JPS6254055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気水ミスト用ノズル、特に、連続鋳造
設備における二次冷却帯での鋳片の冷却あるい
は、鋼材の調整冷却等に使用される気水ミスト用
ノズルに関する。

気水ミストによる冷却方法は通常の水スプレイ
冷却に比べ、均一でかつ緩冷却が実現し易く、特
に連鋳設備における２次冷却帯での鋳片の冷却や
鋼材の調整冷却等に有効な冷却方法とされてい
る。例えば連鋳２次冷却では、一般にスプレイノ
ズルによる冷却方法が用いられているが、不均一
冷却による熱応力に起因した表面割れ、水量制御
範囲が狭いこと、ノズル目詰りの発生率が高いこ
となどが最近問題となつている。併し従来の気水
ミストノズルは少量の水を多量の空気で混合霧化
する場合が多く、霧化良好な圧力流量範囲が狭い
こと、均一な水量分布が得にくいこと、さらに
は、スプレイノズルと同様に吐出断面積が小さ
く、ノズル目詰りが生じ易いことなどで、特に連
鋳鋳片や鋼材等の冷却のような多量の水を必要と
す冷却設備には殆んど使用されなかつた。

本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので、水
供給管の開放先端から気水導混合室に至るまでの
長さを一定寸法に限定することにより、特に広範
囲な水量に対して、均一冷却を実現するのに重要
な均等は水量分布および安定した霧化特性を有す
る気水ミストノズルを提供するものであり、さら
に詳しくは、この気水ミストノズルは、気水導管
内に水供給管を概ね同一軸心となるように内設
し、かつ気水導管の先端に気水混合室を形成する
とともに該気水混合室の先端面に上記水供給管の
開放先端に対向する気水噴出用スリツトを形成し
てなり、さらに、水供給管の開放先端から気水混
合室に至るまでの長さを少なくとも100mm以上と
したことを特徴としている。

以下に、図面に基いて本発明の実施例を具体的
に説明する。

第１図は複数個の気水ミストノズルＮを有する
ヘツダーＨを示している。このヘツダーＨは大径
の空気供給管２内に小径の水供給管１を挿入した
二重管構造としている。勿も、ヘツダーは上記構
造に限定されるものでなく、他の例としては図６
に示す構造もとり得る。第６図に示したヘツダー
は水供給管１を空気供給管２の外部に設けたもの
である。各ノズルＮは円筒状の気水導管２ａを有
し、その一端は上記空気供給管２に接続されかつ
導通している。したがつて、空気はヘツダーＨの
空気供給管１から各ノズルＮの気水導管２ａに供
給される。

上記気水導管２ａ内には、上記水供給管１に接
続かつ導通した円筒状の分岐水供給管１ａを概ね
同一軸心となるように挿入している。

気水導管２ａには円筒状の気水混合室３を形成
している。この気水混合室は、その軸心が気水導
管２ａの軸心と直交するように形成している。

上記気水混合室３の周面つまり先端面には、気
水ミスト噴出用のスリツト４を形成している。こ
のスリツト４は上記水供給管の開放先端１ｂに対
向する位置にかつその長さ方向が気水混合室３の
軸心方向と直交するように形成している。

上記水供給管１ａの開放先端１ｂから気水混合
室に至るまでの長さｌ、つまり気水導管２ａにお
ける水供給管１ａよりの水と空気供給管１よりの
空気が混合するための長さは100mm以上とする。
このような寸法構成とすることによつて、スリツ
ト４よりの気水ミスト噴射パターンを均一にする
ことができるとともに気水ミストの粒径を細かく
することができる。

上記寸法構成は種々の実験結果より見い出され
たものである。第３図は長さｌが気水ミスト流量
に及ぼす影響を示している。第３図に示される実
験は、長さｌを０mm、100mm、200mmおよび700mm
に変更し、各場合について、ノズル直下300mmの
位置において、ノズル中心ｃからスリツト沿い方
向の各地点（横軸）における単位巾当りの水量
（縦軸）を測定したものである。

第３図より、長さｌ＝０の場合にはノズル中心
部の水量が極端に多くノズル中心部から離れるに
従つて水量が極端に少なくなり、長さｌが100
mm、200mmおよび700mmになるに従つて、ノズル中
心部の水量が少なくなり各地点の水量が平均化さ
れてくることが明らかである。本発明者等は、長
さｌが略100mmを境としてそれ以上長くなると気
水ミスト噴射パターンが顕著に均一化する傾向が
あることを発見したのである。しかしながら第３
図に明らかな如く、長さｌが200mmの場合と700mm
の場合とでは、気水ミスト噴射パターンの均一性
に際立つた差異が認められない。

第７図は吐出水量による噴射パターンの変化を
示す。図から明らかなように広範囲な水量で均一
な噴射パターンが得られる。

また、第５図，は気水混合室３の対スリツ
ト直交方向（軸方向）長さＬの気水ミスト粒径に
及ぼす影響を示している。第５図，に示され
る実験は、長さＬを変更し、各場合について、気
水ミストの粒径毎（横軸）の体積率（縦軸）を測
定したものである。第５図は長さＬが21mmの場
合を、また第５図は長さＬが42mmの場合を示し
ている。第５図，から明らかなように、長さ
Ｌが長くなれば気水ミストの粒径は大きくなる傾
向を示し噴射パターンの均一性の点においても影
響を及ぼす。即ち第４図に長さＬと気水ミスト噴
射パターンの均一性の関係を示している。第４図
より明らかなようにＬ＝21mmの場合の方がＬ＝42
mmの場合より気水ミスト噴射パターンが均一にな
つている。

種々の実験を実施した結果、長さＬは気水導管
２ａの寸法ｄに近い寸法ほど噴射パターンの均一
性、粒径の細粒化に効果的であるが、ｄの１〜５
倍の範囲では、冷却性、ミストの安定性に関して
実用上特に問題はない。

一方ミスト粒径は一般に気液比の増加とともに
細粒化することが知られている。第８図に本発明
のノズルによる粒径（縦軸、ザウター平均粒径）
と気液比の関係を水量２／minから20／min
の範囲で調べた結果を示す。第８図から本ノズル
では気液比（質量比）0.1以上で略一定の平均粒
径が得られている。又ミストノズルによる吐出水
量はノズル構造と水および空気の供給圧力によつ
て決まるが、供給圧力としては低圧ほど動力的に
みて有利である。本発明ノズルに於て、供給圧力
４Kg／cm²以下とした場合の、吐出水量と必要な吐
出断面積の関係を第９図に示す。例えば最大吐出
水量を20／minとした場合には吐出断面積を90
m²と大きくとることが可能で、かつ第７図に示す
ように微細なミスト粒径および均一な噴射パター
ンが得られた。又このような大口径ノズルを用い
ることによつてノズル目詰りを防ぐことも可能と
なつた。

本発明に基ずく気水ミストノズルをスラブ連鋳
２次冷却に適用した場合の鋳片幅方向のノズル配
列の例を従来のスプレイ冷却の場合と比較して第
１０図，，，に示す。スプレイノズルの
12個の配列に対してミストノズルでは１個の使用
で、スプレイの水量の50〜75％で同等の表面温度
が得られた。又、温度分布に関してもスプレイで
は100℃以上の差があつたものがミスト冷却によ
り30℃以下となり、表面品質の良好な鋳片の製造
が可能となつた。

以上、実験例により具体的に示したように、本
発明に係る気水ミスト用ノズルは、水供給管の開
放先端から気水混合室に至るまでの長さを少なく
とも100mm以上とすることにより、噴射気水ミス
トの巾拡がりの噴射パターンを均一にすることが
できるとともにその粒径を小さくすることができ
る。したがつて、本発明に係る気水ミスト用ノズ
ルは相対的に少量の水量で対象物を効果的に、か
つ均一に冷却することが可能となり、これを鋳片
や鋼材の冷却に用いれば表面品質の良好な製品を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例に係る気水ミスト用
ノズルを複数個有するヘツダーの斜視断面図、第
２図は第１図における気水ミスト用ノズルの縦
断面図、第２図は第２図の―線断面図、
第３図は第２図おける長さｌの気水ミスト流量
に及ぼす影響を示すグラフ、第４図は第２図に
おける長さＬの気水ミスト流量に及ぼす影響を示
すグラフ、第５図，は第２図における長さ
Ｌの気水ミスト粒径に及ぼす影響を示すグラフ、
第６図は第１図の変形例を示すヘツダーの斜視断
面図、第７図は本発明の気水ミスト用ノズルを用
いた場合の吐出水量による水量分布の変化を示す
グラフ、第８図は気液比と平均粒径の関係を示す
グラフ、第９図は吐出面積と水量の関係を示すグ
ラフ、第１０図はスプレイノズルで鋳片を冷却
する状態を示す説明図、第１０図は第１０図
に対応しかつ鋳片幅における表面冷却温度を示す
グラフ、第１０図は本発明に係る気水ミスト用
ノズルで鋳片を冷却する状態を示す説明図、第１
０図は第１０図に対応しかつ鋳片幅における
表面冷却温度を示すグラフである。 １，１ａ……水供給管、２……空気供給管、２
ａ……気水導管、３……気水混合室、４……気水
噴出用スリツト、Ｎ……ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 気水導管内に水供給管を概ね同一軸心となる
   ように内設し、かつ気水導管の先端に気水混合室
   を形成するとともに該気水混合室の先端面に上記
   水供給管の開放先端に対向する気水ミスト噴出用
   スリツトを形成してなり、さらに、水供給管の開
   放先端から気水混合室に至るまでの長さを少なく
   とも100mm以上としたことを特徴とする気水ミス
   ト用ノズル。