JP2010029895A - 連続鋳造に使用するノズル用耐火物及び連続鋳造用ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粒の平均半径Rと前記粒の平均の壁の厚みtの比がR/t≧10を満たす中空耐火骨材を10体積%以上75体積%以下含み、当該中空耐火骨材以外の残部の総量に占める割合として、Al、Si、Mgの単体金属若しくは合金の1種又は複数種を、それらの金属成分のみに換算して合計で0.5質量%以上15質量%以下、炭素を2質量%以上99.5質量%以下含む耐火物である。この耐火物を中間層1として、連続鋳造用ノズルの内孔側層2と外周側層3,4との間に配置する。
【選択図】図1
Description
(1)粒の平均半径Rと前記粒の平均の壁の厚みtの比がR/t≧10を満たす中空耐火骨材を10体積%以上75体積%以下含み、
当該中空耐火骨材以外の残部の総量に占める割合として、Al、Si、Mgの単体金属若しくは合金の1種又は複数種(以下「特定金属」という。)を、それらの金属成分のみに換算して合計で0.5質量%以上15質量%以下、炭素を2質量%以上99.5質量%以下含む連続鋳造用ノズルの中間層用の耐火物(請求項1)、
(2)前記中空耐火骨材が、SiO2を70質量%以上、かつアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物を合計で1質量%以上10質量%以下を含むガラス質の組織を含む請求項1に記載の連続鋳造用ノズルの中間層用の耐火物(請求項2)、
(3)2.5MPaの加圧下の可縮率が10%以上80%以下であり、かつ1000℃以上1500℃以下の非酸化性雰囲気の熱間において、連続鋳造用ノズルに使用する耐火物と0.01MPa以上1.5MPa以下の接着強度を備える請求項1又は請求項2に記載の連続鋳造ノズルの中間層用の耐火物(請求項3)、
(4)溶鋼が接触する内孔面の全部又は一部の領域が、内孔面から順に内孔側層、中間層、外周側層の複数層構造であり、かつ、前記内孔側層の熱膨張が、その内孔側層に対応する位置の外周側層の熱膨張より大きい連続鋳造用ノズルにおいて、
前記中間層は請求項1から請求項3のいずれかに記載の耐火物からなり、かつ、次の式1を満たすことを特徴とする連続鋳造用ノズル。
K ≧ [(Di×αi−Do×αo)/(2×Tm)]×100 … 式1
ここで、
Kは中間層の可縮率(%)
Diは内孔側層の外径(mm)
Doは外周側層の内径(mm)
Tmは中間層の室温における(初期)厚み(mm)
αiは内孔側層の耐火物の室温から1500℃までの範囲における最大の熱膨張率(%)
αoは外周側層の耐火物の通鋼開始時の温度における熱膨張率(%)
(請求項4)
である。
K ≧ [(Di×αi−Do×αo)/(2×Tm)]×100 … 式1
ここで、
Kは中間層の可縮率(%)
Diは内孔側層の外径(mm)
Doは外周側層の内径(mm)
Tmは中間層の室温における(初期)厚み(mm)
αiは内孔側層の耐火物の室温から1500℃までの範囲における最大の熱膨張率(%)
αoは外周側層の耐火物の通鋼開始時の温度における熱膨張率(%)
K ≧ [Di×αi/(2×Tm)] … 式2
またこのR/tは60以下が好ましい。60を超えると、本発明の中間層の施工時やこの中間層を設置した連続鋳造用ノズルのハンドリング等の機械的な衝撃でも中空耐火骨材が破壊して中間層の安定性を損なう可能性が大きくなるからである。
ここで、Aは内孔側層の中間層への接着面積(m2)を表す。
なお、室温から数百℃程度までの強度を付与する目的で、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の有機系接着材や樹脂を使用することもできる。
本発明の耐火物を適用した多層構造の連続鋳造用ノズルを使用することにより、個別の連続鋳造の固有の操業条件に応じて、その連続鋳造用ノズルに求められる特性、具体的には湯当部の耐摩耗性改善、内孔の耐食性改善、内孔へのAl2O3等介在物付着防止等の、それぞれの目的に適う特性を備える多様な材質の耐火物を必要な部位ごとに適宜使用することができ、その材質やそれらの組み合わせの選択肢を大幅に拡大することができる。ひいては連続鋳造用ノズルの寿命延長、鋼の品質向上、安定操業、省資源等にも寄与することができる。
このような中間層の耐火物は、実用上は主として、前述の工程を後述のような連続鋳造用ノズルの構造体の一部の製造工程として組み込み、製品個体の1単位の連続鋳造用ノズルとしての形態として得る。そのほか、型枠等を使用して成形、乾燥ないし非酸化雰囲気での焼成を行って、例えば筒状等の任意の形状の部品として形成し、連続鋳造用ノズルの一部として組み立てて利用することも可能である。
実施例Aは、中空耐火骨材に2.5MPaの外力を加えた場合に、中空耐火骨材の平均半径R、及び平均半径Rとその粒の平均の壁の厚みtとの比(R/t)が、その破壊に及ぼす影響を実験により調査した結果である。
実施例Bは、耐火物中に占める中空耐火骨材の体積割合が、可縮性及び接着強度に及ぼす影響を実験により調査した結果、並びに内孔加熱による溶鋼の鋳造のシミュレーション試験を行った結果である。
実施例Cは、中空耐火骨材を含む耐火物中に占める特定金属の割合が、可縮性及び接着強度に及ぼす影響を実験により調査した結果、並びに併せて各例につき内孔加熱による溶鋼の鋳造のシミュレーション試験との対比を行った結果である。
実施例Dは、中空耐火骨材以外の残部中に占める炭素の割合が、可縮性及び接着強度に及ぼす影響を実験により調査した結果、並びに内孔加熱による溶鋼の鋳造のシミュレーション試験を行った結果である。
2 内孔側層
3 外周側層のうち連続鋳造用ノズルの本体をなすアルミナ−黒鉛質の層
4 外周側層のうち連続鋳造用ノズルのパウダー部をなすジルコニア−黒鉛質の層
5 内孔
6 溶鋼流入孔
7 吐出孔
8 台
9 クロスヘッド
10 供試料(中空耐火骨材)
11 容器
12 上部ライナー(下降による加圧用治具)
13 下部ライナー(上昇による加圧用治具)
Claims (4)
- 粒の平均半径Rと前記粒の平均の壁の厚みtの比がR/t≧10を満たす中空耐火骨材を10体積%以上75体積%以下含み、
当該中空耐火骨材以外の残部の総量に占める割合として、Al、Si、Mgの単体金属若しくは合金の1種又は複数種(以下「特定金属」という。)を、それらの金属成分のみに換算して合計で0.5質量%以上15質量%以下、炭素を2質量%以上99.5質量%以下含む連続鋳造用ノズルの中間層用の耐火物。 - 前記中空耐火骨材が、SiO2を70質量%以上、かつアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物を合計で1質量%以上10質量%以下を含むガラス質の組織を含む請求項1に記載の連続鋳造用ノズルの中間層用の耐火物。
- 2.5MPaの加圧下の可縮率が10%以上80%以下であり、かつ1000℃以上1500℃以下の非酸化性雰囲気の熱間において、連続鋳造用ノズルに使用する耐火物と0.01MPa以上1.5MPa以下の接着強度を備える請求項1又は請求項2に記載の連続鋳造ノズルの中間層用の耐火物。
- 溶鋼が接触する内孔面の全部又は一部の領域が、内孔面から順に内孔側層、中間層、外周側層の複数層構造であり、かつ、前記内孔側層の熱膨張が、その内孔側層に対応する位置の外周側層の熱膨張より大きい連続鋳造用ノズルにおいて、
前記中間層は請求項1から請求項3のいずれかに記載の耐火物からなり、かつ、次の式1を満たすことを特徴とする連続鋳造用ノズル。
K ≧ [(Di×αi−Do×αo)/(2×Tm)]×100 … 式1
ここで、
Kは中間層の可縮率(%)
Diは内孔側層の外径(mm)
Doは外周側層の内径(mm)
Tmは中間層の室温における(初期)厚み(mm)
αiは内孔側層の耐火物の室温から1500℃までの範囲における最大の熱膨張率(%)
αoは外周側層の耐火物の通鋼開始時の温度における熱膨張率(%)
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