JPH0698467B2 - 連続鋳造機の注湯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造機の注湯装置に係わり、特に扇状の溶
湯プールを有する双ベルト連続鋳造機あるいは双ドラム
連続鋳造機のように、絞込み方式の鋳型で鋳造を行う連
続鋳造機に好適な注湯装置に関する。

〔従来の技術〕

扇状の溶湯プールを有する双ベルト連続鋳造機あるいは
双ドラム連続鋳造機のように、絞込み方式の鋳型で鋳造
を行う連続鋳造機においては、鋳片短辺側を造形するサ
イドダムと呼ばれている短辺鋳型に凝固シェルが形成さ
れると、ブレークアウトの原因となったり、鋳片短辺面
の品質の低下を生じさせるので、サイドダムにシェルが
形成されないように最大の工夫が払われている。サイド
ダムにシェルを形成させない方法としては、耐火物内に
ヒータを埋込んで加熱する等の各種の方法が提案されて
いる。しかしながら、最も経済的な方法は、特開昭62-2
96944号公報に記載のように、注湯用ノズルからの溶湯
噴出流をサイドダムに当てて加熱する方法である。即
ち、当該公報においては、溶湯プールの中央部に溶湯を
供給する狭い隙間の開孔の他に、その側方両側に傾斜し
た開孔を設け、注湯された溶湯でサイドダムを加熱し、
サイドダム面にシェルを形成させないようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

絞込み式双ベルト連続鋳造機あるいは双ドラム連続鋳造
機では、注湯された溶湯が扇状プールを形成する。この
扇状プールに貯えられる溶湯量は、扇状プールの深さの
ほぼ２乗に比例して増加する。しかるにこの溶湯プール
量が多いと、一旦注湯された溶湯はここに長い時間滞留
することになり、冷え過ぎることになる。このように溶
湯が冷え過ぎると扇状耐火物面、あるいはノズル回りに
シェルが発生し易く、鋳造トラブルを発生することにな
る。

また、扇状プールの深さが大ということは扇状耐火物の
長さも長く、側方傾斜流による扇状耐火物面への一様な
衝突流噴出が難しくなる。

以上の点より、扇状溶湯プール深さはできるだけ浅くす
ることが望ましい。

これに対し、特開昭62-296944号公報のノズルは側方流
と下方流の開孔が上下に段違いに設けられており、前述
のように扇状プールの深さを減少させる面で不利であ
る。

本発明の目的は、短辺鋳型面を適切に加熱できると共
に、扇状溶湯プールの深さを減少できる連続鋳造機の注
湯装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、溶湯を連続的に冷
却凝固して板材を製造する連続鋳造機の注湯装置におい
て、注湯ノズルを有し、その噴出孔を、短辺鋳型に向か
って傾斜した１対の側方開孔部と、これに連続し、ノズ
ル直下方向に向いた下方開孔部とで構成し、そして前記
側方開孔部と下方開孔部とを総合した噴出孔の出口形状
を、ノズル直交平面に対する展開形状で見てドッグボー
ン形状に構成し、かつこれらの側方開孔部及び下方開孔
部の出口をほぼ同一面上に配置したものである。

好ましくは、前記注湯ノズルの上部を丸形の流路を備え
る形状とし、溶湯に浸漬される下部を偏平状に狭くした
流路を持つ形状に形成する。

又好ましくは、前記ノズル上部の丸形の流路を前記噴出
孔近傍において円錘状に縮径させ、これに前記ドッグボ
ーン形状の開孔部を接続する。

本発明はさらに、上記注湯装置を備えたことを特徴とす
る絞込み式連続鋳造機を提供する。

この場合好ましくは、前記側方開孔部は、該側方開孔部
より傾斜状に流下する噴出流の中心が側方耐火物に衝突
する位置が、湯面から扇状溶湯プールの最狭部までの距
離をＨとした場合、湯面から0.2H〜0.9Hの距離となるよ
うに構成される。

〔作用〕

本願の注湯ノズルの噴出孔は出口形状がドッグボーン形
状となっているので、溶湯の流れは以下のようになる。

即ち、側方開孔部はサイドダム方向に傾いた開孔となっ
ているので、噴出流は傾斜状に流すことができ、サイド
ダムの望ましい高さの位置の部分に流れを当てることが
できる。そして、サイドダムに衝突した地点より噴出流
は上下に分かれて、サイドダムの壁面に沿って流れる。
絞込み鋳型での溶湯プールは扇状となっており下部は狭
いので、下部への流量は制限され、傾斜流にも拘らず上
昇流の流量が多くなる。従ってサイドダム壁面の加熱
が、下方向は勿論、上方向に於いても十分に行われる。

そして、噴出孔の出口形状はドッグボーン形状となって
いるため、下方開孔部は狭いスリット状の開孔となり、
通路が絞られているので、ノズル直下方向の流量は制限
され、弱い流れとなる。従って、これが流下して扇状プ
ールの下部狭隙部に強い流速で当ることが防止され、シ
ェルを再溶解する不具合を低減させる。また、この下方
開孔部はスリット状開孔が側方開孔部と接続されている
ので、その下方流は絞り込み狭隙部の板幅方向全域に対
して均一な弱い噴流となる。従って、その噴出流により
シェルが最溶解されたとしてもその量は少なく、かつ幅
方向全域に渡って均一に作用し、不均一なシェル厚み分
布を生じさせることはない。

さらに、この下方流があるため、これによる２次流とし
てノズル近傍の湯面に下降流が生じ、従って溶湯が湯面
部で停留することがなく、ノズルにシェルが付着するこ
とが阻止される。

又、注湯ノズルのドッグボーン形状に構成された噴出孔
をほぼ同一面上に配置することにより、注湯ノズルの溶
湯に浸漬される下部を偏平状に狭くした流路を持つ形状
にすることが可能となり、これによりノズルの浸漬深さ
を浅くすることができる。このため、扇状溶湯プールの
深さを浅くすることができ、溶湯プールでの溶湯の滞留
時間を短くすることができる。すなわち、扇形プール内
の溶湯の過冷却が防止し、不具合なシェル形成をなくす
ことができる。

ノズル上部の丸形の流路を噴出孔近傍において円錐状に
縮径させ、これに前記ドッグボーン形状の側方及び下方
開孔部を接続することにより、プレスあるいは鋳造でノ
ズルを製作する場合の中子の形状を単純化し、ノズルの
製作を容易にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して説
明する。本実施例は、本発明を特開昭59-199151号に記
載の絞込み双ベルト連続鋳造機に適用した例である。

第１図〜第３図において、双ベルト連続鋳造機は、鋳片
の長辺側を造形する１対のベルト１と、鋳片の短辺側を
造形する１対のサイドダム２とを有し、絞込み連続鋳造
機では、１対のベルト１はガイドローラ３に巻き付けら
れ、注湯部が扇状となるようにガイドされ、注湯部に扇
状の溶湯プール４が形成される。

サイドダム２は、第１図の幅方向断面で示すように、扇
形状プール４部でシェルが造形された場合には下方向へ
の鋳片引き抜きができないので、この部分は断熱耐火物
５で構成される。そして湾曲から平行部に変化して以降
に短辺シェルが冷却造形されるように、下部は銅部材の
鋳型６で構成される。この銅部材鋳型６には冷却水がＡ
からＢに流され冷却が行われる。

１対のベルト１とサイドダム２とで形成された扇形プー
ル４には、第２図に示すようにタンディッシュ７より溶
湯８が開孔ノズル９を経由して、その湯量がスライデン
グバルブ10で調整され注湯される。スライデングバルブ
10は固定の２枚のプレート11,12と、この２枚のプレー
ト内をシリンダ13で移動するプレート14とで構成され
る。そしてこれらのプレートはカバー15で締めつけられ
る。このスライデングバルブ10で調整された溶湯は次に
本実施例の注湯ノズル20を流下し、扇状プール４に注湯
される。

このような連続鋳造機では厚み20〜50mm、幅700〜1660m
mの板状鋳片40が約10m/mmの速度で造形される。

そして本実施例の注湯ノズル20は、耐火物５方向に傾斜
した１対の側方開孔部21と、これに連続しノズル直下方
向を向いた下方開孔部22とからなる噴出孔を有し、これ
ら開孔部を総合した噴出孔の出口形状は第３図から分る
ようにノズル直交平面に対する展開形状で見てドッグボ
ーン形状をしており、かつ各々の開孔部21,22の出口は
ほぼ同一面上に配置されている。

又、注湯ノズル20の上部は直径φＤを有する丸形の流路
23を有するが、溶湯に浸漬される噴出孔部ではこの流路
を円錐状の流路24に直径φｄまで径を縮少し、これにド
ッグボーン形状開孔部21,22を接続する。さらに、この
部分のノズル形状も流路24及び開後部21,22の形状に合
わせて偏平状に形成している。

このような注湯ノズル20の構造は、本願発明者が各種鋳
造実験を繰り返し、考察を重ねた結果得られてものであ
る。即ち、本願発明者は、上述したような扇状プールか
ら平行状に形を変えながら鋳造を行う絞込み鋳造におい
ては、注湯装置に関する好ましい条件は以下の通りであ
ることを見出だした。

（１）第１図に示す扇形プール４部分の断熱耐火物５に
凝固シェルが形成されないように、注湯ノズル20の噴出
流で耐火物を十分加熱できること。

（２）注湯ノズルからの下方流が扇形溶湯プール４の下
部狭隙部に衝突して、長辺シェルを再溶解せぬこと、
又、幅方向全域に亘って均一な作用を及ぼすこと。

（３）扇状溶湯プール４の湯面によどみが生じ、シェル
が形成されぬこと。これは特にノズル20回りに形成さ
れ、成長し易い。

（４）扇状プール４の溶湯の量が多いと、ノズル20より
注湯された溶湯がここに滞留する時間が長くなり、不要
なところ、即ち（１）項で述べたサイドダム耐火物５
や、（３）項で述べた湯面等にシェルが造形され易くな
る。従ってノズル形状は、できるだけ溶湯プール深さを
浅くできる形状であること。

上記注湯ノズル20は以上の条件を全て満たすものであ
る。

即ち、本実施例の注湯ノズル20においては、ドッグボー
ン形状をした噴出開孔部の側方開孔部21の開孔径を大き
くかつ傾斜しているため、第１図に示すように、これか
ら供給された噴出流は勢いのよい傾斜流30となって耐火
物５面に衝突し、これが下向流31及び上方流32に分離し
て、各々耐火物壁面を加熱しながら流れる。このとき、
溶湯プール４は扇状となっており下部は狭いので、下方
への流量は制限され、傾斜流にも拘らず十分な量の上方
流が流れる。従ってサイドダム壁面の加熱が、下方向は
勿論、上方向に於いても十分に行われ、上記（１）項に
述べた耐火物面へのシェル形成を阻止する。

次に、直下流は第３図に示す中央の狭い開孔部22で絞ら
れて直下方向に流下するので、この流れ33が、扇形プー
ルの下部狭隙部に衝突して、上記（２）項に述べた長辺
シェルを再溶解することはなく、又、開孔部22はスリッ
ト状に一様に開孔しているので、幅方向全域に亘って均
一な作用を及ぼす。従って、その噴出流33によりシェル
が最溶解されたとしてもその量は少なく、かつ幅方向全
域に渡って均一に作用し、不均一なシェル厚み分布を生
じさせることはない。

又、このような直下流33を作れば、この流れに沿って下
降する２次流が生じる。従って、第１図に示すように耐
火物５面に衝突して上昇する流れ32が湯面上をノズル方
向に流れてくるが、これが前記下降する２次流に吸い込
まれる、第３図に示す流れ34となるので、ノズル20近傍
の湯面の滞留がなくなる。即ち、上記（３）項の条件を
満足する。

次に、注湯ノズル20は、噴出口の出口形状をドッグボー
ン形状にし、かつ開孔部21,22の出口をほぼ同一面に配
置したことにより、前述したようにノズル先端部を広角
にかつ偏平状に形成することができる。これにより、ノ
ズルの浸漬深さを浅くすることが可能である。即ち、扇
状溶湯プールの深さを浅くすることができ、溶湯プール
での溶湯の滞留時間を短くすることができる。従って、
扇形プール内の溶湯の過冷却を防止し、不具合なシェル
形成をなくすことができる。即ち、上記（４）の項の条
件を満足する。

なお、この偏平状のノズル形状に付随して、本実施例で
は、ノズル上部の丸形の流路23を噴出孔近傍において円
錘状に縮径させ、この流路24にドッグボーン形状の開孔
部を接続している。この構成はノズル製作上からも有利
なものとなる。即ち、プレスあるいは鋳造でノズルを作
る場合の中子として、第１図に於いて下部先端に円錘流
路24に相当する円錐形状を有する丸棒と、２種類の３つ
の流路21,22に相当する形状を有する中子を用意すれば
よい。これらはノズル造形後抜き去ることが出来るので
ノズルの製作が容易となる。なお下部円錐24は必ずしも
完全な円錐でなくてもよく、上部より下部に向い小さく
なる断面積となる形状を有する縮径形状のものであれば
よい。

本発明の他の実施例を第４図および第５図を参照して説
明する。本実施例は本発明を双ドラム連続鋳造機に適用
した例である。

双ドラム連続鋳造機においては、鋳片の長辺側は１対の
ドラム40により造形され、鋳片の短辺側は溶湯の側方洩
れ防止用のサイドダム耐火物41により造形される。注湯
ノズル20は第１図に示したものと同じものが用いられ
る。

この注湯ノズル20による溶湯の流れは第５図に示すよう
に、第１の実施例の前述した第１図に示したものと同様
になる。

以上、本実施例の注湯ノズルは、その特徴の１つとし
て、噴出孔側方開孔部から傾斜状に流下する噴出流をサ
イドダム耐火物に衝突させ加熱することを説明した。そ
こで、この側方開孔部からの傾斜流の中心が耐火物に衝
突する適切位置について本願発明者が種々鋳造実験を繰
り返した結果、それは以下のようであることが判明し
た。

即ち、第５図に示すように、湯面から、扇状の溶湯プー
ルの最狭隙部Ｒ−Ｒ線（第４図の双ドラムでは、２つの
ドラム中心を結ぶ線、第１図の双ベルトでは湾曲状から
直線上に変化する点）までの高さをＨとすれば、傾斜流
の衝突位置は湯面から0.2H〜0.9Hの距離にあることであ
る。傾斜流が0.9Hよりも下方のＲ−Ｒ線にあまりにも近
い位置で耐火物に衝突すると、狭隙部の凝固シェルを部
分的に再溶解し、鋳片に割れを生じさせ、0.2Hよりも上
方の湯面に近い位置で耐火物に衝突すると、湯面の波立
ちが激しくなり、鋳片表面に大きなしわを発生させる。
傾斜流が0.2〜0.9Hの距離で耐火物に衝突した場合に
は、これらの不具合を生じさせること無く、耐火物の加
熱効果を得ることができた。

なお又、以上では本発明の注湯装置を絞込み式の連続鋳
造機に適用する場合について述べたが、そのノズルから
供給された溶湯は鋳型全体に均等に流れる効果を有して
いるので、通常連続鋳造機に利用することも特に支障な
い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、注湯ノズルの溶湯噴出孔の出口形状を
ドッグボーン形状にしたので、側方の強い傾斜流と直下
方向の均一な弱い下降流を作ることができ、側方の強い
傾斜流によりサイドダム耐火物を溶湯で加熱し、シェル
発生を防止できる。

又、均一な弱い下降流により、扇形プールの下部を激し
く直撃して、シェルを再溶解することを低減し、仮に再
溶解したとしても、狭隙部シェルに対し均一な作用を及
ぼすので、シェルの厚みを不均一にすることはなく、割
れの無い品質の良い鋳片を鋳造できる。更に、その下降
流により２次流として湯面に於けるノズル近傍にも下降
流を生じさせるので、溶湯の滞留は無くなりノズルへの
シェル形成を防止できる。

又、注湯ノズルの側方と下方の開孔部出口をほぼ同一面
上に配置したので、溶湯に浸漬される下部を偏平状に狭
くした流路を持つ形状にすることにより扇状溶湯プール
に深さを浅くすることができ、溶湯プールでの溶湯の滞
留時間を短くすることができる。従って、扇形プール内
の溶湯の過冷却を防止し、不具合なシェル形成をなくす
ことができる。

ノズル上部の丸形の流路を噴出孔近傍において円錘状に
縮径させ、これに前記ドッグボーン形状の開孔部を接続
した場合には、ノズル浸漬部の偏平化を円滑に行うこと
が可能になると共に、プレスあるいは鋳造でノズルを製
作する場合の中子の形状を単純化し、ノズルの製作を容
易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による注湯装置を備えた連続
鋳造機の鋳片長辺方向に沿った断面図であり、第２図は
同連続鋳造機の鋳片短辺方向に沿った断面図であり、第
３図は第１のIII-III線に沿った断面図であり、第４図
は本発明の他の実施例による注湯装置を備えた連続鋳造
機の鋳片短辺方向に沿った断面図であり、第５図は同連
続鋳造機の鋳片長辺方向に沿った断面図である。 符号の説明 ２……サイドダム（短辺鋳型） 20……注湯ノズル、21……側方開孔部 22……下方開孔部、23……丸形の流路 24……円錘状の流路、30……傾斜流 33……下降流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森脇 三郎 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社千葉製鉄所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶湯を連続的に冷却凝固して板材を製造す
   る連続鋳造機の注湯装置において、注湯ノズルを有し、
   その噴出孔を、短辺鋳型に向かって傾斜した１対の側方
   開孔部と、これに連続し、ノズル直下方向に向いた下方
   開孔部とで構成し、そして前記側方開孔部と下方開孔部
   とを総合した噴出孔の出口形状を、ノズル直交平面に対
   する展開形状で見てドッグボーン形状に構成し、かつこ
   れらの側方開孔部及び下方開孔部の出口をほぼ同一面上
   に配置したことを特徴とする連続鋳造機の注湯装置。
2. 【請求項２】前記注湯ノズルの上部を丸形の流路を備え
   る形状とし、溶湯に浸漬される下部を偏平状に狭くした
   流路を持つ形状に形成したことを特徴とする請求項１記
   載の連続鋳造機の注湯装置。
3. 【請求項３】前記ノズル上部の丸形の流路を前記噴出孔
   近傍において円錘状に縮径させ、これに前記ドッグボー
   ン形状の開孔部を接続したことを特徴とする請求項１記
   載の連続鋳造機の注湯装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の注湯装置を備えたことを特
   徴とする絞込み式連続鋳造機。
5. 【請求項５】前記側方開孔部は、該側方開孔部より傾斜
   状に流下する噴出流の中心が側方耐火物に衝突する位置
   が、湯面から扇状溶湯プールの最狭部までの距離をＨと
   した場合、湯面から0.2H〜0.9Hの距離となるように構成
   されていることを特徴とする請求項４記載の絞込み式連
   続鋳造機。