WO2001015835A1 - Buse immergee empechant la deviation d'un ecoulement - Google Patents

Buse immergee empechant la deviation d'un ecoulement Download PDF

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WO2001015835A1
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inner hole
oval
discharge port
reduced
immersion nozzle
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PCT/JP2000/005786
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French (fr)
Inventor
Hiroyuki Miyamoto
Koji Kido
Original Assignee
Krosakiharima Corporation
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles

Definitions

  • the present invention relates to an immersion nozzle used for injecting molten steel into a mold during continuous production of steel.
  • This immersion nozzle is usually provided with two discharge ports on the left and right near the lower end of the nozzle hole.
  • the flow rate is controlled by narrowing the area of the nozzle holes such as the plate and upper nozzle, so the inside diameter of the immersion nozzle is about 1.1 to 3 times the narrowed hole area. I have.
  • the molten steel falling from the plate or the upper nozzle tends to have an eccentric flow center, causing a drift in which the flow of molten steel in the nozzle bore is deviated to one side.
  • the molten steel may not flow out of the discharge port evenly from left to right.
  • the deviation at the discharge port prevents uniform solidification of molten steel in the mold, and the structure of the piece after solidification becomes uneven.
  • Fig. 17 shows an example of a device that controls the flow rate by sliding the intermediate plate 81 of a sliding plate 80 consisting of three plates.
  • the sliding direction is perpendicular to the discharge port 82.
  • the molten steel drifts as indicated by the arrow, but the direction of the drift is perpendicular to the discharge port 82, so the discharge flow from the nozzle discharge port is used so as not to be biased.
  • the discharge flow from the discharge port is also biased.
  • the cause is that the drift generated by sliding the hole of the intermediate plate 81 causes torsion when falling down the inner hole 83 of the nozzle. It is considered.
  • the present invention provides a non-uniform flow immersion nozzle shown in the following (1) to (6) for preventing non-uniform flow of a discharge flow caused by non-uniform flow of an inner hole in an immersion nozzle used for continuous steelmaking. is there.
  • An immersion nozzle having two opposed discharge ports, having one or more inner hole reduction portions in the inner hole above the discharge port, and the inner hole reduction portion closest to the discharge port having a horizontal cross section.
  • a drift preventing immersion nozzle characterized in that the inner hole is an oval-shaped oval reduced portion having an oval shape, and the longitudinal direction of the oval is substantially parallel to the direction of the discharge port.
  • the drift preventing immersion nozzle according to (1) The drift preventing immersion nozzle according to (1).
  • the lower end face of the oval oval reduction portion closest to the discharge port is 0.3H to 2H of the discharge port height H from the upper end of the discharge port (1), (2), (3) or
  • FIG. 1 is a vertical sectional view of an immersion nozzle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 A-A cross section, B-B cross section, and C-C cross section in Fig. 1, respectively. It is.
  • FIG. 3 is a vertical sectional view of an immersion nozzle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 are cross-sectional views taken along line AA, line B-B, and line C-C of FIG. 3, and are horizontal cross-sectional views of the reduced inner hole portion and the discharge port portion.
  • FIG. 5 is a vertical sectional view of an immersion nozzle according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 are AA section, BB section, C-C section and D-D section in Fig. 5, respectively. It is a horizontal sectional view of an exit part.
  • FIG. 7 is a diagram showing a state of the flow of molten steel flowing out of the discharge port to the mold.
  • FIG. 8 is a vertical sectional view of an immersion nozzle according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 are AA section, BB section, C-C section and D-D section in Fig. 5, respectively. It is a horizontal sectional view of an exit part.
  • FIG. 10 (a) is a vertical sectional view for explaining the positional relationship between the inner hole reduced portion and the discharge port of the immersion nozzle of FIG. 8, and FIG. 10 (b) is a sectional view obtained by rotating (a) by 90 °.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of the reduced inner hole portion in which the inner hole has an elliptical shape in the horizontal cross section according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of a test apparatus used for a water model experiment.
  • FIG. 13 is a vertical sectional view of various immersion nozzles.
  • Figure 14 shows the effect of the distance between the lower end surface of the reduced inner hole section and the upper end of the discharge port on the drift.
  • Fig. 15 is a graph showing the effect of the gap between the oval-circular reduced portion closest to the discharge port and the second oval-shaped circular reduced portion closest to the discharge port on the drift.
  • Figure 16 is a vertical cross-sectional view of an immersion nozzle used for the production of molten steel in an actual furnace in a survey for surface defects on billets.
  • FIG. 17 is a vertical sectional view of a device for controlling the flow rate by sliding an intermediate plate of a sliding plate composed of three plates.
  • FIG. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
  • the inner hole 2 of the immersion nozzle 1 has an inner hole oval reduced portion 3 as an inner hole reduced portion above the discharge port 4.
  • the inner hole of the inner hole oval reduced portion 3 has an oval shape in a horizontal cross section as shown in FIG. 2 (b).
  • the discharge port 4 has two opposing discharge ports 4 as shown in FIG. 2 (c).
  • the longitudinal direction of the ellipse in the horizontal cross section of the inner hole elliptical reduction portion indicated by the arrow in FIG. 2 is substantially parallel to the discharge port direction also indicated by the arrow.
  • the inner diameter is almost constant and the cross-section is a circular straight plate as shown in FIG.
  • FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows two oval oval reduction sections 3 above the discharge port 4 of the inner hole 2 of the immersion nozzle 1, the inner hole reduction section closest to the discharge port 4 and the second hole reduction section closest to the discharge port. Have. Further, an enlarged inner hole portion 12 is provided between the two reduced inner diameter oval portions 3.
  • the inner hole 2 of the inner hole oval reduced portion 3 has an oval shape in a horizontal cross section as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b).
  • the discharge port 4 has two opposing discharge ports 4 as shown in FIG. 4 (c).
  • the longitudinal direction of the ellipse in the horizontal cross section of the inner hole length circle-reduced portion indicated by the arrow in FIG. 4 is substantially parallel to the discharge port direction also indicated by the arrow.
  • the inner diameter is almost constant except for the reduced inner hole, and the cross section is a circular straight plate.
  • an inner hole reducing section a case where the area is smaller than the inner hole area of the flow control nozzle located above the immersion nozzle.
  • flow control A plate brick with an inner hole area of 50.2 4 cm 2 was used, and the area of the oval reduced diameter portion of the inner hole was 35 cm 2 .
  • stopper control the minimum area of the inner hole of the upper nozzle (tundish nozzle) is used as a reference.
  • FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the present invention.
  • the immersion nozzle of this embodiment has a total of three reduced inner holes.
  • the uppermost inner hole reduction portion has an inner hole circular reduction portion 5 having a circular horizontal cross section.
  • the two inner-hole oblong reduction portions 3 have an inner-hole enlarged portion 12 having a cross-sectional area larger than the inner-hole cross-sectional area of the two inner-hole oval reduction portions 3 therebetween.
  • the longitudinal direction of the ellipse in the horizontal cross section of the reduced inner hole portion indicated by the arrow in FIG. 6 is substantially parallel to the discharge port direction also indicated by the arrow.
  • the inner hole of the injection nozzle of this embodiment other than the inner hole reduction portion is circular.
  • the flow of the molten steel flow can be corrected and the drift can be improved.
  • the eccentric core is corrected toward the center.
  • the shape of the inner hole 2 is an elliptical shape, and the longitudinal direction of the ellipse is substantially parallel to the direction of the discharge port 4. For this reason, it becomes possible to supply molten steel to the two discharge holes 4 more evenly, and the discharge amount of molten steel from the left and right discharge ports 4 can be made more uniform.
  • the flow of molten steel flowing from the discharge port to the mold has a higher flow velocity at the lower end of the discharge port 4 as shown in FIG. 7, and has a flow velocity distribution as indicated by the length of the arrow. And when the difference between the upper and lower flow rates becomes large, the flow of molten steel in the mold Disturbance is said to have an adverse effect on steel quality.
  • the inner hole oblong reduction section as the second inner hole reduction section at the discharge port across the inner hole expansion section, pressure loss occurs due to the step and the flow velocity decreases, and the entire velocity distribution becomes uniform. The effect of approaching a normal state is obtained.
  • the longitudinal direction of the ellipse is substantially parallel to the discharge U direction, the effect of preventing the molten steel from drifting in the left-right direction is higher than in the single case.
  • the inner hole enlarged portion is provided for the purpose of reducing the flow velocity, so that the effect can be obtained if the sectional area is larger than the cross-sectional area of the oval reduced portions on both sides.
  • the cross section of the inner hole other than the reduced inner hole portion is substantially circular and the outer shape of the immersion nozzle is substantially circular, that is, the basic structure is cylindrical.
  • Cylindrical shapes are cheaper in terms of manufacturing, can be manufactured with more stable quality, and have a longer life due to more uniform thermal stresses during use.
  • the horizontal cross section of the inner hole other than the inner hole reduced portion and the horizontal cross section of the outer surface of the rinsing nozzle are substantially circular.
  • FIGS. 1-10 A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS.
  • the longitudinal direction of the ellipse is perpendicular to the sliding direction Z of the plate indicated by the arrow in the figure.
  • the effect can be obtained to some extent even with a circular inner hole reduction part, but in the case of the same area, the ellipse is much more effective.
  • the distance in the short side direction of the ellipse is smaller than the diameter of the circle, the flow center is more likely to approach the center. You.
  • the oval oval reduced portion above the discharge port is parallel to the discharge port, even if the upper oval reduced portion at the top is at right angles to the discharge port, the effect of preventing uneven deflection is obtained. Is obtained.
  • the lower end surface 9 of the inner hole oval reduced portion 8 closest to the discharge port 4 has the discharge port 4.
  • the discharge port height H within the range of 0.3H to 2H from the upper end 10 of the upper surface of the nozzle, the effect of preventing drift can be obtained more.
  • the flow velocity of the molten steel falling through the inner hole 2 can be reduced because a pressure loss occurs.
  • the variation in the flow velocity in the upward and downward directions of the discharge port can be reduced by decreasing the flow velocity. Therefore, the effect can be obtained if the inner hole enlarging portion 11 is larger than the inner hole cross-sectional area of the inner oval reduced portion 8 closest to the discharge port 4.
  • D the diameter of the inner hole.
  • the diameter D of the inner hole is defined as the diameter of the cross-sectional area of the inner hole in the horizontal cross section of the inner hole that is the largest.
  • the diameter D of the inner hole is 90 mm
  • the length of the inner hole closest to the outlet 4 The length L of the circular reduction part 7 is 150 mm
  • the inner hole length closest to the outlet 4 The length L of the circular reduced portion 8 is 150 mm
  • the upper end of the discharge port and the discharge port 4 The length with the lower end face of the nearest oval oval reduction part 8 is 50 mm
  • the height H of the inner hole is 70 mm.
  • the inner hole has an oval-shaped
  • an oblong shape in (a) a rectangular shape in (b), and a long polygon in () are also included in the oval shape according to the present invention.
  • the immersion nozzle of the present invention With the immersion nozzle of the present invention, drift is prevented from the opposite discharge port in continuous steel production, and the discharge flow is equalized, thereby stabilizing the flow of molten steel in the mold and preventing drift in the mold. In addition, it reduces the entrapment of powder, bubbles, etc., contributes to the homogeneous solidification of steel, and enables stable production and quality improvement of steel. Furthermore, the adhesion of inclusions to the nozzle holes and discharge ports was reduced.
  • the test equipment uses a water tank 13 assumed to be a mold made of acrylic and an acryl immersion nozzle 14 placed in it, while supplying a constant amount of water to the inner hole of the immersion nozzle and discharging the same amount of water from the water tank.
  • the water level was kept constant at all times.
  • the velocity of water on the surface of the tank and the velocity of water flowing out of the discharge port were measured.
  • the flow velocity on the surface of the water tank was measured by arranging thin plastic plates 16 with strain gauges 15 on the left and right near the water surface.
  • This distortion corresponds to the velocity of the water flow as shown in the following equation, and the flow velocity can be calculated from the amount of distortion by the following equation.
  • the flow of water on this surface is, as indicated by the arrow, a reversal flow of the water flowing out of the discharge port 17, and the difference between the left and right sides of this reversal flow indicates the degree of the drift from the discharge port 17. it can. Further, the distribution of the water flow in the vertical direction of the discharge port 17 was measured by arranging a pit tube at three places on the upper, middle, and lower sides of the discharge port 17.
  • Table 1 shows the results of measuring the reverse flow for the various immersion nozzles shown in Figs.
  • the difference in flow velocity between the left and right water is B [mZ sec]
  • the amount was expressed as S [m 2 min] and expressed in BZS.
  • the reason for the designation as BZS is that the reverse flow is almost proportional to the amount of water passing through.
  • the flow rate was determined by performing a test for 30 minutes and calculating the average value of the strain during that test.
  • the distribution of the water flow at the discharge port is almost proportional to the amount of water passing through, similar to the reverse flow, so the flow velocity of the discharge U is expressed as V t [mZs ec] and expressed as V tZs.
  • the immersion nozzle is made of acrylic. It has a total length of 900 mm, an inner diameter of 70 mm, and a discharge port diameter of 70 mm, which is common to A to F.
  • the inner diameter is 80% of the inner diameter of the immersion nozzle, the length is 70 mm, and the distance from the lower end surface is 50 mm.
  • the area of the reduced inner hole of Comparative Example C is 80% of the area of the inner hole of the immersion nozzle, the length is 70 mm, and the distance from the lower end surface is 50 mm.
  • the area of the reduced inner hole portion of Comparative Example D is 80% of the area of the inner hole of the immersion nozzle, and the length is 300 mm.
  • the area of the reduced inner hole of Example E is 80% of the area of the inner hole of the immersion nozzle, 70 mm in length, and 50 mm from the lower end face.
  • Inner hole in Example F The area closest to the inner hole has an area of 80% of the inner hole of the immersion nozzle, the length is 70 mm, the distance from the lower end surface is 50 mm, and the inner diameter is the second closest to the inner diameter. However, the area is 80% of the bore of the immersion nozzle and the length is 70mm. In Example F, the distance between the two reduced inner holes is 50 mm.
  • Example E one inner hole oblong reduction portion was provided in parallel with the discharge port.
  • BZS was 0.12, which was about 1Z2 of the comparative example, and a large drift prevention effect was obtained.
  • the embodiment F in which two inner hole oblong reduction portions are provided in parallel with the discharge port is much more effective in preventing the drift than the example E, and the BZS is as small as 0.10. The difference in the flow velocity distribution is also small enough.
  • a of the comparative example is a case of a straight shape, and the BZS is 0.50, and the degree of drift is large.
  • the inner hole reduction part is circular and BS is improved to 0.34, but there is still considerable drift.
  • the inner hole is oblong and the inner hole reduction part is It is circular. This is because the flow is concentrated at the center as a whole because the inner hole reduction part is circular, and it cannot be distributed evenly to the left and right, resulting in a difference in the flow rate between the left and right discharge ports.
  • the cross section of the inner hole near the discharge ⁇ is oval, but the cross-sectional area is small, so the difference in the flow velocity distribution from the discharge U is large. Comparative example Example
  • Fig. 14 shows the results of a similar water model test on the effect on the drift of the distance between the discharge port and the upper end 10 of the discharge port.
  • Fig. 14 (a) shows the result of measurement of the difference of the reverse flow
  • Fig. 14 (b) shows the result of measurement of the flow velocity from the discharge port
  • Fig. 14 (c) shows a schematic diagram of the test sample.
  • the test sample is made of acrylic, the outlet is circular in cross section, the height H is 70 mm, the length of the reduced portion of the inner hole is 70 mm, the total length of the immersion nozzle is 900 mm, the inner hole is reduced The direction of the oval is parallel to the discharge port, and the inside diameter is circular except for the reduced inner hole.
  • the distance between the lower end surface of the reduced inner hole portion and the upper end of the discharge port is small, BZS does not deteriorate, but it is difficult to obtain the effect of reducing the flow velocity from the discharge port.
  • the flow velocity of the discharge port increases. At this time, especially the lower end of the discharge port is easily affected, and the flow velocity becomes large. For this reason, the variation in the vertical direction of the discharge flow becomes large. When this variation increases, the reverse flow rises and powder is trapped by the reverse flow above the discharge U. There's a problem. Therefore, it is preferable that the distance between the lower end surface of the reduced inner hole portion and the upper end of the discharge port is 0.3H or more.
  • FIG. 15 shows the results of a similar water model test on the effect of the gap between the oval-shaped oval reduction section closest to the discharge port and the second oval-oval reduction section closest to the discharge port on the drift.
  • FIG. 15 (a) shows the result of measurement of the difference of the reverse flow
  • FIG. 15 (b) shows the result of measurement of the flow velocity from the outlet
  • FIG. 15 (c) shows a schematic diagram of the test sample.
  • the test sample is made of acrylic, the discharge port is circular in cross section, the height H is 70 mm, the length of the reduced diameter of each inner hole is 70 mm, the total length of the immersion nozzle is 900 mm, the reduced diameter of the inner hole is 900 mm
  • the direction of the ellipse is parallel to the discharge port, and the inner diameter except for the reduced inner hole is circular.
  • the distance between the lower end surface and the upper end of the discharge port is fixed at 50 mm, and the position of the inner hole reduced part that is the second closest to the discharge port is changed. The distance between the hole oval reduced portions was changed.
  • Fig. 16 shows the immersion nozzle of the first embodiment in Fig. 1, the immersion nozzle of the second embodiment in Fig. 3, the immersion nozzle of the fourth embodiment in Fig.
  • Comparative Example 2 the results obtained by investigating the surface defects of the steel slab using the actual furnace with 600 tons of molten steel with a small inner hole shown in Fig. 3 were compiled.
  • the present invention is used for an immersion nozzle for injecting molten steel into a mold during continuous production of steel.

Description

明 細 書
偏流防止浸漬ノズル 技術分野
本発明は、 鋼の連続銬造に際してモールド内に溶鋼を注入するために使用す る浸漬ノズルに関する。 背景技術
この浸漬ノズルには、 通常、 そのノズル孔の下端付近の左右に 2つの吐出口 が形成されている。 錶造中はプレートや上ノズル等のノズル孔面積を絞って流 量制御をしているため、 浸漬ノズルの内怪は、 その絞った孔面積に対して 1 . 1〜3倍程度となっている。 このため、 プレートや上ノズルから落下する溶鋼 は、 流心が偏心してノズル内孔の溶鋼の流れが一方に偏る偏流を生じる傾向が ある。 この結果、 吐出口から左右均等に溶鋼が流出しなくなることがある。 こ の吐出口での偏りは、 銬型内における溶鋼の均一な凝固を妨げ、 凝固した後の 銬片の組織が不均一になる。
図 1 7は、 3枚のプレートからなるスライディングプレー卜 8 0の中間プレ ート 8 1を摺動することにより流量制御する装置の例であり、 摺動方向が吐出 口 8 2と直角方向になっている。 この例では溶鋼は矢印のように偏流するが， 偏流方向が吐出口 8 2と直角方向であるため、 ノズルの吐出口からの吐出流は 偏らないという意図で使用されている。 しかし現実には、 この吐出口からの吐 出流も偏りが発生している。 この原因は、 中間プレート 8 1の穴を摺動するこ とで発生した偏流がノズルの内孔 8 3を落下するときにねじれを起こすために 吐出口 8 2からの吐出流が偏りを起こすと考えられている。
また、 特開平 1 1 一 1 2 3 5 0 9号公報には、 浸漬ノズルの内孔部に段差構 造を設けると、 アルミナ付着による浸漬ノズルの閉塞を防止するとともに浸漬 ノズル内孔部での偏流を防止して管内流速を均質化することができると記載さ れている。 しかしながら、 本発明者等が水モデル実験でテストを繰り返したところ、 段 差を設けただけでは、 タンディッシュから浸漬ノズルへの溶鋼の流量制御を行 ぅスライディングノズルゃストッパー等により発生している浸漬ノズル内孔部 の偏流に起因する吐出流の偏流を完全に防止するには、 不十分であることがわ かった。 発明の開示
本発明は、 鋼の連続鎵造に使用される浸漬ノズルにおいて内孔部の偏流に起 因する吐出流の偏流を防止するための次の （1) 〜 （6) に示す偏流防止浸漬 ノズルである。
(1) 相対する 2つの吐出口を有する浸漬ノズルであって、 吐出口より上の内 孔に一つ以上の内孔縮小部を有し、 吐出口に最も近い内孔縮小部が水平断面に おける内孔の形状が長円である内孔長円形縮小部であり、 その長円の長手方向 の向きが吐出口の方向とほぼ平行であることを特徴とする偏流防止浸漬ノズ ル。
(2) 長円の長手方向の向きが吐出口の方向とほぼ平行になっている内孔長円 形縮小部を、 吐出口に 2番目に近い内孔縮小部として設けたことを特徴とする
( 1 ) に記載の偏流防止浸漬ノズル。
(3) 最上部の内孔縮小部が、 長円の向きがプレー卜の摺動方向に対して直角 である内孔長円形縮小部であることを特徴とする （1) または （2) に記載の 偏流防止浸漬ノズル。
(4) 内孔縮小部以外の内孔が、 その断面がほぼ円形であることを特徴とする (1)、 (2) または （3) に記載の偏流防止浸漬ノズル。
(5) 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部の下端面が、 吐出口の上端から吐出 口高さ Hの 0. 3H〜2Hであることを特徴とする （1)、 （2)、 (3) または
(4) に記載の偏流防止浸漬ノズル。
(6) 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部の下端面が、 吐出口の上端から吐出 U高さ Hの 0. 3H〜2Hで、 その上部の内孔長円形縮小部との間隔が、 内孔 の径 Dの 0. 3D〜2Dであり、 しかもそれぞれの内孔縮小部の長さが 0. 5 D〜5Dであることを特徴とする （1)、 （2)、 (3) または （4) に記載の偏 流防止浸漬ノズル。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1実施例の浸漬ノズルの垂直断面図である。
図 2の （a)、 (b) 及び （c) はそれぞれ図 1の A— A断面、 B— B断面、 C一 C断面で、 内孔、 内孔縮小部及び吐出口部の水平断面図である。
図 3は本発明の第 2実施例の浸漬ノズルの垂直断面図である。
図 4の （a)、 （b) 及び （c) は図 3の A— A断面、 B— B断面、 C一 C断 面で、 内孔縮小部及び吐出口部の水平断面図である。
図 5は本発明の第 3の実施例の浸漬ノズルの垂直断面図である。
図 6の （a)、 （b)、 (c ) 及び （d) はそれぞれ図 5の A— A断面、 B— B 断面、 C一 C断面及び D— D断面で、 内孔縮小部及び吐出口部の水平断面図で ある。
図 7は溶鋼の吐出口からモールドへ流出する流れの状態を示す図である。 図 8は本発明の第 4の実施例の浸漬ノズルの垂直断面図である。
図 9の （a)、 （b)、 (c) 及び （d) はそれぞれ図 5の A— A断面、 B— B 断面、 C一 C断面及び D— D断面で、 内孔縮小部及び吐出口部の水平断面図で ある。
図 10 (a) は図 8の浸漬ノズルの内孔縮小部と吐出口との位置関係を説明 するための垂直断面図、 （b) は （a) を 90° 回転した断面図である。
図 1 1は本発明でいう水平断面において内孔が長円形状をした内孔縮小部の 他の例を示す断面図である。
図 1 2は水モデル実験に使用した試験装置の概略図である。
図 1 3は各種浸濱ノズルの垂直断面図である。
図 14は内孔縮小部の下端面と吐出口上端との距離の偏流に与える影響を示 図 1 5は吐出口に最も近い内孔長円形縮小部と吐出口に 2番目に近い内孔長 円形縮小部との間隔が偏流に与える影響を示すグラフである。
図 1 6は鋼片の表面欠陥についての調査で実炉で溶鋼の銬造に使用した浸漬 ノズルの垂直断面図である。
図 1 7は 3枚のプレ一トからなるスライディングプレー卜の中間プレートを 摺動することにより流量制御する装置の垂直断面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の第 1の実施例を図 1と図 2に示す。
図 1は浸漬ノズル 1の内孔 2で吐出口 4の上部に、 内孔縮小部として内孔長 円形縮小部 3を有している。 内孔長円形縮小部 3の内孔は、 図 2 ( b ) に示す ように水平断面において長円形状をしている。 また吐出口 4は、 図 2 ( c ) に 示すように相対する 2つの吐出口 4を有している。 図 2の矢印で示す内孔長円 形縮小部の水平断面における長円の長手方向の向きは、 同じく矢印で示す吐出 口方向とほぼ平行になっている。 図 1では内孔長円形縮小部以外は図 2 ( a ) に示すように内径がほぼ一定で断面が円形のス卜レートになっている。
本発明の第 2の実施例を図 3と図 4に示す。
図 3は浸漬ノズル 1の内孔 2の吐出口 4より上部に、 吐出口 4に最も近い内 孔縮小部と吐出 に 2番目に近い内孔縮小部の 2つの内孔長円形縮小部 3を 有している。 そして、 2つの内孔長円形縮小部 3の間に、 内孔拡大部 1 2を有 している。 内孔長円形縮小部 3の内孔 2は、 図 4 ( a ) および図 4 ( b ) に示 すように、 水平断面において長円形状をしている。 また吐出口 4は図 4 ( c ) に示すように相対する 2つの吐出口 4を有している。 図 4の矢印で示す内孔長 円形縮小部の水平断面における長円の長手方向の向きは、 同じく矢印で示す吐 出口方向とほぼ平行になっている。 図 3では内孔縮小部以外は内径がほぼ一定 で断面が円形のス卜レートになっている。
本発明では、 浸漬ノズルの上部にある流量制御ノズルの内孔面積を基準とし てそれより小さい場合を内孔縮小部と呼ぶことにする。 図 1の場合、 流量制御 に内孔面積 5 0 . 2 4 c m 2のプレー卜れんがを使用し、 内孔長円形縮径部の 面積は 3 5 c m 2である。 またストッパー制御の場合は上ノズル （タンディッ シュノズル） の内孔の最小面積が基準となる。 場合によっては上ノズルが一体 になった浸漬ノズルもあり、 この場合には、 上ノズルに相当する部分の内孔の 最小面積が基準である。
本発明の第 3の実施例を図 5と図 6に示す。
本実施例の浸漬ノズルは、 全部で 3つの内孔縮小部を有している。 内孔 2の 吐出口 4の上部には、 吐出口 4に最も近い内孔縮小部と吐出口に 2番目に近い 内孔縮小部として内孔 2が長円の 2つの内孔長円形縮小部 3を有している。 最上部の内孔縮小部は、 水平断面が円形である内孔円形縮小部 5を有してい る。 2つの内孔長円形縮小部 3は、 その間に、 この 2つの内孔長円形縮小部 3 の内孔断面積より大きい断面積の内孔拡大部 1 2を有している。 図 6の矢印で 示す内孔縮小部の水平断面における長円の長手方向の向きは、 同じく矢印で示 す吐出口方向とほぼ平行になっている。 この実施例の噴射ノズルの内孔縮小部 以外の内孔は円形である。
このように吐出口 4に最も近い内孔縮小部を内孔長円形縮小部 3とすること で、 その溶鋼流の流れを矯正し、 偏流を改善することができる。 つまり、 内径 を中心寄りに狭くすることで、 偏心している流心を中心寄りに矯正する。 この 時、 内孔 2の形状は長円形状であり、 しかも長円の長手方向の向きは、 吐出口 4の方向とほぼ平行になっている。 このため、 2つの吐出孔 4に対してより均 等に溶鋼を供給することが可能となり、 左右の吐出口 4からの溶鋼の吐出量を より均等にすることができる。
さらに、 吐出口に 2番目に近い内孔縮小部として内孔長円形縮小部 3を設け ることで、 より吐出口 4から出る溶鋼の上下方向のバラツキを少なくする効果 が得られる。
一般的に溶鋼の吐出口からモールドへ流出する流れは、 図 7に示すように吐 出口 4の下端部ほど流速が早くなり、 矢印の長さで示すような流速分布となつ ている。 そして、 上下の流速の差が大きくなると、 モールド内の溶鋼の流れが 乱れ、 鋼の品質に悪影響を及ぼすとされている。
図 1の吐出 Π 4に最も近い内孔長円形縮小部 3を長くすると、 吐出口に供給 する溶鋼の左右方向の偏流防止には効果があると考えられるが、 一方では内孔 断面積が小さい部分がより長くなるため、 溶鋼の流速が速くなる。 内孔での流 速が速くなると、 この吐出口での上下方向での流速の差が大きくなり、 鋼の品 質に悪影響を与える恐れが出てくる。
従って、 内孔拡大部を挟んで、 吐出口に 2番目に近い内孔縮小部として内孔 長円形縮小部を設けることで、 段差によって圧損が生じるため流速が低下し、 全体の速度分布が均一な状態に近づく効果が得られる。 しかも、 長円の長手方 向の向きが吐出 U方向とほぼ平行になっているので、 左右方向での溶鋼の偏流 防止効果は 1つの場合よりより高くなる。 この場合、 内孔拡大部は、 流速を低 下する目的で設けるので、 両側の内孔長円形縮小部の断面積より大きければそ の効果が得られる。
また、 内孔縮小部以外の内孔の断面がほぼ円形、 しかも浸漬ノズルの外形も ほぼ円形であるつまり基本構造が円筒形になっている方が、 ノズルの実用面か らは好ましい。 円筒形の方が、 製造面でより低コストで品質も安定して製造す ることができ、 使用時にも、 熱応力がより均一にかかるためライフもより長い のである。
従って、 内孔縮小部以外の内孔の水平断面と浸清ノズルの外面の水平断面が ほぼ円形であることが、 実用面からより好ましい。
本発明の第 4の実施例を図 8及び図 9に示す。
最上部の内孔縮小部 6は、 長円の長手方向の向きは、 図中矢印で示すプレー トの摺動方向 Zと直角の方向になっている。 つまり、 プレートの内孔を絞って 铸造する場合に起因する偏流の流心を内孔の中心寄りにする効果が得られるの である。
この場合、 円形の内孔縮小部でもその効果はある程度得られるものの、 同面 積の場合には、 長円の方がはるかに効果が大きい。 つまり、 円の直径より長円 の短辺方向の距離の方が小さいので流心がより中央に近づきやすいためであ る。 しかも、 吐出口の上にある内孔長円形縮小部が吐出口に平行になっている ので、 たとえ上部の内孔長円形縮小部が吐出 Πと直角になっていても， 偏缔防 止効果が得られる。
図 8の浸漬ノズルの内孔縮小部と吐出口との位置関係を説明するための図 1 0において、 吐出口 4に最も近い内孔長円形縮小部 8はその下端面 9が、 吐出 口 4の上端 1 0から、 吐出口高さ Hの 0 . 3 H〜2 Hの範囲に設けることによ り偏流防止効果がより得られる。 内孔縮小部と吐出口 4との間に内孔拡大部 1 1を設けることで、 内孔 2を落下する溶鋼流が圧損を生じるため流速を低下す ることができる。 前述の図 7で説明したように流速が低下することで吐出口上 下方向の流速のバラツキを少なくすることができる。 従って、 ここで言う内孔 拡大部 1 1は、 吐出口 4に最も近い内孔長円形縮小部 8の内孔断面積より大き ければその効果が得られるのである。
また、 吐出口 4に最も近い内孔長円形縮小部 8と、 2番目に吐出口 4に近い 内孔長円形縮小部 7との間隔 Kが、 内孔の径を Dとして K = 0 . 3 D〜2 Dで あると、 より偏流防止効果が得られる。 この間隔は、 溶鋼の流速を低下するた めに設けるものであり、 間隔が 0 . 3 Dより小さいと、 圧損による流速低下効 果が十分得られず、 間隔が 2 Dを超えると溶鋼の矯正効果が十分得られない。 また、 内孔長円形縮小部の長さ Lは、 0 . 5 D〜 5 Dであるとより偏流を抑 制する効果が得られ、 0 . 5 D未満では、 矯正効果が不足し， 5 Dを超えると 流速が早くなりすぎる。
ここで、 内孔の径の Dは、 内孔のうち水平断面における内孔の断面積が最大 部の径とする。
図 1 0においては、 内孔の径 Dは 9 0 mm、 吐出口 4に 2番目に近い内孔長 円形縮小部 7の長さ Lは 1 5 0 mm、 吐出口 4に最も近い内孔長円形縮小部 8 の長さ Lは 1 5 0 mm、 内孔拡大部 1 1つまり 2つの内孔長円形縮小部 7， 8 の間隔 Kが 1 0 0 mm、 吐出口上端と、 吐出口 4に最も近い内孔長円形縮小部 8の下端面との長さは 5 0 mm、 内孔高さ Hは 7 0 mmである。
本発明でいう水平断面において内孔が長円形状をした内孔長円形縮小部に は、 例えば図 1 1に示すように、 （a ) の長円形、 （b ) の長方形、 さらには、 ( ) に示す長多角形等も本発明にいう長円形状に含まれる。
本発明の浸瀆ノズルによって、 鋼の連続铸造において対向する吐出口から偏 流を防止し、 吐出流を均等化することにより、 モールド内の溶鋼の流れを安定 化、 モールド内の偏流を防止して、 パウダー、 気泡等の巻き込みを低減し、 鋼 の均質凝固に寄与し、 鋼の安定錶造、 品質向上を可能にする。 さらに、 ノズル 孔及び吐出口への介在物の付着が減少した。
以下、 本発明に係わる各種内孔形状の浸漬ノズルをアクリルで作成し、 図 1 2に示す要領で水モデル実験を行い偏流状態を観察した結果を示す。
試験装置はアクリルで作成したモールドを想定した水槽 1 3とその中に配置 したァクリル製浸漬ノズル 1 4で、一定の水を浸漬ノズルの内孔に供給しつつ、 同じ量の水を水槽から排出し、 常に水面のレベルが一定になるようにした。 偏 流の程度を調査するため、 水槽表面の水の速度と吐出口から出る水の流速を測 定した。
水槽表面の流速は、 歪ゲージ 1 5を取り付けた薄いプラスチック板 1 6を水 面付近の左右に配置しその歪量を測定した。 この歪は、 以下の式に示すように 水流の速度に対応したものであり、 以下の式により歪量から流速を計算するこ とができる。
Figure imgf000010_0001
V ：流速
Λ：プラスチック板の剛性及び断面積で決まる定数
ε ：歪量
そして， この表面の水の流れは、 矢印で示すように、 吐出口 1 7から出る水 の反転流であり、 この反転流の左右の差が吐出口 1 7からの偏流の程度を知る ことができる。 さらに、 吐出口 1 7の上下方向の水流の分布はピ卜一管を吐出 口 1 7の上中下の 3箇所に配置することで流速を測定した。
表 1には、 図 1 3に示す各種浸漬ノズルについて反転流を測定した結果を示 す。 反転流の評価は、 左右の水の流速差を B [mZ s e c ]、 内孔の水の通過 量を Sとして [m2ノ m i n]、 BZSで示した。 BZSと表示する理由は、 反 転流は水の通過量にほぼ比例するためである。
流速は 30分間テストを実施し、 その間の歪量の平均値から算出した。 吐出口の水流の分布は、 反転流と同様、 水の通過量にほぼ比例するので、 吐 出 Uの流速を V t [mZs e c] として、 V tZsで表示した， 浸漬ノズルは アクリル製で、 全長 900mm、 内径 70mm、 吐出口径 70 mmであり A〜 Fに共通である。 比較例 Bの内孔縮小部は、 面槓は浸漬ノズル内孔の 80 %、 長さが 70mm、 下端面からの距離は 50mmである。 比較例 Cの内孔縮小部 は、 面積は浸漬ノズル内孔の 80 %、 長さが 70mm、 下端面からの距離は 5 0mmである。 比較例 Dの内孔縮小部は、 面積は浸潰ノズル内孔の 80 %、 長 さが 300mmである。 実施例 Eの内孔縮小部は、 面積は浸漬ノズル内孔の 8 0%、 長さが 70mm、 下端面からの距離は 50 mmである。 実施例 Fの内孔 縮小部は、 内孔に最も近い方が面積は浸漬ノズル内孔の 80 %、 長ざが 70m m、 下端面からの距隙は 50mmで、 内径に 2番目に近い方が面積は浸漬ノズ ル内孔の 80 %、 長さが 70mmである。 実施例 Fで、 2つの内孔縮小部間の 距離は 50 mmである。
実施例 Eは内孔長円形縮小部を吐出口と平行に 1つ設けだものであるが、 B Z Sが 0. 12と比較例の約 1Z2の値となり、 大きな偏流防止効果が得られ ている。 さらに内孔長円形縮小部を吐出口と平行に 2つ設けた実施例 Fは、 実 施例 Eよりもかなり偏流防止効果が得られ、 BZSが 0. 10と小さレ^ さら に、 吐出口の流速分布の差も十分小さい。
比較例の Aは、 ストレート形状の場合で、 BZSが 0. 50と偏流の程度が 大きい。 比較例の Bは、 内孔縮小部が円形であり B Sが 0. 34とだいぶ改 善されるが偏流はまだかなりある. 比較例の Cは、 内孔は長円形で、 内孔縮小 部は円形である。 これは内孔縮小部が円形のため、 流れが全体的に中心部に集 まるため、 左右に均等に分配できないため左右の吐出口の流量に差が出る。 比 較例の Dは、 吐出 Π付近の内孔の断面が長円形をしているが、 断面積が小さく なっているので、 吐出 Uからの流速分布の差が大きくなつている。 比較例 実施例
A B C D E F
反転流 BZS 0.50 0.34 0.37 0.30 0.12 0.10 吐出口からの流速
V t /S
上 -0.3 +0.1 0 - 0.4 +0.2 +0.2 中 +0.6 +0.7 +0.5 +0.7 +0.9 +0.8 小 +0.3 +2.6 +0.7 +3.1 +2.5 +2.4 次に、 内孔縮小部 8の下端面 9と吐出口上端 1 0との距離の偏流に与える影 響に関して、 同様な水モデルテストを行った結果を図 1 4に示す。 図 1 4 (a) は前記反転流の差について、 図 1 4 (b) は吐出口からの流速について測定し た結果を、 図 1 4 (c) はテストサンプル概略図を示す。 テストサンプルはァ クリル製で、 吐出口は断面が円形で高さ Hは 7 0mm、 内孔長円形縮小部の長 さ Lは 7 0mm、 浸漬ノズルの全長は 9 00 mm、 内孔長円形縮小部は長円の 向きが吐出口と平行、 内孔縮小部以外の内径は円形である。
図 1 4 (a) から内孔縮小部の下端面と吐出口の上端との距離が大きくなる に従って、 BZSが増加し、 偏流の程度が大きくなつている。 この図から明ら かなようにこの距離が 2 Hまでが顕著な効果を示しているが、 それ以上になる とその効果が少なくなる。
また、 内孔縮小部の下端面と吐出口の上端との距離は小さくなつても、 BZ Sは悪化しないが、 吐出口からの流速の低下効果を得にくい つまり、 図 1 4 (b) に示すように内孔縮小部が吐出口に近づきすぎると、 吐出口の流速が上 昇する。 この時、 特に吐出口下端部が影響を受けやすく、 流速が大きくなる。 このため吐出流の上下方向のバラツキが大きくなるのである。 このバラツキが 大きくなると、 反転流の上昇及び吐出 U上部の逆流によるパウダー巻き込みの 問題がある。 従って、 内孔縮小部の下端面と吐出口の上端との距離は 0. 3H 以上であることが好ましい。
吐出口に最も近い内孔長円形縮小部と吐出口に 2番目に近い内孔長円形縮小 部との間隔が偏流に与える影響に関して、 同様な水モデルテストを行った結果 を図 15に示す。 図 15 (a) は前記反転流の差について、 図 1 5 (b) は吐 出口からの流速について測定した結果を、 図 15 (c ) はテストサンプル概略 図を示す。 テス卜サンプルはアクリル製で、 吐出口は断面が円形で高さ Hは 7 0mm, それぞれの内孔長円形縮小部の長さ Lは 70mm、 浸漬ノズルの全長 は 900mm、 内孔長円形縮小部は長円の向きが吐出口と平行、 内孔縮小部以 外の内径は円形である。 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部は、 その下端面と 吐出口上端との距離は 50mmと固定し、 吐出口に 2番目に近い内孔縮小部の 位置を変えることで、 2つの内孔長円形縮小部間の距離を変化させた。
図 15 (a) から 2つの内孔縮小部の間隔が大きくなるに従って BZSが増 加し、 偏流の程度が大きくなつている。 この図から明らかなように、 この間隔 が 2Dまでが顕著な効果を示しており、 2つの内孔長円形縮小部間の距離は 2 D以下が好ましい。
また、 2つの内孔縮小部の間隔が小さくなると BZSは小さくなり、 左右の 吐出口の偏流は少なくなる。 しかしその距離が小さくなりすぎると、 吐出口の 流速が上昇する。 つまり、 図 1 5 (b) のように、 このため吐出流の上下方向 のバラツキが大きくなるのである。 このバラツキが大きくなるとパウダー巻き 込みの問題がある。 従って、 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部と吐出口に 2 番目に近い内孔縮小部との間隔下限は 0. 3 H以上であることが好ましい。 図 16は、図 1の第 1実施例の浸漬ノズル、図 3の第 2実施例の浸漬ノズル、 図 8の第 4実施例の浸漬ノズル、 比較例 1として内孔がストレー卜な浸漬ノズ ル及び比較例 2として図 3の内孔輔小部が円形のものについて実炉で 600 t の溶鋼の铸造に使用し、 鋼片の表面欠陥について調査した結果をまとめたたも のである。
ストレー卜形状の浸漬ノズルを使用した場合の、 鋼片の 1 m 2当たりの欠陥 の数を 1 0 0と指数表示してそれぞれの場合を指数で表示した。 いずれの実施 例の場合にも、 従来の内孔縮小部が円形の比較例 2より表面欠陥が少なく、 品 質が良好な結果となつた。 産業上の利用 W能性
本発明は、 鋼の連続錶造に際してモールド内に溶鋼を注入するための浸漬ノ ズルに使用する。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 相対する 2つの吐出口を有する浸漬ノズルであって、 吐出口より上の内孔 に一つ以上の内孔縮小部を有し、 吐出口に最も近い内孔縮小部が水平断面にお
5 ける内孔の形状が長円である内孔長円形縮小部であり、 その長円の長手方向の 向きが吐出口の方向とほぼ平行であることを特徵とする偏流防止浸漬ノズル。
2 . 長円の長手方向の向きが吐出口の方向とほぼ平行になっている内孔長円形 縮小部を、 吐出口に 2番目に近い内孔縮小部として設けたことを特徴とする請 求項 1に記載の偏流防止浸漬ノズル。
W 3 . 最上部の内孔縮小部が、 長円の向きがプレートの摺動方向に対して直角で ある内孔長円形縮小部であることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載 の偏流防止浸漬ノズル。
4. 内孔縮小部以外の内孔が、 その断面がほぼ円形であることを特徴とする請 求項 1、 請求項 2または請求項 3に記載の偏流防止浸漬ノズル。
75 5 . 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部の下端面が、 吐出口の上端から吐出口 高さ Hの 0 . 3 H〜 2 Hであることを特徴とする請求項 1、 請求項 2、 請求項 3または請求項 4に記載の偏流防止浸漬ノズル。
6 . 吐出口に最も近い内孔長円形縮小部の下端面が、 吐出口の上端から吐出口 高さ Hの 0 . 3 H〜2 Hで、 その上部の内孔長円形縮小部との間隔が、 内孔の 20 径 Dの 0 . 3 D ~ 2 Dであり、 しかもそれぞれの内孔縮小部の長さが 0 . 5 D 〜 5 Dであることを特徴とする請求項 1、 請求項 2、 請求項 3または請求項 4 に記載の偏流防止浸漬ノズル。
25
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