JP2000301321A - 鋳造用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性やカーボンピックアップ防止やアルミ
ナ付着による内孔部閉塞防止を図った複合ノズルにおい
て、内管材と本体材の組み合わせをその物理的特性に関
係なく任意に選定しても、割れ損傷を起こさない構造を
有する鋳造用ノズル提供する。 【解決手段】 内管材とそれ以外の本体材とからなる複
合材であって、鋳造前及び／または鋳造後に稼働面を横
切りかつ少なくとも１本は軸方向に変位のある亀裂及び
／またはスリットを有する内管材であることを特徴とす
る鋳造用ノズル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋳造用ノズルに関
し、広義には耐火性ノズル複合材に係り、特に、鉄鋼分
野において用いられる浸漬ノズル、エアシールパイプ、
ロングノズル、ショートノズル、整流ノズル、コレクタ
ーノズル、セミノズル、上部ノズル、下部ノズル等の鋳
造用複合ノズルに係る“鋳造用ノズル”に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カーボンピックアップ防止による
鋼品質向上や極低炭素鋼の要求、あるいはアルミナ付着
によるノズル内孔部閉塞防止等を目的に、鋼鋳造用の複
合ノズルが一般に使用されている。これら複合ノズルの
欠点は、一般に、本体材の熱膨張率と内管材の熱膨張率
が異なるために、使用中にノズルが割れることである。
このような割れを防止するため、次のような技術が開示
されている。

【０００３】・内挿ノズルと外側部ノズルの間に膨張代
に見合う間隙を設けた技術（特開昭49-49831号）。 ・内挿ノズルとノズル本体との間に膨脹吸収及び接着を
目的に中間介在層である耐火物を設けた技術（特開昭52
-148430号）。 ・ノズル本体部（アルミナ −黒鉛−炭化珪素質）とノ
ズル本体外周部（ジルコニア−黒鉛−炭化珪素質）の２
層式浸漬ノズルにおいて、外周部の1000℃熱膨張率が本
体部のそれと同等かそれ以上で、差が0.15％以下にする
ことを特徴とした技術（特開昭55-54244号）。 ・平均気孔径0.04〜0.08μm、平均気孔間距離0.005〜0.
055μmの気孔を有する多孔質ガス吹き込み筒状耐火物を
浸漬ノズル本体に内挿した技術（特開昭60-137557
号）。 ・内孔から外周方向に少なくとも厚み２mmのカーボンを
含まない耐火物層と、それ以外の外周方向に含炭素質の
耐火物層との２層構造とし、両層の接触面の少なくとも
80％以上が分離されていることを特徴とした技術(特開
昭60-152362号)。 ・ノズル本体の内孔の全面に断熱性、クッション性に優
れた発泡体層を形成した技術（特開昭63-160761号）。 ・熱膨張率がある温度以上では小さくなる内側ノズルシ
ェル（ジルコニア）と、該内側ノズルシェルとほぼ同じ
熱膨張率を持つ外側ノズルシェル（窒化硼素）とを密着
させることにより該内側ノズルシェルに圧縮荷重を加え
ることを特徴とした技術（特開平5-212508号）。 ・本体と本体を被覆する内孔直胴部との間に0.5〜2.0mm
厚の目地を、また、本体と本体を被覆する内孔下底部及
び吐出孔部との間に1〜5mm厚の目地を設けたことを特徴
とする技術（特開平8-57601号）。 ・ノズルの周方向及び/又は長手方向に複数に分割して
モルタル等で目地部を設けたノズル内面の成形体を一体
配設したノズルにおいて、ノズル内面の成形体とノズル
本体との間に遮蔽体を設けた技術（特開平8-155601
号）。 ・内面側に配置された材料の厚さが全厚の25％以下とし
た技術（特開平9-277031号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋳造用の複合ノズルの
熱的な割れを防止するために、上記の如く種々の対策が
取られているが、何れも十分な効果を発揮していない。
内管材と本体材との間に間隙や中間介在層や遮蔽体を設
けたタイプ（特開昭49-49831号、特開昭52-148430号、
特開平8-57601号、特開平8-155601号）では、用いる内
管材、本体材の材料特性に応じて、間隙寸法や中間介在
層寸法をコントロールしなければならず、また、中間介
在層の特性も適切に選定することが必要であるばかりで
なく、実機における操業条件（ノズル予熱温度、ノズル
セット時間、操業温度、鋳造量、鋳造速度等）も勘案す
ることが必要になる。これらの要因を適切に把握する事
はきわめて困難であり、現実的でない。また、安全を見
込んで、隙間や中間介在層の寸法を大きくしたり、膨張
吸収特性の高い中間介在層を用いると、実機鋳造時のノ
ズルへの溶鋼衝撃により、内管材が剥離することにな
る。

【０００５】内管材と本体材の熱膨張率を同等もしくは
近接させたタイプ（特開昭55-54244号、特開平5-212508
号）では、内管材と本体材に用いる材料は限定されたも
のになり、内管材と本体材とにそれぞれの役割に応じた
材料を用いることができなくなる。また、異なる材料で
あっても、原料の充填性を変えて、すなわち、気孔率を
コントロールし、熱膨張率を同等にすることも可能であ
る。このとき、緻密すぎる材料になれば、耐熱スポーリ
ング性が低下し、また、気孔の多すぎる材料になれば、
材料強度低下を招き、実機鋳造時の溶鋼衝撃により機械
的な割れを生じることになる。また、内管材に生じた引
張応力を打ち消す圧縮荷重を本体材側から加えるタイプ
（特開平5-212508号）もあるが、必ずしも、引張応力に
応じた圧縮荷重が負荷できるわけではない。現実には、
例えば、実機鋳造時の溶鋼衝撃やノズル上部に取り付け
られたスライドプレートの開閉に応じた偏流状態の溶鋼
流の影響により、ノズルは激しく振動し、また、熱バラ
ンスも崩れた状態でノズルは使用されるので、引張応力
に対応した圧縮荷重を負荷できなくなる。むしろ、バラ
ンスの崩れた条件で大きな圧縮荷重を負荷することにな
るので、却って割れを助長することになる。

【０００６】内管材に多孔質の耐火物、あるいは、断熱
性、クッション性に優れた発泡体層を用いたタイプ（特
開昭60-137557号、特開昭63-160761号）では、一般に、
低強度材料になるため、実機鋳造時の溶鋼衝撃による機
械的な割れや剥離を生じることになる。内管材と本体材
との接触面の少なくとも80％以上が分離されたタイプ
（特開昭60-152362号）では、内管材を支える面が少な
いので、実機鋳造時の溶鋼衝撃により、内管材の剥離が
生じやすい。ノズルの周方向及び/又は長手方向に複数
に分割してモルタル等で目地部を設けた内管材タイプ
（特開平8-155601号）では、目地部に内管材と同じ材質
を用いた場合には、特性がほぼ同じになるため、目地を
設けた意味がなくなる。また、内管材質と異なる材質を
用いた場合には、目地部において溶損またはアルミナ閉
塞等が先行して生じ、内管の機能を十分に生かせなくな
る。内管材をノズルの軸方向に分割したタイプ（特開平
8-155601号）では、分割した後の各内管材は軸方向には
前のノズルよりも小割になっているが、径方向と周方向
は前のノズルと同じ大きさ、形状であるので、割れ損傷
を軽減できない。本体材より大きな熱膨張率を有する内
管材の厚みを規定したタイプ（特開平9-277031号）で
は、割れ防止の効果があるものの、やはり依然として割
れが生じることがある。

【０００７】以上のように、従来の対策では十分な効果
が得られないことがわかった。特に、カーボンピックア
ップ防止や、高品質の鋼への要求、あるいは、アルミナ
付着による内孔部閉塞防止要求を満たすために適切と考
えられた材料がそれらの必要特性とは異なる特性、すな
わち、熱膨張特性や多孔性等の特性によって規定される
ことは、本来の必要特性を失うことになる。場合によっ
ては、適切な材料が除外されることにもなる。そこで、
本発明の目的は、耐食性やカーボンピックアップ防止や
アルミナ付着による内孔部閉塞防止を図った複合ノズル
において、内管材と本体材の組み合わせをその物理的特
性に関係なく任意に選定しても、割れ損傷を起こさない
構造を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、目的
を達成するために、本発明者は鋭意検討し、複合ノズル
が割れる原因を明らかにした。すなわち、溶鋼が通過接
触する内管材内面部（稼働面）は、溶鋼通過時に1550℃
前後の非常に高い温度に急熱される。一方、この急熱
時、ノズル外面部（本体材側）は溶鋼通過前の温度にあ
る。内面部と外面部の温度差は、溶鋼通過前のノズル温
度に依るが、通常500〜1000℃であり、また、その間の
距離（肉厚）は数十mmである。このように、「短い距離
で大きな温度差が急激に生じる」こと、また、「内面温
度が急激に高くなる」ことにより、ノズル内に大きな熱
応力が発生する。複合ノズルにおいては、特に、後者の
「内面温度が急激に高くなる」ことが大きな熱応力の発
生とそれによる割れの原因になることがわかった。これ
は、内面温度が急に高くなることにより、内管材が径の
外側に向かって（本体材に向かって）急に膨張するのに
対して、本体材はほとんど膨張しないからである。ここ
で、内管材が径の外側に向かって膨張するのは、周方向
に膨張を逃がす余地が内管材に存在しないからである。
本発明者はこのような解析の結果、内管材の周方向に膨
張の余地をつくれば、内管材が径の外に向かって膨張し
ないこと、したがって、大きな熱応力が発生しないこと
を見出すに到った。

【０００９】そこで、本発明は、内管材の耐溶損性、カ
ーボンピックアップ防止機能、アルミナ閉塞防止機能を
損なわず、しかも、内管材の周方向に膨張の余地をつく
る手段として、「鋳造前及び／または鋳造後に稼働面を
横切りかつ少なくとも１本は軸方向に変位のある亀裂及
び／またはスリットを有する内管材」と「本体材」とか
ら構成された鋳造用ノズルを発明するに到った（→請求
項１）。本発明の鋳造用ノズルは、内管材と単独または
複数の部材から成る本体材とから構成され（→請求項
２）、また、内管材に用いる材料において、骨材粒径の
５０％以下の粒径を有する微粉を５％〜８０％配合する
ことを特徴としている（→請求項３）。さらに、本発明
の鋳造用ノズルは、内管材と本体材とを一体複合化させ
たことを特徴としている（→請求項４）。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の鋳造用複合ノズルは、
「鋳造前及び／または鋳造後に稼働面を横切りかつ少な
くとも１本は軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリ
ットを有する内管材」と「本体材」とから構成されてい
る。ここで、「亀裂」と「スリット」の違いは、相対的
な表現の違いだけであり、本質的な違いはない。すなわ
ち、スリットは亀裂に比べ相対的に長く延びた亀裂を表
現する。したがって、本発明におけるスリットは、稼働
面上で長く延びた亀裂を意味する。また、「軸方向に変
位のある」とは、任意の１本の亀裂及び／またはスリッ
トを見たとき、それがノズルの稼働面に有している亀裂
及び／またはスリットの面と、ノズルの軸方向、すなわ
ち、ノズルの高さ方向（ノズルの吐出口部を除く内孔部
を溶鋼が流れる方向）とが垂直でない角度を有している
ことを意味する。

【００１１】亀裂及び／またはスリットの生成状況を図
１および図２を用いて説明する。図１の（ａ）は、本発
明の鋳造用複合ノズルの軸線方向に沿った縦断面図であ
り、図１の（ｂ）は、亀裂及び／またはスリットのノズ
ル軸線方向に対する角度を説明する図であり、図２は、
鋳造用複合ノズルの横断面図（Ａ−Ａ断面図）であり、
いずれも亀裂及び／またはスリットの形態を示す図であ
る。稼働面を横切る亀裂及び／またはスリットは、図１
（ａ），（ｂ）および図２に示す下記の種類である。す
なわち、図１（ａ）において、内管材１０と本体材１
１の断面部に見られる、内管材の厚み寸法よりも小さい
「亀裂及び／またはスリット２」、内管材の厚み寸法よ
りも大きい「亀裂及び／またはスリット４」、および内
管材の厚み寸法とほぼ同じ寸法の「亀裂及び／またはス
リット３」、稼働面の表面に見られる、軸と任意の角
度θ（但し、θは軸方向に対し９０°、２７０°以外の
任意の角度を示す。なお、１２は軸方向を示し、１３は
軸に垂直な方向を示す）を有して軸方向に延びた「亀裂
及び／またはスリット５」、互いに交わる「亀裂及び／
またはスリット６」、稼働面を複数面に分割する亀甲状
及び／または格子状の「亀裂及び／またはスリット
７」、螺旋状に延びた「亀裂及び／またはスリット８」
であり、図２のノズル横断面に見られる、稼働面を横
切る「亀裂及び／またはスリット９」である。「亀裂及
び／またはスリット９」は、稼働面を横切る亀裂及び／
またはスリットであるなら、稼働面との角度はいかよう
でもよい。また、図１（ａ）に示した亀甲状及び／また
は格子状の「亀裂及び／またはスリット７」は１パター
ンであり、このパターンを稼動面に複数繰り返してもよ
い。前記のように図１（ａ）の断面部、図１（ａ）の稼
働面の表面部、および図２のノズル横断面部に見られる
亀裂及び／またはスリットであって、図１（ａ）の亀
裂及び／またはスリット２、３、４の形態と、図１
（ａ），（ｂ）の亀裂及び／またはスリット５、６、
７、８の形態と、図２の亀裂及び／またはスリット９
の形態との、３種の形態を組み合わせた亀裂及び/また
はスリットが実際に得られる亀裂及び／またはスリット
である。

【００１２】前記したように、複合ノズルにおいては、
特に、内面温度が急激に高くなることが大きな熱応力の
発生とそれによる割れの原因になるが、稼働面を横切る
前記形態を持った亀裂及び／またはスリットは、内管材
の周方向に膨張を逃がす余地をつくるので、熱応力の発
生を抑制できる。特に、軸方向に変位のある亀裂及び／
またはスリットは周方向に垂直な成分を持つので、効果
が得られる。望ましくは、複合ノズルの下部から上部ま
で互いの亀裂及び／またはスリットは不連続であって
も、軸方向成分は連続ないしは重複した亀裂及び／また
はスリットがよい。一方、稼働面を横切っても、軸方向
に変位のない亀裂及び／またはスリットは周方向の膨張
を逃がす余地をつくることができないので、割れを抑制
する効果は得られない。

【００１３】鋳造前に稼働面を横切りかつ少なくとも１
本は軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリットは、
次の各種方法にて作成できる。予め亀裂及び／またはス
リットのない内管材を複合化させた鋳造用ノズルの成形
体を作成し、しかる後、焼成する工程において、昇温時
にノズル外面を内管材の稼働面よりも速い昇温速度で焼
成するか、または、冷却時に内管材の稼働面をノズル外
面よりも速い速度で冷却するか、または、両方の方法を
採用することにより、内管材の稼働面を横切りかつ少な
くとも１本は軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリ
ットを作成することができる。これは、昇温時または冷
却時に内管材稼働面に材料の強度を超える引張応力を生
成させ、亀裂を生じさせる方法である。一般に、耐火材
料は、引張応力によって亀裂が生じることが知られてお
り、この力を利用するのが当該方法である。このとき作
成される亀裂の形態は、材料特性と昇温または冷却速度
等の焼成条件に依存するが、何れの亀裂も内管材の稼働
面を横切りかつ軸方向に変位のある亀裂及び／またはス
リットになる。

【００１４】なお、昇温時にノズル外面を内管材の稼働
面よりも速い昇温速度で焼成するには、通常の焼成方法
において行われるカーボン粉の充填をノズル外面側より
も内管材の稼働面側に多く行い、冷却時に外面に亀裂が
生じないように冷却速度を緩やかに行えばよい。また、
冷却時に内管材の稼働面をノズル外面よりも速い速度で
冷却するには、逆にカーボン粉をノズル外面側に多く充
填すればよく、このときには、昇温速度を緩やかにすれ
ばよい。また、無酸化炉を用いて焼成を行う場合には、
セラミックファイバーブランケットのような断熱材をノ
ズルの外面か内管材稼働面に配設して前記カーボン粉を
用いる場合と同様の条件で焼成すればよく、あるいは、
セラミックファイバーブランケットを可動式にして、昇
温時には内管材稼働面に配設し、冷却時にはノズル外面
に配設する方式にしてもよい。

【００１５】さらには、予め亀裂及び／またはスリット
のない内管材を複合化させた鋳造用ノズルを成形後、内
管材の稼働面の所望する亀裂及び／またはスリット部分
に、通常用いられる酸化防止材あるいは、高温揮発性の
フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を塗布
し、しかる後、前記急速焼成を行うことにより、所望部
分に亀裂及び／またはスリットを作成することができ
る。あるいは、逆に、通常用いられる酸化防止材あるい
は、高温揮発性のフェノール樹脂、アクリル樹脂、エポ
キシ樹脂等を内管材の稼働面の亀裂及び／またはスリッ
トを作成しない部分に塗布し、急速冷却を行うことによ
り内管材の稼働面を横切りかつ軸方向に変位のある亀裂
及び／またはスリットを作成することができる。これら
の酸化防止材あるいは、高温揮発性のフェノール樹脂、
アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を用いる理由は、塗布面
の温度がその周囲の面の温度よりも低温または高温に維
持されることにより、亀裂及び／またはスリット作成の
効果を発揮できるからである。

【００１６】さらに、次の方法によって、亀裂及び／ま
たはスリットを作成してもよい。すなわち、予め亀裂及
び／またはスリットのない内管材を複合化させた鋳造用
ノズルを作成し、しかる後、内管材の稼働面を横切りか
つ少なくとも１本は軸方向に変位のある亀裂及び／また
はスリットを前記亀裂及び／またはスリットの形態に機
械加工することによって得ることができる。

【００１７】さらに、本体材とは別に作成した内管材
に、内管材の稼働面を横切りかつ軸方向に変位のある亀
裂及び／またはスリットを前記の各種方法にて導入し、
前記の亀裂及び／またはスリットの形態を得た後、完全
に分割された部分を前記各種樹脂またはモルタル等で一
次結合させ、内管材を組み立てる。しかる後、組み立て
た内管材を本体材に内挿接合した後、焼成すれば、内管
材の一次結合部分は除去され、あとには亀裂及び／また
はスリットが生じることにより、内管材の稼働面を横切
りかつ軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリットを
得ることができる。

【００１８】さらに、一般に、高温であればあるほど、
また、粒径が小さければ小さいほど耐火原料の焼結が進
みやすいことが知られている。また、焼結が急速に進む
と、亀裂及び／またはスリットが生成することがある。
そこで、本発明者は鋭意検討し、内管材を構成する原料
粉末を焼結収縮させ、その際に内管材の稼働面を横切り
かつ軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリットを生
成させる発明を行うに到った。すなわち、骨材粒径の５
０％以下の粒径を有する微粉を５％〜８０％配合した内
管材を用いることにした。ここで、骨材粒径の５０％を
越える粒径では亀裂及び／またはスリットを生成でき
ず、また、骨材粒径の５０％以下の粒径を持つ微粉の量
が５％未満でも亀裂及び／またはスリットは生成できな
い。さらに、骨材粒径の５０％以下の粒径を持つ微粉の
量が８０％を越えると内管材が本体材から剥離すること
になった。なお、実際の亀裂及び／またはスリットの作
成は、この内管材を有する複合ノズルの製造において、
通常の焼成を実施することにより行うことができる。

【００１９】鋳造後に稼働面を横切りかつ少なくとも１
本は軸方向に変位のある亀裂及び／またはスリットは、
次の各種方法にて作成できる。ここで、鋳造後の前記亀
裂及び／またはスリットとは、鋳造直前のノズル予熱時
または鋳造時に生成される亀裂及び／またはスリットに
関するものである。鋳造直前のノズル予熱時の場合に
は、前記鋳造前の亀裂及び／またはスリット作成方法と
同様に、ノズル外面を内管材の稼働面に比べ速く昇温さ
せればよい。その手段は前記と同様に、例えば、セラミ
ックファイバーブランケットをノズル外面側よりも多め
に内管材の稼働面側に配設すればよい。鋳造時の場合に
は、稼働面に溶鋼が急激に接触するので、稼働面近傍の
温度は室温または予熱時の1000℃前後の温度から1550℃
前後に急上昇する。したがって、前記骨材粒径の５０％
以下の粒径を有する微粉を５％〜８０％配合した内管材
を用いることができる。ここで、稼働面付近の温度が急
上昇し、内管材の稼働面を横切りかつ軸方向に変位のあ
る亀裂及び/またはスリットが急速に生成されるので、
以後にノズル内部の温度が上昇しても、熱応力の発生が
抑制されることになる。なお、複合ノズル製造時には内
管材の稼働面に亀裂が入らないように緩やかな昇温速度
で焼成してもよいし、あるいは、通常の焼成を行い、亀
裂を生じさせておいてもよい。

【００２０】内管材と本体材とを一体複合化させる方法
において、次の何れを選んでもよい。すなわち、一体成
形方法、鋳込成形方法、キャスタブル成形方法、スリー
ブ挿入方式、溶射の方法、コーティングの方法等の内管
材と本体材とが一体複合化できる方法なら何れでもよ
い。一体成形方法とは、内管材用材料練土と本体材用材
料練土とを作成後それぞれを複合ノズル作成用型枠に装
填し、しかる後、常法による一軸プレス成形及び／また
はＣＩＰ成形にて成形体を作成する方法、あるいは、本
体材のみを一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形によ
って、仮成形した後、内管材用材料練土を本体材内面側
に装填後、一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形の本
成形を行い、成形体を作成する方法である。なお、内管
材と本体材との境界部分を両者が入り交じったボカシ構
造にしてもよい。

【００２１】鋳込成形方法とは、泥奬状態の本体材用材
料を型枠に流込み、脱水後脱枠し、しかる後、泥奬状態
の内管材用材料を本体材内側と型枠の間に流込み、同じ
く脱水後脱枠して成形体を得る方法である。なお、本体
材と内管材の成形順序を逆にしてもよいし、また、内管
材と本体材との境界部分を両者が入り交じったボカシ構
造にしてもよい。さらには、加圧鋳込み、遠心鋳込み、
電気泳動鋳込み等の各種鋳込み方法を用いることができ
る。キャスタブル成形方法とは、通常の不定形材料の作
成方法と同じである。すなわち、ノズル型の枠に本体材
用キャスタブル材料を流込み、硬化後脱枠、しかる後、
本体材の内側と型枠の間に内管材用キャスタブル材料を
流込み、硬化後脱枠して成形体を得る方法である。な
お、本体材と内管材の成形順序を逆にしてもよいし、ま
た、内管材と本体材との境界部分を両者が入り交じった
ボカシ構造にしてもよい。さらには、キャスタブル流込
み時に、振動を加えてもよい。

【００２２】スリーブ挿入方法とは、予め内管材と本体
材とを別々に一体成形、鋳込成形、キャスタブル成形等
により成形しておき、スリーブ状の内管材を本体材に装
填する方法である。内管材と本体材との境界面には、両
者を接合できるモルタル、両材質からなる練土等を配設
する。なお、内管材と本体材との境界部分を両者が入り
交じったボカシ構造にするため、予め内管材の外面と本
体材の内面とに凹凸を作成しておくのがよい。溶射の方
法とは、プラズマ状態になった内管材料を、予め成形体
として得られている本体材内面に溶射吹付して複合ノズ
ルを得る方法である。コーティングの方法とは、硬化剤
と内管材料を混合添加し、粘性を調整した溶液を、予め
成形体として得られている本体材内面に塗布して得られ
る方法である。なお、塗布は複数回行うことができる。

【００２３】以上の成形体を得た後は、常法により、乾
燥、焼成の工程を経て、製品である複合ノズルを得るこ
とができる。なお、前記で、一体複合化とは、内管材と
本体材とが物理的及び／または化学的に接合した状態を
言う。このように、内管材と本体材とが一体複合化して
いるので、内管材の稼働面を横切る亀裂及び／またはス
リットであっても、内管材が鋳造中に剥離することはな
い。

【００２４】本体材の構成は、母材部分及び／またはパ
ウダーライン部分及び／またはその他の部分から構成さ
れることを特徴としている。何れの構成であっても、稼
働面を横切りかつ少なくとも１本は軸方向に変位のある
亀裂及び／またはスリットを有する内管材であれば、効
果は変わらない。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づき詳細に説明
する。表−１に本発明の実施例を示す。しかし、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。 表−１で、亀裂及び／またはスリットの形態は、図
１（ａ）に示した亀裂及び／またはスリット２,３,４の
グループと、図１（ａ），（ｂ）に示した亀裂及び／ま
たはスリット５,６,７,８のグループと、図２に示した
亀裂及び／またはスリット９のグループを組み合わせて
できる形態を，単独または複数用いた形態である。表−
１中には、２−５−９，２−６−９のように、形態を()
−()−()で表現した。 (微粉粒径)／（骨材粒径)として、骨材の粒径に対
する微粉の粒径の比、及び、微粉の配合割合を％で表し
た。 生成された亀裂及び／またはスリット全てについ
て、稼働面で得られるそれらの軸方向成分の長さを総計
した。その総計とノズルの全軸長との比を％で表した。
なお、ノズルの全軸長は、内孔部が上下にストレートで
あれば、その長さになるが、浸漬ノズルのように吐出口
部を持つ場合には、吐出口部の長さをもってその部分の
軸長とした。

【００２６】 亀裂及び／またはスリットの作成方法
として、以下の≪１≫〜≪15≫の方法を単独または複
数、採用した。 ≪１≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、ノズルの
外面の昇温速度を内管材の稼働面のそれの約３倍で昇温
させて作成する方法。 ≪２≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、内管材の
稼働面の冷却速度をノズルの外面のそれの約２倍で降温
させて作成する方法。 ≪３≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、ノズルの
外面の昇温速度を内管材の稼働面のそれの約２倍で昇温
させるに際し、亀裂及び／またはスリットの部分にアク
リル樹脂を塗布して作成する方法。 ≪４≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、ノズルの
外面の昇温速度を内管材の稼働面のそれの約２倍で昇温
させるに際し、亀裂及び／またはスリットの部分にフェ
ノール樹脂を塗布して作成する方法。 ≪５≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、ノズルの
外面の昇温速度を内管材の稼働面のそれの約２倍で昇温
させるに際し、亀裂及び／またはスリットの部分にエポ
キシ樹脂を塗布して作成する方法。 ≪６≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、ノズルの
外面の昇温速度を内管材の稼働面のそれの約２倍で昇温
させるに際し、亀裂及び／またはスリットの部分に通常
用いられる酸化防止材を塗布して作成する方法。 ≪７≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、内管材の
稼働面の冷却速度をノズルの外面のそれの約１．５倍で
降温させるに際し、亀裂及び／またはスリットにはなら
ない部分にアクリル樹脂を塗布して作成する方法。 ≪８≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、内管材の
稼働面の冷却速度をノズルの外面のそれの約１．５倍で
降温させるに際し、亀裂及び／またはスリットにはなら
ない部分にフェノール樹脂を塗布して作成する方法。 ≪９≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、内管材の
稼働面の冷却速度をノズルの外面のそれの約１．５倍で
降温させるに際し、亀裂及び／またはスリットにはなら
ない部分にエポキシ樹脂を塗布して作成する方法。 ≪10≫ 鋳造前のノズル製造時の焼成工程で、内管材の
稼働面の冷却速度をノズルの外面のそれの約１．５倍で
降温させるに際し、亀裂及び／またはスリットにはなら
ない部分に通常用いられる酸化防止材を塗布して作成す
る方法。 ≪11≫ 鋳造前のノズル製造時に、内管材の稼働面に亀
裂及び／またはスリットを機械加工によって作成する方
法。 ≪12≫ 鋳造前のノズル製造時に、内管材を作成し、内
管材の稼働面を横切りかつ軸方向に変位のある亀裂及び
／またはスリットを機械加工によって作成後、分割部分
を高温揮発性のフェノール樹脂で接着後、その内管材を
本体材に挿入し、焼成して内管材と本体材とを接合して
作成する方法。 ≪13≫ 鋳造前のノズル製造時に、微粉粒径と配合量を
制御して、焼成時の焼結収縮を利用して作成する方法。 ≪14≫ 鋳造直前のノズル予熱時に、ノズルの外面の昇
温速度を内管材の稼働面のそれの約４倍で昇温させて作
成する方法。 ≪15≫ 鋳造時には、微粉粒径と配合量を制御して、焼
成時の焼結収縮を利用して作成する方法。

【００２７】以上のようにして作成された本発明品の耐
熱スポーリング性を調べた。作成された室温にある複合
ノズルの内孔部に、1600℃の溶鋼を速やかに通過させ、
１０分間溶鋼を通過させ続けたときの、溶鋼通過中及び
溶鋼通過後のノズルの外観観察を行った。実験後のノズ
ル外観から、以下の判定を行った。 １．以下の項目に該当する場合は、耐熱スポーリング性
が悪いと判定（表−１には、×印で表示）。 1)内管材が剥離した場合。 2)ノズルが割れた場合。 3)割れや剥落は無いが、稼働面から外面に亀裂及び／ま
たはスリットが貫通した場合。 ２．以下の項目に該当する場合は、耐熱スポーリング性
が良好と判定（表−１には、○印で表示）。 1)内管材の剥離、ノズルの割れ、本体材の亀裂及び／ま
たはスリットの生成がない場合。 2)内管材の稼働面を横切る亀裂及び／スリットが新たに
生成した場合。 ３．以下の項目に該当する場合は、耐熱スポーリング性
が劣ると判定（表−１には、△印で表示）。 1)割れや剥落は無く、稼働面から外面に亀裂及び／また
はスリットが貫通していないが、本体材に新たに亀裂及
び／またはスリットが生成した場合。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【発明の効果】本発明により、複合材料の本来の特性が
生かされ、カーボンピックアップがなく、耐溶損性が高
く、アルミナ閉塞を起こさない、しかも、耐熱スポーリ
ング性に優れる鋳造用複合ノズルを提供できるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の鋳造用複合ノズルの軸線方
向に沿った縦断面図であり、亀裂及び／またはスリット
の形態を示す図であり、（ｂ）は、「亀裂及び／または
スリット５」のノズル軸線方向に対する角度を説明する
図である。

【図２】本発明の鋳造用複合ノズルの横断面図（Ａ−Ａ
断面図）であり、亀裂及び／またはスリットの形態を示
す図である。

【符号の説明】

１：稼働面 ２：内管材の厚み寸法よりも小さい亀裂及び／またはス
リット ３：内管材の厚み寸法とほぼ同じ寸法の亀裂及び／また
はスリット ４：内管材の厚み寸法よりも大きい亀裂及び／またはス
リット ５：稼働面において、軸と任意の角度θ（ただし、θは
軸方向に対し９０°、２７０°以外の任意の角度）を有
し、軸方向に延びた亀裂及び／またはスリット ６：稼働面において、互いに交わる亀裂及び／またはス
リット ７：稼働面を複数面に分割する亀甲状及び／または格子
状の亀裂及び／またはスリット ８：稼働面において、螺旋状に延びた亀裂及び／または
スリット ９：横断面において、稼働面を横切る亀裂及び／または
スリット １０：内管材 １１：本体材 １２：軸方向 １３：軸方向に垂直な方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 11/10 ３３０ Ｂ２２Ｄ 11/10 ３３０Ｈ ３３０Ｔ 41/52 41/52 (72)発明者 林 ▲ウェイ▼ 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） 4E004 FA10 FB04 FB10 SA01 4E014 DA02 DA03 DB01 DB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管材とそれ以外の本体材とからなる複
   合材であって、鋳造前及び／または鋳造後に稼働面を横
   切りかつ少なくとも１本は軸方向に変位のある亀裂及び
   ／またはスリットを有する内管材であることを特徴とす
   る鋳造用ノズル。
2. 【請求項２】 本体材が単独または複数の部材から構成
   されることを特徴とする請求項１記載の鋳造用ノズル。
3. 【請求項３】 内管材に用いる材料において、骨材粒径
   の５０％以下の粒径を有する微粉を５％〜８０％配合す
   ることを特徴とする請求項１記載の鋳造用ノズル。
4. 【請求項４】 内管材と本体材とを一体複合化させたこ
   とを特徴とする請求項１記載の鋳造用ノズル。