特開 2023-141052 浸漬ノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141052

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】浸漬ノズル

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/10 20060101AFI20230928BHJP

   B22D 41/50 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

B22D11/10 330E

B22D11/10 330G

B22D41/50 520

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047181

(22)【出願日】2022-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(72)【発明者】

【氏名】塚口 友一

(72)【発明者】

【氏名】藤田 広大

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼平 信幸

【テーマコード（参考）】

4E004

4E014

【Ｆターム（参考）】

4E004FB04

4E004FB06

4E014DB03

(57)【要約】

【課題】鋳型内の溶鋼の流動の偏りを抑制することができる浸漬ノズルを提供する。
【解決手段】浸漬ノズルは軸中心を通る厚さ方向平面で分割された２つの領域を備えており、浸漬ノズルは溶鋼を鋳型に供給する吐出部を備え、吐出部は４つの吐出孔を有しており、さらに吐出部は、溶鋼を各領域に分配する内部障壁と、分配された分岐流が流れる分岐流流路と、分岐流をさらに分配し、各吐出孔に供給する分配ブロックと、を有し、各領域に配置された２つの吐出孔のうち、幅方向外側に配置された吐出孔を外側吐出孔とし、幅方向内側に配置された吐出孔を内側吐出孔とし、分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合において、分岐流流路が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量が、分岐流流路が閉塞されていない領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量よりも大きいことを特徴とする、浸漬ノズルである。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、
前記浸漬ノズルは前記溶鋼を前記鋳型に供給する吐出部を備え、
前記浸漬ノズルは軸中心を通る厚さ方向平面で分割された２つの領域を備えており、
前記吐出部は底部と、前記底部の外縁から高さ方向に延びる側壁とを有し、
前記吐出部は４つの吐出孔を有しており、
前記吐出孔は前記吐出部の前記底部であって、各前記領域において幅方向に並んで２つ配置されおり、
さらに前記吐出部は、幅方向の中央に配置され、前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を各前記領域に分配する内部障壁と、
各前記領域の前記側壁及び前記内部障壁の間であって、前記内部障壁によって分配された前記溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、
前記内部障壁よりも前記底部側であって、各前記領域において前記分岐流流路を通過した前記分岐流をさらに分配し、各前記吐出孔に供給する分配ブロックと、を有し、
各前記領域に配置された２つの吐出孔のうち、幅方向外側に配置された前記吐出孔を外側吐出孔とし、幅方向内側に配置された前記吐出孔を内側吐出孔とし、前記分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合において、前記分岐流流路が閉塞された前記領域に配置されている前記内側吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量が、前記分岐流流路が閉塞されていない前記領域に配置されている前記内側吐出孔から吐出される前記溶鋼の流量よりも大きいことを特徴とする、
浸漬ノズル。

【請求項2】

前記浸漬ノズルは前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受け取る管状部と、前記吐出部と、前記管状部及び前記吐出部を接続する接続部とを備えており、
前記浸漬ノズルを水平面に投影したときに、前記内部障壁の面積が前記管状部の流路の面積よりも大きいことを特徴とする、
請求項１に記載の浸漬ノズル。

【請求項3】

前記内部障壁の前記タンディッシュから供給された前記溶鋼を受ける側の面が凹部を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の浸漬ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は溶鋼の連続鋳造においてタンディッシュからモールドへの給湯に用いる浸漬ノズルに関する。特に、高速鋳造において吐出流を分散供給する浸漬ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

タンディッシュからモールドへの給湯に用いる浸漬ノズルにおいて、鋳造速度が３ｍ／ｍｉｎを超え５～８ｍ／ｍｉｎに達する高速鋳造条件が薄スラブ連続鋳造などで用いられる。このような高速鋳造条件が適用される場合、モールド内湯面の乱れを防止する観点から下向きの大きな角度で溶鋼を注入する必要がある。加えて、吐出流の持つ運動エネルギーを鋳型内で消散させる観点から、吐出孔を多孔化するなどして吐出孔面積を拡大する必要がある。

【0003】

これらの要求に応じて、従来様々な形状の浸漬ノズルが提案されている。例えば、特許文献１～５に開示されているように、浸漬ノズルの下部に吐出孔が４孔以上配置される多孔ノズルが提案されている。あるいは、特許文献６、７に開示されているように、内部に障壁を設けることによって浸漬ノズル内の下降流の流速を低減したり、下降流を複数の吐出孔に円滑に分配したりする工夫が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００４－５１４５６２号公報

【特許文献2】特開平８－３９２０８号公報

【特許文献3】特許第３１８６０６８号公報

【特許文献4】特許第４５８０１３５号公報

【特許文献5】特許第４５４２６３１号公報

【特許文献6】特許第３４０８８８４号公報

【特許文献7】特許第６６６６９０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者らは水モデル実験を用いた研究を実施し、その結果、従来技術には以下の課題があることが分かった。

【0006】

浸漬ノズル内の下降流には、タンディッシュから浸漬ノズルへの給湯量を制御するストッパーあるいはスライディングゲートといった流路絞り機構などの影響を受けて、不安定な揺らぎ（流れの偏りや偏り状態の変動）が生じる。その下降流の揺らぎの影響を受けて、多孔吐出孔への流量分配が変動する。その結果、鋳型内流動が不安定に揺らぐ（左右への偏流や状態の変動が生じる）のである。そうすると、製造されるスラブの表面に欠陥が生じる。

【0007】

多孔吐出孔への流量分配を安定させるには、吐出孔面積を縮小し浸漬ノズル内圧を高めればよいが、そうすると多孔化本来の目的である吐出流速の低減効果が損なわれる。このように、多孔吐出孔への流量分配と吐出流速の低減の両立が難しいことが、従来技術の問題点であった。

【0008】

本開示は、かかる技術的課題を克服するべく成されたものであり、浸漬ノズル内部構造の工夫により吐出流分配に対するセルフスタビライジング機能を付加し、鋳型内の溶鋼の流動の偏りを抑制することができる浸漬ノズルを提案するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示は上記課題を解決するための一つの態様として、タンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用浸漬ノズルであって、浸漬ノズルは溶鋼を鋳型に供給する吐出部を備え、浸漬ノズルは軸中心を通る厚さ方向平面で分割された２つの領域を備えており、吐出部は底部と、底部の外縁から高さ方向に延びる側壁とを有し、吐出部は４つの吐出孔を有しており、吐出孔は吐出部の底部であって、各領域において幅方向に並んで２つ配置されおり、さらに吐出部は、幅方向の中央に配置され、タンディッシュから供給された溶鋼を各領域に分配する内部障壁と、各領域の側壁及び内部障壁の間であって、各領域において内部障壁によって分配された溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路と、内部障壁よりも底部側であって、各領域において分岐流流路を通過した分岐流をさらに分配し、各吐出孔に供給する分配ブロックと、を有し、各領域に配置された２つの吐出孔のうち、幅方向外側に配置された吐出孔を外側吐出孔とし、幅方向内側に配置された吐出孔を内側吐出孔とし、分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合において、分岐流流路が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量が、分岐流流路が閉塞されていない領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量よりも大きいことを特徴とする、浸漬ノズルを提供する。

【0010】

上記浸漬ノズルは次の態様であってもよい。すなわち、浸漬ノズルはタンディッシュから供給された溶鋼を受け取る管状部と、上記吐出部と、及び吐出部を接続する接続部とを備えており、浸漬ノズルを水平面に投影したときに、内部障壁の面積が管状部の流路の面積よりも大きい態様であってもよい。

【0011】

また、上記浸漬ノズルにおいて、内部障壁のタンディッシュから供給された溶鋼を受ける側の面が凹部を備えていてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本開示の浸漬ノズルによれば、鋳型内における溶鋼の流動の偏りを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一般的なスラブ連続鋳造装置の概略図である。

【図2】鋳型内の溶鋼流動に偏りが生じた様子を示す概略図である。

【図3】浸漬ノズル１００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図である。

【図4】浸漬ノズル１００を上側から観察した平面図である。

【図5】浸漬ノズル１００を下側から観察した底面図である。

【図6】浸漬ノズル１００を水平面上に投影した投影図であって、流路１１及び内部障壁３４に着目した図である。

【図7】内部障壁３４の拡大図である。

【図8】吐出部３０の底部３１側の拡大図である。

【図9】浸漬ノズル２００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図である。

【図10】吐出部１３０の底部１３１側の拡大図である。

【図11】実施例Ａの幅方向断面図及び底面図である。

【図12】実施例Ｂの幅方向断面図及び平面図である。

【図13】実施例Ｃの幅方向断面図及び底面図である。

【図14】実施例Ｄの幅方向断面図及び平面図である。

【図15】実施例Ｅの幅方向断面図及び底面図である。

【図16】実施例Ｆの幅方向断面図及び平面図である。

【図17】比較例Ｇの幅方向断面図及び底面図である。

【図18】比較例Ｈの幅方向断面図及び平面図である。

【図19】フルスケール水モデル実験の概略図である。

【図20】フルスケール水モデル実験において、水注入条件を絞りなしで行った場合の結果である。

【図21】フルスケール水モデル実験において、水注入条件を絞りありで行った場合の結果である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１に一般的なスラブ連続鋳造装置の概略図を示した。図１に示した通り、タンディッシュＴに貯留されている溶鋼Ｓが浸漬ノズルＮを介して、鋳型Ｍに供給される。そして、供給された溶鋼Ｓは鋳型Ｍにおいて徐々に冷却されつつ、引き出されることによりスラブが連続鋳造される。

【0015】

タンディッシュＴから浸漬ノズルＮに供給される溶鋼Ｓの流量は、スライディングゲート等の流路絞り機構によって調整される。一方で、流量が調整されることにより、浸漬ノズルＮ内の下降流に揺らぎや偏りが生じる。浸漬ノズルＮが多吐出孔を備える場合、下降流の揺らぎや偏りにより多孔吐出孔への流量分配が変動し、鋳型内の溶鋼の流動にも偏りが生じる。

【0016】

図２に鋳型内の溶鋼流動に偏りが生じた様子を示す概略図を示した。図２のように、流路絞り機構によって溶鋼の流路が絞られると、浸漬ノズル内に偏流が生じる。そして、偏流が生じた溶鋼が鋳型内に吐出されると、鋳型内の溶鋼流動にも偏流が生じる。鋳型内に偏流が生じると、例えば湯面乱れや淀みといった問題が生じる。このような流動状態のままスラブが鋳造されると、製造されるスラブ表面欠陥が生じる。従って、鋳型内の溶鋼流動の偏りを抑制する技術が望まれている。

【0017】

この問題に対し、本発明者らは実験的検討を進めた結果、下記の２つの要素を組み合わせることにより、多孔吐出孔を有する浸漬ノズルに有効な吐出流分配のセルフスタビライジング機能を付与することができることを見出した。第一の要素は、タンディッシュから流路絞り機構を経た下降流を左右に分配することができる内部障壁を設けることである。第二の要素は、第一段階の流量分配で生じた左右への偏りを補正する機構として、上記内部障壁の下に、第一の分配で流量分配が少なくなった側への分配が多くなるように流量を分配することができる分配ブロックを設けることである。

【0018】

上記発見に基づき、本開示の浸漬ノズルが発明された。以下、本開示の浸漬ノズルについて、第１実施形態及び第２実施形態を用いて詳しく説明する。

【0019】

［第１実施形態］
図３に第１実施形態である浸漬ノズル１００の軸中心Ｃを通る幅方向断面図を示した。ここで、本明細書において、図３の左右方向を幅方向、上下方向を高さ方向、奥行き方向を厚さ方向という。

【0020】

第１実施形態はタンディッシュから供給された溶鋼を鋳型に吐出して、スラブを連続鋳造するためのスラブ連続鋳造用の浸漬ノズル１００である。浸漬ノズル１００は中空状であり、内部に溶鋼の流路が形成されている。

【0021】

図３に示した通り、浸漬ノズル１００はタンディッシュから供給された溶鋼を受け取る管状部１０と、溶鋼を鋳型に供給する吐出部３０と、管状部１０及び吐出部３０を接続する接続部２０とを備えている。管状部１０及び接続部２０は任意の部材であるが、通常、浸漬ノズルに備えられている。

【0022】

また、浸漬ノズル１００は軸中心Ｃを通る厚さ方向平面で分割された２つの領域Ｒ１、Ｒ２を備えている。領域Ｒ１、Ｒ２は浸漬ノズル１００の説明のために便宜的に定められた領域である。浸漬ノズル１００において、領域Ｒ１と領域Ｒ２とは対称な形状であってもよい。

【0023】

「軸中心Ｃ」は浸漬ノズル１００の幅方向の長さ及び厚さ方向の長さをそれぞれ２等分する直線の交点である。通常、軸中心Ｃは、管状部１０、接続部２０、及び吐出部３０の中心を通る。各部材の中心とは、各部材の幅方向の長さ及び厚さ方向の長さをそれぞれ２等分する直線の交点である。

【0024】

また、浸漬ノズル１００は軸中心Ｃを通る幅方向平面で分割された２つの領域Ｒ３、Ｒ４を備えていてもよい（図４参照）。また、浸漬ノズル１００において、領域Ｒ３と領域Ｒ４とは対称な形状であってもよい。さらに、浸漬ノズル１００において、領域Ｒ１と領域Ｒ２とが対称な形状であり、かつ、領域Ｒ３と領域Ｒ４とが対称な形状であってもよい。

【0025】

＜管状部１０＞
管状部１０はタンディッシュから供給された溶鋼を受け取る部分である。図４に浸漬ノズル１００を上側から観察した平面図を示した。図４に示されている通り、管状部１０はその内部に溶鋼の下降流が流れる一定形状の流路１１が形成されている。管状部１０や流路１１の大きさは、目的に応じて適宜設定することができる。図４に示されている通り、通常、浸漬ノズル１００の各部材（管状部１０、接続部２０、吐出部３０）の厚さ方向の長さは概ね一定であり、内部流路の厚さ方向の長さも概ね一定である。「概ね一定である」とは、製造上の誤差や都合（例えば、規定の長さ±１％以内）を含めることを意味する。例えば、製造上の都合により上端から下端にかけて若干のテーパーを付与することがある。

【0026】

ここで、流路１１の幅方向の長さをＷ１１とし、水平面への投影面積をＳ１１とする。

【0027】

管状部１０の幅方向の断面形状は矩形である。ただし、本開示の浸漬ノズルにおいて、管状部の断面形状は特に限定されず、円形や楕円形、多角形であってもよい。例えば、後述の実施例Ａ、Ｃ、Ｅでは管状部の断面形状が矩形である浸漬ノズルを示しており、実施例Ｂ、Ｄ、Ｆでは管状部の断面形状が円形である浸漬ノズルを示している（図１１～図１８参照）。

【0028】

＜接続部２０＞
接続部２０は管状部１０及び吐出部３０を接続する部分であり、管状部１０から吐出部３０まで溶鋼を流す流路を有している。接続部２０の形状は特に限定されない。図３において、接続部２０は管状部１０から吐出部３０にかけてなだらかな傾斜を有している。

【0029】

＜吐出部３０＞
吐出部３０は溶鋼を鋳型に供給する部分であり、厚さ方向視において管状部１０側から底部３１側に向かって幅が広くなる扇形形状を有している。また、吐出部３０は、幅方向の長さに対して厚さ方向の長さが短い扁平形状を有している。

【0030】

吐出部３０は底部３１と、底部３１の外縁から延びる側壁３２とを有している。図３に示されている通り、底部３１が扇形形状の弧を形成する部分である。側壁３２の一端は底部３１の外縁と接続しており、他端は接続部２０の外縁と接続している。側壁３２は吐出部３０の外側を形成する部材であるとともに、溶鋼の流路、例えば後述する外側吐出孔３３ａａ、３３ｂａ及び分岐流流路３５の形成に寄与する。吐出部３０の扇形形状は内部流路の構成や吐出孔３３の角度に応じて適宜設定してよい。

【0031】

図５に浸漬ノズル１００を下側から観察した底面図を示した。図５に示した通り、吐出部３０は４つの吐出孔３３を有している。吐出孔３３の数が４つである理由は、吐出孔面積を増やすことで吐出流速を低減することができるため、吐出孔の数は多いほどよいが、吐出孔の数が多すぎると浸漬ノズル外形寸法の拡大を招きコストや操業上の取り扱いに問題が生じるためである。これらの事項を考慮すると、吐出孔の数は４つがよい。

【0032】

また、吐出孔３３は吐出部３０の底部３１であって、各領域Ｒ１、Ｒ２において幅方向に並んで２つ配置されている。図５のように吐出孔３３は直線状に並んでいてもよい。図５では、吐出孔３３の形状は底面視の矩形である。ただし、本開示の浸漬ノズルにおいて、吐出孔の形状はこれに限定されず、円形や楕円形、多角形であってもよい。

【0033】

ここで、各領域Ｒ１、Ｒ２に配置された２つの吐出孔３３のうち、幅方向外側に配置された吐出孔３３を外側吐出孔３３ａａ、３３ｂａとし、幅方向内側に配置された吐出孔３３を内側吐出孔３３ａｂ、３３ｂｂとする。

【0034】

図３に戻って、吐出部３０の構成についてさらに説明する。吐出部３０は、幅方向の中央に配置され、タンディッシュから供給された溶鋼（下降流）を各領域Ｒ１、Ｒ２に分配する内部障壁３４と、各領域Ｒ１、Ｒ２の側壁３２及び内部障壁３４の間であって、内部障壁３４によって分配された溶鋼である分岐流が流れる分岐流流路３５と、内部障壁３４よりも底部３１側であって、各領域Ｒ１、Ｒ２において分岐流流路３５を通過した分岐流をさらに分配し、各吐出孔３３に供給する分配ブロック３６と、を有している。

【0035】

そして、浸漬ノズル１００は、分岐流流路３５のうち何れか一方を閉塞させた場合（例えば、領域Ｒ１の分岐流流路３５を閉塞させた場合。図３の点線部分）に、分岐流流路３５が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔（例えば、内側吐出孔３３ａｂ）から吐出される溶鋼の流量が、分岐流流路３５が閉塞されていない領域（例えば、領域Ｒ２）に配置されている内側吐出孔（例えば、内側吐出孔３３ｂｂ）から吐出される溶鋼の流量よりも大きいことが特徴である。以下、当該特徴を流量分配特徴ということがある。

【0036】

このような流量分配特徴を有することにより、浸漬ノズル１００は内部障壁３４を用いた第一段階の流量分配によって流量の偏りが生じた場合にも、分配ブロック３６を用いた第二段階の流量分配によって、その流量分配の偏りを補正することができる。すなわち、浸漬ノズル１００は吐出流分配に対するセルフスタビライジング機能が付与されているといえる。このような特徴を有する浸漬ノズルによれば、鋳型内における溶鋼の流動の偏りを抑制することができる。

【0037】

浸漬ノズルが上記の特徴を満たす形態であるかどうかの判断は、実物大の水モデル実験を実施し、分岐流流路のうち何れか一方を閉塞させた場合に、分岐流流路が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔から吐出される水の流量が、分岐流流路が閉塞されていない領域に配置されている内側吐出孔から吐出される水の流量よりも大きいことを確認することにより可能である。浸漬ノズルにおける溶鋼の流れ方と水の流れ方とはほぼ同様であるためである。

【0038】

水モデル実験における分岐流流路３５の閉塞方法は特に限定されないが、例えば分岐流流路３５の横断面形状に合わせたゴム栓等を用いて図３中に破線の楕円で示した領域を閉塞すればよい。

【0039】

また、分岐流流路３５のうち何れか一方を閉塞させた場合に、分岐流流路３５が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量が、分岐流流路３５が閉塞されていない領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量に対し１．０倍超であってもよく、１．１倍以上であってもよく、１．２倍以上であってもよく、３倍以下であってもよく、２．１倍以下であってもよく、１．９倍以下であってもよく、１．５倍以下であってもであってもよい。ここで、分岐流流路３５が閉塞されていない領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量に対する、分岐流流路３５が閉塞された領域に配置されている内側吐出孔から吐出される溶鋼の流量の割合を流量分配率という。

【0040】

上記した流量分配率の範囲は管状部１０の断面形状によらず適用可能である。一方で、後述の実施例で示されているように、管状部１０の断面形状が矩形であるか円形であるかに応じて取り得る範囲が変化する。

【0041】

管状部１０の断面形状が矩形である場合、分流量分配率は１．０倍超であってもよく、１．１倍以上であってもよく、１．２倍以上であってもよく、３倍以下であってもよく、２．１倍以下であってもよく、１．９倍以下であってもよく、１．５倍以下であってもよく、１．３倍以下であってもよい。

【0042】

管状部１０の断面形状が円形である場合、分流量分配率は１．０倍超であってもよく、１．１倍以上であってもよく、１．２倍以上であってもよく、１．４倍以上であってもよく、３倍以下であってもよく、２．１倍以下であってもよく、１．９倍以下であってもよく、１．５倍以下であってもよい。

【0043】

浸漬ノズル１００は上記の流量分配特徴を有するように、各部材の形態を適宜設定される。流量分配特徴を有する浸漬ノズルの形態は、各部材の形態（形状やサイズ等）を厳密に調整することにより達成されるものであるが、その形態は多岐に渡り、全ての形態を説明することは困難である。以下、浸漬ノズル１００の各部材について説明するが、これらは一例である。流量分配特徴を有していれば、本開示の浸漬ノズルの形態は限定されるものではない。

【0044】

吐出部３０は扇形形状を有しており、その弧である底部３１には吐出孔３３が４つ配置されている。これらの吐出孔３３は流量分配特徴を実現するように、配置位置や孔の大きさ、角度等が適宜設定される。

【0045】

通常、内側吐出孔３３ａｂ、３３ｂｂの角度は外側吐出孔３３ａａ、３３ｂａの角度よりも大きく設定される。吐出孔の角度とは、軸中心Ｃを通る幅方向断面において、吐出孔の幅（例えば、外側開口部の幅）を２等分する直線と幅方向に延びる直線とからなる角度である。例えば、内側吐出孔３３ａｂ、３３ｂｂの角度は６０°以上としてもよく、７０°以上としてもよく、７５°以上としてもよく、９０°以下としてもよい。外側吐出孔３３ａａ、３３ｂａの角度は４０°以上としてもよく、５０°以上としてもよく、６０°以上としてもよく、９０°以下としてもよく、７５°以下としてもよい。

【0046】

内部障壁３４は幅方向の中央に配置され、管状部１０から供給される下降流（溶鋼）を各領域Ｒ１、Ｒ２（幅方向の一方側及び他方側）に分配する役割を有する。また、内部障壁３４は分配ブロック３６よりも筒状部１０側であり、かつ、筒状部１０の下端以下に配置される。

【0047】

内部障壁３４は、下降流を各領域Ｒ１、Ｒ２（幅方向の一方側及び他方側）に適切に分配する観点から、厚さ方向において内部障壁３４と側壁３２との間が完全に閉塞されていてよい。言い換えると、内部障壁３４が吐出部３０の厚さ方向に亘って形成されていてもよい。

【0048】

図６に、浸漬ノズル１００を水平面（幅方向及び厚さ方向から形成される面）上に投影した投影図であって、流路１１及び内部障壁３４に着目した図を示した。このとき、内部障壁３４の面積Ｓ３４は流路１１の面積Ｓ１１以上に設定してよい。これにより、下降流の各領域Ｒ１、Ｒ２への分配の偏りを効果的に抑制することができる。より効果的に抑制する観点から、内部障壁３４の面積Ｓ３４は流路１１の面積Ｓ１１の１．２倍以上としてよく、１．５倍以上としてもよく、３倍以下としてもよく、２倍以下としてもよい。

【0049】

図７に内部障壁３４の拡大図を示した。内部障壁３４は筒状部１０側の上面３４ａと、底部３１側の下面３４ｂと、面３４ａ及び面３４ｂを接続する側面３４ｃを有している。

【0050】

上面３４ａは、内部障壁３４のタンディッシュ（筒状部１０）から供給された溶鋼（下降流）を受け止める側の面である。上面３４ａにより下降流を各領域Ｒ１、Ｒ２に分配することができる。

【0051】

図３、図７に示した通り、上面３４ａは凹部３４ａａを有している。凹部３４ａａは底面部３４ａｂ、底面部３４ａｂの両端部から延びる側面部３４ａｃ、管状部１０側に開口している開口部３４ａｄを有する。浸漬ノズル１００は凹部３４ａａを有することにより、分岐流の流量の偏りを抑制することができる。すなわち、セルフスタビライジング機能をさらに高めることができる。ただし、本開示の内部障壁の上面は凹部を備えていなくてもよい。すなわち、内部障壁の上面は平坦であってもよい。

【0052】

本発明者らは凹部３４ａａによる効果について、次のメカニズムを推定している。すなわち、内部障壁３４に下降流が衝突し、下降流が各領域Ｒ１、Ｒ２に分岐流として分配される際に分岐流の流量に偏りが発生した場合、凹部３４ａａの側面部３４ａｃから底面部３４ａｂに渡る面に沿って流量の多い分岐流の一部が跳ね返され、跳ね返された溶鋼が流量の少ない分岐流に加わることにより、分岐流の流量の偏りを抑制することができると推定している。

【0053】

凹部３４ａａは上面３４ａ全体に配置されていてもよく、上面３４ａの一部に配置されていてもよい。上面３４ａの一部に凹部３４ａａが配置されている場合、図７に示した通り、凹部３４ａａは幅方向の中央に配置される。

【0054】

水平面上に投影した凹部３４ａａの面積Ｓ３４ａａ（開口部３４ａｄの面積）は特に限定されないが、流路１１の面積Ｓ１１と同程度としてよい。これにより、さらに分岐流の流量の偏りを抑制する効果を向上することができる。例えば、凹部３４ａａの面積Ｓ３４ａａは流路１１の面積Ｓ１１の０．８倍以上としてよく、０．９倍以上としてよく、１．５倍以下としてよく、１．２倍以下としてよい。

【0055】

凹部３４ａａの深さ（底面部３４ａｂから開口部３４ａｄまでの高さ方向の長さ）Ｈ３４ａａは特に限定されないが、１０ｍｍ以上でもよく、１５ｍｍ以上でもよく、３０ｍｍ以下でもよく、２０ｍｍ以下でもよい。凹部３４ａａの深さＨ３４ａａが１０ｍｍ未満であると、分岐流の流量の偏りを抑制する効果が低減する。凹部３４ａａの深さＨ３４ａａが３０ｍｍを超えると、ノズル外形寸法が無用に大きくなる虞がある。

【0056】

底面部３４ａｂの面積Ｓ３４ａｂは特に限定されないが、凹部３４ａａの面積Ｓ３４ａａ以下としてもよい。例えば、底面部３４ａｂの面積Ｓ３４ａｂは凹部３４ａａの面積Ｓ３４ａａの０．９倍であってもよく、０．８倍以下であってもよく、０．５倍以上であってもよく、０．６倍以上であってもよい。

【0057】

側面部３４ａｃは、底面３４ａｂに対して垂直に形成されていてもよく、傾斜を有していてもよい。側面３４ａｃが傾斜を有する場合、その傾斜は直線状であってもよく、曲線状であってもよい。

【0058】

上面３４ａの一部に凹部３４ａａが配置されている場合、上面３４ａの端部と凹部３４ａａとの間に端面３４ａｅが配置される。端面３４ａｅは水平であってもよく、傾斜を有していてもよい。端面３４ａｅの傾斜は、内側に向かって高さが低くなってもよく、高くなってもよい。

【0059】

下面３４ｂは内側に向かって高さが低くなる傾斜部３４ｂａを有している。後述の分配流路３６ｂを形成するために、少なくとも傾斜部３４ｂａは分配ブロック３６の上面３６ａに対応する位置に配置されている。図３、図７では、下面３４ｂの幅方向の両端部に傾斜部３４ｂａが配置されている。下面３４ｂは、傾斜部３４ｂａの機能を阻害しない範囲で水平面３４ｂｂを有していてもよい。ただし、流量分配特徴を達成することができれば、下面３４ｂは全て水平面３４ｂｂであってもよい。例えば、分配ブロック３６の上面３６ａから下面３４ｂの距離が大きいときには、傾斜部３４ｂａがなく下面全てが水平面３４ｂｂであっても構わない。下面３４ｂが全て水平面３４ｂｂである場合、水平面３４ｂｂと分配ブロック３６の上面３６ａとから分配流路３６ｂが形成される。

【0060】

側面３４ｃは側壁３２と共に分岐流流路３５を形成する役割を有する。側面３４ｃの形状は特に限定されず、平面であってもよく、垂直な面であってもよく、傾斜した面であってもよく、曲面であってもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。また、側面３４ｃは外側に向かって高さが低くなるよう傾斜していてもよい。これにより、分岐流を円滑に流すことができる。

【0061】

分岐流流路３５は上述した通り、内部障壁３４の側面３４ｃと側壁３２との間に形成される。分岐流流路３５の断面積Ｓ３５は特に限定されないが、流路の面積Ｓ１１の０．５倍以上であってもよく、０．７倍以上としてもよく、３倍以下としてもよく、２倍以下としてもよい。分岐流流路３５の断面積Ｓ３５とは、分岐流流路３５の最小断面積を指す。通常、分岐流流路３５の断面積は一定である。

【0062】

分岐流流路３５はその断面積Ｓ３５が一定でない形態であってもよい。例えば、分岐流流路３５の断面積Ｓ３５が漸減する形態であってもよい。この場合であっても、分岐流流路３５の断面積Ｓ３５は上記の範囲を満たすようにしてよい。このような分岐流流路３５は、側面３４ｃ及び／又は側壁３２の傾斜角度を調整することにより形成することができる。分岐流流路３５の断面積Ｓ３５が漸減する形態であると、断面積Ｓ３５が漸増する形態である場合に比べ、分岐流が適切に分配ブロック３６に導かれ、セルフスタビライジング機能をさらに高めることができる。

【0063】

分配ブロック３６は、内部障壁３４よりも底部３１側であって、各領域Ｒ１、Ｒ２において分岐流流路３５を通過した分岐流をさらに分配し、各吐出孔３３に供給する部材であり、下降流の２段階目の分配を実施する部材である。具体的には、内部障壁３４による第一段階の分配を経た分岐流のうち、領域Ｒ１に流れる分岐流に着目したとき、分配ブロック３６ａはさらに分岐流を外側吐出孔３３ａａ側と内側吐出孔ａｂ側とに分配する部材である。外側吐出孔３３ａａ側に分配された分岐流は外部吐出孔３３ａａを通って外部に吐出されるが、内側吐出孔３３ａｂ側に分配された分岐流は、さらに内側吐出孔３３ａｂと内部吐出孔３３ｂｂに分配され、それぞれの内側吐出孔を通って外部に吐出される。

【0064】

ここで、分岐流の分配率は分配ブロックの形状によりコントロールすることができる。分配率をコントロールすることにより、流量分配の偏りを抑制することができる。以下。分配ブロック３６の形状について説明する。

【0065】

図８に吐出部３０の底部３１側の拡大図を示した。図８に示した通り、分配ブロック３６は各領域Ｒ１、Ｒ２にそれぞれ配置されており、外側吐出孔と内側吐出孔とを分離する隔壁であり、底部３１の一部である。また、底部３１は２つの内側吐出孔を分離する中央ブロック３７を有している。

【0066】

分配ブロック３６は分岐流を分配する役割を有するため、分岐流と衝突する上面３６ａに特徴を有している。分配ブロック３６の側面及び下面は吐出孔の形状に応じて適宜設定してよい。図８では分配ブロック３６は台形状である。

【0067】

分配ブロック３６の上面３６ａは、内部障壁３４に対応する部分３６ａａと、それ以外の部分３６ａｂとからなる。ただし、分配ブロック３６の形状はこれに限定されず、部分３６ａａのみを有する形状であってもよい。

【0068】

内部障壁３４に対応する部分３６ａａとそれ以外の部分３６ａｂは、例えば、次のように規定することができる。分配ブロック３６の上面３６ａの外側端部Ａと内側端部Ｂと結ぶＡ－Ｂ線分に垂直な直線（垂直直線Ｌ）が当該Ａ－Ｂ線分内を移動するとき、内部障壁３４の下面３４ｂに接触する範囲である。具体的には、上面３６ａの内側端部Ｂと、内部障壁３４の下面３４ｂの端部Ｃ’を通る垂直直線Ｌ及びＡ－Ｂ線分の交点Ｃとの間の範囲である。部分３６ａｂは外側端部Ａと交点Ｃとの間の範囲である。ただし、実際には、分配ブロック３６の上面の角度によっては、上記規定は成立しない場合があり、分配ブロック３６の上面が曲面である場合にも上記規定は成立しない場合がある。そのような意味では、内部障壁３４に対応する部分３６ａａとそれ以外の部分３６ａｂの範囲を幾何学的に厳密に定義することは難しいのであるが、ここでは説明の便宜上、上記規定を用いて説明する。

【0069】

部分３６ａａは、内側吐出孔側に分配される分岐流の流路（分配流路３６ｂ）の形成に寄与する。分配流路３６ｂは内部障壁３４の下面３４ｂ（傾斜部３４ｂａ）と分配ブロック３６の上面３６ｃとの間に形成され、分岐流を２つの内側吐出孔に供給する。この際、例えば領域Ｒ１側の分配流路３６ｂおよび中央ブロック３７の上面形状に着目したとき、内側吐出孔３３ａｂよりも内側吐出孔３３ｂｂに分配される分岐流の割合を大きくする。これにより、流量分配の偏りを補正することができる。

【0070】

このような効果を奏する分配流路３６ｂは、例えば、次のような特徴を有する。内部障壁３４の下面３４ｂと分配ブロック３６の上面３６ｃとの幅（点Ｃ－点Ｃ’間）の中点Ｍを通る直線Ｌに垂直な直線Ｆ（流線Ｆ）が他の領域の底部３１の上面（分配ブロック３６の上面、中央ブロック３７の上面、内側吐出孔の内側開口部又は外側吐出孔の内側開口部）を通過するように、内部障壁３４、分配ブロック３６ならびに中央ブロック３７の形状を設定し、分配流路３６ｂを形成する。

【0071】

分配流路３６ｂの断面積Ｓ３６ｂは特に限定されないが、流路の面積Ｓ１１の０．３倍以上であってもよく、０．７倍以上としてもよく、２倍以下としてもよく、１倍以下としてもよい。分配流路３６ｂの断面積Ｓ３６ｂとは、分配流路３６ｂの最小断面積を指す。

【0072】

部分３６ａｂは内部障壁３４によって分配された分岐流をさらに外側吐出孔側と内側吐出孔側に分配するときの分配率に寄与する。

【0073】

上面３６ａの長さＬ３６ａ（点Ａ－Ｂ間）は特に限定されないが、例えば流路１１の幅方向の長さＷ１１の０．３倍以上でもよく、０．８倍以上でもよく、１．５倍以下でもよく、１．０倍以下でもよい。部分３６ａａの長さＬ３６ａａ（点Ａ－点Ｂ間）と部分３６ａｂの長さＬ３６ａｂ（点Ａ－点Ｃ間）との比Ｌ３６ａａ：Ｌ３６ａｂは特に限定されないが、例えば１：４～３：２の間である。

【0074】

なお、図８では分配ブロック３６の上面３６ａが平坦である形態を示したが、本開示はこれに限定されず、分配ブロックの上面３６ａは凹部を有していてもよく、凸部を有していてもよい。

【0075】

［第２実施形態］
第２実施形態は、第１実施形態の分配ブロック３６が吐出部３０の底部３１から独立した構成となった浸漬ノズル２００である。以下、浸漬ノズル２００について説明するが、浸漬ノズル１００と共通する構成については説明を省略する。

【0076】

浸漬ノズル２００は分配ブロック１３６が底部１３１から独立した吐出部１３０を有する。図９に浸漬ノズル２００の吐出部１３０の軸中心Ｃを通る幅方向断面図を示した。また、図１０に吐出部１３０の底部１３１側の拡大図を示した。

【0077】

図９、図１０に示した通り、浸漬ノズル２００は各領域Ｒ１、Ｒ２に底部１３１から独立した分配ブロック１３６をそれぞれ備えている。従って、底部１３１には外側吐出孔と内側吐出孔とを隔てる隔壁１３１ａがそれぞれ配置されている。また、分配ブロック１３６を独立した構成にしたことにより、内部障壁１３４の形状も変更している。

【0078】

分配ブロック１３６は分配ブロック３６と同様の上面１３６ａを有している。例えば、分配流路１３６ｂの流線Ｆが他の領域の底部１３１の上面に含まれるように、分配流路１３６ｂが形成されている。これにより、流量分配の偏りを補正することができる。

【0079】

分配ブロック１３６の他の構成は特に限定されない。例えば、分配ブロック１３６と底部１３１との間の距離は特に限定されず、浸漬ノズル２００が流量分配特徴を有するように適宜設定すればよい。

【0080】

以上より、第１実施形態及び第２実施形態を用いて本開示の浸漬ノズルについて説明した。本開示の浸漬ノズルは、内部障壁を用いた第一段階の流量分配によって流量の偏りが生じた場合にも、分配ブロックを用いた第二段階の流量分配によって、流量分配の偏りが補正される。従って、本開示の浸漬ノズルは鋳型内の流動の偏りを抑制することができる。

【実施例0081】

以下に実施例を用いて、本開示の浸漬ノズルについてさらに説明する。

【0082】

実施例Ａ～Ｆ及び比較例Ｇ～Ｈの浸漬ノズルを図１１～図１８に示した。図１１～図１８では、浸漬ノズルの幅方向断面図及び上面図若しくは底面図を示している。これらの浸漬ノズルを用いて、次の実験を行った。

【0083】

［実験１］
＜実施例Ａ＞
実施例Ａは５６×３１ｍｍの矩形状断面を有する管状部の流路の下に、最大幅７９ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅５２ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度７５°）及び外側吐出孔（吐出角度５０°）に分配する分配ブロックとを有する浸漬ノズルである。実施例Ａの分配ブロックは、底部外壁を兼ねている形態である。

【0084】

ここで、実施例Ａの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の１．４１倍である。また、管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれ０．７９倍、０．４５倍である。

【0085】

実施例Ａの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１１）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が２ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して１．２倍であった。

【0086】

＜実施例Ｂ＞
実施例Ｂは、内径φ８０ｍｍの円断面を有する管状部の流路の下に、最大幅１４０ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅φ８０ｍｍ、深さ１５ｍｍ、最大深さ１８ｍｍ、端面角度１０°）と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度７５°）及び外側吐出孔（吐出角度５０°）に分配する分配ブロックとを有する。実施例Ｂの分配ブロックは、底部外壁を兼ねている形態である。

【0087】

ここで、実施例Ｂの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の２．２３倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれ１．２７倍、０．８０倍である。

【0088】

実施例Ｂの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１２）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が１．２ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して１．４倍であった。

【0089】

＜実施例Ｃ＞
実施例Ｃは、５６×３１ｍｍの矩形状断面を有する管状部の流路の下に、最大幅７９ｍｍである内部障壁と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度７５°）及び外側吐出孔（吐出角度５０°）に分配する分配ブロックとを有する。実施例Ｃの分配ブロックは、底部外壁を兼ねている形態である。また、実施例Ｃは実施例Ａに対し内部障壁の凹部を無くした仕様であるといえる。

【0090】

ここで、実施例Ｃの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の１．４１倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれ０．７９倍、０．４５倍である。

【0091】

実施例Ｃの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１３）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が３ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して１．３倍であった。

【0092】

＜実施例Ｄ＞
実施例Ｄは、内径φ８０ｍｍの円断面を有する管状部の流路の下に、最大幅１４０ｍｍである内部障壁と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度７５°）及び外側吐出孔（吐出角度５０°）に分配する分配ブロックとを有する。実施例Ｄの分配ブロックは、底面外壁を兼ねている形態である。また、実施例Ｄは実施例Ｂに対し内部障壁の凹部を無くした仕様であるといえる。

【0093】

ここで、実施例Ｄの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の２．２３倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれ１．２７倍、０．８０倍である。

【0094】

実施例Ｄの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１４）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が１．５ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して１．５倍であった。

【0095】

＜実施例Ｅ＞
実施例Ｅは、５６×３１ｍｍの矩形状断面を有する管状部の流路の下に、最大幅５０ｍｍである内部障壁と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度６０°）及び外側吐出孔（吐出角度８０°）に分配する分配ブロックとを有する。実施例Ｅは、実施例Ａ～Ｄと異なり、分配ブロックが底面から独立した形態である。

【0096】

ここで、実施例Ｅの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の０．８９倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれそれぞれ０．７７倍、０．４５倍である。

【0097】

実施例Ｅの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１５）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が２．５ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して１．９倍であった。

【0098】

＜実施例Ｆ＞
実施例Ｆは、内径φ８０ｍｍの円断面を有する管状部の流路の下に、最大幅７０ｍｍであって、凹部を有する内部障壁（凹部の幅４４ｍｍ、深さ１０ｍｍ）と、内部障壁に当たって左右に分かれた分岐流のそれぞれをさらに内側吐出孔（吐出角度８５°）及び外側吐出孔（吐出角度７５°）に分配する分配ブロックとを有する。実施例Ｆは、実施例Ａ～Ｄと異なり、分配ブロックが底面から独立した形態である。

【0099】

ここで、実施例Ｆの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の１．１１倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積及び分配流路の断面積の倍率はそれぞれ１．８５倍、０．８０倍である。

【0100】

実施例Ｆの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１６）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が１．０ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して２．１倍であった。

【0101】

＜比較例Ｇ＞
比較例Ｇは、５６×３１ｍｍの矩形状断面を有する管状部の流路の下に、最大幅５０ｍｍである内部障壁を有する。一方、比較例Ｇは、外側吐出孔と内側吐出孔との間に隔壁を有しているが、この隔壁は分配ブロックではない。従って、比較例Ｇは、実施例Ｅの分配ブロックを無くした仕様であるといえる。詳しい理由は後述する。

【0102】

ここで、比較例Ｇの浸漬ノズルを水平面に投影したときの、内部障壁の面積は管状部の流路の面積の０．８９倍である。管状部の流路の水平投影面積に対する分岐流流路の断面積は０．７７倍である。

【0103】

比較例Ｇの浸漬ノズルを用い、内部障壁の左側の破線楕円で示した領域（図１７）を完全に閉塞した状態で水モデル実験を実施した。管状部の断面領域における下降流の流速が２．５ｍ／ｓとなる条件で水を浸漬ノズルに供給し、左右の内側吐出孔から吐出される水の流量を測定した。その結果、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量に対して０．６倍であった。

【0104】

＜結果＞
実施例Ａ～Ｆは、左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量よりも大きかった。一方で、比較例Ｇは左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量よりも小さかった。

【0105】

ここで、比較例Ｇの隔壁について説明する。比較例Ｇの外側吐出孔と内側吐出孔との間に配置される隔壁は、実施例Ｃ等と同様の分配ブロックと呼べなくはない。しかし、たとえその隔壁を分配ブロックと規定したとしても、比較例Ｇは左側の内側吐出孔から吐出された水の流量が右側の内側吐出孔から吐出された水の流量よりも小さく、吐出流量分配機能を有さないことから、その隔壁は分配ブロックとは言えない。すなわち、外側吐出孔と内側吐出孔との間に配置される隔壁が分配ブロックを兼ね、独立した分配ブロックを有さない場合には、浸漬ノズルが吐出流量分配機能を有するに場合のみ、その隔壁を分配ブロックと呼ぶこととする。

【0106】

なお、図１８に示した比較例Ｈは内部障壁及び分配ブロックを有さない浸漬ノズルである。比較例Ｈは実施例Ｆの内部障壁および分配ブロック無くした仕様であるといえる。今回、比較例Ｈを用いて上述の実験を行っていないが、比較例Ｈは内部障壁や分配ブロックを有していないので、ノズル上部の下降流が左右どちらかに偏った場合に、４つの吐出孔への分配比も直ちに偏流した側に偏る傾向があることが容易に推定できる。

【0107】

［実験２］
次に、実施例Ａ～Ｆ及び比較例Ｇ～Ｈの浸漬ノズルを用いて、フルスケール水モデル実験を実施し、鋳型内流動の安定状況を評価した。図１９にフルスケール水モデル実験の概略図を示した。また、表１に実験条件を示した。

【0108】

【表1】

【0109】

まず、絞りなしの水を注入するフルスケール水モデル実験を実施した。水の注入条件が絞りなしの場合、左右対称の下降流がノズル内に入ることから、左右への偏流は時間平均的にはほとんど生じない。一方、絞りなしの場合であっても、数１０秒から数分周期での左右への自励振動的な偏流のゆらぎ現象が生じる。従って、その揺らぎの程度を流速測定点における水平方向流速の変動の標準偏差を平均流速で除した値をパラメータに用いて評価した。このパラメータを流動安定指数とし、左右の流速測定点それぞれで計算した値の平均値を用いて評価した。流速測定時間は１条件あたり１５分とした。結果を図２０に示した。

【0110】

図２０より、実験１において良好な結果が得られた実施例Ａ～Ｆは比較例Ｇ～Ｈに比べて流動安定指数が小さく、鋳型内の流動が安定していることが分かった。これは、浸漬ノズルが内部障壁及び分配ブロックを有することにより、浸漬ノズル内の流動の揺らぎに起因する一時的な偏流を抑制する効果が発揮され、その結果、鋳型内流動の揺らぎをも抑制しうることを示している。すなわち、浸漬ノズルが内部障壁及び分配ブロックを有することにより、吐出流分配に対するセルフスタビライジング機能が付与され、揺らぎによる一時的な偏流現象に対して効果を発揮することがわかる。

【0111】

ここで、実施例Ａ、Ｂと実施例Ｃ、Ｄを比較すると、これらは内部障壁が凹部を有するか否かの違いである。図２０より、実施例Ａ、Ｂは実施例Ｃ、Ｄに比べて結果が優れている。このことから、内部障壁が凹部を有することによりセルフスタビライジング機能がさらに向上すると考えられる。

【0112】

また、実施例Ｃと実施例Ｅとを比較すると、これらの違いは、水平面に投影した上部流路の面積に対し水平面に投影した内部障壁の面積がどの程度大きいかの違いである。実施例Ｂと実施例Ｆとの違いも同様である。図２０より、実施例Ｃは実施例Ｅよりも結果が優れており、実施例Ｂは実施例Ｆよりも結果が優れていた。このことから、水平面に投影した内部障壁の面積が水平面に投影した上部流路の面積に対して大きい場合、セルフスタビライジング機能がさらに向上すると考えられる。

【0113】

次に、水の注入条件が左右非対称であり、ノズルの入口において左側１／２を閉止し、右側１／２のみを通って水がノズル内に流入する条件においてフルスケール水モデル実験を実施した。左右非対称の下降流は左右への偏流を引き起こすため、その偏流の流速測定点における水平方向流速の左右差の絶対値を水平方向流速の左右平均値で除した値をパラメータに用いて評価した。このパラメータを偏流指数とした。流速測定時間は１条件あたり１５分とした。結果を図２１に示した。

【0114】

図２１より、実験１において良好な結果が得られた実施例Ａ～Ｆは比較例Ｇ～Ｈに比べ偏流指数が小さく、鋳型内の流動が安定していることが分かった。これは、浸漬ノズルが内部障壁及び分配ブロックを有することにより、浸漬ノズル上部下降流の偏りに起因する時間平均的な偏流を抑制する効果が発揮され、その結果、鋳型内流動の偏りをも抑制しうることを示している。すなわち、浸漬ノズルが内部障壁及び分配ブロックを有することにより、吐出流分配に対するセルフスタビライジング機能が付与され、外乱に起因する時間平均的な偏流現象に対して効果を発揮することがわかる。

【0115】

ここで、実施例Ａ、Ｂと実施例Ｃ、Ｄを比較すると、これらは内部障壁が凹部を有するか否かの違いである。図２１より、実施例Ａ、Ｂは実施例Ｃ、Ｄに比べて結果が優れている。このことから、内部障壁が凹部を有することによりセルフスタビライジング機能がさらに向上すると考えられる。

【0116】

また、実施例Ｃと実施例Ｅとを比較すると、これらの違いは、水平面に投影した上部流路の面積に対し水平面に投影した内部障壁の面積がどの程度大きいかの違いである。実施例Ｂと実施例Ｆとの違いも同様である。図２１より、実施例Ｃは実施例Ｅよりも結果が優れており、実施例Ｂは実施例Ｆよりも結果が優れていた。このことから、水平面に投影した内部障壁の面積が水平面に投影した上部流路の面積に対して大きい場合、セルフスタビライジング機能がさらに向上すると考えられる。

【0117】

以上の実験１、２で示された通り、本開示の浸漬ノズルは外乱による時間平均的な偏流現象、及び揺らぎによって生じる自励振動的な偏流現象の両方に対し、セルフスタビライジング効果を発揮し、安定した鋳型内流動を維持することができる。

【符号の説明】

【0118】

１０ 管状部
１１ 流路
２０ 接続部
３０ 吐出部
３１、１３１ 底部
１３１ａ 隔壁
３２ 側壁
３３ 吐出孔
３３ａａ、３３ｂａ 外側吐出孔
３３ａｂ、２２ｂｂ 内側吐出孔
３４ 内部障壁
３４ａ 上面
３４ａａ 凹部
３４ａｂ 底面部
３４ａｃ 側面部
３４ａｄ 開口部
３４ａｅ 端面
３４ｂ 下面
３４ｂａ 傾斜部
３４ｂｂ 水平面
３４ｃ 側面
３５ 分岐流流路
３６ 分配ブロック
３６ａ 上面
３６ｂ 分配流路
３７ 中央ブロック
１００、２００ 浸漬ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】