JP2002224805A

JP2002224805A - 鋼の連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JP2002224805A
Application number: JP2001026345A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Uchida; 茂樹内田; Uei Hayashi; ▲ウェイ▼ 林; Takeshi Izaiku; 剛居細工; Manabu Kakazu; 学嘉数
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-13

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性が良く、原料が安く、しかも環境に優
しい浸漬ノズルのパウダーライン部用耐火材料を使用し
た鋼の連続鋳造用浸漬ノズルを提供する。【解決手段】鋼の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、ノ
ズルモールドパウダーと接するパウダーライン部（図１
の符号“１”の部分参照）を、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピ
ネル原料：８０重量％以上、炭素原料：２０重量％以
下、その他：１０重量％以下を含有する耐火材料で構成
した鋼の連続鋳造用浸漬ノズル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用浸
漬ノズルに関し、特に、従来品に比べて、耐食性が良
く、原料が安く、しかも環境に優しいパウダーライン部
用耐火材料を使用した鋼の連続鋳造用浸漬ノズルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、溶鋼をタンディ
シューからモールドへ導入するため、浸漬ノズルが使わ
れている。一方、モールド内で凝固した鋼のシェルとモ
ールドとの間を潤滑させるなどの目的で、モールドパウ
ダーが使われている。このパウダーの主成分はＣａＯ，
ＳｉＯ₂であるが、助溶などの役割を果たすフッ素，ア
ルカリ及びリチウム元素を含む化合物も含有している。

【０００３】鋼の連続鋳造操業中において，パウダー
は、連続的にモールド内の溶鋼の表面に投入され、溶鋼
から加熱されて溶融状態のスラグになる。このスラグ
は、モールド内の溶鋼流れにつれて、溶鋼の表面から鋼
の凝固シェルとモールドとの間へ流れ込むが、その前
に、浸漬ノズルの周りに存在するスラグは、ノズルのパ
ウダーライン部と接触し、反応する。

【０００４】浸漬ノズルのパウダーライン部として、以
前は、石英質耐火材料及びＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火材料が使
われていたが、これらの材料は、パウダーやスラグと激
しく反応して溶損しやすいので、現在は、耐食性が比較
的良好なＺｒＯ₂−Ｃ質耐火材料を使うのが一般的であ
る。

【０００５】しかしながら、このＺｒＯ₂−Ｃ質耐火材
料には、次の問題がある。 1) 連々数が段々増えている(鋳造時間が長くなってい
る)現在の連続鋳造操業に対して、ＺｒＯ₂−Ｃ質耐火材
料の耐食性が不十分である。 2) ＺｒＯ₂資源が乏しく、そのため、ＺｒＯ₂原料が高
価である。 3) ＺｒＯ₂原料が放射性を有し、その製品及び廃棄物は
環境に不良である。

【０００６】現在常用のＺｒＯ₂−Ｃ質耐火材料の耐食
性を改善するため、例えば特開平5-31557号公報には、
「アルミナ黒鉛質ガス吹き込み型連続鋳造用浸漬ノズル
において、ガス吹き込み部にあたる内孔体の組成をシリ
カ含有率５重量％以下、アルミナ含有率３０〜８０重量
％、黒鉛含有率５〜５０重量％とし、パウダーライン部
の組成を炭化珪素含有率１０〜４０重量％、ジルコニア
含有率６０〜９０重量％、黒鉛含有率５重量％以下とし
て構成したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。」
が開示されている。

【０００７】また、特開平5-138314号公報には、「下部
に吐出口を有する浸漬ノズルの本体を、５０〜７５重量
％のＡｌ₂Ｏ₃、２０重量％以下のＳｉＯ₂、２５〜３０
重量％のＳｉＣ＋Ｃ及び結合剤を含む耐火材料にて構成
すると共に、このノズルの溶鋼メニスカス近傍における
少なくとも外側部を、６０〜９０重量％のＺｒＯ₂、１
０〜３５重量％のＳｉＣ＋Ｃ及び結合剤を含む耐火材料
にて構成し、かつこのように構成された浸漬ノズルの吐
出口周辺部を４５〜６０重量％のＡｌ₂Ｏ₃、２０〜４５
重量％のＳｉＯ₂、１５〜２５重量％のＣ及び結合剤を
含む耐火材料にて構成したことを特徴とする連続鋳造用
浸漬ノズル。」が開示されている。即ち、この公報に
は、連続鋳造用浸漬ノズル近傍の外側部(パウダーライ
ン部)の耐火材料として、ＺｒＯ₂６０〜９０重量％、
(ＳｉＣ＋Ｃ)１０〜３５重量％及び結合剤からなる材質
が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前掲の特開平5-31557
号公報及び特開平5-138314号公報に提案されているパウ
ダーライン部の特徴は、現在常用中のＺｒＯ₂−Ｃ質に
“ＳｉＣ”を配合することにある。そして、このＳｉＣ
が高温で酸化され、生成したＳｉＯ₂が耐火材料中の黒
鉛表面に付着して黒鉛の酸化を防止し、耐火材料の耐食
性を高めることを意図するものであるが、ＳｉＯ₂自身
はパウダーやスラグに溶解しやすいので、結局、ＳｉＣ
含有の耐火材料の耐食性がＳｉＣを含有しない耐火材料
に比べて、それほど高くはない。

【０００９】本発明の目的は、従来品に比べて耐食性が
良く、原料が安く、しかも環境に優しい浸漬ノズルのパ
ウダーライン部用耐火材料を使用した鋼の連続鋳造用浸
漬ノズルを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鋼の連続鋳
造用浸漬ノズルは、前記目的を達成する技術的構成とし
て、モールドパウダーと接するパウダーライン部を、・ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料：８０重量％以上、・炭素原料：２０重量％以下、・その他：１０重量％以下、含有する耐火材料で構成してなることを特徴とする(請
求項１)。

【００１１】また、本発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノ
ズルは、前記ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料として、
該原料中のＭｇＯが２０〜４０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が６０
〜８０重量％、その他が５重量％以下であることを特徴
とする(請求項２)。さらに、本発明に係る鋼の連続鋳造
用浸漬ノズルは、前記ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料
として、該原料の粒度が５ｍｍ以下であり，その中に
０．１ｍｍ以下の原料が５〜３０重量％を占めることを
特徴とする(請求項３)。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る鋼の連続鋳造
用浸漬ノズル、特に該ノズルのパウダーライン部に使用
する耐火材料について、その実施の形態を詳述するが、
それに先立って、本発明について更に詳細に説明する。

【００１３】本発明者等は、「溶鋼−スラグ−耐火材
料」間の反応について詳細に研究を行い、次の〜の
事実を明らかにした。

【００１４】高温下では、ＺｒＯ₂の安定性が悪
く、そのため、ＺｒＯ₂を含有する耐火材料が溶鋼及び
スラグと接すると、耐火材料中のＺｒＯ₂粒が崩壊して
しまう。しかも高温に長時間置かれると、ＺｒＯ₂粒の
崩壊程度も大きくなる。また、ＺｒＯ₂粒の崩壊に伴っ
てＺｒＯ₂耐火材料の組織も崩壊してしまう。結局、耐
火材料の内部へ溶鋼及びスラグが浸透し、耐火材料が溶
鋼及びスラグの流れによって流失され易くなる。鋼中の酸素濃度が高い場合は、耐火材料中のＺｒＯ
₂が更に溶鋼及びスラグ中の酸化鉄と反応する。この反
応によって、ＺｒＯ₂が低融点のＺｒＯ₂−ＦｅＯとな
り，スラグに溶解する。ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネルは、高温で非常に安定
で崩壊することはない。また、スラグへスピネルがある
程度溶解するが、その溶解速度は、他の多くの材料に比
べて遅い。（なお、スピネルと溶鋼中の酸化鉄との反応
性が非常に小さい。）更に、スピネル耐火材料のもう1
つの重要な特徴は、溶鋼及びスラグと接している表面
に、スピネル緻密層が生成することにある。この緻密層
の生成によって、耐火材料内部への溶鋼及びスラグの浸
透が防止され、耐火材料が流失し難くなる。

【００１５】本発明者等は、上記〜の知見を基に、
浸漬ノズルのパウダーライン部にＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系ス
ピネルを適用することを考え、本発明を完成したもので
ある。

【００１６】ここで、本発明に係る浸漬ノズルのパウダ
ーライン部用耐火材料としては、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系ス
ピネルを８０重量％以上含有するものが良い。また、ノ
ズルの構造によって、ノズルの耐スポーリング性を更に
アップする場合は、黒鉛などの炭素原料を配合すること
ができる。しかし、その量を２０重量％以下にするのが
望ましい。炭素原料が２０重量％を超えると、パウダー
ライン部が酸化され易くなり、耐食性が悪くなるので好
ましくない。

【００１７】また、パウダーライン部の強度や成形性な
どの種々の性能を改善するため、他の成分、例えば酸化
物，窒化物，炭化物，硫化物や金属などを配合すること
も可能である。しかし，その量を１０重量％以下にする
ことが望ましい。１０重量％を超えると、スピネルの量
が少なくなり過ぎ、耐食性の向上に対するスピネルの効
果が十分に発揮できない恐れがある。

【００１８】次に、パウダーライン部の耐火材料製造に
用いるスピネル原料の鉱物相としては、理論組成の“Ｍ
ｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃”のものであっても良いし、“ＭｇＯリ
ッチ”または“Ａｌ₂Ｏ₃リッチ”のものであっても良
い。しかし、化学成分的には、ＭｇＯ：２０〜４０重量
％，Ａｌ₂Ｏ₃：６０〜８０重量％，その他：５重量％以
下であることが望ましい。成分がこの範囲を超えると、
高温でフリーＭｇＯまたはフリーＡｌ₂Ｏ₃が析出し、粒
子が崩壊するので、耐食性が悪くなる。

【００１９】また、耐火材料中のスピネル原料として、
その粒度が５ｍｍ以下であり、その中に０．１ｍｍ以下
のスピネル原料が５〜３０重量％を占めることが望まし
い。粒度が５ｍｍを超えると、溶鋼及びスラグ流れの衝
撃によって、原料粒子がノズルから脱落する恐れがあ
る。また、粒度が０．１ｍｍ以下のスピネル原料が５重
量％以上であると、パウダーライン部の表面にスピネル
緻密層が生成し易くなり、耐食性が高い。しかし、３０
重量％を超えると、ノズルの耐スポーリング性が劣化
し、使用中にノズルが割れる恐れがある。

【００２０】炭素原料を添加する場合は、その原料とし
て、天然黒鉛，土状黒鉛，人造黒鉛，コークス，無煙
炭，キッシュ黒鉛，ピッチ炭，タール炭，処理黒鉛，電
極屑，木炭熱分解黒鉛，カーボンブラック，再結晶黒
鉛，非晶質カーボン及び樹脂炭など例示することがで
き、これらの１種または２種以上を併用することもでき
る。

【００２１】ここで、本発明に係る浸漬ノズル（本発明
で特定するパウダーライン部用耐火材料を使用した浸漬
ノズル）の配材パターンの具体例を図１〜９に示し、ま
た、比較のため、本発明で特定するパウダーライン部用
耐火材料を使用しない浸漬ノズルの配材パターンを図１
０に示す。

【００２２】図１,２,３は、浸漬ノズルのパウダーライ
ン部の表層に、本発明で特定する耐火材料を配置する例
である。また、図４,５,６は、パウダーライン部の全層
に、本発明で特定する耐火材料を配置する例である。更
に、図７,８,９は、パウダーライン部の一部(中間部)
に、本発明で特定する耐火材料を配置する例である。ま
た、図１０は、浸漬ノズルのパウダーライン部の表層
に、本発明で特定する耐火材料を使用しない比較品であ
る。

【００２３】図１〜９において、符号１は、本発明で特
定するパウダーライン部用耐火材料であり、符号２は、
本発明品のノズル本体である。また、図１０において、
符号３は、比較品のパウダーライン部用耐火材料であ
り、符号４は、比較品のノズル本体である。

【００２４】なお、本発明に係る浸漬ノズルにおいて、
ノズル本体２を構成する耐火材料としては、従来使用さ
れている、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ系耐火材料やＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ
₂−Ｃ系耐火材料などの慣用の耐火材料を適宜に使用す
ることができる。

【００２５】本発明に係る浸漬ノズルは、その製造方法
について特に限定されるものではなく、例えば、“パウ
ダーライン部を構成する耐火材料（本発明で特定するパ
ウダーライン部用耐火材料）の原料混合物と、ノズル本
体を構成する耐火材料の原料混合物とを、同時に加圧成
形して所定のノズル形状に成形する方法”で、製造する
ことができる。また、“予め成形されたノズルの本体
に、パウダーライン部を構成する耐火材料（本発明で特
定するパウダーライン部用耐火材料）の原料混合物を、
流し込み成形または圧入成形する方法”で、製造するこ
とができるし、“ノズル本体成形時に、予め成形された
パウダーライン部を本体の所定位置に設置し成形する方
法”によっても、製造することができる。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例(本発明品１〜３)を比
較品と共に挙げ、本発明に係る浸漬ノズルについて、よ
り詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例(本発明
品１〜３)によって限定されるものではない。

【００２７】［実施例(本発明品１〜３)，比較品］実施
例(本発明品１〜３)として、表１に示す“パウダーライ
ン部用耐火材料”及び“ノズル本体”からなる浸漬ノズ
ルを作製した。なお、該ノズルの配材パターンは、図1
に示す浸漬ノズルとした。また、比較のため、表２に示
す“パウダーライン部用耐火材料”及び“ノズル本体”
からなる従来の浸漬ノズル(比較品)を作製した。なお、
該ノズルの配材パターンは、図1０に示す浸漬ノズルと
した。

【００２８】実施例(本発明品１〜３)及び比較品の何れ
の浸漬ノズルも、パウダーライン部の厚みが１５ｍｍ,
高さが２０ｍｍであり、曲げ強度が１０ＭＰａ，気孔率
が１７％である。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】（鋼の鋳造試験）実施例(本発明品１〜３)
及び比較品の浸漬ノズルを鋼の連続鋳造に用いた。鋳造
した鋼の成分は、表３に示すとおりであり、鋳造時間を
“４００分間”，鋳造速度を“１．８ｍ／分”，溶鋼温
度を“１５８０℃”とした。また、用いたモールドパウ
ダーの成分を表４に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】鋼の連続鋳造試験の結果、比較品のパウダ
ーライン部は、“10ｍｍ”の厚みで溶損したのに対し
て、実施例(本発明品１〜３)のパウダーライン部は、そ
れぞれ、僅か、“7ｍｍ(本発明品１)”，6ｍｍ(本発明
品２)”，“5.5ｍｍ(本発明品３)”の厚みで溶損したに
過ぎなかった。即ち、耐食性は、比較品に比して、約３
０〜４５％アップした。また、実施例(本発明品１〜３)
を用いて鋳造した鋼にノズルからの介在物が少なく、鋼
の品質が良くなったことも判明した。なお、実施例(本
発明品１〜３)，比較品とも、割れておらず、亀裂も認
められなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、パウダ
ーライン部に特定の耐火材料を使用することを特徴と
し、これにより、浸漬ノズルのパウダーライン部におけ
る耐食性が大幅にアップし、該ノズルの使用寿命が延長
する効果が生じ、その結果、長時間の連続鋳造が可能と
なった。これによって、耐火材料の消耗が低減し、製鋼
生産性が向上するという顕著な効果を奏する。また、Ｚ
ｒＯ₂原料に比べて、スピネル原料の資源が多く、放射
性もないので、本発明で特定するパウダーライン部用耐
火材料は、地球に優しい耐火物でもある。

【図面の簡単な説明】

【図1】パウダーライン部の表層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンの一例を
示す図である。

【図２】パウダーライン部の表層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンの他の例
を示す図である。

【図３】パウダーライン部の表層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンのその他
の例を示す図である。

【図４】パウダーライン部の全層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンの一例を
示す図である。

【図５】パウダーライン部の全層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンの他の例
を示す図である。

【図６】パウダーライン部の全層に本発明で特定する耐
火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターンのその他
の例を示す図である。

【図７】パウダーライン部の一部(中間部)に本発明で特
定する耐火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターン
の一例を示す図である。

【図８】パウダーライン部の一部(中間部)に本発明で特
定する耐火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターン
の他の例を示す図である。

【図９】パウダーライン部の一部(中間部)に本発明で特
定する耐火材料を配置した、浸漬ノズルの配材パターン
のその他の例を示す図である。

【図１０】パウダーライン部の表層に従来の耐火材料を
配置した、浸漬ノズルの配材パターンの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１本発明で特定するパウダーライン部用耐火材料２本発明品のノズル本体３比較品のパウダーライン部用耐火材料４比較品のノズル本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者居細工剛東京都千代田区九段北四丁目１番７号品川白煉瓦株式会社内 (72)発明者嘉数学東京都千代田区九段北四丁目１番７号品川白煉瓦株式会社内Ｆターム(参考） 4E014 DA01 4G031 AA03 AA29 AA40 BA25 GA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、モ
ールドパウダーと接するパウダーライン部が、ＭｇＯ−
Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料を８０重量％以上、炭素原料を
２０重量％以下、その他を１０重量％以下含有する耐火
材料で構成してなることを特徴とする浸漬ノズル。
【請求項２】前記ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料中
のＭｇＯが２０〜４０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃が６０〜８０重
量％、その他が５重量％以下であることを特徴とする請
求項1に記載の浸漬ノズル。
【請求項３】前記ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル原料の
粒度が５ｍｍ以下であり、その中に０．１ｍｍ以下の原
料が５〜３０重量％を占めることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の浸漬ノズル。