JP2001105107A - 耐火物用高気密性パッキング材およびそれを用いた連続鋳造方法 - Google Patents

耐火物用高気密性パッキング材およびそれを用いた連続鋳造方法

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JP2001105107A
JP2001105107A JP28455099A JP28455099A JP2001105107A JP 2001105107 A JP2001105107 A JP 2001105107A JP 28455099 A JP28455099 A JP 28455099A JP 28455099 A JP28455099 A JP 28455099A JP 2001105107 A JP2001105107 A JP 2001105107A
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Katsuhiro Sasai
勝浩 笹井
Hajime Hasegawa
一 長谷川
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ノズル接合部のシール性を向上さ
せ、鋳造全体にわたって空気の侵入を防止できるパッキ
ング材および鋳造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 耐火物粉末の少なくとも1種類以上およ
び繊維からなり、これにMgOとC、Al、Ti、Zr
の内1種類以上の還元材を含有させたことを特徴とする
耐火物用高気密性パッキング材および該パッキング材を
用いたことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。MgOを1
〜50重量%、C、Al、Ti、Zrの内1種類以上の
還元材を総重量%で1〜50重量%含有させることが望
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐火物と耐火物の
接合部に介在させ、溶融金属中への空気の侵入を防止す
るためのパッキング材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において、タンディッシュ
から鋳型内への溶鋼供給はストッパー方式から流量制御
性の高いスライディングノズル方式に移行しつつある。
スライディングノズル方式の場合、タンディッシュ−鋳
型間はタンディッシュ上ノズル、スライディングノズ
ル、中間ノズル及び浸漬ノズルから構成されており、各
ノズル間の接合部には空気の侵入を防止するためにパッ
キング材が使用されている。各ノズルを接合し、一つの
システムとして機能させる際、パッキング材の役割は極
めて重要であり、十分なシール効果が得られなければ、
ノズル間から空気が侵入し、溶鋼を酸化させるといった
問題が生じる。このため、パッキング材のシール性を高
めることを目的として、特公昭60−15592号公報
に記載されているように、Al等の低融点金属を添加し
たパッキング材が開発され、溶鋼の酸化防止にある程度
の効果を発揮している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】パッキング材に低融点
金属を添加すると、使用中に金属が溶融し、パッキング
材を浸透してきた空気中の酸素と反応するため、パッキ
ング材のシール性は向上する。しかしながら、低融点金
属として、例えばAlを用いれば、鋳造時間の経過と共
にAlの表面に強固なAl23酸化膜が形成され、酸素
の拡散が阻害されるため、酸化反応は停止する。このた
め、鋳造開始初期にはパッキング材のシール性は高い
が、鋳造時間が経過するとAl添加の効果はなくなり、
シール性は低下する。
【0004】これらの問題を鑑み、本発明は、ノズル接
合部のシール性を向上させ、鋳造全体にわたって空気の
侵入を防止できるパッキング材および鋳造方法を提供す
ることを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下に構成を要旨とする。即ち、(1)耐
火物用高気密性パッキング材において耐火物粉末の少な
くとも1種類以上および繊維からなり、これにMgOと
C、Al、Ti、Zrの内1種類以上の還元材を含有さ
せたことを特徴とする耐火物用高気密性パッキング材で
ある。また、(2)耐火物用高気密性パッキング材にお
いて耐火物粉末の少なくとも1種類以上および繊維から
なり、これにMgOを1〜50重量%とC、Al、T
i、Zrの内1種類以上の還元材を総重量%で1〜50
重量%含有させたことを特徴とする耐火物用高気密性パ
ッキング材である。また、(3)鋼の連続鋳造方法にお
いて前記(1)または(2)記載の耐火物用高気密パッ
キング材を用いたことを特徴とする鋼の連続鋳造方法で
ある。
【0006】
【発明の実施の形態】一般に、スライディングノズル方
式の場合、タンディッシュ−鋳型間はタンディッシュ上
ノズル、スライディングノズル、中間ノズル及び浸漬ノ
ズルから構成されており、各ノズル内には1〜2m/s
程度の高流速の溶鋼が流れている。このため、ノズル接
合部のシール性が悪いと、溶鋼流のエジェクター効果に
より空気が侵入し、(1)式のように溶鋼中のAlと反
応することにより介在物を生成する。 4Al(溶鋼中)+3O2(空気中) =2Al23(溶鋼中) (1)
【0007】このようにして生成したAl23介在物は
溶鋼の清浄性を低下させるだけでなく、ノズル内壁に付
着し、ノズル詰まりの原因にもなる。したがって、ノズ
ル間のシール性を確保することは、鋳片の品質上及び操
業上の両面から極めて重要な課題となっている。
【0008】本発明者らは、ノズル間のシール性を向上
させるため、ノズル接合部に使用するパッキング材に蒸
気圧の高い物質を添加し、この蒸気により空気中の酸素
の侵入を防止する方法について詳細な検討を行ってき
た。その結果、パッキング材に蒸気圧の高い金属からな
る酸化物とこの酸化物を還元できる元素を同時に添加し
て、パッキング材から徐々に金属蒸気を生成させると、
ノズル接合部のシール性が格段に向上することを見いだ
した。
【0009】蒸気圧の高い金属の酸化物としてはMgO
が適正であり、この酸化物とC、Al、Ti、およびZ
rの内の1種類以上の還元材をパッキング材に添加する
と、鋳造時に各々(2)〜(5)式の反応が生じMg蒸
気が発生する。 MgO+C=Mg(蒸気)+CO (2) 3MgO+2Al =3Mg(蒸気)+Al23 (3) 2MgO+Ti=2Mg(蒸気)+TiO2 (4) 2MgO+Zr=2Mg(蒸気)+ZrO2 (5)
【0010】ノズル接合部に侵入してきた空気中の酸素
はパッキング材中から発生してきたMg蒸気によりパッ
キング材中への侵入が抑制されると共に、一部パッキン
グ材に侵入してきた酸素は(6)式によりMg蒸気と反
応し、MgOとしてパッキング材に固定される。 2Mg(蒸気)+O2(空気中) =2MgO(パッキング材中) (6)
【0011】このため、酸素は溶鋼中まで浸透せず、
(1)式の反応で示される溶鋼の酸化は起こらない。ま
た、MgOの還元反応は、C、Al、Ti、Zrを用い
れば、パッキング材使用温度(1300℃程度)で十分
に進行するため、パッキング材内部からは常に新しいM
gガスが供給され、(6)式の反応が停滞することはな
い。しかし、純Mgを使用するとガス化反応は急激に進
行するため、ノズル割れの原因になったり、鋳造後半ま
でパッキング材中にMgが残留せず、シール効果が失わ
れるといった問題が生じる。このため、MgOを還元し
てMg蒸気を発生させる本発明は、Mg蒸気の発生速度
を制御できるため、パッキン材のシール効果は鋳造後半
まで維持され、ノズル割れ等のトラブルもなく鋳造でき
る。
【0012】本発明におけるパッキング材の配合は、耐
火性粉末の少なくとも1種類以上および繊維よりなり、
これにMgOを1〜50重量%とC、Al、Ti、Zr
の内1種類以上の還元材を総重量%で1〜50重量%含
むものであれば良い。MgOが1重量%未満ではMg蒸
気の生成量が少ないためシール性が低下し、MgOが5
0重量%超ではパッキング材を構成する耐火物粉末や繊
維の量が相対的に少なくなりパッキング材の強度が低下
する。また、C、Al、Ti、Zrの総含有率が1重量
%未満であればMgOの還元が進み難く、反対に総含有
率が50重量%超であればパッキング材を構成する耐火
物粉末や繊維の量が相対的に少なくなりパッキング材の
強度が低下する。
【0013】耐火性粉末としては、通常金属酸化物、金
属炭化物、金属窒化物の内から任意に選んだ1種類以上
のものを、また繊維としては通常の無機質、有機質、金
属等を使用することが可能である。
【0014】本発明は、ここで述べたタンディッシュ−
鋳型間のノズルだけに限られたものではなく、取鍋のノ
ズル、RH等、全ての耐火物と耐火物の接合部に適用で
きるものである。
【0015】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。 (実施例1)タンディッシュ−鋳型間がタンディッシュ
上ノズル、スライディングノズル、中間ノズル及び浸漬
ノズルから構成されている連続鋳造設備において、各ノ
ズル間の接合部に、焼結アルミナ60重量%、粘土17
重量%、MgO10重量%、金属Al5重量%、C粉末
5重量%、セラミックファイバー3重量%からなる配合
の2mm厚みのパッキング材を使用し、鋳造速度1.6
m/minで、成分C:30ppm、Si:0.015
%、Mn:0.25%、P:0.02%、S:0.01
%、Al:0.04%の溶鋼1250tを鋳造した。タ
ンディッシュ−鋳型間のノズル接合部における空気酸化
量を評価するために、タンディッシュ出側と鋳型間の溶
鋼中Al濃度の減少量を鋳造初期と、鋳造中期及び鋳造
末期で測定した。その結果、タンディッシュ−鋳型間の
溶鋼中Al濃度の減少量は、鋳造初期と、鋳造中期及び
鋳造末期の全てで4ppm以下に抑えられた。これによ
り、ノズル詰まり及び介在物欠陥は全く発生しなかっ
た。
【0016】(実施例2)タンディッシュ−鋳型間がタ
ンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノ
ズル及び浸漬ノズルから構成されている連続鋳造設備に
おいて、各ノズル間の接合部に、焼結アルミナ57重量
%、粘土15重量%、MgO10重量%、金属Ti10
重量%、金属Zr5重量%、セラミックファイバー3重
量%からなる配合の2mm厚みのパッキング材を使用
し、鋳造速度1.6m/minで、成分C:30pp
m、Si:0.015%、Mn:0.25%、P:0.
02%、S:0.01%、Al:0.04%の溶鋼12
50tを鋳造した。その結果、タンディッシュ−鋳型間
の溶鋼中Al濃度の減少量は、鋳造初期と、鋳造中期及
び鋳造末期の全てで4ppm以下に抑えられた。これに
より、ノズル詰まり及び介在物欠陥は全く発生しなかっ
た。
【0017】(比較例1)タンディッシュ−鋳型間がタ
ンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノ
ズル及び浸漬ノズルから構成されている連続鋳造設備に
おいて、各ノズル間の接合部に、焼結アルミナ70重量
%、粘土27重量%、セラミックファイバー3重量%か
らなる配合の2mm厚みのパッキング材を使用し、鋳造
速度1.6m/minで、成分C:30ppm、Si:
0.015%、Mn:0.25%、P:0.02%、
S:0.01%、Al:0.04%の溶鋼1250tを
鋳造した。パッキング材中にMgOと還元材が含まれて
いなかったため、パッキング材を通して溶鋼中に酸素が
侵入し、鋳造初期から鋳造末期までタンディッシュ−鋳
型間で溶鋼中のAl濃度が19ppm低下した。その結
果、鋳造全体にわたって介在物性欠陥が発生すると共
に、鋳造中期からはノズル詰まりも発生した。
【0018】(比較例2)タンディッシュ−鋳型間がタ
ンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノ
ズル及び浸漬ノズルから構成されている連続鋳造設備に
おいて、各ノズル間の接合部に、焼結アルミナ60重量
%、粘土27重量%、セラミックファイバー3重量%、
金属Al10重量%からなる配合の2mm厚みのパッキ
ング材を使用し、鋳造速度1.6m/minで、成分
C:30ppm、Si:0.015%、Mn:0.25
%、P:0.02%、S:0.01%、Al:0.04
%の溶鋼1250tを鋳造した。パッキング材中に還元
材となる金属Alが含まれていたため、鋳造初期にタン
ディッシュ−鋳型間の溶鋼中Al濃度の減少量は4pp
m以下に抑えられたが、MgOがパッキング材中に含有
されていなかったため鋳造中期及び末期で、タンディッ
シュ−鋳型間の溶鋼中Al濃度が20ppmまで大幅に
減少した。その結果、鋳造中期以降で介在物性欠陥が発
生し、鋳造末期にはノズル詰まりが発生した。
【0019】
【発明の効果】以上の如く、本発明の耐火物用高気密性
パッキング材を使用することにより、タンディッシュ−
鋳型間のノズル接合部における酸化を防止できるため、
鋳片の品質は向上し、歩留まりも格段に良くなる。ま
た、ノズル詰まりに起因する種々の非定常作業を省略す
ることができ、操業性も大きく改善される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火物用高気密性パッキング材において
    耐火物粉末の少なくとも1種類以上および繊維からな
    り、これにMgOとC、Al、Ti、Zrの内1種類以
    上の還元材を含有させたことを特徴とする耐火物用高気
    密性パッキング材。
  2. 【請求項2】 耐火物用高気密性パッキング材において
    耐火物粉末の少なくとも1種類以上および繊維からな
    り、これにMgOを1〜50重量%とC、Al、Ti、
    Zrの内1種類以上の還元材を総重量%で1〜50重量
    %含有させたことを特徴とする耐火物用高気密性パッキ
    ング材。
  3. 【請求項3】 鋼の連続鋳造方法において請求項1また
    は請求2記載の耐火物用高気密パッキング材を用いたこ
    とを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007069254A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Nippon Steel Corp 鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法及びシール部の構造
JP2010125455A (ja) * 2008-11-25 2010-06-10 Nippon Steel Corp 鋼の連続鋳造方法

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