連続鋳造用の浸漬ノズル
【課題】二孔とそれを連結するスリットを有する浸漬ノズルにおいて、溶鋼を浸漬ノズルの開孔部全方向に均一に吐出することで、介在物欠陥や気泡欠陥の発生を抑制し鋳片の品質を向上させる。
【解決手段】溶鋼を鋳型３内に注入する浸漬ノズル１において、浸漬ノズル１下端近傍に形成され、浸漬ノズル１の中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、該浸漬ノズル１底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、前記吐出孔の吐出角度θが、水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲内にあり、前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
【解決手段】溶鋼を鋳型３内に注入する浸漬ノズル１において、浸漬ノズル１下端近傍に形成され、浸漬ノズル１の中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、該浸漬ノズル１底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、前記吐出孔の吐出角度θが、水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲内にあり、前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、鋼などの溶融金属を連続鋳造する際に、溶融金属を鋳型内に供給する浸漬ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造では、溶鋼は取鍋から溶鋼を受ける中間容器であるタンディッシュに移され、タンディッシュの底部に配置された浸漬ノズルを介して鋳型内に注入される。鋳型に注入された溶鋼は鋳型に接する部分から冷却されて凝固を開始して凝固シェルを形成し、順次鋳型下方のロール帯に引き抜かれて凝固が進行し、最終的に凝固が全て完了して鋳片となる。
【０００３】
タンディッシュから鋳型に溶鋼を注入する浸漬ノズルは、有底円筒状の形状であり、その側壁下部には鋳型の幅方向、すなわち鋳型の長辺方向に沿って平行に溶鋼を注ぐための、浸漬ノズルの円筒軸に対して対称な二個の吐出孔が設けられている。二個の吐出孔を有する浸漬ノズル（以下、二孔ノズルと記載する場合がある）において、二個の吐出孔は各々鋳型短辺を向くように鋳型幅方向に平行に配置される。
【０００４】
タンディッシュから二孔ノズルを介して、鋳型内に注がれた溶鋼は吐出流として鋳型の短辺に位置する凝固シェルへと衝突して、上昇流と下降流に分岐する。この上昇流は適度な範囲内では介在物や気泡の浮上除去を促進するが、大きすぎると湯面変動や溶融パウダーの巻き込みを引き起こし、操業性や鋳片品質に悪影響を及ぼす。また下降流は介在物や気泡の侵入に寄与するため、出来る限り小さい方が好ましい。この上昇流および下降流の流速は、二孔ノズルの吐出流速の増加に伴い大きくなり、その流速は二孔ノズルの吐出角度にも影響される。二孔ノズルの形状と二孔ノズルによって形成される鋳型内での流動には以下の問題がある。すなわち、二孔ノズルの吐出角度が下向き（すなわち水平方向を基準とした俯角方向）の場合には、下降流速が大きくなるため、下降流に付随した介在物や気泡が深くまで侵入して浮上しきれずに凝固シェルに捕捉され、介在物欠陥や気泡欠陥となり鋳片品質の低下を招く。これに対して、吐出角度が上向き（すなわち水平方向を基準とした仰角方向）の場合には、上昇流速が大きくなるため、湯面を激しく揺動し、溶融パウダーが溶鋼内に巻き込まれて凝固シェルに捕捉され、パウダー系の欠陥となり鋳片品質の低下を招く。吐出角度が水平の場合には、溶鋼吐出流が減衰なく短辺側の凝固シェルに衝突するため、凝固シェルが再溶解して、ブレイクアウトが生じる恐れがある。
【０００５】
鋳造速度を小さくして吐出流速を抑えた限りでは上述の問題が発生する可能性は低い。しかし、生産量の増加を図ろうとした場合には鋳造速度を増加しなければならず、それに伴い吐出流速も増加して、上述した特に鋳片品質に関する問題が生じる。この課題を解決するための技術として、二孔ノズルの底部に鋳型幅方向と平行に吐出孔と連結したスリットを設けた特許文献１記載の浸漬ノズル（以下、分散ノズルと記載する場合がある）が知られている。分散ノズルでは、溶鋼を吐出孔及びスリットから鋳型内に注入することにより、溶鋼を鋳型幅全方向に吐出可能であり、二孔ノズルよりも下降流速が小さくなり、介在物の侵入深さが低減して、介在物欠陥が低減するとしている。また、分散ノズルでは溶鋼の均一吐出により、浸漬ノズル閉塞抑制とパウダーの円滑な溶融を可能としている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
更なる増産の要求に応えつつ、高い品質レベルの鋳片を提供するためには、分散ノズルの吐出流速をさらに低減することが必要である。しかし、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、吐出角度が下向きの場合は鋳造速度の増加に伴って下降流速が増加してしまい、鋳片品質を悪化させるのみである。
そこで、分散ノズルの吐出角度を上向きとして開孔部の方向を鋳型全方向に拡張して、分散ノズルの吐出流速をさらに低減することが考えられる。しかしながら、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、単純に吐出角度を上向きとしただけでは、吐出流が分散ノズルの吐出孔上端壁から剥離してしまい、吐出流は吐出角度の方向には流出しないため、開孔部全方向に均一に溶鋼を吐出することは非常に困難であることがわかった。
よって、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、吐出角度を上向きとしても吐出流は浸漬ノズルの開孔部全方向に均一に吐出しないため、吐出流速の低減には到らず、生産性向上と鋳片品質向上の両立を図るには不十分である。
【０００８】
本発明は、二個の吐出孔とそれを連結するスリットを有する浸漬ノズルにおいて、溶鋼を浸漬ノズルの開孔部全方向に均一に吐出することで吐出流速を低減して、介在物欠陥や気泡欠陥の発生を抑制し鋳片の品質を向上させるとともに、生産性を向上することが可能な連続鋳造用の浸漬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】
【０００９】
本発明の要旨とするところは以下の通りである。すなわち、本発明は、溶鋼を鋳型内に注入する浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズル下端近傍に形成され、浸漬ノズルの中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、該浸漬ノズル底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、前記吐出孔の吐出角度θが、上向き、すなわち水平方向を基準として仰角（以下、上向きと記載する場合がある）５°から３０°の範囲内にあり、前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、
２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５
の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズルである。なお、浸漬ノズルの中心線とは、浸漬ノズルの中心を通って鉛直方向に延伸する中心線のことをいう。鋳型幅方向に向けて対称に開孔したとは、鋳型幅方向と同じ方向において対称に開孔していることをいう。
【００１０】
さらに、浸漬ノズル上端と吐出孔上端との間の浸漬ノズル内壁に、浸漬ノズルと軸心が一致した溶鋼の流路を狭める浸漬ノズル内径よりも径の小さい円筒状の段差を有しており、
浸漬ノズルの内径と段差部のノズル内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］とし、吐出孔上端から段差部下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］とし、段差部のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］とし、段差部下端とノズル内壁を結ぶ傾斜部の鉛直方向長さを傾斜長さＨ４［ｍｍ］としたときに、前記Ｈ１〜Ｈ４が下記の式（１）〜（４）を満たすようにしてもよい。
２≦Ｈ１≦２５ ・・・（１）
５０≦Ｈ２≦５００ ・・・（２）
２０≦Ｈ３≦３００ ・・・（３）
０≦Ｈ４≦Ｈ１ ・・・（４）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鋳造速度を増加させた場合でも、浸漬ノズルの開孔部全方向に溶鋼を均一に安定的に吐出することができるため、吐出流速が低減し、これに伴い下降流速が小さくなり、介在物や気泡の侵入深さも小さくなり、介在物や気泡の侵入を抑制できる。さらに、上昇流速も適度に確保されるため、介在物や気泡の浮上除去を促進できる。よって、介在物欠陥や気泡欠陥の発生が抑制され、鋳片品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述の通り、鋳造速度を増加しつつ鋳片品質を向上するためには、浸漬ノズルから開孔部全方向になるべく均等に安定的に溶鋼を吐出させ、吐出流速および下降流速を小さくして、介在物や気泡の侵入を抑制する事が望ましい。さらに、介在物や気泡の浮上除去促進のためには、湯面を激しく揺動しない範囲で上昇流速を適度に大きくする事が望ましい。
しかし、分散ノズルで、吐出角度が下向きの場合は、下降流速が大きく、上昇流速が小さいため、介在物や気泡の浮上除去には不十分である。また、分散ノズルで単に吐出角度を上向きとした場合の溶鋼流動を図２に示すが、ノズル内側壁近傍を流れてきた溶鋼は、吐出孔上端に到達するとノズル内壁面から剥離してしまうため、溶鋼は吐出角度の方向に流出せず、開孔部全方向への均一吐出は達成されない。さらに、このとき吐出孔上部では負圧が生じるため、浸漬ノズル内への溶鋼や溶融パウダーの吸い込みが発生して、溶鋼流動を不安定にして鋳片品質を低下してしまう。
【００１３】
本発明者は鋭意検討により、分散ノズルの吐出角度を上向きとしても、吐出流が吐出孔上端壁から剥離せずに、例えば図１に示すように吐出角度方向に流出し、溶鋼が鋳型全方向に安定的に、かつ均一に吐出できることを明らかにした。
【００１４】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本発明の浸漬ノズルは、図１および図３に示す分散ノズルである。
【００１５】
本発明にかかる分散ノズルは、以下の三点を検討した。一点目が、浸漬ノズル１の吐出角度θである。二点目が、浸漬ノズル１の開孔部の鋳型３の幅方向内側両端面（鋳型３の短辺）へ投影された水平投影面積の和ＳＳと、当該開孔部の鉛直下向き投影面積ＳＢとの投影面積比ＳＳ／ＳＢである。なお、浸漬ノズル１の開孔部とは、浸漬ノズル１の下端近傍に形成され、浸漬ノズル１の中心線Ｃ（図３（ａ））から鋳型３の幅方向（図１中のＹ方向、図３（ａ）中のＹ方向）に向けて対称に開孔した一対の吐出孔９、９と、浸漬ノズル１の底部に形成され、一対の吐出孔９、９を連結する開孔スリットとしてのスリット８と、で構成されるものである。三点目が、浸漬ノズル１の上端と吐出孔９の上端との間の浸漬ノズル内壁１０への浸漬ノズル１と軸心が一致したノズル縦孔１２内の溶鋼の流路を狭める、浸漬ノズル１の内径よりも径の小さい円筒状の段差の付与である。
【００１６】
吐出角度θと投影面積比ＳＳ／ＳＢが溶鋼７の流動に与える影響について検討した。浸漬ノズル１から鋳型３内に流出する流体の挙動を１／２．５スケールの水モデル実験により確認した。水モデル実験装置は、幅が１３００ｍｍ相当、厚さが２５０ｍｍ相当の鋳片を実機連続鋳造機にて鋳造する場合を想定し、メニスカスから２．３ｍ相当までの液相部分を再現した。水量は実機鋳造速度に相当する種々の水量で変化させた。浸漬ノズル１には、種々の吐出角度θ及び投影面積比ＳＳ／ＳＢを設定した分散ノズルを用いた。鋳型３内の流動状態を観測するために、着色水を用いて目視にて流動状態を確認した。
【００１７】
水モデル実験の結果、吐出角度θは水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲、かつ、投影面積比ＳＳ／ＳＢは２．５から１５の範囲にて、図１に示す様な、吐出流が均一に開孔部全方向に吐出する溶鋼流動を示す事が明らかとなった。この理由は、浸漬ノズル１内を流れてきた流体が浸漬ノズル１底部にて十分な圧損を受けることで、圧損がない場合にはスリット８から流出していた流量の一部が吐出孔９に分配され、吐出孔９からの流量が増加したためである。また、鋳型全方向に流体が均一に吐出した事に伴って、相対的に上昇流５の流速（以下、上昇流速という）は大きくなり、下降流６の流速（以下、下降流速という）は小さくなった。
【００１８】
具体的には、吐出角度θが水平方向を基準として仰角５°よりも下向きの場合は、溶鋼が鋳型全方向には吐出せずに、図２に示すような従来の分散ノズルと同等の流動パターンとなり、下降流速は大きかった。吐出角度θが水平方向を基準として仰角３０°超では、吐出流が直接メニスカスに衝突するため、液面の揺動が非常に大きくなった。投影面積比ＳＳ／ＳＢが２．５未満では、浸漬ノズル１底部にて十分な圧損を受ける事ができずにスリット８から流出する流量が多くなり、開孔部から均一な吐出流を得る事が出来なかった。投影面積比ＳＳ／ＳＢが１５超では、浸漬ノズル１底部で受ける圧損が大きくなりすぎ、吐出孔９からの流体流出量が非常に多くなり、全方向吐出が達成されず下降流速、液面変動ともに大きくなった。
【００１９】
さらに本発明者は、図３に示した浸漬ノズル１内部への段差の付与が浸漬ノズル１内部の溶鋼流動及び鋳型３内の溶鋼流動に与える影響について鋭意検討を行った。浸漬ノズル１内部の溶鋼流動及び鋳型３内の溶鋼流動について水モデル実験にて評価した。実験に用いた装置及び実験条件は上述の検討と同様である。浸漬ノズル１には種々の寸法の段差を付与した分散ノズルを用いた。また、このときの吐出角度θは水平方向を基準として仰角５°から３０°、投影面積比ＳＳ／ＳＢは２．５から１５の範囲とした。鋳型３内の流動状態を観測するために、着色水を用いて目視にて流動状態を確認した。
【００２０】
浸漬ノズル１内部の段差は図３に示す様に、浸漬ノズル１の内径と段差部１１の内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］を２≦H１≦２５とし、ノズル吐出孔９の上端から段差部１１の下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］を５０≦H２≦５００とし、段差部１１のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］を２０≦H３≦３００とし、段差部１１の下端とノズル内壁１０を結ぶ傾斜部１３の鉛直方向長さを傾斜長さH４［ｍｍ］を０≦H４≦H１とした。
なお、段差部１１とは、段差高さＨ１である部分を意味しており、傾斜部１３は含まない。
水モデル実験の結果、上記の段差を浸漬ノズル１内部に設けることにより、浸漬ノズル１内部の流動がより安定化し、また、鋳型全方向への流体がより均一に吐出した。この理由を説明する。段差部１１の下端以降では、ノズル内壁面側を通過する流体よりもノズル中央部を通過する流体の方が流速は大きくなる。ノズル中央部を通る流体は、ノズル内壁近傍を通る流体よりも先にノズル底部に到達して、そこで十分な圧損を受けることで、流体の流量は吐出孔９に多く分配される。また、ノズル内壁面側を通過する流体は段差部１１の下端にて一時的にノズル壁面から剥離して流速が小さくなり、吐出孔９を通過する際に、先にノズル中央部を通りノズル底部にて圧損を受けた流体に押し戻される形となり、吐出孔９を流体が充満して鋳型３内に流出することとなる。よって、ノズル内部流動がより安定化し、また、開孔部全方向により均一な流体吐出を達成した。
【００２１】
具体的には、段差高さＨ１が２ｍｍ未満では、段差の無い分散ノズルと流動状態が同等であり、段差の効果がほとんど見られない。また、段差高さＨ１が２５ｍｍ超では、段差部１１の上端にて浸漬ノズル１の上端へと向かう反転流が発生してしまい、浸漬ノズル１の内部での流れが不安定になりやすい。また、この場合には段差部１１では流路が非常に狭くなるため吐出孔９から十分な流量が得られにくくなる。段差位置Ｈ２が５０ｍｍ未満では、段差部１１の下端にて流体が剥離した直後に吐出孔９の上端に到達するため、吐出孔９から流出せずにスリット８からの流量が多くなる。段差位置Ｈ２が５００ｍｍ超では、段差部１１の下端から吐出孔９の上端までの距離が十分に長いため、剥離した流れが再度ノズル壁面に沿う流れとなり、段差の効果が得られにくい。段差長さＨ３が２０ｍｍ未満では、段差部１１にて径方向に均一な流れが得られず、浸漬ノズル１の内部にて偏流が生じやすくなる。段差長さＨ３が５００ｍｍ超ではノズル寸法の制約上好ましくない。傾斜長さＨ４が０ｍｍ未満はノズル構造上好ましくない。また、傾斜長さＨ４＞段差高さＨ１では、剥離した流れが再度ノズル壁面に沿う流れとなり、段差の効果が得られにくい。
【００２２】
以上により、吐出角度θが水平方向を基準として仰角５°から３０°、投影面積比ＳＳ／ＳＢが２．５から１５、段差形状を段差高さＨ１が２ｍｍから２５ｍｍ、段差位置Ｈ２が５０ｍｍから５００ｍｍ、段差長さＨ３が２０ｍｍから３００ｍｍ、傾斜長さＨ４が０ｍｍ以上段差高さＨ１以下にて、溶鋼吐出流をより安定的に、かつ、より均一に浸漬ノズル１の開孔部全方向に吐出する事が可能となった。
【実施例】
【００２３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
転炉−脱ガスを経て成分調整した炭素濃度３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を、垂直曲げ型スラブ連続鋳造機にて鋳造速度１．５、２．０、２．５ｍ／
ｍｉｎで連続鋳造した。スラブ厚さは２４０ｍｍ、スラブ幅は１０００〜２０００ｍｍ、溶鋼取鍋容量は３００ｔである。浸漬ノズルには、表１〜３記載の本発明分散ノズルを含む種々の分散ノズル及び二孔ノズルを用いた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
本発明にかかる分散ノズルの使用時の湯面変動量を評価するために、鋳型上部にて湯面レベル計を用いて鋳型短辺側でのメニスカスの湯面変動状況を確認した。
【００２９】
また、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した介在物個数を評価した。鋳片内の介在物個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に１２０ｍｍ（鋳片１／２厚）の部分を全幅方向に切り出し、鋳片内に存在する大きさ５０μｍ以上の介在物個数を計測した。大きさ５０μｍ以上の介在物は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００３０】
同様に、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した気泡個数を評価した。鋳片内の気泡個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に７５ｍｍ（鋳片１／４厚）の部分を全幅方向に切りだし、直径０．１ｍｍ以上の気泡個数を計測した。直径０．１ｍｍ以上の気泡は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００３１】
まず、湯面変動の評価結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。本発明にかかる分散ノズルでの湯面変動状況は、湯面が安定した条件である吐出角度下向きの浸漬ノズル（Ｎｏ．７、１２、１９、２４、３１及び３６）と同程度の湯面変動状況であり、操業でも問題のないレベルであった。
【００３２】
次に、鋳片内の介在物個数を調査した結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。表１〜３の介在物欠陥指数は、Ｎｏ．１２、２４及び３６の下降流速が一番大きな二孔ノズル使用時の介在物個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．１〜６、１３〜１８及び２５〜３０の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて大幅に介在物欠陥指数が減少した。また、比較例Ｎｏ．７〜１１、１９〜２３及び３１〜３５の分散ノズルと比較しても本発明にかかる分散ノズルでは介在物欠陥指数が減少した。
【００３３】
次に、鋳片内の気泡個数の調査結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。表１〜３の気泡欠陥指数は上記と同様の理由により、Ｎｏ．１２、２４及び３６の二孔ノズル使用時の気泡個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．１〜６、１３〜１８及び２５〜３０の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて気泡欠陥指数が大幅に減少した。また、比較例Ｎｏ．７〜１１、１９〜２３及び３１〜３５の分散ノズルと比較しても本発明にかかる分散ノズルでは気泡欠陥指数が減少した。
【００３４】
（実施例２）
転炉−脱ガスを経て成分調整した炭素濃度３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を、垂直曲げ型スラブ連続鋳造機にて鋳造速度１．５、２．０、２．５ｍ／
ｍｉｎで連続鋳造した。スラブ厚さは２４０ｍｍ、スラブ幅は１０００〜２０００ｍｍ、溶鋼取鍋容量は３００ｔである。浸漬ノズルには、表４〜６記載の本発明分散ノズルを含む種々の分散ノズル及び二孔ノズルを用いた。
【００３５】
【表４】
【００３６】
【表５】
【００３７】
【表６】
【００３８】
本発明にかかる分散ノズルの使用時の湯面変動量を評価するために、鋳型上部にて湯面レベル計を用いて鋳型短辺側でのメニスカスの湯面変動状況を確認した。
【００３９】
また、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した介在物個数を評価した。鋳片内の介在物個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に１２０ｍｍ（鋳片１／２厚）の部分を全幅方向に切り出し、鋳片内に存在する大きさ５０μｍ以上の介在物個数を計測した。大きさ５０μｍ以上の介在物は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００４０】
同様に、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した気泡個数を評価した。鋳片内の気泡個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に７５ｍｍ（鋳片１／４厚）の部分を全幅方向に切りだし、直径０．１ｍｍ以上の気泡個数を計測した。直径０．１ｍｍ以上の気泡は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００４１】
まず、湯面変動の評価結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。本発明にかかる分散ノズルでの湯面変動状況は、湯面が安定した条件である吐出角度下向きの浸漬ノズル（Ｎｏ．５５、６０、７９、８４、１０３及び１０８）と同程度の湯面変動状況であり、操業でも問題のないレベルであった。
【００４２】
次に、鋳片内の介在物個数を調査した結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。表４〜６の介在物欠陥指数は、Ｎｏ．６０、８４及び１０８の下降流速が一番大きな二孔ノズル使用時の介在物個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．３７〜５４、６１〜７８及び８５〜１０２の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて大幅に介在物欠陥指数が減少した。また、比較例Ｎｏ．５５〜５９、７９〜８３及び１０３〜１０７の分散ノズルと比較しても本発明の分散ノズルでは介在物欠陥指数が減少した。
【００４３】
次に、鋳片内の気泡個数の調査結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。表４〜６の気泡欠陥指数は上記と同様の理由により、Ｎｏ．６０、８４及び１０８の二孔ノズル使用時の気泡個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．３７〜５４、６１〜７８及び８５〜１０２の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて気泡欠陥指数が大幅に減少した。また、比較例Ｎｏ．５５〜５９、７９〜８３及び１０３〜１０７の分散ノズルと比較しても本発明の分散ノズルでは気泡欠陥指数が減少した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
鋼などの溶融金属を連続鋳造する際に、溶融金属を鋳型内に供給する浸漬ノズルに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による浸漬ノズル内及び鋳型内の溶鋼流動を示す図である。
【図２】従来分散ノズルによる浸漬ノズル内及び鋳型内の溶鋼流動を示す図である。
【図３】本発明の浸漬ノズルを示した図であり、（ａ）及び（ｂ）は浸漬ノズル内部に設置した段差を示す縦断面図であり、（ｃ）は浸漬ノズル底部の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 浸漬ノズル
２ モールドパウダー
３ 鋳型
４ メニスカス反転流
５ 上昇流
６ 下降流
７ 溶鋼
８ ノズル底部スリット
９ 吐出孔
１０ 浸漬ノズル内壁
１１ 段差部
１２ ノズル縦孔
１３ 傾斜部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、鋼などの溶融金属を連続鋳造する際に、溶融金属を鋳型内に供給する浸漬ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼をはじめとする溶融金属の連続鋳造では、溶鋼は取鍋から溶鋼を受ける中間容器であるタンディッシュに移され、タンディッシュの底部に配置された浸漬ノズルを介して鋳型内に注入される。鋳型に注入された溶鋼は鋳型に接する部分から冷却されて凝固を開始して凝固シェルを形成し、順次鋳型下方のロール帯に引き抜かれて凝固が進行し、最終的に凝固が全て完了して鋳片となる。
【０００３】
タンディッシュから鋳型に溶鋼を注入する浸漬ノズルは、有底円筒状の形状であり、その側壁下部には鋳型の幅方向、すなわち鋳型の長辺方向に沿って平行に溶鋼を注ぐための、浸漬ノズルの円筒軸に対して対称な二個の吐出孔が設けられている。二個の吐出孔を有する浸漬ノズル（以下、二孔ノズルと記載する場合がある）において、二個の吐出孔は各々鋳型短辺を向くように鋳型幅方向に平行に配置される。
【０００４】
タンディッシュから二孔ノズルを介して、鋳型内に注がれた溶鋼は吐出流として鋳型の短辺に位置する凝固シェルへと衝突して、上昇流と下降流に分岐する。この上昇流は適度な範囲内では介在物や気泡の浮上除去を促進するが、大きすぎると湯面変動や溶融パウダーの巻き込みを引き起こし、操業性や鋳片品質に悪影響を及ぼす。また下降流は介在物や気泡の侵入に寄与するため、出来る限り小さい方が好ましい。この上昇流および下降流の流速は、二孔ノズルの吐出流速の増加に伴い大きくなり、その流速は二孔ノズルの吐出角度にも影響される。二孔ノズルの形状と二孔ノズルによって形成される鋳型内での流動には以下の問題がある。すなわち、二孔ノズルの吐出角度が下向き（すなわち水平方向を基準とした俯角方向）の場合には、下降流速が大きくなるため、下降流に付随した介在物や気泡が深くまで侵入して浮上しきれずに凝固シェルに捕捉され、介在物欠陥や気泡欠陥となり鋳片品質の低下を招く。これに対して、吐出角度が上向き（すなわち水平方向を基準とした仰角方向）の場合には、上昇流速が大きくなるため、湯面を激しく揺動し、溶融パウダーが溶鋼内に巻き込まれて凝固シェルに捕捉され、パウダー系の欠陥となり鋳片品質の低下を招く。吐出角度が水平の場合には、溶鋼吐出流が減衰なく短辺側の凝固シェルに衝突するため、凝固シェルが再溶解して、ブレイクアウトが生じる恐れがある。
【０００５】
鋳造速度を小さくして吐出流速を抑えた限りでは上述の問題が発生する可能性は低い。しかし、生産量の増加を図ろうとした場合には鋳造速度を増加しなければならず、それに伴い吐出流速も増加して、上述した特に鋳片品質に関する問題が生じる。この課題を解決するための技術として、二孔ノズルの底部に鋳型幅方向と平行に吐出孔と連結したスリットを設けた特許文献１記載の浸漬ノズル（以下、分散ノズルと記載する場合がある）が知られている。分散ノズルでは、溶鋼を吐出孔及びスリットから鋳型内に注入することにより、溶鋼を鋳型幅全方向に吐出可能であり、二孔ノズルよりも下降流速が小さくなり、介在物の侵入深さが低減して、介在物欠陥が低減するとしている。また、分散ノズルでは溶鋼の均一吐出により、浸漬ノズル閉塞抑制とパウダーの円滑な溶融を可能としている。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１４０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
更なる増産の要求に応えつつ、高い品質レベルの鋳片を提供するためには、分散ノズルの吐出流速をさらに低減することが必要である。しかし、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、吐出角度が下向きの場合は鋳造速度の増加に伴って下降流速が増加してしまい、鋳片品質を悪化させるのみである。
そこで、分散ノズルの吐出角度を上向きとして開孔部の方向を鋳型全方向に拡張して、分散ノズルの吐出流速をさらに低減することが考えられる。しかしながら、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、単純に吐出角度を上向きとしただけでは、吐出流が分散ノズルの吐出孔上端壁から剥離してしまい、吐出流は吐出角度の方向には流出しないため、開孔部全方向に均一に溶鋼を吐出することは非常に困難であることがわかった。
よって、特許文献１記載の分散ノズルにおいて、吐出角度を上向きとしても吐出流は浸漬ノズルの開孔部全方向に均一に吐出しないため、吐出流速の低減には到らず、生産性向上と鋳片品質向上の両立を図るには不十分である。
【０００８】
本発明は、二個の吐出孔とそれを連結するスリットを有する浸漬ノズルにおいて、溶鋼を浸漬ノズルの開孔部全方向に均一に吐出することで吐出流速を低減して、介在物欠陥や気泡欠陥の発生を抑制し鋳片の品質を向上させるとともに、生産性を向上することが可能な連続鋳造用の浸漬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】
【０００９】
本発明の要旨とするところは以下の通りである。すなわち、本発明は、溶鋼を鋳型内に注入する浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズル下端近傍に形成され、浸漬ノズルの中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、該浸漬ノズル底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、前記吐出孔の吐出角度θが、上向き、すなわち水平方向を基準として仰角（以下、上向きと記載する場合がある）５°から３０°の範囲内にあり、前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、
２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５
の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズルである。なお、浸漬ノズルの中心線とは、浸漬ノズルの中心を通って鉛直方向に延伸する中心線のことをいう。鋳型幅方向に向けて対称に開孔したとは、鋳型幅方向と同じ方向において対称に開孔していることをいう。
【００１０】
さらに、浸漬ノズル上端と吐出孔上端との間の浸漬ノズル内壁に、浸漬ノズルと軸心が一致した溶鋼の流路を狭める浸漬ノズル内径よりも径の小さい円筒状の段差を有しており、
浸漬ノズルの内径と段差部のノズル内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］とし、吐出孔上端から段差部下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］とし、段差部のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］とし、段差部下端とノズル内壁を結ぶ傾斜部の鉛直方向長さを傾斜長さＨ４［ｍｍ］としたときに、前記Ｈ１〜Ｈ４が下記の式（１）〜（４）を満たすようにしてもよい。
２≦Ｈ１≦２５ ・・・（１）
５０≦Ｈ２≦５００ ・・・（２）
２０≦Ｈ３≦３００ ・・・（３）
０≦Ｈ４≦Ｈ１ ・・・（４）
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、鋳造速度を増加させた場合でも、浸漬ノズルの開孔部全方向に溶鋼を均一に安定的に吐出することができるため、吐出流速が低減し、これに伴い下降流速が小さくなり、介在物や気泡の侵入深さも小さくなり、介在物や気泡の侵入を抑制できる。さらに、上昇流速も適度に確保されるため、介在物や気泡の浮上除去を促進できる。よって、介在物欠陥や気泡欠陥の発生が抑制され、鋳片品質を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上述の通り、鋳造速度を増加しつつ鋳片品質を向上するためには、浸漬ノズルから開孔部全方向になるべく均等に安定的に溶鋼を吐出させ、吐出流速および下降流速を小さくして、介在物や気泡の侵入を抑制する事が望ましい。さらに、介在物や気泡の浮上除去促進のためには、湯面を激しく揺動しない範囲で上昇流速を適度に大きくする事が望ましい。
しかし、分散ノズルで、吐出角度が下向きの場合は、下降流速が大きく、上昇流速が小さいため、介在物や気泡の浮上除去には不十分である。また、分散ノズルで単に吐出角度を上向きとした場合の溶鋼流動を図２に示すが、ノズル内側壁近傍を流れてきた溶鋼は、吐出孔上端に到達するとノズル内壁面から剥離してしまうため、溶鋼は吐出角度の方向に流出せず、開孔部全方向への均一吐出は達成されない。さらに、このとき吐出孔上部では負圧が生じるため、浸漬ノズル内への溶鋼や溶融パウダーの吸い込みが発生して、溶鋼流動を不安定にして鋳片品質を低下してしまう。
【００１３】
本発明者は鋭意検討により、分散ノズルの吐出角度を上向きとしても、吐出流が吐出孔上端壁から剥離せずに、例えば図１に示すように吐出角度方向に流出し、溶鋼が鋳型全方向に安定的に、かつ均一に吐出できることを明らかにした。
【００１４】
以下、本発明の内容について詳細に説明する。なお、本発明の浸漬ノズルは、図１および図３に示す分散ノズルである。
【００１５】
本発明にかかる分散ノズルは、以下の三点を検討した。一点目が、浸漬ノズル１の吐出角度θである。二点目が、浸漬ノズル１の開孔部の鋳型３の幅方向内側両端面（鋳型３の短辺）へ投影された水平投影面積の和ＳＳと、当該開孔部の鉛直下向き投影面積ＳＢとの投影面積比ＳＳ／ＳＢである。なお、浸漬ノズル１の開孔部とは、浸漬ノズル１の下端近傍に形成され、浸漬ノズル１の中心線Ｃ（図３（ａ））から鋳型３の幅方向（図１中のＹ方向、図３（ａ）中のＹ方向）に向けて対称に開孔した一対の吐出孔９、９と、浸漬ノズル１の底部に形成され、一対の吐出孔９、９を連結する開孔スリットとしてのスリット８と、で構成されるものである。三点目が、浸漬ノズル１の上端と吐出孔９の上端との間の浸漬ノズル内壁１０への浸漬ノズル１と軸心が一致したノズル縦孔１２内の溶鋼の流路を狭める、浸漬ノズル１の内径よりも径の小さい円筒状の段差の付与である。
【００１６】
吐出角度θと投影面積比ＳＳ／ＳＢが溶鋼７の流動に与える影響について検討した。浸漬ノズル１から鋳型３内に流出する流体の挙動を１／２．５スケールの水モデル実験により確認した。水モデル実験装置は、幅が１３００ｍｍ相当、厚さが２５０ｍｍ相当の鋳片を実機連続鋳造機にて鋳造する場合を想定し、メニスカスから２．３ｍ相当までの液相部分を再現した。水量は実機鋳造速度に相当する種々の水量で変化させた。浸漬ノズル１には、種々の吐出角度θ及び投影面積比ＳＳ／ＳＢを設定した分散ノズルを用いた。鋳型３内の流動状態を観測するために、着色水を用いて目視にて流動状態を確認した。
【００１７】
水モデル実験の結果、吐出角度θは水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲、かつ、投影面積比ＳＳ／ＳＢは２．５から１５の範囲にて、図１に示す様な、吐出流が均一に開孔部全方向に吐出する溶鋼流動を示す事が明らかとなった。この理由は、浸漬ノズル１内を流れてきた流体が浸漬ノズル１底部にて十分な圧損を受けることで、圧損がない場合にはスリット８から流出していた流量の一部が吐出孔９に分配され、吐出孔９からの流量が増加したためである。また、鋳型全方向に流体が均一に吐出した事に伴って、相対的に上昇流５の流速（以下、上昇流速という）は大きくなり、下降流６の流速（以下、下降流速という）は小さくなった。
【００１８】
具体的には、吐出角度θが水平方向を基準として仰角５°よりも下向きの場合は、溶鋼が鋳型全方向には吐出せずに、図２に示すような従来の分散ノズルと同等の流動パターンとなり、下降流速は大きかった。吐出角度θが水平方向を基準として仰角３０°超では、吐出流が直接メニスカスに衝突するため、液面の揺動が非常に大きくなった。投影面積比ＳＳ／ＳＢが２．５未満では、浸漬ノズル１底部にて十分な圧損を受ける事ができずにスリット８から流出する流量が多くなり、開孔部から均一な吐出流を得る事が出来なかった。投影面積比ＳＳ／ＳＢが１５超では、浸漬ノズル１底部で受ける圧損が大きくなりすぎ、吐出孔９からの流体流出量が非常に多くなり、全方向吐出が達成されず下降流速、液面変動ともに大きくなった。
【００１９】
さらに本発明者は、図３に示した浸漬ノズル１内部への段差の付与が浸漬ノズル１内部の溶鋼流動及び鋳型３内の溶鋼流動に与える影響について鋭意検討を行った。浸漬ノズル１内部の溶鋼流動及び鋳型３内の溶鋼流動について水モデル実験にて評価した。実験に用いた装置及び実験条件は上述の検討と同様である。浸漬ノズル１には種々の寸法の段差を付与した分散ノズルを用いた。また、このときの吐出角度θは水平方向を基準として仰角５°から３０°、投影面積比ＳＳ／ＳＢは２．５から１５の範囲とした。鋳型３内の流動状態を観測するために、着色水を用いて目視にて流動状態を確認した。
【００２０】
浸漬ノズル１内部の段差は図３に示す様に、浸漬ノズル１の内径と段差部１１の内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］を２≦H１≦２５とし、ノズル吐出孔９の上端から段差部１１の下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］を５０≦H２≦５００とし、段差部１１のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］を２０≦H３≦３００とし、段差部１１の下端とノズル内壁１０を結ぶ傾斜部１３の鉛直方向長さを傾斜長さH４［ｍｍ］を０≦H４≦H１とした。
なお、段差部１１とは、段差高さＨ１である部分を意味しており、傾斜部１３は含まない。
水モデル実験の結果、上記の段差を浸漬ノズル１内部に設けることにより、浸漬ノズル１内部の流動がより安定化し、また、鋳型全方向への流体がより均一に吐出した。この理由を説明する。段差部１１の下端以降では、ノズル内壁面側を通過する流体よりもノズル中央部を通過する流体の方が流速は大きくなる。ノズル中央部を通る流体は、ノズル内壁近傍を通る流体よりも先にノズル底部に到達して、そこで十分な圧損を受けることで、流体の流量は吐出孔９に多く分配される。また、ノズル内壁面側を通過する流体は段差部１１の下端にて一時的にノズル壁面から剥離して流速が小さくなり、吐出孔９を通過する際に、先にノズル中央部を通りノズル底部にて圧損を受けた流体に押し戻される形となり、吐出孔９を流体が充満して鋳型３内に流出することとなる。よって、ノズル内部流動がより安定化し、また、開孔部全方向により均一な流体吐出を達成した。
【００２１】
具体的には、段差高さＨ１が２ｍｍ未満では、段差の無い分散ノズルと流動状態が同等であり、段差の効果がほとんど見られない。また、段差高さＨ１が２５ｍｍ超では、段差部１１の上端にて浸漬ノズル１の上端へと向かう反転流が発生してしまい、浸漬ノズル１の内部での流れが不安定になりやすい。また、この場合には段差部１１では流路が非常に狭くなるため吐出孔９から十分な流量が得られにくくなる。段差位置Ｈ２が５０ｍｍ未満では、段差部１１の下端にて流体が剥離した直後に吐出孔９の上端に到達するため、吐出孔９から流出せずにスリット８からの流量が多くなる。段差位置Ｈ２が５００ｍｍ超では、段差部１１の下端から吐出孔９の上端までの距離が十分に長いため、剥離した流れが再度ノズル壁面に沿う流れとなり、段差の効果が得られにくい。段差長さＨ３が２０ｍｍ未満では、段差部１１にて径方向に均一な流れが得られず、浸漬ノズル１の内部にて偏流が生じやすくなる。段差長さＨ３が５００ｍｍ超ではノズル寸法の制約上好ましくない。傾斜長さＨ４が０ｍｍ未満はノズル構造上好ましくない。また、傾斜長さＨ４＞段差高さＨ１では、剥離した流れが再度ノズル壁面に沿う流れとなり、段差の効果が得られにくい。
【００２２】
以上により、吐出角度θが水平方向を基準として仰角５°から３０°、投影面積比ＳＳ／ＳＢが２．５から１５、段差形状を段差高さＨ１が２ｍｍから２５ｍｍ、段差位置Ｈ２が５０ｍｍから５００ｍｍ、段差長さＨ３が２０ｍｍから３００ｍｍ、傾斜長さＨ４が０ｍｍ以上段差高さＨ１以下にて、溶鋼吐出流をより安定的に、かつ、より均一に浸漬ノズル１の開孔部全方向に吐出する事が可能となった。
【実施例】
【００２３】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
転炉−脱ガスを経て成分調整した炭素濃度３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を、垂直曲げ型スラブ連続鋳造機にて鋳造速度１．５、２．０、２．５ｍ／
ｍｉｎで連続鋳造した。スラブ厚さは２４０ｍｍ、スラブ幅は１０００〜２０００ｍｍ、溶鋼取鍋容量は３００ｔである。浸漬ノズルには、表１〜３記載の本発明分散ノズルを含む種々の分散ノズル及び二孔ノズルを用いた。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
本発明にかかる分散ノズルの使用時の湯面変動量を評価するために、鋳型上部にて湯面レベル計を用いて鋳型短辺側でのメニスカスの湯面変動状況を確認した。
【００２９】
また、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した介在物個数を評価した。鋳片内の介在物個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に１２０ｍｍ（鋳片１／２厚）の部分を全幅方向に切り出し、鋳片内に存在する大きさ５０μｍ以上の介在物個数を計測した。大きさ５０μｍ以上の介在物は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００３０】
同様に、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した気泡個数を評価した。鋳片内の気泡個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に７５ｍｍ（鋳片１／４厚）の部分を全幅方向に切りだし、直径０．１ｍｍ以上の気泡個数を計測した。直径０．１ｍｍ以上の気泡は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００３１】
まず、湯面変動の評価結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。本発明にかかる分散ノズルでの湯面変動状況は、湯面が安定した条件である吐出角度下向きの浸漬ノズル（Ｎｏ．７、１２、１９、２４、３１及び３６）と同程度の湯面変動状況であり、操業でも問題のないレベルであった。
【００３２】
次に、鋳片内の介在物個数を調査した結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。表１〜３の介在物欠陥指数は、Ｎｏ．１２、２４及び３６の下降流速が一番大きな二孔ノズル使用時の介在物個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．１〜６、１３〜１８及び２５〜３０の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて大幅に介在物欠陥指数が減少した。また、比較例Ｎｏ．７〜１１、１９〜２３及び３１〜３５の分散ノズルと比較しても本発明にかかる分散ノズルでは介在物欠陥指数が減少した。
【００３３】
次に、鋳片内の気泡個数の調査結果について述べる。その結果を表１〜３に示す。表１〜３の気泡欠陥指数は上記と同様の理由により、Ｎｏ．１２、２４及び３６の二孔ノズル使用時の気泡個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．１〜６、１３〜１８及び２５〜３０の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて気泡欠陥指数が大幅に減少した。また、比較例Ｎｏ．７〜１１、１９〜２３及び３１〜３５の分散ノズルと比較しても本発明にかかる分散ノズルでは気泡欠陥指数が減少した。
【００３４】
（実施例２）
転炉−脱ガスを経て成分調整した炭素濃度３０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼を、垂直曲げ型スラブ連続鋳造機にて鋳造速度１．５、２．０、２．５ｍ／
ｍｉｎで連続鋳造した。スラブ厚さは２４０ｍｍ、スラブ幅は１０００〜２０００ｍｍ、溶鋼取鍋容量は３００ｔである。浸漬ノズルには、表４〜６記載の本発明分散ノズルを含む種々の分散ノズル及び二孔ノズルを用いた。
【００３５】
【表４】
【００３６】
【表５】
【００３７】
【表６】
【００３８】
本発明にかかる分散ノズルの使用時の湯面変動量を評価するために、鋳型上部にて湯面レベル計を用いて鋳型短辺側でのメニスカスの湯面変動状況を確認した。
【００３９】
また、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した介在物個数を評価した。鋳片内の介在物個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に１２０ｍｍ（鋳片１／２厚）の部分を全幅方向に切り出し、鋳片内に存在する大きさ５０μｍ以上の介在物個数を計測した。大きさ５０μｍ以上の介在物は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００４０】
同様に、鋳片品質の評価のために、鋳片内に残留した気泡個数を評価した。鋳片内の気泡個数は、鋳片の表面から鋳片厚み方向に７５ｍｍ（鋳片１／４厚）の部分を全幅方向に切りだし、直径０．１ｍｍ以上の気泡個数を計測した。直径０．１ｍｍ以上の気泡は鋳片において欠陥となり得るサイズである。
【００４１】
まず、湯面変動の評価結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。本発明にかかる分散ノズルでの湯面変動状況は、湯面が安定した条件である吐出角度下向きの浸漬ノズル（Ｎｏ．５５、６０、７９、８４、１０３及び１０８）と同程度の湯面変動状況であり、操業でも問題のないレベルであった。
【００４２】
次に、鋳片内の介在物個数を調査した結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。表４〜６の介在物欠陥指数は、Ｎｏ．６０、８４及び１０８の下降流速が一番大きな二孔ノズル使用時の介在物個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．３７〜５４、６１〜７８及び８５〜１０２の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて大幅に介在物欠陥指数が減少した。また、比較例Ｎｏ．５５〜５９、７９〜８３及び１０３〜１０７の分散ノズルと比較しても本発明の分散ノズルでは介在物欠陥指数が減少した。
【００４３】
次に、鋳片内の気泡個数の調査結果について述べる。その結果を表４〜６に示す。表４〜６の気泡欠陥指数は上記と同様の理由により、Ｎｏ．６０、８４及び１０８の二孔ノズル使用時の気泡個数を１として鋳造速度毎に相対的に表示している。その結果、本発明のＮｏ．３７〜５４、６１〜７８及び８５〜１０２の分散ノズルを用いて鋳造した鋳片では、二孔ノズルに比べて気泡欠陥指数が大幅に減少した。また、比較例Ｎｏ．５５〜５９、７９〜８３及び１０３〜１０７の分散ノズルと比較しても本発明の分散ノズルでは気泡欠陥指数が減少した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
鋼などの溶融金属を連続鋳造する際に、溶融金属を鋳型内に供給する浸漬ノズルに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による浸漬ノズル内及び鋳型内の溶鋼流動を示す図である。
【図２】従来分散ノズルによる浸漬ノズル内及び鋳型内の溶鋼流動を示す図である。
【図３】本発明の浸漬ノズルを示した図であり、（ａ）及び（ｂ）は浸漬ノズル内部に設置した段差を示す縦断面図であり、（ｃ）は浸漬ノズル底部の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 浸漬ノズル
２ モールドパウダー
３ 鋳型
４ メニスカス反転流
５ 上昇流
６ 下降流
７ 溶鋼
８ ノズル底部スリット
９ 吐出孔
１０ 浸漬ノズル内壁
１１ 段差部
１２ ノズル縦孔
１３ 傾斜部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を鋳型内に注入する浸漬ノズルにおいて、
浸漬ノズル下端近傍に形成され、浸漬ノズルの中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、
該浸漬ノズル底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、
前記吐出孔の吐出角度θが、水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲内にあり、
前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、
２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５
の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
【請求項２】
浸漬ノズル上端と吐出孔上端との間の浸漬ノズル内壁に、浸漬ノズルと軸心が一致した溶鋼の流路を狭める浸漬ノズル内径よりも径の小さい円筒状の段差を有しており、
浸漬ノズルの内径と段差部のノズル内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］とし、吐出孔上端から段差部下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］とし、段差部のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］とし、段差部下端とノズル内壁を結ぶ傾斜部の鉛直方向長さを傾斜長さＨ４［ｍｍ］としたときに、前記Ｈ１〜Ｈ４が下記の式（１）〜（４）を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用の浸漬ノズル。
２≦Ｈ１≦２５ ・・・（１）
５０≦Ｈ２≦５００ ・・・（２）
２０≦Ｈ３≦３００ ・・・（３）
０≦Ｈ４≦Ｈ１ ・・・（４）
【請求項１】
溶鋼を鋳型内に注入する浸漬ノズルにおいて、
浸漬ノズル下端近傍に形成され、浸漬ノズルの中心線上から鋳型幅方向に向けて対称に開孔した一対の吐出孔と、
該浸漬ノズル底部に形成され、前記一対の吐出孔を連結する開孔スリットを備えており、
前記吐出孔の吐出角度θが、水平方向を基準として仰角５°から３０°の範囲内にあり、
前記一対の吐出孔と前記開孔スリットとで構成される開孔部の、鋳型幅方向内側両端面への水平投影面積の和をＳＳ、前記開孔部の鉛直下向き投影面積をＳＢとし、投影面積比ＳＳ／ＳＢが、
２．５≦ＳＳ／ＳＢ≦１５
の範囲内にあることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
【請求項２】
浸漬ノズル上端と吐出孔上端との間の浸漬ノズル内壁に、浸漬ノズルと軸心が一致した溶鋼の流路を狭める浸漬ノズル内径よりも径の小さい円筒状の段差を有しており、
浸漬ノズルの内径と段差部のノズル内径との差の１／２を段差高さＨ１［ｍｍ］とし、吐出孔上端から段差部下端までの距離を段差位置Ｈ２［ｍｍ］とし、段差部のノズル円筒軸方向の長さを段差長さＨ３［ｍｍ］とし、段差部下端とノズル内壁を結ぶ傾斜部の鉛直方向長さを傾斜長さＨ４［ｍｍ］としたときに、前記Ｈ１〜Ｈ４が下記の式（１）〜（４）を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用の浸漬ノズル。
２≦Ｈ１≦２５ ・・・（１）
５０≦Ｈ２≦５００ ・・・（２）
２０≦Ｈ３≦３００ ・・・（３）
０≦Ｈ４≦Ｈ１ ・・・（４）
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−５６６５（Ｐ２０１０−５６６５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８８２２（Ｐ２００８−１６８８２２）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【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２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]