JPH0675756B2 - スライディングノズルの開孔方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、溶鋼の連続鋳造の際に、タンディッシュに設
けたスライディングノズルの開孔を自動的にかつ確実に
行うことができるスライディングノズルの開孔方法に関
する。

（従来の技術） 連続鋳造の際に、取鍋から鋳型へ溶鋼を注入する際に、
溶鋼の注入流を静流とするために、鋼板の外板に耐火材
を内張りしノズルを備えた容器であるタンディッシュが
用いられる。静流を得るために、タンディッシュ内の溶
鋼量は常に一定に保たれるようになっており、タンディ
ッシュの底部壁部分にスライディングノズルを設置し、
このスライディングノズルより溶鋼を鋳型に注入してい
る。

ところでこのノズル孔から鋳込みを行う場合、タンディ
ッシュの底部のスライディングノズル部分においては、
溶鋼の熱容量が急激に小さくなるために溶鋼の凝固が一
段と早く進行し、このスライディングノズルのノズル孔
壁部分に凝着してノズル孔の詰まりを生じ、溶鋼の鋳込
みを不能とする。このためスライディングノズルの開孔
が成功する率すなわち開孔率が著しく低下する。

そこでこの問題を解決するための手段が種々提案されて
いる。例えば、次に示す（ｉ）、（ii）、（iii）およ
び（iv）の手段がある。

（ｉ）特開昭50−55538号公報に開示された装置は、タ
ンディッシュ底部煉瓦に取りつけられたスライディング
ノズルを自動開閉することを可能とすることにより、溶
鋼の凝固を防止して開孔率の低下を防止する装置であ
る。この装置を第９図を用いてさらに具体的に説明す
る。第９図において、ガス導管５に接続し、かつノズル
孔７より径の小さな通気性レンガ２がスライダー１に嵌
設されており、スライダー１、上固定盤３および下固定
盤４からなるスライディングノズル６が閉位置の時に前
記通気性レンガ２の上方開孔部が上方のノズル孔７の軸
線に一致する位置にあり（第９図に示す状態）、タンデ
ィッシュ内に溶鋼９が留りはじめると通気性レンガ２よ
り吹込まれた不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス等）
によって溶鋼９がバブリングされ、溶鋼９が凝固するの
を防止する。そして、スライダー１をシリンダー15によ
って矢印方向に摺動せしめ、開孔すると同時にイマージ
ョンノズル13を経て溶鋼流９を鋳型に注入する装置であ
る。

（ii）特開昭54−15428号公報に開示された装置は、ス
ライディングノズルの自動開孔を行う装置である。すな
わち特開昭50−55538号公報に開示された装置と基本的
な原理を同一とするが、相違点は開口率を向上させるた
めに開口時のスライダーの閉位置→開位置までの移動時
間を1.5秒以内とする点である。

（iii）実開昭49−29114号公報に開示された装置にかか
るスライディングノズル６の閉状態および開状態をそれ
ぞれ第10図（ａ）および第10図（ｂ）に示す。すなわち
第10図（ａ）の閉状態から第10図（ｂ）の開状態にスラ
イディングノズル６を摺動後、酸素ランス16より酸素を
吹込み開孔する方法である。

（iv）実公昭57−14994号公報に開示された装置であ
り、単数または複数の鋳型への同時鋳込み開始を可能と
する装置である。この装置を模式的に示す第11図（ａ）
および第11図（ｂ）を用いて説明する。第11図（ａ）に
示すようにタンディシュ内の底部の注入ノズル孔７上
に、第11図（ｂ）に示す円筒状の湯留りパイプ14を被冠
設置しておき、溶鋼９が注入されこの溶鋼９が一定量に
達した時に湯留りパイプ14の一部が溶解されて、溶鋼９
は湯留りパイプ14内に流入し注入ノズル孔７を経て鋳型
内に鋳込まれる装置である。

（発明が解決しようとする課題） ところがこれらの公知手段では、溶鋼の凝固を防止し、
また開孔率を向上させることができない。すなわち 前述の（ｉ）および（ii）に示した手段（特開昭50−55
538号公報および特開昭54−15428号公報）では開孔率が
低く、特に溶鋼がタンディッシュに注入されてから開孔
するまでの時間が長くなる（45秒以上）場合には極端に
開孔率が悪化する（50％程度に低下する）。そのため、
これらの方法では大型のタンディッシュにおいて鋳込み
初期の成品の品質を向上させるまでは溶鋼を留めること
ができない（経験的に約60秒に必要である）。

さらに、これらの手段では、スライディングノズルやそ
の周辺に付着・凝固した鋼を溶解するために通気性レン
ズからの不活性ガスの吹込みを行うが、溶鋼が激しい対
流を発生できるように大量の不活性ガスを吹込む必要が
ある。しかし、不活性ガスを大量に吹込むと、吹込んだ
不活性ガスにより溶鋼が冷却されてしまい、逆に鋼の凝
固を促進してしまうおそれがある。

また（iii）に示した装置（実開昭49−29114号公報）
は、開孔率は100％であるが、酸素が吹込むため溶鋼中
に酸化物の介在物が多くなり、鋳込初期の成品の品質が
極端に悪化する。

さらに（iv）に示した装置（実公昭57−14994号公報）
では開孔率が低く、特に溶鋼温度または予熱後のタンデ
ィッシュの温度が低い場合にはパイプが溶解せず開孔し
ないことが多い。逆に、溶鋼温度または予熱後のタンデ
ィッシュの温度が高すぎる場合には所定の溶鋼がタンデ
ィッシュ内に留まる前にパイプが溶解し開孔してしまう
ために鋳込み初期の品質が悪くなる。

このようにこれらの公知手段では、溶鋼の凝固を防止す
るとともに鋳込初期の成品の品質を劣化させることな
く、開孔率を向上させることができなかったのである。

ここに本発明の目的は、溶鋼の連続鋳造の際に、タンデ
ィッシュに設けたスライディングノズルの開孔を自動的
にかつ確実に行って、溶鋼の凝固を防止するとともに鋳
込初期の成品の品質を劣化させることなく、開孔率を向
上することができるスライディングノズルの開孔方法を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは上記の課題を解決するため種々検討を重ね
た結果、鋳込み開始時すなわち取鍋よりタンディッシュ
に溶鋼を注入する直前からタンディッシュのスライディ
ングノズルが開孔するまでの間に、スライダーに設けた
ポーラス煉瓦より不活性ガス（Arガス,N₂ガス等）を吹
込むとともに、スライダーに設けたポーラス煉瓦が上固
定盤のノズル孔をカバーする範囲において適当なストロ
ークおよび周期でスライダーを上固定盤に対して往復摺
動（インチングともいう）させることにより、スライデ
ィングノズル部での溶鋼の凝固を遅らせ鋳込開始時の開
孔率を著しく高めることができるとともに、不活性ガス
の溶鋼への吹込みを鋳込み開始の直前まで行っているた
めにタンディッシュのスライディングノズル中および、
またはタンディッシュ内の溶鋼中の介在物の浮上を促進
し、溶鋼の清浄度を高めて成品の品質を向上することが
できることを知見した。

さらにこの方法において、ポーラス煉瓦をスライダーの
代わりに上固定盤のノズル孔の内周に設けることによ
り、鋳込開始後にもポーラス煉瓦より不活性ガスを溶鋼
中に吹込むことができるため、鋳込開始〜終了までの間
の溶鋼中の介在物の浮上を促進し、溶鋼の清浄度を高め
ることも可能であることも知見し、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、タンディッシュの
底部に設けられ、それぞれノズル孔を有する上固定盤、
下固定盤およびその間に設置されたスライダーからなる
スライディングノズルから鋳型に溶鋼を注入する溶鋼の
連続鋳造の開始前に、前記スライダーに設置され、ノズ
ル孔よりスライダーの摺動方向に大きな径を有するポー
ラス煉瓦を通して不活性ガスをタンディッシュ内に吹込
むとともに、前記スライディングノズルが全閉状態を維
持しスライダーに設置したポーラス煉瓦が上固定盤およ
び下固定盤に設けられたノズル孔をカバーする範囲で、
前記スライダーを上固定盤に対して往復摺動せしめ、そ
して該スライディングノズルの開孔時には前記スライダ
ーのノズル孔を前記上固定盤および下固定盤それぞれの
ノズル孔の位置にまで摺動させることを特徴とするスラ
イディングノズルの開孔方法である。

さらに別の面からは、タンディッシュの底部に設けら
れ、それぞれノズル孔を有する上固定盤、下固定盤およ
びその間に設置されたスライダーからなるスライディン
グノズルから鋳型に溶鋼を注入する溶鋼の連続鋳造の際
に、溶鋼の注入開始前および溶鋼の注入中に前記上固定
盤のノズル孔の内周に配置したポーラス煉瓦を通して不
活性ガスをタンディッシュ内に吹込むとともに、溶鋼の
注入開始前に前記スライディングノズルが全閉状態を維
持する範囲で前記スライダーを上固定盤に対して往復摺
動せしめ、そして該スライディングノズルの開孔時には
前記スライダーのノズル孔を前記上固定盤および下固定
盤それぞれのノズル孔の位置にまで摺動させることを特
徴とするスライディングノズルの開孔方法である。

（作用） 以下本発明を実施例とともに詳述するが、これは本発明
の例示でありこれにより本発明が不当に制限されるもの
ではない。

本発明において用いるスライダー１は、第２図に示すよ
うに、ノズル孔７と若干離れた位置に不活性ガスを送る
ガス導管５に接続され、かつスライダー１の動作方向
（第２図中矢印方向）についてノズル孔７こり若干大き
な径を有するポーラス煉瓦２を設置したスライダー１を
用いる。このスライダー１を第１図に示すようにタンデ
ィッシュのスライディングノズル６にセットする。

第１図に、上固定盤３、下固定盤４およびスライダー１
からなるスライディングノズル６を示す。第１図におい
てスライダー１に設置されたポーラス煉瓦２より不活性
ガスをノズル孔７を通して溶鋼９中に吹き込み、かつポ
ーラス煉瓦２が上固定盤３のノズル孔７をカバーする範
囲内でスライダー１を適当な周期、ストロークで上固定
盤３に対して、第１図中の矢印方向にシリンダー15の作
用により往復摺動させることが可能な構造となってい
る。つまり、スライダー１は公知のスライディングノズ
ルと同じように上固定盤３および下固定盤４に対して摺
動しているため、溶鋼９が洩れるおそれはない。そして
このスライダー１に設けられたポーラス煉瓦２より不活
性ガスを溶鋼９中に吹き込むことと併せて、スライダー
１を鋳込開始前に往復摺動させておくこと、すなわちイ
ンチングを行っておくことにより、スライディングノズ
ルやその周辺の孔壁に付着・凝固した鋼を機械的に剥離
させ、ポーラスレンズ２から吹出した不活性ガスの浮上
力により剥離した鋼を除去することができる。したがっ
て、ポーラス煉瓦２からのガス吹込みだけでは防止する
ことができないノズル孔７内での溶鋼９の凝固の進行を
さらに遅らせ、開孔率を向上することが可能となる。

なお第１図においては、８は取鍋を、10はタンディッシ
ュ煉瓦を、11はタンディッシュ鉄皮を、12は上ノズル
を、および13はイマージョンノズルをそれぞれ示してい
る。これにより、鋳込初期の成品品質の向上を図るのに
十分な溶鋼量をタンディッシュ内に保持したまま、著し
く高い開孔率でスライディングノズル６を開孔すること
が可能となる。

また第３図に示すように、上記開孔法にさらに湯留りパ
イプ14をタンディッシュ底部のタンディッシュ煉瓦10の
ノズル孔７上に設置することにより、取鍋７開孔時に注
入開始され、注入初期にタンディッシュ煉瓦10によって
冷却された溶鋼９が直接スライディングノズル６のノズ
ル孔７内に入り、開孔率を低下することを防止すること
によって、さらに開孔率を高めることができる。特に溶
鋼温度が比較的低い場合には開孔率が著しく向上する。

このため溶鋼の温度が比較的低温の場合（たとえば凝固
温度＋20℃以内の場合）においても著しく高い開孔率を
得ることができる。

また、上述の両方法とも溶鋼保持中に不活性ガスを吹き
込むことにより溶鋼中の介在物の浮上を促進し、溶鋼の
清浄度を向上させることができ、成品品質の向上にさら
に効果がある。

さらに第４図に示すように、第１図中のポーラス煉瓦２
を有するスライダー１の代りに、ポーラス煉瓦２を有さ
ない通常のスライダー１′を用い、上固定盤３のノズル
孔７の内周にポーラス煉瓦２を設置する。これより、不
活性ガスを溶鋼中に吹込み、かつスライダー１′を適当
な周期、ストロークで上固定盤３に対して往復摺動させ
ることによって第１図に示す方法と同様の高い開孔率が
得られる。さらにこの方法によれば、鋳込中にも、上固
定盤３から不活性ガスを溶鋼中に吹込み続けることがで
きるため、鋳込中全体を通じて、介在物を浮上し、溶鋼
を清浄化する効果があり、全体の成品品質を一層向上さ
せることができる。

さらにこの第４図に示す方法において、第３図に示す方
法と同様に、湯留りパイプ14をタンディシュ底部のタン
ディシュ煉瓦10のノズル孔７上に設置することにより、
さらに開孔率を高めることが可能となることは言うまで
もない。

以上詳述してきた本発明により、タンディッシュノズル
部における溶鋼の詰まりを防止して、高い開孔率を有す
るスライディングノズルの開孔方法を提供することが可
能となる。

さらに本発明を実施例とともに詳述するが、これは本発
明の例示であり、これにより本発明が不当に制限される
ものではない。

実施例 第２図に示すように、不活性ガスの導管５を連結し、か
つスライダーの摺動方向についてノズル孔７よりも大径
のポーラス煉瓦２を設置したスライダー１を用いて、タ
ンディツシュから鋳型への溶鋼の注入を行った。

ポーラス煉瓦２の大きさは、後で述べる鋳込スタート前
のスライダー１の往復摺動時に、上固定盤３のノズル孔
７をカバーすることができる大きさとする。例えば、ス
ライダー１の往復摺動のストローク量がノズル孔７の径
の25％である場合は、ポーラス煉瓦２はスライダーのス
トローク方向に関して、上固定盤３のノズル孔７の径よ
り最低でも25％増となる。このとき、使用するポーラス
煉瓦２は、適当な細孔を有する耐熱性煉瓦であってもよ
い。

このスライダーを第１図に示すようにタンディッシュの
スライディングノズルにセットした。鋳込開始時の各部
の作動を適切なタイミングで行うため、取鍋８のスライ
ダーの作動、タンディッシュ内の溶鋼重量およびタンデ
ィッシュのスライダー１の作動の信号をDDC（ダイレク
ト・デジタル・コントローラー）に取込み、最適なタイ
ミングでこれらを制御する。ここでDDCとは、L/Dノズル
の開度、タンディシュ内の重量の信号を入力し、この信
号によって、タンディシュスライディングノズルの作動
（インチング、開孔タイミング）を予め設定した値に制
御するとともに、開孔後はモールド内の湯面レベルを一
定に保つようにスライディングノズルの開度を調整し溶
鋼の吐出流量を制御するものである。

実際の鋳込開始時の制御例を第５図に示す。まずスライ
ダー全閉状態にて鋳込みスタート準備完了後、ポーラス
煉瓦２より不活性ガス（Arガス,N₂ガス等）を吹込み、
スライダー１をスライダーに設置したポーラス煉瓦２が
上固定盤３のノズル孔７をカバーする範囲で往復摺動
（インチング）させる。このインチングに際して、イン
チングのストローク量は、インチングの周期が３秒以内
で、かつインチングの上限および下限におけるスライダ
ーの停止時間が0.5秒以内となるようにスライダーの作
動速度を考慮し、適当な値とすることが望ましい。すな
わち第６図（ａ）および第６図（ｂ）にインチング周期
および停止時間と開孔率との関係を示す。第６図（ａ）
および第６図（ｂ）より具体的にはインチングの周期が
３秒以上又はスライダーの停止時間が0.5秒以上になる
と、開孔率が急激に悪化するため、例えばインチング周
期が２秒であって、かつ、スライダーの作動速度が平均
50mm/secである場合に停止時間を0.5秒以内とするに
は、スライダー１のストローク量は25〜50mmとなる。第
５図に示した制御例ではインチング周期を２秒、ストロ
ーク量を35mmとし、スライダーのインチングをDDCによ
り制御している。

この後、取鍋８を開孔し、タンディッシュ内に溶鋼９を
注入する。溶鋼９がタンディッシュ内にある一定量留ま
るまで、前記の不活性ガスの吹込およびスライダー１の
インチングを継続して実施する。この時タンディッシュ
内の溶鋼９の重量をDDCに取込み、ある一定量に達した
所でスライダー１を開孔させて、鋳型に溶鋼を注入す
る。

結果を第１表に示す。第１表には、本発明の実施例とし
て、第１図に示した方法、第３図に示した方法および第
４図に示した方法による場合の、また比較例として、前
述した従来法の（ii）の手段、（iii）の手段および（i
v）の手段による場合の開孔率と鋳込初期のスラブの品
質欠陥発生率指数（従来のガス開孔法による発生率を１
とする）とを併せて示す。

なお開孔率は、 により算出した。

第１表から明らかなように本発明にかかる方法により開
孔率は従来法に比べ著しく向上することがわかる。

またタンディシュ内における溶鋼の保持時間と開孔率と
の関係を第７図に示す。第７図から取鍋開孔〜タンディ
ッシュ開孔までの時間（保持時間）が１分程度経過して
も本発明により開孔率は殆ど低下しないため、鋳込みス
タート時に溶鋼中の介在物がタンディッシュ内で浮上す
るのに十分な溶鋼量および保持時間を維持することがで
きる。

さらに前記開孔法に加え、第３図に示すように、タンデ
ィッシュ底部のノズル孔７の上部に湯留パイプ14を設置
することにより、溶鋼９の温度が比較的低い場合（凝固
温度＋20℃以内）でも高い開孔率を得ることができる。
第８図に溶鋼温度と凝固温度との差に対する開孔率の関
係を示す。本発明にかかる方法により、溶鋼温度と凝固
温度の差が５℃程度であっても、90％以上の開孔率が得
られることがわかる。

なおこの場合の、鋳込開孔時の各部の作動手順は前記方
法と全く同様である。

なお、湯留りパイプは長さ100mm程度以上であることが
上記の効果は得るためには好適である。

さらに第４図に示すように、第２図に示したスライダー
１の代りに通常のスライダーすなわちポーラス煉瓦を有
さないスライダー１′を使用し、上固定盤３のノズル孔
７の周辺にポーラス煉瓦２を設置する。このポーラス煉
瓦から不活性ガスを溶鋼の注入開始前および溶鋼の注入
中に吹込むとともに、第１図の方法と同様にしてスライ
ダー１′のインチングを溶鋼の注入開始前に実施するこ
とにより、第１図に示した場合と同様の高い開孔率を得
ることができる。

なお、この時に上固定盤３のノズル孔７の周囲に設置す
るポーラス煉瓦２は、適当な細孔を有する耐熱性レンズ
であってもよい。

さらにこの本発明方法においては、ノズル孔７を開孔後
にも、上固定盤３のノズル孔７から不活性ガスを溶鋼９
に吹込み続けることによって、鋳込みの介在物の浮上を
促進し、成品の品質すなわち溶鋼の洗浄度が著しく向上
する。

なお、第３図に示した湯留パイプ14を上記の方法と併せ
て用いることにより、前記同様、溶鋼温度が低い場合に
おいても高い開孔率を維持できることは前述したとおり
である。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明にかかるスライディン
グノズルの開孔方法によれば、従来のガス開孔法に比べ
著しく高い開孔率が得られる。このため未開孔時におけ
るノズル孔の酸素洗い回数を著しく低減することができ
る。

また、溶鋼の保持時間を十分確保することができるの
で、介在物の浮上が促進され鋳込み初期の溶鋼の品質を
著しく向上させることができる。

また第３図に示す開孔方法により、溶鋼温度が低い場合
における開孔率の低下を防止することができ高い開孔率
を得ることができる。

さらに第４図に示す開孔方法により、第２図に示す開孔
方法同様の高い開孔率が得られるとともに、鋳込スター
ト後も継続して不活性ガスを溶鋼中に吹込み続けること
が可能となり、溶鋼中の介在物の浮上を促進し、成品品
質すなわち溶鋼の洗浄度を著しく向上することができ
る。

かかる効果を有する本発明の実用上の意義は極めて著し
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において用いるスライディングノズル
の使用状態を示す略式断面図； 第２図は、本発明において用いるスライディングノズル
において使用するスライダーの略式説明図； 第３図は、本発明において用いるスライディングノズル
の、他の使用状態を示す略式断面図； 第４図は、本発明において用いる、他のスライディング
ノズルの使用状態を示す略式断面図； 第５図は、本発明の実施例における、スライディングノ
ズルの開度の制御量を示すグラフ； 第６図（ａ）および第６図（ｂ）は、本発明において用
いるスライディングノズルのスライダーのインチング周
期または停止時間と、開孔率との関係を表わすグラフ； 第７図は、タンディシュ内の溶鋼保持時間と開孔率との
関係を表わすグラフ； 第８図は、溶鋼温度と凝固温度との差と、開孔率との関
係を表わすグラフ； 第９図は、特開昭50−55538号公報に開示された装置を
示す略式断面図； 第10図（ａ）および第10図（ｂ）は、実開昭49−29114
号公報に開示されたスライディングノズルを示す略式断
面図；および 第11図（ａ）および第11図（ｂ）は、実公昭57−14994
号公報に開示されたスライディングノズルを示す略式断
面図である。 1:スライダー、2:ポーラス煉瓦 3:上固定盤、4:下固定盤 5:ガス導管、6:スライディングノズル 7:ノズル孔、8:取鍋 9:溶鋼、10:タンディシュ煉瓦 11:タンディシュ鉄皮、12:上ノズル 13:イマージョンノズル、14:湯留りパイプ 15:シリンダー、16:酸素ランス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】タンディッシュの底部に設けられ、それぞ
   れノズル孔を有する上固定盤、下固定盤およびその間に
   設置されたスライダーからなるスライディングノズルか
   ら鋳型に溶鋼を注入する溶鋼の連続鋳造の開始前に、前
   記スライダーに設置され、ノズル孔よりスライダーの摺
   動方向に大きな径を有するポーラス煉瓦を通して不活性
   ガスをタンディッシュ内に吹込むとともに、前記スライ
   ディングノズルが全閉状態を維持し、かつスライダーに
   設置したポーラス煉瓦が上固定盤および下固定盤に設け
   られたノズル孔をカバーする範囲で、前記スライダーを
   上固定盤に対して往復摺動せしめ、そして該スライディ
   ングノズルの開孔時には前記スライダーのノズル孔を前
   記上固定盤および下固定盤それぞれのノズル孔の位置に
   まで摺動させることを特徴とするスライディングノズル
   の開孔方法。
2. 【請求項２】タンディッシュの底部に設けられ、それぞ
   れノズル孔を有する上固定盤、下固定盤およびその間に
   設置されたスライダーからなるスライディングノズルか
   ら鋳型に溶鋼を注入する溶鋼の連続鋳造の際に、溶鋼の
   注入開始前および溶鋼の注入中に前記上固定盤のノズル
   孔の内周に配置したポーラス煉瓦を通して不活性ガスを
   タンディッシュ内に吹込むとともに、溶鋼の注入開始前
   に、前記スライディングノズルが全閉状態を維持する範
   囲で前記スライダーを上固定盤に対して往復摺動せし
   め、そして該スライディングノズルの開孔時には前記ス
   ライダーのノズル孔を前記上固定盤および下固定盤それ
   ぞれのノズル孔の位置にまで摺動させることを特徴とす
   るスライディングノズルの開孔方法。
3. 【請求項３】前記タンディッシュの底部に設けられた注
   入ノズル孔の周囲に円筒状の湯溜りパイプを設置してお
   くことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の
   スライディングノズルの開孔方法。