JP2007253215A - Immersion nozzle for continuously casting steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼の連続鋳造の際に鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズルに関し、詳しくは、浸漬ノズル内壁部におけるAl2 O3 による閉塞を防止することのできる浸漬ノズルに関するものである。 The present invention relates to an immersion nozzle that supplies molten steel into a mold during continuous casting of steel, and more particularly to an immersion nozzle that can prevent clogging of the inner wall portion of the immersion nozzle with Al 2 O 3 .
酸化精錬された溶鋼は通常Alにより脱酸され、酸化精錬により増加した溶鋼中の酸素が除去される。しかし、生成したAl2 O3 粒子(アルミナ粒子)を溶鋼とAl2O3 粒子との密度差によって溶鋼から浮上分離させるには限界があり、そのため、溶鋼中には微細なAl2 O3粒子が懸濁した状態で残留する。また、溶鋼中酸素を安定して低減させるために、Al脱酸後の溶鋼中にはAlが溶解して存在しており、このAlが取鍋からタンディッシュへの注入過程やタンディッシュ内において大気と接触して酸化した場合には、新たにAl2O3 が溶鋼中に生成される。溶鋼中に懸濁しているこれらのAl2 O3 粒子がAl2O3 −黒鉛質からなる浸漬ノズルを通過する際に浸漬ノズル内壁に付着・堆積して、浸漬ノズルの閉塞が発生する。 The oxidatively refined molten steel is usually deoxidized with Al, and oxygen in the molten steel increased by oxidative refining is removed. However, there is a limit to the separation of the generated Al 2 O 3 particles (alumina particles) from the molten steel due to the density difference between the molten steel and the Al 2 O 3 particles. For this reason, fine Al 2 O 3 particles are present in the molten steel. Remains in suspension. Also, in order to stably reduce oxygen in the molten steel, Al is dissolved in the molten steel after Al deoxidation, and this Al is injected into the tundish from the ladle or in the tundish. When oxidized in contact with the atmosphere, Al 2 O 3 is newly generated in the molten steel. When these Al 2 O 3 particles suspended in the molten steel pass through the immersion nozzle made of Al 2 O 3 -graphite, they adhere to and accumulate on the inner wall of the immersion nozzle, and the immersion nozzle is blocked.
浸漬ノズルが閉塞すると、鋳造作業上及び鋳片品質上で様々な問題が発生する。例えば、鋳片引き抜き速度を低下せざるを得ず、生産性が落ちるのみならず、甚だしい場合には、鋳込み作業そのものの中止を余儀なくされる。また、浸漬ノズル内壁に堆積したAl2 O3 が突然剥離し、大きなAl2O3 粒子となって鋳型内に排出され、これが鋳型内の凝固シェルに捕捉された場合には製品欠陥となり、更には、この部分の凝固が遅れ、鋳型直下に引き抜かれた時点で溶鋼が流出し、ブレークアウトにつながることさえもある。このような理由から、浸漬ノズル内壁でのAl2O3 の付着・堆積機構、並びにその防止方法が従来から研究されてきた。 When the immersion nozzle is blocked, various problems occur in the casting operation and the slab quality. For example, the slab drawing speed has to be reduced, and not only the productivity is lowered, but in a severe case, the casting operation itself must be stopped. In addition, Al 2 O 3 deposited on the inner wall of the immersion nozzle suddenly peels off, becomes large Al 2 O 3 particles and is discharged into the mold, and when this is trapped by the solidified shell in the mold, it becomes a product defect. In this case, the solidification of this part is delayed, and when the steel is drawn directly under the mold, the molten steel flows out and may even lead to a breakout. For these reasons, the Al 2 O 3 adhesion / deposition mechanism on the inner wall of the immersion nozzle and its prevention method have been studied conventionally.
従来のAl2 O3 付着機構としては、(1):溶鋼中に懸濁しているAl2O3 が浸漬ノズル内壁に衝突して堆積する、(2):浸漬ノズルを通過する溶鋼の温度が下がり、そのために溶鋼中のAl及び酸素の溶解度が低下し、Al2O3 が晶出して内壁に付着する、(3):浸漬ノズル中のSiO2 と黒鉛とが反応してSiOとなり、これが溶鋼中のAlと反応してAl2O3 が浸漬ノズル内壁で生成し、浸漬ノズルの内壁を覆い、その上に溶鋼中に懸濁していた微細なAl2 O3粒子が衝突して堆積する、などが提言されている。 As the conventional Al 2 O 3 adhesion mechanism, (1): Al 2 O 3 suspended in the molten steel collides with the inner wall of the immersion nozzle and deposits. (2): The temperature of the molten steel passing through the immersion nozzle is As a result, the solubility of Al and oxygen in the molten steel decreases, and Al 2 O 3 crystallizes and adheres to the inner wall. (3): SiO 2 in the immersion nozzle reacts with graphite to form SiO. Al 2 O 3 reacts with Al in the molten steel to form on the inner wall of the immersion nozzle, covers the inner wall of the immersion nozzle, and fine Al 2 O 3 particles suspended in the molten steel collide and deposit on it. , Etc. are proposed.
そして、これらの付着・堆積機構に基づき、(1):浸漬ノズル内壁にArガスを吹き込んで浸漬ノズル内壁と溶鋼との間にガス膜をつくり、Al2 O3 が壁に接触しないようにする(例えば特許文献1参照)、(2):浸漬ノズル内壁側の溶鋼温度が下がらないようにするため、浸漬ノズルの一部を導電性セラミックスで形成し、該部分を浸漬ノズルの外部から高周波加熱する、または、浸漬ノズルの壁からの伝熱量を下げるために2層にする、若しくは断熱層を浸漬ノズル側壁部に設置する(例えば特許文献2参照)、(3):酸素源となるSiO2の添加量を少なくした材質の浸漬ノズルを用い、Al2 O3 の生成を抑える(例えば特許文献3参照)などのAl2O3 付着防止対策が提言されている。 Based on these adhesion / deposition mechanisms, (1): Ar gas is blown into the inner wall of the immersion nozzle to form a gas film between the inner wall of the immersion nozzle and the molten steel so that Al 2 O 3 does not contact the wall. (See, for example, Patent Document 1), (2): In order to prevent the molten steel temperature on the inner wall side of the immersion nozzle from decreasing, a part of the immersion nozzle is formed of conductive ceramics, and this part is heated at high frequency from the outside of the immersion nozzle. Or two layers in order to reduce the amount of heat transfer from the wall of the immersion nozzle, or a heat insulating layer is installed on the side wall of the immersion nozzle (see, for example, Patent Document 2), (3): SiO 2 serving as an oxygen source Al 2 O 3 adhesion prevention measures such as suppressing the formation of Al 2 O 3 by using an immersion nozzle made of a material with a small amount of added (see, for example, Patent Document 3) have been proposed.
更にこの他に、浸漬ノズル内壁に付着したAl2 O3 を除去する手段として、(4):浸漬ノズル材質にAl2O3 と化合して低融点化合物をつくる成分を含有させ、浸漬ノズル内壁に付着したAl2 O3 を低融点化合物として流出させるAl2O3 付着防止対策(例えば特許文献4参照)も提言されている。
しかしながら、上記の各対策には以下の問題点がある。即ち、上記(1)の対策では、浸漬ノズル内に吹き込んだArの一部は鋳型内の溶鋼表面から放散できずに凝固シェルに捕捉される。Arが捕捉されて生成した気孔中には介在物が同時に見つかることが多く、これが製品欠陥になる。また、鋳片表層部に捕捉された場合には、気孔内面が連続鋳造機内や圧延前の加熱炉内で酸化され、これがスケールオフされずに製品欠陥となる場合もある。 However, each of the above measures has the following problems. That is, in the countermeasure (1), a part of Ar blown into the immersion nozzle cannot be dissipated from the molten steel surface in the mold and is captured by the solidified shell. Inclusions are often found simultaneously in the pores generated by capturing Ar, which becomes a product defect. In addition, when trapped in the slab surface layer, the inner surface of the pores may be oxidized in the continuous casting machine or in the heating furnace before rolling, which may result in product defects without being scaled off.
上記(2)の対策では、浸漬ノズル内壁での鋼の凝固を防ぐ効果はあるが、Al2 O3 付着を防止する効果は少ない。溶鋼中に浸漬しているノズル内壁部分でもAl2O3 の付着・堆積が多いことからも理解できる。 The countermeasure (2) has the effect of preventing the solidification of the steel on the inner wall of the immersion nozzle, but the effect of preventing the adhesion of Al 2 O 3 is small. This can also be understood from the fact that Al 2 O 3 adheres and accumulates even on the inner wall of the nozzle immersed in the molten steel.
上記(3)の対策では、浸漬ノズル材質中のSiO2 が低下するため、浸漬ノズルの耐熱衝撃性が劣化する。通常、浸漬ノズルは予熱した後に使用される。それは耐火物が熱衝撃に弱く割れるためである。SiO2は耐熱衝撃性を向上する効果が極めて高く、SiO2 の含有量を下げることにより、鋳造開始時の溶鋼の通過直後、浸漬ノズルに割れの発生する頻度が非常に高くなる。 In the measure (3), since the SiO 2 in the immersion nozzle material is reduced, the thermal shock resistance of the immersion nozzle is deteriorated. Usually, the immersion nozzle is used after preheating. This is because the refractory breaks weakly against thermal shock. SiO 2 is extremely effective in improving the thermal shock resistance. By reducing the content of SiO 2 , the frequency of occurrence of cracks in the immersion nozzle becomes very high immediately after passing the molten steel at the start of casting.
また、上記(4)の対策では、例えばCaOを浸漬ノズルの構成材料として添加することにより、CaOとAl2 O3 とを化合させて低融点化合物を生成させ、この低融点化合物を溶鋼と一緒に鋳型内へ注入して、浸漬ノズル内壁のAl2O3 付着を防止することはできるが、介在物の原因となる低融点化合物を鋳型内へ流出させるため、鋳片の清浄性が劣化するという問題点がある。更に、浸漬ノズルの内壁が損耗していくので、長時間の鋳造には適していない。 In the measure (4), for example, CaO is added as a constituent material of the immersion nozzle to combine CaO and Al 2 O 3 to form a low melting point compound, which is combined with the molten steel. It is possible to prevent Al 2 O 3 from adhering to the inner wall of the immersion nozzle by pouring into the mold, but the low melting point compound that causes inclusions flows out into the mold, which deteriorates the cleanliness of the slab. There is a problem. Furthermore, since the inner wall of the immersion nozzle is worn out, it is not suitable for long-time casting.
このように、従来のAl2 O3 付着防止対策は、浸漬ノズルの閉塞は防止可能であっても鋳片中の介在物を増加させたり、または操業の安定性を阻害したりして、操業面及び鋳片品質面の全ての面で満足するAl2O3 付着防止対策は、未だ確立されていないのが実状である。 As described above, the conventional Al 2 O 3 adhesion prevention measures increase the number of inclusions in the slab or hinder the stability of the operation even if the immersion nozzle can be blocked. Actually, Al 2 O 3 adhesion prevention measures that satisfy all aspects of the surface and slab quality have not been established yet.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、溶鋼の連続鋳造の際に、鋳片の清浄性を損なうことなく且つ連続鋳造操業の安定性を阻害することなく、溶鋼中のAl2 O3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することができる連続鋳造用浸漬ノズルを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is, during continuous casting of molten steel, without impairing the cleanliness of the slab and without impairing the stability of the continuous casting operation. It is to provide an immersion nozzle for continuous casting that can prevent the immersion nozzle from being blocked by Al 2 O 3 in molten steel.
上記課題を解決するための第1の発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、鋳型内に溶鋼を供給する連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、MgOと、該MgOを還元するための成分として金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの群から選択された1種または2種以上とを含有する耐火物材料が、溶鋼と接触するノズル内孔部に配置され、且つ、前記耐火物材料は、浸漬ノズルの垂直方向に1〜50mmの間隔を空けて配置されていることを特徴とするものである。 An immersion nozzle for continuous casting of steel according to a first aspect of the present invention for solving the above problems is an immersion nozzle for continuous casting for supplying molten steel into a mold. MgO and metallic Al as a component for reducing the MgO , A refractory material containing one or more selected from the group consisting of metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca is disposed in a nozzle inner hole that is in contact with molten steel, and the refractory The material is characterized in that it is arranged with an interval of 1 to 50 mm in the vertical direction of the immersion nozzle.
第2の発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、第1の発明において、前記耐火物材料中のMgO配合比率が5〜75質量%であり、金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの群から選択された1種または2種以上の配合比率が15質量%以下であることを特徴とするものである。 The immersion nozzle for continuous casting of steel according to the second invention is based on the first invention, the MgO compounding ratio in the refractory material is 5 to 75% by mass, metal Al, metal Ti, metal Zr, metal Ce The compounding ratio of 1 type or 2 types or more selected from the group of metal Ca is 15 mass% or less.
第3の発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、第1または第2の発明において、前記耐火物材料は、更に炭素を含むことを特徴とするものである。 The immersion nozzle for continuous casting of steel according to the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the refractory material further contains carbon.
第4の発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、第3の発明において、前記耐火物材料中のMgO配合比率が5〜75質量%であり、金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの群から選択された1種または2種以上の配合比率が15質量%以下であり、炭素の配合比率が40質量%以下であることを特徴とするものである。 The immersion nozzle for continuous casting of steel according to a fourth aspect of the present invention is the immersion nozzle according to the third aspect, wherein the MgO blending ratio in the refractory material is 5 to 75% by mass, metal Al, metal Ti, metal Zr, and metal Ce. The compounding ratio of one or more selected from the group of metal Ca is 15% by mass or less, and the compounding ratio of carbon is 40% by mass or less.
第5の発明に係る鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、第1ないし第4の発明の何れかにおいて、前記耐火物材料は、更に、Al2 O3 、SiO2 、ZrO2、CaO、TiO2 の群から選択された1種または2種以上を含有することを特徴とするものである。 The immersion nozzle for continuous casting of steel according to a fifth aspect of the present invention is the refractory material according to any one of the first to fourth aspects, wherein the refractory material is further Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaO, TiO 2. 1 type or 2 types or more selected from the group of these are contained.
本発明によれば、MgOと該MgOを還元するための成分とを含有する耐火物材料から発生するMgガスにより、浸漬ノズル内壁側のS濃度が低下し、これによりAl2 O3 粒子は浸漬ノズル内壁面から反撥するように離れていくので、浸漬ノズルの内壁面にはAl2O3 が付着せず、Al2 O3 による浸漬ノズルの閉塞を防止することが可能となる。また、前記耐火物材料を浸漬ノズルの鉛直方向に分散して配置してあるので、該耐火物材料の熱膨張に起因する浸漬ノズルの熱割れを防止することができる。その結果、鋳造可能時間を飛躍的に延長させることができると同時に、浸漬ノズル内壁から剥離する粗大化したAl2O3 に起因する鋳片の大型介在物性の欠陥、並びに、浸漬ノズルの閉塞による鋳型内溶鋼の偏流に起因するモールドパウダー性の欠陥を大幅に削減することができ、工業上有益な効果がもたらされる。 According to the present invention, the Mg gas generated from the refractory material containing MgO and a component for reducing the MgO reduces the S concentration on the inner wall side of the immersion nozzle, whereby the Al 2 O 3 particles are immersed. Since it moves away from the inner wall surface of the nozzle, Al 2 O 3 does not adhere to the inner wall surface of the immersion nozzle, and it is possible to prevent the immersion nozzle from being blocked by Al 2 O 3 . Moreover, since the said refractory material is disperse | distributed and arrange | positioned at the perpendicular direction of an immersion nozzle, the thermal crack of the immersion nozzle resulting from the thermal expansion of this refractory material can be prevented. As a result, the casting time can be dramatically extended, and at the same time, due to defects in large inclusion physical properties of the slab caused by coarse Al 2 O 3 peeling from the inner wall of the immersion nozzle, and due to the closure of the immersion nozzle Mold powder defects caused by the drift of molten steel in the mold can be greatly reduced, and an industrially beneficial effect is brought about.
以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図1は、本発明に係る浸漬ノズルの1例を示す概略図で、(A)は側面断面図、(B)は平面断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1A and 1B are schematic views showing an example of an immersion nozzle according to the present invention, in which FIG. 1A is a side sectional view and FIG. 1B is a plan sectional view.
本発明に係る浸漬ノズル1は、MgOと、該MgOを還元するための成分として金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの群から選択された1種または2種以上とを含有する耐火物材料5(以下、「MgO含有耐火物材料5」と記す)が、溶鋼が流下して溶鋼と接触する内孔2に露出して配置され、且つ、このMgO含有耐火物材料5は浸漬ノズル1の鉛直方向にお互いの間隔(L)を1〜50mmとして間隔を空けて配置されている。個々のMgO含有耐火物材料5の鉛直方向長さ(L0 )は特に限定する必要はなく、20〜200mm程度の任意の値とすればよい。図1では、MgO含有耐火物材料5が浸漬ノズル1の上端から吐出孔3の位置まで万遍なく配置されているが、浸漬ノズル1の鉛直方向長さの1/3程度に配置されていれば十分である。
The immersion nozzle 1 according to the present invention contains MgO and one or more selected from the group of metal Al, metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca as components for reducing the MgO. The refractory material 5 (hereinafter referred to as “MgO-containing refractory material 5”) is disposed so as to be exposed in the
このMgO含有耐火物材料5は、MgO及びMgOを還元するための上記成分以外に、炭素を含むことが好ましい。炭素がMgOの還元材として機能し、また、金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの酸化を防止する機能をも有するからである。 It is preferable that this MgO containing refractory material 5 contains carbon other than the said component for reduce | restoring MgO and MgO. This is because carbon functions as a MgO reducing material and also has a function of preventing oxidation of metal Al, metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca.
鋼の連続鋳造用浸漬ノズルは、通常、高温強度に優れたAl2 O3 −黒鉛質耐火物やAl2O3 −SiO2 −黒鉛質耐火物が使用されることが多く、従って、浸漬ノズル1のMgO含有耐火物材料5の外側のノズル母材4としては、Al2O3 −黒鉛質耐火物やAl2 O3 −SiO2 −黒鉛質耐火物を用いることが好ましい。但し、ノズル母材4はこれらの耐火物に限るわけではなく、黒鉛質を含有しないAl2O3 質、SiO2 質、MgO質、ZrO2 質、Cr2 O3質及びこれらの化合物組成の耐火物とすることができる。また、モールドパウダーと接触する範囲に設けられるスラグライン部6としては、スラグに対する耐食性に優れる、例えばZrO2−黒鉛質耐火物等を用いればよい。本発明に係る浸漬ノズル1において、スラグライン部6の設置は必ずしも必要ではないが、浸漬ノズル1の耐用性からは設置した方が好ましい。
Immersion nozzle for continuous casting of steel, usually, Al 2 O 3 has excellent high temperature strength - graphite refractory or Al 2 O 3 -SiO 2 - often graphite refractory is used, therefore, the immersion nozzle the outside of the
このような構成の本発明に係る浸漬ノズル1を用いて溶鋼の連続鋳造を実施する。溶鋼は内孔2の内壁面と接触しながら流下して鋳型内に注入される。内孔2を流下する溶鋼により、浸漬ノズル1の内孔側は、1200〜1600℃程度まで昇温され、浸漬ノズル内に配置されたMgO含有耐火物材料5は加熱される。つまり、MgO含有耐火物材料5のMgO及び金属Alは加熱される。MgO含有耐火物材料5に炭素が配合された場合には炭素も加熱される。加熱されたMgOと金属Al、及び、MgOと炭素とで下記に示す(1)式及び(2)式による反応が起こり、浸漬ノズル1を構成する耐火物内にMgガスが生成される。
Continuous casting of molten steel is performed using the immersion nozzle 1 according to the present invention having such a configuration. The molten steel flows down while being in contact with the inner wall surface of the
上記(1)式の反応は、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caによっても金属Alと同様に起こる。ここで、炭素は、(2)式に示す反応の他に、浸漬ノズル1の予熱中におけるこれら金属の酸化を防止する役割も果たしている。 The reaction of the above formula (1) also occurs with metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca similarly to metal Al. Here, carbon plays a role of preventing oxidation of these metals during the preheating of the immersion nozzle 1 in addition to the reaction shown in the equation (2).
浸漬ノズル1を介して鋳型内へ溶鋼を供給する際には、スライディングノズル或いはストッパーにて途中の浸漬ノズル断面積を縮小しながら、即ち、浸漬ノズル1の断面積よりもスライディングノズル部分或いはストッパー部分の断面積の方を小さくして流量制御しているため、高速度で溶鋼が流下している浸漬ノズル1の内孔2の内部は必ず減圧され、大気圧よりも低くなる。そのため、浸漬ノズル1の耐火物内で発生したMgガスは浸漬ノズル1の側壁を拡散して、浸漬ノズル1の内壁面つまり内孔2に到達する。
When supplying molten steel into the mold through the immersion nozzle 1, the cross-sectional area of the immersion nozzle is reduced by a sliding nozzle or stopper, that is, the sliding nozzle portion or the stopper portion is smaller than the cross-sectional area of the immersion nozzle 1. Since the flow rate is controlled by making the cross-sectional area smaller, the inside of the
浸漬ノズル1の内壁面側には溶鋼が存在しており、MgはSとの親和力が強く、Mgガスは浸漬ノズル内壁面と溶鋼との境界層に存在するSと反応してMgSを生成する。そのため、浸漬ノズル内壁近傍の溶鋼中のS濃度は低くなり、浸漬ノズル内壁近傍の溶鋼中S濃度の濃度勾配は、浸漬ノズル側が低く、溶鋼側が高い濃度勾配となる。その結果、浸漬ノズル内壁面と溶鋼との境界層に存在するAl2 O3 粒子においては、浸漬ノズル側と溶鋼側とで溶鋼との界面張力に差が生じ、この界面張力の差に基づきAl2O3 粒子は浸漬ノズル内壁面から反撥するように離れていく。この効果によって浸漬ノズル1の内壁面にはAl2 O3が付着せず、Al2 O3 によるノズル閉塞が防止される。 Molten steel is present on the inner wall surface side of the immersion nozzle 1, Mg has a strong affinity with S, and Mg gas reacts with S present in the boundary layer between the inner wall surface of the immersion nozzle and the molten steel to generate MgS. . Therefore, the S concentration in the molten steel near the inner wall of the immersion nozzle is low, and the concentration gradient of the S concentration in the molten steel near the inner wall of the immersion nozzle is low on the immersion nozzle side and high on the molten steel side. As a result, in the Al 2 O 3 particles present in the boundary layer between the inner wall of the immersion nozzle and the molten steel, a difference occurs in the interfacial tension between the molten steel on the immersion nozzle side and the molten steel side. 2 O 3 particles move away from the inner wall surface of the immersion nozzle. This effect prevents Al 2 O 3 from adhering to the inner wall surface of the immersion nozzle 1 and prevents the nozzle from being blocked by Al 2 O 3 .
MgO含有耐火物材料5が配置されない従来の浸漬ノズルの場合には、浸漬ノズル内孔内が減圧されることにより、大気が浸漬ノズル側壁を透過して溶鋼を酸化し、Al2 O3 が生成してAl2 O3付着の原因となるが、本発明に係る浸漬ノズル1では浸漬ノズル内部で発生するMgOガスが大気の透過を妨げるので、この観点からもAl2 O3付着が防止される。 In the case of a conventional immersion nozzle in which the MgO-containing refractory material 5 is not disposed, the inside of the immersion nozzle is depressurized so that the atmosphere passes through the side wall of the immersion nozzle and oxidizes the molten steel to produce Al 2 O 3. Although causes Al 2 O 3 deposition, since MgO gas generated inside the immersion in the nozzle 1 the submerged nozzle according to the present invention prevents the transmission of air, Al 2 O 3 deposition is prevented also from this point of view and .
この場合、MgO含有耐火物材料5のMgOの配合比率は、5〜75質量%とすることが好ましい。MgOの配合比率が5質量%未満では、前述したようなMgガスによる付着防止効果が得られ難いためであり、一方、75質量%を越えて配合した場合には、連続鋳造用浸漬ノズルとして必要な耐スポーリング性等が低下してしまうためである。 In this case, the mixing ratio of MgO in the MgO-containing refractory material 5 is preferably 5 to 75% by mass. This is because, when the MgO blending ratio is less than 5% by mass, it is difficult to obtain the effect of preventing adhesion due to Mg gas as described above. On the other hand, when it exceeds 75% by mass, it is necessary as an immersion nozzle for continuous casting. This is because the spalling resistance is reduced.
金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caの一種または2種以上の配合比率は、15質量%以下であることが好ましい。15質量%を越える配合によってもAl2 O3 付着防止効果は得られるが、15質量%以下の配合で得られる付着防止効果を越えるものではなく、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Caは特に高価であるため、コスト増を招き好ましくない。 The compounding ratio of one or more of metal Al, metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca is preferably 15% by mass or less. Al 2 O 3 adhesion prevention effect can be obtained by blending exceeding 15% by mass, but it does not exceed the adhesion preventing effect obtained by blending of 15% by mass or less, and metal Ti, metal Zr, metal Ce, and metal Ca are Since it is especially expensive, it causes an increase in cost and is not preferable.
また、炭素を加える場合には、炭素の配合比率は40質量%以下が好ましい。40質量%を越える配合比率で炭素を配合した場合には、連続鋳造用浸漬ノズルとして必要な耐スポーリング性等が低下してしまうためである。 Moreover, when adding carbon, the compounding ratio of carbon is preferably 40% by mass or less. This is because, when carbon is blended at a blending ratio exceeding 40% by mass, the spalling resistance and the like necessary for a continuous casting immersion nozzle are reduced.
MgO、金属Al、金属Ti、金属Zr、金属Ce、金属Ca及び炭素の各配合比率が上記の範囲を外れない範囲である限り、MgO含有耐火物材料5にAl2 O3 、SiO2 、ZrO2、CaO、TiO2 の一種若しくは2種以上を含有させてもよい。これらを含有させることで、MgO含有耐火物材料5の高温強度や耐スポーリング性を向上させることができる。 As long as each compounding ratio of MgO, metal Al, metal Ti, metal Zr, metal Ce, metal Ca, and carbon is within the above range, the MgO-containing refractory material 5 includes Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO. 2 , CaO, TiO 2 , or two or more of them may be contained. By containing these, the high temperature strength and spalling resistance of the MgO-containing refractory material 5 can be improved.
ところで、連続鋳造工程では、浸漬ノズル1は、通常、火炎バーナーなどで加熱された後にタンディッシュに取り付けられ、溶鋼の注入を開始するが、火炎バーナーの停止から注入開始までの時間が長くなったりして、加熱されたはずの浸漬ノズル1の温度が低下することがある。浸漬ノズル1の温度が低下すると、鋳込み開始時の浸漬ノズル1の急激な加熱による熱衝撃に起因して熱割れが発生することがある。熱割れが生じると、溶鋼の流出による事故や鋳込み異常による鋳片の屑化処理などが生じることから、発生させてはならない現象である。 By the way, in the continuous casting process, the immersion nozzle 1 is usually attached to the tundish after being heated with a flame burner or the like and starts pouring of molten steel, but the time from the stop of the flame burner to the start of pouring becomes longer. And the temperature of the immersion nozzle 1 which should be heated may fall. When the temperature of the immersion nozzle 1 is lowered, a thermal crack may occur due to a thermal shock due to rapid heating of the immersion nozzle 1 at the start of casting. When a thermal crack occurs, an accident due to the outflow of molten steel or a slab debris treatment due to an abnormal casting occurs, which is a phenomenon that should not be generated.
MgO含有耐火物材料5は、ノズル母材4に比べると熱膨張率が高く、高温使用時には熱膨張率の小さいノズル母材4を押し広げるように膨張するため、割れが発生しやすい。また、鋳込み開始時には浸漬ノズル1の急激な加熱によってノズル内側と外側との温度勾配が生じるため、更に割れが発生しやすくなる。これを防止するために、本発明に係る浸漬ノズル1では、浸漬ノズル1の鉛直方向に隣り合うMgO含有耐火物材料5の間隔(L)を1〜50mmとして、MgO含有耐火物材料5を、間隔を空けて配置させている。1〜50mmの間隔を設けることで、間隔部のノズル母材4が、MgO含有耐火物材料5の熱膨張を緩和する緩衝材として働き、本発明に係る浸漬ノズル1の熱割れを防止することができる。MgO含有耐火物材料5は浸漬ノズル1の鉛直方向に連続していないが、Al2 O3 付着防止効果は損なわれることがない。浸漬ノズル1は一体成形されて製作されるので、例えばタイル状或いは亀甲状にMgO含有耐火物材料5を配置するのは製造工程上困難が伴うが、鉛直方向に分散させる場合には問題なく製作することができる。
Since the MgO-containing refractory material 5 has a higher thermal expansion coefficient than the
本発明に係る浸漬ノズル1を使用することで、浸漬ノズル1の内壁面でのAl2 O3 付着層厚みの成長が抑制され、Al2O3 によるノズル閉塞が防止される。また、MgO含有耐火物材料5を浸漬ノズル1の鉛直方向に分散して配置してあるので、MgO含有耐火物材料5の熱膨張に起因する浸漬ノズル1の熱割れを防止することができる。その結果、鋳造可能時間を飛躍的に延長させることが可能となり、また、浸漬ノズル1の内壁でのAl2O3 粒子の付着・堆積による粗大化を防止することができるので、粗大化したAl2 O3 の剥離に起因する鋳片の大型介在物を大幅に削減することができる。 By using the immersion nozzle 1 according to the present invention, the growth of the Al 2 O 3 adhesion layer thickness on the inner wall surface of the immersion nozzle 1 is suppressed, and the nozzle blockage due to Al 2 O 3 is prevented. In addition, since the MgO-containing refractory material 5 is dispersed and arranged in the vertical direction of the immersion nozzle 1, thermal cracking of the immersion nozzle 1 due to thermal expansion of the MgO-containing refractory material 5 can be prevented. As a result, the castable time can be dramatically extended, and coarsening due to adhesion and deposition of Al 2 O 3 particles on the inner wall of the immersion nozzle 1 can be prevented. Large inclusions in the slab caused by 2 O 3 peeling can be greatly reduced.
図1に示す形状の浸漬ノズルを用い、連続鋳造設備において溶鋼を連続鋳造(本発明例)した。MgO含有耐火物材料としては、長さ(L0 )が50mm、MgO:54質量%、Al2 O3:17質量%、炭素:24質量%、Al:5質量%の配合組成のものを用い、間隔(L)を5mmとして配置した。MgO含有耐火物材料の厚みは10mmを目標とした。また、浸漬ノズルのノズル母材は、Al2O3 −黒鉛質の耐火物とした。 Using the immersion nozzle having the shape shown in FIG. 1, molten steel was continuously cast in a continuous casting facility (example of the present invention). As the MgO-containing refractory material, a material having a composition (length: L 0 ) of 50 mm, MgO: 54 mass%, Al 2 O 3 : 17 mass%, carbon: 24 mass%, and Al: 5 mass% is used. The interval (L) was 5 mm. The target thickness of the MgO-containing refractory material was 10 mm. Further, the nozzle base material of the immersion nozzle was Al 2 O 3 -graphite refractory.
また、比較のために、内孔部の全長に亘って上記配合組成のMgO含有耐火物材料を配置した浸漬ノズルを用いた鋳造(比較例)、及び、従来のAl2 O3 −黒鉛質耐火物製の浸漬ノズルを用いた鋳造(従来例)も実施した。 In addition, for comparison, casting using an immersion nozzle in which the MgO-containing refractory material having the above composition is arranged over the entire length of the inner hole (comparative example), and a conventional Al 2 O 3 -graphite refractory Casting using a product immersion nozzle (conventional example) was also carried out.
鋳造条件は、300トン/ヒートを6ヒート連続して鋳造後、使用後の浸漬ノズルを回収してスラグライン部の内側に付着した付着物を観察した。鋳造鋼種は低炭素AIキルド鋼(C:0.04〜0.05質量%、Si:tr、Mn:0.1〜0.2質量%、Al:0.03〜0.04質量%)であり、スラブ幅は950〜1200mmの範囲であった。鋳片引き抜き速度は2.2〜2.8m/minであった。 As casting conditions, 300 tons / heat was cast continuously for 6 heats, and the used immersion nozzle was collected to observe deposits adhered to the inside of the slag line portion. Cast steel type is low carbon AI killed steel (C: 0.04-0.05 mass%, Si: tr, Mn: 0.1-0.2 mass%, Al: 0.03-0.04 mass%). Yes, the slab width was in the range of 950-1200 mm. The slab drawing speed was 2.2 to 2.8 m / min.
付着物の観察では、Al2 O3 付着が少なく、更に、浸漬ノズル内壁面に凝固・付着した地金が全く観察されない状態を「付着無し」(符号:○で表示)と評価し、一方、Al2O3 付着が多く、更に、浸漬ノズル内壁面に凝固・付着した地金も多い状態を「付着有り」(符号:×で表示)と評価した。また、鋳造開始時に浸漬ノズルに熱割れの発生した回数も調査した。表1に、Al2O3 付着状況の評価結果及び熱割れ発生率の調査結果を示す。 In the observation of the adhering matter, the state in which the Al 2 O 3 adhesion is small and the bare metal solidified and adhering to the inner wall surface of the immersion nozzle is not observed at all is evaluated as “no adhesion” (indicated by a symbol: ○), A state in which there was a large amount of Al 2 O 3 adhesion and a large amount of metal that solidified and adhered to the inner wall surface of the immersion nozzle was evaluated as “with adhesion” (indicated by a symbol: x). In addition, the number of occurrences of thermal cracking in the immersion nozzle at the start of casting was also investigated. Table 1 shows the evaluation results of the Al 2 O 3 adhesion status and the survey results of the thermal crack occurrence rate.
表1からも明らかなように、本発明に係る浸漬ノズルを使用した場合には、Al2 O3 付着が非常に少なく、浸漬ノズル内壁面に凝固・付着した地金も全く見られず、更に、熱割れの発生を完全に防止することができた。 As is apparent from Table 1, when the immersion nozzle according to the present invention is used, there is very little Al 2 O 3 adhesion, and no solid metal solidified and adhered to the inner wall surface of the immersion nozzle can be seen. The occurrence of thermal cracking was completely prevented.
これに対して、比較例ではAl2 O3 の付着防止はできたが、熱割れが発生した。従来例では、熱割れは発生しなかったが、Al2O3 の付着を防止することができなかった。 On the other hand, in the comparative example, adhesion of Al 2 O 3 could be prevented, but thermal cracking occurred. In the conventional example, thermal cracking did not occur, but adhesion of Al 2 O 3 could not be prevented.
1 浸漬ノズル
2 内孔
3 吐出孔
4 ノズル母材
5 MgO含有耐火物材料
6 スラグライン部
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