JP2005262301A - Immersion nozzle for continuous casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造を用いて鋳型に溶鋼を注湯し、この溶鋼を凝固させて鋳片を製造する際に、鋳型内に溶鋼を注湯する浸漬ノズルの溶損を抑制し、さらに、浸漬ノズルに介在物が付着してノズル詰まりやノズル閉塞を生じるのを抑制して鋳片の品質向上や鋳造の安定化を図ることができる連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。 In the present invention, molten steel is poured into a mold using continuous casting, and when the molten steel is solidified to produce a cast piece, it suppresses the melting loss of the immersion nozzle that pours molten steel into the mold, The present invention relates to a continuous casting immersion nozzle capable of suppressing the occurrence of nozzle clogging or nozzle clogging due to inclusions adhering to the immersion nozzle and improving the quality of the slab and stabilizing the casting.
従来、連続鋳造においては、浸漬ノズルを使用して鋳型内に溶鋼を注湯し、溶鋼を凝固させながらピンチロールで所定の速度で引く抜く方法により鋳片を製造している。この浸漬ノズルを使用して鋳型内に溶鋼を注湯する場合、浸漬ノズルの内壁、特に、吐出口近傍にＡｌ2 Ｏ3 系の介在物が付着、堆積することにより、ノズル詰まりやノズル閉塞を招き、安定した鋳造が困難であった。 Conventionally, in continuous casting, a slab is manufactured by a method in which molten steel is poured into a mold using an immersion nozzle and pulled at a predetermined speed with a pinch roll while solidifying the molten steel. When pouring molten steel into the mold using this immersion nozzle, nozzle clogging or nozzle clogging may occur due to adhesion and deposition of Al 2 O 3 inclusions on the inner wall of the immersion nozzle, particularly in the vicinity of the discharge port. Invited, stable casting was difficult.
そこで、このノズル詰まりやノズル閉塞を起こす介在物が付着する要因が耐火物中の炭素、珪酸成分であることが判明し、例えば実公平７−１８４６７号公報（特許文献１）に記載するように、周方向、あるいは縦方向に目地を配置して炭素を含有しない、例えばアルミナ、シリカ、ジルコン系などの耐火物を内張りするか、または、特開平３−２４３２５８号公報（特許文献２）に記載するように、炭素を含まず、ＳｉＯ2 の含有量が５質量％以下のＡｌ2 Ｏ3 系、ＭｇＯ系、ＺｒＯ2 系の耐火物を浸漬ノズルの吐出口近傍に内張りし、耐火物中の炭素やＳｉＯ2 成分が溶鋼中のＡｌ成分と反応して生成する網目状のＡｌ2 Ｏ3 系の介在物の付着、堆積を抑制することが提案されている。 Therefore, it has been found that the cause of the inclusions that cause nozzle clogging or nozzle clogging is carbon and silicic acid components in the refractory, and as described in, for example, Japanese Utility Model Publication No. 7-18467 (Patent Document 1). In addition, a refractory material such as alumina, silica, zircon, etc., which does not contain carbon by arranging joints in the circumferential direction or the longitudinal direction is lined, or described in JP-A-3-243258 (Patent Document 2) As described above, an Al 2 O 3 -based, MgO-based, ZrO 2 -based refractory containing no carbon and having a SiO 2 content of 5% by mass or less is lined in the vicinity of the discharge nozzle of the immersion nozzle, It has been proposed to suppress adhesion and deposition of network-like Al 2 O 3 -based inclusions produced by reaction of carbon and SiO 2 components with Al components in molten steel.
しかしながら、低シリカ、カーボンレス耐火物であっても、脱酸などにより溶鋼中に生成したＡｌ2 Ｏ3 系の介在物が吐出口近傍に付着したり、浸漬ノズルの放熱による溶鋼の温度低下に伴って稼動面に地金が付着し、この地金に付随して前記Ａｌ2 Ｏ3 系介在物が付着し、吐出口の詰まり、およびこの吐出口の詰まりに起因した溶鋼の吐出流の偏流を生じ、鋳片の表面欠陥や内部欠陥が発生する。 However, even with low-silica, carbonless refractories, Al 2 O 3 inclusions generated in the molten steel due to deoxidation adhere to the vicinity of the discharge port, or the temperature of the molten steel decreases due to heat dissipation from the immersion nozzle. Along with this, the metal is attached to the working surface, the Al 2 O 3 inclusions are attached to the metal, the clogging of the discharge port, and the deviation of the discharge flow of the molten steel due to the clogging of the discharge port This causes slab surface defects and internal defects.
さらに、浸漬ノズルの詰まり防止方法として、浸漬ノズルに、例えば、特開昭６３−１３２７５５号公報（特許文献３）に記載するように、浸漬ノズルの内壁および／または吐出口に、ＣａＯ成分を５０〜１００質量％を含有する石灰質耐火物を所定の厚みでコーティングすることにより、生成したＡｌ2 Ｏ3 系介在物をＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物にして浸漬ノズルの内壁面から洗い流すことにより、吐出口の詰まりや閉塞を防止する方法が提案されている。 Furthermore, as a method for preventing clogging of the immersion nozzle, a CaO component is added to the inner wall and / or the discharge port of the immersion nozzle as described in, for example, JP-A-63-132755 (Patent Document 3). By coating a calcareous refractory containing ˜100 mass% with a predetermined thickness, the generated Al 2 O 3 inclusions are made into a CaO—Al 2 O 3 low melting point compound and washed away from the inner wall surface of the immersion nozzle. Thus, a method for preventing clogging or blockage of the discharge port has been proposed.
また、特開平５−２８５６１２号公報（特許文献４）に記載するように、浸漬ノズルの内壁に、ＣａＯを２〜４０質量％と、ＳｉＯ2 の含有量が１質量％未満であるアルミナクリンカー、スピネルクリンカー、マグネシアクリンカーの１種または２種以上を含有し、炭素濃度を１質量％以下からなる内装体を装着し、溶鋼のカーボンピックアップの抑制と、溶鋼中に含まれるＡｌ成分や脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 系介在物のＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物を図りながら低ＣａＯ成分により耐溶損性を高めてノズル詰まりやノズル閉塞を抑制し、鋳造の安定化、鋳片品質の向上を図ることが行われている。 Moreover, as described in JP-A-5-285612 (Patent Document 4), an alumina clinker having a CaO content of 2 to 40% by mass and a SiO 2 content of less than 1% by mass on the inner wall of the immersion nozzle, It contains one or more of spinel clinker and magnesia clinker, and is equipped with an interior body with a carbon concentration of 1% by mass or less, suppressing carbon pickup of molten steel, and generating Al components and deoxidation contained in molten steel. Al 2 O 3 inclusion CaO-Al 2 O 3 low melting point compound, which is a product, increases melting resistance by low CaO component and suppresses nozzle clogging and nozzle clogging. Improvement of the quality of one piece is performed.
しかしながら、特許文献３に記載するような、浸漬ノズルでは、溶鋼中に含まれるＡｌ成分や脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 系介在物と内装体を構成する耐火物中のＣａＯ成分が反応してＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物を形成して溶融するため、耐火物の溶損が加速されて大きくなる。溶損が大きい耐火物は、浸漬ノズルの構造が複雑な吐出口に使用することができない。このように、溶損の大きな耐火物は内装体が長時間の鋳造に耐えない問題がある。さらに、内装体の溶損の大きな耐火物を使用する場合には、溶融したＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物が鋳型内で凝固しつつある溶鋼中に混入し、鋳片の介在物欠陥の要因となり、鋳片の品質を阻害する。
However, in the immersion nozzle as described in
また、特許文献４に記載する浸漬ノズルでは、浸漬ノズルの内装体に含まれるＣａＯ成分が溶鋼中に含まれるＡｌ成分や脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 介在物のＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物化を形成することを意図したものであるため、低ＣａＯ成分の耐火物であっても内装体を構成する耐火物からＣａＯ成分が溶出して溶損が起こることを解消できない。一方、溶損を抑制するために、低ＣａＯ成分組成にすると、前述したカーボンレス耐火物と同様にＡｌ2 Ｏ3 系介在物や地金の付着が発生し、吐出口の詰まり、およびこの吐出口の詰まりに起因した溶鋼の吐出流の偏流を生じ、鋳片の表面欠陥や内部欠陥が発生すると言う問題を解消することができない。
Moreover, in the immersion nozzle described in
さらに、これらの従来の浸漬ノズルでは、例えば炭素レス耐火物を使用する場合に、浸漬ノズルの内装体の膨張とアルミナ−グラファイト質耐火物の膨張特性から割れや欠損を防止するために目地を新たに設けて内装体の膨張による悪影響を解消する必要があり、製造コストが大幅に高くなり、使用に制約を受ける。単に、ＣａＯを含有する耐火物の内装体をコーティング、あるいは耐火物のスリーブなどの成型体を装着する場合にも膨張による前記炭素レスと同様の問題点を有しているのが実状である。 Furthermore, in these conventional immersion nozzles, for example, when using a carbonless refractory, a joint is newly added to prevent cracking and chipping from the expansion of the interior of the immersion nozzle and the expansion characteristics of the alumina-graphite refractory. It is necessary to eliminate the adverse effect caused by the expansion of the interior body, which greatly increases the manufacturing cost and restricts the use. In the case of simply coating an interior of a refractory containing CaO or mounting a molded body such as a sleeve of refractory, the actual situation is that it has the same problems as the carbonless due to expansion.
上述のような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、浸漬ノズルに従来から使用されている浸漬ノズルを構成するアルミナ−グラファイト質耐火物、またはジルコニア−グラファイト質の耐火物（以下、外筒耐火物という）が注湯時の溶鋼熱に対する熱膨張、注湯前に行う１０００〜１２００℃の予熱時の熱負荷に許容できる膨張特性を備えており、強度にも優れ、浸漬ノズルを製造する際の製造工程も簡素化でき、コストが安価であることに着目し、この外筒耐火物の浸漬部の内側にドロマイト−グラファイト質耐火物を、その上部にドロマイトクリンカーを配合した内装体を設けた連続鋳造用浸漬ノズルを提供するものである。 In order to solve the above problems, the inventors have made extensive developments, and as a result, the alumina-graphite refractory or the zirconia-graphitic refractory constituting the immersion nozzle conventionally used for the immersion nozzle is used. The material (hereinafter referred to as the outer tube refractory) has thermal expansion with respect to the molten steel heat during pouring, and has an expansion characteristic that can be tolerated for heat load during preheating at 1000 to 1200 ° C. performed before pouring, and has excellent strength. Focusing on the fact that the manufacturing process when manufacturing an immersion nozzle can be simplified and the cost is low, dolomite-graphite refractory is blended inside the immersion part of this outer tube refractory, and dolomite clinker is blended on the top. An immersion nozzle for continuous casting provided with the interior body is provided.
その発明の要旨とするところは、
（１）溶鋼を鋳型に注湯する筒体と、該筒体に連続して設けられた複数の吐出口を有する浸漬部とからなる連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前記筒体と複数の吐出口を有する浸漬部を構成する耐火物の前記浸漬部の内側に、ドロマイトクリンカーに炭素を１１〜３０質量％を含有するドロマイト−グラファイト質耐火物を一体成形して配置し、さらに、この上部にドロマイトクリンカーを配合した耐火物中に含まれるＣａＯを２５〜６５質量％、ＭｇＯを２５〜７０質量％とを主成分とする内装体を設けたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
The gist of the invention is that
(1) In a continuous casting immersion nozzle comprising a cylindrical body for pouring molten steel into a mold and an immersion part having a plurality of discharge ports provided continuously in the cylindrical body, the cylindrical body and the plurality of discharge ports A dolomite-graphitic refractory containing 11 to 30% by mass of carbon in a dolomite clinker is integrally formed and arranged inside the immersion part of the refractory constituting the immersion part, and further, a dolomite is formed on the upper part. An immersion nozzle for continuous casting, characterized in that an interior body mainly composed of 25 to 65% by mass of CaO and 25 to 70% by mass of MgO contained in a refractory mixed with a clinker is provided.
（２）前記（１）に記載の筒体と複数の吐出口を有する浸漬部を構成する耐火物は、アルミナ−グラファイト質、またはジルコニア−グラファイト質の耐火物を用いた浸漬ノズルからなることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
（３）前記（１）に記載のドロマイトクリンカーを配合した耐火物がドロマイトクリンカーを６０質量％以上含むことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
（４）前記（１）に記載のドロマイトクリンカーを配合した耐火物の炭素濃度が１０質量％以下であることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルにある。
(2) The refractory constituting the immersion part having the cylindrical body and the plurality of discharge ports according to (1) is composed of an immersion nozzle using an alumina-graphite or zirconia-graphite refractory. An immersion nozzle for continuous casting.
(3) An immersion nozzle for continuous casting, wherein the refractory compounded with the dolomite clinker according to (1) includes 60% by mass or more of the dolomite clinker.
(4) The continuous casting immersion nozzle is characterized in that the refractory blended with the dolomite clinker according to (1) has a carbon concentration of 10% by mass or less.
以上述べたように、本発明により溶鋼に含まれるＡｌや脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 を予めドロマイ内装体に含まれるＣａＯと反応せしめてＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物にするので、ノズルの内壁面への介在物の付着や堆積を防止することができ、ノズル詰まりや閉塞を防止することができる。また、浸漬ノズルを用いた溶鋼の鋳造において、最も重要な吐出口の形状を安定して維持しながら、ノズル詰まりや閉塞を防止して鋳造を安定化でき、鋳片の品質の向上や鋳造の生産性を高めることができる。 As described above, according to the present invention, Al contained in molten steel and Al 2 O 3 which is a deoxidation product are reacted in advance with CaO contained in the dolomite interior body to obtain a CaO—Al 2 O 3 based low melting point compound. Therefore, it is possible to prevent the inclusions from depositing and accumulating on the inner wall surface of the nozzle, and it is possible to prevent nozzle clogging and blockage. Also, in the casting of molten steel using an immersion nozzle, the most important discharge port shape can be stably maintained, and the casting can be stabilized by preventing nozzle clogging and clogging. Productivity can be increased.
また、浸漬ノズルの全体の溶損量を最少にすることができ、ノズルの溶損に起因する溶解の汚染を抑制して鋳片の品質を向上することができる。さらに、熱膨張を考慮した浸漬ノズルを実現し、成形を一体成形にして生産性を高め、浸漬ノズルのコストを低減することができる。また、耐火物を機能に応じて張り分け、かつそれぞれの機能を発現することにより、Ａｌ2 Ｏ3 介在物や地金付着、堆積を抑制できる。その結果、浸漬ノズルの筒部から吐出口の全体にわたって使用が可能になり、ノズル全体のＡｌ2 Ｏ3 介在物や地金付着の対応が可能になる等の極めて優れた効果を奏するものである。 In addition, the total amount of erosion of the immersion nozzle can be minimized, and the contamination of the dissolution caused by the erosion of the nozzle can be suppressed to improve the quality of the slab. Furthermore, an immersion nozzle that takes thermal expansion into consideration can be realized, and the molding can be integrally formed to increase productivity, and the cost of the immersion nozzle can be reduced. In addition, by arranging the refractories according to the functions and expressing the respective functions, Al 2 O 3 inclusions, metal adhesion, and deposition can be suppressed. As a result, it is possible to use from the cylindrical part of the immersion nozzle to the entire discharge port, and there are extremely excellent effects such as being able to cope with Al 2 O 3 inclusions and metal adhesion on the entire nozzle. .
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に係る浸漬ノズルは、アルミナ−グラファイト質、またはジルコニア−グラファイト質耐火物よりなる外筒耐火物の成形時に、浸漬ノズルの浸漬部（吐出口とその近傍）の内部に、外筒耐火物と略同一の熱膨張特性を有するドロマイト−グラファイト質の耐火物からなる内装体を配置すれば、製作時に外筒と浸漬部に内装体を一体成形することが可能であり、コストと浸漬ノズルの生産性を向上できること、特に、連続鋳造を行う際に、溶鋼の流速が早い吐出口とその近傍に限定して配置するので、ドロマイト−グラファイト質の耐火物であっても、Ａｌ2 Ｏ3 介在物の生成抑制と融液層の形成によるノズル全体の溶損量を少なくすることが可能になり、耐火物の溶損に起因する鋳片の品質阻害を解消することができることを知見した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The immersion nozzle according to the present invention has an outer cylinder refractory inside an immersion portion (discharge port and its vicinity) of the immersion nozzle when molding an outer cylinder refractory made of alumina-graphite or zirconia-graphitic refractory. If an interior body made of a dolomite-graphitic refractory material having substantially the same thermal expansion characteristics as is arranged, it is possible to integrally mold the interior body to the outer cylinder and the immersion part at the time of manufacture, and the cost and immersion nozzle Productivity can be improved, especially when continuous casting is performed, limited to the discharge port where the molten steel has a high flow velocity and its vicinity, even if it is a dolomite-graphitic refractory, Al 2 O 3 intervening It has been found that it is possible to reduce the amount of erosion of the entire nozzle due to the suppression of product formation and the formation of the melt layer, and it is possible to eliminate the slab quality hindrance caused by refractory erosion.
しかも、このドロマイト−グラファイト質の耐火物の内層の上方の内壁に、ドロマイトクリンカーを配合し、このドロマイトクリンカーを配合した耐火物中に含まれるＣａＯを２５〜６５質量％、ＭｇＯを２５〜７０質量％とを主成分とするドロマイト耐火物の内装体を配置することにより、溶鋼中のＡｌ、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 酸化物を上方に配置したドロマイト耐火物の内装体の稼動面で予めＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物に改質することにより、吐出口、その近傍に配置（外筒と一体成形により内側に配置）したドロマイト−グラファイト質耐火物に含まれるＣａＯ成分と溶鋼中のＡｌ、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 酸化物との反応が抑制され、ドロマイト−グラファイト質耐火物の稼動面でのＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物の生成による融液層の形成も小さくすることができる。 Moreover, dolomite clinker is blended in the inner wall above the inner layer of the dolomite-graphitic refractory, and the CaO contained in the refractory blended with the dolomite clinker is 25 to 65% by mass, and MgO is 25 to 70% by mass. % Of dolomite refractory, which is composed mainly of Al in molten steel or Al 2 O 3 oxide which is deoxidation product The CaO contained in the dolomite-graphitic refractory disposed in the vicinity of the discharge port (internally formed by integral molding with the outer cylinder) by modifying the surface in advance to a CaO—Al 2 O 3 low melting point compound. reaction of the component and Al in the molten steel, or Al 2 O 3 oxide is deoxidation product can be suppressed, dolomite - CaO-a in working surface of the graphite refractories Formation of the melt layer caused by generation of 2 O 3 based low-melting compound of can be reduced.
その結果として、ドロマイト−グラファイト質耐火物の溶損の抑制作用の発現と、Ａｌ2 Ｏ3 系介在物や地金の付着を抑制してノズル詰まりやノズル閉塞を防止した安定鋳造が可能となる。そして、Ａｌ2 Ｏ3 系介在物の付着を抑制しつつ、ノズルの内壁面の溶損を抑制、あるいは溶損部位を最小限にすることにより、浸漬ノズルの溶損による耐火物骨材の溶鋼中への混入に起因する鋳片の品質の阻害をも防止することができる。 As a result, it is possible to perform stable casting that prevents nozzle clogging and nozzle clogging by suppressing the erosion of dolomite-graphitic refractory and suppressing adhesion of Al 2 O 3 inclusions and metal. . And while suppressing adhesion of Al 2 O 3 -based inclusions, suppressing melting damage on the inner wall surface of the nozzle or minimizing the melting damage site, the molten steel of the refractory aggregate due to melting damage of the immersion nozzle It is also possible to prevent the quality of the slab from being hindered due to mixing in.
また、上方に配置したドロマイト耐火物は、ドロマイトクリンカーを配合し、このドロマイトクリンカーを配合した耐火物中に含まれるＣａＯを２５〜６５質量％、ＭｇＯを２５〜７０質量％とを主成分とするドロマイト耐火物の内装体を配置しているので、浸漬ノズルを介して溶鋼を鋳型に注湯する際に、溶鋼中に含まれるＡｌ成分や脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 系介在物とドロマイト耐火物中のＣａＯ成分を反応させ、稼動面にＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物からなる融液層を形成する。この溶融したＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物を筒内を下降する溶鋼流によって洗い流されてドロマイト−グラファイト耐火物を内張りした吐出口近傍に流下する。 Further, the dolomite refractory disposed above is blended with dolomite clinker, and CaO contained in the refractory blended with this dolomite clinker is 25 to 65% by mass, and MgO is 25 to 70% by mass. Since the inner body of dolomite refractory is arranged, when pouring molten steel into the mold through the immersion nozzle, Al components contained in the molten steel and Al 2 O 3 inclusions which are deoxidation products and The CaO component in the dolomite refractory is reacted to form a melt layer composed of a CaO—Al 2 O 3 low melting point compound on the operating surface. The molten CaO—Al 2 O 3 low melting point compound is washed away by the molten steel flow descending in the cylinder and flows down to the vicinity of the discharge port lined with the dolomite-graphite refractory.
この時点では、Ａｌ2 Ｏ3 介在物は低融点の化合物に改質されており、しかも、融液化しているので、ドロマイト−グラファイト耐火物の稼動面に付着、堆積することなく鋳型内に流下する。当然、ドロマイト−グラファイト耐火物の稼動面においても、溶鋼中に残存したＡｌ2 Ｏ3 介在物と耐火物中のＣａＯ成分を反応により、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物が起こり、稼動面へのＡｌ2 Ｏ3 や地金の付着、堆積が抑制される。 At this point, the Al 2 O 3 inclusion has been modified to a low melting point compound, and since it is melted, it flows into the mold without adhering to and depositing on the working surface of the dolomite-graphite refractory. To do. Naturally, also on the operation side of the dolomite-graphite refractory, a low melting point compound of CaO-Al 2 O 3 system occurs due to the reaction between the Al 2 O 3 inclusions remaining in the molten steel and the CaO component in the refractory. Adhesion and deposition of Al 2 O 3 and metal on the surface are suppressed.
また、稼動面においては、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物の融液層が形成されるが、予め上方に配置したドロマイト耐火物によりＡｌ2 Ｏ3 酸化物を予めＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物にしているので、Ａｌ2 Ｏ3 酸化物とドロマイト−グラファイト耐火物中のＣａＯ成分との反応を最小限に抑制でき、稼動面からのドロマイト−グラファイト耐火物の溶損も小さくすることができる。このように、浸漬ノズルの複雑な部位を一体成形し、成形の容易な直筒部の内部にドロマイト耐火物という機能に応じて適用することにより、以下のような効果が得られる。 In addition, on the operating surface, a melt layer of a CaO—Al 2 O 3 -based low melting point compound is formed, but Al 2 O 3 oxide is preliminarily added to the CaO—Al 2 O by a dolomite refractory arranged in advance. Since it is a low melting point compound of 3 series, reaction between Al 2 O 3 oxide and CaO component in dolomite-graphite refractory can be suppressed to a minimum, and dolomite-graphite refractory from the working surface can also be damaged. Can be small. Thus, the following effects are acquired by integrally forming the complicated site | part of an immersion nozzle, and applying according to the function of a dolomite refractory inside the straight cylinder part which is easy to shape | mold.
（１）浸漬ノズルの稼動面におけるＡｌ2 Ｏ3 酸化物のＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物を図り、介在物や地金の付着を防止することができる。
（２）さらに、ドロマイト耐火物を上方に配置し、ドロマイト−グラファイト耐火物を下方に配置することにより、溶損し易いドロマイト−グラファイト耐火物の溶損を最少にすることができる。
(1) A CaO—Al 2 O 3 -based low melting point compound of Al 2 O 3 oxide on the working surface of the immersion nozzle can be achieved, and adhesion of inclusions and metal can be prevented.
(2) Further, by disposing the dolomite refractory upward and disposing the dolomite-graphite refractory downward, the dolomite-graphite refractory that is easily melted can be minimized.
（３）そして、浸漬ノズルの稼動面の全体の溶損量を極めて小さくでき、ＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物や耐火物などが溶鋼中に混入し、鋳型内で浮上できずに鋳片内に残存して鋳片の品質欠陥となる懸念を解消することができる。
（４）また、構造が複雑な部位において、外筒を構成する耐火物と略同等の熱膨張などの特性を有する耐火物の適用が可能になり、内側にドロマイト−グラファイト耐火物を配置した一体成形が可能になる。このように、簡単に製造することができ、浸漬ノズルのコストを大幅に低減することができる。
(3) The total amount of erosion loss on the working surface of the immersion nozzle can be made extremely small, and CaO—Al 2 O 3 -based low melting point compounds and refractories are mixed in the molten steel and cannot float in the mold. The concern of remaining in the slab and causing quality defects in the slab can be eliminated.
(4) In addition, it becomes possible to apply a refractory having characteristics such as thermal expansion substantially equivalent to that of the refractory constituting the outer cylinder in a complicated structure, and an integrated dolomite-graphite refractory is disposed inside. Molding becomes possible. Thus, it can manufacture easily and the cost of an immersion nozzle can be reduced significantly.
内装体として、ドロマイトクリンカーを配合した耐火物中に含まれるＣａＯを２５〜６５質量％とした理由は、ＣａＯの含有量が２５質量％未満（ＭｇＯで言うと、７０質量％を超える場合）になると、溶鋼中のＡｌ、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 介在物と反応するＣａＯ成分が不足し、稼動面にＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物の形成が悪くなり、ノズル詰まりや閉塞を生じる。 The reason why the content of CaO contained in the refractory blended with dolomite clinker as the interior body is 25 to 65% by mass is that the content of CaO is less than 25% by mass (in the case of MgO exceeding 70% by mass). As a result, there is a shortage of CaO components that react with Al in molten steel or Al 2 O 3 inclusions, which are deoxidation products, and the formation of CaO—Al 2 O 3 -based low melting point compounds on the working surface becomes worse. Clogging or blockage occurs.
一方、ＣａＯの含有量が６５質量％を超える（ＭｇＯで言うと、２５質量％未満の場合）と、溶鋼中の溶鋼中のＡｌ、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 介在物と耐火物中のＣａＯ成分が反応して稼動面に形成される融液層が形成されて、溶鋼流により流下する際に、稼動面から背面側に後退しながら形成される耐溶損性に優れたＭｇＯのリッチ層の生成が悪くなって耐火物の溶損が大きくなる。その結果、浸漬ノズルの寿命の低下、過剰に生成した低融点化合物であるＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の酸化物が溶鋼中に混入し、その一部が鋳片に残留して鋳片の品質を阻害することになる。従って、そのＣａＯ範囲を２５〜６５質量％とする。 On the other hand, when the content of CaO exceeds 65% by mass (in the case of MgO, it is less than 25% by mass), Al in the molten steel in the molten steel or Al 2 O 3 inclusions which are deoxidation products and fire resistance MgO with excellent melt resistance formed by receding from the working surface to the back side when a melt layer formed on the working surface is formed by reaction of CaO components in the product and flowing down by the molten steel flow The generation of the rich layer becomes worse and the refractory melts more. As a result, the life of the immersion nozzle is reduced, the CaO-Al 2 O 3 oxide, which is an excessively generated low melting point compound, is mixed in the molten steel, and part of the oxide remains in the slab and the quality of the slab Will be inhibited. Therefore, the CaO range is 25 to 65% by mass.
上記理由から、ドロマイト耐火物を構成する耐火材料として少なくとも６０質量％のドロマイトクリンカーを配合することにより、耐火物を構成するＣａＯ群の中にＭｇＯが存在するため、稼動面におけるＡｌの酸化、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 介在物の浸潤により稼動面にＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物の融液層を形成し、付着、堆積を抑制すると共に、融液層、およびその近傍のＭｇＯ粒子が稼動面の融液層から後退するようにして背面（融液層の背面）にＭｇＯのリッチ層を生成することができる。 For the above reasons, by blending at least 60% by mass of dolomite clinker as a refractory material constituting the dolomite refractory, since MgO is present in the CaO group constituting the refractory, oxidation of Al on the operation surface, or The infiltration of Al 2 O 3 inclusions, which are deoxidation products, forms a melt layer of a CaO—Al 2 O 3 low melting point compound on the working surface to suppress adhesion and deposition, and the melt layer, and A MgO rich layer can be formed on the back surface (back surface of the melt layer) so that the MgO particles in the vicinity thereof recede from the melt layer on the working surface.
この作用は、ＣａＯ群の中にＭｇＯが存在するドロマイトクリンカーを使用することにより発現することが可能になる。しかし、ドロマイトクリンカーの配合量が６０質量％未満では、前記稼動面で起きる融液層の形成とその背面にＭｇＯのリッチ層を生成することができず、結果として浸漬ノズルの溶損による寿命の低下やノズル詰まり、閉塞などの問題が生じることになることから、６０質量％以上とする。 This effect can be expressed by using a dolomite clinker in which MgO is present in the CaO group. However, when the blending amount of dolomite clinker is less than 60% by mass, formation of the melt layer occurring on the operating surface and formation of a rich layer of MgO on the back surface cannot be generated, resulting in the life of the immersion nozzle due to melting damage. Since problems such as lowering, nozzle clogging, and clogging will occur, the content is set to 60% by mass or more.
次に、ドロマイトクリンカーを配合した耐火物の炭素濃度を１０質量％以下とした理由は、ドロマイト耐火物に含まれる炭素は、タール、ピッチ、結合剤であるフェノール樹脂などからの炭素であり、その濃度は１０質量％以下にすることにより、ドロマイト耐火物の骨材の結合を良好にして耐火物強度の担保と、過剰な炭素による溶鋼の炭素ピックアップを抑制することができる。好ましくは炭素濃度は、０．５〜６質量％とする。 Next, the reason why the carbon concentration of the refractory blended with dolomite clinker is 10% by mass or less is that the carbon contained in the dolomite refractory is carbon from tar, pitch, phenol resin as a binder, etc. By setting the concentration to 10% by mass or less, the aggregate of the dolomite refractory can be satisfactorily bonded and the strength of the refractory can be ensured and the carbon pickup of the molten steel due to excess carbon can be suppressed. Preferably, the carbon concentration is 0.5 to 6% by mass.
また、外筒を形成するアルミナ−グラファイト質耐火物、またはジルコニア−グラファイト質耐火物は、炭素として黒鉛を１１〜３０質量％を含む材料であり、黒鉛の含有量が１１質量％未満になると、予熱時、あるいは溶鋼の注湯時に熱膨張により筒状体に亀裂や割れ、剥落が生じたり、浸漬ノズルの折損を招き、鋳造事故の発生となる。一方、黒鉛の含有量が３０質量％を超えると、耐火物の骨材が減少して耐溶損性が担保できず、浸漬ノズルの寿命が低下する。しかも、耐火物中の炭素により炭素ピックアップを招く。 Moreover, the alumina-graphitic refractory or zirconia-graphitic refractory forming the outer cylinder is a material containing 11 to 30% by mass of graphite as carbon, and when the graphite content is less than 11% by mass, When preheating or when pouring molten steel, thermal expansion causes cracks, breaks, or flaking of the cylindrical body, or breaks the immersion nozzle, resulting in a casting accident. On the other hand, if the graphite content exceeds 30% by mass, the aggregate of the refractory is reduced, so that the resistance to melting loss cannot be ensured, and the life of the immersion nozzle is reduced. Moreover, carbon pick-up is caused by carbon in the refractory.
さらに、上記の外筒を構成する耐火物の内側に配置するドロマイトクリンカーに炭素を１１〜３０質量％を含有するドロマイト−グラファイト質耐火物は炭素濃度が１１質量％未満では、外筒を構成する耐火物の熱膨張に近似させることができ、熱による膨張差により、亀裂、割れ、剥落などを生じてノズル寿命が低下する。一方、炭素（黒鉛）の含有量が３０質量％を超えると、外筒と同様に耐火物骨材が少なくなり、耐溶損性が悪化したり、溶鋼中への炭素のピックアップが大きくなる。従って、炭素として黒鉛を１１〜３０質量％とする。 Furthermore, the dolomite-graphitic refractory containing 11 to 30% by mass of carbon in the dolomite clinker disposed inside the refractory constituting the outer cylinder constitutes the outer cylinder when the carbon concentration is less than 11% by mass. The thermal expansion of the refractory can be approximated, and the difference in expansion due to heat causes cracks, cracks, peeling, and the like, thereby reducing the life of the nozzle. On the other hand, when the content of carbon (graphite) exceeds 30% by mass, the amount of refractory aggregate is reduced as in the case of the outer cylinder, so that the resistance to erosion is deteriorated or the pickup of carbon into the molten steel is increased. Therefore, graphite is 11-30 mass% as carbon.
以下、本発明について図面に従って説明する。
図１は、本発明に係る内装体を装着した浸漬ノズルの断面図である。図１において、浸漬ノズル１は、アルミナグラファイト（ＡＧ）質の筒状体２からなり、この筒状体２の下方には左右対称に構成した吐出口４を有する。そして、この浸漬部となる、この吐出口４およびその上方側には、内側に黒鉛を１１〜３０質量％含有するドロマイト−グラファイト質耐火物からなる厚みが１０ｍｍの内層５が図示していない目地を介して一体成形により形成されている。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of an immersion nozzle equipped with an interior body according to the present invention. In FIG. 1, the
さらに、このドロマイト−グラファイト質耐火物からなる内層５の上方には、ドロマイトクリンカーを配合した耐火物であって、その耐火物に含まれるＣａＯを２５〜６５質量％、ＭｇＯを２５〜７０質量％とを主成分とする厚みが１０ｍｍの内装体６が図示していない空目地を介して装着されている。そして、このように構成された浸漬ノズル１は、図示しないダンディッシュの上ノズルに連通して取り付けらたスライディングノズル（ＳＮノズル）に嵌合して装着され、溶鋼を鋳型内に注湯して凝固させて鋳片を製造する。なお、符号３は、底部を示す。
Furthermore, above the
ここで、浸漬ノズル１の筒状体２の内部を流下し、吐出口４から鋳型内に注湯される溶鋼中には、成分として含有されるＡｌ、あるいは脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 系の酸化物が存在し、Ａｌ成分が酸化されて生成したＡｌ2 Ｏ3 系の酸化物、脱酸生成物であるＡｌ2 Ｏ3 系の酸化物からなるＡｌ2 Ｏ3 系介在物が浸漬ノズル１の溶鋼との接触面である稼動面に付着、堆積する。
Here, in the molten steel flowing down the
しかし、本発明では、浸漬ノズルの稼動面が最初に溶鋼と接触する部位に、ドロマイト質からなる耐火物の内装体６を内張りしているので、溶鋼中のＡｌ2 Ｏ3 系の酸化物と内装体６に含まれるＣａＯ成分が反応して低融点化合物を生成し、その稼動面に僅か数十μの融液層を形成し、稼動面からＡｌ2 Ｏ3 系介在物を溶鋼の流れに随伴して除去し、介在物や地金の付着、堆積を防止することができる。しかも、融液層の背面に融液層に存在するＭｇＯの成分（粒子）が後退するようにして融液層の背面に耐溶損性に優れたＭｇＯのリッチ層を形成する。この際に稼動面には、このリッチ層の粒子間をＣａＯ成分が拡散して稼動面でのＡｌ2 Ｏ3 系酸化物とＣａＯ成分の反応による低融点化合物の生成および融液層の生成を持続することができる。
However, in the present invention, since the
このようにして、ドロマイト耐火物の内装体６を溶鋼と最初に接する部位に内張りしているので、溶鋼成分と耐火物に含まれるＣａＯ成分との反応によるＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物を予め生成しておき、この溶鋼を下方に配置したドロマイト−グラファイト質耐火物からなる内層５に接触させるので、内層５の溶損を最小限に抑制して稼動面に残留するＡｌ2 Ｏ3 酸化物をＣａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 系の低融点化合物に効率良く改質することができ、稼動面へのＡｌ2 Ｏ3 系介在物の付着、地金付着を防止することができる。
そして、浸漬ノズル１の内装体を機能に応じて内張りすることにより、Ａｌ2 Ｏ3 系の酸化物の低融点化、浸漬ノズル全体の溶損を最少にし、鋳造の安定化による鋳片品質の向上と、さらには、複雑な部位に熱膨張に起因するノズルの破損などの問題を合わせて解消することができる。
In this way, since the
And by lining the inner body of the
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
表１および表２に、従来例、比較例および本発明例の内側材質やアルミナ−グラファイト質（ＡＧ）からなる耐火物の成分組成、黒鉛含有ドロマイト材質の成分組成および黒鉛含有なしドロマイト材質の成分組成をそれぞれ示す。また、図２は、従来例と比較例および本発明例でのノズル詰まり指数との関係を示す図である。また、図３は、従来例と比較例および本発明例のノズル溶損指数との関係を示す図である。また、図４は、従来例と比較例および本発明例の品質欠陥発生指数との関係を示す図である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
Tables 1 and 2 show the composition of the refractory material composed of the inner material and alumina-graphite (AG) of the conventional example, the comparative example, and the example of the present invention, the component composition of the graphite-containing dolomite material, and the component of the graphite-free dolomite material. Each composition is shown. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the conventional example, the comparative example, and the nozzle clogging index in the example of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the conventional example, the comparative example, and the nozzle melt index of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the conventional example, the comparative example, and the quality defect occurrence index of the example of the present invention.
ここで図２〜図４に示す従来例は、アルミナ−グラファイト（ＡＧ）質からなる耐火物で浸漬ノズルを構成し、内面もそのＡＧであるものを用いたものであり、比較例は、外側をアルミナ・グラファイト（ＡＧ）質の筒状にし、内張りにドロマイト−グラファイト質耐火物の内装体のみを配置した場合のものである。これに対し、本発明例の浸漬ノズルは、外筒をアルミナ−グラファイト（ＡＧ）質からなる耐火物とし、浸漬部である吐出口は炭素レスドロマイト耐火物、その上部にドロマイト耐火物からなる内装体を内張りしたものである。 Here, the conventional example shown in FIGS. 2 to 4 is a refractory made of an alumina-graphite (AG) material and the immersion nozzle is composed of the AG, and the comparative example is an outer side. Is made of alumina / graphite (AG) cylinder, and only the interior body of dolomite-graphite refractory is arranged on the lining. On the other hand, in the immersion nozzle of the present invention, the outer cylinder is made of a refractory made of alumina-graphite (AG), the discharge port which is an immersion part is a carbonless dolomite refractory, and the interior is made of dolomite refractory on the top. The body is lined.
それぞれの浸漬ノズルをダンディッシュの上ノズルに連通したスライディングノズルに嵌合してアルミキルド溶鋼を鋳型に浸漬ノズルをして注湯を行った。そして、鋳型内での冷却と支持セグメントに布設した二次冷却吹ノズルからの散水により、溶鋼を凝固させて鋳片を製造した。そのときの鋳型内に溶鋼を注湯する際の浸漬ノズルのノズル詰まりについて調査した結果、図２〜図４に示すように、アルミナ・グラファイト（ＡＧ）質の耐火物のみで構成した浸漬ノズルの従来例の場合は、ノズルにＡｌ2 Ｏ3 介在物、および地金の付着や堆積を生じ、ノズル詰まり指数が１．０となり、溶鋼の鋳型内の吐出流の偏流に起因した気泡や介在物欠陥が発生し、鋳片の品質欠陥指数も約０．８となった。 Each immersion nozzle was fitted into a sliding nozzle communicating with the upper nozzle of the dundish, and the molten metal was poured into the mold using aluminum killed molten steel as a mold. Then, the molten steel was solidified by cooling in the mold and watering from the secondary cooling blow nozzle laid on the support segment to produce a slab. As a result of investigating nozzle clogging of the immersion nozzle when pouring molten steel into the mold at that time, as shown in FIGS. 2 to 4, the immersion nozzle composed only of refractory material of alumina / graphite (AG) quality was used. In the case of the conventional example, Al 2 O 3 inclusions and ingots are deposited and deposited on the nozzle, the nozzle clogging index becomes 1.0, and bubbles and inclusions resulting from the drift of the discharge flow in the molten steel mold Defects occurred, and the slab quality defect index was about 0.8.
また、外側をアルミナ・グラファイト（ＡＧ）質の筒状にし、内張りにドロマイト−グラファイト質耐火物の内装体のみを配置した場合の比較例の場合も、ノズルにＡｌ2 Ｏ3 介在物、および地金の付着や堆積する傾向は、従来例１よりは改善されたが、しかし十分でなく、ノズル詰まり指数が０．４となり、ノズル溶損も０．８と大きく、介在物が増加して鋳片の品質欠陥指数も１．０と結果となった。これに対し、本発明例の場合は、ノズル詰まり指数を０．１に大幅に低減することが出来、また、ノズル溶損指数も０．１となり、さらに鋳片の品質欠陥指数も０．１と極めて良好な結果が得られた。 Also, in the case of a comparative example in which the outer side is made of an alumina-graphite (AG) tube and only the dolomite-graphite refractory interior is placed on the lining, Al 2 O 3 inclusions and ground The tendency of gold adhesion and deposition was improved compared to Conventional Example 1, but it was not sufficient, the nozzle clogging index was 0.4, the nozzle melt loss was as large as 0.8, the inclusions increased, and the casting increased. The quality defect index of the piece was also 1.0. On the other hand, in the case of the present invention example, the nozzle clogging index can be greatly reduced to 0.1, the nozzle fusing index is also 0.1, and the quality defect index of the slab is also 0.1. Very good results were obtained.
１ 浸漬ノズル
２ アルミナグラファイト（ＡＧ）質の筒状体
３ 底部
４ 吐出口
５ ドロマイト−グラファイト質耐火物からなる内層
６ 内装体
特許出願人 新日本製鐵株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊 他１
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Patent applicant: Nippon Steel Corporation
Attorney Attorney Shiina and
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