置された注入ノズルを介して、取鍋内溶鋼をタンディッシュ内に注入させて鋳型へと溶鋼を供給する際に、取鍋からタンディッシュ内に流入するアルミナ等の脱酸系介在物および取鍋スラグに起因するスラグ系介在物の浮上除去が促進され、タンディッシュ湯面上に浮上分離された前記介在物およびタンディッシュスラグの溶鋼流動に起因する巻き込みを抑制することができ、非金属介在物の少ない清浄性に優れた鋼製品を提供することができる。 According to the present invention, when molten steel in a ladle is injected into a tundish through an injection nozzle arranged on the bottom of the ladle to supply the molten steel to a mold, the floating and removal of deoxidizing inclusions such as alumina and slag-based inclusions resulting from ladle slag that flow from the ladle into the tundish is promoted, and the inclusions that float and separate to the tundish surface and the entrainment of tundish slag due to the flow of molten steel can be suppressed, making it possible to provide a steel product with excellent cleanliness and few non-metallic inclusions.

本発明の実施形態にかかる注入ノズル及びタンディッシュを示す縦断面の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a vertical cross section showing an injection nozzle and a tundish according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる注入ノズルを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an injection nozzle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる注入ノズルの側部吐出孔の向きを説明する断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the orientation of a side discharge hole of an injection nozzle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる注入ノズルをタンディッシュに挿入した際の挿入位置を説明する平面模式図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an insertion position of an injection nozzle according to an embodiment of the present invention when the injection nozzle is inserted into a tundish. 従来の注入ノズルの使用時におけるタンディッシュ内の溶鋼の流動概況を説明する模式図であって、（ａ）は正面模式図であり、（ｂ）は平面模式図であり、（ｃ）は側面模式図である。1A is a schematic diagram illustrating the general flow of molten steel in a tundish when a conventional injection nozzle is used, where (a) is a schematic front view, (b) is a schematic plan view, and (c) is a schematic side view. 本発明の実施形態にかかる注入ノズルによるタンディッシュ内の溶鋼の流動概況を説明する模式図であって、（ａ）は正面模式図であり、（ｂ）は平面模式図であり、（ｃ）は側面模式図である。1A is a schematic diagram illustrating an overview of the flow of molten steel in a tundish by an injection nozzle according to an embodiment of the present invention, where (a) is a schematic front view, (b) is a schematic plan view, and (c) is a schematic side view.

取鍋の底部に設けた注入ノズルをタンディッシュに挿入し、注入ノズルからタンディッシュに溶鋼を注入した場合の溶鋼の流れを図５及び図６に示す。図５は従来の注入ノズルを用いた例であり、図６は本発明の注入ノズルを用いた例である。図５及び図６において、符号９及び１０９は注入ノズルであり、符号１５はタンディッシュである。タンディッシュ１５は、例えば一対の長辺壁１８と一対の短辺壁１７を備え、平面形状が四角形状に形成されている。また、タンディッシュ１５は、天井壁１９と底壁１６を備えている。タンディッシュ１５は、内部に溶鋼を貯留可能とされている。 Figures 5 and 6 show the flow of molten steel when an injection nozzle provided at the bottom of a ladle is inserted into a tundish and molten steel is injected from the injection nozzle into the tundish. Figure 5 shows an example using a conventional injection nozzle, and Figure 6 shows an example using the injection nozzle of the present invention. In Figures 5 and 6, reference numerals 9 and 109 indicate injection nozzles, and reference numeral 15 indicates a tundish. The tundish 15 has, for example, a pair of long side walls 18 and a pair of short side walls 17, and is formed into a rectangular shape in plan view. The tundish 15 also has a ceiling wall 19 and a bottom wall 16. The tundish 15 is capable of storing molten steel inside.

従来の注入ノズル１０９を用いた場合には、図５において矢印で示したように、注入ノズル１０９からタンディッシュ１５の底壁１６に向かう溶鋼流動が形成される。取鍋から注入ノズル１０９を介して溶鋼をタンディッシュ１５内に注入する際、注入ノズル１０９の内部には非常に大きな乱流エネルギーが生じる。しかし、従来の注入ノズル１０９では、取鍋から流出した溶鋼は注入ノズル１０９内に留まらず、まっすぐに通過してタンディッシュ１５の底壁１６に衝突した後に、ノズルの全周方向に流れが拡散するとともに乱流エネルギーも急激に減少する。この場合、溶鋼内の介在物の凝集は十分に行われず、凝集・粗大化されない微細な介在物をタンディッシュ１５内において浮上させて十分に除去することができない。除去しきれなかった介在物は溶鋼とともに鋳型に流れてしまい、最終的に製造される鋼の品質が低下する。 When the conventional injection nozzle 109 is used, a molten steel flow is formed from the injection nozzle 109 toward the bottom wall 16 of the tundish 15, as shown by the arrow in FIG. 5. When molten steel is injected from the ladle into the tundish 15 through the injection nozzle 109, a very large turbulent energy is generated inside the injection nozzle 109. However, with the conventional injection nozzle 109, the molten steel flowing out from the ladle does not stay inside the injection nozzle 109, but passes straight through and collides with the bottom wall 16 of the tundish 15, after which the flow diffuses in the entire circumferential direction of the nozzle and the turbulent energy also decreases rapidly. In this case, the inclusions in the molten steel are not sufficiently agglomerated, and fine inclusions that are not agglomerated or coarsened cannot be floated up in the tundish 15 and sufficiently removed. The inclusions that cannot be completely removed flow into the mold together with the molten steel, which reduces the quality of the steel finally produced.

一方、本発明では図６に示すように、注入ノズル９の底面に底面部１１を設けて、注入ノズル９内において溶鋼の循環流Ｒを発生させる。これにより、乱流エネルギーの高い状態を持続させることが可能となり、溶鋼中の微細な介在物を注入ノズル９の内部で凝集・粗大化させて、タンディッシュ１５での介在物の浮上分離を促進することが可能になる。また、注入ノズル９に側部吐出孔１２と底部吐出孔１３を設けて、溶鋼の流れを側部吐出孔１２から吐出される流れと、底部吐出孔１３から吐出される流れとに分配させて、タンディッシュ１５内での溶鋼の流速を抑制させるようにする。これにより、介在物を充分に浮上させて除去させる。 On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 6, a bottom surface portion 11 is provided on the bottom surface of the injection nozzle 9, and a circulating flow R of molten steel is generated inside the injection nozzle 9. This makes it possible to maintain a state of high turbulence energy, and fine inclusions in the molten steel are coagulated and coarsened inside the injection nozzle 9, thereby promoting the floating and separation of the inclusions in the tundish 15. In addition, a side discharge hole 12 and a bottom discharge hole 13 are provided in the injection nozzle 9, and the flow of molten steel is divided into a flow discharged from the side discharge hole 12 and a flow discharged from the bottom discharge hole 13, thereby suppressing the flow rate of the molten steel in the tundish 15. This allows the inclusions to be sufficiently floated and removed.

また、側部吐出孔１２と底部吐出孔１３の開口面積、側部吐出孔１２の縦横比、側部吐出孔１２の向きを最適化することで、タンディッシュ１５内において介在物を充分に浮上させて除去させ、かつタンディッシュフラックスの巻き込みを抑制する。 In addition, by optimizing the opening area of the side discharge holes 12 and bottom discharge holes 13, the aspect ratio of the side discharge holes 12, and the orientation of the side discharge holes 12, inclusions are sufficiently floated and removed within the tundish 15, and entrainment of tundish flux is suppressed.

以下、本発明の実施形態である、取鍋内の溶鋼をタンディッシュに注入するための取鍋用注入ノズルおよびこの注入ノズルを用いた連続鋳造方法について図面を参照して詳細に説明する。 Below, an embodiment of the present invention, a ladle injection nozzle for injecting molten steel in a ladle into a tundish, and a continuous casting method using this injection nozzle, will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の注入ノズル及びタンディッシュを示す縦断面模式図である。図２は、本実施形態の注入ノズルを示す模式図であって、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’線の断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＢＢ’線の断面図であり、（ｄ）は（ｂ）のＣＣ’線の断面図である。また、図３は本実施形態の注入ノズルの側部吐出孔の向きを説明する断面模式図である。 Figure 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing the injection nozzle and tundish of this embodiment. Figure 2 is a schematic view showing the injection nozzle of this embodiment, where (a) is a side view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA' in (a), (c) is a cross-sectional view taken along line BB' in (b), and (d) is a cross-sectional view taken along line CC' in (b). Figure 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the orientation of the side discharge holes of the injection nozzle of this embodiment.

取鍋１の底面側に注入ノズル９が備えられており、この注入ノズル９は、取鍋１の底面に設けられたスライディングゲート２１の下側プレート７の下面に固定される下ノズル８に接続されている。 An injection nozzle 9 is provided on the bottom side of the ladle 1, and this injection nozzle 9 is connected to a lower nozzle 8 fixed to the underside of the lower plate 7 of a sliding gate 21 provided on the bottom surface of the ladle 1.

スライディングゲート２１は、下側プレート７と、下側プレート７の上側（取鍋側）に配置された上側プレート６とを有している。上側プレート６の上部が、取鍋１の底部の流出孔１ａに設けられたテーパー状の羽口ノズル５に固定されている。また、下側プレート７は油圧シリンダーとロッドによってスライドし、溶鋼の注入量を調節する構造となっている。 The sliding gate 21 has a lower plate 7 and an upper plate 6 arranged above the lower plate 7 (on the ladle side). The top of the upper plate 6 is fixed to a tapered tuyere nozzle 5 provided at the outlet hole 1a at the bottom of the ladle 1. The lower plate 7 slides using a hydraulic cylinder and rod to adjust the amount of molten steel poured in.

羽口ノズル５には貫通孔５ａが形成され、上側プレート６、下側プレート７、下ノズル８にも各々貫通孔が形成されている。なお取鍋１の底部は、内側から順にウエアレンガ４、パーマレンガ３、鉄皮２で構成されている。 The tuyere nozzle 5 has a through hole 5a, and the upper plate 6, lower plate 7, and lower nozzle 8 also have through holes. The bottom of the ladle 1 is composed of wear bricks 4, permanent bricks 3, and iron shell 2, in that order from the inside.

図４に示すように、タンディッシュ１５は、例えば一対の長辺壁１８と一対の短辺壁１７を備え、平面形状が四角形状に形成されている。また、図１に示すように、タンディッシュ１５は、天井壁１９と底壁１６を備え、内部に溶鋼Ｍを貯留することができる。 As shown in FIG. 4, the tundish 15 has, for example, a pair of long side walls 18 and a pair of short side walls 17, and is formed into a rectangular shape in plan view. Also, as shown in FIG. 1, the tundish 15 has a ceiling wall 19 and a bottom wall 16, and can store molten steel M inside.

タンディッシュ１５には、図１に示すように、注入ノズル９が下方向に向けて挿入される。この注入ノズル９より、上方の取鍋１からタンディッシュ１５内に溶鋼を供給することができる。タンディッシュ１５に流入した溶鋼はタンディッシュ１５内を滞留した後にタンディッシュ下部に設置された浸漬ノズルを介して鋳型へと供給される。また、タンディッシュ１５に貯留される溶鋼Ｍの湯面は、図示略のタンディッシュスラグによって覆われている。 As shown in FIG. 1, an injection nozzle 9 is inserted downward into the tundish 15. Molten steel can be supplied from the ladle 1 above into the tundish 15 through this injection nozzle 9. The molten steel that flows into the tundish 15 remains inside the tundish 15 and is then supplied to the mold through an immersion nozzle installed at the bottom of the tundish. The surface of the molten steel M stored in the tundish 15 is covered with tundish slag (not shown).

次に、注入ノズル９の構造について詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、注入ノズル９は、筒状のノズル側壁部１０と、ノズル側壁部１０の下端に位置する底面部１１とが備えられている。 Next, the structure of the injection nozzle 9 will be described in detail.
As shown in FIGS. 1 and 2 , the injection nozzle 9 is provided with a cylindrical nozzle side wall portion 10 and a bottom surface portion 11 located at the lower end of the nozzle side wall portion 10 .

ノズル側壁部１０は、下ノズル８から続く上部１０ａと、上部１０ａから続き内径が下方に行くほどテーパー状に広がる中間部１０ｂと、中間部１０ｂから続き円筒形状を有する下部１０ｃとを有している。下部１０ｃに側部吐出孔１２が設けられている。図２に示す例では、側部吐出孔１２が４つ設けられている。 The nozzle side wall 10 has an upper portion 10a that continues from the lower nozzle 8, an intermediate portion 10b that continues from the upper portion 10a and whose inner diameter tapers downward, and a lower portion 10c that continues from the intermediate portion 10b and has a cylindrical shape. A side discharge hole 12 is provided in the lower portion 10c. In the example shown in FIG. 2, four side discharge holes 12 are provided.

次に、側部吐出孔１２の形成位置について説明する。図２に示す例では、ノズル側壁部１０に側部吐出孔１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が４つ設けられている。ここで、注入ノズル９に対して、タンディッシュ長手方向の長辺壁１８に平行かつノズル中心を通る仮想面を想定したとき、側部吐出孔１２はこの仮想面に対して対称な位置に配置される。仮想面は、例えば、図２（ｃ）に示すＣＣ’線を含む平面とすることができる。図２（ｂ）における側部吐出孔１２ａと側部吐出孔１２ｂとが仮想面に対して対称の位置にある。また、図２（ｂ）における側部吐出孔１２ｃと側部吐出孔１２ｄとが仮想面に対して対称の位置にある。本発明の注入ノズル９においては、側部吐出孔１２ａ及び側部吐出孔１２ｂの組、または側部吐出孔１２ｃ及び側部吐出孔１２ｄの組のいずれか一方があればよく、図２に示すように両方があってもよい。また、図２に示す例では側部吐出孔１２は４つだが、側部吐出孔１２は４つ以上設けてもよい。タンディッシュ１５を平面視した際の側部吐出孔１２の方向については後述する。 Next, the position of the side discharge holes 12 will be described. In the example shown in FIG. 2, four side discharge holes 12 (12a, 12b, 12c, 12d) are provided in the nozzle side wall 10. Here, when a virtual plane is assumed to be parallel to the long side wall 18 in the longitudinal direction of the tundish and passing through the nozzle center with respect to the injection nozzle 9, the side discharge holes 12 are arranged in a position symmetrical to this virtual plane. The virtual plane can be, for example, a plane including the CC' line shown in FIG. 2(c). The side discharge holes 12a and 12b in FIG. 2(b) are in a position symmetrical to the virtual plane. Also, the side discharge holes 12c and 12d in FIG. 2(b) are in a position symmetrical to the virtual plane. In the injection nozzle 9 of the present invention, it is sufficient to have either a pair of side discharge holes 12a and 12b or a pair of side discharge holes 12c and 12d, and both may be present as shown in FIG. 2. In addition, in the example shown in FIG. 2, there are four side discharge holes 12, but four or more side discharge holes 12 may be provided. The direction of the side discharge holes 12 when the tundish 15 is viewed from above will be described later.

注入ノズル９の底面部１１は、ノズル側壁部１０の下部の下端に接続されている。底面部１１には、底部吐出孔１３が１つ以上設けられている。図に示す例では底部吐出孔１３は１つだが、底部吐出孔１３は底面部１１に複数設けてもよい。底面部１１は、ノズル側壁部１０の下端から水平方向に向けて底部吐出孔１３を囲むように突出している。この構成により、底部吐出孔１３の開口面積は、ノズル側壁部の下部の開口断面積よりも小さくされている。取鍋１から注入ノズル９に移動した溶鋼は、そのまま全部が底部吐出孔１３から吐出されず、一部が底面部１１に当たってノズル内を循環する流れが生じる。 The bottom surface 11 of the injection nozzle 9 is connected to the lower end of the lower part of the nozzle side wall 10. The bottom surface 11 is provided with one or more bottom discharge holes 13. In the example shown in the figure, there is one bottom discharge hole 13, but multiple bottom discharge holes 13 may be provided on the bottom surface 11. The bottom surface 11 protrudes horizontally from the lower end of the nozzle side wall 10 to surround the bottom discharge hole 13. With this configuration, the opening area of the bottom discharge hole 13 is smaller than the opening cross-sectional area of the lower part of the nozzle side wall. The molten steel that moves from the ladle 1 to the injection nozzle 9 is not all discharged from the bottom discharge hole 13, but some hits the bottom surface 11 and creates a flow that circulates within the nozzle.

また、図３に示すように、側部吐出孔１２は、注入ノズル９の長手方向に対して垂直な方向を基準(角度０°)として、側部吐出孔１２がタンディッシュ１５の天井側を向く方向を上向き、タンディッシュ１５の底面側を向く方向を下向きとした際に、側部吐出孔１２の角度αが注入ノズルの長手方向に対して垂直な水平方向に対して上向き１５°から下向き１５°の範囲内にあることが好ましい。角度αは、側部吐出口１２が向く方向と水平方向とのなす角度である。例えば、溶鋼のスループットが非常に大きい場合は、図３（ｃ）のように下向き角度を選択することで、タンディッシュ湯面の溶鋼流速を低減することが出来る。一方で、低スループットの場合には、注入ノズル９から流出する溶鋼流速が低くなるため、図３（ｂ）のように介在物の浮上性の向上を狙って、上向きの流速を付与することで、さらに介在物除去効果を得る事が出来る。 As shown in FIG. 3, the angle α of the side discharge hole 12 is preferably within a range of 15° upward to 15° downward with respect to the horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the injection nozzle 9, when the direction of the side discharge hole 12 facing the ceiling side of the tundish 15 is set as an upward direction and the direction of the side discharge hole 12 facing the bottom side of the tundish 15 is set as a downward direction, with the direction perpendicular to the longitudinal direction of the injection nozzle 9 as a reference (angle 0°). The angle α is the angle between the direction in which the side discharge hole 12 faces and the horizontal direction. For example, when the throughput of molten steel is very large, the flow rate of the molten steel on the tundish surface can be reduced by selecting a downward angle as shown in FIG. 3(c). On the other hand, when the throughput is low, the flow rate of the molten steel flowing out of the injection nozzle 9 becomes low, so that the inclusion removal effect can be further obtained by imparting an upward flow rate as shown in FIG. 3(b) in order to improve the floating property of the inclusions.

側部吐出孔１２の角度αが上向き１５°よりも大きくなると、タンディッシュ湯面への溶鋼の流れが多くなり、タンディッシュスラグの溶鋼への巻き込みが生じるおそれがあるので、角度αは上向き１５°以下の範囲にすることが好ましい。また、角度αが下向き１５°よりも大きくなると、タンディッシュの底部に向かう溶鋼の流れが多くなり、介在物の浮上に不利になるので、角度αは下向き１５°以下の範囲にすることが好ましい。 If the angle α of the side discharge hole 12 is greater than 15° upward, the flow of molten steel toward the tundish surface increases, and there is a risk of tundish slag being entrained in the molten steel, so it is preferable to set the angle α in the range of 15° upward or less. Also, if the angle α is greater than 15° downward, the flow of molten steel toward the bottom of the tundish increases, which is unfavorable for the floating of inclusions, so it is preferable to set the angle α in the range of 15° downward or less.

さらに、図１に示すように、注入ノズル９からタンディッシュ１５に吐出される溶鋼流内に、直径がサブミリからミリ単位の微細な気泡２０を混入させてもよい。気泡２０を混入させると、その個数が非常に多くかつ単独の浮力では浮上分離し難い微小な介在物が気泡に付着し、この気泡２０の浮力によって、これらの微小な介在物の分離、浮上を飛躍的に高める事が出来る。ただし、溶鋼は耐火物に対して濡れにくいため、多孔質煉瓦を通じて溶鋼中にガスを吹き込んでも微細な気泡を得る事が出来ない。 Furthermore, as shown in FIG. 1, fine bubbles 20 with diameters of submillimeters to millimeters may be mixed into the molten steel flow discharged from the injection nozzle 9 into the tundish 15. When the bubbles 20 are mixed in, minute inclusions, which are very numerous and difficult to float and separate by their own buoyancy, adhere to the bubbles, and the buoyancy of the bubbles 20 can dramatically increase the separation and floating of these minute inclusions. However, since molten steel does not easily wet refractories, fine bubbles cannot be obtained even if gas is blown into the molten steel through porous bricks.

そこで、注入ノズル９内において溶鋼の注入流の周囲にガス空間Ｇを形成し、取鍋１からの溶鋼の注入流Ｆが注入ノズル９内の溶鋼表面Ｓに衝突した際に、周囲のガスを巻き込んで、直径がサブミリからミリ単位の径の微細な気泡２０を形成させるとよい。 Therefore, it is advisable to form a gas space G around the injection flow of molten steel in the injection nozzle 9, and when the injection flow F of molten steel from the ladle 1 collides with the molten steel surface S in the injection nozzle 9, it entrains the surrounding gas and forms fine bubbles 20 with diameters of submillimeters to millimeters.

注入ノズル９の内部にガス空間Ｇを形成させるためには、注入ノズル９の内部に不活性ガスを供給するとよい。具体的には、ノズル側壁部１０の上端側にガス供給孔を設けて注入ノズル９内に不活性ガスを供給してもよく、ノズル側壁部１０の上端と下端の間のいずれかの位置にガス供給孔を設け、そこから注入ノズル９内に不活性ガスを供給してもよい。不活性ガスの供給位置は、注入ノズル９内の溶鋼表面Ｓよりも高い位置とすることが、微細な気泡２０を形成できる点で望ましい。 To form a gas space G inside the injection nozzle 9, it is preferable to supply an inert gas inside the injection nozzle 9. Specifically, a gas supply hole may be provided on the upper end side of the nozzle side wall 10 to supply the inert gas into the injection nozzle 9, or a gas supply hole may be provided somewhere between the upper and lower ends of the nozzle side wall 10 to supply the inert gas into the injection nozzle 9 from there. It is preferable that the inert gas supply position is higher than the molten steel surface S inside the injection nozzle 9 in order to form fine bubbles 20.

注入ノズル９内で生成した微細な気泡２０は注入ノズル９に設けられた側部吐出孔１２またはノズル底部の底部吐出孔１３からタンディッシュ１５内に流出するが、気泡２０の浮力により全てタンディッシュ１５内にて浮上するために、これらが鋳型まで到達してピンホール等の欠陥に繋がることはない。 The fine bubbles 20 generated in the injection nozzle 9 flow out into the tundish 15 from the side discharge holes 12 provided in the injection nozzle 9 or the bottom discharge holes 13 at the bottom of the nozzle, but because the buoyancy of the bubbles 20 causes them to all rise within the tundish 15, they do not reach the mold and cause defects such as pinholes.

ところでタンディッシュ１５内に貯留された溶鋼湯面は、前述したように、タンディッシュスラグに覆われている。タンディッシュスラグは、溶鋼の保温や再酸化防止を目的に意図的に添加される酸化物等の混合物で形成された合成フラックスや、焼籾、または不可避的に再酸化によって生じる酸化物や取鍋から流入するスラグなどからなる。 As mentioned above, the surface of the molten steel stored in the tundish 15 is covered with tundish slag. Tundish slag consists of synthetic flux made of a mixture of oxides and other substances that are intentionally added to keep the molten steel warm and prevent reoxidation, burnt rice, oxides that inevitably result from reoxidation, and slag that flows in from the ladle.

ここで、図５に示す従来の注入ノズル１０９を用いてタンディッシュ１５内に溶鋼を供給した場合に、注入ノズル１０９とタンディッシュ１５の長辺壁１８との距離が短い場合には、先に説明したように、注入ノズル１０９を出て底壁１６に衝突した溶鋼が長辺壁１８を伝う強い上昇流動が形成され、その上昇流がタンディッシュ湯面に到達すると、前述のタンディッシュスラグを溶鋼中に巻き込んでしまい、溶鋼の清浄性を悪化させる。また上昇流動によりタンディッシュ湯面が盛り上がることで裸湯を形成して、再酸化による溶鋼汚染を引き起こしてしまう。したがって注入ノズルの形状およびその配置については適正なものを選択する必要がある。 When molten steel is supplied into the tundish 15 using the conventional injection nozzle 109 shown in FIG. 5, if the distance between the injection nozzle 109 and the long side wall 18 of the tundish 15 is short, as explained above, the molten steel that leaves the injection nozzle 109 and collides with the bottom wall 16 forms a strong upward flow along the long side wall 18, and when this upward flow reaches the molten steel surface of the tundish, it entrains the tundish slag described above in the molten steel, deteriorating the cleanliness of the molten steel. In addition, the upward flow causes the tundish molten steel surface to rise, forming bare molten steel, which causes contamination of the molten steel due to reoxidation. Therefore, it is necessary to select an appropriate shape and arrangement of the injection nozzle.

そこで注入ノズル内の乱流エネルギーの活用による介在物同士または介在物と気泡の凝集合体促進および溶鋼汚染を引き起こさない溶鋼流動制御を行うためには、以下の注入ノズル形状とすることが有効である。 Therefore, in order to utilize the turbulent energy inside the injection nozzle to promote the aggregation and coalescence of inclusions among themselves or between inclusions and bubbles, and to control the molten steel flow without causing contamination of the molten steel, it is effective to use the following injection nozzle shape.

すなわち、側部吐出孔１２の開孔面積の和をＳＳとし、底部吐出孔１３の開孔面積の和をＳＢとし、底面部１１のノズル内部側の底面積をＳとし、側部吐出孔１２の高さをＨとし、側部吐出孔１２の幅をＷとしたとき、総開孔面積に対する底部吐出孔の開孔面積の和の比であるＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）を下記(１)式の範囲とし、底面部１１の底面積Ｓに対する底部吐出孔１３の開孔面積ＳＢとの比であるＳＢ／Ｓを下記(２)式の範囲とし、側部吐出孔の高さと幅との比Ｈ/Ｗが下記(３)式の範囲とする。 In other words, when the sum of the opening areas of the side discharge holes 12 is SS, the sum of the opening areas of the bottom discharge holes 13 is SB, the bottom area of the bottom surface portion 11 on the nozzle inside side is S, the height of the side discharge holes 12 is H, and the width of the side discharge holes 12 is W, the ratio of the sum of the opening areas of the bottom discharge holes to the total opening area, SB/(SS+SB), is within the range of the following formula (1), the ratio of the opening area SB of the bottom discharge holes 13 to the bottom area S of the bottom surface portion 11 is within the range of the following formula (2), and the ratio H/W of the height and width of the side discharge holes is within the range of the following formula (3).

０．３５≦ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）≦０．５０ … （１）
０．３０≦ＳＢ／Ｓ≦０．８０ … （２）
０．１０≦Ｈ／Ｗ≦３．０ … （３） 0.35≦SB/(SS+SB)≦0.50 … (1)
0.30≦SB/S≦0.80 … (2)
0.10≦H/W≦3.0 … (3)

ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）が０．３５未満では、底部吐出孔１３の開口面積が相対的に過小になって、側部吐出孔１２からの溶鋼の吐出流速が大きくなりすぎてしまい、タンディッシュ湯面におけるタンディッシュスラグの巻き込みや再酸化による溶鋼汚染を引き起こしてしまう。一方、ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）が０．５０を超えると、底部吐出孔１３の開口面積が相対的に過大になって、底部吐出孔１３からの溶鋼の吐出流速が大きくなり、従来ノズルと同様の流動状態となり、溶鋼の乱流エネルギーが減少して介在物の凝集が進まずに介在物の浮上性が低下し、溶鋼の清浄性が悪化する。 If SB/(SS+SB) is less than 0.35, the opening area of the bottom discharge hole 13 becomes relatively too small, and the discharge flow rate of the molten steel from the side discharge hole 12 becomes too high, causing the tundish slag to be entrained on the tundish surface and molten steel contamination due to reoxidation. On the other hand, if SB/(SS+SB) exceeds 0.50, the opening area of the bottom discharge hole 13 becomes relatively too large, and the discharge flow rate of the molten steel from the bottom discharge hole 13 becomes high, resulting in a flow state similar to that of a conventional nozzle, reducing the turbulent energy of the molten steel, preventing the aggregation of inclusions, reducing the floating ability of the inclusions, and deteriorating the cleanliness of the molten steel.

また、ＳＢ／Ｓが０．３０未満では、相対的に底部吐出孔１３の開口面積が小さくなり、ノズル内における乱流エネルギーを高位にすることは出来るが、ノズル側壁部１０に設けた側部吐出孔１２からの溶鋼の流速が大きくなり、これによりタンディッシュスラグの巻き込みが生じてしまう。一方、ＳＢ／Ｓが０．８０を超えると、ノズル内の乱流エネルギーが低位となり、凝集合体促進効果を得る事が出来なくなる。更には、タンディッシュ１５の底壁１６への溶鋼の流速が大きくなり、側壁１６から反転した溶鋼の流れが溶鋼の湯面に到達してタンディッシュスラグの巻き込みを引き起こし、清浄度を低下させてしまう。 Furthermore, when SB/S is less than 0.30, the opening area of the bottom discharge hole 13 becomes relatively small, and the turbulent energy inside the nozzle can be increased, but the flow rate of the molten steel from the side discharge hole 12 provided in the nozzle side wall 10 increases, which causes the entrainment of tundish slag. On the other hand, when SB/S exceeds 0.80, the turbulent energy inside the nozzle becomes low, and the effect of promoting aggregation and coalescence cannot be obtained. Furthermore, the flow rate of the molten steel toward the bottom wall 16 of the tundish 15 increases, and the flow of molten steel reverses from the side wall 16 and reaches the surface of the molten steel, causing the entrainment of tundish slag and reducing the cleanliness.

また、Ｈ／Ｗが３．０を超えると、相対的に側部吐出孔１２の幅Ｗが狭くなり、これにより、側部吐出孔１２から流出する溶鋼の流れの幅が狭くなる。その結果、溶鋼Ｍの湯面側から見た場合に溶鋼の流れが狭い範囲に集約されることになり、溶鋼の流れが偏流となってタンディッシュスラグの巻き込みが生じてしまう。また、側部吐出孔１２の幅Ｗが狭くなることで、側部吐出孔が介在物や地金による閉塞が生じやすくなり、閉塞に伴う溶鋼の偏流が更に促進されて、スラグ巻き込みが生じてしまう。一方、Ｈ／Ｗが０．１０未満では、相対的に側部吐出孔１２の幅Ｗが広がり、これにより、隣接する側部吐出孔１２の間隔が狭くなり、それぞれの側部吐出孔１２から流出する溶鋼流が合流してより強い流れとなり、この強い溶鋼流がタンディッシュ湯面に到達してしまうためにタンディッシュスラグ巻き込みが生じてしまう。また、隣接する側部吐出孔１２の間隔が狭くなることで、注入ノズル９の強度が低下してしまう。 When H/W exceeds 3.0, the width W of the side discharge holes 12 becomes narrower relative to the side discharge holes 12, and the width of the molten steel flowing out of the side discharge holes 12 becomes narrower. As a result, the flow of molten steel is concentrated in a narrow range when viewed from the surface side of the molten steel M, and the flow of molten steel becomes uneven, causing tundish slag entrainment. Furthermore, the narrow width W of the side discharge holes 12 makes the side discharge holes more likely to be clogged by inclusions or ingots, which further promotes the uneven flow of molten steel due to the blockage, causing slag entrainment. On the other hand, when H/W is less than 0.10, the width W of the side discharge holes 12 becomes wider relative to the side discharge holes 12, and the interval between adjacent side discharge holes 12 becomes narrower, and the molten steel flows flowing out of each side discharge hole 12 merge to become a stronger flow, and this strong molten steel flow reaches the surface of the tundish, causing tundish slag entrainment. Furthermore, the narrower spacing between adjacent side discharge holes 12 reduces the strength of the injection nozzle 9.

また、側部吐出孔１２の幅Ｗは下記（６）式を満たすことが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the width W of the side discharge hole 12 satisfies the following formula (6).

Ｗ≦（５π－Ｎ）・Ｄ/５Ｎ … （６） W≦(5π-N)・D/5N … (6)

ここで、Ｎは注入ノズル９における側部吐出孔１２の孔数、Ｄは注入ノズル９の側部吐出孔１２が配された位置のノズル内径である。側部吐出孔１２の幅Ｗを(６)式の右辺の値よりも大きくすると、側部吐出孔１２同士の間隔が小さくなるため注入ノズル９自身の強度が低下して、折損等のリスクが大きくなる。 Here, N is the number of side discharge holes 12 in the injection nozzle 9, and D is the nozzle inner diameter at the position where the side discharge holes 12 of the injection nozzle 9 are located. If the width W of the side discharge holes 12 is made larger than the value of the right side of equation (6), the distance between the side discharge holes 12 becomes smaller, reducing the strength of the injection nozzle 9 itself and increasing the risk of breakage, etc.

図４には、本実施形態にかかる注入ノズル９をタンディッシュ１５に挿入した際の挿入位置を平面図で示す。タンディッシュ１５内において注入ノズル９は、注入ノズル９がタンディッシュの短幅方向中央に配置し、かつ側部吐出孔１２をタンディッシュ１５の長辺壁１８と短辺側面１７との角部１４に向けるようにする。更に、同一水平断面において、ノズル中心Ｏからタンディッシュ長辺側面までの最短距離をＬ１とし、ノズル中心Ｏからタンディッシュ短辺側面までの最短距離をＬ２とし、ノズル中心Ｏとタンディッシュ長辺を垂直に結ぶ直線Ｌ３とノズル中心Ｏと側部吐出孔中心を結ぶ直線Ｌ４とのなす角をΘとしたとき、なす角Θが、下記(４)式の範囲内になるように側部吐出孔１２の向きを調整する。なお、側部吐出孔１２が４つ以上の場合には、直線L３とノズル中心Ｏと各側部吐出孔１２の中心を結ぶ直線とのなす角のうち、最小のなす角をΘと定義する。
ノズル中心Ｏと側部吐出孔１２の中心を結ぶ直線Ｌ４は、ノズル中心Ｏから見た側部吐出孔１２の開口方向である。従って角度Θは側部吐出孔１２の開口方向を決めるパラメータとなる。 4 is a plan view showing the position of the casting nozzle 9 according to this embodiment when it is inserted into the tundish 15. In the tundish 15, the casting nozzle 9 is disposed in the center of the short width direction of the tundish, and the side discharge holes 12 are directed toward the corners 14 between the long side walls 18 and the short side surfaces 17 of the tundish 15. Furthermore, in the same horizontal cross section, when the shortest distance from the nozzle center O to the long side surface of the tundish is L1, the shortest distance from the nozzle center O to the short side surface of the tundish is L2, and the angle between the line L3 perpendicularly connecting the nozzle center O to the long side of the tundish and the line L4 connecting the nozzle center O to the center of the side discharge holes is Θ, the direction of the side discharge holes 12 is adjusted so that the angle Θ falls within the range of the following formula (4). When there are four or more side discharge holes 12, the smallest angle among the angles formed by the straight line L3 and the straight lines connecting the nozzle center O and the centers of the side discharge holes 12 is defined as Θ.
A straight line L4 connecting the nozzle center O and the center of the side discharge hole 12 is the opening direction of the side discharge hole 12 as viewed from the nozzle center O. Therefore, the angle Θ is a parameter that determines the opening direction of the side discharge hole 12.

ｔａｎ^-１（（３×Ｌ２）／（４×Ｌ１））≦Θ≦ｔａｎ^-１（（４×Ｌ２）／（３×Ｌ１）） …（４） tan ⁻¹ ((3×L2)/(4×L1))≦Θ≦tan ⁻¹ ((4×L2)/(3×L1)) ... (4)

角度Θを（４）式の範囲とすることで、タンディッシュ湯面の溶鋼流速を低減することができる。なす角Θが下限値未満の場合は、ノズル側壁部１０に設けた側部吐出孔１２から流出した溶鋼流が減速することなくタンディッシュ１５の長辺壁１８に衝突して上昇流を形成し、タンディッシュスラグの巻き込みや溶鋼の再酸化を引き起こしてしまうので好ましくない。また、なす角Θが上限値を超えると、仮想面に対して対称に配置した一対の側部吐出孔１２ａ、１２ｂから流出した溶鋼流が合体して強い流れとなり、タンディッシュ１５の短辺側側壁１７に衝突して上昇流を形成し、タンディッシュスラグの巻き込みや溶鋼の再酸化を引き起こしてしまうので好ましくない。 By setting the angle Θ within the range of formula (4), the flow rate of molten steel on the tundish molten surface can be reduced. If the angle Θ is less than the lower limit, the molten steel flow from the side discharge holes 12 provided in the nozzle side wall 10 collides with the long side wall 18 of the tundish 15 without slowing down, forming an upward flow, which causes the entrainment of tundish slag and reoxidation of molten steel, which is not preferable. Also, if the angle Θ exceeds the upper limit, the molten steel flows from a pair of side discharge holes 12a, 12b arranged symmetrically with respect to the imaginary plane merge into a strong flow, which collides with the short side wall 17 of the tundish 15 to form an upward flow, which causes the entrainment of tundish slag and reoxidation of molten steel, which is not preferable.

また、ノズル中心Ｏからタンディッシュ長辺側面までの最短距離Ｌ１と、ノズル中心Ｏからタンディッシュ短辺側面までの最短距離Ｌ２とが、下記（５）式の範囲にあることが好ましい。この範囲を外れると、対称配置した側部吐出孔１２が相互に近接してしまい、側部吐出孔１２から流出した流れが注入ノズルの外側で合体して強い流れとなり、タンディッシュ湯面を乱すことにより溶鋼の清浄性が悪化するおそれがある。 It is also preferable that the shortest distance L1 from the nozzle center O to the long side surface of the tundish and the shortest distance L2 from the nozzle center O to the short side surface of the tundish are within the range of the following formula (5). If they are out of this range, the symmetrically arranged side discharge holes 12 will be close to each other, and the flows flowing out from the side discharge holes 12 will merge outside the injection nozzle to form a strong flow, which may disturb the tundish molten steel surface and deteriorate the cleanliness of the molten steel.

Ｌ２≦２×Ｌ１ … （５） L2 ≦ 2 × L1 … (5)

本実施形態の注入ノズル９及び連続鋳造方法によれば、上記（１）式、（２）式および（３）式を同時に満たす注入ノズル９を用いることにより、注入ノズル内での溶鋼の乱流エネルギーを高位に保つことで介在物の凝集を促進して、介在物の浮上性を高める。また、注入ノズル９から流出する溶鋼の流れを分散させることができ、タンディッシュ１５の溶鋼の流速を抑制して、タンディッシュスラグの巻き込みを防止しつつ、溶鋼中の介在物の浮上分離を促進させることができる。 According to the injection nozzle 9 and continuous casting method of this embodiment, by using an injection nozzle 9 that simultaneously satisfies the above formulas (1), (2), and (3), the turbulent energy of the molten steel in the injection nozzle is kept high, promoting the aggregation of inclusions and improving the floating property of the inclusions. In addition, the flow of molten steel flowing out from the injection nozzle 9 can be dispersed, and the flow rate of the molten steel in the tundish 15 can be suppressed to prevent the entrainment of tundish slag while promoting the floating separation of inclusions in the molten steel.

更に、本実施形態の注入ノズル９及び連続鋳造方法によれば、注入ノズル９内における溶鋼の注入流の周囲に不活性ガスのガス空間Ｇを形成して、注入流Ｆが注入ノズル９内の溶鋼面Ｓに衝突した際に、ガス空間Ｇ内の不活性ガスを巻き込ませるようにすることで、直径がサブミリからミリ単位の微細な気泡２０を溶鋼Ｍ中に生成させる。これに加えて、注入ノズル９に底面部１１があることから、溶鋼Ｍはノズル９内において撹拌される。この撹拌により、溶鋼中の微細な介在物と気泡２０との凝集合体が促進される。そして気泡２０に付着した介在物は、側部吐出孔１２から溶鋼がタンディッシュ内に吐出された後に、気泡ごと浮上させることができる。 Furthermore, according to the injection nozzle 9 and continuous casting method of this embodiment, a gas space G of inert gas is formed around the injection flow of molten steel in the injection nozzle 9, and when the injection flow F collides with the molten steel surface S in the injection nozzle 9, the inert gas in the gas space G is entrained, thereby generating fine bubbles 20 with diameters of submillimeters to millimeters in the molten steel M. In addition, since the injection nozzle 9 has a bottom portion 11, the molten steel M is stirred in the nozzle 9. This stirring promotes the aggregation and coalescence of the fine inclusions in the molten steel and the bubbles 20. Then, the inclusions attached to the bubbles 20 can be floated together with the bubbles after the molten steel is discharged into the tundish from the side discharge hole 12.

注入ノズル９の内部において、継続的に不活性ガスのガス空間Ｇを形成するためには、注入ノズル９内に不活性ガスを供給するとよい。注入ノズル９内に供給する不活性ガスは、注入ノズル９の上部に設けられたガス供給孔を通じて、別途設けられているガス供給源からの不活性ガス、例えばアルゴンガスを、注入ノズル９内に供給できる。不活性ガスの供給は、注入ノズル９の上端や注入ノズル９の中間部１０ｂなどからガス供給孔を介してノズル内部に供給することができる。ガス供給孔に代えて、気孔率の高い耐火物を介して不活性ガスをノズル内部に供給することもできる。また、ノズル内部は通常負圧であることから、注入ノズル９と下ノズル８との勘合部に不活性ガスを吹き付けることでも、注入ノズル９の内部に不活性ガスを吹き込んだものと同等の効果が得られる。また、ノズル内のガス空間Ｇの雰囲気の圧力は、ノズル外雰囲気に対して正圧に維持するようにしてもよく、そのためにガス空間内の雰囲気圧力を調整する、圧力調整機構を有していてもよい。 In order to continuously form a gas space G of inert gas inside the injection nozzle 9, it is advisable to supply an inert gas into the injection nozzle 9. The inert gas to be supplied into the injection nozzle 9 can be supplied from a separately provided gas supply source, for example, argon gas, through a gas supply hole provided at the top of the injection nozzle 9. The inert gas can be supplied into the nozzle through a gas supply hole from the upper end of the injection nozzle 9 or the middle part 10b of the injection nozzle 9. Instead of a gas supply hole, the inert gas can be supplied into the nozzle through a refractory material with high porosity. In addition, since the inside of the nozzle is usually under negative pressure, the same effect as that of blowing an inert gas into the inside of the injection nozzle 9 can be obtained by blowing an inert gas into the fitting part between the injection nozzle 9 and the lower nozzle 8. In addition, the pressure of the atmosphere in the gas space G inside the nozzle may be maintained at a positive pressure relative to the atmosphere outside the nozzle, and a pressure adjustment mechanism for adjusting the atmospheric pressure in the gas space may be provided for this purpose.

本実施形態に係る注入ノズル９及び連続鋳造方法は、タンディッシュ１５の形状によって制限を受けるものではないが、特に注入ノズル９とタンディッシュ１５の長辺壁１８との距離が短い場合や注入ノズル９とタンディッシュ１５の短辺壁１７との距離が短い場合（例えば、ストランドがタンディッシュの長辺方向に対して非対称に配置されたタンディッシュ）においてはより効果を発揮する。 The injection nozzle 9 and continuous casting method according to this embodiment are not limited by the shape of the tundish 15, but are particularly effective when the distance between the injection nozzle 9 and the long side wall 18 of the tundish 15 is short, or when the distance between the injection nozzle 9 and the short side wall 17 of the tundish 15 is short (for example, a tundish in which the strands are arranged asymmetrically with respect to the long side direction of the tundish).

また、本実施形態は、特に取鍋１からタンディッシュ１５に溶鋼を注入する部分を制御することで効果を発揮する発明であることから、注入ノズル９から離れた位置において、溶鋼の主流の向き上下左右いずれに変わっても何ら問題ない。例えば、Ｔ字型やＨ型の形状をしたタンディッシュにおいてもその効果を発揮することができる。 In addition, since this embodiment is an invention that exerts its effect by controlling the portion where molten steel is poured from the ladle 1 into the tundish 15, it does not matter if the direction of the main flow of molten steel changes to the up, down, left or right at a position away from the pouring nozzle 9. For example, the effect can also be exerted in a tundish that is T-shaped or H-shaped.

また、本実施形態は、タンディッシュ内部に一つもしくは複数の堰を設けても良い。 In addition, in this embodiment, one or more dams may be provided inside the tundish.

また、本実施形態においては、注入ノズル９から鋳型流出点までの間において加熱機構を設けても構わない。例えば、プラズマ式加熱方式、誘導加熱方式などによる方法を用いても良い。 In addition, in this embodiment, a heating mechanism may be provided between the injection nozzle 9 and the mold outflow point. For example, a plasma heating method, an induction heating method, or the like may be used.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施する事も勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention will be explained in more detail below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and it is of course possible to carry out the invention with appropriate modifications within the scope of the above and below-mentioned aims, and all such modifications are included in the technical scope of the present invention.

転炉－二次精錬工程を経た溶鋼を、表１に示す本発明の注入ノズルを含む種々の注入ノズルを用いて、タンディッシュ内に注湯した後、連続鋳造機にて鋳造して鋳片とした。溶鋼はスループット４ｔ／ｍｉｎにてタンディッシュ内に供給した。注入ノズル内に不活性ガスを吹き込む場合においては、不活性ガスはアルゴンを用い、その吹込み量はスループット１ｔ／ｍｉｎあたり１．０ＮＬ／ｍｉｎとした。注入ノズルの内径は１４０ｍｍ、外径は２１５ｍｍとし、本発明の注入ノズルおよび従来の注入ノズルは同一の内外径とした。 Molten steel that had undergone the converter-secondary refining process was poured into a tundish using various injection nozzles, including the injection nozzle of the present invention shown in Table 1, and then cast into a slab using a continuous casting machine. The molten steel was supplied into the tundish at a throughput of 4 t/min. When inert gas was injected into the injection nozzle, argon was used as the inert gas, and the injection rate was 1.0 NL/min per 1 t/min of throughput. The inner diameter of the injection nozzle was 140 mm, and the outer diameter was 215 mm, with the injection nozzle of the present invention and the conventional injection nozzle having the same inner and outer diameters.

タンディッシュ内の溶鋼流速を評価するために、注入ノズルの周囲の溶鋼の流動状況をビデオカメラにて撮影し、その映像からタンディッシュ湯面の最大溶鋼流速を測定した。なお、表１中のタンディッシュ溶鋼流速比は従来の注入ノズルを用いて注湯を行い、不活性ガスを吹き込まない場合のタンディッシュ湯面の最大流速を１．００として相対値として表記したものである。タンディッシュ溶鋼流速比は０．８０以下を良好とした。 To evaluate the flow rate of molten steel in the tundish, the flow of molten steel around the injection nozzle was filmed with a video camera, and the maximum flow rate of molten steel on the tundish surface was measured from the video. Note that the tundish molten steel flow rate ratios in Table 1 are expressed as relative values, with the maximum flow rate of the tundish surface when pouring using a conventional injection nozzle and without injecting inert gas being set at 1.00. A tundish molten steel flow rate ratio of 0.80 or less was considered good.

また上記鋼片を対象として、極値統計法により予測面積３００００ｍｍ^２における非金属介在物の鋼片極値統計最大予測径［μｍ］を推定した。極値統計による介在物の最大予測径（√ａｒｅａ（ｍａｘ）の推定は、例えば、「金属疲労微小欠陥と介在物の影響」（村上敬宜著、養賢堂、１９９３年発行、ｐ.２２３－２３９）に記載の方法による。用いた方法は、二次元的検査により一定面積内で観察される最大介在物径を推定するという二次元的手法である。 Furthermore, for the above-mentioned steel billet, the maximum predicted diameter [μm] of nonmetallic inclusions in a predicted area of 30,000 ^mm2 was estimated by the extreme value statistics method. The estimation of the maximum predicted diameter of the inclusions (√area(max) by extreme value statistics is performed, for example, according to the method described in "Metal Fatigue: The Effects of Micro Defects and Inclusions" (by Murakami Takayoshi, Yokendo Publishing, published in 1993, pp. 223-239). The method used is a two-dimensional technique in which the maximum diameter of inclusions observed within a certain area is estimated by two-dimensional inspection.

上記の極値統計法を用いて、鋼片のＬ断面（ルーズ面の中心線と、この対向面の中心線、および鋼片の中心線を含む断面）のルーズ面側から厚み方向１／４の位置から鋼試料を採取して、光学顕微鏡で撮像した非金属介在物の画像から、検査基準面：１００ｍｍ^２（１０×１０ｍｍ）、検査視野：１６、予測を行う面積３００００ｍｍ^２の介在物の最大予測径√ａｒｅａ(ｍａｘ)を算出した。具体的には、観察で得られた介在物の最大径の１６個のデータ（１６視野のデータ）を上記文献に記載の方法に従い、極値確率用紙にプロットして、最大介在物分布直線（最大介在物と極値統計基準化変数の一次関数）を求め、最大介在物分布直線を外挿することにより、面積：３００００ｍｍ^２における介在物の最大予測径√ａｒｅａ（ｍａｘ）を推定した。鋼片極値統計最大予測径［μｍ］は３３．０μｍ以下を良好とし、２５．０μｍ以下をより良好とした。 Using the above extreme value statistics method, a steel sample was taken from a position 1/4 of the way in the thickness direction from the loose surface side of the L cross section of the steel billet (a cross section including the center line of the loose surface, the center line of the opposing surface thereof, and the center line of the steel billet), and from images of non-metallic inclusions taken with an optical microscope, the maximum predicted diameter √area(max) of inclusions in an area of ^30,000 mm2 to be predicted was calculated with an inspection reference surface of ¹⁰⁰ mm2 (10×10 mm), an inspection field of view of 16, and a prediction area of 30,000 mm2. Specifically, 16 pieces of data on the maximum diameter of inclusions obtained by observation (data from 16 fields of view) were plotted on an extreme value probability sheet according to the method described in the above literature, and a maximum inclusion distribution line (a linear function of the maximum inclusion and an extreme value statistics standardization variable) was obtained, and the maximum predicted diameter √area(max) of inclusions in an area of 30,000 ^mm2 was estimated by extrapolating the maximum inclusion distribution line. The maximum predicted diameter [μm] of the extreme values of the steel billet was rated as good when it was 33.0 μm or less, and as better when it was 25.0 μm or less.

表１、表２においてＮｏ.１～１９は本発明例、Ｎｏ.２０～３５が比較例である。本発明例では、タンディッシュ溶鋼流速比が小さく、また極値統計介在物予測径も良好な値を示した。さらに、不活性ガスを吹き込んだ場合には、極値統計介在物予測径においてさらに良好な結果を示した。これは前記の通り、注入ノズル内部において微細な介在物同士もしくは介在物と気泡の凝集合体により浮上分離が促進され、かつ溶鋼流速低減によりスラグ巻き込み等が抑制されたためである。なお操業時における注入ノズル周りにおける溶鋼飛散が非常に少なく、タンディッシュ湯面の状況も湯面変動が少なく非常に穏やかな状況であり操業性も改善された。 In Tables 1 and 2, No. 1 to 19 are examples of the present invention, and No. 20 to 35 are comparative examples. In the examples of the present invention, the tundish molten steel flow velocity ratio was small, and the extreme value statistical inclusion predicted diameter also showed good values. Furthermore, when inert gas was injected, the extreme value statistical inclusion predicted diameter showed even better results. As mentioned above, this is because the aggregation and coalescence of fine inclusions with each other or inclusions with air bubbles inside the injection nozzle promoted floating and separation, and slag entrainment was suppressed by reducing the molten steel flow velocity. Furthermore, there was very little molten steel scattering around the injection nozzle during operation, and the state of the tundish molten steel surface was very calm with little fluctuation in the molten steel surface, improving operability.

ただし、本発明例Ｎｏ.１１は側部吐出孔の角度が上向きに大きい注入ノズルを、Ｎｏ.１４は側部吐出孔の角度が下向きに大きい注入ノズルを用いた結果であるが、いずれも鋼片極値統計最大予測径［μｍ］がやや大きくなった。
また、本発明例Ｎｏ．１６は、ノズル中心Ｏからタンディッシュ長辺側面までの最短距離Ｌ１と、ノズル中心Ｏからタンディッシュ短辺側面までの最短距離Ｌ２の関係が(５)式を満たさない例であるが、鋼片極値統計最大予測径［μｍ］がやや大きくなった。 However, in the case of invention example No. 11, an injection nozzle with a side discharge hole angled large upward was used, and in the case of invention example No. 14, an injection nozzle with a side discharge hole angled large downward was used, and in both cases the maximum predicted diameter [μm] of the extreme value statistics of the steel strip was slightly larger.
In addition, in the invention sample No. 16, the relationship between the shortest distance L1 from the nozzle center O to the long side surface of the tundish and the shortest distance L2 from the nozzle center O to the short side surface of the tundish does not satisfy the formula (5), but the maximum predicted diameter [μm] of the billet extreme values was slightly large.

比較例Ｎｏ.３４は従来の注入ノズルを用いた結果であるが、操業時のタンディッシュ湯面の変動が非常に大きく、注入ノズル周囲に裸湯も確認された。極値統計予想介在物径も非常に大きく、溶鋼中に存在する介在物が浮上分離されることなく、またスラグ巻き込みや再酸化の影響も大きく受けていると推察される。なお従来ノズル（比較例Ｎｏ.３４）にてガス吹き込みを行った比較例Ｎｏ.３５においても、前記状況は全く改善されなかった。 Comparative Example No. 34 shows the results when a conventional injection nozzle was used, but the fluctuations in the tundish molten steel surface during operation were very large, and bare molten steel was observed around the injection nozzle. The extreme value statistical predicted inclusion diameter was also very large, and it is presumed that the inclusions present in the molten steel did not float and separate, and were also significantly affected by slag entrainment and reoxidation. Furthermore, in Comparative Example No. 35, in which gas was injected using a conventional nozzle (Comparative Example No. 34), the above situation was not improved at all.

比較例Ｎｏ.２０およびＮｏ.２１は、ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）、ＳＢ／ＳおよびＨ／Ｗが下限値より小さくなった場合であるが、この場合は、ノズル側壁の側部吐出孔からの吐出流速が大きくなり、タンディッシュスラグの巻き込みが生じたために、極値統計介在物予測径が大きくなった。 Comparative examples No. 20 and No. 21 are cases where SB/(SS+SB), SB/S, and H/W are smaller than the lower limit values. In this case, the discharge flow rate from the side discharge hole in the nozzle side wall increased, causing tundish slag entrainment, resulting in a larger extreme value statistical predicted inclusion diameter.

比較例Ｎｏ.２２は、ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）、ＳＢ／ＳおよびＨ／Ｗが上限値よりも大きくなった場合であるが、この場合は、注入ノズルから流出する溶鋼の主流が底面に設けた底部吐出孔からの流れとなり、従来ノズルとほぼ同等の流動状況となったため、極値統計介在物予測径が悪化した。 Comparative Example No. 22 is a case where SB/(SS+SB), SB/S and H/W are greater than the upper limit values. In this case, the main flow of molten steel flowing out of the injection nozzle is the flow from the bottom discharge hole on the bottom surface, resulting in a flow condition almost equivalent to that of a conventional nozzle, and therefore the extreme value statistical predicted inclusion diameter worsened.

比較例Ｎｏ．２４～２８は、ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）、ＳＢ／ＳおよびＨ／Ｗのうち、ひとつ以上が下限値よりも小さくなった場合であるが、この場合もノズル側壁の側部吐出孔からの吐出流速が大きくなり、タンディッシュスラグの巻き込みが生じたために、極値統計介在物予測径が大きくなった。 Comparative examples 24 to 28 are cases where one or more of SB/(SS+SB), SB/S, and H/W were smaller than the lower limit. In these cases, the discharge flow rate from the side discharge hole in the nozzle side wall increased, and tundish slag was entrained, resulting in a large extreme value statistical predicted inclusion diameter.

比較例Ｎｏ．２９～３３は、ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）、ＳＢ／ＳおよびＨ／Ｗのうち、ひとつ以上が上限値よりも大きくなった場合であるが、この場合は、注入ノズルから流出する溶鋼の主流が底面に設けた底部吐出孔からの流れとなり、従来ノズルとほぼ同等の流動状況となったため、極値統計介在物予測径が悪化した。 Comparative examples No. 29 to 33 are cases where one or more of SB/(SS+SB), SB/S, and H/W were greater than the upper limit. In these cases, the main flow of molten steel flowing out of the injection nozzle was from the bottom discharge hole on the bottom surface, resulting in a flow condition roughly equivalent to that of a conventional nozzle, which resulted in a deterioration in the extreme value statistical predicted inclusion diameter.

本発明は、取鍋底面の注入ノズルを介して、取鍋内溶鋼をタンディッシュ内に注入する鋼の連続鋳造に有用であり、溶鋼中の非金属介在物を低減した高清浄度鋼を提供することができる。よって、本発明は産業上の利用可能性が高いものである。 The present invention is useful for continuous casting of steel in which molten steel in a ladle is poured into a tundish through an injection nozzle at the bottom of the ladle, and can provide high-cleanliness steel with reduced non-metallic inclusions in the molten steel. Therefore, the present invention has a high industrial applicability.

１…取鍋、１ａ…取鍋流出孔、２…鉄皮、３…パーマレンガ、４…ウェアレンガ、５…羽口ノズル、５ａ…貫通孔、６…上側プレート、７…下側プレート、８…下ノズル、９…注入ノズル、１０…ノズル側壁部、１０ａ…上部、１０ｂ…中間部（テーパー状）、１０ｃ…下部、１１…底面部、１２…側部吐出孔、１３…底部吐出孔、１４…角部、１５…タンディッシュ、１６…底壁、１７…短辺壁、１８…長辺壁、１９…天井壁、２０…気泡、２１…スライディングゲート、１０９…従来の注入ノズル、Ｍ…溶鋼、Ｒ…注入ノズル内の循環流、Ｆ…取鍋からの溶鋼の注入流、Ｓ…注入ノズル内の溶鋼表面、Ｇ…注入ノズル内部のガス空間、Ｏ…ノズル中心。 1... ladle, 1a... ladle outlet hole, 2... steel shell, 3... permanent brick, 4... wear brick, 5... tuyere nozzle, 5a... through hole, 6... upper plate, 7... lower plate, 8... lower nozzle, 9... injection nozzle, 10... nozzle side wall, 10a... upper part, 10b... middle part (tapered), 10c... lower part, 11... bottom part, 12... side discharge hole, 13... bottom discharge hole, 14... corner part, 15... tundish, 16... bottom wall, 17... short side wall, 18... long side wall, 19... ceiling wall, 20... air bubble, 21... sliding gate, 109... conventional injection nozzle, M... molten steel, R... circulation flow in injection nozzle, F... injection flow of molten steel from ladle, S... molten steel surface in injection nozzle, G... gas space inside injection nozzle, O... nozzle center.

Claims

取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する注入ノズルであって、
前記注入ノズルには、筒状のノズル側壁部と、前記ノズル側壁部の下端に位置する底面部とが備えられ、
前記ノズル側壁部には、前記タンディッシュ長手方向に平行かつノズル中心を通る仮想面に対して対称な位置に、少なくとも２つの側部吐出孔が一対で設けられ、
前記底面部には、１つ以上の底部吐出孔が設けられ、
前記側部吐出孔の開孔面積の和をＳＳとし、前記底部吐出孔の開孔面積の和をＳＢとし、前記底面部のノズル内部側の底面積をＳとし、側部吐出孔の高さをＨとし、側部吐出孔の幅をＷとしたとき、総開孔面積に対する底部吐出孔の開孔面積の比ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）が下記(１)式の範囲であり、前記底面部の底面積Ｓに対する底部吐出孔の開孔面積の和ＳＢとの比ＳＢ／Ｓが下記(２)式の範囲であり、側部吐出孔の高さと幅との比Ｈ/Ｗが下記(３)式の範囲であることを特徴とする取鍋用注入ノズル。
０．３５≦ＳＢ／（ＳＳ＋ＳＢ）≦０．５０ … （１）
０．３０≦ＳＢ／Ｓ≦０．８０ … （２）
０．１０≦Ｈ／Ｗ≦３．０ … （３） An injection nozzle for injecting molten steel from a ladle into a tundish,
The injection nozzle includes a cylindrical nozzle side wall portion and a bottom surface portion located at a lower end of the nozzle side wall portion,
At least two side discharge holes are provided in a pair on the nozzle side wall portion at positions symmetrical with respect to a virtual plane that is parallel to the longitudinal direction of the tundish and passes through a nozzle center,
The bottom surface portion is provided with one or more bottom discharge holes,
1. A pouring nozzle for a ladle, characterized in that, when the sum of the opening areas of the side discharge holes is SS, the sum of the opening areas of the bottom discharge holes is SB, the bottom area of the bottom portion on the nozzle inner side is S, the height of the side discharge holes is H, and the width of the side discharge holes is W, the ratio of the opening area of the bottom discharge holes to the total opening area, SB/(SS+SB), is within the range of the following formula (1), the ratio of the sum of the opening areas of the bottom discharge holes, SB, to the bottom area, S, of the bottom portion is within the range of the following formula (2), and the ratio of the height and width of the side discharge holes, H/W, is within the range of the following formula (3).
0.35≦SB/(SS+SB)≦0.50 … (1)
0.30≦SB/S≦0.80 … (2)
0.10≦H/W≦3.0 … (3)

前記側部吐出孔の向きが、前記注入ノズルの長手方向に垂直な水平方向に対して上向き１５°から下向き１５°の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の取鍋用注入ノズル。 The ladle injection nozzle of claim 1, characterized in that the orientation of the side discharge hole is within a range of 15° upward to 15° downward with respect to a horizontal direction perpendicular to the longitudinal direction of the injection nozzle.

請求項１または請求項２に記載の取鍋用注入ノズルを、タンディッシュ内に挿入して前記取鍋用注入ノズルから前記タンディッシュ内に溶鋼を注入する際に、
前記注入ノズルおよび前記タンディッシュを平面視した際に、前記注入ノズルを前記タンディッシュの短幅方向中央に配置し、かつ前記側部吐出孔を前記タンディッシュの長辺側面と短辺側面との角部に向くようにし、
更に、同一水平断面においてノズル中心から前記長辺側面までの最短距離をＬ１、ノズル中心から前記短辺側面までの最短距離をＬ２、ノズル中心とタンディッシュ長辺を垂直に結ぶ直線とノズル中心と吐出孔中心を結ぶ直線とのなす角をΘとしたときに、なす角Θが下記(４)式の範囲内になるように前記側部吐出孔の向きを調整した状態で、前記タンディッシュ内に前記溶鋼を注入することを特徴とする連続鋳造方法。
ｔａｎ^-１（（３×Ｌ２）／（４×Ｌ１））≦Θ≦ｔａｎ^-１（（４×Ｌ２）／（３×Ｌ１）） …（４） When the ladle injection nozzle according to claim 1 or 2 is inserted into a tundish and molten steel is injected into the tundish from the ladle injection nozzle,
When the injection nozzle and the tundish are viewed from above, the injection nozzle is disposed at a center in a short width direction of the tundish, and the side discharge hole is directed toward a corner portion between a long side surface and a short side surface of the tundish,
Furthermore, the continuous casting method is characterized in that, when the shortest distance from the nozzle center to the long side surface in the same horizontal cross section is L1, the shortest distance from the nozzle center to the short side surface is L2, and the angle between a line vertically connecting the nozzle center to the long side surface of the tundish and a line connecting the nozzle center to the center of the discharge hole is Θ, the molten steel is injected into the tundish in a state where the direction of the side discharge hole is adjusted so that the angle Θ is within the range of the following formula (4):
tan ⁻¹ ((3×L2)/(4×L1))≦Θ≦tan ⁻¹ ((4×L2)/(3×L1)) ... (4)

前記注入ノズルの内部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の連続鋳造方法。 The continuous casting method according to claim 3, characterized in that an inert gas is supplied to the inside of the injection nozzle.