注湯ノズル
【課題】本発明は、タンディッシュに溶湯が流れている間にタンディッシュの底面付近にある介在物が注湯ノズルに引き込まれることを抑制し、かつ、タンディッシュに溶湯を残すことなく、タンディッシュから鋳型への溶湯の注入作業を完了することができる注湯ノズルを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、溶湯１３１が流れるタンディッシュ１１４に設けられ、略筒状をなし、一端の引込口２０１より溶湯を引き込み、他端の排出口２０２より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズル２００であって、引込口２０１が、タンディッシュ１１４の底面より上方に突出した位置となるようにタンディッシュ１１４に取り付けられるとともに、溶湯１３１の流れの下流側の側面に、タンディッシュ１１４の底面１１４ａを下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴２０３を備えた構成とされている。
【解決手段】本発明は、溶湯１３１が流れるタンディッシュ１１４に設けられ、略筒状をなし、一端の引込口２０１より溶湯を引き込み、他端の排出口２０２より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズル２００であって、引込口２０１が、タンディッシュ１１４の底面より上方に突出した位置となるようにタンディッシュ１１４に取り付けられるとともに、溶湯１３１の流れの下流側の側面に、タンディッシュ１１４の底面１１４ａを下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴２０３を備えた構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注湯ノズルに係り、特に、溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より溶湯を引き込み、他端の排出口より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
砂鋳、金型鋳造の鋳物、押出材の鋳造、金属の連続鋳造などでは、溶湯を供給する際、タンディッシュと呼ばれる溶湯を収容するための容器を介して供給している。ここで、タンディッシュを用いた鋳造法の一例として、圧延スラブの半連続鋳造（ＤＣ鋳造；Direct chill Casting）の概要を説明する。なお、圧延スラブの半連続鋳造は、例えば、アルミニウム及びその合金の鋳塊である、圧延スラブ、押出用ビレットの製造に用いられる鋳造方法である。
【０００３】
図１０は、従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の概略構成図、図１１は、従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の要部の断面図を示す。
圧延スラブの半連続鋳造装置１００は、圧延スラブが所定の長さになる毎に注湯を一端停止し、鋳造された圧延スラブを取り出し、新たに注湯を行うことにより、圧延スラブを半連続的に製造する装置である。圧延スラブの半連続鋳造装置１００は、主に、溶解炉１１１、脱ガス装置１１２、フィルタ１１３、タンディッシュ１１４、注湯ノズル１１５、鋳造部１１６などを含む構成とされている。
溶解炉１１１は、例えば、電気炉、るつぼ炉などからなり、アルミニウム合金などを溶解させる。溶解炉１１１で溶解された溶湯は、更に、脱ガス装置１１２に供給される。
【０００４】
脱ガス装置１１２は、例えば、塩素ガス、窒素、アルゴンなどの不活性ガス、塩化カリウムなどを主成とするパウダー状のフラックスの混合物を溶湯に投入し、撹拌する、いわゆる、フラクシングや、塩素精錬などの手法を用いて、溶湯からピンホールやブリスタの原因となる水素ガスを除去する。脱ガス装置１１２で水素ガスが除去された溶湯は、フィルタ１１３に供給される。フィルタ１１３は、脱ガス装置１１２から供給された溶湯からアルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などを含む介在物と呼ばれる不純物を除去する。フィルタ１１３で介在物を除去された溶湯は、タンディッシュ１１４に供給される。
【０００５】
タンディッシュ１１４は、例えば、平面形状が略長方形、あるはＬ字状とされ、断面形状が略凹状とされた溶湯１３１を流すための容器である。なお、タンディッシュ１１４の平面形状は、長方形、Ｌ字状に限定されるものではなく、種々の形状が存在している。タンディッシュ１１４には、フィルタ１１３で介在物が概ね除去された溶湯１３１が供給される。溶湯１３１は、タンディッシュ１１４の長手方向の一方の端部に供給され、他方の端部に向けて供給される。これにより、タンディッシュ１１４内には、溶湯１３１の流れが矢印Ａ方向に生じる。
【０００６】
注湯ノズル１１５は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａの長手方向に略等間隔に複数箇所にわたって取り付けられている。
【０００７】
タンディッシュ１１４に供給された溶湯１３１は、注湯ノズル１１５の引込口１１５ａから引き込まれて、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂから排出される。注湯ノズル１１５から排出された溶湯１３１は、鋳造部１１６に供給される。
【０００８】
鋳造部１１６は、鋳型１２１、ボトムブロック１２２、昇降装置１２３などを含む構成とされ、注湯ノズル１１５から供給された溶湯１３１を鋳型１２１により凝固させ、垂直下方に連続して排出する装置である。鋳型１２１は、例えば、中空状の筒体を、例えば、矩形状に形成した構成とされている。鋳型１２１は、タンディッシュ１１４の下部に、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂを囲むように配置される。また、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂの周囲には、例えば、湯面制御のためにフロート１１７が設けられている。フロート１１７は、鋳型１２１の湯面の高さに応じて上下動して、注湯ノイズル１１５の排出口１１５ｂを開閉することにより鋳型１２１の湯面の高さを略一定に調整する。
【０００９】
鋳型１２１の中空内部には、冷却水１１８が流れており、注湯ノズル１１５から排出された溶湯１３１を冷却して、凝固させる。また、鋳型１２１の下端内周側には、冷却水１１８の排出口１２１ａを有し、鋳型１２１の下端から排出されるスラブ１３３を、排出口１２１ａから排出される冷却水１１８により直接的に冷却する。なお、鋳型１２１の下側開口部から排出されるスラブ１３３は、横断面形状が鋳型１２１の内周側の形状とされている。
【００１０】
また、鋳型１２１の下側の開口部には、ボトムブロック１２２が配置されている。ボトムブロック１２２は、鋳型１２１から下方に排出されたスラブ１３３を支える。ボトムブロック１２２は、昇降装置１２３により昇降可能とされており、鋳造時には、昇降装置１２３により鋳型１２１の下側の開口部付近から下方に移動し、鋳型１２１から排出されたスラブ１３３を下方に移動させる。
【００１１】
注湯ノズル１１５から鋳造部１１６の鋳型１２１に溶湯１３１を供給しつつ、昇降装置１２３によりボトムブロック１２２を下方に移動させることにより、鋳型１２１で溶湯１３１が連続的に凝固され、横断面形状が鋳型１２１の内周側形状とされた柱体状のスラブ１３３が下方、すなわち、縦方向に連続的に排出される。排出されたスラブ１３３は、圧延スラブ、鋳塊などの半製品として出荷される。
【００１２】
ここで、タンディッシュ１１４に流し込まれる溶湯１３１について説明する。
タンディッシュ１１４に流し込まれる溶湯１３１には、フィルタ１１３によって除去しきれない、あるいは、フィルタ１１３の通過後に新たに生成されるアルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などの粒状の介在物１３２が混入している。アルミニウム合金の溶湯１３１の密度が、略２．３７g/cm3であるのに対し、介在物１３２であるアルミナ、マグネシア、スピネルの密度は、略３．６〜４．０g/cm3である。このため、タンディッシュ１１４に注入された溶湯１３１中においては、アルミナ、マグネシア、スピネルなどの介在物１３２は、タンディッシュ１１４内で浮上せず、溶湯１３１中にただよっていたり、沈降したりしている。
しかし、出荷品の品質の向上には、タンディッシュ１１４内の介在物１３２のスラブ１３３への混入を極力低減する必要がある。
【００１３】
次に、従来の注湯ノズル１１５の構成について説明する。
注湯ノズル１１５は、通常、図１１に示すように、引込口１１５ａがタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと一致するように配置されていた。このため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が溶湯１３１とともに注湯ノズル１１５の引込口１１５ａに引き込まれ、排出口１１５ｂから鋳型１２１に供給される可能性が高かった。これによって、スラブ１３３に介在物１３２が含有されることになり、出荷製品の品質の向上を阻害することになる。
【００１４】
このため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が鋳型１２１に供給されない手法が望まれている。
そこで、従来、例えば、図１２（ａ）に示すように注湯ノズル１４１の引込口１４１ａを、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に突出して設け、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が注湯ノズル１４１の引込口１４１ａより引き込まれない構造とした注湯ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
また、別の手法として、タンディッシュから注湯ノズルへの介在物の混入を抑制するために、注湯ノズルの引込口に対向してロッドストッパを配置し、ロッドストッパにより注湯ノズルの引込口から引き込まれる溶湯の量を適正化する構成とした連続鋳造装置において、ロッドストッパの断面形状を楕円形状とし、カルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献２参照）、また、ロッドストッパによるカルマン渦発生箇所にカバー治具を設けることによりカルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献３参照）、さらに、ロッドストッパに貫通穴を設けカルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献４参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平８−２５２６６５号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３２４号公報
【特許文献３】特開２００９−９０３２２号公報
【特許文献４】特開２００９−９０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、特許文献１のような構造の注湯ノズル１４１では、図１２（ｂ）に示すように、鋳造作業が終了した後に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと注湯ノズル１４１の引込口１４１ａとの間に溶湯１３１が残存する。このため、タンディッシュ１１４から残存する溶湯１３１を排出する作業が、別途、必要となる。
【００１８】
特許文献２〜４に開示された技術は、カルマン渦を抑制し、カルマン渦により注湯ノズルの引込口に引き込まれる介在物を抑制するものであり、タンディッシュの内側底面などに沈降した介在物を除去することはできない。
【００１９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、タンディッシュに溶湯が流れている間にタンディッシュの内側底面付近にある介在物が注湯ノズルに引き込まれることを抑制し、かつ、タンディッシュに溶湯を残すことなく、タンディッシュから鋳型への溶湯の注入作業を完了することができる注湯ノズル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】
【００２０】
本発明の請求項１は、溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より溶湯を引き込み、他端の排出口より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルであって、引込口が、タンディッシュの底面より上方に突出した位置となるようにタンディッシュに取り付けられるとともに、溶湯の流れの下流側の側面に、タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を備えたものである。
【００２１】
本発明の請求項１によれば、溶湯の引込口をタンディッシュの底面より上方に突出した位置となるように取り付けることにより、溶湯に比べて比重の重く、タンディッシュ内で沈降する介在物が引込口に流れ込むことを低減でき、かつ、溶湯の流れる下流側の側面に、タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を設けることにより、溶湯の流れが停止した後に、貫通穴を通してタンディッシュから溶湯を排出することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項２は、請求項１において、貫通穴を、タンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットから構成したものである。
【００２３】
本発明の請求項２によれば、貫通穴をタンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットにより構成することにより、スリットを通して注湯ノズルの下流側に、下流側に向けた溶湯の流れを発生させることができる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項３は、請求項１又は２において、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積としたものである。
【００２５】
本発明の請求項３によれば、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積とすることにより、貫通穴での溶湯の流れ方向の流速を早めることができる。
【００２６】
本発明の請求項４は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さにタンディッシュに取り付けたものである。
【００２７】
本発明の請求項４によれば、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとすることにより、タンディッシュの底面付近に沈降した介在物の引込口への引き込みを低減できる。
【００２８】
また、本発明の請求項５は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口が、タンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるようにタンディッシュに取り付けたものである。
【００２９】
本発明の請求項５によれば、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口の位置をタンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとすることにより、引込口に介在物を含まない溶湯の上澄み部分を引き込むことができる。
【００３０】
本発明の請求項６は、請求項１乃至５において、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状としたものである。
【００３１】
本発明の請求項６によれば、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とすることにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯を効率よく引込口に引き込むことができる。
【００３２】
本発明の請求項７は、請求項６において、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成したものである。
【００３３】
本発明の請求項７によれば、請求項６において、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成することにより、傾斜により受けた溶湯を貫通穴に通すことができるので、貫通穴を通る溶湯の流速を早くできる。
【００３４】
本発明の請求項８は、請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズルにより、溶湯を、鋳型を通して凝固させ、縦方向に排出する縦型鋳造装置に供給するものである。
【００３５】
本発明の請求項８によれば、請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズルにより縦型鋳造装置に溶湯を供給することにより、装置に介在物の混在が極めて少ない溶湯を提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の請求項１によれば、溶湯に比べて比重の重い介在物を引込口に流れ込むことを低減できるため、介在物がスラブに混入することを防止でき、高品質のスラブを提供することが可能となるとともに、溶湯の流れが停止した後に、貫通穴を通してタンディッシュから溶湯を排出することができるため、別途、タンディッシュから材料を取り出す作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、よって、効率よく高品質のスラブを製造することが可能となる。
【００３７】
本発明の請求項２によれば、貫通穴をタンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットにより構成することにより、スリットを通して注湯ノズルの下流側に、下流側に向けた溶湯の流れを発生させることができるため、介在物を確実に下流側に押し流すことが可能となり、引込口から引き込まれる溶湯への介在物の混入を低減できる。
【００３８】
本発明の請求項３によれば、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積とすることにより、貫通穴での溶湯の流れ方向の流速を早めることができるため、介在物が貫通穴から注湯ノズル内部に引き込まれることを効率的に防止でき、かつ、引込口から排出口への溶湯の供給量を高めることができ、鋳造を効率的に行える。
【００３９】
本発明の請求項４によれば、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとすることにより、タンディッシュの底面付近に沈降した介在物の引込口への引き込みを十分に低減でき、よって、溶湯ノズルから排出された溶湯により鋳造されるスラブへの介在物の混入を低減できるため、製品の品質を向上させることが可能となる。
【００４０】
本発明の請求項５によれば、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口の位置をタンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとすることにより、引込口に介在物を含まない溶湯の上澄み部分を引き込むことができるため、介在物の混入がきわめて少ない溶湯を提供することができ、スラブの品質を向上させることができる。
【００４１】
本発明の請求項６によれば、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とすることにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯の流れを効率よく受けることができるため、介在物の混入の少ない溶湯を引込口より効率的に引き込むことができ、在物の混入の少ない溶湯を提供することができる。
【００４２】
本発明の請求項７によれば、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成することにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯の流れを、更に効率よく受けることができるため、介在物の混入の少ない溶湯を引込口より効率的に引き込むことができ、また、貫通穴を通る溶湯の流速を早くでき、鋳造の効率を向上させることができるとともに、介在物の混入の少ない溶湯を提供することができる。
【００４３】
本発明の請求項８によれば、注湯ノズルにより縦型鋳造装置に溶湯を供給することにより、装置に介在物の混在が極めて少ない溶湯を提供することができ、製造されるスラブの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の周辺部の斜視図である。
【図２】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の周辺部の構成図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、側面図である。
【図３】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の動作を説明するための図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止し、溶湯が排出される過程の状態、（ｃ）は溶湯がタンディッシュから排出された状態を示す図である。
【図４】本発明に係る注湯ノズルから排出される溶湯への粒流入分布を示す図である。
【図５】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の周辺部の斜視図である。
【図６】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の周辺部の構成図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、背面図、（ｃ）は、側面断面図である。
【図７】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の動作を説明するための図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止し、溶湯が排出される過程の状態、（ｃ）は溶湯がタンディッシュから排出された状態を示す図である。
【図８】本発明に係る注湯ノズルの第３実施例の周辺部の斜視図である。
【図９】本発明に係る注湯ノズルの第３実施例の周辺部の断面図であり、（ａ）は、溶湯の量が多いときの状態、（ｂ）は、溶湯の量が少ないときの状態を示す図である。
【図１０】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の概略構成図である。
【図１１】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の要部の断面図である。
【図１２】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の注湯ノズルの周辺部の断面図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明に係る注湯ノズル２００は、例えば、図９に示す圧延スラブの半連続鋳造装置１００の注湯ノズル１１５に代えて適用されるものである。
注湯ノズル２００は、引込口２０１、排出口２０２、スリット２０３を含む構成とされている。引込口２０１は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に、高さｈだけ突出した位置となるように設けられている。高さｈは、例えば、略１０ｍｍ以上である。引込口２０１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さｈを略１０ｍｍ以上とすることにより、タンディッシュ１１４に溶湯１３１が矢印Ａ方向に流れているときに、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２の引込口２０１への引き込みを大幅に低減できることが実験的に確かめられている。
【００４６】
なお、介在物１３２は、アルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などを含み、溶湯１３１に比べて比重が重い物質である。また、実験結果については、後述する。
また、このとき、図３に示すように、引込口２０１の高さｈは、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから鋳造中の溶湯１３１の表面レベルＰs（図３参照）を略１００パーセントとしたとき、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるように設定されることが好ましい。
【００４７】
引込口２０１は、その高さｈを、溶湯１３１の表面レベルＰsを略１００パーセントとしたとき、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから略５０パーセントから略９０パーセントの高さに設定することにより、介在物１３２の混入が少ない溶湯１３１を引込口２０１から引き込むことができ、更に効果的にタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２の引き込みを低減できる。
引込口２０１に引き込まれた溶湯１３１は、排出口２０２に供給される。排出口２０２は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂから下方に突出しており、引込口２０１から引き込まれた溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。
【００４８】
スリット２０３は、注湯ノズル２００の引込口２０１の付近、溶湯１３１の流れの下流側の側面に、外周側と内周側とを貫通し、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより引込口２０１の高さｈまで、幅ｗにわたって連続して形成されている。なお、溶湯１３１の上流側は、タンディッシュ１１４の長手方向のフィルタ１１３（図９参照）を介して溶湯１３１が供給される側の端部側であり、他方の端部側が下流側となる。
【００４９】
スリット２０３は、開口面積Ｓ１が、引込口２０１の開口面積Ｓ２より小さい面積に設定されることが望ましい。スリット２０３は、高さがｈ、幅がｗであるので、その開口面積Ｓ１は、（ｈ×ｗ）となる。一方、引込口２０１は、内径をＲとすると、その開口面積Ｓ２は、（π×（Ｒ／２）２）となる。よって、スリット２０３の開口面積Ｓ１と引込口２０１の開口面積Ｓ２との関係は、〔Ｓ１＞Ｓ２〕、すなわち、〔π×（Ｒ／２）２＞（ｈ×ｗ）〕であることが望ましい。なお、〔Ｓ１＝Ｓ２〕であってもよい。
なお、スリット２０３の開口面積Ｓ１を引込口２０１の開口面積Ｓ２より小さくすることにより、スリット２０３を通して、注湯ノズル２００の内周側に介在物１３２が流入することをより効果的に防止できる。
【００５０】
次に、本実施例の注湯ノズル２００の動作を、図面を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、フィルタ１１３（図１０参照）を介してタンディッシュ１１４に溶湯１３１が供給され、タンディッシュ１１４に溶湯１３１の流れが発生している状態では、介在物１３２は、溶湯１３１に比べて比重が大きいため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに沈降し、溶湯１３１の流れに沿って移動する。このとき、注湯ノズル２００は、引込口２０１が高さｈに存在するため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２は、引込口２０１から引き込まれることはない。
【００５１】
また、スリット２０３は、引込口２０１の下流側に存在するので、溶湯１３１の流れによって、スリット２０３には注湯ノズル２００の内周側から外周側、すなわち、溶湯１３１の流れに沿って溶湯１３１が流れることになる。このため、スリット２０３の下端がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで存在していても、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近にある介在物１３２が注湯ノズル２００の外周側からスリット２０３を通して、注湯ノズル２００の内周側に流入することはない。
【００５２】
フィルタ１１３を介してタンディッシュ１１４への溶湯１３１の流入が停止すると、タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止する。タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止すると、溶湯１３１が注湯ノズル２００の引込口２０１及びスリット２０３から引き込まれ、排出口２０２から排出される。
【００５３】
溶湯１３１がタンディッシュ１１４から排出され、溶湯１３１の表面レベルが図３（ｂ）に示すように引込口２０１より低くなると、引込口２０１から溶湯１３１は引き込まれなくなる。しかし、スリット２０３がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで形成されているため、溶湯１３１は、介在物１３２とともに、注湯ノズル２００の外周側からスリット２０３を通して注湯ノズル２００の内周側に引き込まれ、排出口２０２から排出される。このため、図３（ｃ）に示すようにタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａには、溶湯１３１が残存することがない。
【００５４】
このとき、タンディッシュ１１４に溶湯１３１を流し始めて、溶湯１３１の表面が注湯ノズル２００の引込口２０１より低い位置にある間は、スリット２０３を通して溶湯１３１が注湯ノズル２００の内周側に流れ込む。このため、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の下端部分、すなわち、ボトムブロック１２２付近のスラブ１３３には、介在物１３２が混入する。
【００５５】
また、図３（ｂ）に示す溶湯１３１の表面が引込口２０１の位置と一致する状態から、図３（ｃ）に示すタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１が排出されるまでの間に、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の上端部分にも下端部分と同様に、介在物１３２が混入する。
【００５６】
このように、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降する介在物１３２は、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の上端及び下端に集中して混在することは明らかである。したがって、製造されたスラブ１３３の上端及び下端から所定の部分を切断し、中間部分のスラブ１３３を半製品として出荷するようにする。あるいは、使用時にスラブ１３３の上端及び下端から所定の部分を切断して使用する。これにより、介在物１３２がほとんど混入しないスラブ１３３を使用することが可能となる。
【００５７】
次に、本実施例の注湯ノズル２００の有効性について説明する。
図４において、「□」は、図１０に示す従来の注湯ノズル１１５から排出される溶湯１３１への粒流入分布、「●」は、本実施例の注湯ノズル２００から排出される溶湯１３１への粒（介在物１３２）の流入の分布を示している。
【００５８】
なお、図４において、＃1strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も近い位置に配置された注湯ノズル、＃2strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より２番目に近い位置に配置された注湯ノズル、＃3strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より３番目に近い位置に配置された注湯ノズル、＃4strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より３番目に遠い位置に配置された注湯ノズル、#5strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より２番目に遠い位置に配置された注湯ノズル、＃6strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も遠い位置に配置された注湯ノズルを示している。
本実施例の注湯ノズル２００を注湯ノズル１１５に代えて使用することにより、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も遠い位置＃１strに配置された注湯ノズルを除いて、注湯ノズルから排出される溶湯１３１への粒（介在物１３２）の流入が大幅に低減することが可能となる。
【００５９】
なお、図４に示す本実施例の注湯ノズル２００から排出される溶湯１３１への粒流入分布は、従来の注湯ノズル１４１から排出される溶湯１３１への粒流入分布と略同じになる。すなわち、溶湯１３１がタンディッシュ１１４を流れているときには、本実施例のように注湯ノズル２００にスリット２０３を設けた場合であってもスリット２０３を通して介在物１３２が注湯ノズル２００の内周側に引き込まれることはないので、従来の注湯ノズル１４１から排出される溶湯１３１への粒流入分布と同じになる。
【００６０】
以上、本実施例によれば、注湯ノズル２００の溶湯１３１の引込口２０１を、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に突出した位置となるようにすることにより、溶湯１３１に比べて比重の重い介在物１３２が引込口２０１に流れ込むことを低減できる。また、溶湯１３１の流れる下流側の側面に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａを下端とするスリット２０３を設けることにより、溶湯１３１のタンディッシュ１１４での流れが停止した後に、スリット２０３を通してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１を排出することができる。
【００６１】
なお、スリット２０３は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１を効率的に排出できる程度のサイズであればよい。また、スリット２０３ではなく、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに下端が接しており、注湯ノズル２００の内周側と外周側とを貫通する貫通穴で構成されていればよく、要は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１を、注湯ノズル２００を通して排出できる構成であればよい。
【００６２】
次に、本発明に係る注湯ノズルの第２実施例を、図７を用いて説明する。
本実施例の注湯ノズル３００は、図７に示すように、引込口３０１、排出口３０２、スリット３０３を含む構成とされている。引込口３０１は、溶湯１３１の流れの上流側で、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１だけ突出し、溶湯１３１の流れの下流側で、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ２だけ突出するように傾斜した形状とされている。すなわち、引込口３０１は、溶湯１３１の流れに対向するように傾斜した形状とされている。なお、例えば、高さｈ１は、略１０ｍｍ以上、高さｈ２は、略１０ｍｍ以上であり、かつ、高さｈ１より高く設定される。
【００６３】
引込口３０１は、溶湯１３１の流れに対向するように傾斜した形状とすることにより、注湯ノズル３００の内周側領域３０４で溶湯１３１の流れを受けることができる。このとき、内周側領域３０４は、高さｈ１より高い位置であるので、介在物１３２の混入が極めて少ない溶湯１３１の流れを受けることになる。内周側領域３０４は、溶湯１３１の流れを受けて、溶湯１３１を排出口３０２方向に供給する。
【００６４】
排出口３０２は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂから更に下方に突出して設けられており、引込口３０１側から供給された溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。スリット３０３は、溶湯１３１の流れの下流側の引込口３０１の高さｈ２となる側面部分の下部に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１、幅ｗにわたって形成されている。
【００６５】
次に、本実施例の注湯ノズル３００の動作を説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、フィルタ１１３からタンディッシュ１１４に溶湯１３１が供給され、タンディッシュ１１４に溶湯１３１の流れが発生している状態では、介在物１３２は、溶湯１３１に比べて比重が大きいため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに沈降しつつ、溶湯１３１の流れに沿って移動する。このとき、注湯ノズル３００は、引込口３０１の上流側の高さｈ１に存在するため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２は、引込口３０１から引き込まれることはない。
【００６６】
また、このとき、引込口３０１の下流側の高さｈ２は、下流側の高さｈ１より高い位置にあるので、溶湯１３１の流れが受けやく、よって、溶湯１３１を引込口３０１に効率よく引き込むことが可能となる。また、スリット３０３は、引込口３０１の下流側の高さｈ１より下方に存在しているので、引込口３０１から引き込まれた溶湯１３１が流れによって、スリット２０３には注湯ノズル２００の内側から外側に向けて溶湯１３１が流れることになる。このため、スリット３０３の下端がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで存在していても、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近にある介在物１３２がスリット３０３を通して、注湯ノズル３００の内周側に流入することはない。
【００６７】
フィルタ１１３からタンディッシュ１１４への溶湯１３１の流入が停止すると、タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止する。タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止すると、溶湯１３１が注湯ノズル３００の引込口３０１及びスリット３０３から引き込まれ、排出口３０２から排出される。
【００６８】
溶湯１３１がタンディッシュ１１４から排出され、表面が図７（ｂ）に示すように引込口３０１の上流側の高さｈ１より低くなると、溶湯１３１は、引込口３０１からは引き込まれなくなる。しかし、スリット３０３は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで形成されているため、溶湯１３１は、介在物１３２とともに、スリット３０３を通して注湯ノズル３００の内周側に引き込まれ、排出口３０２から排出される。したがって、図７（ｃ）に示すようにタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａには、溶湯１３１が残存することがない。
【００６９】
本実施例によれば、引込口３０１を溶湯１３１の流れに対向するように傾斜させるとともに、スリット３０３を溶湯１３１の下流側にタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１にわたって形成することにより、高さｈ１より上部を流れる溶湯１３１を効率よく引込口３０１に引き込むことができる。これにより、注湯ノズル３００から鋳造部１１６に溶湯１３１を効率よく供給できる。また、スリット３０３に溶湯１３１の流れに沿って溶湯１３１が通過するため、溶湯１３１が流れている間にスリット３０３から介在物１３２が注湯ノズル３００に流れ込むことを防止できる。
【００７０】
なお、上記第１、第２実施例では、貫通穴をスリットとした例について説明したが、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに接しており、内周側と外周側とで、貫通しており、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１を排出できる構成の貫通穴であれば、スリットに限定されるものではなく、例えば、丸穴、角穴などであってもよい。
【００７１】
次に、本発明に係る注湯ノズルの第３実施例を、図８、図９を用いて説明する。
本実施例の注湯ノズル４００は、図８、図９に示すように、可動ノズル部４０１、固定部４０２を含む構成とされている。
可動ノズル部４０１は、略円筒状をなし、引込口４１１、排出口４１２、蓋部４１３、ストッパ部４１４を含み、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと下面１１４ｂとを貫通する取付穴１１４ｃに取り付けられる。また、可動ノズル部４０１は、溶湯１３１に対して比重が十分に小さい材料により、引込口４１１，排出口４１２、蓋部４１３、ストッパ部４１４が一体に構成されている。
【００７２】
引込口４１１は、可動ノズル部４０１の上端側であり、溶湯１３１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さが高さｈより高いときに、溶湯１３１を引き込み排出口４１２に供給する。排出口４１２は、可動ノズル部４０１の下端側であり、引込口４１１から引き込まれた溶湯１３１を固定部４０２に供給する。
【００７３】
蓋部４１３は、略円環状をなし、可動ノズル部４０１の下端側、排出口４１２の周囲に設けられる。可動ノズル部４０１は、溶湯１３１との比重の違いによって、タンディッシュ１１４に収容される溶湯１３１のレベルが所定レベル以上のときには、引込口４１１がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈだけ上方に突出し、タンディッシュ１１４に収容される溶湯１３１のレベルが所定レベルに満たないときには、下降する構成とされている。
ストッパ部４１４は、引込口４１１の外周縁部に複数箇所にわたって、外周側に突出して設けられている。ストッパ部４１４は、取付穴１１４ｃの内周側に複数箇所にわたって突出して設けられている爪部１１４ｄに係合して、可動ノズル４０１の脱落を防止する。
【００７４】
なお、取付穴１１４ｃは、内径が、可動ノズル部４０１の引込口４１１付近の外径より大きく、蓋部４１３の外径より小さい径とされている。蓋部４１３は、可動ノズル部４０１が浮上したときに、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間の間隙ｄを閉蓋する。取付穴１１４ｃには、内周側に複数箇所にわたって爪部１１４ｄが突出して設けられている。
【００７５】
可動ノズル部４０１は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂ側から取付穴１１４ｃに挿入される。このとき、ストッパ部４１４は、爪部１１４ｄの間を通過してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ側に突出する。ここで、可動ノズル部４０１を矢印Ｂ方向に回転させて、ストッパ部４１４の下方に爪部１１４ｄが位置するように可動ノズル部４０１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに平行な矢印Ｂ方向、回転させる。これにより、可動ノズル部４０１の下降時にストッパ部４１４と爪部１１４ｄとが係合し、可動ノズル部４０１がタンディッシュ１１４から脱落することが防止される。
【００７６】
なお、固定部４０２は、略円筒状をなし、可動ノズル部４０１から間隙ｄを通して供給される溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。取付穴１１４ｃは、開口部４２２は、固定部４０２の下端側に設けられた開口であり、可動ノズル部４０１から供給される溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する部位である。
【００７７】
次に、注湯ノズル４００の動作を説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、溶湯１３１がタンディッシュ１１４内を流れており、かつ、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さＬ１にあるときには、可動ノズル部４０１が溶湯１３１内部に浸された状態であるので、浮力が働き、上方に浮上する。
なお、高さＬ１は、可動ノズル部４０１が浮上しているときの高さｈより十分に大きい値である。
【００７８】
可動ノズル部４０１が上方に浮上した状態では、可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部がタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの周囲に突き当たり、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間の間隙ｄが閉蓋される。また、可動ノズル部４０１は、引込口４１１がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈの高さに位置する。この状態では、高さｈより上の溶湯１３１が引込口４１１から引き込まれる。
【００７９】
次に、溶湯１３１のタンディッシュ１１４への供給が停止され、溶湯１３１が引込口４１１から引き込まれ、溶湯１３１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さが可動ノズル部４０１の浮上時の高さｈ付近になると、可動ノズル部４０１の浮力が低下して、可動ノズル部４０１が降下する。可動ノズル部４０１が降下すると、可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部上面とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの下面１１４ｂとの間に間隙ｅが生じる。これにより、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの周縁部との間隙ｄと可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部上面とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの下面１１４ｂとの間の間隙ｅを通してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと固定部４０２の内周部とが連通する。このとき、ストッパ部４１４が爪部１１４ｄに支持され、可動ノズル部４０１がタンディッシュ１１４から脱落することが防止される。
【００８０】
タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと固定部４０２の内周部とが連通することにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１が固定部４０２の開口部４２２から鋳造部１１６に供給される。これにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａの溶湯１３１をほぼすべて排出することができる。
【００８１】
本実施例によれば、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の表面レベルが低下したときに、可動ノズル部４０１を下降させることにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を鋳造部１１６に排出することができる。よって、別途、タンディッシュから材料を取り出す作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、よって、効率よく高品質のスラブ１３３を製造することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施例では、可動ノズル部４０１を溶湯１３１との比重の差によって昇降させたが、可動ノズル部４０１を昇降させる昇降機構を別途設け、昇降機構により、可動ノズル部４０１を昇降させるようにしてもよい。
さらに、本実施例では、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間に間隙ｄ、ｅを設け、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を排出するようにしたが、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間に間隙ｄ、ｅを設けずに、タンディッシュ１１４の内部の溶湯１３１の表面レベルが低下したときに、可動ノズル部４０１を下降させて、引込口４１１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに一致させるようにしてもよい。
【００８３】
可動ノズル部４０１の引込口４１１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに一致させることにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を排出することが可能となる。
また、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００は、圧延スラブの半連続鋳造装置１００の溶解炉から保持炉への移湯桶の注湯ノズルとして適用することもできる。さらに、圧延スラブの半連続鋳造装置１００に、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００などを適用した例について説明したが、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００は、圧延スラブの半連続鋳造への適用に限定されるものではなく、金属の縦型鋳造、砂鋳、金型鋳造の鋳物、押出材の鋳造などにおいて溶湯を供給する注湯ノズルなどとして適用できることは言うまでもない。
【００８４】
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、適宜適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８５】
１００ 圧延スラブの半連続鋳造装置
１１１ 溶解炉
１１２ 脱ガス装置
１１３ フィルタ
１１４ タンディッシュ
１１４ａ 内側底面
１１４ｂ 下面
１１４ｃ 取付穴
１１６ 鋳造部
１２１ 鋳型
１２２ ボトムブロック
１２３ 昇降装置
１３１ 溶湯
１３２ 介在物
１３３ スラブ
２００ 注湯ノズル
２０１ 引込口
２０２ 排出口
２０３ スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注湯ノズルに係り、特に、溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より溶湯を引き込み、他端の排出口より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
砂鋳、金型鋳造の鋳物、押出材の鋳造、金属の連続鋳造などでは、溶湯を供給する際、タンディッシュと呼ばれる溶湯を収容するための容器を介して供給している。ここで、タンディッシュを用いた鋳造法の一例として、圧延スラブの半連続鋳造（ＤＣ鋳造；Direct chill Casting）の概要を説明する。なお、圧延スラブの半連続鋳造は、例えば、アルミニウム及びその合金の鋳塊である、圧延スラブ、押出用ビレットの製造に用いられる鋳造方法である。
【０００３】
図１０は、従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の概略構成図、図１１は、従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の要部の断面図を示す。
圧延スラブの半連続鋳造装置１００は、圧延スラブが所定の長さになる毎に注湯を一端停止し、鋳造された圧延スラブを取り出し、新たに注湯を行うことにより、圧延スラブを半連続的に製造する装置である。圧延スラブの半連続鋳造装置１００は、主に、溶解炉１１１、脱ガス装置１１２、フィルタ１１３、タンディッシュ１１４、注湯ノズル１１５、鋳造部１１６などを含む構成とされている。
溶解炉１１１は、例えば、電気炉、るつぼ炉などからなり、アルミニウム合金などを溶解させる。溶解炉１１１で溶解された溶湯は、更に、脱ガス装置１１２に供給される。
【０００４】
脱ガス装置１１２は、例えば、塩素ガス、窒素、アルゴンなどの不活性ガス、塩化カリウムなどを主成とするパウダー状のフラックスの混合物を溶湯に投入し、撹拌する、いわゆる、フラクシングや、塩素精錬などの手法を用いて、溶湯からピンホールやブリスタの原因となる水素ガスを除去する。脱ガス装置１１２で水素ガスが除去された溶湯は、フィルタ１１３に供給される。フィルタ１１３は、脱ガス装置１１２から供給された溶湯からアルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などを含む介在物と呼ばれる不純物を除去する。フィルタ１１３で介在物を除去された溶湯は、タンディッシュ１１４に供給される。
【０００５】
タンディッシュ１１４は、例えば、平面形状が略長方形、あるはＬ字状とされ、断面形状が略凹状とされた溶湯１３１を流すための容器である。なお、タンディッシュ１１４の平面形状は、長方形、Ｌ字状に限定されるものではなく、種々の形状が存在している。タンディッシュ１１４には、フィルタ１１３で介在物が概ね除去された溶湯１３１が供給される。溶湯１３１は、タンディッシュ１１４の長手方向の一方の端部に供給され、他方の端部に向けて供給される。これにより、タンディッシュ１１４内には、溶湯１３１の流れが矢印Ａ方向に生じる。
【０００６】
注湯ノズル１１５は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａの長手方向に略等間隔に複数箇所にわたって取り付けられている。
【０００７】
タンディッシュ１１４に供給された溶湯１３１は、注湯ノズル１１５の引込口１１５ａから引き込まれて、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂから排出される。注湯ノズル１１５から排出された溶湯１３１は、鋳造部１１６に供給される。
【０００８】
鋳造部１１６は、鋳型１２１、ボトムブロック１２２、昇降装置１２３などを含む構成とされ、注湯ノズル１１５から供給された溶湯１３１を鋳型１２１により凝固させ、垂直下方に連続して排出する装置である。鋳型１２１は、例えば、中空状の筒体を、例えば、矩形状に形成した構成とされている。鋳型１２１は、タンディッシュ１１４の下部に、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂを囲むように配置される。また、注湯ノズル１１５の排出口１１５ｂの周囲には、例えば、湯面制御のためにフロート１１７が設けられている。フロート１１７は、鋳型１２１の湯面の高さに応じて上下動して、注湯ノイズル１１５の排出口１１５ｂを開閉することにより鋳型１２１の湯面の高さを略一定に調整する。
【０００９】
鋳型１２１の中空内部には、冷却水１１８が流れており、注湯ノズル１１５から排出された溶湯１３１を冷却して、凝固させる。また、鋳型１２１の下端内周側には、冷却水１１８の排出口１２１ａを有し、鋳型１２１の下端から排出されるスラブ１３３を、排出口１２１ａから排出される冷却水１１８により直接的に冷却する。なお、鋳型１２１の下側開口部から排出されるスラブ１３３は、横断面形状が鋳型１２１の内周側の形状とされている。
【００１０】
また、鋳型１２１の下側の開口部には、ボトムブロック１２２が配置されている。ボトムブロック１２２は、鋳型１２１から下方に排出されたスラブ１３３を支える。ボトムブロック１２２は、昇降装置１２３により昇降可能とされており、鋳造時には、昇降装置１２３により鋳型１２１の下側の開口部付近から下方に移動し、鋳型１２１から排出されたスラブ１３３を下方に移動させる。
【００１１】
注湯ノズル１１５から鋳造部１１６の鋳型１２１に溶湯１３１を供給しつつ、昇降装置１２３によりボトムブロック１２２を下方に移動させることにより、鋳型１２１で溶湯１３１が連続的に凝固され、横断面形状が鋳型１２１の内周側形状とされた柱体状のスラブ１３３が下方、すなわち、縦方向に連続的に排出される。排出されたスラブ１３３は、圧延スラブ、鋳塊などの半製品として出荷される。
【００１２】
ここで、タンディッシュ１１４に流し込まれる溶湯１３１について説明する。
タンディッシュ１１４に流し込まれる溶湯１３１には、フィルタ１１３によって除去しきれない、あるいは、フィルタ１１３の通過後に新たに生成されるアルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などの粒状の介在物１３２が混入している。アルミニウム合金の溶湯１３１の密度が、略２．３７g/cm3であるのに対し、介在物１３２であるアルミナ、マグネシア、スピネルの密度は、略３．６〜４．０g/cm3である。このため、タンディッシュ１１４に注入された溶湯１３１中においては、アルミナ、マグネシア、スピネルなどの介在物１３２は、タンディッシュ１１４内で浮上せず、溶湯１３１中にただよっていたり、沈降したりしている。
しかし、出荷品の品質の向上には、タンディッシュ１１４内の介在物１３２のスラブ１３３への混入を極力低減する必要がある。
【００１３】
次に、従来の注湯ノズル１１５の構成について説明する。
注湯ノズル１１５は、通常、図１１に示すように、引込口１１５ａがタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと一致するように配置されていた。このため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が溶湯１３１とともに注湯ノズル１１５の引込口１１５ａに引き込まれ、排出口１１５ｂから鋳型１２１に供給される可能性が高かった。これによって、スラブ１３３に介在物１３２が含有されることになり、出荷製品の品質の向上を阻害することになる。
【００１４】
このため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が鋳型１２１に供給されない手法が望まれている。
そこで、従来、例えば、図１２（ａ）に示すように注湯ノズル１４１の引込口１４１ａを、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に突出して設け、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２が注湯ノズル１４１の引込口１４１ａより引き込まれない構造とした注湯ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
また、別の手法として、タンディッシュから注湯ノズルへの介在物の混入を抑制するために、注湯ノズルの引込口に対向してロッドストッパを配置し、ロッドストッパにより注湯ノズルの引込口から引き込まれる溶湯の量を適正化する構成とした連続鋳造装置において、ロッドストッパの断面形状を楕円形状とし、カルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献２参照）、また、ロッドストッパによるカルマン渦発生箇所にカバー治具を設けることによりカルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献３参照）、さらに、ロッドストッパに貫通穴を設けカルマン渦の発生を抑制する技術（例えば、特許文献４参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平８−２５２６６５号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３２４号公報
【特許文献３】特開２００９−９０３２２号公報
【特許文献４】特開２００９−９０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、特許文献１のような構造の注湯ノズル１４１では、図１２（ｂ）に示すように、鋳造作業が終了した後に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと注湯ノズル１４１の引込口１４１ａとの間に溶湯１３１が残存する。このため、タンディッシュ１１４から残存する溶湯１３１を排出する作業が、別途、必要となる。
【００１８】
特許文献２〜４に開示された技術は、カルマン渦を抑制し、カルマン渦により注湯ノズルの引込口に引き込まれる介在物を抑制するものであり、タンディッシュの内側底面などに沈降した介在物を除去することはできない。
【００１９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、タンディッシュに溶湯が流れている間にタンディッシュの内側底面付近にある介在物が注湯ノズルに引き込まれることを抑制し、かつ、タンディッシュに溶湯を残すことなく、タンディッシュから鋳型への溶湯の注入作業を完了することができる注湯ノズル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】
【００２０】
本発明の請求項１は、溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より溶湯を引き込み、他端の排出口より溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルであって、引込口が、タンディッシュの底面より上方に突出した位置となるようにタンディッシュに取り付けられるとともに、溶湯の流れの下流側の側面に、タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を備えたものである。
【００２１】
本発明の請求項１によれば、溶湯の引込口をタンディッシュの底面より上方に突出した位置となるように取り付けることにより、溶湯に比べて比重の重く、タンディッシュ内で沈降する介在物が引込口に流れ込むことを低減でき、かつ、溶湯の流れる下流側の側面に、タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を設けることにより、溶湯の流れが停止した後に、貫通穴を通してタンディッシュから溶湯を排出することができる。
【００２２】
また、本発明の請求項２は、請求項１において、貫通穴を、タンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットから構成したものである。
【００２３】
本発明の請求項２によれば、貫通穴をタンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットにより構成することにより、スリットを通して注湯ノズルの下流側に、下流側に向けた溶湯の流れを発生させることができる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項３は、請求項１又は２において、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積としたものである。
【００２５】
本発明の請求項３によれば、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積とすることにより、貫通穴での溶湯の流れ方向の流速を早めることができる。
【００２６】
本発明の請求項４は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さにタンディッシュに取り付けたものである。
【００２７】
本発明の請求項４によれば、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとすることにより、タンディッシュの底面付近に沈降した介在物の引込口への引き込みを低減できる。
【００２８】
また、本発明の請求項５は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口が、タンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるようにタンディッシュに取り付けたものである。
【００２９】
本発明の請求項５によれば、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口の位置をタンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとすることにより、引込口に介在物を含まない溶湯の上澄み部分を引き込むことができる。
【００３０】
本発明の請求項６は、請求項１乃至５において、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状としたものである。
【００３１】
本発明の請求項６によれば、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とすることにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯を効率よく引込口に引き込むことができる。
【００３２】
本発明の請求項７は、請求項６において、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成したものである。
【００３３】
本発明の請求項７によれば、請求項６において、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成することにより、傾斜により受けた溶湯を貫通穴に通すことができるので、貫通穴を通る溶湯の流速を早くできる。
【００３４】
本発明の請求項８は、請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズルにより、溶湯を、鋳型を通して凝固させ、縦方向に排出する縦型鋳造装置に供給するものである。
【００３５】
本発明の請求項８によれば、請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズルにより縦型鋳造装置に溶湯を供給することにより、装置に介在物の混在が極めて少ない溶湯を提供することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の請求項１によれば、溶湯に比べて比重の重い介在物を引込口に流れ込むことを低減できるため、介在物がスラブに混入することを防止でき、高品質のスラブを提供することが可能となるとともに、溶湯の流れが停止した後に、貫通穴を通してタンディッシュから溶湯を排出することができるため、別途、タンディッシュから材料を取り出す作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、よって、効率よく高品質のスラブを製造することが可能となる。
【００３７】
本発明の請求項２によれば、貫通穴をタンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットにより構成することにより、スリットを通して注湯ノズルの下流側に、下流側に向けた溶湯の流れを発生させることができるため、介在物を確実に下流側に押し流すことが可能となり、引込口から引き込まれる溶湯への介在物の混入を低減できる。
【００３８】
本発明の請求項３によれば、貫通穴を、引込口の開口面積より小さい開口面積とすることにより、貫通穴での溶湯の流れ方向の流速を早めることができるため、介在物が貫通穴から注湯ノズル内部に引き込まれることを効率的に防止でき、かつ、引込口から排出口への溶湯の供給量を高めることができ、鋳造を効率的に行える。
【００３９】
本発明の請求項４によれば、引込口を、タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとすることにより、タンディッシュの底面付近に沈降した介在物の引込口への引き込みを十分に低減でき、よって、溶湯ノズルから排出された溶湯により鋳造されるスラブへの介在物の混入を低減できるため、製品の品質を向上させることが可能となる。
【００４０】
本発明の請求項５によれば、タンディッシュの底面から鋳造中の溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、引込口の位置をタンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとすることにより、引込口に介在物を含まない溶湯の上澄み部分を引き込むことができるため、介在物の混入がきわめて少ない溶湯を提供することができ、スラブの品質を向上させることができる。
【００４１】
本発明の請求項６によれば、引込口を、溶湯の上流側で低く、溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とすることにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯の流れを効率よく受けることができるため、介在物の混入の少ない溶湯を引込口より効率的に引き込むことができ、在物の混入の少ない溶湯を提供することができる。
【００４２】
本発明の請求項７によれば、貫通穴を引込口の溶湯の上流側の高さが上端となるように形成することにより、タンディッシュの底面より高い位置で、溶湯の流れを、更に効率よく受けることができるため、介在物の混入の少ない溶湯を引込口より効率的に引き込むことができ、また、貫通穴を通る溶湯の流速を早くでき、鋳造の効率を向上させることができるとともに、介在物の混入の少ない溶湯を提供することができる。
【００４３】
本発明の請求項８によれば、注湯ノズルにより縦型鋳造装置に溶湯を供給することにより、装置に介在物の混在が極めて少ない溶湯を提供することができ、製造されるスラブの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の周辺部の斜視図である。
【図２】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の周辺部の構成図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、側面図である。
【図３】本発明に係る注湯ノズルの第１実施例の動作を説明するための図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止し、溶湯が排出される過程の状態、（ｃ）は溶湯がタンディッシュから排出された状態を示す図である。
【図４】本発明に係る注湯ノズルから排出される溶湯への粒流入分布を示す図である。
【図５】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の周辺部の斜視図である。
【図６】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の周辺部の構成図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、背面図、（ｃ）は、側面断面図である。
【図７】本発明に係る注湯ノズルの第２実施例の動作を説明するための図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止し、溶湯が排出される過程の状態、（ｃ）は溶湯がタンディッシュから排出された状態を示す図である。
【図８】本発明に係る注湯ノズルの第３実施例の周辺部の斜視図である。
【図９】本発明に係る注湯ノズルの第３実施例の周辺部の断面図であり、（ａ）は、溶湯の量が多いときの状態、（ｂ）は、溶湯の量が少ないときの状態を示す図である。
【図１０】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の概略構成図である。
【図１１】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の一例の要部の断面図である。
【図１２】従来の圧延スラブの半連続鋳造装置の注湯ノズルの周辺部の断面図であり、（ａ）は、溶湯がタンディッシュを流れている状態、（ｂ）は、溶湯の流れを停止した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明に係る注湯ノズル２００は、例えば、図９に示す圧延スラブの半連続鋳造装置１００の注湯ノズル１１５に代えて適用されるものである。
注湯ノズル２００は、引込口２０１、排出口２０２、スリット２０３を含む構成とされている。引込口２０１は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に、高さｈだけ突出した位置となるように設けられている。高さｈは、例えば、略１０ｍｍ以上である。引込口２０１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さｈを略１０ｍｍ以上とすることにより、タンディッシュ１１４に溶湯１３１が矢印Ａ方向に流れているときに、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２の引込口２０１への引き込みを大幅に低減できることが実験的に確かめられている。
【００４６】
なお、介在物１３２は、アルミナ（Al2O3）、マグネシア（MgO）、スピネル（Al2O3-MgO）などを含み、溶湯１３１に比べて比重が重い物質である。また、実験結果については、後述する。
また、このとき、図３に示すように、引込口２０１の高さｈは、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから鋳造中の溶湯１３１の表面レベルＰs（図３参照）を略１００パーセントとしたとき、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるように設定されることが好ましい。
【００４７】
引込口２０１は、その高さｈを、溶湯１３１の表面レベルＰsを略１００パーセントとしたとき、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから略５０パーセントから略９０パーセントの高さに設定することにより、介在物１３２の混入が少ない溶湯１３１を引込口２０１から引き込むことができ、更に効果的にタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２の引き込みを低減できる。
引込口２０１に引き込まれた溶湯１３１は、排出口２０２に供給される。排出口２０２は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂから下方に突出しており、引込口２０１から引き込まれた溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。
【００４８】
スリット２０３は、注湯ノズル２００の引込口２０１の付近、溶湯１３１の流れの下流側の側面に、外周側と内周側とを貫通し、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより引込口２０１の高さｈまで、幅ｗにわたって連続して形成されている。なお、溶湯１３１の上流側は、タンディッシュ１１４の長手方向のフィルタ１１３（図９参照）を介して溶湯１３１が供給される側の端部側であり、他方の端部側が下流側となる。
【００４９】
スリット２０３は、開口面積Ｓ１が、引込口２０１の開口面積Ｓ２より小さい面積に設定されることが望ましい。スリット２０３は、高さがｈ、幅がｗであるので、その開口面積Ｓ１は、（ｈ×ｗ）となる。一方、引込口２０１は、内径をＲとすると、その開口面積Ｓ２は、（π×（Ｒ／２）２）となる。よって、スリット２０３の開口面積Ｓ１と引込口２０１の開口面積Ｓ２との関係は、〔Ｓ１＞Ｓ２〕、すなわち、〔π×（Ｒ／２）２＞（ｈ×ｗ）〕であることが望ましい。なお、〔Ｓ１＝Ｓ２〕であってもよい。
なお、スリット２０３の開口面積Ｓ１を引込口２０１の開口面積Ｓ２より小さくすることにより、スリット２０３を通して、注湯ノズル２００の内周側に介在物１３２が流入することをより効果的に防止できる。
【００５０】
次に、本実施例の注湯ノズル２００の動作を、図面を用いて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、フィルタ１１３（図１０参照）を介してタンディッシュ１１４に溶湯１３１が供給され、タンディッシュ１１４に溶湯１３１の流れが発生している状態では、介在物１３２は、溶湯１３１に比べて比重が大きいため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに沈降し、溶湯１３１の流れに沿って移動する。このとき、注湯ノズル２００は、引込口２０１が高さｈに存在するため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２は、引込口２０１から引き込まれることはない。
【００５１】
また、スリット２０３は、引込口２０１の下流側に存在するので、溶湯１３１の流れによって、スリット２０３には注湯ノズル２００の内周側から外周側、すなわち、溶湯１３１の流れに沿って溶湯１３１が流れることになる。このため、スリット２０３の下端がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで存在していても、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近にある介在物１３２が注湯ノズル２００の外周側からスリット２０３を通して、注湯ノズル２００の内周側に流入することはない。
【００５２】
フィルタ１１３を介してタンディッシュ１１４への溶湯１３１の流入が停止すると、タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止する。タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止すると、溶湯１３１が注湯ノズル２００の引込口２０１及びスリット２０３から引き込まれ、排出口２０２から排出される。
【００５３】
溶湯１３１がタンディッシュ１１４から排出され、溶湯１３１の表面レベルが図３（ｂ）に示すように引込口２０１より低くなると、引込口２０１から溶湯１３１は引き込まれなくなる。しかし、スリット２０３がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで形成されているため、溶湯１３１は、介在物１３２とともに、注湯ノズル２００の外周側からスリット２０３を通して注湯ノズル２００の内周側に引き込まれ、排出口２０２から排出される。このため、図３（ｃ）に示すようにタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａには、溶湯１３１が残存することがない。
【００５４】
このとき、タンディッシュ１１４に溶湯１３１を流し始めて、溶湯１３１の表面が注湯ノズル２００の引込口２０１より低い位置にある間は、スリット２０３を通して溶湯１３１が注湯ノズル２００の内周側に流れ込む。このため、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の下端部分、すなわち、ボトムブロック１２２付近のスラブ１３３には、介在物１３２が混入する。
【００５５】
また、図３（ｂ）に示す溶湯１３１の表面が引込口２０１の位置と一致する状態から、図３（ｃ）に示すタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１が排出されるまでの間に、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の上端部分にも下端部分と同様に、介在物１３２が混入する。
【００５６】
このように、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降する介在物１３２は、鋳型１２１を通して鋳造されるスラブ１３３の上端及び下端に集中して混在することは明らかである。したがって、製造されたスラブ１３３の上端及び下端から所定の部分を切断し、中間部分のスラブ１３３を半製品として出荷するようにする。あるいは、使用時にスラブ１３３の上端及び下端から所定の部分を切断して使用する。これにより、介在物１３２がほとんど混入しないスラブ１３３を使用することが可能となる。
【００５７】
次に、本実施例の注湯ノズル２００の有効性について説明する。
図４において、「□」は、図１０に示す従来の注湯ノズル１１５から排出される溶湯１３１への粒流入分布、「●」は、本実施例の注湯ノズル２００から排出される溶湯１３１への粒（介在物１３２）の流入の分布を示している。
【００５８】
なお、図４において、＃1strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も近い位置に配置された注湯ノズル、＃2strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より２番目に近い位置に配置された注湯ノズル、＃3strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より３番目に近い位置に配置された注湯ノズル、＃4strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より３番目に遠い位置に配置された注湯ノズル、#5strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より２番目に遠い位置に配置された注湯ノズル、＃6strは、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も遠い位置に配置された注湯ノズルを示している。
本実施例の注湯ノズル２００を注湯ノズル１１５に代えて使用することにより、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の供給口より最も遠い位置＃１strに配置された注湯ノズルを除いて、注湯ノズルから排出される溶湯１３１への粒（介在物１３２）の流入が大幅に低減することが可能となる。
【００５９】
なお、図４に示す本実施例の注湯ノズル２００から排出される溶湯１３１への粒流入分布は、従来の注湯ノズル１４１から排出される溶湯１３１への粒流入分布と略同じになる。すなわち、溶湯１３１がタンディッシュ１１４を流れているときには、本実施例のように注湯ノズル２００にスリット２０３を設けた場合であってもスリット２０３を通して介在物１３２が注湯ノズル２００の内周側に引き込まれることはないので、従来の注湯ノズル１４１から排出される溶湯１３１への粒流入分布と同じになる。
【００６０】
以上、本実施例によれば、注湯ノズル２００の溶湯１３１の引込口２０１を、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａより上方に突出した位置となるようにすることにより、溶湯１３１に比べて比重の重い介在物１３２が引込口２０１に流れ込むことを低減できる。また、溶湯１３１の流れる下流側の側面に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａを下端とするスリット２０３を設けることにより、溶湯１３１のタンディッシュ１１４での流れが停止した後に、スリット２０３を通してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１を排出することができる。
【００６１】
なお、スリット２０３は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１を効率的に排出できる程度のサイズであればよい。また、スリット２０３ではなく、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに下端が接しており、注湯ノズル２００の内周側と外周側とを貫通する貫通穴で構成されていればよく、要は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１を、注湯ノズル２００を通して排出できる構成であればよい。
【００６２】
次に、本発明に係る注湯ノズルの第２実施例を、図７を用いて説明する。
本実施例の注湯ノズル３００は、図７に示すように、引込口３０１、排出口３０２、スリット３０３を含む構成とされている。引込口３０１は、溶湯１３１の流れの上流側で、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１だけ突出し、溶湯１３１の流れの下流側で、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ２だけ突出するように傾斜した形状とされている。すなわち、引込口３０１は、溶湯１３１の流れに対向するように傾斜した形状とされている。なお、例えば、高さｈ１は、略１０ｍｍ以上、高さｈ２は、略１０ｍｍ以上であり、かつ、高さｈ１より高く設定される。
【００６３】
引込口３０１は、溶湯１３１の流れに対向するように傾斜した形状とすることにより、注湯ノズル３００の内周側領域３０４で溶湯１３１の流れを受けることができる。このとき、内周側領域３０４は、高さｈ１より高い位置であるので、介在物１３２の混入が極めて少ない溶湯１３１の流れを受けることになる。内周側領域３０４は、溶湯１３１の流れを受けて、溶湯１３１を排出口３０２方向に供給する。
【００６４】
排出口３０２は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂから更に下方に突出して設けられており、引込口３０１側から供給された溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。スリット３０３は、溶湯１３１の流れの下流側の引込口３０１の高さｈ２となる側面部分の下部に、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１、幅ｗにわたって形成されている。
【００６５】
次に、本実施例の注湯ノズル３００の動作を説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、フィルタ１１３からタンディッシュ１１４に溶湯１３１が供給され、タンディッシュ１１４に溶湯１３１の流れが発生している状態では、介在物１３２は、溶湯１３１に比べて比重が大きいため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに沈降しつつ、溶湯１３１の流れに沿って移動する。このとき、注湯ノズル３００は、引込口３０１の上流側の高さｈ１に存在するため、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に沈降した介在物１３２は、引込口３０１から引き込まれることはない。
【００６６】
また、このとき、引込口３０１の下流側の高さｈ２は、下流側の高さｈ１より高い位置にあるので、溶湯１３１の流れが受けやく、よって、溶湯１３１を引込口３０１に効率よく引き込むことが可能となる。また、スリット３０３は、引込口３０１の下流側の高さｈ１より下方に存在しているので、引込口３０１から引き込まれた溶湯１３１が流れによって、スリット２０３には注湯ノズル２００の内側から外側に向けて溶湯１３１が流れることになる。このため、スリット３０３の下端がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで存在していても、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近にある介在物１３２がスリット３０３を通して、注湯ノズル３００の内周側に流入することはない。
【００６７】
フィルタ１１３からタンディッシュ１１４への溶湯１３１の流入が停止すると、タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止する。タンディッシュ１１４内での溶湯１３１の流れが停止すると、溶湯１３１が注湯ノズル３００の引込口３０１及びスリット３０３から引き込まれ、排出口３０２から排出される。
【００６８】
溶湯１３１がタンディッシュ１１４から排出され、表面が図７（ｂ）に示すように引込口３０１の上流側の高さｈ１より低くなると、溶湯１３１は、引込口３０１からは引き込まれなくなる。しかし、スリット３０３は、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａまで形成されているため、溶湯１３１は、介在物１３２とともに、スリット３０３を通して注湯ノズル３００の内周側に引き込まれ、排出口３０２から排出される。したがって、図７（ｃ）に示すようにタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａには、溶湯１３１が残存することがない。
【００６９】
本実施例によれば、引込口３０１を溶湯１３１の流れに対向するように傾斜させるとともに、スリット３０３を溶湯１３１の下流側にタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈ１にわたって形成することにより、高さｈ１より上部を流れる溶湯１３１を効率よく引込口３０１に引き込むことができる。これにより、注湯ノズル３００から鋳造部１１６に溶湯１３１を効率よく供給できる。また、スリット３０３に溶湯１３１の流れに沿って溶湯１３１が通過するため、溶湯１３１が流れている間にスリット３０３から介在物１３２が注湯ノズル３００に流れ込むことを防止できる。
【００７０】
なお、上記第１、第２実施例では、貫通穴をスリットとした例について説明したが、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに接しており、内周側と外周側とで、貫通しており、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから溶湯１３１を排出できる構成の貫通穴であれば、スリットに限定されるものではなく、例えば、丸穴、角穴などであってもよい。
【００７１】
次に、本発明に係る注湯ノズルの第３実施例を、図８、図９を用いて説明する。
本実施例の注湯ノズル４００は、図８、図９に示すように、可動ノズル部４０１、固定部４０２を含む構成とされている。
可動ノズル部４０１は、略円筒状をなし、引込口４１１、排出口４１２、蓋部４１３、ストッパ部４１４を含み、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと下面１１４ｂとを貫通する取付穴１１４ｃに取り付けられる。また、可動ノズル部４０１は、溶湯１３１に対して比重が十分に小さい材料により、引込口４１１，排出口４１２、蓋部４１３、ストッパ部４１４が一体に構成されている。
【００７２】
引込口４１１は、可動ノズル部４０１の上端側であり、溶湯１３１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さが高さｈより高いときに、溶湯１３１を引き込み排出口４１２に供給する。排出口４１２は、可動ノズル部４０１の下端側であり、引込口４１１から引き込まれた溶湯１３１を固定部４０２に供給する。
【００７３】
蓋部４１３は、略円環状をなし、可動ノズル部４０１の下端側、排出口４１２の周囲に設けられる。可動ノズル部４０１は、溶湯１３１との比重の違いによって、タンディッシュ１１４に収容される溶湯１３１のレベルが所定レベル以上のときには、引込口４１１がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈだけ上方に突出し、タンディッシュ１１４に収容される溶湯１３１のレベルが所定レベルに満たないときには、下降する構成とされている。
ストッパ部４１４は、引込口４１１の外周縁部に複数箇所にわたって、外周側に突出して設けられている。ストッパ部４１４は、取付穴１１４ｃの内周側に複数箇所にわたって突出して設けられている爪部１１４ｄに係合して、可動ノズル４０１の脱落を防止する。
【００７４】
なお、取付穴１１４ｃは、内径が、可動ノズル部４０１の引込口４１１付近の外径より大きく、蓋部４１３の外径より小さい径とされている。蓋部４１３は、可動ノズル部４０１が浮上したときに、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間の間隙ｄを閉蓋する。取付穴１１４ｃには、内周側に複数箇所にわたって爪部１１４ｄが突出して設けられている。
【００７５】
可動ノズル部４０１は、タンディッシュ１１４の下面１１４ｂ側から取付穴１１４ｃに挿入される。このとき、ストッパ部４１４は、爪部１１４ｄの間を通過してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ側に突出する。ここで、可動ノズル部４０１を矢印Ｂ方向に回転させて、ストッパ部４１４の下方に爪部１１４ｄが位置するように可動ノズル部４０１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに平行な矢印Ｂ方向、回転させる。これにより、可動ノズル部４０１の下降時にストッパ部４１４と爪部１１４ｄとが係合し、可動ノズル部４０１がタンディッシュ１１４から脱落することが防止される。
【００７６】
なお、固定部４０２は、略円筒状をなし、可動ノズル部４０１から間隙ｄを通して供給される溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する。取付穴１１４ｃは、開口部４２２は、固定部４０２の下端側に設けられた開口であり、可動ノズル部４０１から供給される溶湯１３１を鋳造部１１６に供給する部位である。
【００７７】
次に、注湯ノズル４００の動作を説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、溶湯１３１がタンディッシュ１１４内を流れており、かつ、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さＬ１にあるときには、可動ノズル部４０１が溶湯１３１内部に浸された状態であるので、浮力が働き、上方に浮上する。
なお、高さＬ１は、可動ノズル部４０１が浮上しているときの高さｈより十分に大きい値である。
【００７８】
可動ノズル部４０１が上方に浮上した状態では、可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部がタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの周囲に突き当たり、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間の間隙ｄが閉蓋される。また、可動ノズル部４０１は、引込口４１１がタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａから高さｈの高さに位置する。この状態では、高さｈより上の溶湯１３１が引込口４１１から引き込まれる。
【００７９】
次に、溶湯１３１のタンディッシュ１１４への供給が停止され、溶湯１３１が引込口４１１から引き込まれ、溶湯１３１のタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａからの高さが可動ノズル部４０１の浮上時の高さｈ付近になると、可動ノズル部４０１の浮力が低下して、可動ノズル部４０１が降下する。可動ノズル部４０１が降下すると、可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部上面とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの下面１１４ｂとの間に間隙ｅが生じる。これにより、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの周縁部との間隙ｄと可動ノズル部４０１の蓋部４１３の周縁部上面とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃの下面１１４ｂとの間の間隙ｅを通してタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと固定部４０２の内周部とが連通する。このとき、ストッパ部４１４が爪部１１４ｄに支持され、可動ノズル部４０１がタンディッシュ１１４から脱落することが防止される。
【００８０】
タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａと固定部４０２の内周部とが連通することにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに残留する溶湯１３１が固定部４０２の開口部４２２から鋳造部１１６に供給される。これにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａの溶湯１３１をほぼすべて排出することができる。
【００８１】
本実施例によれば、タンディッシュ１１４の溶湯１３１の表面レベルが低下したときに、可動ノズル部４０１を下降させることにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を鋳造部１１６に排出することができる。よって、別途、タンディッシュから材料を取り出す作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、よって、効率よく高品質のスラブ１３３を製造することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施例では、可動ノズル部４０１を溶湯１３１との比重の差によって昇降させたが、可動ノズル部４０１を昇降させる昇降機構を別途設け、昇降機構により、可動ノズル部４０１を昇降させるようにしてもよい。
さらに、本実施例では、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間に間隙ｄ、ｅを設け、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を排出するようにしたが、可動ノズル部４０１とタンディッシュ１１４の取付穴１１４ｃとの間に間隙ｄ、ｅを設けずに、タンディッシュ１１４の内部の溶湯１３１の表面レベルが低下したときに、可動ノズル部４０１を下降させて、引込口４１１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに一致させるようにしてもよい。
【００８３】
可動ノズル部４０１の引込口４１１をタンディッシュ１１４の内側底面１１４ａに一致させることにより、タンディッシュ１１４の内側底面１１４ａ付近に残留する溶湯１３１を排出することが可能となる。
また、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００は、圧延スラブの半連続鋳造装置１００の溶解炉から保持炉への移湯桶の注湯ノズルとして適用することもできる。さらに、圧延スラブの半連続鋳造装置１００に、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００などを適用した例について説明したが、本発明の注湯ノズル２００、３００、４００は、圧延スラブの半連続鋳造への適用に限定されるものではなく、金属の縦型鋳造、砂鋳、金型鋳造の鋳物、押出材の鋳造などにおいて溶湯を供給する注湯ノズルなどとして適用できることは言うまでもない。
【００８４】
また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲で、適宜適用することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８５】
１００ 圧延スラブの半連続鋳造装置
１１１ 溶解炉
１１２ 脱ガス装置
１１３ フィルタ
１１４ タンディッシュ
１１４ａ 内側底面
１１４ｂ 下面
１１４ｃ 取付穴
１１６ 鋳造部
１２１ 鋳型
１２２ ボトムブロック
１２３ 昇降装置
１３１ 溶湯
１３２ 介在物
１３３ スラブ
２００ 注湯ノズル
２０１ 引込口
２０２ 排出口
２０３ スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より該溶湯を引き込み、他端の排出口より該溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルであって、
前記引込口が、前記タンディッシュの底面より上方に突出した位置となるように前記タンディッシュに取り付けられるとともに、
前記溶湯の流れの下流側の側面に、前記タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を備えた注湯ノズル。
【請求項２】
前記貫通穴は、前記タンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットから構成されている請求項１記載の注湯ノズル。
【請求項３】
前記貫通穴は、前記引込口の開口面積より小さい開口面積である請求項１又は２記載の注湯ノズル。
【請求項４】
前記引込口が、前記タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとなるように前記タンディッシュに取り付けられている請求項１乃至３のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項５】
前記タンディッシュの底面から鋳造中の前記溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、前記引込口が、前記タンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるように取り付けられている請求項１乃至４のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項６】
前記引込口は、前記溶湯の上流側で低く、前記溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とされている請求項１乃至５のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項７】
前記貫通穴は、前記引込口の前記溶湯の上流側の高さが上端となるように形成されている請求項６記載の注湯ノズル。
【請求項８】
前記溶湯を、鋳型を通して凝固させ、縦方向に鋳造スラブを排出する縦型鋳造装置に、前記溶湯を供給する請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項１】
溶湯が流れるタンディッシュに設けられ、略筒状をなし、一端の引込口より該溶湯を引き込み、他端の排出口より該溶湯を注湯先に供給する注湯ノズルであって、
前記引込口が、前記タンディッシュの底面より上方に突出した位置となるように前記タンディッシュに取り付けられるとともに、
前記溶湯の流れの下流側の側面に、前記タンディッシュの底面を下端として、内周側と外周側とを貫通する貫通穴を備えた注湯ノズル。
【請求項２】
前記貫通穴は、前記タンディッシュの底面を下端とし、上方に延長されたスリットから構成されている請求項１記載の注湯ノズル。
【請求項３】
前記貫通穴は、前記引込口の開口面積より小さい開口面積である請求項１又は２記載の注湯ノズル。
【請求項４】
前記引込口が、前記タンディッシュの底面から略１０ｍｍ以上の高さとなるように前記タンディッシュに取り付けられている請求項１乃至３のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項５】
前記タンディッシュの底面から鋳造中の前記溶湯の湯面までの位置を略１００パーセントとしたとき、前記引込口が、前記タンディッシュの底面から略５０パーセントから略９０パーセントの高さとなるように取り付けられている請求項１乃至４のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項６】
前記引込口は、前記溶湯の上流側で低く、前記溶湯の下流側で高くなるように傾斜した形状とされている請求項１乃至５のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【請求項７】
前記貫通穴は、前記引込口の前記溶湯の上流側の高さが上端となるように形成されている請求項６記載の注湯ノズル。
【請求項８】
前記溶湯を、鋳型を通して凝固させ、縦方向に鋳造スラブを排出する縦型鋳造装置に、前記溶湯を供給する請求項１乃至７のいずれか一項記載の注湯ノズル。
【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２０１１−２０６８３２（Ｐ２０１１−２０６８３２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７８２８３（Ｐ２０１０−７８２８３）
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３０日（２０１０．３．３０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]