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技術 ノズル

出願人 ポスコ
発明者 キム,ソンジュル
出願日 2017年12月8日 (3年2ヶ月経過) 出願番号 2020-505872
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-530813
状態 未査定
技術分野 連続鋳造 鋳造用とりべ
主要キーワード 開放率 吐出し量 中間ノズル 熱画像データ 吐出し口 スライディングゲート 流れ制御 冷却ノズル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題・解決手段

本発明に係るノズルは、溶鋼が通過可能な通路、及び下端に、前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備える。 したがって、本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

概要

背景

通常の連続鋳造機は、取鍋に連結された注入ノズルを介して溶鋼を供給され一時的に溶鋼を貯留した後、各ストランド(strand)に振り分けタンディッシュ(tundish)と、取鍋の溶鋼をタンディッシュに供給するノズルと、タンディッシュから伝達された溶鋼を所定の形状に初期凝固させる鋳型(mold)、及び未凝固の鋳片から熱を奪って凝固を完了させながら鋳片を曲げたり伸ばしたりする一連の作業を行う多数本のロール(roll)と冷却ノズル(図示せず)とを有する冷却帯を備える。

一方、取鍋とタンディッシュとをつなぐノズルに溶鋼を注入すれば、前記ノズルの下端に設けられた吐出し口を介して溶鋼がタンディッシュ内に吐き出される。ノズルから吐き出された溶鋼は、溶鋼の上部の表面に向かって流れる上昇流を形成し、特に、ノズルの周りに強い上昇流が形成される。そして、溶鋼の上昇流により湯面に強い乱流が生じるが、この上昇流又は乱流がノズルの周りのスラグ鉱滓)を押し出すことになる。すなわち、溶鋼の上昇流又は乱流がノズルを中心としてスラグを押し出す。したがって、ノズルとスラグとが離間する湯(Nude steel)が生じる。このような裸湯は、介在物を生じさせる要因となり、タンディッシュの湯面を不安定にして、スラグが溶鋼に混入される原因となる。

この理由から、タンディッシュに溶鋼を供給するとき、湯面における裸湯の発生を低減若しくは抑制可能なノズルへの取り組みが必要である。

概要

本発明に係るノズルは、溶鋼が通過可能な通路、及び下端に、前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備える。 したがって、本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

目的

本発明は、介在物を低減することのできるノズルを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

溶鋼が通過可能な通路、及び下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備えることを特徴とするノズル

請求項2

前記流れ制御部は、前記胴体部の下部における前記吐出し口の外側に位置するように配設されたことを特徴とする請求項1に記載のノズル。

請求項3

前記流れ制御部は、前記胴体部の外側面から外側に向かって延び、前記流れ制御部が前記胴体部の外側面から延びた長さは、前記胴体部の壁体の厚さに比べて大きいことを特徴とする請求項1に記載のノズル。

請求項4

前記流れ制御部は、前記吐出し口に対応する領域が開口された中空状を呈し、前記開口の周壁である前記流れ制御部の内側面が前記胴体部の外周面と接触されるように配設されたことを特徴とする請求項2に記載のノズル。

請求項5

前記胴体部の通路の幅(D)に対する前記胴体部の壁体の厚さ(F)と前記流れ制御部の幅(A)の合計の比率((A+F)/D×100)が、74%以上、且つ、125%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のノズル。

請求項6

前記胴体部の壁体の厚さ(F)に対する前記流れ制御部の幅(A)の比率(A/F)が、2.1以上、且つ、4.2以下であることを特徴とする請求項5に記載のノズル。

請求項7

前記流れ制御部は、前記開口及びその外周の形状が、円形状、楕円形状、多角形状のうちのいずれか1つであることを特徴とする請求項4に記載のノズル。

請求項8

前記流れ制御部は、前記胴体部の周方向に沿って連続して延設されたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のノズル。

請求項9

前記胴体部の下端部の底面と前記流れ制御部の底面の位置が、互いに同じであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のノズル。

技術分野

0001

本発明は、ノズル係り、より詳しくは、介在物を低減することのできるノズルに関する。

背景技術

0002

通常の連続鋳造機は、取鍋に連結された注入ノズルを介して溶鋼を供給され一時的に溶鋼を貯留した後、各ストランド(strand)に振り分けタンディッシュ(tundish)と、取鍋の溶鋼をタンディッシュに供給するノズルと、タンディッシュから伝達された溶鋼を所定の形状に初期凝固させる鋳型(mold)、及び未凝固の鋳片から熱を奪って凝固を完了させながら鋳片を曲げたり伸ばしたりする一連の作業を行う多数本のロール(roll)と冷却ノズル(図示せず)とを有する冷却帯を備える。

0003

一方、取鍋とタンディッシュとをつなぐノズルに溶鋼を注入すれば、前記ノズルの下端に設けられた吐出し口を介して溶鋼がタンディッシュ内に吐き出される。ノズルから吐き出された溶鋼は、溶鋼の上部の表面に向かって流れる上昇流を形成し、特に、ノズルの周りに強い上昇流が形成される。そして、溶鋼の上昇流により湯面に強い乱流が生じるが、この上昇流又は乱流がノズルの周りのスラグ鉱滓)を押し出すことになる。すなわち、溶鋼の上昇流又は乱流がノズルを中心としてスラグを押し出す。したがって、ノズルとスラグとが離間する湯(Nude steel)が生じる。このような裸湯は、介在物を生じさせる要因となり、タンディッシュの湯面を不安定にして、スラグが溶鋼に混入される原因となる。

0004

この理由から、タンディッシュに溶鋼を供給するとき、湯面における裸湯の発生を低減若しくは抑制可能なノズルへの取り組みが必要である。

先行技術

0005

大韓民国登録実用新案公報第0223846号

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、介在物を低減することのできるノズルを提供する。

0007

本発明は、湯面における裸湯の発生を抑制、若しくは防止することのできるノズルを提供する。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係るノズルは、溶鋼が通過可能な通路、及び下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口が設けられた胴体部と、前記胴体部を中心として前記胴体部の外側の幅方向に延設されるように、前記胴体部に取り付けられた流れ制御部と、を備える。

0009

前記流れ制御部は、前記胴体部の下部における前記吐出し口の外側に位置するように配設されてもよい。

0010

前記流れ制御部は、前記胴体部の外側面から外側に向かって延び、前記流れ制御部が前記胴体部の外側面から延びた長さは、前記胴体部の壁体の厚さに比べて大きいことが好ましい。

0011

前記流れ制御部は、前記吐出し口に対応する領域が開口された中空状を呈し、前記開口の周壁である前記流れ制御部の内側面が前記胴体部の外周面と接触されるように配設されることが好ましい。

0012

前記胴体部の通路の幅(D)に対する前記胴体部の壁体の厚さ(F)と前記流れ制御部の幅(A)の合計の比率((A+F)/D×100)が、74%以上、且つ、125%以下であることが好ましい。

0013

前記胴体部の壁体の厚さ(F)に対する前記流れ制御部の幅(A)の比率(A/F)が、2.1以上、且つ、4.2以下であることが好ましい。

0014

前記流れ制御部は、開口及びその外周の形状が、円形状、楕円形状、多角形状のうちのいずれか1つであってもよい。

0015

前記流れ制御部は、前記胴体部の周方向に沿って連続して延設される。

0016

前記胴体部の下端部の底面と前記流れ制御部の底面の位置が、互いに同じである。

発明の効果

0017

本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の実施の形態に係るノズルを備える連続鋳造設備の一部を示す図である。
従来のノズルを適用したときの裸湯の発生を説明する図である。
本発明の実施の形態に係るノズルにおいて、胴体部の下部に連結された流れ制御部を説明する図である。
通路の幅に対する胴体部の本体又は壁体の厚さと流れ制御部の幅の合計の比率に伴う湯面流速インデックスを示す実験グラフである。
本発明の実施の形態に係る流れ制御部の横断面図である。
第1の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第2の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第3の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第4の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第5の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第6の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第7の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
第8の比較例に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。
本発明の実施の形態に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。

実施例

0019

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態についてより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施の形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、実施の形態は単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。

0020

本発明は、ノズルを用いて溶鋼を搬送又は吐き出すとき、介在物の発生を低減するノズルに関する。より具体的に、本発明は、取鍋内の溶鋼をノズルを用いてタンディッシュに供給又は搬送するにあたって、裸湯の発生を低減して、これによる介在物の発生を低減若しくは防止することのできるノズルを提供する。

0021

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係るノズルについて説明する。

0022

図1は、本発明の実施の形態に係るノズルを備える連続鋳造設備の一部を示す図である。図2は、従来のノズルを適用したときの裸湯の発生を説明する図である。図3は、本発明の実施の形態に係るノズルにおいて、胴体部の下部に連結された流れ制御部を説明する図である。図4は、通路の幅に対する胴体部の本体又は壁体の厚さと流れ制御部の幅の合計の比率に伴う湯面流速インデックスを示す実験グラフである。図5は、本発明の実施の形態に係る流れ制御部の横断面図である。図6から図14は、第1乃至第8の比較例及び本発明の実施の形態に係るノズル及びこれを適用したときの溶鋼の流れを示す図である。

0023

図1を参照すると、連続鋳造設備は、溶鋼(molten steel;M)が貯留される取鍋(ラドル)Lと、取鍋Lから溶鋼Mを供給されるタンディッシュ200と、取鍋L内の溶鋼Mをタンディッシュ200に供給するノズル100と、取鍋Lとノズル100との間の連通を制御するゲート又はスライディングゲートGと、を備える。また、図示しないが、タンディッシュ200の下部に配置されて、前記タンディッシュ200から溶鋼Mを与えられて溶鋼Mを1次冷却させる鋳型(図示せず)と、タンディッシュ200と鋳型とをつなぐように配設されて、タンディッシュ200の溶鋼Mを鋳型に供給する浸漬ノズル(図示せず)と、を備える。

0024

取鍋Lは、溶鋼Mを受鋼し、これをタンディッシュ200に与えるための手段であって、取鍋Lの底面には溶鋼Mが吐出し可能な出鋼口が設けられ、この出鋼口にノズル100が連結される。

0025

以下では、説明の容易さのために、取鍋Lに取り付けられたノズルをトップノズル(Top nozzle)と称し、取鍋Lのトップノズルを通過した溶鋼Mをタンディッシュ200に供給するノズルをシュラウドノズルというが、本願においては、単に「ノズル」と称する。

0026

ゲートGが開かれれば、取鍋L内の溶鋼MがトップノズルTN及びゲートGを経てノズル100に搬送され、ノズル100の下部に設けられた開口、すなわち、吐出し口113を介して吐き出されてタンディッシュ200内に供給される。ノズル100の吐出し口113から吐き出された溶鋼Mは、溶鋼Mの上部の表面に向かって流れる上昇流を形成し、特に、ノズル100の周りに強い上昇流が形成される。

0027

そして、図2を参照すると、溶鋼Mの上昇流により湯面に強い乱流が生じるが、この上昇流又は乱流がノズルの胴体部10の周りのスラグSを押し出すことになる。すなわち、溶鋼Mの上昇流又は乱流がノズルの胴体部10を中心としてスラグSを押し出す。このため、図2に示す拡大図のように、ノズルの胴体部10とスラグSとが離間する裸湯(Nude steel)が生じる。

0028

このような裸湯は、介在物を生じさせる要因となり、タンディッシュ200の湯面を不安定にして、スラグSが溶鋼Mに混入される原因となる。

0029

したがって、本発明の実施の形態においては、取鍋L内の溶鋼Mをタンディッシュ200に供給するにあたって、裸湯の発生を低減するノズル100を提供する。

0030

図1及び図3を参照すると、本発明の実施の形態に係るノズル100は、溶鋼Mが通過可能な内部空間又は通路と、下端に前記溶鋼が外部に吐き出される吐出し口113が設けられた胴体部110、及び胴体部110を中心として胴体部110の外側の幅方向に延設されるように胴体部110に取り付けられた流れ制御部120を備える。

0031

胴体部110は、内部に上下方向に延設された空間、すなわち、通路112が設けられ、溶鋼Mが吐き出される下側の開口である吐出し口113が設けられた本体111を備える。すなわち、胴体部110は、上下方向に延設された本体111、本体111の内部に設けられた空き空間であって、本体111の延長方向に対応して延設された通路112、通路112と連通された本体111の上側の開口である入り口、及び通路112と連通された本体111の下側の開口である吐出し口113を備える。ここで、本体111は、入り口、通路112及び吐出し口113の周りを取り囲む壁体と称されることがある。

0032

そして、吐出し口113の周りに相当する本体111又は壁体の下端の幅、厚さ又は外径は、その上部の領域に比べて大きくてもよい。このため、胴体部110又は本体111の下端部をフランジと称することができる。

0033

実施の形態に係る胴体部110の構成について再び説明すれば、胴体部110は、ゲートGの下部に位置する第1のノズル110a、第1のノズル110aの下部に連結された第2のノズル110b、第2のノズル110bの下部に連結された第3のノズル110cを備えていてもよい。

0034

第1のノズル110aは、通常、中間ノズル(middle nozzle)と称するものであって、ゲートGと第2のノズル110bとの間に位置する。

0035

第2のノズル110bは、通常、コレクターノズル(collector nozzle)と称するものであって、第1のノズル110aと第3のノズル110cとをつなぐノズルである。

0036

第3のノズル110cは、通常、シュラウドノズル(shroud nozzle)と称するものであって、下部がタンディッシュ200の内部に位置するように配設されて、タンディッシュに溶鋼を供給するノズルである。第3のノズル(すなわち、シュラウドノズル)110cの少なくとも下部には、その外径が可変となる、もしくは、異なる区間がある。すなわち、図1又は図3に示すように、第3のノズル110cの下部は、下側に向かって進むにつれて外径が次第に拡大するように形成された第1の区間111a、第1の区間111aの下部から下側に向かって延びた区間であって、第1の区間111aの最下端の外径と同じ外径を有するように形成された第2の区間111bを備える。ここで、第2の区間111bの外径は、第1の区間111aの上側領域の外径に比べて大きく、前記第2の区間111bは、フランジと称することができる。

0037

上述した第1乃至第3のノズル110a、110b、110cは、いずれも個別的に取り外し及び係合可能である。

0038

そして、本発明の実施の形態に係る胴体部110の下端は、第3のノズル110c、すなわち、シュラウドノズルの下端であってもよい。

0039

流れ制御部120は、胴体部110の吐出し口113から吐き出された溶鋼の流れを制御又は変更して、湯面の流速又は湯面の速度を従来に比べて低減することにより、裸湯を抑制、若しくは防止する機能を有する。このような流れ制御部120は、胴体部110の下端から前記胴体部110の外側に向かって延設され、その延長方向は、胴体部110の幅方向と対応する。換言すれば、流れ制御部120は、胴体部110の吐出し口113に対応する領域が開口された中空状の板(plate)状、例えば、円形状の中空状である。すなわち、流れ制御部120は、胴体部110の外側から周方向に沿って連続して延設される。そして、流れ制御部120は、開口を中心として、胴体部110の幅方向の外側に延設され、中央の開口を仕切る内側面は、胴体部110と連結される。このため、流れ制御部120は、その開口が胴体部110の吐出し口113に対応するように位置し、且つ、胴体部110の下部から外側に向かって延びる構造に配設される。

0040

また、胴体部110の下端部の底面と流れ制御部120の底面の位置は互いに同じである。

0041

上述したように、流れ制御部120が配設されていない従来のノズルを用いてタンディッシュ200に溶鋼を供給するとき、湯面において、ノズルの周りからスラグが押し出されて裸湯が生じる(図2の拡大図を参照)。このため、裸湯の発生を低減するためには、従来のノズルを用いたときよりも、ノズルの周りにおける湯面の流速を低くする必要がある。別の言い方をすれば、流れ制御部120が配備されていない従来のノズルを用いるとき、或いはノズルの周りの湯面の流速に対する改善されたノズルを用いるとき、湯面の流速が1未満になるようにする必要がある([数1]を参照)。すなわち、流れ制御部120が配設されていない従来のノズルの周りの湯面の流速を基準とした改善されたノズルを用いるとき、湯面の流速の値が1未満になるようにすることが好ましい([数1]を参照)。

0042

ここで、従来のノズルの周りの湯面の流速に対する改善されたノズルを用いるとき、ノズルの周りの湯面流速の比率(I)は、湯面流速インデックス(I)と称することができ、湯面流速インデックスが1未満であるとき、従来に比べて流速が低くなり、これにより、裸湯が低減される。

0043

[数1]
(湯面流速インデックス)=(改善されたノズルを用いたときの湯面の流速)/(従来のノズルを用いたときの湯面の流速)

0044

そして、このように、湯面流速インデックス(I)が1未満になるようにするために、胴体部110から幅方向の外側に向かって延びた流れ制御部120の幅(A)が、胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)に比べて大きくなるようにする(A>F)。換言すれば、通路112又は吐出し口113を仕切る本体111又は壁体の厚さ(F)に比べて、胴体部110から外側に向かって延びた流れ制御部120の長さ(A)の方が長くなるように形成する(A>F)。

0045

ここで、流れ制御部の幅(A)とは、胴体部110と連結される流れ制御部120の内側面と、外側面との離間距離を意味する。別の言い方をすれば、胴体部110の外側面と流れ制御部120の外側面との離間距離である。

0046

これを反映して、流れ制御部の幅(A)について再び説明すれば、流れ制御部120の内側面から外側面までの長さ(A)が、吐出し口113の周りを取り囲む胴体部110の本体111の厚さ(F)に比べて大きくなるようにする。

0047

一方、流れ制御部120の内側面から外側面までの長さ、すなわち、流れ制御部120の幅(A)が、吐出し口の周りを取り囲む胴体部110の壁体の厚さ(F)に比べて小さい場合(F>A)、湯面流速インデックス(I)が1以上であり、流れ制御部120がない従来に比べて、裸湯の低減効果が小さいか、あるいは、従来と略同じ裸湯が生じる虞がある。

0048

通常、取鍋Lの溶鋼Mをタンディッシュ200に供給し始める初期にトップノズルTNとノズル100との間の開放率を100%とし、溶鋼M供給の初期又は開始後に開放率を50%に調節する。開放率は、ゲートGの動作により制御可能である。

0049

そして、開放率が大きいほど、1時間当たりの吐出し量が多く、吐出し量が相対的に少ないときに比べて多いときに、湯面における流速が相対的に高い。そして、従来のように、流れ制御部120が配備されていないノズルを用いるとき、50%を開放しても、ノズルの周りにおいて裸湯が生じる。このため、湯面流速インデックス(I)を求める基準として、50%の開放時を採用することが好ましい。

0050

さらに、有効に胴体部110の周りの湯面の流速を低くするために、あるいは、湯面流速インデックスが1未満になるようにするために、本発明の実施の形態においては、吐出し口113の幅(D)又は通路112の幅(D)又は胴体部110の内径(D)(以下、通路の幅(D))に対する胴体部110の本体111の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率を調節する([数2]を参照)。

0051

0052

図4を参照すると、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部の幅(A)の合計(F+A)の比率が74%以上、且つ、125%以下であるとき、湯面流速インデックスが1未満である。したがって、実施の形態においては、通路112の幅(D)に対する胴体部の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X)が74%以上、且つ、125%以下になるようにノズル100を構成する。なお、湯面流速インデックス(I)が1未満の値を有するが、中でも、さらに低い値を有するように、好ましくは、比率(X)が85%以上、且つ、110%以下になるようにする(図4を参照)。

0053

上述したように、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X)の調節のためには、通路112の幅(D)、胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)及び流れ制御部の幅(A)のうちの少なくとも1つを調節してもよい。

0054

このとき、既存の胴体部110又はシュラウドノズルに流れ制御部120を付設した方が、その作製コストの側面からみて有利である。この場合、既存の胴体部110の通路112の幅(D)及び壁体の厚さ(F)に応じて流れ制御部120の幅(A)を調節して、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部の幅(A)の合計(F+A)の比率(X=(T/D)×100%)が74%以上、且つ、125%以下、好ましくは、85%以上、且つ、110%以下になるようにする。すなわち、操業を行う胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)に応じて、流れ制御部120の幅(A)を調節した上で作製して、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X=(T/D)×100%)が74%以上、且つ、125%以下、好ましくは、85%以上、且つ、110%以下になるようにする。

0055

いうまでもなく、既存の胴体部110又はシュラウドノズルを用いることなく、鋳造設備仕様に応じて、胴体部110及び流れ制御部120をそれぞれ別々に作製してもよい。この場合にも同様に、胴体部110の通路112の幅(D)及び壁体の厚さ(F)に応じて流れ制御部120の幅(A)を調節して、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部の幅(A)の合計(F+A)の比率(X=(T/D)×100%)が74%以上、且つ、125%以下になるようにする。

0056

このために、胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)に対する流れ制御部120の幅(A)の比率(A/F)が2.1以上、且つ、4.2以下になるように調節する。すなわち、胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)に対する流れ制御部120の幅(A)の比率(A/F)が2.1以上、且つ、4.2以下であるとき、胴体部110の通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X=(T/D)×100%)が74%以上、且つ、125%以下にする。

0057

これにより、本発明の実施の形態においては、胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)に対する流れ制御部120の幅(A)の比率(A/F)が2.1以上、且つ、4.2以下になるようにして、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部の幅(A)の合計(F+A)の比率(X=(T/D)×100%)が74%以上、且つ、125%以下になるようにする。したがって、実施の形態に係るノズル100を用いた溶鋼Mの供給に際して、湯面流速インデックス(I)が1未満になり、これにより、胴体部110の周りの湯面において、裸湯が従来に比べて低減若しくは抑制される。

0058

本発明の第1の実施の形態に係る流れ制御部は、開口及び外周の形状が、図5(a)に示すように、円形状である。しかしながら、流れ制御部の形状はこれに何ら限定されるわけではなく、種々の形状に変形可能である。なお、胴体部の外周の形状は、円形状に何ら限定されるわけではなく、様々な多角形状、例えば、矩形状であってもよく、流れ制御部の開口は、胴体部の外周の形状に応じて、様々な形状、例えば、円形状に加えて、矩形状などの様々な多角形状に変形可能である。

0059

より具体的に、流れ制御部120は、円形状の開口を有し、且つ、外周が楕円形状であってもよく(図5(b)を参照)、円形状の開口を有し、且つ、外周が正方形であってもよく(図5(c)を参照)、円形状の開口を有し、且つ、外周が長方形であってもよい(図5(d)を参照)。なお、矩形状の開口を有し、且つ、外周が円形状であってもよく(図5(e)を参照)、矩形状の開口を有し、且つ、外周が楕円形状であってもよく(図5(f)を参照)、正方形の開口を有し、且つ、外周が正方形であってもよく(図5(g)を参照)、正方形の開口を有し、且つ、外周が長方形であってもよい(図5(h)を参照)。

0060

図5(a)に示す流れ制御部のように、開口及び外周の形状が両方とも楕円形状ではなく、円形状であるとき、流れ制御部120の内側面と外側面との離間距離は、その位置によらずに等しい。

0061

しかしながら、図5(b)から図5(h)の実施の形態に係る流れ制御部120の形状の場合、一方の面と他方の面との離間距離が測定点に応じて異なることがある。

0062

このため、図5(b)から図5(h)の実施の形態に係る流れ制御部120を適用する場合、通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X)を調節するにあたって、いずれの箇所を流れ制御部120の幅(A)にするかを指定する必要がある。

0063

本発明の実施の形態においては、流れ制御部120の内側面を通る接線と外側面を通る接線との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部120の幅(A)とする。このとき、開口又は外周のうち、頂点は除く。

0064

以下、図5(b)〜図5(h)に示す実施の形態に係る流れ制御部120の幅(A)について説明する。

0065

本発明においては、図5(b)の第2の実施の形態に係る流れ制御部120において、流れ制御部120の内側面と外側面との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部120の幅(A)とする。すなわち、円形状である内側面の1地点を通る第1の接線と、前記第1の接線と向かい合いながら、楕円形状である外側面を通る第2の接線との離間距離のうち、最大の距離を流れ制御部120の幅(A)とする。

0066

そして、図5(c)〜図5(h)に示すように、開口及び外周の形状のうちの少なくともどちらか一方が多角形状である場合、内側面と外側面の頂点との離間距離は、流れ制御部120の幅(A)としない。換言すれば、開口が円形状であり、且つ、外周が多角形状であるとき(図5(c)及び図5(d))、流れ制御部120の内側面を通る第1の接線と、外側面のうち頂点を通る接線との距離を流れ制御部120の幅(A)としない。この場合、流れ制御部120の内側面を通る第1の接線と、第1の接線と向かい合うように外側面の辺を通る第2の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部の幅(A)とする。

0067

さらに、開口が多角形状であり、且つ、外周が円形状であるとき(図5(e)及び5(f)を参照)、内側面の頂点と外側面との離間距離を流れ制御部120の幅(A)としない。この場合、流れ制御部120の内側面の頂点を除く辺を通る第1の接線と、前記第1の接線と向かい合いながら外側面を通る第2の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部120の幅(A)とする。

0068

別の例によれば、開口及び外周が両方とも多角形状であるとき(図5(g)及び図5(h))、流れ制御部120の内側面の頂点と外側面の頂点との離間距離を流れ制御部120の幅(A)としない。この場合、流れ制御部120の頂点を除く辺を通る第1の接線と、前記第1の接線と向かい合いながら外側面の頂点を除く辺を通る第2の接線との離間距離のうち、最大の離間距離を流れ制御部120の幅(A)とする。

0069

以下、図6から図14に基づいて、本発明の実施の形態に係るノズル及び従来のノズルによる湯面の流速及び裸湯の発生有無について説明する。

0070

実施の形態に係るノズルは、図14に示すように、タンディッシュ200に溶鋼Mを注入する胴体部110と、胴体部110の下端の外側から胴体部110の幅方向に向かって延びるように形成された流れ制御部120と、を備える。ここで、流れ制御部120は、中央が開口された中空状であり、その中央の開口に胴体部110の下端又は吐出し口113が対応して位置するように、胴体部110と連設される。すなわち、流れ制御部120の内側面は、胴体部110の外側面につながっている。そして、胴体部110の通路112の幅(D)に対する胴体部110の本体111又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部120の幅(A)の合計(F+A)の比率(X)が74%以上、且つ、125%になるように構成した。

0071

一方、図6及び図7に示す第1及び第2の比較例は、本願発明の流れ制御部120に対応する構成要素がないノズルである。ここで、ゲートを介して第1のノズル(トップノズル)と第2及び第3のノズル(中間ノズル及びシュラウドノズル)とを連通させるにあたって、第1の比較例は、第1のノズルトップノズルと第2及び第3のノズル(中間ノズル及びシュラウドノズル)とが50%連通された場合(50%開放)であり、第2の比較例は、100%(100%開放)連通された場合である。

0072

図8から図11に示す第3から第6の比較例に係るノズルは、タンディッシュ200に溶鋼Mを注入する胴体部10を備え、タンディッシュ内において、胴体部10の吐出し口の下側に流れ制御部12が別設される。すなわち、第3から第6の比較例に係るノズルは、本願の実施の形態のように流れ制御部120を備える構成ではなく、第3から第6の比較例に係る流れ制御部12は、胴体部10と分離されるように別設される。そして、第3から第6の比較例に係る流れ制御部12は、胴体部10の吐出し口に対応する領域が開口された中空状であってもよく、流れ制御部12の開口は、胴体部10の吐出し口の大きさに比べて大きい。なお、胴体部10の下端と流れ制御部12とが離間するように配設される。

0073

ここで、第3の比較例に係る流れ制御部12は、幅方向又は左右方向に延びた形状である。

0074

そして、第4及び第5の比較例に係る流れ制御部12は、第3の比較例のように左右方向に延設された流れ制御部(以下、第1の流れ制御部)の下部に、上下方向に延びた流れ制御部(第2の流れ制御部)が連結された形状であってもよい。このとき、第4の比較例に係る流れ制御部12は、第1の流れ制御部の下部面のうち、外側面の裏側に相当する箇所に第2の流れ制御部が配設された形状である。そして、第5の比較例に係る流れ制御部12は、第1の流れ制御部の最外郭の外側面に第2の流れ制御部が連結された形状であり、第2の流れ制御部に溶鋼Mが通過可能な孔が設けられる。ここで、孔は、流れ制御部12の外側に向かって上向きに傾く形状であってもよい。

0075

第6の比較例に係る流れ制御部12は、胴体部10から外側に向かって下向きに傾くが、上側に向かって凸になる曲げ率を有する形状であってもよい。

0076

図12及び図13に示す第7及び第8の比較例に係るノズルは、タンディッシュ200に溶鋼Mを注入する胴体部10を備え、タンディッシュ200内において、胴体部10の吐出し口の下側に流れ制御部12が別設される。このとき、第7及び第8の比較例に係る流れ制御部12は、タンディッシュの底面に取り付けられた状態であり、吐出し口に向かって凸になる形状である。そして、第7の比較例に係る流れ制御部12は、吐出し口に向かって凸になるが、曲げ率を有する、例えば、半円形状であり、第8の比較例に係る流れ制御部12は、吐出し口に向かって進むにつれてその直径が縮小し、最上端った形状、例えば、三角形状である。

0077

上述した第3から第8の比較例に係る流れ制御部12の場合、上述したように、胴体部10と連結されずに分離又は離間するように配設されている。そして、第3から第8の比較例に係る流れ制御部12は、実施の形態のように、胴体部10の通路112の幅(D)に対する胴体部10の本体又は壁体の厚さ(F)と流れ制御部12の幅(A)の合計(F+A)の比率(X)が74%以上、且つ、125%以下になるように構成しなかった。

0078

第1から第8の比較例及び実施の形態に係るノズルをそれぞれ用いるときの湯面の流速を測定した。実験のために、上述したように、第1から第8の比較例及び実施の形態に係るノズルのそれぞれを適用してタンディッシュ200に溶鋼Mを供給するときのノズルの周りの湯面の流速を検出した。第1の比較例のように、50%を開放するとき、ノズルからの吐出し量を48kg/sにし、第2から第8の比較例と実施の形態のように、100%を開放するとき、ノズルからの吐出し量を100kg/sにした。なお、開放率が50%である第1の比較例における流速を基準として、第2から第6の比較例及び実施の形態に係るノズルを適用するときの湯面の流速の比率を計算して、表1に示すように、湯面流速インデックス(I)を算出した。

0079

また、図6から図14のそれぞれに示す熱画像データのように、ノズルから吐き出される溶鋼Mの流れの傾向を検出した。

0080

第3から第8の比較例の場合、いずれも湯面流速インデックス(I)が1以上である。すなわち、たとえ第3から第8の比較例のように流れ制御部を配設したとしても、その湯面の流速が流れ制御部12を配設しなかった第1の比較例に比べて高い。このため、第3から第8の比較例に係るノズル及び流れ制御部12を適用するとき、流れ制御部がない第1の比較例に比べて、裸湯がさらに多量に生じる虞がある。

0081

しかしながら、本願発明の実施の形態のような流れ制御部120を胴体部110に連結した場合、湯面流速インデックス(I)が0.62と1未満であって、第1の比較例に比べて、湯面の流速が大幅に低くなったことが分かる。これにより、本願発明の実施の形態に係る流れ制御部120を備えるノズルを適用してタンディッシュ200に溶鋼Mを供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来のノズルである第1の比較例に比べて低減される効果を奏した。これにより、裸湯によりスラグSが溶鋼Mに混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

0082

本発明の実施の形態に係るノズルによれば、従来に比べて、ノズルの周りの湯面の流速を低減することができる。これにより、実施の形態に係る流れ制御部を備えるノズルを適用して溶鋼を供給するとき、ノズルの周りの湯面における裸湯が従来に比べて低減される。これにより、裸湯によりスラグが溶鋼に混入されることを従来に比べて抑制、若しくは防止することができて、介在物の発生を抑制、若しくは防止することができる。

0083

10、110胴体部
12、120流れ制御部
100ノズル
110a 第1のノズル
110b 第2のノズル
110c 第3のノズル
111 本体
111a 第1の区間
111b 第2の区間
112通路
113吐出し口
200 タンディッシュ

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