JP2002035903A

JP2002035903A - 連続鋳造用耐火物

Info

Publication number: JP2002035903A
Application number: JP2000217557A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Iizuka; 祥治飯塚
Original assignee: Krosaki Harima Corp
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 2000-07-18
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鋼の連続鋳造処理に際してのアルミナ付着
防止機能に優れ、しかも、経済性に優れ、且つ、長時間
の使用が可能なロングノズル、浸漬ノズル、ストッパ
ー、ストッパーヘッド、上ノズル等の連続鋳造用耐火物
を提供する。【解決手段】少なくとも溶鋼と接触する部分を、緑柱
石を０．１重量％以上２５重量％以下含有し、残部が主
としてアルミナ及び／またはシリカからなり、また、こ
れに黒鉛のような炭素質材を４０重量％添加した耐火材
によって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼の連続鋳造で使用
されるロングノズル、浸漬ノズル、ストッパー、ストッ
パーヘッド、上ノズル等の連続鋳造用耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】これらの連続鋳造耐火物は溶鋼の流量制
御、溶鋼の酸化防止、スラグの巻き込み防止等の機能を
もっている。そして、これらは耐熱性、耐食性、耐スポ
ール性、耐摩耗性について高い性能を要求されるため、
一般的に、これらの特性に優れたアルミナ−黒鉛質耐火
物やジルコニア−黒鉛質耐火材が適用されている。

【０００３】鋼はその溶製過程において品種に応じてさ
まざまな処理が行われ、代表的な品種であるアルミキル
ド鋼の場合は脱酸剤としてアルミニウム単体またはアル
ミニウム含有合金が添加される。

【０００４】ところが、この添加されたアルミニウムは
鋼中の酸素と反応してアルミナ等の非金属介在物を形成
し、これらが連続鋳造の際に連続鋳造用耐火物の表面に
析出、堆積し、内孔部の溶鋼の流路を塞いでしまう、い
わゆるノズル閉塞の原因となっている。とくに、浸漬ノ
ズルは溶鋼が凝固する直前で使用されるため、アルミナ
等の析出によるノズル閉塞が起こりやすい。内孔部に堆
積した付着物は流路を塞いで鋳造作業を困難にするだけ
でなく、溶鋼流の不均一、乱れ等により溶鋼凝固後の鋳
片品質に悪影響を与える。さらに、付着、堆積したアル
ミナ等が鋳造中に脱落し、鋳片の中に混入することによ
り鋼の欠陥部を形成する。

【０００５】このため、従来、浸漬ノズルの内孔に付着
するアルミナ等の非金属介在物を減少させることに多く
の努力が払われている。例えば、特開昭６２−２８８１
６１号公報には、耐火材の鉱物組成としてＣａＯ・Ｚｒ
Ｏ_２を主成分としたカルシウムジルコネート系クリンカ
ーを使用したＺｒＯ_２−ＣａＯ−黒鉛材質を浸漬ノズル
の内孔などに適用するが記載されている。しかし、カル
シウムジルコネート系クリンカーは高価なジルコニアを
多く含有するため、一部で実用化されているに過ぎな
い。

【０００６】また、特開平５−３１９９１８号公報に
は、耐火物をＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＺｒＯ_２を主成分
とするクリンカーに弗化物とアルミナと黒鉛を添加した
比較的安価な耐火材から構成し、その表面に低融点のガ
ラス被膜を形成することによりアルミナ付着を抑制する
ことが開示されている。しかし、この場合は、弗化物が
シリカやアルミナと反応して低融点物が生成するため耐
食性に劣り、長時間の使用に耐えることができない。

【０００７】さらに、特開平１０−１１８７４９号公
報、特開昭５８−１０４０６５号公報等には、溶鋼と接
触して低融点物を生成して、アルミナの付着を抑制する
耐火材としてロー石や長石を含有させることが開示され
ている。ところが、ロー石や長石はＮａ_２ＯあるいはＫ
_２Ｏ等のアルカリ成分を含有するため、耐食性に劣り、
溶鋼と接触した際に溶損されやすい問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、溶鋼の連続鋳造処理に際してのアルミナ付
着防止機能に優れ、しかも、経済性に優れ、且つ、長時
間の使用が可能な耐火物を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐スポーリン
グ性に優れた連続鋳造用耐火物として一般に用いられて
いるアルミナ−黒鉛材質をさらに改良して、アルミナ付
着防止を図り、さらに耐用性を延ばそうとするもので、
耐スポーリング性と溶鋼に対する耐食性を維持し、さら
にアルミナ付着防止機能を有する連続鋳造用耐火物とし
て、アルミナ−シリカ−質材料をベースに、緑柱石、さ
らには、カーボンおよびまたは黒鉛を含有したものであ
る。

【００１０】すなわち、本発明は、連続鋳造用耐火物に
おいて、少なくとも溶鋼と接触する部分を、緑柱石を
０．１重量％以上２５重量％以下含有し、残部が主とし
てアルミナ及び／またはシリカからなる耐火材によって
構成することによって、耐火材としてジルコニア含有原
料を使用することによる経済性の問題と、弗化物、ロー
石あるいは長石を使用した場合の耐食性に劣るという問
題を解決した。緑柱石は、化学式３ＢｅＯ・Ａｌ_２Ｏ_３
・６ＳｉＯ_２で表される天然または人工の鉱物であり、
その融点は１４２０℃である。耐火材中に含まれる緑柱
石は、使用中に高温の溶鋼と接触することによりその一
部が溶融してＢｅＯ，Ａｌ_２Ｏ _３，及びＳｉＯ_２からな
る低融点物を生成し、低融点物による被膜を耐火物表面
に形成する。この低融点物は表面張力が低く、溶鋼中の
アルミナが接触しても界面張力による付着力が十分でな
く、アルミナは溶鋼流により容易に流失する。したがっ
て、耐火物表面に一旦低融物被膜が形成されるとアルミ
ナ付着は抑制されて、ノズル閉塞を抑制することが可能
となる。

【００１１】さらに緑柱石は、アルミナやシリカとの反
応生成物が弗化物、ロー石あるいは長石と比較して融点
が高いため、耐食性に優れている。このため、特に溶融
シリカ等のシリカ原料を使用することができるので、こ
れを含むことによって、耐スポーリング性を併せもつ優
れた耐火材となる。

【００１２】この緑柱石は、０．１％未満では溶鋼と接
触した場合に生成する低融点物の量が少なく付着防止機
能が発揮されない。２５重量％を超えると低融点物の生
成が過剰となり耐食性が低下する恐れがあるため、その
含有量０．１重量％以上２５重量％以下と規定した。

【００１３】この緑柱石の粒度は、例えば１ｍｍ以下の
ものを使用することができるが、好ましくは０．１ｍｍ
以下である。ここで言う粒度は原料の篩目のサイズを表
し、粒度１ｍｍ以下とは、径が１ｍｍの篩目を通過する
ことである。

【００１４】本発明の耐火材を構成する主としてアルミ
ナ及びシリカの中、アルミナは融点が高く、強度も高い
ために溶鋼に対する耐食性、耐摩耗性に優れているため
であり、電融アルミナ、焼成アルミナ、天然のボーキサ
イトなどの形態で使用することができるが、耐食性、耐
摩耗性の観点からは電融アルミナがより好ましい。シリ
カは一般に溶融シリカやムライト、あるいはカオリンな
どアルミナ−シリカ系粘土鉱物の形態で使用されるが、
熱膨張が小さく耐スポーリング性に優れ、アルミナより
は劣るが耐熱性にも優れており、耐スポーリング性を重
視する場合は溶融シリカが、耐食性を重視する場合はム
ライトがより好ましい。

【００１５】本発明に係る耐火材には、炭素質原料を４
０重量％以下を添加することができる。炭素質原料は熱
伝導率が高く、かつスラグに濡れ難い性質を有するため
に耐スポーリング性と耐食性に優れている。このため、
耐スポーリング性が必要な場合や、スラグの侵入により
溶損が問題となる場合には炭素質原料を添加含有するこ
とが効果的である。

【００１６】本発明において使用される炭素質原料とし
て、まず黒鉛が挙げられる。黒鉛としては天然の鱗状黒
鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、膨脹黒鉛等の薄片化黒鉛など
から選ばれる１種または２種以上が選ばれる。黒鉛は熱
伝導率が高く弾性率が低いために耐スポール性に優れ、
かつスラグに濡れ難い性質を有するために耐食性に優れ
ている。黒鉛の含有量については、４０重量％以下であ
ることが好ましい。４０重量％を超えると黒鉛の柔らか
い性質が支配的となり、強度面や溶鋼による摩耗による
損耗が問題となる。また、連続鋳造用耐火物の中でロン
グノズルや浸漬ノズルを構成する場合は、耐スポール性
と強度の点から黒鉛の含有量は０．５重量％以上３５重
量％以下がより好ましい。０．５％重量未満では耐スポ
ール性が低下し、使用初期に割れが発生する可能性が高
くなるためであり、一方、３５重量％を越えると黒鉛の
溶鋼への溶解や溶鋼流による摩耗のため耐食性が低下す
る。

【００１７】特殊な用途として、浸漬ノズルとストッパ
ーが嵌合する部分に適用する場合や特に溶鋼流速が速く
浸漬ノズルの内孔部が溶鋼の摩耗により損耗する場合
は、黒鉛の含有量は少なくすることが必要で、その場合
の含有量は１５％重量以下である。

【００１８】とくに、耐火物からのカーボンピックアッ
プが問題とされる鋼種の場合は、浸漬ノズルの内孔部に
おける炭素質原料の含有量は少なくしても良く、５重量
％以下でも良い。また、アルミナ付着防止の観点から
も、耐火物内でのＳｉＯ_２とカーボンの反応による溶鋼
への酸素供給が問題となる場合は、カーボン含有量は少
なくても良い。

【００１９】黒鉛以外の炭素質原料としてはカーボンブ
ラック、ピッチ、タール類、有機物が耐火物の焼成過程
で炭化した炭素などから１種または２種以上が使用で
き、この際、黒鉛及び黒鉛以外の炭素質原料を同時に用
いても何ら問題はない。これらの黒鉛以外の炭素質原料
の含有量は１０重量％以下が好ましい。これらの炭素質
原料が１０重量％を超えると混線時にバインダーとのな
じみが悪くなり均一な配合が得られなかったり、成形時
や熱処理時に亀裂が発生するなどの問題が発生する。

【００２０】本発明に使用する耐火材には、上記以外
に、用途によってはジルコニア等を含む耐火性原料や、
マグネシア、スピネルを添加して、耐スポール性や耐食
性を調整したり、シリコン、アルミニウム等の金属単体
あるいは合金類、炭化硼素、硼化ジルコニウム、硼化カ
ルシウム、硼化マグネシウム、硼砂類、硼珪酸ガラス、
低融点フリット等を添加して強度や耐酸化性を調整する
ことも可能である。

【００２１】本発明の連続鋳造用耐火物は、上記原料を
フェノール樹脂等の有機バインダーを添加し、混練後、
成形し、熱処理する一般的な製法によって得ることがで
きる。この際、浸漬ノズル、ストッパー、ストッパーヘ
ッド、上ノズル等の耐火物は、必ずしも全体を上記規定
する耐火材で形成する必要はなく、少なくとも溶鋼に接
触する部分のみをこの耐火材により形成すればよい。ま
た、溶鋼に接触する部分のみを本体とは別に作成した後
に組み合わて形成することも可能である。その際、その
部分の耐火材の厚みは、用途に応じて適宜設定すればよ
いが一般的には５〜３０ｍｍ程度が良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、実施例によって、本発明の
実施の形態を説明する。

【００２３】表１と表２に示す組成の原料配合物に適量
のフェノールレジンを添加して均一に混練し、１０００
ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で成形した。成形体はコークス中に
埋め込んで最高温度１０００℃にて還元焼成を行った。
焼成したサンプルを用いてアルミナ付着試験とスポール
試験を実施した。

【００２４】

【表１】

【表２】アルミナ付着試験は、高周波炉にて低炭素鋼を１６００
℃で溶解し、アルミニウムを添加した後、２０×２０×
１７０ｍｍのサンプルを溶鋼中に浸漬して６０分保持
し、サンプル表面へのアルミナの付着厚みを調査した。
一般的なアルミナ−黒鉛質であるＮｏ．１を比較用とし
て同時に試験を行い、結果を表１に示した。

【００２５】侵食試験は、高周波炉にて低炭素鋼を１６
００℃で溶解した後、２０×２０×１７０ｍｍのサンプ
ルを溶鋼中に浸漬して６０分保持し、試験後のサンプル
の溶損量を調査した。溶損量はサンプルの面に対する溶
損深さを測定した。

【００２６】スポール試験は２０×２０×１７０ｍｍの
サンプルを高周波炉にて１６００℃で溶解した溶鋼中に
浸漬し、３分間保持した後引き上げて、外観を観察して
亀裂の発生がない場合をＯ、明確な亀裂が発生している
場合を×、微細な亀裂の場合を△として結果を各表に示
している。

【００２７】表１において、Ｎｏ．２〜７は、本発明の
実施例を示し、Ｎｏ．１は比較用の一般的なアルミナ−
黒鉛質であり、Ｎｏ．２〜Ｎｏ．９は緑柱石によりアル
ミナを置き換えることで緑柱石の含有量を変化させたも
のである。

【００２８】表１に示すように、アルミナ付着試験にお
いて、緑柱石を０．５重量％以上含有せしめた実施例の
場合は、Ｎｏ．１に示す従来のアルミナ−黒鉛質と比較
してアルミナ付着が低減している。但し、緑柱石を２５
重量％を超えて含有したＮｏ．８及び９は侵食試験にお
いて溶損が大きい。このことから、緑柱石の含有量は
０．５重量％以上２５重量％以下とする必要があること
が分かる。

【００２９】表２の配合割合において、黒鉛の量が１０
重量％未満であるＮｏ．１０、Ｎｏ．１１及びＮｏ．１
２はスポール試験で亀裂が発生しており耐スポール性が
低下している。ただし、浸漬ノズルにおいてストッパー
など上部耐火物との嵌合部は耐摩耗性が必要とされ、ま
た周囲の耐火物で保持されている場合が多いために、そ
れほど耐スポール性は必要とされないのでＮｏ．１２で
あっても使用できないわけではない。また、浸漬ノズル
の内孔部に部分的に適用する場合は、耐スポール性は必
要とされないのでＮｏ．１０及びＮｏ．１１であっても
使用可能である。一方、黒鉛量が３５％を超えると侵食
試験において溶損が大きくなり、さらに、炭素質原料の
合量が４０％を越える比較例として示すＮｏ．１６及び
Ｎｏ．１７については溶損が大きく不適当である。従っ
て、炭素質原料の含有量は４０％未満とする必要があ
り、黒鉛の含有量は１０重量％以上３５重量％以下がよ
り好ましいことが分かる。

【００３０】表１のＮｏ．６の耐火材を、浸漬ノズルに
滴用して鋳造試験を行った。浸漬ノズルの内孔部に厚み
７ｍｍ及び吐出口の周辺に７〜２０ｍｍの厚みで配置
し、本体をアルミナ−黒鉛質、パウダーラインをジルコ
ニア−黒鉛質で構成した浸漬ノズルを作製した。比較の
ために、アルミナ−黒鉛質、パウダーラインをジルコニ
ア−黒鉛質で構成した浸漬ノズルを同様に作製した。

【００３１】試験品をスラブ連鋳機にて鋳造試験に供し
た。アルミキルド鋼を鋳造した結果、比較用の浸漬ノズ
ルが約１４０分後に吐出口部分にアルミナ付着による閉
塞が発生したため鋳造中止となったのに対して、本発明
品を配置した浸漬ノズルは約２１０分の鋳造を終了し、
鋳造後のアルミナ付着は比較例と比べて大幅に少なかっ
た。

【００３２】また、表２のＮｏ．１１の材質を浸漬ノズ
ルが溶鋼に浸漬される下部の吐出孔を含む内孔面に７〜
２０ｍｍの厚みで配置し、本体をアルミナ−黒鉛質、パ
ウダーラインをジルコニア−黒鉛質で構成した浸漬ノズ
ルを作製した。比較のために、本体をアルミナ−黒鉛
質、パウダーラインをジルコニア−黒鉛質で構成した浸
漬ノズルを同様の製造条件で作製した。

【００３３】試験品をスラブ連鋳機にて鋳造試験に供し
た。Ｎｏ．１１の材質は黒鉛含有量が少なく、耐スポー
ル性がやや低いという問題を有しているが、鋳造試験に
おいては浸漬ノズルの予熱を十分に行ない、さらに浸漬
ノズル表面を断熱ファイバーシートで覆うことによりノ
ズルの冷却を防止し熱衝撃の緩和に留意した。アルミキ
ルド鋼を鋳造した結果、比較用の浸漬ノズルが約１４０
分後に吐出口部分にアルミナの付着による閉塞が発生し
たため鋳造中止となったのに対して、本発明品を配置し
た浸漬ノズルは約２１０分の鋳造を終了し、亀裂などの
発生はなく鋳造後のアルミナ付着は比較倒と比べて大幅
に少なかった。

【００３４】表２のＮｏ．１３の材質を浸漬ノズルの嵌
合部に適用し、本体をアルミナ−黒鉛質、パウダーライ
ンをジルコニア−黒鉛質で構成した浸漬ノズルを作製し
た。比較のために、嵌合部及び本体をアルミナ−黒鉛
質、パウダーラインをジルコニア−黒鉛質で構成した浸
漬ノズルを作製した。試験品をブルーム連鋳機にて鋳造
試験に供した。アルミキルド鋼を鋳造した結果、比較用
の浸漬ノズルが約１８０分後に嵌合部と上部ストッパー
との接合部にアルミナ付着が発生し、ストッパーによる
流量制御が困難となり鋳造中止となったのに対して、本
発明品を適用した浸漬ノズルは約２４０分の鋳造を終了
まで正常な流量制御が可能であった。

【００３５】

【発明の効果】本発明の連続鋳造用耐火物によって、ア
ルミナ付着量は減少し、これによって鋼品質の向上と長
時間の安定鋳造に寄与できる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/34 ５２０Ｂ２２Ｄ 41/34 ５２０ 41/54 41/54 Ｃ０４Ｂ 35/101 Ｆ２７Ｄ 1/00 Ｎ 35/18 Ｃ０４Ｂ 35/10 ＦＦ２７Ｄ 1/00 35/18 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも溶鋼と接触する部分を、緑柱
石を０．１重量％以上２５重量％以下含有し、残部が主
としてアルミナ、またはアルミナ及びシリカからなる耐
火材によって形成した連続鋳造用耐火物。