JP2000141000A - 溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、少なくともパウダーライン
部に高耐食性耐火物を配設してなる溶融シリカ質連続鋳
造用浸漬ノズルを安定して製造することができ、且つ製
品の使用時に障害等を発生することがない溶融シリカ質
連続鋳造用浸漬ノズル及びその製造方法を提供すること
にある。 【解決手段】 本発明の溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノ
ズルは、少なくともパウダーライン部に高耐食性耐火物
を配設してなる溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズルにお
いて、該高耐食性耐火物と溶融シリカ質耐火物の接する
面にモルタル成形体層を設けたことを特徴とし、該ノズ
ルは、所定形状の型枠内のパウダーラインに対応する部
分に高耐食性耐火物を設置し、次に、該高耐食性耐火物
の溶融シリカ質耐火物と接する部分にモルタル成形体を
設置した後、残部を溶融シリカ質耐火物の泥漿で鋳込み
成形することを特徴として製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融シリカ質連続
鋳造用浸漬ノズル及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、製鉄業製鋼分野における連続鋳造
においては、溶融シリカ質浸漬ノズルが使用されてい
る。溶融シリカ質浸漬ノズルは、珪砂または珪石等を溶
融して得られるガラスすなわち溶融シリカを原料とし、
適当な粒度構成としたものを、機械成形または泥漿鋳込
み成形し、焼成することにより作製されている。特徴は
熱膨張が極めて小さく、熱衝撃に非常に強く、且つ化学
的抵抗性が大きいこと等から、特に連続鋳造用浸漬ノズ
ルとして重要な役割を果たしている。

【０００３】溶鋼の連続鋳造に際して、浸漬ノズルは、
タンディッシュに貯留されている溶鋼を鋳型内に注入す
るために使用されるものであり、浸漬ノズルは溶鋼の酸
化を防止するために鋳型内の溶鋼中に浸漬されている。
また、鋳型内の溶鋼表面には溶鋼の酸化防止及び不純物
の吸着等を目的として金属酸化物を主体とするモールド
パウダーが投入されている。しかし、溶融シリカ質浸漬
ノズルは、鋳型内のスラグすなわち溶融パウダーにより
侵食され、溶損して最後には溶断に至る。そこで、溶融
シリカ質浸漬ノズルが溶断する前に該浸漬ノズルを交換
しなければならないが、該浸漬ノズルの交換頻度を少な
くしたり、浸漬ノズルを通過して鋳型へ流入する溶鋼流
を安定なものとするために種々の提案がなされている。

【０００４】例えば、実開昭６１−１６２３５０号に
は、連続鋳造のオープン鋳造装置において、溶鋼の注入
流が当たる頂部を山形に形成したことを特徴とする溶鋼
飛散防止セミイマージョンノズルが開示されている。

【０００５】また、特開平３−４７６６１号公報には、
連続鋳造の際にタンディッシュから鋳型に溶湯を供給す
るための連続鋳造用セミイマージョンノズルであって、
その上端の肉厚が他の部分よりも５０％以上薄く形成さ
れていることを特徴とする連続鋳造用セミイマージョン
ノズルが開示されている。

【０００６】更に、特開平３−４７６６２号公報には、
連続鋳造の際にタンディッシュから鋳型に溶湯を供給す
るための連続鋳造用セミイマージョンノズルであって、
その浸漬部の肉厚が非浸漬部の肉厚よりも１０％以上厚
く形成されていることを特徴とする連続鋳造用セミイマ
ージョンノズルが開示されている。

【０００７】また、特開平６−２３８４０８号公報に
は、タンディッシュ内に収容された溶鋼を鋳型に大気鋳
造する下向き単孔の連続鋳造用セミイマージョンノズル
において、前記鋳型の溶鋼中に没する該ノズルの下端に
縦方向に設けられた複数の切欠部と、前記切欠部間の内
壁に垂直に設けられた複数の突出部とを有して成ること
を特徴とする連続鋳造用セミイマージョンノズルが開示
されている。

【０００８】しかしながら、これらの提案は、形状や厚
み等の改良による浸漬ノズルの改良に関するものであ
り、溶融シリカ質浸漬ノズルに付随する溶融パウダーに
より浸漬ノズルの溶断の問題点を根本的に解決するもの
ではなかった。

【０００９】そこで、本発明者らは、特開平１０−１１
８７４８号公報において、溶融シリカ質連続鋳造用浸漬
ノズルにおいて、少なくともパウダーライン部にジルコ
ニア・カーボン質耐火物またはジルコン質耐火物を配設
したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル（請求項
１）；前記連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法において、
所定形状の型枠内のパウダーラインに対応する部分にジ
ルコニア・カーボン質耐火物またはジルコン質耐火物よ
りなるリングを設置した後、残部をシリカ質原料で鋳込
み成形することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの製
造方法（請求項２）；並びに前記連続鋳造用浸漬ノズル
の製造方法において、所定形状の型枠内のパウダーライ
ンに対応する部分をジルコニア・カーボン質原料または
ジルコン質原料で、残部をシリカ質原料で同時鋳込み成
形することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの製造方
法（請求項３）を既に提唱している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−１１８７４８号公報の請求項２及び３に係る
連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法にあっては、所定形状
の型枠内のパウダーラインに対応する部分にジルコニア
・カーボン質耐火物またはジルコン質耐火物等の高耐食
性耐火物を配設した後、残部をシリカ質原料で鋳込み成
形し、脱枠、乾燥、焼成するものであるために、ジルコ
ニア・カーボン質耐火物またはジルコン質耐火物（ジル
コニア・カーボン質耐火物の１０００℃での熱間線膨張
率：０．４〜０．５％程度、ジルコン質耐火物の熱間線
膨張率：０．３〜０．６％程度）と、ノズル本体部を構
成する溶融シリカ質原料（溶融シリカ質原料の１０００
℃での熱間線膨張率：０．０２％）の熱間膨張率の差が
大きく、焼成中に亀裂が生じ易くなり、製品の歩留が向
上せず、また、製品を使用中にパウダーライン部が剥離
したり、ノズル本体部が割れたりして耐用性が必ずしも
良いとは言えないものであることがその後の研究により
判明した。また、マグネシア・カーボン質耐火物、アル
ミナ・カーボン質耐火物、マグネシア・クロム質耐火物
のような他の高耐食性耐火物においても同様の結果が予
測できるため、単にパウダーライン部の材質を変更する
だけではこの問題点は解決できない（マグネシア・カー
ボン質耐火物の１０００℃における熱間線膨張率：０．
５〜１．５％程度；アルミナ・カーボン質耐火物：０．
３〜０．７％程度；マグネシア・クロム質耐火物：０．
５〜１．５％程度）。

【００１１】従って、本発明の目的は、少なくともパウ
ダーライン部に高耐食性耐火物を配設してなる溶融シリ
カ質連続鋳造用浸漬ノズルを安定して製造することがで
き、且つ製品の使用時に障害等を発生することがない溶
融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズル及びその製造方法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、少なく
ともパウダーライン部に高耐食性耐火物を配設してなる
溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、該高耐食
性耐火物と溶融シリカ質耐火物の接する面にモルタル成
形体層を設けたことを特徴とする溶融シリカ質連続鋳造
用浸漬ノズルに係る。

【００１３】また、本発明は、上記溶融シリカ質連続鋳
造用浸漬ノズルの製造方法において、所定形状の型枠内
のパウダーラインに対応する部分に高耐食性耐火物を設
置し、次に、該高耐食性耐火物の溶融シリカ質耐火物と
接する部分にモルタル成形体を設置した後、残部を溶融
シリカ質耐火物の泥漿で鋳込み成形することを特徴とす
る溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法に係
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る溶融シリカ質連続鋳
造用浸漬ノズル（以下、単に「浸漬ノズル」と記載する
は、その少なくともパウダーライン部に溶融パウダーに
対して良好な耐溶損性を有する高耐食性耐火物を配設す
ることにより従来の溶融シリカ質浸漬ノズルにおいて問
題となっていた耐溶損性を飛躍的に向上させることがで
きると共に、熱間膨張率の差が大きいジルコニア・カー
ボン質耐火物またはジルコン質耐火物と、溶融シリカ質
耐火物の接する面に可塑性を有するモルタルシート層を
設置することにより、浸漬ノズルの使用中のジルコニア
・カーボン質耐火物またはジルコン質耐火物の剥離や浸
漬ノズル本体の割れを防止することができ、耐用性を大
幅に向上できるものである。

【００１５】ここで、本明細書に記載の「高耐食性耐火
物」とは、炭素含有耐火物、ジルコン質耐火物、ジルコ
ニア質耐火物など耐食性において（特に、連続鋳造用モ
ールドパウダーに対し）、溶融シリカ質耐火物より優れ
た耐火物を示すものとする。

【００１６】高耐食性耐火物と、溶融シリカ質耐火物の
接する面に設置されるモルタル成形体層は、高耐食性耐
火物と、溶融シリカ質耐火物の熱間膨張率の差による応
力を緩和し、安定した操業が可能となり、浸漬ノズルの
耐用性も向上する。

【００１７】ここで、本発明の浸漬ノズルに使用するモ
ルタル成形体は、公知の耐火物用モルタルを水及び／ま
たはバインダーと混練して所定の形状に成形したもので
ある。耐火物用モルタルとしては、例えばシリカ、アル
ミナ、マグネシア、ジルコニア、クロミア、カーボン、
炭化珪素等の公知の耐火物原料の１種または２種以上
と、必要に応じて珪酸塩、リン酸塩等の公知の焼結助剤
の１種または２種以上を配合したものである。また、バ
インダーとしては、例えば各種合成樹脂（エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸
ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂等）、石油系、石
炭系のタールまたはピッチ、デンプン糖化物、糖蜜等の
公知の耐火物用バインダーを用いることができる。な
お、耐火物用モルタルと水及び／またはバインダーの混
合比は、耐火物用モルタル５０〜９９重量％及び、水及
び／またはバインダー１〜５０重量％の範囲内である。

【００１８】モルタル成形体層の厚みは、全体を均一な
厚みとしてもよく、また、必要に応じて部分的に厚みを
変化させることもできる。また、局所的に凹凸を設けて
接合強度を増すことも可能である。

【００１９】なお、モルタル成形体層の厚さは、具体的
には１〜５ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍの範囲内である
ことが好ましい。ここで、該モルタルシート層の厚さが
１ｍｍ未満であると、ジルコニア・カーボン質耐火物ま
たはジルコン質耐火物と、溶融シリカ質耐火物の熱間膨
張率の差による応力を充分に緩和することができないた
めに好ましくない。また、該モルタルシート層の厚さが
５ｍｍを超ると使用中に該モルタルシート層が侵食され
て浸漬ノズルの耐用性が低下するために好ましくない。

【００２０】本発明において、浸漬ノズルを構成する溶
融シリカ質耐火物は特に限定されるものではなく、慣用
の溶融シリカ質耐火物を使用することができ、例えばＳ
ｉＯ _２含量９５〜１００重量％程度のシリカ質の耐火物
である。

【００２１】また、本発明の浸漬ノズルの少なくともパ
ウダーライン部に配設される高耐食性耐火物としては、
上述のような材質のものを使用可能であるが、例えばジ
ルコニア・カーボン質耐火物（例えばジルコニア含量６
５〜８５重量％及びカーボン含量１０〜３０重量％程度
のもの）、ジルコニア・カーボン質耐火物に１０重量％
程度までの量の炭化珪素（ＳｉＣ）を含有するもので、
ジルコン質耐火物（例えばジルコニア含量５０〜６０重
量％及びシリカ含量４０〜５０重量％程度のもの）等を
使用することが好ましい。

【００２２】なお、本発明の浸漬ノズルは、所定形状の
型枠内のパウダーラインに相当する部分に高耐食性耐火
物の泥漿を鋳込み、次に、パウダーライン部と溶融シリ
カ質耐火物との接触する部分にモルタル成形体を設置し
た後、残部を溶融シリカ質耐火物の泥漿で鋳込み成形す
ることにより製造することができる。

【００２３】また、本発明の浸漬ノズルは、所定形状の
型枠内のパウダーラインに対応する部分に高耐食性耐火
物よりなるリングを設置し、次に、該リングの溶融シリ
カ質耐火物と接する部分にモルタル成形体を設置した
後、残部を溶融シリカ質耐火物の泥漿で鋳込み成形する
ことにより製造することができる。

【００２４】ここで、本発明の浸漬ノズルを構成する溶
融シリカ質耐火物は、所定の粒度分布を有する溶融シリ
カ粉末に、適宜解膠剤等並びに所定量の水を加えて混練
することにより泥漿を形成し、石膏等からなる所定形状
の型枠に該泥漿を鋳込み、脱枠、乾燥、焼成することに
より得られるものである。

【００２５】本発明方法においては、溶融シリカ質耐火
物を形成する際に、石膏等からなる所定形状の型枠のパ
ウダーラインに対応する部分に高耐食性耐火物の泥漿を
鋳込みまたは高耐食性耐食性よりなるリングを設置し、
パウダーライン部と溶融シリカ質耐火物の接する面に上
記のようなモルタル成形体を設置した後に溶融シリカ質
耐火物の泥漿を鋳込むものである。ここで、該リング
は、上記高耐食性質耐火物からなる焼成品でもよく、ま
た、未焼成品でもよい。

【００２６】なお、モルタル成形体の設置には、上述の
ように浸漬ノズルの型枠内にてモルタル成形体をパウダ
ーライン部と本体部との接合部に設置してパウダーライ
ン部を鋳込み、その後に溶融シリカ質耐火物を鋳込む
か、または別途に成形したパウダーライン部を形成する
リングとモルタル成形体とを浸漬ノズルの型枠内の所定
位置に設置した後に溶融シリカ質耐火物を鋳込む等の方
法を採用することができるが、後者の場合には、リング
にモルタル成形体を一般に市販されている接着剤または
糊付テープ等を使用して仮止めすることもできる。

【００２７】なお、高耐食性耐火物よりなるパウダーラ
イン部は、浸漬ノズルの外側のみを構成することが好ま
しく、浸漬ノズルのパウダーライン部から下方を全て高
耐食性耐火物で構成することは好ましくない。浸漬ノズ
ルの外側のみを高耐食性耐火物で構成することにより、
パウダーライン部の内面及びパウダーライン部の上端部
でモルタル成形体を介して溶融シリカ質耐火物と強固に
接合することができるためである。これとは異なり、浸
漬ノズルのパウダーライン部より下方を全て高耐食性耐
火物で構成してしまうと、パウダーライン部と、溶融シ
リカ質耐火物との接合を強固なものとすることが難し
く、リング部が折れて破損する可能性もあるために好ま
しくない。

【００２８】なお、溶融シリカ質耐火物の泥漿を型枠内
に鋳込んだ後は、慣用の溶融シリカ質耐火物の製造時と
同様に脱枠、乾燥、焼成することにより、本発明の浸漬
ノズルを得ることができる。ここで、乾燥は１１０〜１
５０℃で８〜１６時間行うことが望ましく、焼成は酸化
または還元雰囲気中１０００〜１２００℃で５〜１０時
間行うことが好ましい。

【００２９】ここで、高耐食性耐火物からなるパウダー
ライン部と、溶融シリカ質耐火物とが接する面にモルタ
ル成形体を設置することにより、焼成時及び使用時の高
耐食性耐火物と、溶融シリカ質耐火物の熱間膨張率の差
による応力を緩和し、亀裂の発生を防止することがで
き、浸漬ノズルの歩留及び耐用性を飛躍的に向上するこ
とができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の浸漬ノズルを実施例及び比較
例により更に説明する。 実施例１ 図１に示す形状を有する石膏製型枠のパウダーライン部
（２）にジルコニア・カーボン質耐火物よりなるリング
（ジルコニア含量：７２重量％、カーボン含量：２０重
量％、炭化珪素含量：４重量％、その他：４重量％、焼
成品、内径６０ｍｍ、外径８０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）
を設置した。次に、該リングの溶融シリカ質耐火物と接
する面にモルタル成形体（３）として厚さ３ｍｍの高ア
ルミナ質成形体を設置した。次に、粒度調整した溶融シ
リカ粉末１００重量部に対して２０重量部の水を加えて
混練することにより泥漿を形成し、該泥漿を石膏製型枠
（１）と芯棒（５）の間に下部から鋳込んで溶融シリカ
質耐火物（４）を形成した後、脱枠し、１２０℃で１２
時間にわたり乾燥後、酸化雰囲気中１１００℃で６時間
焼成することにより外径８０ｍｍ、内径３３ｍｍ、高さ
３１０ｍｍの浸漬ノズル（本発明品１）を得た。なお、
焼成後の溶融シリカ質耐火物部分の組成は、シリカ：９
９．６重量％、アルミナ：０．２重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：
０．１重量％、その他：０．１重量％であった。得られ
た浸漬ノズルの特性を表１に記載する。また、本発明品
１の浸漬ノズルを用い、下記の条件下でビームブランク
鋳造を行った時のノズルの耐用時間を表１に併記する：

【００３１】実施例２ モルタル成形体（３）として厚さ１ｍｍの高アルミナ質
成形体を設置した以外は、実施例１と同様にして浸漬ノ
ズル（本発明品２）を得た。得られた浸漬ノズルの特性
を表１に記載する。

【００３２】実施例３ モルタル成形体（３）として厚さ５ｍｍの高アルミナ質
成形体を設置した以外は、実施例１と同様にして浸漬ノ
ズル（本発明品３）を得た。得られた浸漬ノズルの特性
を表１に記載する。

【００３３】実施例４ リング（２）として、ジルコニア含量８１重量％、シリ
カ含量１８重量％、その他１重量％のジルコン質耐火物
を使用した以外は、実施例１と同様にして浸漬ノズル
（本発明品４）を得た。得られた浸漬ノズルの特性を表
１に記載する。

【００３４】実施例５ パウダーライン部（２）に配設するジルコニア・カーボ
ン質耐火物としてリング（ジルコニア含量：７２重量
％、カーボン含量：２０重量％、炭化珪素含量：４重量
％、その他：４重量％、不焼成品、内径６０ｍｍ、外径
８０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を使用した以外は、実施例
１と同様にして浸漬ノズル（本発明品５）を得た。得ら
れた浸漬ノズルの特性を表１に記載する。

【００３５】実施例６ 図１に示す形状を有する石膏製型枠のパウダーライン部
（２）にジルコニア・カーボン質耐火物の泥漿（ジルコ
ニア含量：７２重量％、カーボン含量：２０重量％、炭
化珪素含量：４重量％、その他：４重量％）を鋳込ん
だ。次に、該リングの溶融シリカ質耐火物と接する面に
モルタル成形体（３）として厚さ３ｍｍの高アルミナ質
成形体を設置した。次に、粒度調整した溶融シリカ粉末
１００重量部に対して２０重量部の水を加えて混練する
ことにより泥漿を形成し、該泥漿を石膏製型枠（１）と
芯棒（５）の間に下部から鋳込んで溶融シリカ質耐火物
（４）を形成した後、脱枠し、１２０℃で１２時間にわ
たり乾燥後、酸化雰囲気中１１００℃で６時間焼成する
ことにより外径８０ｍｍ、内径３３ｍｍ、高さ３１０ｍ
ｍの浸漬ノズル（本発明品６）を得た。なお、焼成後の
溶融シリカ質耐火物部分の組成は、シリカ：９９．６重
量％、アルミナ：０．２重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３：０．１重
量％、その他：０．１重量％であった。得られた浸漬ノ
ズルの特性を表１に記載する。

【００３６】比較例１ モルタル成形体（３）を設置しない以外は実施例１と同
様にして浸漬ノズル（比較品１）を得た。得られた浸漬
ノズルの特性を表１に記載する。

【００３７】比較例２ モルタル成形体（３）として厚さ７ｍｍの高アルミナ質
成形体を設置した以外は、実施例１と同様にして浸漬ノ
ズル（比較品２）を得た。得られた浸漬ノズルの特性を
表１に記載する。

【００３８】比較例３ 図１に示す形状を有する石膏製型枠に、粒度調整した溶
融シリカ粉末１００重量部に対して２０重量部の水を加
えて混練することにより形成した泥漿を石膏製型枠
（１）と芯棒（５）の間に下部から鋳込んで溶融シリカ
質耐火物（４）を形成した後、脱枠し、１２０℃で１２
時間にわたり乾燥後、酸化雰囲気中１１００℃で６時間
焼成することにより外径８０ｍｍ、内径３３ｍｍ、高さ
３１０ｍｍの浸漬ノズル（比較品３）を得た。得られた
浸漬ノズルの特性を表１に記載する。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、浸漬ノズルの少なくと
もパウダーライン部に溶融パウダーに対して良好な耐溶
損性を有する高耐食性耐火物を配設することにより従来
の溶融シリカ質浸漬ノズルにおいて問題となっていた耐
溶損性を飛躍的に向上させることができると共に、熱間
膨張率の差が大きい高耐食性耐火物と、溶融シリカ質耐
火物の接する面にモルタル成形体を設置することによ
り、浸漬ノズルの使用中の高耐食性耐火物の剥離や浸漬
ノズル本体の割れを防止することができ、耐用性を大幅
に向上できるものである。また、該モルタル成形体設置
することにより、浸漬ノズル焼成時の亀裂の発生を防止
することができ、歩留の向上に繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬ノズルの製造方法の１実施態様を
示す図である。

【符号の説明】

１ 石膏製型枠 ２ パウダーライン部 ３ モルタル成形体 ４ 溶融シリカ質耐火物 ５ 芯棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保坂 隆一 東京都千代田区大手町二丁目２番１号 品 川白煉瓦株式会社内 Ｆターム(参考） 4E014 DA01 DA02 DB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともパウダーライン部に高耐食性
   耐火物を配設してなる溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズ
   ルにおいて、該高耐食性耐火物と溶融シリカ質耐火物の
   接する面にモルタル成形体層を設けたことを特徴とする
   溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の溶融シリカ質連続鋳造用
   浸漬ノズルの製造方法において、所定形状の型枠内のパ
   ウダーラインに対応する部分に高耐食性耐火物を設置
   し、次に、該高耐食性耐火物の溶融シリカ質耐火物と接
   する部分にモルタル成形体を設置した後、残部を溶融シ
   リカ質耐火物の泥漿で鋳込み成形することを特徴とする
   溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法。
3. 【請求項３】 高耐食性耐火物が鋳込み成形されたもの
   である、請求項２記載の溶融シリカ質連続鋳造用浸漬ノ
   ズルの製造方法。
4. 【請求項４】 高耐食性耐火物がリング状焼成品または
   未焼成品である、請求項２記載の溶融シリカ質連続鋳造
   用浸漬ノズルの製造方法。