多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法
【課題】 鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にする多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供する。
【解決手段】 溶鋼１９が上から下に通過する筒状のノズル本体１１と、ノズル本体１１の下端に連設して設けられ、鋳型２２内に浸漬される吐出部１２とを有する多孔浸漬ノズル１０において、吐出部１２の流路１３の平均断面積はノズル本体１１の下部流路１４の断面積より小さく、ノズル本体１１の下部流路１４の内平均寸法Ｄと吐出部１２の流路１３の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、鋳型２２の短辺側を指向する吐出部１２の側壁１５、１６には上下に複数の吐出口１７、１８が設けられている。
【解決手段】 溶鋼１９が上から下に通過する筒状のノズル本体１１と、ノズル本体１１の下端に連設して設けられ、鋳型２２内に浸漬される吐出部１２とを有する多孔浸漬ノズル１０において、吐出部１２の流路１３の平均断面積はノズル本体１１の下部流路１４の断面積より小さく、ノズル本体１１の下部流路１４の内平均寸法Ｄと吐出部１２の流路１３の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、鋳型２２の短辺側を指向する吐出部１２の側壁１５、１６には上下に複数の吐出口１７、１８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造において溶鋼を鋳型に注入するための多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関し、詳しくは鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にする多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造においては、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型内に溶鋼を注湯し、鋳型による一次冷却で健全な凝固殻を形成し、引き続いて鋳型の下方に配置された支持セグメントに付設した冷却ノズルからの散水による二次冷却により凝固を促進して鋳片を製造している。しかしながら、鋳片の品質は、鋳型内で形成される初期の凝固殻の良否、及び鋳型内の下方に侵入する気泡や介在物の有無によって大きく左右される。すなわち、鋳型内においては、浸漬ノズルの左右対となる吐出口からの溶鋼の吐出流は、鋳型の短辺側に衝突して鋳型内壁に沿って上昇する上向き流と鋳型内壁に沿って下降する下向き流に分流するが、吐出口に介在物等が付着すると上向き流及び下向き流において左右のバランスが乱れたり局部的に強い吐出流が生じたりして流れが大きく変動し、凝固殻の生成不良や、気泡及び介在物が起因する欠陥発生の要因となる。従って、この吐出流の偏流を抑制する方法、及び発生した偏流を減衰させて安定した流れにする方法が鋭意検討されているのが現状であり、更に、吐出流を制御する方法あるいは吐出流の制御が可能な各種の浸漬ノズルの提案が行なわれている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筒状体からなる第１のノズル部と、この第１のノズル部に連設する中空の矩形状からなる第２のノズル部を有し、第２のノズル部の下方を開放して吐出口にすると共に、第２のノズル部の内部を通過する溶鋼流に直交する抵抗部材を複数配置した浸漬ノズル及びその浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法が提案されている。
特許文献２には、下端部を閉塞した筒体（ノズル本体）の対向する側壁に一対の溶鋼の吐出口を設け、各吐出口の外側に吐出口を囲む空間部を有する滞留室を配置し、吐出口と対向する滞留室の壁に複数の小吐出口を設けて、溶鋼をノズル本体の下部及び滞留室で撹拌混合して微小介在物の合体と集合を促進して鋳型内における介在物の浮上性を良好にする浸漬ノズルが提案されている。
【０００４】
特許文献３には、浸漬ノズルの左右の側壁に上下一対の吐出口をそれぞれ設け、上下の吐出口間の距離をＤ、モールド長さをＬ、スループットをＹ、モールド上端からメニスカスに至るまでの距離をＺとして、Ｄ＜Ｌ−Ｚ−６４Ｙ−３７０とすることで、スループットを高めてもモールドパウダー等を巻き込むことなく品質の高い鋳片を得ることができる高速連続鋳造用浸漬ノズルが開示されている。
特許文献４には、浸漬ノズルの構造を簡素化して鋳片の気泡、介在物、及びパウダー巻き込み等の品質欠陥要因を解消するため、浸漬ノズルの吐出口を上下２段に設け、吐出口の角度を鋳型の長辺側長さ、鋳型の短辺側長さ、及び吐出口からの吐出流が鋳型の長辺側壁と衝突するまでに移動する距離をそれぞれ特定の範囲に規定することによって、浸漬ノズルからの吐出流の減衰と溶鋼の吐出流を鋳型の長辺側壁に衝突させることが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１３０４５６号公報
【特許文献２】実開昭６０−７１４６２号公報
【特許文献３】特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献４】特開平２−２９５６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、吐出流の方向を浸漬ノズルの下方側に向かうようにしているため、上向き流によるパウダーの巻込みや湯面変動に起因した表面欠陥等を阻止できるが、下向きの溶鋼流を抵抗部材で減衰することが困難であり、強い下向き流が形成され、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入して内部欠陥の要因となる。更に、上向き流が弱くなるため、鋳型内で形成される初期の凝固殻の内表面の溶鋼の流れによる洗浄効果が減少し、凝固殻の内表面に気泡や介在物が捕捉され、鋳片の表面欠陥の要因になるという問題がある。
特許文献２の発明では、浸漬ノズルの下部に流下した溶鋼流を滞留室内でその落下エネルギーを安定して減衰することができず、空間部を介して小吐出口に流れる溶鋼流に偏流が生じ、小吐出口から鋳型内への吐出流にも偏流が形成され、局部的に強い流れが発生する。その結果、溶鋼の下向き流や上向き流に起因した表面欠陥、及び気泡や介在物が鋳片の深部に侵入して発生する内部欠陥が発生する。更に、小吐出口に介在物の付着が生じて溶鋼の偏流が加速されたり、ノズルの構造が複雑になり耐火物のコストが高くなる等の問題がある。
【０００７】
特許文献３の発明では、上下方向の２段の吐出口の間隔が狭い場合は、吐出口から出た溶鋼流が合流し、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果がなくなる。一方、２段の吐出口の間隔が広い場合は、溶鋼の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口を通過する流量バランスが崩れるという問題が生じる。
特許文献４の発明では、特許文献３の発明における問題点に加えて、鋳型内壁で成長しつつある凝固殻の内で長辺側の凝固殻に溶鋼の吐出流が直接当たるため、長辺側に形成される凝固殻の厚みのバラツキに起因する欠陥の発生、及び鋳型の長辺側壁に衝突した溶鋼流が短辺側壁に強い流れとなって再度衝突するため、短辺側壁における下向き流が大きくなり、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入することを十分に回避できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にする多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る多孔浸漬ノズルは、溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている。
ここで、流路の平均断面積とは流路の上流側から下流側に沿って流路の横断面積が変化する場合における横断面積の平均値を指し、流路の最小内寸法ｄとは流路の横断面積が最小となる位置における内寸法の最小値を指す。また、下部流路の内平均寸法Ｄとは、下部流路の横断面における最大内寸法と最小内寸法の平均値を指す。更に、吐出部の流路の内寸法とは吐出部の流路の断面積に等しい円の直径を指し、ノズル本体の下部流路の内寸法とはノズル本体の下部流路の断面積に等しい円の直径を指し、吐出口の内寸法とは吐出口の断面積に等しい円の直径を指す。
【００１０】
本発明に係る連続鋳造方法は、溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有し、前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている多孔浸漬ノズルを介して、前記鋳型内に溶鋼を注湯し、溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜く。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法においては、鋳型内に浸漬される吐出部からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。これにより、下向き流の減衰と均一化によって鋳片深部へ侵入する気泡や介在物を減少させることができ、鋳片の欠陥を防止できる。
特に、本発明に係る多孔浸漬ノズルにおいて、鋳型内の溶鋼のメニスカスから最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌと、吐出部の上端から最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘの間に、０．１ｄ＜ｘ＜５ｄかつ１．５Ｄ＜Ｌ−ｘの関係が成立する場合、側壁の上下に少なくとも２以上の吐出口を設けて下側に設けられた吐出口の内寸法（断面積）を上側に設けられた吐出口の内寸法（断面積）よりも小さくする場合では、鋳型内で極端な上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥の発生を防止し、湯面近傍への熱供給を適正にして安定した鋳造が可能になる。そして、鋳片の凝固殻の内側面のウォッシング効果が積極的に発現して、凝固殻に捕捉される気泡や介在物を速やかに浮上させて、表層部の欠陥を減少することができる。更に、吐出流を緩慢にできるので、高速鋳造が可能になり、鋳造の生産性を向上できる。従って、気泡や介在物による欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に製造できる。
【００１２】
また、吐出部の横断面の外形が矩形である場合では、各吐出口からの吐出量のばらつきを小さくすることができ、均一な流れを形成することが可能になる。各吐出口に溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられている場合では、ひさし部により吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制して均一な流れにすることができ、気泡や介在物による欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に安定して製造することが可能になる。ノズル本体の下部を除く部分に流路断面積が縮小する絞り部が設けられている場合では、ノズル本体内に落下する溶鋼の落下エネルギーを絞り部で吸収して従来発生していた吐出流の偏流を抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造することが可能になる。ノズル本体の下部を除く部分に溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている場合では、ノズル本体内に落下する溶鋼の落下エネルギーを整流部材で吸収し、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化でき、従来発生していた吐出流の偏流を更に抑制することが可能になると共に、良好な品質を備えた鋳片を製造することが可能になる。
そして、少なくとも吐出部の流路及び吐出口の周囲がそれぞれカルシアを含有する耐火物及びドロマイトクリンカーを含有する耐火物のいずれか一方又は双方で構成されている場合では、アルミナ系の介在物が耐火物に付着しても介在物と耐火物中のカルシアが反応して界面に低融点化合物を形成するので、介在物が溶鋼によって下流側へ流され従来のようなアルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止することが可能になる。その結果、吐出量のばらつきを減少させて製造する鋳片の品質を向上できる。
【００１３】
更に、本発明に係る多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法において、多孔浸漬ノズルの各吐出口の軸心の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定し、吐出部を鋳型内の溶鋼のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で鋳型中の溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にする場合では、吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができ、高品質の鋳片を製造することが可能になる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になり、生産性を高めることができる。
また、溶鋼中にカルシウムが添加されている場合では、生成すアルミナ系介在物を低融点化することができ、吐出口の詰まりを抑制して、安定した鋳造を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図２は同多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図３（Ａ）は同多孔浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ矢視断面図、図４（Ａ）は従来例に係る浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ矢視断面図、図５は本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図６は本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図７は本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図８は本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０は、溶鋼１９が上から下に通過する筒状のノズル本体１１と、ノズル本体１１の下端に連設して設けられ、鋳型２２内に浸漬される吐出部１２とを有している。ここで、吐出部１２の流路１３の断面積は、ノズル本体１１の下部流路１４の断面積に比較して小さくなっている。そして、下部流路１４の内径（内平均寸法）Ｄと、吐出部１２の流路１３の内径（最小内寸法）ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満である。従って、下部流路１４と吐出部１２の流路１３との接続部には段差が発生している。
【００１６】
また、吐出部１２の横断面の外形は矩形で、鋳型２２の短辺側を指向する吐出部１２の各側壁１５、１６にはそれぞれ上下に、例えば、２個の吐出口１７、１８が設けられている。更に、下側に設けられた吐出口１８の内寸法は上側に設けられた吐出口１７の内寸法よりも小さく形成されており、吐出口１８の断面積は吐出口１７の断面積よりも小さくなっている。更に、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βが、それぞれ水平に対して上向き１０°から下向き４５°以内に設定されている（図１では、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βが、それぞれ水平に対して上向きに形成されている場合を示している）。なお、吐出部１２の流路１３の内寸法は上端から下端まで一定である。
【００１７】
このような構成とすることにより、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部１２に供給する際、下部流路１４と吐出部１２の流路１３との接続部に存在する段差により溶鋼流が絞られて、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。
なお、下部流路１４の内径Ｄと、吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄが０．８以上になると、ノズル本体１１の下部流路１４を通過する溶鋼１９の下降流が吐出部１２内の溶鋼１９に直接作用して、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図ることが困難になる。また、ｄ／Ｄの下限値は０．２、好ましくは０．４である。ｄ／Ｄが０．２未満では、吐出部１２による圧損が大きくなり過ぎて所定の溶鋼流量を確保することが困難になる。
【００１８】
ここで、吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘが、流路１３の最小内径（内径）ｄに対して０．１ｄ＜ｘ＜５ｄを満たすように形成されている。そして、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカスから上側の吐出口１７の外側上端までの距離Ｌを、１．５Ｄ＜Ｌ−ｘの関係が満たされるようにすることで、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部１２に供給する際、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に確実に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。
【００１９】
なお、ｘが０．１ｄ以下の場合、溶鋼が吐出口１７に到るまでに通過する流路１３内の距離が短かいため、溶鋼流動が不安定になり吐出口１７、１８から吐出する吐出流を緩慢化かつ均一にできない。また、ｘが５ｄ以上の場合、溶鋼中の圧損が回復して、吐出口１７、１８から吐出する吐出流を緩慢化かつ均一にできない。更に、Ｌ−ｘが１．５Ｄ以下の場合、ノズル本体１１内の溶鋼の影響を受けて吐出流を緩慢化かつ均一化できない。一方、Ｌ−ｘの上限値については規定していないが、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さと鋳型２２内部への浸漬方法を考慮すると、２０Ｄ以下にすることが好ましい。
更に、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βを水平に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定することにより、各吐出口１７、１８から吐出する溶鋼１９の上向き流及び下向き流の速度を調整することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができる。
【００２０】
吐出部１２の流路１３及び吐出口１７、１８の周囲は、それぞれドロマイトクリンカーを含有する耐火物で構成されており、流路１３の終端部には、例えば、アルミナ黒鉛質耐火物で構成された底部２０がジルコニア系のモルタルを介して設けられている。ここで、ドロマイトクリンカーを含有する耐火物とは、例えば、ＣａＯ成分の含有量Ｗ1 とＭｇＯ成分の含有量Ｗ2 との質量比Ｗ1 ／Ｗ2 が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含まれたものである。なお、この耐火物中には、炭素成分が１質量％以下含有されている。また、ＣａＯ成分及びＭｇＯ成分を除いた残部成分の含有量Ｗ3 に対するＣａＯ成分の含有量Ｗ1 の質量比Ｗ1 ／Ｗ3 が２〜３０で、特に、残部成分中のＳｉＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 の各含有率が、それぞれ３質量％以下、更には１質量％以下になるように調整されている。
また、ノズル本体１１は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物を用いて形成することができる。なお、アルミナ黒鉛質耐火物とドロマイトとは反応するため、ノズル本体１１と吐出部１２とはジルコニア系のモルタルを介して接続されている。また、ノズル本体１１をジルコニア黒鉛質耐火物で構成することも可能で、この場合は吐出部１２をノズル本体１１に直接接続できる。
【００２１】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図２に示すように、溶鋼１９をタンディッシュ２１に入れ、更にタンディッシュ２１の下方に設けた多孔浸漬ノズル１０を介して鋳型２２に注湯した。なお、鋳型２２は、横断面の外形及び内形が共に矩形であり、例えば、内形の寸法は２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍである。そして、鋳型２２による冷却と支持セグメント２３に設けた図示しない冷却水ノズルからの散水による冷却によって、凝固殻（凝固シェル）２４を生成させ、凝固殻２４の成長を促進しながら、軽圧下セグメント２５の複数の図示しない押圧ロールによって圧下を行い、ピンチロール２６により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型２２から引き抜き、鋳片２７を鋳造する。
ここで、鋳造速度を０．６ｍ／ｍｉｎ以上にすることにより、鋳片の表層や内部に欠陥のない鋳片を製造できるが、生産性をより高め、鋳片を高温度で加熱炉等の後工程に供給して熱エネルギーを有効に活用するためには、鋳造速度を０．８ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましく、更には１ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましい。一方、鋳造速度の上限値については規定していないが、溶鋼の凝固を行なう連続鋳造設備の冷却能力を考慮すれば、例えば、３ｍ／ｍｉｎ以下の鋳造速度で鋳造するのがよい。
【００２２】
多孔浸漬ノズル１０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋳型２２の短辺側に、吐出口１７、１８が設けられた側壁１５、１６が対向するように鋳型２２内に浸漬されている。また、多孔浸漬ノズル１０は、上側の吐出口１７の上端部が、例えば鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカス（湯面）位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型２２中の溶鋼１９に浸漬するように配置し固定されている。更に、多孔浸漬ノズル１０中に、アルゴンガスを吹き込む場合は、アルゴンガス量を、例えば０．２〜２０ノルマルリットル／分に調整する。なお、アルゴンガスをタンディッシュ２１に設けられた上ノズル、スライディングノズル（ＳＮ）プレート、及び多孔浸漬ノズル１０に設けたスリットを介してそれぞれ吹き込むようにする場合、その総量が０．２〜２０ノルマルリットル／分となるように調整する。
【００２３】
ここで、各吐出口１７、１８から鋳型２２内へ溶鋼１９を吐出させた場合、溶鋼１９中のＡｌから生成したＡｌ2 Ｏ3 は、各吐出口１７、１８の内側面である稼動面２８に付着するが、付着したＡｌ2 Ｏ3 がドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点のＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相が形成される。ここで、ＣａＯ成分の含有量Ｗ1 とＭｇＯ成分の含有量Ｗ2 との質量比Ｗ1 ／Ｗ2 が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含有されるようにしているため、過剰なＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相の形成が抑えられる。また、ドロマイトクリンカーの結晶粒子の粒界にＳｉＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 が存在することで、ドロマイトクリンカーの消化を抑えると共に、ドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点の化合物を形成し、ＣａＯの移動を活発化させてＣａＯの反応性を向上させることができる。更に、Ａｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相の形成に伴って稼動面２８の内部に形成されるＭｇＯリッチな層により、稼動面側の耐食性を向上できる。
【００２４】
これにより、図３に示すように、鋳型２２内に形成される各吐出口１７、１８からの溶鋼１９の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１９の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。また、極端に偏流した上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥の発生を防止し、湯面近傍への熱供給を適正にして、安定した鋳造が可能になる。
一方、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溶鋼１９を鋳型２２の短辺側に向けて吐出する１対の吐出口３０、３１を有底の筒状のノズル本体２９の下部に設けた従来の浸漬ノズル３２を使用した場合、各吐出口３０、３１から吐出する溶鋼１９の流れが凝固殻の内面に衝突し、反転する上向き流及び下向き流が発生する。これにより、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、また強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在物に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
以上のことから、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を使用することで、アルミナ系介在物による各吐出口１７、１８の孔詰まりを防止し、各吐出口１７、１８からの溶鋼１９の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、高品質の鋳片２７を製造できる。また、溶鋼１９中にカルシウム（Ｃａ）を添加して、例えば、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにすることにより、前記した効果をより顕著に発現することができる。
【００２５】
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３３は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、下部流路１４と吐出部３４の流路３５の接続部において下部流路１４の内径と吐出部３４の流路３５の内径が実質的に同一で、吐出部３４の流路３５の内径が吐出部３４の上端から下端に向けて徐々に減少していることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
このような構成とすることにより、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部３４に供給する際、下部流路１４から吐出部３４の流路３５内に侵入した溶鋼１９は流路３５の側壁に接触することにより溶鋼流の流れが妨げられ、吐出部３４による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３３を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２６】
図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３６は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、ノズル本体３７の内部に存在する溶鋼１９の湯面位置３９（二次メニスカス位置）より、例えば、５０〜３００ｍｍ上方のノズル本体３７の内周部に、その内径Ｓがノズル本体３７の内径Ｄよりも小さな絞り部４０（例えば、Ｄ／２≦Ｓ＜Ｄ）が設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
これにより、落下する溶鋼１９を絞り部４０の段差部分に衝突させ、溶鋼１９の落下エネルギーを減衰することができ、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の下部流路３８の高さ方向における圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３６を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２７】
図７に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４１は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、ノズル本体４２の内部に存在する溶鋼１９の湯面位置４４（二次メニスカス位置）より、例えば、５０〜３００ｍｍ上方のノズル本体４２の内周部に、整流部材４５が設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで、整流部材４５には複数（例えば、４以上）の貫通孔４６が形成されている。そして、整流部材４５は、ノズル本体４２の内周側に、例えば、５〜１０ｍｍの幅で突出させて形成した掛止部４７の上面に、その下面を当接させて配置されている。なお、各貫通孔４６の内側面が溶鋼１９との接触面４８となるので、整流部材４５を、ドロマイトクリンカーを含有する耐火物で構成することが好ましい。この場合、少なくともノズル本体４２の内面側で整流部材４５と直接接触する部分には、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００２８】
このような構成とすることにより、多孔浸漬ノズル４１内に落下してきた溶鋼１９を、多孔浸漬ノズル４１内の溶鋼１９の湯面に直接衝突させることなく、整流部材４５で溶鋼１９の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔４６で分散させて下部流路４３へ均一な流れとして供給できるので、多孔浸漬ノズル４１内の湯面位置４４の変動を抑制できる。これにより、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の下部流路４３の高さ方向における圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４１を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２９】
図８に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４９は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、吐出部５０に設けられた各吐出口５１、５２の上部には、各吐出口５１、５２から吐出した溶鋼１９の流れを誘導する平板状のひさし部５３、５４がそれぞれ設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで、ひさし部５３、５４の傾斜角度γ、δは、水平状態に対して上向き１０°から下向き３５°の範囲に設定し、上側の吐出口５１の上端部が、例えば、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型２２中の溶鋼１９に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にする。このように、ひさし部５３、５４の傾斜角度γ、δ、及び鋳型２２内の溶鋼１９への多孔浸漬ノズル４９の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量を規定することで、各吐出口５１、５２から吐出する溶鋼１９の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片２７深部への侵入を抑制することができる。
【００３０】
ここで、ひさし部５３、５４の傾斜角度が水平位置に対して上向き１０度を超える場合、上向き流による湯面の変動やパウダーの巻き込みを生じる。一方、ひさし部５３、５４の傾斜角度が水平位置に対して下向き３５度を超える場合、下向き流が強くなり、この下向き流に随伴する介在物や気泡が鋳片２７の深部に侵入し、鋳片２７の内部欠陥の要因になり、高品質の鋳片を製造できない。以上のことから、高品質の鋳片２７を製造するためには、ひさし部５３、５４の傾斜角度を、水平位置に対して上向き５°から下向き２０°の範囲とすることが好ましく、更に好ましくは水平位置に対して上向き５°から下向き１５°の範囲とすることがよい。なお、第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４９を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った試験例について説明する。
ここで、図９は試験例１における多孔浸漬ノズルのｄ／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、図１０は試験例２における多孔浸漬ノズルのｘ／ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、図１１は試験例３における多孔浸漬ノズルで（Ｌ−ｘ）／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、、図１２は試験例４における鋳造速度と製造した鋳片の不具合発生指数との関係を示す説明図である。
［試験例１］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０を超え１．２未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１以上かつ５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。なお、Ｌ−ｘ＝２．５Ｄとした。そして、得られた鋳片２７の不具合（不良品）発生指数とｄ／Ｄとの関係を調べた。その試験条件を表１、表２に、試験結果を図９に示す。ここで、鋳片２７の不具合発生指数とは、所定期間内に製造した鋳片２７に対する不具合の発生割合を示しており、１に近づくほど不具合が多く発生していることを示している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
図９に示すように、多孔浸漬ノズル１０のｄ／Ｄが０．２以上で０．８未満であれば、比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。一方、ｄ／Ｄが０．８以上又は０．２未満になると不具合発生指数は増加し、特にｄ／Ｄが０．８以上では不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、多孔浸漬ノズル１０のｄ／Ｄは０．２以上で０．８未満にするのがよいことが確認できた。
【００３５】
［試験例２］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０を超え８未満の範囲）、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合発生指数とｘ／ｄとの関係を調べた。その試験条件を表３、表４に、試験結果を図１０に示す。なお、Ｌ−ｘ＝２．５Ｄとした。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
図１０に示すように、多孔浸漬ノズル１０のｘ／ｄが０．１を超え、かつ５未満であれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。
一方、ｄ／Ｄが５以上又は０．１未満になると不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、多孔浸漬ノズル１０のｘ／ｄは０．１を超えかつ５未満にするのがよいことが確認できた。
【００３９】
［試験例３］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１を超え５未満の範囲）、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカスから上側の吐出口１７の外側上端までの距離をＬとして比（Ｌ−ｘ）／Ｄ（０を超え３．５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合発生指数と（Ｌ−ｘ）／Ｄとの関係を調べた。その試験条件を表５、表６に、試験結果を図１１に示す。なお、ｘ＝Ｄとした。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】
図１１に示すように、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５を超えるように多孔浸漬ノズル１０を鋳型２２内に浸漬すれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数を０．２未満にすることができ、高品質の鋳片２７を製造できることが確認できた。
一方、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５以下になると不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５を超えるように多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さを設定するのがよいことが確認できた。なお、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが３．５以上で２０を超えない範囲でも、不具合発生指数は０．２未満となり、高品質の鋳片２７を製造できることが確認できた。
【００４３】
［試験例４］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１以上かつ５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を調べた。その試験条件を表７、表８に、試験結果を図１２にを示す。
また、従来例に係る浸漬ノズル（ｄ／Ｄ＝１、ｘ／ｄ＝０，吐出口の傾斜角度α＝１５°）において、浸漬ノズルの浸漬深さ、アルゴンガスの吹き込み量、及び鋳造速度をそれぞれ表９に示す条件に設定して、鋳片を製造した。そして、得られた鋳片の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を調べた。その結果を図１２に併せて示す。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【表８】
【００４６】
【表９】
【００４７】
図１２に示すように、鋳造速度が０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎであれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。
一方、従来例に係る浸漬ノズルでは、図１２に示すように、鋳造速度が低速になる程、すなわち、０．７ｍ／分未満の速度の場合、鋳片にヘゲ、スリバ等が発生し、鋳片表層の品質を低下させる。また、鋳造速度が高速になる程、すなわち、１．５ｍ／分を超える速度の場合、鋳片に、気泡、介在物等の起因による内部欠陥が発生する。従って、不具合発生指数が、実施例に係る多孔浸漬ノズルと比較して、大幅に高くなることが分かる。以上のことから、実施例に係る多孔浸漬ノズルを使用することで、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にできる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第５の実施の形態においては、各吐出口の上部のみにひさし部を設けたが、各吐出口の下部及び側部のいずれか一方又は双方、あるいは各吐出口を囲むようにひさし部を設けてもよい。更に、第３の実施の形態においても整流部材及びひさし部のいずれか一方又は双方を設けることもできる。また、第２の実施の形態においても、絞り部、整流部材、及びひさし部のいずれか１又は任意の２以上を設けることもできる。なお、吐出部の流路及び吐出口の周囲は、カルシアを含有する耐火物で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図２】同多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）は同多孔浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ矢視断面図である。
【図４】（Ａ）は従来例に係る浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ矢視断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図９】試験例１における多孔浸漬ノズルのｄ／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１０】試験例２における多孔浸漬ノズルのｘ／ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１１】試験例３における多孔浸漬ノズルで（Ｌ−ｘ）／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１２】試験例４における鋳造速度と製造した鋳片の不具合発生指数との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：多孔浸漬ノズル、１１：ノズル本体、１２：吐出部、１３：流路、１４：下部流路、１５、１６：側壁、１７、１８：吐出口、１９：溶鋼、２０：底部、２１：タンディッシュ、２２：鋳型、２３：支持セグメント、２４：凝固殻、２５：軽圧下セグメント、２６：ピンチロール、２７：鋳片、２８：稼動面、２９：ノズル本体、３０、３１：吐出口、３２：浸漬ノズル、３３：多孔浸漬ノズル、３４：吐出部、３５：流路、３６：多孔浸漬ノズル、３７：ノズル本体、３８：下部流路、３９：湯面位置、４０：絞り部、４１：多孔浸漬ノズル、４２：ノズル本体、４３：下部流路、４４：湯面、４５：整流部材、４６：貫通孔、４７：掛止部、４８：接触面、４９：多孔浸漬ノズル、５０：吐出部、５１、５２：吐出口、５３、５４：ひさし部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造において溶鋼を鋳型に注入するための多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関し、詳しくは鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にする多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造においては、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型内に溶鋼を注湯し、鋳型による一次冷却で健全な凝固殻を形成し、引き続いて鋳型の下方に配置された支持セグメントに付設した冷却ノズルからの散水による二次冷却により凝固を促進して鋳片を製造している。しかしながら、鋳片の品質は、鋳型内で形成される初期の凝固殻の良否、及び鋳型内の下方に侵入する気泡や介在物の有無によって大きく左右される。すなわち、鋳型内においては、浸漬ノズルの左右対となる吐出口からの溶鋼の吐出流は、鋳型の短辺側に衝突して鋳型内壁に沿って上昇する上向き流と鋳型内壁に沿って下降する下向き流に分流するが、吐出口に介在物等が付着すると上向き流及び下向き流において左右のバランスが乱れたり局部的に強い吐出流が生じたりして流れが大きく変動し、凝固殻の生成不良や、気泡及び介在物が起因する欠陥発生の要因となる。従って、この吐出流の偏流を抑制する方法、及び発生した偏流を減衰させて安定した流れにする方法が鋭意検討されているのが現状であり、更に、吐出流を制御する方法あるいは吐出流の制御が可能な各種の浸漬ノズルの提案が行なわれている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、筒状体からなる第１のノズル部と、この第１のノズル部に連設する中空の矩形状からなる第２のノズル部を有し、第２のノズル部の下方を開放して吐出口にすると共に、第２のノズル部の内部を通過する溶鋼流に直交する抵抗部材を複数配置した浸漬ノズル及びその浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法が提案されている。
特許文献２には、下端部を閉塞した筒体（ノズル本体）の対向する側壁に一対の溶鋼の吐出口を設け、各吐出口の外側に吐出口を囲む空間部を有する滞留室を配置し、吐出口と対向する滞留室の壁に複数の小吐出口を設けて、溶鋼をノズル本体の下部及び滞留室で撹拌混合して微小介在物の合体と集合を促進して鋳型内における介在物の浮上性を良好にする浸漬ノズルが提案されている。
【０００４】
特許文献３には、浸漬ノズルの左右の側壁に上下一対の吐出口をそれぞれ設け、上下の吐出口間の距離をＤ、モールド長さをＬ、スループットをＹ、モールド上端からメニスカスに至るまでの距離をＺとして、Ｄ＜Ｌ−Ｚ−６４Ｙ−３７０とすることで、スループットを高めてもモールドパウダー等を巻き込むことなく品質の高い鋳片を得ることができる高速連続鋳造用浸漬ノズルが開示されている。
特許文献４には、浸漬ノズルの構造を簡素化して鋳片の気泡、介在物、及びパウダー巻き込み等の品質欠陥要因を解消するため、浸漬ノズルの吐出口を上下２段に設け、吐出口の角度を鋳型の長辺側長さ、鋳型の短辺側長さ、及び吐出口からの吐出流が鋳型の長辺側壁と衝突するまでに移動する距離をそれぞれ特定の範囲に規定することによって、浸漬ノズルからの吐出流の減衰と溶鋼の吐出流を鋳型の長辺側壁に衝突させることが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１３０４５６号公報
【特許文献２】実開昭６０−７１４６２号公報
【特許文献３】特開平２−１８７２４０号公報
【特許文献４】特開平２−２９５６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、吐出流の方向を浸漬ノズルの下方側に向かうようにしているため、上向き流によるパウダーの巻込みや湯面変動に起因した表面欠陥等を阻止できるが、下向きの溶鋼流を抵抗部材で減衰することが困難であり、強い下向き流が形成され、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入して内部欠陥の要因となる。更に、上向き流が弱くなるため、鋳型内で形成される初期の凝固殻の内表面の溶鋼の流れによる洗浄効果が減少し、凝固殻の内表面に気泡や介在物が捕捉され、鋳片の表面欠陥の要因になるという問題がある。
特許文献２の発明では、浸漬ノズルの下部に流下した溶鋼流を滞留室内でその落下エネルギーを安定して減衰することができず、空間部を介して小吐出口に流れる溶鋼流に偏流が生じ、小吐出口から鋳型内への吐出流にも偏流が形成され、局部的に強い流れが発生する。その結果、溶鋼の下向き流や上向き流に起因した表面欠陥、及び気泡や介在物が鋳片の深部に侵入して発生する内部欠陥が発生する。更に、小吐出口に介在物の付着が生じて溶鋼の偏流が加速されたり、ノズルの構造が複雑になり耐火物のコストが高くなる等の問題がある。
【０００７】
特許文献３の発明では、上下方向の２段の吐出口の間隔が狭い場合は、吐出口から出た溶鋼流が合流し、溶鋼を２孔から分散させて吐出させた効果がなくなる。一方、２段の吐出口の間隔が広い場合は、溶鋼の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口を通過する流量バランスが崩れるという問題が生じる。
特許文献４の発明では、特許文献３の発明における問題点に加えて、鋳型内壁で成長しつつある凝固殻の内で長辺側の凝固殻に溶鋼の吐出流が直接当たるため、長辺側に形成される凝固殻の厚みのバラツキに起因する欠陥の発生、及び鋳型の長辺側壁に衝突した溶鋼流が短辺側壁に強い流れとなって再度衝突するため、短辺側壁における下向き流が大きくなり、気泡や介在物が鋳片の深部に侵入することを十分に回避できないという問題が生じる。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にする多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る多孔浸漬ノズルは、溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている。
ここで、流路の平均断面積とは流路の上流側から下流側に沿って流路の横断面積が変化する場合における横断面積の平均値を指し、流路の最小内寸法ｄとは流路の横断面積が最小となる位置における内寸法の最小値を指す。また、下部流路の内平均寸法Ｄとは、下部流路の横断面における最大内寸法と最小内寸法の平均値を指す。更に、吐出部の流路の内寸法とは吐出部の流路の断面積に等しい円の直径を指し、ノズル本体の下部流路の内寸法とはノズル本体の下部流路の断面積に等しい円の直径を指し、吐出口の内寸法とは吐出口の断面積に等しい円の直径を指す。
【００１０】
本発明に係る連続鋳造方法は、溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有し、前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている多孔浸漬ノズルを介して、前記鋳型内に溶鋼を注湯し、溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜く。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法においては、鋳型内に浸漬される吐出部からの溶鋼の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。これにより、下向き流の減衰と均一化によって鋳片深部へ侵入する気泡や介在物を減少させることができ、鋳片の欠陥を防止できる。
特に、本発明に係る多孔浸漬ノズルにおいて、鋳型内の溶鋼のメニスカスから最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌと、吐出部の上端から最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘの間に、０．１ｄ＜ｘ＜５ｄかつ１．５Ｄ＜Ｌ−ｘの関係が成立する場合、側壁の上下に少なくとも２以上の吐出口を設けて下側に設けられた吐出口の内寸法（断面積）を上側に設けられた吐出口の内寸法（断面積）よりも小さくする場合では、鋳型内で極端な上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥の発生を防止し、湯面近傍への熱供給を適正にして安定した鋳造が可能になる。そして、鋳片の凝固殻の内側面のウォッシング効果が積極的に発現して、凝固殻に捕捉される気泡や介在物を速やかに浮上させて、表層部の欠陥を減少することができる。更に、吐出流を緩慢にできるので、高速鋳造が可能になり、鋳造の生産性を向上できる。従って、気泡や介在物による欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に製造できる。
【００１２】
また、吐出部の横断面の外形が矩形である場合では、各吐出口からの吐出量のばらつきを小さくすることができ、均一な流れを形成することが可能になる。各吐出口に溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられている場合では、ひさし部により吐出口から吐出する溶鋼の拡散を抑制して均一な流れにすることができ、気泡や介在物による欠陥を防止した高品質の鋳片を効率的、かつ経済的に安定して製造することが可能になる。ノズル本体の下部を除く部分に流路断面積が縮小する絞り部が設けられている場合では、ノズル本体内に落下する溶鋼の落下エネルギーを絞り部で吸収して従来発生していた吐出流の偏流を抑制でき、良好な品質を備えた鋳片を製造することが可能になる。ノズル本体の下部を除く部分に溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられている場合では、ノズル本体内に落下する溶鋼の落下エネルギーを整流部材で吸収し、しかも整流部材の各貫通孔によって整流部材を通過する溶鋼の落下流を均一化でき、従来発生していた吐出流の偏流を更に抑制することが可能になると共に、良好な品質を備えた鋳片を製造することが可能になる。
そして、少なくとも吐出部の流路及び吐出口の周囲がそれぞれカルシアを含有する耐火物及びドロマイトクリンカーを含有する耐火物のいずれか一方又は双方で構成されている場合では、アルミナ系の介在物が耐火物に付着しても介在物と耐火物中のカルシアが反応して界面に低融点化合物を形成するので、介在物が溶鋼によって下流側へ流され従来のようなアルミナ系介在物による小孔の孔詰まりを防止することが可能になる。その結果、吐出量のばらつきを減少させて製造する鋳片の品質を向上できる。
【００１３】
更に、本発明に係る多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法において、多孔浸漬ノズルの各吐出口の軸心の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定し、吐出部を鋳型内の溶鋼のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で鋳型中の溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にする場合では、吐出口から吐出する溶鋼の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができ、高品質の鋳片を製造することが可能になる。しかも、溶鋼の吐出流の偏流が無いので、広い範囲の吐出部角度での鋳造が可能になり、同時に浸漬深さをメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲にして、安定した高速鋳造が可能になり、生産性を高めることができる。
また、溶鋼中にカルシウムが添加されている場合では、生成すアルミナ系介在物を低融点化することができ、吐出口の詰まりを抑制して、安定した鋳造を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図２は同多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図、図３（Ａ）は同多孔浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ矢視断面図、図４（Ａ）は従来例に係る浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ矢視断面図、図５は本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図６は本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図７は本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図、図８は本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【００１５】
図１、図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０は、溶鋼１９が上から下に通過する筒状のノズル本体１１と、ノズル本体１１の下端に連設して設けられ、鋳型２２内に浸漬される吐出部１２とを有している。ここで、吐出部１２の流路１３の断面積は、ノズル本体１１の下部流路１４の断面積に比較して小さくなっている。そして、下部流路１４の内径（内平均寸法）Ｄと、吐出部１２の流路１３の内径（最小内寸法）ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満である。従って、下部流路１４と吐出部１２の流路１３との接続部には段差が発生している。
【００１６】
また、吐出部１２の横断面の外形は矩形で、鋳型２２の短辺側を指向する吐出部１２の各側壁１５、１６にはそれぞれ上下に、例えば、２個の吐出口１７、１８が設けられている。更に、下側に設けられた吐出口１８の内寸法は上側に設けられた吐出口１７の内寸法よりも小さく形成されており、吐出口１８の断面積は吐出口１７の断面積よりも小さくなっている。更に、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βが、それぞれ水平に対して上向き１０°から下向き４５°以内に設定されている（図１では、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βが、それぞれ水平に対して上向きに形成されている場合を示している）。なお、吐出部１２の流路１３の内寸法は上端から下端まで一定である。
【００１７】
このような構成とすることにより、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部１２に供給する際、下部流路１４と吐出部１２の流路１３との接続部に存在する段差により溶鋼流が絞られて、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。
なお、下部流路１４の内径Ｄと、吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄが０．８以上になると、ノズル本体１１の下部流路１４を通過する溶鋼１９の下降流が吐出部１２内の溶鋼１９に直接作用して、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図ることが困難になる。また、ｄ／Ｄの下限値は０．２、好ましくは０．４である。ｄ／Ｄが０．２未満では、吐出部１２による圧損が大きくなり過ぎて所定の溶鋼流量を確保することが困難になる。
【００１８】
ここで、吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘが、流路１３の最小内径（内径）ｄに対して０．１ｄ＜ｘ＜５ｄを満たすように形成されている。そして、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカスから上側の吐出口１７の外側上端までの距離Ｌを、１．５Ｄ＜Ｌ−ｘの関係が満たされるようにすることで、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部１２に供給する際、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に確実に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。
【００１９】
なお、ｘが０．１ｄ以下の場合、溶鋼が吐出口１７に到るまでに通過する流路１３内の距離が短かいため、溶鋼流動が不安定になり吐出口１７、１８から吐出する吐出流を緩慢化かつ均一にできない。また、ｘが５ｄ以上の場合、溶鋼中の圧損が回復して、吐出口１７、１８から吐出する吐出流を緩慢化かつ均一にできない。更に、Ｌ−ｘが１．５Ｄ以下の場合、ノズル本体１１内の溶鋼の影響を受けて吐出流を緩慢化かつ均一化できない。一方、Ｌ−ｘの上限値については規定していないが、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さと鋳型２２内部への浸漬方法を考慮すると、２０Ｄ以下にすることが好ましい。
更に、各吐出口１７、１８の軸心の傾斜角度α、βを水平に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定することにより、各吐出口１７、１８から吐出する溶鋼１９の上向き流及び下向き流の速度を調整することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片深部への侵入を抑制することができる。
【００２０】
吐出部１２の流路１３及び吐出口１７、１８の周囲は、それぞれドロマイトクリンカーを含有する耐火物で構成されており、流路１３の終端部には、例えば、アルミナ黒鉛質耐火物で構成された底部２０がジルコニア系のモルタルを介して設けられている。ここで、ドロマイトクリンカーを含有する耐火物とは、例えば、ＣａＯ成分の含有量Ｗ1 とＭｇＯ成分の含有量Ｗ2 との質量比Ｗ1 ／Ｗ2 が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含まれたものである。なお、この耐火物中には、炭素成分が１質量％以下含有されている。また、ＣａＯ成分及びＭｇＯ成分を除いた残部成分の含有量Ｗ3 に対するＣａＯ成分の含有量Ｗ1 の質量比Ｗ1 ／Ｗ3 が２〜３０で、特に、残部成分中のＳｉＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 の各含有率が、それぞれ３質量％以下、更には１質量％以下になるように調整されている。
また、ノズル本体１１は、従来から使用されている浸漬ノズル用の耐火物、例えばアルミナ黒鉛質耐火物を用いて形成することができる。なお、アルミナ黒鉛質耐火物とドロマイトとは反応するため、ノズル本体１１と吐出部１２とはジルコニア系のモルタルを介して接続されている。また、ノズル本体１１をジルコニア黒鉛質耐火物で構成することも可能で、この場合は吐出部１２をノズル本体１１に直接接続できる。
【００２１】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法について説明する。
図２に示すように、溶鋼１９をタンディッシュ２１に入れ、更にタンディッシュ２１の下方に設けた多孔浸漬ノズル１０を介して鋳型２２に注湯した。なお、鋳型２２は、横断面の外形及び内形が共に矩形であり、例えば、内形の寸法は２５０ｍｍ×１０００〜１８００ｍｍである。そして、鋳型２２による冷却と支持セグメント２３に設けた図示しない冷却水ノズルからの散水による冷却によって、凝固殻（凝固シェル）２４を生成させ、凝固殻２４の成長を促進しながら、軽圧下セグメント２５の複数の図示しない押圧ロールによって圧下を行い、ピンチロール２６により０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で鋳型２２から引き抜き、鋳片２７を鋳造する。
ここで、鋳造速度を０．６ｍ／ｍｉｎ以上にすることにより、鋳片の表層や内部に欠陥のない鋳片を製造できるが、生産性をより高め、鋳片を高温度で加熱炉等の後工程に供給して熱エネルギーを有効に活用するためには、鋳造速度を０．８ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましく、更には１ｍ／ｍｉｎ以上にすることが好ましい。一方、鋳造速度の上限値については規定していないが、溶鋼の凝固を行なう連続鋳造設備の冷却能力を考慮すれば、例えば、３ｍ／ｍｉｎ以下の鋳造速度で鋳造するのがよい。
【００２２】
多孔浸漬ノズル１０は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋳型２２の短辺側に、吐出口１７、１８が設けられた側壁１５、１６が対向するように鋳型２２内に浸漬されている。また、多孔浸漬ノズル１０は、上側の吐出口１７の上端部が、例えば鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカス（湯面）位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型２２中の溶鋼１９に浸漬するように配置し固定されている。更に、多孔浸漬ノズル１０中に、アルゴンガスを吹き込む場合は、アルゴンガス量を、例えば０．２〜２０ノルマルリットル／分に調整する。なお、アルゴンガスをタンディッシュ２１に設けられた上ノズル、スライディングノズル（ＳＮ）プレート、及び多孔浸漬ノズル１０に設けたスリットを介してそれぞれ吹き込むようにする場合、その総量が０．２〜２０ノルマルリットル／分となるように調整する。
【００２３】
ここで、各吐出口１７、１８から鋳型２２内へ溶鋼１９を吐出させた場合、溶鋼１９中のＡｌから生成したＡｌ2 Ｏ3 は、各吐出口１７、１８の内側面である稼動面２８に付着するが、付着したＡｌ2 Ｏ3 がドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点のＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相が形成される。ここで、ＣａＯ成分の含有量Ｗ1 とＭｇＯ成分の含有量Ｗ2 との質量比Ｗ1 ／Ｗ2 が０．４６〜３．０であって、しかもＭｇＯ成分が３０〜７０質量％含有されるようにしているため、過剰なＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相の形成が抑えられる。また、ドロマイトクリンカーの結晶粒子の粒界にＳｉＯ2 及びＦｅ2 Ｏ3 が存在することで、ドロマイトクリンカーの消化を抑えると共に、ドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応して低融点の化合物を形成し、ＣａＯの移動を活発化させてＣａＯの反応性を向上させることができる。更に、Ａｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系液相の形成に伴って稼動面２８の内部に形成されるＭｇＯリッチな層により、稼動面側の耐食性を向上できる。
【００２４】
これにより、図３に示すように、鋳型２２内に形成される各吐出口１７、１８からの溶鋼１９の吐出流を緩慢、かつ均一な流れにでき、形成される溶鋼１９の下向き流を弱く、しかも、偏流のない均一な流れにできる。また、極端に偏流した上向きの吐出流の発生を抑制できるので、湯面の変動を回避してパウダーの巻き込みなどの欠陥の発生を防止し、湯面近傍への熱供給を適正にして、安定した鋳造が可能になる。
一方、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溶鋼１９を鋳型２２の短辺側に向けて吐出する１対の吐出口３０、３１を有底の筒状のノズル本体２９の下部に設けた従来の浸漬ノズル３２を使用した場合、各吐出口３０、３１から吐出する溶鋼１９の流れが凝固殻の内面に衝突し、反転する上向き流及び下向き流が発生する。これにより、上向き流による湯面の変動やパウダー巻き込みが生じ、また強い下向き流に随伴する気泡や介在物が鋳片の深部に侵入するため、鋳片内部の気泡や介在物に起因する欠陥を防止できず、鋳片の品質低下を招いたり、鋳片を安定に製造できない問題が発生する。
以上のことから、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を使用することで、アルミナ系介在物による各吐出口１７、１８の孔詰まりを防止し、各吐出口１７、１８からの溶鋼１９の吐出流の偏流を抑制し、更には防止して、高品質の鋳片２７を製造できる。また、溶鋼１９中にカルシウム（Ｃａ）を添加して、例えば、カルシウム濃度を５〜５０ｐｐｍにすることにより、前記した効果をより顕著に発現することができる。
【００２５】
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３３は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、下部流路１４と吐出部３４の流路３５の接続部において下部流路１４の内径と吐出部３４の流路３５の内径が実質的に同一で、吐出部３４の流路３５の内径が吐出部３４の上端から下端に向けて徐々に減少していることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
このような構成とすることにより、溶鋼１９をノズル本体１１から吐出部３４に供給する際、下部流路１４から吐出部３４の流路３５内に侵入した溶鋼１９は流路３５の側壁に接触することにより溶鋼流の流れが妨げられ、吐出部３４による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の高さ方向の圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３３を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２６】
図６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３６は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、ノズル本体３７の内部に存在する溶鋼１９の湯面位置３９（二次メニスカス位置）より、例えば、５０〜３００ｍｍ上方のノズル本体３７の内周部に、その内径Ｓがノズル本体３７の内径Ｄよりも小さな絞り部４０（例えば、Ｄ／２≦Ｓ＜Ｄ）が設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
これにより、落下する溶鋼１９を絞り部４０の段差部分に衝突させ、溶鋼１９の落下エネルギーを減衰することができ、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の下部流路３８の高さ方向における圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル３６を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２７】
図７に示すように、本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４１は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、ノズル本体４２の内部に存在する溶鋼１９の湯面位置４４（二次メニスカス位置）より、例えば、５０〜３００ｍｍ上方のノズル本体４２の内周部に、整流部材４５が設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで、整流部材４５には複数（例えば、４以上）の貫通孔４６が形成されている。そして、整流部材４５は、ノズル本体４２の内周側に、例えば、５〜１０ｍｍの幅で突出させて形成した掛止部４７の上面に、その下面を当接させて配置されている。なお、各貫通孔４６の内側面が溶鋼１９との接触面４８となるので、整流部材４５を、ドロマイトクリンカーを含有する耐火物で構成することが好ましい。この場合、少なくともノズル本体４２の内面側で整流部材４５と直接接触する部分には、ジルコニア系のモルタルを使用する。
【００２８】
このような構成とすることにより、多孔浸漬ノズル４１内に落下してきた溶鋼１９を、多孔浸漬ノズル４１内の溶鋼１９の湯面に直接衝突させることなく、整流部材４５で溶鋼１９の落下エネルギーを一旦減衰した後、各貫通孔４６で分散させて下部流路４３へ均一な流れとして供給できるので、多孔浸漬ノズル４１内の湯面位置４４の変動を抑制できる。これにより、吐出部１２による圧損を溶鋼１９に付与することができ、溶鋼１９の下部流路４３の高さ方向における圧力差によって上下の吐出口１７、１８を通過する流量バランスが崩れるのを抑制することができ、各吐出口１７、１８から吐出する吐出流の緩慢化及び均一化を図って溶鋼１９を鋳型２２内に吐出できる。なお、第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４１を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【００２９】
図８に示すように、本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４９は、本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０と比較して、吐出部５０に設けられた各吐出口５１、５２の上部には、各吐出口５１、５２から吐出した溶鋼１９の流れを誘導する平板状のひさし部５３、５４がそれぞれ設けられていることが特徴となっている。このため、同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
ここで、ひさし部５３、５４の傾斜角度γ、δは、水平状態に対して上向き１０°から下向き３５°の範囲に設定し、上側の吐出口５１の上端部が、例えば、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲の深さで、鋳型２２中の溶鋼１９に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にする。このように、ひさし部５３、５４の傾斜角度γ、δ、及び鋳型２２内の溶鋼１９への多孔浸漬ノズル４９の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量を規定することで、各吐出口５１、５２から吐出する溶鋼１９の上向き流及び下向き流の速度を抑制することができ、上向き流に起因する湯面変動やパウダー巻き込みによる欠陥、下向き流に起因する気泡や介在物の鋳片２７深部への侵入を抑制することができる。
【００３０】
ここで、ひさし部５３、５４の傾斜角度が水平位置に対して上向き１０度を超える場合、上向き流による湯面の変動やパウダーの巻き込みを生じる。一方、ひさし部５３、５４の傾斜角度が水平位置に対して下向き３５度を超える場合、下向き流が強くなり、この下向き流に随伴する介在物や気泡が鋳片２７の深部に侵入し、鋳片２７の内部欠陥の要因になり、高品質の鋳片を製造できない。以上のことから、高品質の鋳片２７を製造するためには、ひさし部５３、５４の傾斜角度を、水平位置に対して上向き５°から下向き２０°の範囲とすることが好ましく、更に好ましくは水平位置に対して上向き５°から下向き１５°の範囲とすることがよい。なお、第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル４９を用いた連続鋳造方法は、第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０を用いた連続鋳造方法と同一に行なうことができるので、説明は省略する。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った試験例について説明する。
ここで、図９は試験例１における多孔浸漬ノズルのｄ／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、図１０は試験例２における多孔浸漬ノズルのｘ／ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、図１１は試験例３における多孔浸漬ノズルで（Ｌ−ｘ）／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図、、図１２は試験例４における鋳造速度と製造した鋳片の不具合発生指数との関係を示す説明図である。
［試験例１］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０を超え１．２未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１以上かつ５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。なお、Ｌ−ｘ＝２．５Ｄとした。そして、得られた鋳片２７の不具合（不良品）発生指数とｄ／Ｄとの関係を調べた。その試験条件を表１、表２に、試験結果を図９に示す。ここで、鋳片２７の不具合発生指数とは、所定期間内に製造した鋳片２７に対する不具合の発生割合を示しており、１に近づくほど不具合が多く発生していることを示している。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
図９に示すように、多孔浸漬ノズル１０のｄ／Ｄが０．２以上で０．８未満であれば、比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。一方、ｄ／Ｄが０．８以上又は０．２未満になると不具合発生指数は増加し、特にｄ／Ｄが０．８以上では不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、多孔浸漬ノズル１０のｄ／Ｄは０．２以上で０．８未満にするのがよいことが確認できた。
【００３５】
［試験例２］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０を超え８未満の範囲）、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合発生指数とｘ／ｄとの関係を調べた。その試験条件を表３、表４に、試験結果を図１０に示す。なお、Ｌ−ｘ＝２．５Ｄとした。
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
図１０に示すように、多孔浸漬ノズル１０のｘ／ｄが０．１を超え、かつ５未満であれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。
一方、ｄ／Ｄが５以上又は０．１未満になると不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、多孔浸漬ノズル１０のｘ／ｄは０．１を超えかつ５未満にするのがよいことが確認できた。
【００３９】
［試験例３］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１を超え５未満の範囲）、鋳型２２内の溶鋼１９のメニスカスから上側の吐出口１７の外側上端までの距離をＬとして比（Ｌ−ｘ）／Ｄ（０を超え３．５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合発生指数と（Ｌ−ｘ）／Ｄとの関係を調べた。その試験条件を表５、表６に、試験結果を図１１に示す。なお、ｘ＝Ｄとした。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】
図１１に示すように、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５を超えるように多孔浸漬ノズル１０を鋳型２２内に浸漬すれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数を０．２未満にすることができ、高品質の鋳片２７を製造できることが確認できた。
一方、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５以下になると不具合発生指数の増加が顕著となった。以上のことから、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが１．５を超えるように多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さを設定するのがよいことが確認できた。なお、比（Ｌ−ｘ）／Ｄが３．５以上で２０を超えない範囲でも、不具合発生指数は０．２未満となり、高品質の鋳片２７を製造できることが確認できた。
【００４３】
［試験例４］
第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズル１０において、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ（０．２以上で０．８未満の範囲）、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ（０．１以上かつ５未満の範囲）、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β（上向き１０°から下向き３５°の範囲）、上側の吐出口１７の断面積（内寸法）と下側の吐出口１８の断面積（内寸法）との比（吐出口断面積比）、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ（１５０〜３５０ｍｍの範囲）、アルゴンガスの吹き込み量（０．２〜２０ＮＬ／ｍｉｎの範囲）、及び鋳造速度（０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎの範囲）をそれぞれ変化させながら、鋳片２７を製造した。そして、得られた鋳片２７の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を調べた。その試験条件を表７、表８に、試験結果を図１２にを示す。
また、従来例に係る浸漬ノズル（ｄ／Ｄ＝１、ｘ／ｄ＝０，吐出口の傾斜角度α＝１５°）において、浸漬ノズルの浸漬深さ、アルゴンガスの吹き込み量、及び鋳造速度をそれぞれ表９に示す条件に設定して、鋳片を製造した。そして、得られた鋳片の不具合（不良品）発生指数と鋳造速度との関係を調べた。その結果を図１２に併せて示す。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【表８】
【００４６】
【表９】
【００４７】
図１２に示すように、鋳造速度が０．６〜１．８ｍ／ｍｉｎであれば、下部流路１４の内径Ｄと吐出部１２の流路１３の内径ｄとの比ｄ／Ｄ、吐出部１２の流路１３の内径ｄと吐出部１２の上端から上側の吐出口１７の内側上端までの距離ｘとの比ｘ／ｄ、各吐出口１７、１８の断面積（内寸法）の比、各吐出口１７、１８の傾斜角度α、β、多孔浸漬ノズル１０の浸漬深さ、及びアルゴンガスの吹き込み量の各条件を変化させても、不具合発生指数は０．２前後となっており、高品質の鋳片２７を製造できることを確認できた。
一方、従来例に係る浸漬ノズルでは、図１２に示すように、鋳造速度が低速になる程、すなわち、０．７ｍ／分未満の速度の場合、鋳片にヘゲ、スリバ等が発生し、鋳片表層の品質を低下させる。また、鋳造速度が高速になる程、すなわち、１．５ｍ／分を超える速度の場合、鋳片に、気泡、介在物等の起因による内部欠陥が発生する。従って、不具合発生指数が、実施例に係る多孔浸漬ノズルと比較して、大幅に高くなることが分かる。以上のことから、実施例に係る多孔浸漬ノズルを使用することで、鋳型内の溶鋼の流れを緩慢にし、かつ均一な流れを形成して、気泡や介在物による欠陥を防止して高速鋳造を可能にできる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の多孔浸漬ノズル及びこれを用いた連続鋳造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、第５の実施の形態においては、各吐出口の上部のみにひさし部を設けたが、各吐出口の下部及び側部のいずれか一方又は双方、あるいは各吐出口を囲むようにひさし部を設けてもよい。更に、第３の実施の形態においても整流部材及びひさし部のいずれか一方又は双方を設けることもできる。また、第２の実施の形態においても、絞り部、整流部材、及びひさし部のいずれか１又は任意の２以上を設けることもできる。なお、吐出部の流路及び吐出口の周囲は、カルシアを含有する耐火物で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図２】同多孔浸漬ノズルを用いた連続鋳造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）は同多孔浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ矢視断面図である。
【図４】（Ａ）は従来例に係る浸漬ノズルの使用状態を示す側断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＱ−Ｑ矢視断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る多孔浸漬ノズルの側断面図である。
【図９】試験例１における多孔浸漬ノズルのｄ／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１０】試験例２における多孔浸漬ノズルのｘ／ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１１】試験例３における多孔浸漬ノズルで（Ｌ−ｘ）／Ｄを変化させた場合における製造した鋳片の不具合発生指数の変化を示す説明図である。
【図１２】試験例４における鋳造速度と製造した鋳片の不具合発生指数との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０：多孔浸漬ノズル、１１：ノズル本体、１２：吐出部、１３：流路、１４：下部流路、１５、１６：側壁、１７、１８：吐出口、１９：溶鋼、２０：底部、２１：タンディッシュ、２２：鋳型、２３：支持セグメント、２４：凝固殻、２５：軽圧下セグメント、２６：ピンチロール、２７：鋳片、２８：稼動面、２９：ノズル本体、３０、３１：吐出口、３２：浸漬ノズル、３３：多孔浸漬ノズル、３４：吐出部、３５：流路、３６：多孔浸漬ノズル、３７：ノズル本体、３８：下部流路、３９：湯面位置、４０：絞り部、４１：多孔浸漬ノズル、４２：ノズル本体、４３：下部流路、４４：湯面、４５：整流部材、４６：貫通孔、４７：掛止部、４８：接触面、４９：多孔浸漬ノズル、５０：吐出部、５１、５２：吐出口、５３、５４：ひさし部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと前記吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項２】
請求項１記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記鋳型内の溶鋼のメニスカスから前記複数の吐出口のうち最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌと、前記吐出部の上端から前記最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘの間に、
０．１ｄ＜ｘ＜５ｄかつ１．５Ｄ＜Ｌ−ｘ
の関係が成立することを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の流路の上端の内寸法は前記ノズル本体の下部流路の内寸法より小さく、しかも、前記吐出部の流路の内寸法は上端から下端まで一定であることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項４】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の流路の内寸法が該吐出部の上端から下端に向けて徐々に減少していることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記側壁には上下に少なくとも２以上の前記吐出口が設けられ、下側に設けられた前記吐出口の内寸法は上側に設けられた前記吐出口の内寸法よりも小さいことを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記側壁には上下に少なくとも２以上の前記吐出口が設けられ、下側に設けられた前記吐出口の断面積は上側に設けられた前記吐出口の断面積よりも小さいことを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の横断面の外形が矩形であることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、前記各吐出口から吐出した溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記下部流路の上方には、流路断面積が縮小する絞り部が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記下部流路の上方には、溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口の軸心の傾斜角度が水平に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定されていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、少なくとも前記吐出部の流路及び前記吐出口の周囲は、それぞれカルシアを含有する耐火物及びドロマイトクリンカーを含有する耐火物のいずれか一方又は双方で構成されていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１３】
溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有し、前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている多孔浸漬ノズルを介して、前記鋳型内に溶鋼を注湯し、溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜くことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の連続鋳造方法において、前記吐出部の上端から前記複数の吐出口のうち最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘを０．１ｄ＜ｘ＜５ｄとし、前記鋳型内の溶鋼のメニスカスから前記最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌを１．５Ｄ＜Ｌ−ｘとすることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１５】
請求項１３及び１４のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記各吐出口の軸心の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定し、前記吐出部を前記鋳型内の溶鋼のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で該鋳型中の溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にすることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、溶鋼中にカルシウムが添加されていることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１】
溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有する浸漬ノズルにおいて、
前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと前記吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項２】
請求項１記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記鋳型内の溶鋼のメニスカスから前記複数の吐出口のうち最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌと、前記吐出部の上端から前記最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘの間に、
０．１ｄ＜ｘ＜５ｄかつ１．５Ｄ＜Ｌ−ｘ
の関係が成立することを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の流路の上端の内寸法は前記ノズル本体の下部流路の内寸法より小さく、しかも、前記吐出部の流路の内寸法は上端から下端まで一定であることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項４】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の流路の内寸法が該吐出部の上端から下端に向けて徐々に減少していることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記側壁には上下に少なくとも２以上の前記吐出口が設けられ、下側に設けられた前記吐出口の内寸法は上側に設けられた前記吐出口の内寸法よりも小さいことを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記側壁には上下に少なくとも２以上の前記吐出口が設けられ、下側に設けられた前記吐出口の断面積は上側に設けられた前記吐出口の断面積よりも小さいことを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記吐出部の横断面の外形が矩形であることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口の少なくとも上部及び下部のいずれか一方又は双方には、前記各吐出口から吐出した溶鋼の流れを誘導可能なひさし部が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記下部流路の上方には、流路断面積が縮小する絞り部が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記下部流路の上方には、溶鋼を通過させる複数の貫通孔を備えた整流部材が設けられていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、前記各吐出口の軸心の傾斜角度が水平に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定されていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の多孔浸漬ノズルにおいて、少なくとも前記吐出部の流路及び前記吐出口の周囲は、それぞれカルシアを含有する耐火物及びドロマイトクリンカーを含有する耐火物のいずれか一方又は双方で構成されていることを特徴とする多孔浸漬ノズル。
【請求項１３】
溶鋼が上から下に通過する筒状のノズル本体と、該ノズル本体の下端に連設して設けられ、鋳型内に浸漬される吐出部とを有し、前記吐出部の流路の平均断面積は前記ノズル本体の下部流路の断面積より小さく、該ノズル本体の下部流路の内平均寸法Ｄと該吐出部の流路の最小内寸法ｄとの比ｄ／Ｄが０．８未満であり、前記鋳型の短辺側を指向する前記吐出部の側壁には上下に複数の吐出口が設けられている多孔浸漬ノズルを介して、前記鋳型内に溶鋼を注湯し、溶鋼を凝固させながら０．６ｍ／ｍｉｎ以上の鋳造速度で前記鋳型から引き抜くことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の連続鋳造方法において、前記吐出部の上端から前記複数の吐出口のうち最上部の吐出口の内側上端までの距離ｘを０．１ｄ＜ｘ＜５ｄとし、前記鋳型内の溶鋼のメニスカスから前記最上部の吐出口の外側上端までの距離Ｌを１．５Ｄ＜Ｌ−ｘとすることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１５】
請求項１３及び１４のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、前記各吐出口の軸心の傾斜角度を水平状態に対して上向き１０°から下向き４５°の範囲に設定し、前記吐出部を前記鋳型内の溶鋼のメニスカス位置から１５０〜３５０ｍｍの範囲で該鋳型中の溶鋼に浸漬させ、アルゴンガスの吹き込み量を０．２〜２０ノルマルリットル／分にすることを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の連続鋳造方法において、溶鋼中にカルシウムが添加されていることを特徴とする連続鋳造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１９８６５５（Ｐ２００６−１９８６５５Ａ）
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３０６７（Ｐ２００５−１３０６７）
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３日（２００６．８．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２０日（２００５．１．２０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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