JPH09108794A - 金属連続鋳造用鋳型へ液体金属を導入するためのノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管状の第１部分(2) と、中空な第２部分(6)
とを有し、第１部分(2)の一端は液体金属を収容した容
器と連通し、その他端(4) は第２部分(6) の内部で開口
し、第２部分(6) の内部空間(7) の少なくとも１部(29)
は第１部分(2) に対してほぼ直角な方向を向き且つ両端
に鋳型の鋳造空間内に開口した少なくとも一つの開口(1
0, 11)を有する形式の金属の連続鋳造用鋳型に液体金属
を導入するためのノズル(1) の改良。 【解決方法】 第１部分(2) の内側またはその延長上の
液体金属の通路に配置された障害物を有し、この障害物
が金属をノズル内部の好ましい軌道からそらすための少
なくとも１つの孔を有する部品を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属、特に鋼の連続
鋳造法に関するものである。本発明は特に「ノズル」と
いわれる断熱材料で作られた管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ノズルは一般に上端が液体金属の貯蔵容
器の役目をする容器に連結され、下端は鋳型内の溶解液
体金属中に侵漬されている。鋳造物はこの鋳型内で凝固
し始める。ノズルの役目は上記容器と鋳型との間を移動
する間に液体金属のジェット流が雰囲気によって酸化さ
れることから保護する点にある。また、この下端を適当
な形にすることによって最高の条件で鋳造物が凝固する
ように鋳型内での液体金属の流れの向きを変えることが
できる。

【０００３】連続鋳造は一般に「平鋼」とよばれる極め
て細長い長方形断面の鋳造物が得られるような鋳型で行
うことができ、製鉄製鋼の場合、これは鋼をスラブすな
わち幅が約１〜２ｍ、厚さが約20cmの鋳造物を製造する
場合である。しかし、最近の「薄板スラブ鋳造機」とよ
ばれるプラントの中には数cmの薄さにすることができる
ものもあ。これらの装置では鋳型は固定壁で構成され、
その金属に接触していない面が強制冷却される。

【０００４】液体金属を直接凝固することによって厚さ
が数mmの鋼のストリップを直接得るプラントの実験も行
われている。ここで使用される鋳型の鋳造空間は互いに
逆方向へ回転する平行な水平軸線を有する一対の内部冷
却ロールによる大きな側面とロール端部に押圧された側
壁とよばれる断熱材料のプレートで閉じられた小さな側
面とで規定される。ロールの代わりに冷却されたエンド
レスベルトを使うこともできる。

【０００５】この形式の鋳型では最初に液体金属を鋳造
空間の小さい側面の方向へ向って流すのが好ましい。そ
のため、金属を熱的に均質化して鋳型に沿った凝固厚さ
の変動を無くすような試みが行われている。薄板ストリ
ップの鋳造では、断熱材料で作られた側壁が用いられる
ので、熱的均質化とそれに必要な液体金属の攪拌とが特
に重要であり、側壁に接している金属を強制的に更新で
きない場合には、金属が異常に強く冷え、側壁に望まし
くない金属の凝固物ができる。

【０００６】特開昭60-21,171 号では、望ましい熱的均
質化を得るために２つの部分から成るノズルをロール間
鋳造法で用いている。その第１部分は円筒形の管で作ら
れ、その上端は分配器の底に形成された孔と連通してい
る。この分配器は鋳型に供給される液体鋼の貯蔵容器を
構成している。この管の口は、金属の流量を確実に制御
するストッパーまたは摺動ゲートシステムを用いて、操
作者が部分的または完全に自由に閉じることができる。
ノズルの中を流れる金属の最大流量はこの口の断面で決
まる。上記の管の下端に例えば螺合されたノズルの第２
部分は、鋳型内の液体溶融金属中に侵漬されている。こ
の第２部分は中空な部材で作られ、上記の円筒形の管の
下側の口はこの中空部材の内側に開口している。中空部
材の内部空間の先端部分は一般に細長い形状をしてお
り、管に対してほぼ直角な方向を向いている。

【０００７】ノズルの使用時には、この中空部材を鋳型
の大きな側面と平行に配置して液体金属を中空部材の細
長い先端部分の両端に作られた各オリフィスを介して鋳
型内に流す。このオリフィスを「ノズル開口」とよんで
いる。鋼が例えば約 60 t/時の流量でノズル中を移動す
る時には、管の部分での金属の速度は容易に毎秒数メー
トルに達する。この条件下では、液体金属で満たされる
のはノズルの円筒形部分の断面のほんの一部である。こ
うしたノズルの部分的な充填状態には多くの欠点があ
る。先ず、「吸引ポンプ効果」により多孔性な断熱材料
を通って外気が吸引され、ノズルと分配器との連結部の
密封部材の欠陥があった場合にはそこからのリークによ
って外気が吸引されて、金属の品質が低下する。

【０００８】さらに、分配器の底の遮断装置が一部しか
開いていない場合には、金属の流れに渦ができ、不均一
になる。その結果、ノズル開口部から出た金属の流れの
不安定性が強くなる。この不安定性は第１の欠点を無く
す目的でノズルに不活性ガスを送り込むさらに強くな
る。その結果、鋳型の右と左の部分で流れが非対称にな
る危険がある。

【０００９】こうした不安定性および非対称性によっ
て、鋳型内の溶融液体金属内に波が生じ、金属表面の高
さが絶えず変動する。これは鋳造物を均一に凝固させる
上では極めて不都合なことである。この波は表面高さを
検出して表面位置を制御する装置の誤動作の原因にもな
る。そのためストッパーまたは摺動ゲートの開口度を絶
えず迅速に変える命令を出して高さの変動を金属の平均
高さで補償することが行われている。しかし、このよう
に変更を絶えず行うことは金属の高さの不安定性を増す
ことになる。また、ノズル内の液体金属の速度が速い
と、ノズルを作っている断熱材料、特に水平中空部材の
底に金属のジェットが当たる衝撃点での磨耗が激しくな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冶金
製品の連続鋳造法で用いられてる従来のノズルよりも安
定且つより均一な状態で金属を鋳型に流すことが可能な
ノズルを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、管状の第１部
分と、中空な第２部分とを有し、第１部分の一端は液体
金属を収容した容器と連通し、その他端は第２部分の内
部で開口し、第２部分の内部空間の少なくとも１部は第
１部分に対してほぼ直角な方向を向き且つ両端に鋳型の
鋳造空間内に開口した少なくとも一つの開口を有する形
式の金属の連続鋳造用鋳型に液体金属を導入するための
ノズルにおいて、第１部分の内側またはその延長上の液
体金属の通路に配置された障害物を有し、この障害物が
金属をノズル内部の好ましい軌道からそらすための少な
くとも１つの孔を有する部品を有することを特徴とする
ノズルを提供する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１変形例では障害物が
複数の孔を有する少なくとも１つのディスクで構成され
る。本発明の第２変形例では障害物が有底の中空部品で
構成され、この中空部品はノズルの第２部分の内部空間
に挿入され、その側壁には開口を有している。本発明の
１つの実施例ではノズル全体の内部空間がＴ字型をして
いる。

【００１３】以下で説明するように、本発明は、液体金
属の通路に障害物を挿入して金属の流れを理論的に好ま
しい軌道から急激に反らし且つ金属の通る空間の断面の
一部を小さくしてその本来の流れを妨げるものである。
金属の流量が同じ場合、こうすることによって、流速を
制限し、ノズルの内部空間を満たす効果を全体として向
上させることができる。従って、ノズルから出た金属流
の状態の乱れ(erraticvariarion)が無くなり、鋳型の右
半分と左半分での流れの対称性および流れの均一性が著
しく向上する。本発明は添付図面を参照した以下の説明
からより良く理解できよう。

【００１４】

【実施例】図１の (a)〜(b) に示す本発明の第１実施例
では、ノズル１が上記の従来技術と同様にグラファイト
化アルミナ等の断熱材料で作られた２つの主要部分で構
成されている。図示した例では第１部分と第２部分は螺
合している。第１部分は円筒形またはほぼ円筒形の管２
であり、その内部空間３は液体金属の通路を構成してい
る。この管２は通常は垂直に保持されている。管２の上
部は連続鋳造の分配器のような液体金属の貯蔵容器の役
目をする容器（図示せず）に連結され、その開口部を通
って所定の流量で液体金属が流される。この流量は操作
者がストッパーまたは摺動ゲートを用いて調節すること
ができる。管２の下端４の外壁にはネジ部５を有し、こ
のネジ部５によって下端４はノズル１の第２部分に固定
される。

【００１５】第２部分は、図示した実施例では、外側輪
郭形状が逆Ｔ字型の中空部材６で構成されている。この
中空部材６の内部空間７も逆Ｔ字形で、その円筒形部分
８は管２の内部空間３へ向かって延びている。円筒形部
分８の上側部分は拡大され、その壁にはネジが付けら
れ、管２の下端４と螺合できるようになっている。円筒
形部分８は管状部分10に対してほぼ直角に開口してい
る。この管状部分10はほぼ円形、長円形または長方形
で、その両端は「ノズル開口部」とよばれるオリフィス
11、11' になっており、液体金属はこのオリフィスを通
ってノズルの外へ流出する。ノズル開口部11、11' は鋳
造中は常に鋳造空間内に満たされた液体金属の表面下に
維持される。

【００１６】本発明の中空部材６の円筒形部分８の内部
空間７の拡大部分９の内側壁に形成されたネジ部の下側
には収容部12が設けられている。この収容部12内には断
熱材料で作られた上側ディスク13、中間ディスク14およ
び下側ディスク15からなる３つのディスクが、上下に重
られた状態で、ノズル１の２つの部分２、６の間に収容
され、配置されている。収容部12およびディスク13、1
4、15の寸法は、ノズル１を固定した時に管２の下端が
上側ディスク13に当接するように選択される。上側ディ
スク13は、管２の内部空間３に対して直角に設置される
ディスク表面の一部に分布された所定数の孔16を有して
いる。中間ディスク14は少なくとも管２の内部空間３と
等しい開口を有する例えば正方形または円形の単一の穴
17を有している。中間ディスク14は上側ディスク13と下
側ディスク15とを離すためのスペーサーの役目をする。

【００１７】下側ディスク15も所定数の孔18を有する
が、この孔18の数および寸法は上側ディスク13の孔16の
数および寸法と相違させることができる。しかし、所望
の結果を得るためには、孔16、18を互いにオフセットし
（位置をズラし）て、ディスク13、14、15の組合せによ
って構成される障害物を理論的に可能な限り少量の液体
金属がディスクに衝突せずに横切ることができるように
することが重要である。障害物の効果を良くするために
は、液体金属が存在する確率が最大になる上側ディスク
13の中央には孔を明けないで、鋳造ジェット流の速度を
できるだけ早く減速するのが好ましい。障害物のない場
合と同じ最大流量で常に金属が鋳造できるようにするた
めに、一般に、各ディスクの孔および穴の全断面積は分
配器の出口の断面積以下にしてはならない。

【００１８】中空部材６の底19には「漏れ孔」とよばれ
る孔20を設けることができる。この漏れ孔自体は公知の
ものである。漏れ孔20の通常の役目は金属の一部を鋳型
下部へ流すこくにある。ここでの拡散によってノズル開
口部11、11' での金属の流量および流出速度が小さくな
り、従って、金属が鋳型の小さい方の側面に激しく衝突
して鋳型内の凝固状態を攪乱することを防止することが
できる。ロール間鋳造の場合にはこの拡散によって断熱
材料の側壁が過剰に劣化することを避けることができ
る。さらに、漏れ孔20は鋳造空間の下部、特にノズル１
の真下の部分への溶融金属の均一な供給を可能にして、
凝固状態をより良く制御することができるようにする。
本発明の障害物を用いると漏れ孔20の利点を最大限に得
ることができる。すなわち、金属がノズル１の内部、特
に中空部材６の内部をに均一に流れれば流れる程、それ
に比例して漏れ孔20の効果も高くなる。特に、ノズル軸
線に最も近い漏れ孔20を通る金属の流れを減速させるこ
とができる。

【００１９】一例を挙げると、管２の内経が60mmで、管
状部分10のノズル開口部11、11' が直径が30mmの円形断
面で、その内部に外経が 100mmで、厚さが25mmの３枚の
ディスク13、14、15からなる障害物を有するノズル１の
場合の仕様は以下の通りにすることができる： 1) 上側ディスク13では、直径13mmの孔16を８個の有
し、これらの孔16は３つの孔の列が２つ２つの孔の列か
ら離れて配列される。 2) 中間ディスク14が１辺が60mmの正方形断面または直
径が60mmの円形断面を有する単一の穴17を有する。 3) 下側ディスク15では、直径19mmの孔18を５つ有し、
これらの孔は中央の１つの孔を４つの孔が正方形に取り
囲むように配置される。

【００２０】この例で液体鋼を鋳造した場合には、金属
が60t/時の流量でノズル１を通過した時に、障害物のな
いと、管２の内部空間の一部しか液体鋼で満たされな
い。これに対して、上記障害物を設けた場合には、液体
鋼の流れが障害物によって十分に減速され、その流速は
約１m/秒に減速されて管２が良く満たされる。しかも、
同じ流速60t/時の金属でも、金属の流出速度はノズル開
口部11、11' の全断面積で安定且つほぼ均一になる。従
って、ノズル１を通る金属の流量が変わらなければ鋳型
内の金属の高さは十分に安定する。ディスクを鋳造金属
の種類に対抗できる断熱材料、例えばジルコニアで作っ
て金属による過剰な化学的攻撃から防ぐ必要がある。

【００２１】上記のディスク式障害物の形式は一例で、
当然上記実施例に限定されるものではない。特に、通常
の鋳造条件で許容可能な結果を得るのに十分な場合に
は、単一の穴を有するディスクを用いることができ、逆
に、鋳造流の減速効果を強めるために３つ以上のディス
クを用いることもできるということは理解できよう。同
様に、大きな単一の穴17のみを有する中間ディスク14
は、複数の孔を有する２つのディスク13、15の間のスペ
ーサーの役目しかしないので、厳密には必須要素ではな
いが、この中間ディスク14は上側ディスク13の孔に対向
したディスク15の中実部分の上に金属が許容量を越えて
集中して流下するのを防止して、下側ディスク15の磨耗
を減らす役目をする。

【００２２】図２は本発明の第２実施例を示し、図１の
部材と均等な部材には同じ参照符号を付けてある。ノズ
ル１に挿入された障害物は一端に底22を有する管状部品
21で構成されている。この管状部品21の開口端には肩部
23が設けられ、この肩部23は本発明の第１実施例の中空
部材６に形成されたディスク13、14、15を収容するため
の収容部12の中に挿入することができる。管状部品21の
側壁24には孔25、26、27が形成され、液体金属は大部分
のエネルギーを失った後にこの孔を通って管状部品21の
内部空間28から中空部材６の内部空間７へ通る。図２の
実施例の孔25、26、27の数は６つで、管状部品21に３段
階の高さで分布されたほぼ長孔である。この管状部品21
によって液体金属の流れを中空部材６の内部空間７の円
筒形部分８の側壁へ向けることができる。管状部品21の
内側でエネルギーが吸収され、さらにこの側壁でも金属
の衝撃エネルギーを吸収することができる。また、ノズ
ル１内での金属の残留時間をできるだけ長く且つ均一に
するために、図のようにこの孔の向きはノズルの開口部
11、11' の方向に対して直角にするのが好ましい。

【００２３】図示した実施例の管状部品21は、内部空間
28が長さ84mm、直径30mmで、孔25、26、27の大きさは10
×20mmである。この管状部品21を図１と同じノズル１に
挿入した場合、図１の障害物のディスク13、14、15の場
合の金属流とほぼ同じ速度および均一性が得られる。

【００２４】本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。例えば、障害物を管２の延長上だけではなく、管
２の内部に挿入することもできる。また、実施例と同様
あるいは実施例以外の形状で同じ機能を全て満たすこと
のできる複数の障害物をノズル１内に挿入することもで
きる。本発明はスラブ、薄板スラブ、薄板ストラップ等
の平らな鋼の連続鋳造に主として適用されるが、これに
限定されるものではなく、金属の流れを減速してノズル
を良く満たし、ノズルから出る液体金属の安定性を良く
することが望まれる任意の金属の連続鋳造の任意の形状
のノズルで使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 障害物が複数の有孔ディスクからなる本発明
の第１変形例の図で、(a) は縦断面図、(b),(c),(d) は
各有孔ディス孔の平面図である。

【図２】 障害物が中空部品からなる本発明の第２変形
例の縦断面図で、中空部品はノズルの第１の管状部分へ
向かって延び、ノズルの第２部分の側壁へ向かって金属
を向けるようになっている。

【符号の説明】

１ ノズル ２ 第１管状部分 ６ 第２中空部分 ７ 内部空間 11、11' ノズル開口 12 収容部 13、14、15 ディスク 17 単一の孔 19、22 底 20 漏れ孔 21 管状部品 24 側壁 25、26、27 孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ミシェル ダマス フランス国 62330 イスベルグ リュ アナトール フランス ８ (72)発明者 リュク ヴァンドゥヴィル フランス国 62400 ベトゥヌ リュ エ ドガール キネ 32 (72)発明者 ジェラール レソン フランス国 58000 ヌヴェール リュ ドゥ ラ パルシュミネリ １ビス (72)発明者 ロラン ガシェ フランス国 57200 サレグミン グロス ブリデルストロフ ニュメロ 32

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管状の第１部分(2) と、中空な第２部分
   (6) とを有し、第１部分(2) の一端は液体金属を収容し
   た容器と連通し、その他端(4) は第２部分(6)の内部で
   開口し、第２部分(6) の内部空間(7) の少なくとも１部
   (29)は第１部分(2) に対してほぼ直角な方向を向き且つ
   両端に鋳型の鋳造空間内に開口した少なくとも一つの開
   口(10, 11)を有する形式の金属の連続鋳造用鋳型に液体
   金属を導入するためのノズル(1) において、 第１部分(2) の内側またはその延長上の液体金属の通路
   に配置された障害物を有し、この障害物が金属をノズル
   内部の好ましい軌道からそらすための少なくとも１つの
   孔を有する部品を有することを特徴とするノズル。
2. 【請求項２】 障害物が複数の孔を有する少なくとも１
   つのディスクで構成される請求項１に記載のノズル。
3. 【請求項３】 障害物が複数の孔(16, 18)を有する複数
   のディスク(13, 15)で構成され、これらのディスクが第
   １部分(2) の内部断面に近い単一の穴(17)を有する別の
   ディスク(14)によって互いに離されている請求項１に記
   載のノズル。
4. 【請求項４】 障害物が内部に液体金属を受ける有底(2
   2)の管状部品(21)で構成され、この管状部品(21)の側壁
   (24)には孔(25, 26, 27)が形成され、金属はこの孔(25,
   26, 27)を通ってノズル(1) の第２部分(6) の内部空間
   (7) へ通ることができる請求項１に記載のノズル。
5. 【請求項５】 孔(25, 26, 27)がノズル(1) の第２部分
   (6) の内壁を向いている請求項４に記載のノズル。
6. 【請求項６】 ノズル(1) の第１部分(2) が第２部分
   (6) に螺合され、障害物が第２部分(6) の内壁に形成し
   た収容部(12)中に挿入されている請求項１〜５のいずれ
   か一項に記載のノズル。
7. 【請求項７】 第１部分(2) に対してほぼ直角な第２部
   分(6) の内部空間(7)の一部(29)が細長い形状を有して
   いて、ノズル全体の内部空間がＴ字型である請求項１〜
   ６のいずれか一項に記載のノズル。
8. 【請求項８】 中空部材(6) の底(19)に少なくとも１つ
   の漏れ孔(20)を有する請求項１〜７のいずれか一項に記
   載のノズル。