JP3853735B2 - 連続的な金属鋳造のために溶融金属をインゴット型に導入するためのバーが装備されたノズル - Google Patents

Description

本発明は、金属の連続的な鋳造に関する。また本発明は、より詳細には、耐熱性の材料から作られるノズルであって、それを通して、スチールのような鋳造されるべき溶融金属が連続的な鋳造プラント、特にツインロール鋳造のための、インゴット型に導入されるノズルに関する。

これらのノズルは、それらの上側端部にて、溶融金属の貯蔵器として働く、タンディッシュと呼ばれる容器に連結されており、そしてそれらの下側端部は、鋳造製品の凝固が開始されるべきインゴット型内に存在する溶融金属のたまりの中に浸されている。これらのノズルの主たる役割は、溶融金属の射出流を、前記容器と前記インゴット型との間でそれが移動している時に、大気中の酸化から保護することにある。それらの下側端部の適切な配置構成によって、それらは、前記インゴット型内への溶融金属の流れが、可能な限り最善の状態のもとで製品の凝固が生起するために、好都合に配向されることも可能とされる。

（例えばスチールまたは銅といった）溶融金属からの直接的な、厚み数ｍｍの薄い金属ストリップの鋳造は、いわゆる「ツインロール鋳造」プラントにおいて実施され得る。それは、その鋳造空間が、その長いほうの辺において、内部的に冷却され、平行な水平軸線を有し且つそれらの軸線のまわりで反対方向に回転する一対のロールによって、そして短いほうの辺において、前記ロールの端部に対して当接されている耐熱性の材料から製作された（横側面部と呼ばれる）閉鎖板によって、それぞれ制限されているインゴット型を備えている。それらのロールは、冷却されたエンドレスベルトによって置き換えられてもよい。

ツインロール鋳造において、２つの部分に分かれたノズルがしばしば使用される（例えば、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０７７１６００号明細書を参照されたい）。第１の部分は、円筒状のチューブより構成され、その上側端は、モールド型に供給する溶融スティールの貯蔵器を構成するタンディッシュの底部に作られた開口部に連結される。この開口部は、金属の流速の安定化を確保するストッパーロッドまたはスライドノズルシステムを用いて、オペレーターにより所望に応じて部分的にまたは完全に閉じられ得る。ノズル内に流入し得る金属の最大流速は、この開口部の断面に依存する。例えばねじ止めによりまたは組立て中にそれと共に一体的に製造されることにより、前述のチューブの下側端に固定された第２の部分は、インゴット型内に存在する溶融金属のたまりの中に浸されることが意図されている。それは、その中に前述の円筒状のチューブの下側の開口部が開口する中空のエレメントより構成される。この中空のエレメントの内部空間は、当該ノズルが搭載されるべき機械の鋳造空間寸法に依存して、多かれ少なかれ細長い概略形状を有している。それはチューブに対してほぼ直角に配向されている。ノズルが使用されているとき、前記中空エレメントは、ロールに平行に配置されており、そして該中空エレメントの両側、一般的にはその両端の各々、に作られた流出口を経由して溶融金属がインゴット型内に流入する。したがって、この後者の場合においては、前記ノズルを離れる金属の流れは、望ましくは、高温の金属をそれらの表面にもたらすために、且つ、当該機械の動作をひどく妨害する、金属の望ましくない凝固（いわゆる「寄生凝固」）がそこに起こることを防止するようにするために、横側面の方向に配向される。前記流出口は、水平または斜め下方への方向性を有していてもよい。これらの流出口よりも小さな種々の開口部が、ノズルの両側および／またはその下方に配置されるモールド型の部分に、直接的に高温の金属を供給するために横壁部および／またはノズルのベースに設けられていてもよい。したがって、狙いは、特に、インゴット型内における金属の熱の均一性を改善することにある。

これらのノズルの使用において遭遇する主要な困難性の一つは、概して、溶融金属はそれらの内部空間を完全に満たすことはなく、そして金属の流れは、そこでは、不規則で且つ乱れた様子でしばしば生起することである。これは、特に、タンディッシュの開口部が完全に開いていない場合である。このことは、流出口を出る金属の流れの高い不安定性につながり、そしてインゴット型の内部の流れは、ノズルが理論的に課することになっているそれらの最適な配置構成とは異なってくる。不規則性の様子は、それから製品の凝固において観察され、とりわけ薄いストリップが鋳造される全ての場合において、その最終的な品質に深刻に影響を及ぼし得る。

この問題は、ノズルの内部空間内に、金属にその自然な流れを妨げて、圧力の損失を生じさせる障害物を挿入することによって矯正される。溶融金属の同一の流速のために、流れのスピードは、制限され且つそれとともにノズル内における内部空間の充填は改善される。このようにして、ノズルの外側の金属の流れにおける不安定な変動は軽減される。上述された２つの部分に分けたノズルの場合、これらの障害物は、円筒状の第１の部分またはその延長部の中に挿入されてもよい（欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０７６５７０２号明細書を参照されたい）。それらは、また、「バー」、すなわちノズルの第２の部分を構成する中空エレメントの内部に配置された多孔性のまたは穿孔された耐熱材より製作された細長い平行六面体状のエレメント、を備えていてもよい（欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０９５０４５１号明細書を参照されたい）。このバーは、また、ノズルのベースまたは横側壁に設けられ得る金属流出口開口部へのより一様な供給をも可能とする。

この後者のタイプのノズルにおいて、バーは、実質的に中空エレメントの高さの中央部に配置され、且つ前記中空エレメントに設けられる肩部上に載っている。それは、流出口の各々を２つのゾーン、すなわち、それを通して溶融金属が、最初にバーを通過する必要なしに流通し得る上側ゾーンと、それを通してバーを通過した金属が流れない下側ゾーンと、に分割する。

経験により、この構成が非常に多くの欠点を有していることが理解されている。第１に、バーが適正な場所に配置されることを可能とするために、バーの存在は、相対的に大きな直径の流出口の製作を必要とし、そしてそのことは、流体力学の観点からかならずしも望ましいことではない。現実に、この大きな直径それ自体は、流出口の頂部とロール間に存在する溶融金属の表面との間の最小距離を維持することが必要とされるから、鋳造空間におけるノズルの第２の部分の深い浸漬を必要とする。もしもこの最小距離が固守されなければ、前記表面の過大な振動の危険があり、そしてそのことはストリップの凝固の開始を不規則にする。さらにまた、ロール間の溶融金属の再循環ループの影響のもとで、溶融金属が流出口の上側ゾーン内に逆流し、そしてそのことがノズルの良好な動作を妨害するということが起きるかもしれない。結局、ノズルの深い浸漬は、実質的に多量の耐熱材がロール間に存在する溶融金属に接触しており、そしてそれは熱的な観点から、特に鋳造の開始においてノズルが未だ金属と熱平衡に至っていないときには、好ましくない。

本発明の目的は、前述された欠点を有していないバーを装備したノズルを提供することにある。

このために、本発明は、連続的な金属の鋳造のために溶融金属をインゴット型へ導入するためのノズルに関し、第１の管状部を備えるタイプのノズルであって、その第１の管状部の一端は、前記溶融金属を収容する容器に連結されるべく意図され、且つその第１の管状部の他端は、その内部空間の少なくとも一部が前記第１の管状部に対して実質的に直角をなして配向される細長い形状の第２の中空部内に開口しており、前記中空部は、その両端の各々に流出口を有し、穿孔が設けられたバーは、前記中空部における内部空間内に配置されているものであって、前記中空部の流出口は、前記バーの上でふさがれて（ｓｏｎｔ ｏｂｔｕｒｅｅｓ）いることを特徴としている。

前記中空部の流出口は、前記バーの上面に設けられた突起によってふさがれていてもよい。

前記突起は、ノズルの内部に向けて傾斜された壁部を有していてもよい。

前記バーは、その上向きの面の幅の少なくとも一部分上に隆起部分（ｐａｒｔｉｅ ｅｎ ｒｅｌｉｅｆ）を有していてもよく、前記隆起部分の頂部は、当該バーの長手軸上に配置されている。

前記バーは、その上向きの面上にいくつかの横向き盛上げ部（ｒｅｌｉｅｆｓ ｔｒａｎｓｖｅｒｓａｕｘ）を有していてもよく、その盛上げ部の間には穿孔が設けられている。

前記横向き盛上げ部は、実質的に三角形状の断面を有していてもよい。

前記バーの中央に配置された前記横向き盛上げ部は、二等辺三角形の概略形状での断面を有していてもよく、そして他の横向き盛上げ部は、いかなる種類の三角形の概略形状での断面を有していてもよい。

前記第２の中空部は、そのベースおよび／またはその両横方向壁部に設けられた１つまたはそれより多くの開口部を有していてもよい。

本発明は、バー上にノズルの第２の部分の流出口の上側ゾーンの完全な閉鎖を提供することからなることが理解される。

本発明は、添付図面を参照しつつ与えられている以下の記述を読むことによってより良く理解されるであろう。

図１Ａに示される本発明に従ったノズル１は、現在において良く知られている方法に従って、その狭く且つ細長い形状によって、内部的に冷却され且つ回転状態にセットされる２つのロールの間で薄いストリップを鋳造するためのプラントに使用するために特に適合されている。先に説明された従来技術におけるように、そのノズルは、その上側端部（不図示）がタンディッシュの流出口開口部に連結されるべく意図されている円筒状チューブ２より構成される第１の部分を備えている。この円筒状チューブ２は、細長い形状の中空エレメント４から構成され且つプラントの鋳造空間内へのそれの挿入を可能とすべく充分に狭いノズル１の第２の部分における内部空間３内に開口している。従来技術に従って、この中空エレメント４は、それを通って溶融金属がノズル１から流出し得る種々の開口部を有している。すなわち、ここに示される限定されない例において長方形断面からなり、各々、中空エレメント４の一端に設けられ且つ鋳造空間の短辺に向けて配向されることが意図されていて、ノズル１を通過する溶融金属の大部分がそれを通って流れる２つの流出口５、６であって、図１Ａに従った例においては、これらの流出口５、６は、水平に配向されるが、それらは同様に傾斜して配向されることもでき、それらは、在来の方法にて、異なる（例えば円形の、楕円形のまたはより複雑な）形状の断面を有していてもよいものと、中空エレメント４のベース１８の正中面内に設けられ、且つノズルの下方に配置されている鋳造空間内の各ゾーンに高温金属を供給すべく意図された、垂直に配向された小さな直径の一連の円筒状流出口開口部７から１７であって、変形例として、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０７７１６００号明細書において知られているように、１列でなく中空エレメント４のベース１８の正中面の両側に各々配置される２列といった開口部を、設けることができる。

他の変形例は、中空エレメント４の長い横壁部に設けられ且つ鋳造空間の長辺の方向に（他の言葉で言えば、ツインロール鋳造プラントの場合にはロールの方向に）配向される複数の開口部を、流出口開口部７から１７に加える（または複数の開口部によってそれらを置換する）ことからなるであろう。これらの開口部７から１７は、厳密に円筒状でなくてもよいが、例えば長円形の断面を有していてもよい。それらは、（特に、欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０７７１６００号明細書の一つの変形例においては）斜めに配向されていてもよい。最終的に、それらは、各々中空エレメント４のベース１８の長さの一部または全体にわたって延びる複数のスロットによって置き換えられてもよく、その場合、それらの長さ全体にわたって均一な状態で供給されることがそれらにとって重要であろう。溶融金属のために流出口５、６以外のいかなる流出口開口部をも設けないことが依然として本発明の範囲内であろうことも理解されなければならない。

ノズル１は、その内部空間３内に配置されて、中空エレメント４の壁部に設けられた肩部２０上に載っており且つこの中空エレメント４の全長にわたって延びる穿孔されたバー１９をも有している。その機能は、公知のように、内部空間のより良い充填を得て、それゆえノズル１の外部の溶融金属の流れを秩序立てるような方法で、溶融金属内における圧力の損失を与えることである。このバーは、図１Ａおよび図１Ｂに示される例において略平行六面体状の形状を有している。それは、一方の側から他方へ、その上側面２２からその下側面２３へ通過する穿孔２１を有している。図解された例においては、これらの穿孔２１は、２列に配置され且つバー１９の長手方向軸のどちら側にも分布し、そしてそれらは厳密に円筒形状を有している。

この配置構成およびこの形状は単に限定されない例であることは理解されるだろう。特に唯一つの一列の穿孔２１を設けることができる。

本発明に従えば、バー１９の上方に位置する流出口５、６の部分は、ノズル１を通過する全ての溶融金属にバー１９を通過させるように封鎖されている。図１Ａおよび図１Ｂに示される例においては、この封鎖は、組立て中にバー１９の両端と共に一体的に製造される突起２４、２５によって達成される。しかしながら、それがノズル１内にまたはバー１９が適正位置に置かれた後に添設される運転可能な耐熱材の助けをかりて適正配置される前または後に、バー１９上に固定された添付部品の助けによってこの封鎖を達成することは、依然として本発明に従っているであろう。

このようにして、中空エレメント４における内部空間は、バー１９によって分離される２つの連通する部分に分割され：上側部分２６および下側部分２７が、単独で、流出口５、６および開口部７から１７の下部の非封鎖部分を経由してノズル１の外側に開口している。

本発明は、バーを装備し且つ流出口の上側部分は閉鎖されていない既知のノズル全体にわたる以下の利点も有している。

ノズル１内部における溶融スチールの流れは、より減速され、且つより厳密に流路が形成され、そしてそれは長時間にわたってより良い安定性を与える。したがって、タンディッシュを出る溶融金属の流速の変動は、ノズル１内においてだけでなく、連続鋳造機械の鋳造空間内についても溶融スチールの流体力学への影響がほとんどない。特に、２つの流出口５、６の間の金属の流れの分布の均一性はより良好に確保される。

鋳造空間から来る流出口５、６の内部における溶融金属の再循環は回避され、そしてそれはノズル１についてだけでなく鋳造空間内についてもまた、流れの良好な規則性をも与える。

鋳造空間内において、中空エレメント４の内部空間の頂部からこの浸漬がもはや計算されず、バー１９の下側面２３から計算されるため、ノズル１をより浅く浸漬することが可能である。それゆえ、より小量の耐熱材が、溶融スチール内に浸され、そしてそのことは熱的な観点から好都合である。もしも、部分的に閉じられていない流出口を有する従来技術に従ったノズルの浸漬と同様の浸漬を維持することが選択されるならば、このことは金属がより大きな平均深さにおける到着を結果として生じ、そしてそれは鋳造空間内に存在する溶融金属の表面の振動を低減する。それゆえ、凝固の開始は、より規則正しく生じる。

バー１９の良好な封止は、突起２４、２５に起因するまたは概して流出口５、６の上側部分の封鎖を確保する材料に起因する中空エレメント４に接するその表面の増大に起因して、そのことから一層確実にされる。

変形例として、バー１９は所与の種々の形状であってもよく、その非限定例は図２から図４において与えられる。

欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０９５０４５１号明細書から知られている通り、バー２７は、バー１９の長さにわたって延び且つ少なくともその幅の一部分にわたる隆起部分がそれに設けられていてもよい。図２に示された例においては、この隆起部分２８は、バー２７の全長および全幅にわたって延び、そして均一の三角形状断面を有しており、三角形の頂点は、バー２７の長手方向軸と符合している。この隆起部分２８の機能は、「噴出させる」ためにノズル１の円筒状チューブ２からの金属の射出を生じさせることであり、ノズル１の中空エレメント４の断面にまたがる対称的な様子でそれを配給する。純粋に平行六面体形状のバーと比較することにより、より均一な充填が得られ、それは長時間にわたってより一定である。本発明に従った流出口５、６の上側部分の閉鎖は、さらに強調されるべきバー２７のタイプによって得られる利点を使用可能とする。欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０９５０４５１号明細書に記述された中央隆起部分を有するバーの他の例も、本発明に適合させられ得て、そしてこれらの例のより詳細な記述のために前記文献に対する参照がなされている。

バーの構成の変形例が図３に示されている。ここではバー２９は、略平行六面体状の形状からなり、その上側面２２上に三角形の断面の横向きの盛上げ部３０を有し、それらの間に穿孔２１があけられている。これら横向き盛上げ部３０は、溶融金属の流れに対する障害を構成し、種々の穿孔２１の間に溶融金属の供給のより良い均一性を得ることを可能とさせる。ノズル１の流出口の上側部分の封鎖は、これら横向き盛上げ部３０の存在の最適な利用をすることを可能とさせる。実際に、それが提供する中空エレメント４の上側部分２６の良好な充填は、長時間にわたって流れを安定化するのを助け、そしてそれゆえ横向き盛上げ部３０の効果が信頼性が高く且つ一定のやり方で得られることを確実にする。もしもノズル１の流出口がそれらの上側部分において制約なしのままにされると、ノズル１の内部における流れは、一層不確実になり、そして横向き盛上げ部３０の効果は制御されなくなるであろう。

変形例として、図４に示されるように、バー２７の長さにわたって異なる形状の断面を横向き盛上げ部３０に与えることが提案されてもよい。

この構成において、中央の横向き盛上げ部３１は、二等辺三角形の形状での断面を有し、ノズル１の右手側と左手側との間に均等に溶融金属を分配するようにし、他の横向き盛上げ部３２は、いずれかの種類の三角形の形状での三角形断面を有すると同時に、異なる穿孔２１の間に溶融金属の分配を均質化するように計算されている。この例の構成においては、ノズル１の流出口の上側部分をふさいでいる突起部２４、２５の壁面は、ノズル１の内部に向けられて与えられそして垂直ではない傾斜面３３、３４も有する。この構成は、バー２９の突起部２４、２５と上側面２２との間に交差する高さにおける溶融金属においてデッドゾーンの形成を回避することを求めている。本来、この特性は、説明されているバーの他の構成に転移されることもできる。

ここで記述され且つ図解されている変形例において、横向き盛上げ部（３０、３１、３２）の角度は、鋭角であるが、溶融金属による摩擦の効果のもとに、可能性のある制御されていない盛上げ部の浸食を回避するようにして盛上げ部を丸めることは依然として本発明の範囲内にある。

図１Ａは図１Ｂに斜視図で示されたバーを装備する本発明に従ったノズルの一つの実施の形態を前方から、かつ長手方向断面にて示している。 本発明に従ったノズルに装備されるバーを斜視図で示している。 図２は本発明に従ったノズルが装備するバーの他の実施の形態を斜視図にて示している。 図３は図２で示したようなバーのその他の実施の形態を斜視図にて示している。 図４は図３に従ったバーの変形例を側面方向から示している。

Claims (8)

1. 連続的な金属の鋳造のために溶融金属をインゴット型へ導入するためのノズル（１）であって、管状部（２）を備えるタイプであり、その管状部の一端は、前記溶融金属を収容する容器に連結され、且つその管状部の他端は、その内部空間（３）の少なくとも一部が前記管状部（２）に対して実質的に直角をなして配向される細長い形状の中空部（４）内に開口しており、前記中空部（４）は、その両端の各々に流出口（５、６）を有し、穿孔（２１）が設けられたバー（１９、２７、２９）は、前記中空部（４）における内部空間（３）内に配置されているものであって、前記中空部（４）の流出口（５、６）は、前記バー（１９、２７、２９）の上でふさがれていることを特徴とする、ノズル。
2. 前記中空部（４）の流出口（５、６）は、前記バー（１９、２７、２９）の上面に設けられた突起（２４、２５）によってふさがれていることを特徴とする、請求項１に記載のノズル。
3. 前記突起（２４、２５）は、ノズル（１）の内部に向けて傾斜された壁部（３３、３４）を有することを特徴とする、請求項２に記載のノズル。
4. 前記バー（２７）は、その上向きの面（２２）の幅の少なくとも一部分上に隆起部分（２８）を有し、前記隆起部分（２８）の頂部は、当該バー（２７）の長手軸上に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のノズル。
5. 前記バー（２９）は、その上向きの面（２２）上にいくつかの横向き盛上げ部（３０、３１、３２）を有し、その盛上げ部の間には穿孔（２１）が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のノズル。
6. 前記横向き盛上げ部（３０、３１、３２）は、三角形の概略形状での断面を有することを特徴とする、請求項５に記載のノズル。
7. 前記バー（２９）の中央に配置された前記横向き盛上げ部（３１）は、二等辺三角形の概略形状での断面を有し、且つ他の横向き盛上げ部（３２）は、いかなる種類の三角形の概略形状での断面をも有することを特徴とする、請求項６に記載のノズル。
8. 前記中空部（４）は、そのベース（１８）および／またはその両側壁部に設けられた１つまたはそれより多くの開口部（７から１７）を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のノズル。

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