JP2001030047A

JP2001030047A - 摺動面を有する浸漬ノズル

Info

Publication number: JP2001030047A
Application number: JP11205991A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Shin; 恭彰進; Yoshitaka Hiraiwa; 義隆平岩; Arihito Mizobe; 有人溝部; Tsutomu Miura; 勉三浦; Toshiaki Kaneko; 俊明金子; Shiro Sukenari; 史郎祐成; Yoshiaki Otsuka; 良朗大塚
Original assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】上端部に摺動板れんがをモルタルで接合、
一体化した摺動面を有する浸漬ノズルにおいて、浸漬ノ
ズル本体部に生じる亀裂の発生を抑制し、目地部モルタ
ルの耐溶損性を向上する。これにより、浸漬ノズルの耐
用性を向上するとともに、亀裂からの空気吸い込みによ
る鋼品質の劣化を防止する。【解決手段】浸漬ノズルの上端面に摺動板れんがを接
合、一体化する際に使用する接合用モルタルが、耐火原
料粉末４０〜９０重量％と、軟化点３００℃〜１０００
℃の低融点ガラス１〜３０重量％と、低融点金属粉１〜
１０重量％と、有機バインダー７〜３０重量％とを含む
構成とする。さらに、上記の耐火原料粉末が、アルミナ
含有原料５０〜９９重量％、粘土１〜１０重量、その他
の原料粉末４０重量％以下の構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造に
おいて使用される上端に摺動板れんがを接合して一体化
した摺動面を有する浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、浸漬ノズルは、タンディッシュ
からモールドヘ溶鋼を注入する際に、溶鋼の酸化を防止
したり、乱流やスプラッシュの発生を抑制したりする目
的で使用されており、使用中に損傷が大きくなったり、
閉塞したり、割れたりした場合には、鋳造作業の途中で
新品と交換される。

【０００３】この浸漬ノズルの交換作業は、一般に、鋳
造を一旦中断してタンディッシュを上昇した後、モール
ドから引き上げてから新品と交換する方法が採用されて
いる。従って、この浸漬ノズルの交換作業は、要する時
間が長くなればモールド内の溶鋼が凝固し、連続鋳造を
再開できなくなるため迅速に行うことが重要である。特
表平４−５０１５３５号公報には、タンディッシュを上
昇することなく浸漬ノズルを短時間内に交換できる可閉
式出湯装置が開示されている。この装置は、溶鋼流量を
制御する３枚１組のプレー卜れんがの下に、上端に摺動
面を有する浸漬ノズルが、プレートれんが側に押圧さ
れ、かつ摺動可能に取りつけられる構造となっている。
この装置における浸漬ノズルの交換は、鋳造を中断する
ことなく、新しい浸漬ノズルをモールド内溶鋼中に浸漬
した状態で装置摺動機構部にセットし、その後、浸漬ノ
ズルの摺動面が一番下のプレートれんが下面を摺動しな
がら、使用中の浸漬ノズルを瞬時に押し出すことで、新
しい浸漬ノズルを鋳造位置にセッ卜するものである。こ
の摺動面を有する浸漬ノズルは、図１のように浸漬ノズ
ル２の上端面に摺動板れんが１をモルタル３を用いて接
合し、摺動板れんがの側面と浸漬ノズルの上部側面をメ
タルケース４で覆って一体化したものである。

【０００４】この摺動板れんがと浸漬ノズルの接合に使
用するモルタルには、使用中に隙間が発生しないような
強接着力と使用中に面間から空気を吸い込まないシール
性、さらに溶鋼と接触する部位では耐食性が要求され
る。

【０００５】この用途に適したモルタルとして、従来
は、耐火粉末に水ガラス、リン酸アルミニウムあるいは
高分子樹脂等のバインダーを添加したものが使用されて
きている。

【０００６】しかしながら、このモルタルを用いた浸漬
ノズルの実炉での使用を重ねてきたが、使用中に浸漬ノ
ズルに亀裂が入り、浸漬ノズルが折れたり、割れたりす
る事故をしばしば経験している。

【０００７】一方、摺動板れんがの材質は、その要求特
性の厳しさから、結果的に、浸漬ノズル本体材質より熱
膨張率が大きいものが選ばれる。そのため、摺動板れん
がは、使用中に浸漬ノズル本体部より大きく膨張しよう
とする。このため浸漬ノズル本体の接合面では大きな引
張応力が発生する。つまり、この引張応力によって浸漬
ノズル本体に亀裂が発生したり、さらに亀裂が拡大して
割れが生じたりすると推定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本願発明において解決
すべき課題は、この図１に示すような浸漬ノズル上端部
に摺動板れんがを接合した構造の摺動面を有する浸漬ノ
ズルにおいて、使用時の摺動板れんがと浸漬ノズル本体
部との熱膨張差に起因する浸漬ノズル本体の亀裂の発生
を抑制することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この摺動板れんがの膨張
により浸漬ノズル本体に生じる亀裂を防止するために以
下の３つの手段が考えられる。

【００１０】手段１．摺動板れんがを低熱膨張化するこ
と。

【００１１】手段２．モルタルの接着力を低減するこ
と。

【００１２】手段３．モルタルに軟化変形性を付加する
こと。

【００１３】このうち、手段１は、摺動板れんがの耐食
性を同時に維持することが難しく、手段２はモルタルの
シール性を維持することが難しいため、本発明に際して
は、手段３のモルタルに軟化変形性を付加する方法につ
いて検討した。

【００１４】本発明は、その検討の結果得られたもので
あり、つまり、浸漬ノズルの上端面に摺動板れんがをモ
ルタルを介して接合し、摺動板れんがとをモルタルによ
って一体化した上端に摺動面を形成した浸漬ノズルにお
いて、モルタルの原料が、耐火原料粉末４０〜９０重量
％と、軟化点３００℃〜１０００℃の低融点ガラス１〜
３０重量％と、低融点金属粉１〜１０重量％と、有機バ
インダー７〜３０重量％とで構成されることを特徴と
し、さらに、モルタルの原料中の耐火原料粉末が、アル
ミナ含有原料５０〜９９重量％と、粘土１〜１０重量％
と、その他の原料粉末４０重量％以下とで構成されてい
ることを特徴とする。

【００１５】本発明のモルタルに使用する耐火原料粉末
としてはモルタルに適度な耐火性を付与するものであれ
ば特に限定するものではないが、一般的な例として、酸
化物として珪石、珪砂、溶融シリカ、含水無定形シリ
カ、無水無定形シリカ等のシリカ質、ムライト、ボーキ
サイト、バン土頁岩、シリマナイト、カイヤナイト、焼
結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナ等のアルミナ
質、ロー石、シャモット、陶石、粘土、カオリン、ベン
トナイト等のアルミナ−シリカ質、ジルコン、ジルコニ
ア、アルミナジルコニア、ジルコニアムライト等のジル
コニア質、電融マグネシア、焼結マグネシア、アルミナ
−マグネシアスピネル、酸化カルシウム等の塩基性質、
酸化クロム、クロム鉄鉱等のクロム質、炭化物としては
炭化珪素、炭化アルミニウム、炭化ジルコニウム等の炭
化物、窒化物としては窒化ジルコニウム、窒化珪素、窒
化珪素鉄、窒化硼素、窒化アルミニウム等、カーボンを
含む原料としてはコークス、天然黒鉛、人造黒鉛、仮焼
無煙炭、ピッチ粉、カーボンブラック、カーボンれんが
及び電極屑などの炭素質の耐火原料からなる群より選択
し、必要に応じて１種又は２種以上を併用することがで
きる。

【００１６】耐火粉末原料の含有量は、４０〜９０重量
％が好ましく、４０重量％未満だとモルタルとして必要
な粘稠度が満たされず、９０重量％を越えると可塑性が
失われる。

【００１７】耐火原料粉末は、融点が低いものを使用す
ると、一緒に使用している低融点ガラスにより、低融化
し耐食性を著しく低下させる場合もある。また、浸漬ノ
ズルの材質はアルミナ−黒鉛質が一般的に使用されてお
り、熱膨張率を同程度に維持する観点から、アルミナを
含有する原料を主体的に使用することが望まれ、例え
ば、アルミナ含有原料５０〜９９重量％、粘土１〜１０
重量％、その他の原料粉末が４０重量％以下であるもの
が好ましい。

【００１８】粘土は、作業性、特にこて伸び性を与える
ために必要であり、耐火物に一般に使用している粘土が
使用できる。しかしながら、添加量が１０重量％を越え
ると有機バインダーの添加量の増加を招き、モルタルの
諸物性の低下を引き起こす。ここでいうアルミナ含有原
料とは、電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、
スピネル、ムライト、アルミナジルコニア、ジルコニア
ムライト、ボーキサイト、バン土頁岩、シリマナイト、
カイヤナイト等である。

【００１９】このアルミナ含有原料のＡｌ₂Ｏ₃含有量
は、６０重量％以上が好ましい。６０重量％より少ない
と、同時に含有するＳｉＯ₂成分の量が増えて低融点ガ
ラスと反応し低融物となりやすいので、耐食性やシール
性が低下してくる問題がある。また、アルミナ含有原料
は、添加する低融点金属粉と反応しモルタル組織を緻密
化するため、シール性が向上する効果もある。

【００２０】また、耐火原料粉末中、上記アルミナ含有
原料及び粘土を除くその他の原料粉末を、モルタルの耐
食性に大きな影響を生じさせないように４０重量％まで
であれば許容できる。

【００２１】その他の原料粉末としては、例えば、使用
時の膨張性付与のために、珪石等を添加することもでき
る。

【００２２】モルタルに低融点ガラスを添加すること
で、使用時に熱を受けてモルタルが軟化変形しやすくな
り、摺動板れんがの膨張によって発生する浸漬ノズルの
接合面への引張応力を緩和することができ、浸漬ノズル
本体部への影響が少なくなる。つまり、摺動板が膨張し
た場合には、軟化したモルタルが摺動板とともに延びる
ことで浸漬ノズルの接合面へ及ぼされる引張応力が吸収
されるのである。

【００２３】低融点ガラスとしては、ホウケイ酸系ガラ
スやリン酸系ガラス、ジルコンフリット等が使用でき
る。

【００２４】使用時に摺動板れんがと浸漬ノズル間の接
合面の温度は５００〜１４００℃の範囲になることが考
えられ、この温度域で接合面間のモルタルが軟化変形し
やすくなればよく、従って低融点ガラスの軟化点は３０
０℃以上あればよい。

【００２５】但し、軟化点が１０００℃を越える場合に
は、この温度の領域はノズル孔周囲となるため狭い範囲
でしか応力吸収効果がないため効果が少なく、３００℃
未満の場合には、ガラス成分とアルミナ含有原料中のア
ルミナとが反応して低融物を生成するために、耐食性が
低下したり、シール性が低下してしまう問題がある。従
って、使用する低融点ガラスの軟化点は３００〜１００
０℃が好ましい。

【００２６】低融点ガラスの添加量については、１〜３
０重量％である。１重量％未満ではモルタルを軟化させ
ることができないため効果がなく、３０重量％を越える
と、溶鋼中の成分と低融点物質を生成して、耐食性が低
下するため好ましくない。

【００２７】本発明における低融点金属は、例えばアル
ミニウムを１〜１０重量％の範囲で配合中に添加するこ
とで、使用中にアルミニウムが溶融して、モルタル中に
浸透してきた空気中の酸素と反応してＡｌ₂Ｏ₃となる。
この反応は、体積膨張を伴うため、モルタルの気孔を充
填して緻密化するためシール性が向上する。また、この
反応によって耐酸化性も良好となる。

【００２８】低融点金属としては、アルミニウムの他に
マグネシウム、銅、ジルコニウム等やその合金等が考え
られるが、量的問題、取り扱いの問題、酸化物になって
からの耐食性等を考慮するとアルミニウムやその合金が
最適である。

【００２９】低融点金属の添加量については、１重量％
未満では効果がなく、１０重量％を越えると熱間での軟
化性が低下するので好ましくない。

【００３０】つぎに有機バインダーは、接着力を得るた
めに使用するもので高分子樹脂が使用でき、例えば、フ
ェノール樹脂、アクリル酸樹脂、シリコン樹脂、ピッチ
等が使用できる。また、フェノール樹脂を使用した場
合、作業性、可使時間等の観点から、溶媒で任意に薄め
てもよい。また高分子のエマルジョンも使用できる。

【００３１】有機バインダーの添加量については、７〜
３０重量％である。７重量％未満では、接着力が不十分
であり、３０重量％を越えると使用中に有機物が分解し
揮発するため、組織がポーラスとなり耐食性が低下す
る。

【００３２】このモルタルには、通常のモルタルに使用
する消泡剤、発泡剤、作業性付与剤等の添加剤を使用す
ることができる。更に、これらと同様な効果が得られる
物質から１種又は２種以上を選択して使用できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】表１は、本発明のモルタルの実施
例を比較例とともに示す。実施例及び比較例ともに使用
した耐火原料の粒度は全て１ｍｍ以下である。

【００３４】

【表１】アルミナ含有原料としてのアルミナ粉末としては、Ａｌ
₂Ｏ₃含有量９７％の焼結アルミナを使用した。その他の
原料粉末としては、珪石、ジルコニア、カーボンから選
択して使用した。低融点金属粉としては、アルミニウム
粉末を使用し、低融点ガラスとしては、フリットＡ，
Ｂ，Ｃから選択して使用した。

【００３５】これらの配合物にフェノール樹脂を加え、
卓上ミキサーで２０分間混練してモルタルを得た。この
モルタルを図１のように、摺動板れんが１と浸漬ノズル
本体２との間の接合部のモルタル３として使用した。

【００３６】このモルタルの評価は、図２に示す加熱試
験装置を使用して行った。この装置は、炉５の下部にバ
ーナー６を備え、炉の上部には貫通孔７があり、この貫
通孔と摺動面を有する浸漬ノズルの溶鋼流通内孔の軸心
を合致させて、ノズルの内孔部を加熱するものであり、
実炉使用時の溶鋼通過による加熱状態に試験条件を近づ
けたものである。モルタルは接着面に厚み１ｍｍで使用
し、両側から１ｔの圧力で締め付けた後、上プレート側
から内孔部が１４００℃になるまで、バーナーで加熱
し、加熱中及び加熱後の浸漬ノズルの外表面に達する亀
裂の有無を観察し評価するものである。

【００３７】また、別途作製したサンプルを用いて、熱
間気密性、接着強さ、熱間軟化性及び耐食性についても
評価した。熱間気密性については、特開平４−１２２３
９号公報に記載の実使用条件と同じ温度、圧力の設定が
可能でサンプルの気密性が数値的に評価される試験装置
を使用して、０．５気圧に減圧した状態から１気圧の大
気圧に戻るまでの時間を測定したものであり、時間が長
いほど気密性に優れるということになる。

【００３８】接着強さについては、２０×２０×４０ｍ
ｍの形状に加工した摺動板れんがを各モルタルを用い
て、約１ｍｍの目地で接合し、室温での接合部の曲げ強
さを測定し、接着強さの指標とした。

【００３９】熱間軟化性については、モルタル材質にて
４０×４０×４０ｍｍの形状のサンプルを作製し、１０
００℃での圧縮強さを測定した。

【００４０】耐食性については、所定の形状に加工した
摺動板れんが間に各モルタルを用いて、約１ｍｍの目地
で接着し、内張試験法によって、その減寸率を指数化し
たもので、数値が小さいほど良好なことを示す。

【００４１】実施例１は、アルミナ粉末、粘土、カーボ
ンからなる耐火原料粉末を７２重量％、低融点金属であ
るアルミニウム粉末を５重量％と、軟化点５００℃の低
融点ガラスであるフリットＡ３重量％と、フェノール樹
脂２０重量％からなるモルタルである。加熱試験後、浸
漬ノズル外表面には亀裂の発生は認められず、また接着
強さ、熱間気密性及び耐食性も良好であった。

【００４２】実施例２から実施例４にかけては、低融点
ガラスの添加量を増やしていったものであるが、加熱試
験では浸漬ノズルには亀裂が生じることがなく良好であ
った。

【００４３】実施例５は異なる軟化点の低融点ガラスを
組み合わせたもので、フリットＡのみを多く使用するよ
りも耐食性の低下が少ない。

【００４４】実施例６はその他の原料粉末として珪石
を、実施例７は同様にジルコニアを使用しているが、い
ずれも良好な結果である。

【００４５】これに対して、比較例１は低融点ガラスを
含有しない例であり、加熱中に浸漬ノズルに亀裂が発生
した。

【００４６】比較例２は、低融点ガラスの添加量が３５
重量％と本発明の範囲外であり、耐食性が低下し、使用
に問題がある。

【００４７】比較例３は、低融点ガラスの軟化点が１１
００℃と本発明の範囲外のものを使用したが、モルタル
軟化が不十分であり、加熱テスト後の浸漬ノズルに亀裂
が見られた。

【００４８】

【発明の効果】本発明のモルタルを使用して、浸漬ノズ
ル上端部に摺動板れんがを接合、一体化した摺動面を有
する浸漬ノズルは、使用中において、浸漬ノズルへの亀
裂の発生がなくなり、かつ、摺動板れんがの接合面にお
ける目地部の溶損がなくなったことにより、浸漬ノズル
の耐用性が向上する。さらに浸漬ノズル亀裂部からの空
気吸い込みに起因する鋼品質の劣化を生じることがな
く、操業の安定度を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモルタルが使用できる浸漬ノズルの
断面構造を示す。

【図２】モルタルの評価のための加熱試験装置を示
す。

【符号の説明】

１摺動板れんが２浸漬ノズル３モルタル４メタルケース５炉６バーナー７貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平岩義隆福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社第一事業部内 (72)発明者溝部有人福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社第一事業部内 (72)発明者三浦勉福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社第一事業部内 (72)発明者金子俊明福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号黒崎窯業株式会社第一事業部内 (72)発明者祐成史郎大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者大塚良朗大分県大分市大字西ノ洲１番地新日本製鐵株式会社大分製鉄所内Ｆターム(参考） 4E004 FB10 FC02 FC10 4E014 DA01 DA02 DB03 DD02 4G033 AA02 AB01 AB07 AB08 AB09 AB21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上端面に摺動板れんがをモルタルを介し
て接合し一体化した浸漬ノズルにおいて、前記モルタルが、耐火原料粉末４０〜９０重量％と、軟
化点３００℃〜１０００℃の低融点ガラス１〜３０重量
％と、低融点金属粉１〜１０重量％と、有機バインダー
７〜３０重量％からなる摺動面を有する浸漬ノズル。
【請求項２】耐火原料粉末が、アルミナ含有原料５０
〜９９重量％、粘土１〜１０重量％、その他の原料粉末
が４０重量％以下である請求項１に記載の摺動面を有す
る浸漬ノズル。