JP4079415B2 - 薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルに関し、より詳細には、薄スラブ鋳片の連続鋳造に好適な扁平状の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、連続鋳造の後工程の省力化を目指して、スラブ鋳片は薄肉化される傾向にある。例えば、厚さ１００ｍｍ以下、幅１０００ｍｍ以上の薄肉幅広状のスラブ鋳片の連続鋳造が一般的に行われるようになってきた。それに伴って、モールドおよび浸漬ノズルを扁平形状にする必要が生じている。
【０００３】
しかしながら、扁平状のノズルおよびモールドを用いて、薄スラブ鋳片を連続鋳造する場合、従来の単純な直方形のモールドの使用においては起こり得なかった問題が種々生じていた。
例えば、モールドとノズルとの間隔が狭く、長時間の連続鋳造を行った場合、ノズル外壁部に成長したスラグ等の付着物が凝固シェルに接触、溶着し、この凝固シェルによって、扁平状のノズルの先端部が損傷を受け、また、この凝固シェルが破れてブレークアウトを誘発する危険性があった。
【０００４】
また、浸漬ノズルの扁平な流路には溶融金属を充満させにくく、特に、溶融金属流入口の断面積が扁平状部分の流路の断面積よりも小さい場合、偏流、乱流、脈流等の不安定な溶融金属流が発生しやすくなり、その結果、湯面変動や鋳片へのモールドパウダーの巻き込みが生じやすかった。
さらに、扁平で狭小な溶融金属流路で偏流が発生すると、溶融金属の流速が速い部分では、ノズル内壁の局部溶損が、また、流速が遅い部分では、アルミナ等の非金属介在物の付着による詰まりが発生しやすくなるという課題も生じていた。
【０００５】
一方、扁平状の浸漬ノズルにおいて、溶融金属流入口の断面積が扁平状の流路の断面積よりも大きい場合は、溶融金属の吐出流の流速が大きくなり、このため、湯面変動が生じやすくなり、また、ノズル下部における局部溶損が生じやすくなるという不都合があった。
【０００６】
上記のような扁平状のノズルによる偏流の発生等に伴う不都合を解消するため、これまでにも、溶融金属流路の形状を改善した種々の扁平状のノズルが提案されている。
例えば、特開平１１−４７８９７号公報には、溶融金属流路の中間部において適度な角度で末広がり状に形成され、下部が扁平状の連続鋳造用浸漬ノズルが開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記の末広がり状のノズルにおいては、ノズル内の溶融金属流路全体における充満流が得られにくく、偏流を生じやすくなり、モールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を招いたり、ノズル内壁面の局部溶損が生じやすいという課題を有していた。
【０００８】
また、他の従来の扁平状のノズルとして、例えば、図５に示すようなものがある。図５（ａ）は、短辺側方向から見た縦断面図、（ｂ）は、長辺方向から見た縦断面図である。図５に示した従来の扁平状のノズルは、溶融金属流路２３の上部２３ａは円筒状に形成され、中間部２３ｂにおいて、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成され、下部２３ｃは、扁平状に形成され、その短辺両側壁に、溶融金属吐出孔２４が形成されている。
【０００９】
このように、上記図５に示した扁平状のノズルは、扁平で狭小な溶融金属流路２３での溶融金属（地金）の凝固、付着を抑制するために、溶融金属流が２方向に吐出されるように溶融金属吐出孔２４が形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、ノズルが接続されるタンディシュが、ストッパーヘッドにより流量制御されている場合、鋳込み開始時の精密な流量制御は困難であるため、上記２方向の溶融金属吐出孔２４が形成された扁平状のノズルでは、鋳込み開始時における溶融金属吐出孔２４からの溶融金属流速が比較的大きくなる傾向にあった。
【００１１】
また、上記２方向の溶融金属吐出孔２４は、モールド側壁に溶融金属流が当たるように構成されているため、鋳込み稼動の初期において、スプラッシュが多く発生しやすかった。このスプラッシュがモールド上方で凝固すると、鋳片を引き抜き始めたときに、この凝固片が異物として残留し、当該箇所からモールド内の凝固シェルが破れ、ブレークアウトを誘発する危険性があった。
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、長時間使用においても、ノズルおよびモールド内での溶融金属の偏流や湯面変動を防止し、かつ、ノズルの地金付着および損傷等が抑制されることにより、高品質の薄スラブ鋳片を安定的に供給することができる薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルは、上端の溶融金属流入口と、前記溶融金属流入口から下方に延びる管状の溶融金属流路と、下端に溶融金属吐出孔とを備え、かつ、前記溶融金属流路が円筒状の上部、円筒状から扁平状に変形する中間部、扁平直管状の下部により構成された薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記溶融金属流路の中間部は、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成され、かつ、長辺側のテーパと短辺側のテーパの始点および終点の高さ位置が異なるように構成され、前記ノズル底壁には、底面中央部に逃げ孔が形成され、該逃げ孔の開孔面積は、前記溶融金属流路の下部の直管状部分の断面積の２０％以上４０％以下であることを特徴とする。
上記逃げ孔を形成することにより、鋳込み稼動初期の側方流を抑制し、流速の大きい初期の溶融金属流がモールド側壁に当たることによるスプラッシュの発生を防止することができる。
また、上記構成により、モールド内の凝固シェルとノズル下端との接触防止を図ることができ、かつ、偏流等の不安定な溶融金属流が抑制されるため、長時間安定して、高品質の薄スラブ鋳片を得ることができる。
【００１５】
前記ノズルにおいては、溶融金属流路の下部の扁平直管状部分の断面積は、上部の円筒状部分の断面積の９５％以上１０５％以下であるが好ましい。
このように、溶融金属の流入口付近と吐出孔付近の溶融金属流路の断面積をほぼ等しくすることにより、モールド内での溶融金属の湯面変動を防止し、また、偏流に伴うモールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を防止することができる。
【００１６】
また、上記の本発明に係るノズルは、少なくとも溶融金属に浸漬される部分が、ガラス質シリカを含まない耐火材により構成されていることが好ましい。
これにより、ノズルへの溶融金属の付着防止、ノズルの溶損防止および逃げ孔付近の強度の向上を図ることができるため、該ノズルの底壁に逃げ孔を形成しても強度を保持して、長時間安定的に使用することができる。
【００１７】
さらにまた、前記溶融金属流路の中間部は、長辺側のテーパと短辺側のテーパの終点の高さ位置の差が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
上記のように、長辺側と短辺側とでテーパがずれて形成される際、その終点の高さ位置は、１０ｍｍ以上の差異を有することにより、該テーパ終点への熱応力の集中によるノズルの亀裂、破損等を有効に回避することができる。
【００１８】
また、前記溶融金属吐出孔は、ノズル下端側壁の短辺側から平面状の底壁の側部にわたって形成され、前記溶融金属吐出孔を形成するノズル下端側壁が水平面に対してなす角度α、および、前記溶融金属吐出孔を形成する前記底壁の側部がその水平面となす角度βは、０°≦α≦６０°、３０°≦β≦８０°であることが好ましい。
このように、溶融金属吐出孔を、ノズル下端側壁の短辺側から底壁にわたって、上記範囲の角度でＬ字形に形成することにより、溶融金属流の方向が適当に制御され、モールド内での溶融金属の偏流を防止することができる。
また、上記溶融金属吐出孔により、モールド内の湯面変動、湯面上のモールドパウダーの薄スラブ鋳片内への混入等を回避することができ、また、溶融金属中の非金属介在物を浮上させ、除去し、鋳片の品質の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、前記溶融金属吐出孔は、ノズル底壁における長辺方向の切欠き長さが、短辺側の側壁の肉厚の７５％以上２００％以下であることが好ましい。
溶融金属吐出孔をこのように構成することにより、モールド内での溶融金属の側方流および下方流を適当な状態に調整し、偏流を抑制することができ、かつ、十分な溶融金属流量および流速を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側をそれぞれ示すものである。
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、本発明に係るノズル１は、上端の溶融金属流入口２と、前記溶融金属流入口２から下方に延びる管状の溶融金属流路３と、下端に溶融金属吐出孔４とを備えており、前記溶融金属流路３の上部３ａは円筒状、下部３ｃは扁平直管状に形成されている。また、前記溶融金属流路３の中間部３ｂは、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成されている。
ここで、扁平直管状とは、各高さのノズルの断片形状において、長辺側および短辺側の幅がそれぞれ実質的に変わらない扁平断面形状であることを意味する。そして、前記扁平直管状部分の断面においては、短辺側と長辺側との内径の比は、短辺側：長辺側＝１：２〜１：１０であることが好ましい。
また、扁平直管状部分においては、角部は、内壁および外壁ともに曲面状に面取りされていることが好ましく、より好ましくは、短辺側が半円状に形成される。
【００２１】
上記のように、下部３ｃは扁平状であるが、末広がり状でなく、直管状に形成されていることにより、使用時の偏った熱応力を受けにくく、亀裂、破損等を防止することができる。
また、下部３ｃが直管状であることは、乱流、脈流、偏流等の不安定な溶融金属流が抑制され、モールド内の凝固シェルとノズル下端との接触によるブレークアウトを阻止する上でも有効である。
【００２２】
図２は、図１に示したノズルの溶融金属流方向に対する拡大断面図であり、（ａ）は上部３ａの円筒状部分の断面、（ｂ）は下部３ｃの扁平直管状部分の断面を示すものである。
図２（ａ）、（ｂ）に示したように、本発明に係るノズルの溶融金属流路の断面は上部３ａにおいては、円形状であり、下部３ｃにおいては、扁平のほぼ矩形状であり、短辺側は曲面状に形成されている。
そして、本発明においては、この溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９５％以上１０５％以下であること、より好ましくは、Ｓ3aとＳ3cは等しくなるように形成される。
【００２３】
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９５％未満である場合、ノズルの吐出孔からの溶融金属の吐出流の流速が大きくなるため、モールド内における湯面変動を生じやすくなる。
一方、溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの１０５％を超える場合、ノズル内の溶融金属流路全体における充満流が得られにくく、偏流を生じやすくなり、モールドパウダーの巻き込みにより、得られる鋳片の品質の劣化を招きやすい。
したがって、Ｓ3a＝Ｓ3cとして、溶融金属の流入口付近と吐出孔付近の溶融金属流路の断面積を等しくすることが最も好ましく、これにより、モールド内における溶融金属の湯面変動を防止し、また、偏流に伴うモールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を防止することができる。
【００２４】
また、図１に示したノズルにおいては、ノズル底壁の底面中央部に逃げ孔６が形成されている。
例えば、ノズルが接続されるタンディシュが、ストッパーヘッドにより流量制御されている場合、ノズルの扁平状の溶鋼金属流路３ｃが直管状であるため、鋳込み開始時の溶融金属流速が比較的大きくなりやすい。
また、溶融金属吐出孔４は、モールド側壁に溶融金属流が当たるように構成されているため、鋳込み稼動の初期において、スプラッシュが多く発生しやすい。このスプラッシュがモールド上方で凝固すると、鋳片を引き抜き始めたときに、この凝固片が異物として残留し、当該箇所からモールド内の凝固シェルが破れ、ブレークアウトを誘発する可能性がある。
したがって、上記のような扁平直管状の溶融金属流路が下部３ｃに形成され、かつ、上記逃げ孔６が設けられることにより、鋳込み稼動初期において、吐出される溶融金属流の一部を該逃げ孔６に誘導し、側方流を抑制することができ、流速の大きい初期の溶融金属流がモールド側壁に当たることによるスプラッシュの発生を防止することができる。
【００２５】
前記逃げ孔６の開孔面積は、不安定な溶融金属流の発生を引き起こさないようにする観点から、溶融金属流路の下部３ｃの直管状部分の断面積の２０％以上４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、２５％以上３５％以下である。
前記逃げ孔６の開孔面積の割合が２０％未満である場合、該逃げ孔６からは、溶融金属はほとんど流出せず、上記のような逃げ孔としての役割を果たすことは困難である。
一方、開孔面積が４０％を超える場合、ノズル底壁の強度の低下をきたすこととなる。
なお、前記逃げ孔６の断面形状は、強度の観点から、角を有しない形状、例えば、円形、楕円形等であることが好ましい。
【００２６】
また、前記溶融金属流路３の中間部３ｂにおいては、長辺側のテーパの始点Ｂと短辺側のテーパの始点Ｂ’および長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置がそれぞれ異なるように形成されている。
本発明に係るノズルにおいては、長辺側のテーパの始点Ｂと短辺側のテーパの始点Ｂ’、および、長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’が、それぞれ互いに異なる高さに位置することにより、使用時にこれらの箇所への熱応力の集中が抑制され、それに起因する亀裂、折損等のノズルの損傷を回避することができる。
【００２７】
上記した長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置は、上記熱応力の集中を有効に回避する観点から、その差が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置の上下関係は問わない。
【００２８】
また、上記ノズルにおいては、少なくとも溶融金属に浸漬される部分５が、ガラス質シリカを含まない耐火材により構成されることが好ましい。
ノズルの溶融金属に浸漬される部分５には、従来、耐スポーリング性を向上させる目的で、ガラス質シリカを含む耐火材が使用されていた。
しかしながら、ガラス質シリカは、還元雰囲気下では１４００℃程度で消失してしまうことが知られており、１５００℃以上の高温でのノズルの使用中に消失して、ガラス質シリカを含有していた耐火材のポーラス化を招きやすい。このため、生じた気孔に溶融金属が浸潤することにより、地金が付着しやすくなる、また、ノズルの溶損により強度が低下するという課題を有していた。
また、ガラス質シリカを含む耐火材を使用したノズルの底壁に逃げ孔を形成して長時間使用した場合、溶融金属の付着により、該逃げ孔が閉塞したり、溶損により強度が低下し、逃げ孔付近が破損しやすいものであった。
したがって、シリカ成分のポーラス化による溶融金属の付着を防止する観点から、溶融金属に浸漬される部分５を構成する耐火材には、ガラス質シリカを含まないものを用いることが好ましい。
【００２９】
上記ガラス質シリカを含まない耐火材であって、本発明に係るノズルに好適に用いることができるものとしては、例えば、アルミナ−黒鉛材、ジルコニア−黒鉛材、マグネシア−黒鉛材等を挙げることができる。
【００３０】
また、前記耐火材は、ガラス質シリカを含まないものであるが、結晶質シリカ化合物は、５％以下程度含まれていても、逃げ孔の閉塞や逃げ孔付近の破損等を招くことはないため差し支えない。具体的には、例えば、パイロフィライト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）を主成分とするロウ石、カオリナイト（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）を主成分とする蛙目粘土等が、溶融金属に浸漬される部分５を構成する耐火材原料として用いることができる。
【００３１】
上記のようなガラス質シリカを含まない耐火材を用いることにより、ノズルへの溶融金属の付着防止、ノズルの溶損防止および逃げ孔付近の強度の向上を図ることができ、長時間使用した場合であっても、逃げ孔の閉塞や逃げ孔付近の破損がなく、安定的に使用することができる。
さらに、従来よりも逃げ孔の開孔面積を大きくすることも可能である。
なお、上記材質は、溶融金属に浸漬される部分５以外の部分を構成する耐火材にも適用してもよい。
【００３２】
また、前記溶融金属吐出孔４は、ノズル下端側壁の短辺側から平面状の底壁の側部にわたって形成され、前記溶融金属吐出孔を形成するノズル下端側壁が水平面に対してなす角度α、および、前記溶融金属吐出孔を形成する前記底壁の側部がその水平面となす角度βは、０°≦α≦６０°、３０°≦β≦８０°であることが好ましい。
このように、溶融金属吐出孔４が、ストレートでなく、ノズル下端側壁の短辺側から底壁にわたってＬ字形に形成されることにより、ほぼ水平方向の溶融金属吐出流を得ることができる。そして、溶融金属流をモールド側壁に当てて、上昇流を発生させることにより、溶融金属中の非金属介在物を浮上させ、除去し、鋳片の品質を向上させることができる。
また、モールド内での溶融金属の偏流を防止することができ、鋳片の品質低下を招く要因となる湯面変動、湯面上のモールドパウダーの薄スラブ鋳片内への混入等を回避することができる。
【００３３】
さらに、前記Ｌ字型の吐出孔４は、形成するノズル下端側壁を先細勾配にし、その水平面に対してなす角度αが０°≦α≦６０°、かつ、吐出孔を形成する前記底壁を末広勾配にし、その水平面に対してなす角度βが３０°≦β≦８０°となるように形成することにより、溶融金属流の方向を適当に制御することができる。
【００３４】
図３に、図１に示すノズルのＡ部分の拡大図を示す。図３に示したように、前記溶融金属吐出孔４は、ノズル底壁における長辺方向の切欠きＴが、短辺側の側壁の肉厚ｔの７５％以上２００％以下の長さ、すなわち、７５％≦Ｔ／ｔ≦２００％で形成されることが好ましい。
上記角度βが３０°未満である場合、Ｔ／ｔを７５％未満とすると、溶融金属の下方流が少なく、側方流が多いため、モールド内の特にノズルの下方において、溶融金属の偏流を生じやすくなる。
一方、上記角度βが８０°以上である場合は、Ｔ／ｔが２００％を超えるようにすると、溶融金属の側方流が少なく、湯面のノズル近傍で溶融金属が凝固しやすくなる。
【００３５】
図４に、図１に示すようなノズルの使用態様および溶融金属流のパターンを示す。図４に示したように、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル１は、タンディシュ１１の底部に取り付けられ、前記ノズル１上端の溶融金属流入口２には、前記タンディッシュ１１からの溶融金属の流量を制御するストッパーヘッド１２が設けられている。また、前記ノズルの下部は、薄スラブ用モールド１４内へ配置される。
上記のような装置構成で、ストッパーヘッド１２を上昇させることにより、溶融金属１９は、タンディッシュ１１からノズル１内の溶融金属流路３を通って、モールド１４に注入される。
前記薄スラブ用モールド１４は、通常、長辺が９０００ｍｍ以上、短辺は１５０ｍｍ以下の扁平状である。ノズル１のモールド１４内に浸漬される部分は、この扁平状のモールド１４のサイズに応じた形状に形成される。
【００３６】
そして、ノズルの溶融金属吐出孔から吐出される溶融金属は、図４に示したように、モールド内において、側方流Ｆ１および下方流Ｆ２をバランスよく生じる。
また、ノズル１の底壁の逃げ孔６により、鋳込み稼動初期における側方流Ｆ１によるスプラッシュの発生が防止される。
【００３７】
前記側方流Ｆ１は、モールド１４側壁に向かって、ほぼ水平方向に流れ、モールド１４側壁に当接した後は、上昇流となる。この上昇流により、溶融金属中の介在物を浮上させて、モールドパウダー中に溶融させて除去することができるため、鋳造金属の欠陥の低減化を図ることができる。
【００３８】
一方、前記下方流Ｆ２は、斜め下方に流れ、モールド１４側壁に当接した後は、該モールド１４側壁に沿って、緩やかな下降流となる。
このように、上記ノズルを用いることにより、溶融金属吐出孔４から吐出される溶融金属が、モールド１４内において、偏流等の不安定な溶融金属流を発生することを防止することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
図１に示すような薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルおよび９００ｍｍ×８０ｍｍの薄スラブ用モールドを用いて、２１００ｔの溶鋼の連続鋳造試験を行った。
この浸漬ノズルは、溶鋼に浸漬される部分５をアルミナ−黒鉛材により構成し、かつ、中間部３ｂにおける長辺側のテーパの終点Ｃが、短辺側のテーパの終点Ｃ’よりも５０ｍｍ下方に位置し、また、α＝４５°、β＝６０°、Ｔ／ｔ＝１５０％、逃げ孔の開孔面積はノズル下部３ｃの直管状部分の断面積の３０％となるように形成した。
また、この浸漬ノズルにおいては、溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cは、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aと等しい、すなわち、Ｓ3a＝Ｓ3cである。
上記試験結果を表１に示す。
【００４０】
［比較例１］
図５に示すようなノズル底壁に逃げ孔が形成されていない従来の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを用いて、それ以外については、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験結果を表１に示す。
【００４１】
［比較例２］
溶鋼に浸漬される部分がシリカを２２重量％含むアルミナ−黒鉛質として、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様に連続鋳造試験を行った。
この試験結果を表１に示す。
【００４２】
［比較例３］
中間部３ｂにおける長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’とを同じ高さ位置とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様に連続鋳造試験を行ったところ、鋳込み開始から１００分で上記テーパ終点Ｃ、Ｃ’の部分で亀裂が発生したため、鋳造を中止した。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１に示したように、逃げ孔を形成したノズル（実施例１）においては、スプラッシュによるブレークアウトの発生が見られなかったのに対して、従来の２方向のみの吐出孔が形成されたノズル（比較例１）においては、スプラッシュによるブレークアウトが２０本に１本発生した。
また、実施例１においては、溶鋼に浸漬される部分にシリカを含む場合（比較例１）に比べて、下部外周における地金の付着が抑制され、長時間安定して使用可能であることが認められた。
特に、実施例１においては、付着物の低減により、長時間使用の末期での湯面変動が少なく、モールド表面に存在するモールドパウダーの溶融層の均一化が図られ、スラグベアの生成が完全に抑制されることが認められた。
【００４５】
［比較例４］
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cを、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９０％とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験においては、モールドにおける湯面変動および鋳片におけるモールドパウダーの巻き込み欠陥について評価を行った。
これらの結果を、実施例１と併せて、表２に示す。
【００４６】
［比較例５］
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cを、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの１１０％とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験においては、モールドにおける湯面変動および鋳片におけるモールドパウダーの巻き込み欠陥について評価を行った。
これらの結果を、表２に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
表２に示したように、Ｓ3cがＳ3aの９５％未満である場合（比較例４）には、モールドパウダーの巻き込み欠陥は少ないものの、モールドでの湯面変動が大きく、一方、Ｓ3cがＳ3aの１０５％を超える場合（比較例５）には、モールドでの湯面変動は小さいものの、モールドパウダーの巻き込み欠陥が多く見られ、いずれのノズルにおいても、鋳片の品質上、好ましい結果は得られなかった。
これに対して、Ｓ3cがＳ3aの９５％以上１０５％以下である場合（実施例１）には、モールドでの湯面変動がなく、また、モールドパウダーの巻き込み欠陥も認められず、このような本発明に係るノズルは、高品質の鋳片を得る上で、有効であることが認められた。
【００４９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルは、長時間使用においても、ノズルおよびモールド内での溶融金属の偏流や湯面変動を防止し、かつ、ノズルの地金付着および損傷等を抑制することができる。
したがって、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを用いることにより、長時間連続して、高品質の薄スラブ鋳片を安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側を示す断面図である。
【図２】図１に示すノズルの溶融金属流方向に対する拡大断面図であり、（ａ）は上部３ａにおける断面を示したものであり、（ｂ）は下部３ｃにおける断面を示したである。
【図３】図１のＡ部分の拡大図である。
【図４】図１に示すノズルの使用態様および溶融金属の流動状態を表した模式図である。
【図５】従来の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側を示したものである。
【符号の説明】
１ 浸漬ノズル
２ 溶融金属流入口
３、２３ 溶融金属流路
３ａ、２３ａ 上部
３ｂ、２３ｂ 中間部
３ｃ、２３ｃ 下部
４ 溶融金属吐出孔
５ 浸漬部分
６ 逃げ孔
Ｂ 長辺側のテーパの始点
Ｂ’ 短辺側のテーパの始点
Ｃ、 長辺側のテーパの終点
Ｃ’ 短辺側のテーパの終点
Ｔ 長辺方向の切欠き長さ
ｔ 短辺側の側壁の肉厚
１１ タンディッシュ
１２ ストッパーヘッド
１３ 溶融金属（溶鋼）
１４ モールド
Ｆ１ 側方流
Ｆ２ 下方流
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルに関し、より詳細には、薄スラブ鋳片の連続鋳造に好適な扁平状の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、連続鋳造の後工程の省力化を目指して、スラブ鋳片は薄肉化される傾向にある。例えば、厚さ１００ｍｍ以下、幅１０００ｍｍ以上の薄肉幅広状のスラブ鋳片の連続鋳造が一般的に行われるようになってきた。それに伴って、モールドおよび浸漬ノズルを扁平形状にする必要が生じている。
【０００３】
しかしながら、扁平状のノズルおよびモールドを用いて、薄スラブ鋳片を連続鋳造する場合、従来の単純な直方形のモールドの使用においては起こり得なかった問題が種々生じていた。
例えば、モールドとノズルとの間隔が狭く、長時間の連続鋳造を行った場合、ノズル外壁部に成長したスラグ等の付着物が凝固シェルに接触、溶着し、この凝固シェルによって、扁平状のノズルの先端部が損傷を受け、また、この凝固シェルが破れてブレークアウトを誘発する危険性があった。
【０００４】
また、浸漬ノズルの扁平な流路には溶融金属を充満させにくく、特に、溶融金属流入口の断面積が扁平状部分の流路の断面積よりも小さい場合、偏流、乱流、脈流等の不安定な溶融金属流が発生しやすくなり、その結果、湯面変動や鋳片へのモールドパウダーの巻き込みが生じやすかった。
さらに、扁平で狭小な溶融金属流路で偏流が発生すると、溶融金属の流速が速い部分では、ノズル内壁の局部溶損が、また、流速が遅い部分では、アルミナ等の非金属介在物の付着による詰まりが発生しやすくなるという課題も生じていた。
【０００５】
一方、扁平状の浸漬ノズルにおいて、溶融金属流入口の断面積が扁平状の流路の断面積よりも大きい場合は、溶融金属の吐出流の流速が大きくなり、このため、湯面変動が生じやすくなり、また、ノズル下部における局部溶損が生じやすくなるという不都合があった。
【０００６】
上記のような扁平状のノズルによる偏流の発生等に伴う不都合を解消するため、これまでにも、溶融金属流路の形状を改善した種々の扁平状のノズルが提案されている。
例えば、特開平１１−４７８９７号公報には、溶融金属流路の中間部において適度な角度で末広がり状に形成され、下部が扁平状の連続鋳造用浸漬ノズルが開示されている。
【０００７】
しかしながら、上記の末広がり状のノズルにおいては、ノズル内の溶融金属流路全体における充満流が得られにくく、偏流を生じやすくなり、モールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を招いたり、ノズル内壁面の局部溶損が生じやすいという課題を有していた。
【０００８】
また、他の従来の扁平状のノズルとして、例えば、図５に示すようなものがある。図５（ａ）は、短辺側方向から見た縦断面図、（ｂ）は、長辺方向から見た縦断面図である。図５に示した従来の扁平状のノズルは、溶融金属流路２３の上部２３ａは円筒状に形成され、中間部２３ｂにおいて、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成され、下部２３ｃは、扁平状に形成され、その短辺両側壁に、溶融金属吐出孔２４が形成されている。
【０００９】
このように、上記図５に示した扁平状のノズルは、扁平で狭小な溶融金属流路２３での溶融金属（地金）の凝固、付着を抑制するために、溶融金属流が２方向に吐出されるように溶融金属吐出孔２４が形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、ノズルが接続されるタンディシュが、ストッパーヘッドにより流量制御されている場合、鋳込み開始時の精密な流量制御は困難であるため、上記２方向の溶融金属吐出孔２４が形成された扁平状のノズルでは、鋳込み開始時における溶融金属吐出孔２４からの溶融金属流速が比較的大きくなる傾向にあった。
【００１１】
また、上記２方向の溶融金属吐出孔２４は、モールド側壁に溶融金属流が当たるように構成されているため、鋳込み稼動の初期において、スプラッシュが多く発生しやすかった。このスプラッシュがモールド上方で凝固すると、鋳片を引き抜き始めたときに、この凝固片が異物として残留し、当該箇所からモールド内の凝固シェルが破れ、ブレークアウトを誘発する危険性があった。
【００１２】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、長時間使用においても、ノズルおよびモールド内での溶融金属の偏流や湯面変動を防止し、かつ、ノズルの地金付着および損傷等が抑制されることにより、高品質の薄スラブ鋳片を安定的に供給することができる薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルは、上端の溶融金属流入口と、前記溶融金属流入口から下方に延びる管状の溶融金属流路と、下端に溶融金属吐出孔とを備え、かつ、前記溶融金属流路が円筒状の上部、円筒状から扁平状に変形する中間部、扁平直管状の下部により構成された薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記溶融金属流路の中間部は、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成され、かつ、長辺側のテーパと短辺側のテーパの始点および終点の高さ位置が異なるように構成され、前記ノズル底壁には、底面中央部に逃げ孔が形成され、該逃げ孔の開孔面積は、前記溶融金属流路の下部の直管状部分の断面積の２０％以上４０％以下であることを特徴とする。
上記逃げ孔を形成することにより、鋳込み稼動初期の側方流を抑制し、流速の大きい初期の溶融金属流がモールド側壁に当たることによるスプラッシュの発生を防止することができる。
また、上記構成により、モールド内の凝固シェルとノズル下端との接触防止を図ることができ、かつ、偏流等の不安定な溶融金属流が抑制されるため、長時間安定して、高品質の薄スラブ鋳片を得ることができる。
【００１５】
前記ノズルにおいては、溶融金属流路の下部の扁平直管状部分の断面積は、上部の円筒状部分の断面積の９５％以上１０５％以下であるが好ましい。
このように、溶融金属の流入口付近と吐出孔付近の溶融金属流路の断面積をほぼ等しくすることにより、モールド内での溶融金属の湯面変動を防止し、また、偏流に伴うモールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を防止することができる。
【００１６】
また、上記の本発明に係るノズルは、少なくとも溶融金属に浸漬される部分が、ガラス質シリカを含まない耐火材により構成されていることが好ましい。
これにより、ノズルへの溶融金属の付着防止、ノズルの溶損防止および逃げ孔付近の強度の向上を図ることができるため、該ノズルの底壁に逃げ孔を形成しても強度を保持して、長時間安定的に使用することができる。
【００１７】
さらにまた、前記溶融金属流路の中間部は、長辺側のテーパと短辺側のテーパの終点の高さ位置の差が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
上記のように、長辺側と短辺側とでテーパがずれて形成される際、その終点の高さ位置は、１０ｍｍ以上の差異を有することにより、該テーパ終点への熱応力の集中によるノズルの亀裂、破損等を有効に回避することができる。
【００１８】
また、前記溶融金属吐出孔は、ノズル下端側壁の短辺側から平面状の底壁の側部にわたって形成され、前記溶融金属吐出孔を形成するノズル下端側壁が水平面に対してなす角度α、および、前記溶融金属吐出孔を形成する前記底壁の側部がその水平面となす角度βは、０°≦α≦６０°、３０°≦β≦８０°であることが好ましい。
このように、溶融金属吐出孔を、ノズル下端側壁の短辺側から底壁にわたって、上記範囲の角度でＬ字形に形成することにより、溶融金属流の方向が適当に制御され、モールド内での溶融金属の偏流を防止することができる。
また、上記溶融金属吐出孔により、モールド内の湯面変動、湯面上のモールドパウダーの薄スラブ鋳片内への混入等を回避することができ、また、溶融金属中の非金属介在物を浮上させ、除去し、鋳片の品質の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、前記溶融金属吐出孔は、ノズル底壁における長辺方向の切欠き長さが、短辺側の側壁の肉厚の７５％以上２００％以下であることが好ましい。
溶融金属吐出孔をこのように構成することにより、モールド内での溶融金属の側方流および下方流を適当な状態に調整し、偏流を抑制することができ、かつ、十分な溶融金属流量および流速を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて、より詳細に説明する。
図１は、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側をそれぞれ示すものである。
図１（ａ）、（ｂ）に示したように、本発明に係るノズル１は、上端の溶融金属流入口２と、前記溶融金属流入口２から下方に延びる管状の溶融金属流路３と、下端に溶融金属吐出孔４とを備えており、前記溶融金属流路３の上部３ａは円筒状、下部３ｃは扁平直管状に形成されている。また、前記溶融金属流路３の中間部３ｂは、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成されている。
ここで、扁平直管状とは、各高さのノズルの断片形状において、長辺側および短辺側の幅がそれぞれ実質的に変わらない扁平断面形状であることを意味する。そして、前記扁平直管状部分の断面においては、短辺側と長辺側との内径の比は、短辺側：長辺側＝１：２〜１：１０であることが好ましい。
また、扁平直管状部分においては、角部は、内壁および外壁ともに曲面状に面取りされていることが好ましく、より好ましくは、短辺側が半円状に形成される。
【００２１】
上記のように、下部３ｃは扁平状であるが、末広がり状でなく、直管状に形成されていることにより、使用時の偏った熱応力を受けにくく、亀裂、破損等を防止することができる。
また、下部３ｃが直管状であることは、乱流、脈流、偏流等の不安定な溶融金属流が抑制され、モールド内の凝固シェルとノズル下端との接触によるブレークアウトを阻止する上でも有効である。
【００２２】
図２は、図１に示したノズルの溶融金属流方向に対する拡大断面図であり、（ａ）は上部３ａの円筒状部分の断面、（ｂ）は下部３ｃの扁平直管状部分の断面を示すものである。
図２（ａ）、（ｂ）に示したように、本発明に係るノズルの溶融金属流路の断面は上部３ａにおいては、円形状であり、下部３ｃにおいては、扁平のほぼ矩形状であり、短辺側は曲面状に形成されている。
そして、本発明においては、この溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９５％以上１０５％以下であること、より好ましくは、Ｓ3aとＳ3cは等しくなるように形成される。
【００２３】
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９５％未満である場合、ノズルの吐出孔からの溶融金属の吐出流の流速が大きくなるため、モールド内における湯面変動を生じやすくなる。
一方、溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cが、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの１０５％を超える場合、ノズル内の溶融金属流路全体における充満流が得られにくく、偏流を生じやすくなり、モールドパウダーの巻き込みにより、得られる鋳片の品質の劣化を招きやすい。
したがって、Ｓ3a＝Ｓ3cとして、溶融金属の流入口付近と吐出孔付近の溶融金属流路の断面積を等しくすることが最も好ましく、これにより、モールド内における溶融金属の湯面変動を防止し、また、偏流に伴うモールドパウダーの巻き込みによる鋳片の品質劣化を防止することができる。
【００２４】
また、図１に示したノズルにおいては、ノズル底壁の底面中央部に逃げ孔６が形成されている。
例えば、ノズルが接続されるタンディシュが、ストッパーヘッドにより流量制御されている場合、ノズルの扁平状の溶鋼金属流路３ｃが直管状であるため、鋳込み開始時の溶融金属流速が比較的大きくなりやすい。
また、溶融金属吐出孔４は、モールド側壁に溶融金属流が当たるように構成されているため、鋳込み稼動の初期において、スプラッシュが多く発生しやすい。このスプラッシュがモールド上方で凝固すると、鋳片を引き抜き始めたときに、この凝固片が異物として残留し、当該箇所からモールド内の凝固シェルが破れ、ブレークアウトを誘発する可能性がある。
したがって、上記のような扁平直管状の溶融金属流路が下部３ｃに形成され、かつ、上記逃げ孔６が設けられることにより、鋳込み稼動初期において、吐出される溶融金属流の一部を該逃げ孔６に誘導し、側方流を抑制することができ、流速の大きい初期の溶融金属流がモールド側壁に当たることによるスプラッシュの発生を防止することができる。
【００２５】
前記逃げ孔６の開孔面積は、不安定な溶融金属流の発生を引き起こさないようにする観点から、溶融金属流路の下部３ｃの直管状部分の断面積の２０％以上４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、２５％以上３５％以下である。
前記逃げ孔６の開孔面積の割合が２０％未満である場合、該逃げ孔６からは、溶融金属はほとんど流出せず、上記のような逃げ孔としての役割を果たすことは困難である。
一方、開孔面積が４０％を超える場合、ノズル底壁の強度の低下をきたすこととなる。
なお、前記逃げ孔６の断面形状は、強度の観点から、角を有しない形状、例えば、円形、楕円形等であることが好ましい。
【００２６】
また、前記溶融金属流路３の中間部３ｂにおいては、長辺側のテーパの始点Ｂと短辺側のテーパの始点Ｂ’および長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置がそれぞれ異なるように形成されている。
本発明に係るノズルにおいては、長辺側のテーパの始点Ｂと短辺側のテーパの始点Ｂ’、および、長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’が、それぞれ互いに異なる高さに位置することにより、使用時にこれらの箇所への熱応力の集中が抑制され、それに起因する亀裂、折損等のノズルの損傷を回避することができる。
【００２７】
上記した長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置は、上記熱応力の集中を有効に回避する観点から、その差が１０ｍｍ以上であることが好ましい。
なお、長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’の高さ位置の上下関係は問わない。
【００２８】
また、上記ノズルにおいては、少なくとも溶融金属に浸漬される部分５が、ガラス質シリカを含まない耐火材により構成されることが好ましい。
ノズルの溶融金属に浸漬される部分５には、従来、耐スポーリング性を向上させる目的で、ガラス質シリカを含む耐火材が使用されていた。
しかしながら、ガラス質シリカは、還元雰囲気下では１４００℃程度で消失してしまうことが知られており、１５００℃以上の高温でのノズルの使用中に消失して、ガラス質シリカを含有していた耐火材のポーラス化を招きやすい。このため、生じた気孔に溶融金属が浸潤することにより、地金が付着しやすくなる、また、ノズルの溶損により強度が低下するという課題を有していた。
また、ガラス質シリカを含む耐火材を使用したノズルの底壁に逃げ孔を形成して長時間使用した場合、溶融金属の付着により、該逃げ孔が閉塞したり、溶損により強度が低下し、逃げ孔付近が破損しやすいものであった。
したがって、シリカ成分のポーラス化による溶融金属の付着を防止する観点から、溶融金属に浸漬される部分５を構成する耐火材には、ガラス質シリカを含まないものを用いることが好ましい。
【００２９】
上記ガラス質シリカを含まない耐火材であって、本発明に係るノズルに好適に用いることができるものとしては、例えば、アルミナ−黒鉛材、ジルコニア−黒鉛材、マグネシア−黒鉛材等を挙げることができる。
【００３０】
また、前記耐火材は、ガラス質シリカを含まないものであるが、結晶質シリカ化合物は、５％以下程度含まれていても、逃げ孔の閉塞や逃げ孔付近の破損等を招くことはないため差し支えない。具体的には、例えば、パイロフィライト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）を主成分とするロウ石、カオリナイト（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）を主成分とする蛙目粘土等が、溶融金属に浸漬される部分５を構成する耐火材原料として用いることができる。
【００３１】
上記のようなガラス質シリカを含まない耐火材を用いることにより、ノズルへの溶融金属の付着防止、ノズルの溶損防止および逃げ孔付近の強度の向上を図ることができ、長時間使用した場合であっても、逃げ孔の閉塞や逃げ孔付近の破損がなく、安定的に使用することができる。
さらに、従来よりも逃げ孔の開孔面積を大きくすることも可能である。
なお、上記材質は、溶融金属に浸漬される部分５以外の部分を構成する耐火材にも適用してもよい。
【００３２】
また、前記溶融金属吐出孔４は、ノズル下端側壁の短辺側から平面状の底壁の側部にわたって形成され、前記溶融金属吐出孔を形成するノズル下端側壁が水平面に対してなす角度α、および、前記溶融金属吐出孔を形成する前記底壁の側部がその水平面となす角度βは、０°≦α≦６０°、３０°≦β≦８０°であることが好ましい。
このように、溶融金属吐出孔４が、ストレートでなく、ノズル下端側壁の短辺側から底壁にわたってＬ字形に形成されることにより、ほぼ水平方向の溶融金属吐出流を得ることができる。そして、溶融金属流をモールド側壁に当てて、上昇流を発生させることにより、溶融金属中の非金属介在物を浮上させ、除去し、鋳片の品質を向上させることができる。
また、モールド内での溶融金属の偏流を防止することができ、鋳片の品質低下を招く要因となる湯面変動、湯面上のモールドパウダーの薄スラブ鋳片内への混入等を回避することができる。
【００３３】
さらに、前記Ｌ字型の吐出孔４は、形成するノズル下端側壁を先細勾配にし、その水平面に対してなす角度αが０°≦α≦６０°、かつ、吐出孔を形成する前記底壁を末広勾配にし、その水平面に対してなす角度βが３０°≦β≦８０°となるように形成することにより、溶融金属流の方向を適当に制御することができる。
【００３４】
図３に、図１に示すノズルのＡ部分の拡大図を示す。図３に示したように、前記溶融金属吐出孔４は、ノズル底壁における長辺方向の切欠きＴが、短辺側の側壁の肉厚ｔの７５％以上２００％以下の長さ、すなわち、７５％≦Ｔ／ｔ≦２００％で形成されることが好ましい。
上記角度βが３０°未満である場合、Ｔ／ｔを７５％未満とすると、溶融金属の下方流が少なく、側方流が多いため、モールド内の特にノズルの下方において、溶融金属の偏流を生じやすくなる。
一方、上記角度βが８０°以上である場合は、Ｔ／ｔが２００％を超えるようにすると、溶融金属の側方流が少なく、湯面のノズル近傍で溶融金属が凝固しやすくなる。
【００３５】
図４に、図１に示すようなノズルの使用態様および溶融金属流のパターンを示す。図４に示したように、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル１は、タンディシュ１１の底部に取り付けられ、前記ノズル１上端の溶融金属流入口２には、前記タンディッシュ１１からの溶融金属の流量を制御するストッパーヘッド１２が設けられている。また、前記ノズルの下部は、薄スラブ用モールド１４内へ配置される。
上記のような装置構成で、ストッパーヘッド１２を上昇させることにより、溶融金属１９は、タンディッシュ１１からノズル１内の溶融金属流路３を通って、モールド１４に注入される。
前記薄スラブ用モールド１４は、通常、長辺が９０００ｍｍ以上、短辺は１５０ｍｍ以下の扁平状である。ノズル１のモールド１４内に浸漬される部分は、この扁平状のモールド１４のサイズに応じた形状に形成される。
【００３６】
そして、ノズルの溶融金属吐出孔から吐出される溶融金属は、図４に示したように、モールド内において、側方流Ｆ１および下方流Ｆ２をバランスよく生じる。
また、ノズル１の底壁の逃げ孔６により、鋳込み稼動初期における側方流Ｆ１によるスプラッシュの発生が防止される。
【００３７】
前記側方流Ｆ１は、モールド１４側壁に向かって、ほぼ水平方向に流れ、モールド１４側壁に当接した後は、上昇流となる。この上昇流により、溶融金属中の介在物を浮上させて、モールドパウダー中に溶融させて除去することができるため、鋳造金属の欠陥の低減化を図ることができる。
【００３８】
一方、前記下方流Ｆ２は、斜め下方に流れ、モールド１４側壁に当接した後は、該モールド１４側壁に沿って、緩やかな下降流となる。
このように、上記ノズルを用いることにより、溶融金属吐出孔４から吐出される溶融金属が、モールド１４内において、偏流等の不安定な溶融金属流を発生することを防止することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
図１に示すような薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルおよび９００ｍｍ×８０ｍｍの薄スラブ用モールドを用いて、２１００ｔの溶鋼の連続鋳造試験を行った。
この浸漬ノズルは、溶鋼に浸漬される部分５をアルミナ−黒鉛材により構成し、かつ、中間部３ｂにおける長辺側のテーパの終点Ｃが、短辺側のテーパの終点Ｃ’よりも５０ｍｍ下方に位置し、また、α＝４５°、β＝６０°、Ｔ／ｔ＝１５０％、逃げ孔の開孔面積はノズル下部３ｃの直管状部分の断面積の３０％となるように形成した。
また、この浸漬ノズルにおいては、溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cは、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aと等しい、すなわち、Ｓ3a＝Ｓ3cである。
上記試験結果を表１に示す。
【００４０】
［比較例１］
図５に示すようなノズル底壁に逃げ孔が形成されていない従来の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを用いて、それ以外については、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験結果を表１に示す。
【００４１】
［比較例２］
溶鋼に浸漬される部分がシリカを２２重量％含むアルミナ−黒鉛質として、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様に連続鋳造試験を行った。
この試験結果を表１に示す。
【００４２】
［比較例３］
中間部３ｂにおける長辺側のテーパの終点Ｃと短辺側のテーパの終点Ｃ’とを同じ高さ位置とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様に連続鋳造試験を行ったところ、鋳込み開始から１００分で上記テーパ終点Ｃ、Ｃ’の部分で亀裂が発生したため、鋳造を中止した。
【００４３】
【表１】
表１に示したように、逃げ孔を形成したノズル（実施例１）においては、スプラッシュによるブレークアウトの発生が見られなかったのに対して、従来の２方向のみの吐出孔が形成されたノズル（比較例１）においては、スプラッシュによるブレークアウトが２０本に１本発生した。
また、実施例１においては、溶鋼に浸漬される部分にシリカを含む場合（比較例１）に比べて、下部外周における地金の付着が抑制され、長時間安定して使用可能であることが認められた。
特に、実施例１においては、付着物の低減により、長時間使用の末期での湯面変動が少なく、モールド表面に存在するモールドパウダーの溶融層の均一化が図られ、スラグベアの生成が完全に抑制されることが認められた。
【００４５】
［比較例４］
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cを、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの９０％とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験においては、モールドにおける湯面変動および鋳片におけるモールドパウダーの巻き込み欠陥について評価を行った。
これらの結果を、実施例１と併せて、表２に示す。
【００４６】
［比較例５］
溶融金属流路の下部３ｃの扁平直管状部分における断面積Ｓ3cを、上部３ａの円筒状部分の断面おける断面積Ｓ3aの１１０％とし、それ以外については、実施例１と同様に構成された浸漬ノズルを用いて、実施例１と同様にして、連続鋳造試験を行った。
この試験においては、モールドにおける湯面変動および鋳片におけるモールドパウダーの巻き込み欠陥について評価を行った。
これらの結果を、表２に示す。
【００４７】
【表２】
表２に示したように、Ｓ3cがＳ3aの９５％未満である場合（比較例４）には、モールドパウダーの巻き込み欠陥は少ないものの、モールドでの湯面変動が大きく、一方、Ｓ3cがＳ3aの１０５％を超える場合（比較例５）には、モールドでの湯面変動は小さいものの、モールドパウダーの巻き込み欠陥が多く見られ、いずれのノズルにおいても、鋳片の品質上、好ましい結果は得られなかった。
これに対して、Ｓ3cがＳ3aの９５％以上１０５％以下である場合（実施例１）には、モールドでの湯面変動がなく、また、モールドパウダーの巻き込み欠陥も認められず、このような本発明に係るノズルは、高品質の鋳片を得る上で、有効であることが認められた。
【００４９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルは、長時間使用においても、ノズルおよびモールド内での溶融金属の偏流や湯面変動を防止し、かつ、ノズルの地金付着および損傷等を抑制することができる。
したがって、本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルを用いることにより、長時間連続して、高品質の薄スラブ鋳片を安定的に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側を示す断面図である。
【図２】図１に示すノズルの溶融金属流方向に対する拡大断面図であり、（ａ）は上部３ａにおける断面を示したものであり、（ｂ）は下部３ｃにおける断面を示したである。
【図３】図１のＡ部分の拡大図である。
【図４】図１に示すノズルの使用態様および溶融金属の流動状態を表した模式図である。
【図５】従来の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す概略縦断面図であり、（ａ）は短辺側、（ｂ）は長辺側を示したものである。
【符号の説明】
１ 浸漬ノズル
２ 溶融金属流入口
３、２３ 溶融金属流路
３ａ、２３ａ 上部
３ｂ、２３ｂ 中間部
３ｃ、２３ｃ 下部
４ 溶融金属吐出孔
５ 浸漬部分
６ 逃げ孔
Ｂ 長辺側のテーパの始点
Ｂ’ 短辺側のテーパの始点
Ｃ、 長辺側のテーパの終点
Ｃ’ 短辺側のテーパの終点
Ｔ 長辺方向の切欠き長さ
ｔ 短辺側の側壁の肉厚
１１ タンディッシュ
１２ ストッパーヘッド
１３ 溶融金属（溶鋼）
１４ モールド
Ｆ１ 側方流
Ｆ２ 下方流
Claims (6)
- 上端の溶融金属流入口と、前記溶融金属流入口から下方に延びる管状の溶融金属流路と、下端に溶融金属吐出孔とを備え、かつ、前記溶融金属流路が円筒状の上部、円筒状から扁平状に変形する中間部、扁平直管状の下部により構成された薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、
前記溶融金属流路の中間部は、長辺側が先太のテーパ状、短辺側が先細のテーパ状に形成され、かつ、長辺側のテーパと短辺側のテーパの始点および終点の高さ位置が異なるように構成され、
前記ノズル底壁には、底面中央部に逃げ孔が形成され、該逃げ孔の開孔面積は、前記溶融金属流路の下部の直管状部分の断面積の２０％以上４０％以下であることを特徴とする薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。 - 前記溶融金属流路の下部の扁平直管状部分の断面積は、上部の円筒状部分の断面積の９５％以上１０５％以下であることを特徴とする請求項１記載の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。
- 少なくとも溶融金属に浸漬される部分が、ガラス質シリカを含まない耐火材により構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。
- 前記溶融金属流路の中間部は、長辺側のテーパと短辺側のテーパの終点の高さ位置の差が１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。
- 前記溶融金属吐出孔は、ノズル下端側壁の短辺側から平面状の底壁の側部にわたって形成され、
前記溶融金属吐出孔を形成するノズル下端側壁が水平面に対してなす角度α、および、前記溶融金属吐出孔を形成する前記底壁の側部がその水平面となす角度βは、
０°≦α≦６０°
３０°≦β≦８０°
であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。 - 前記溶融金属吐出孔は、ノズル底壁における長辺方向の切欠き長さが、短辺側の側壁の肉厚の７５％以上２００％以下であることを特徴とする請求項５記載の薄スラブ連続鋳造用浸漬ノズル。
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