JP2010036229A - 連続鋳造用ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中間層1として、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、かつ当該中空耐火骨材以外の残部に占める割合として、Al、Mg、Si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%以下含む耐火物を使用する。内孔側層2としては、MgO−CaO系の耐火物を使用する。
【選択図】図1
Description
なお、本発明において「内孔側層」とは、連続鋳造用ノズルの溶鋼通過方向(垂直方向)を全長とするいずれかの位置の水平方向断面において、中間層よりも内孔側に存在する耐火物層を総称するものとし、内孔側層が複数の層からなる場合も含み、その場合の熱膨脹率は、その内孔側層の中のいずれかの層の最大の値とする。
(1)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脹が、その内孔側層に対応する領域の外周側層の熱膨脹より大きい連続鋳造用ノズルにおいて、
前記中間層は、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、かつ当該中空耐火骨材以外の残部に占める割合として、Al、Mg、Si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%以下含み、
前記内孔側層が、CaO成分とMgO成分をその合量で80質量%以上含み、CaOとMgOとの質量比(CaO/MgO)が0.2〜1.5であって、
前記内孔側層中のCaO含有量の当該内孔側層における質量割合を、前記中間層中のAl2O3、SiO2及びアルカリ金属酸化物の合量の当該中間層における質量割合で除した値が10以上である連続鋳造用ノズル(請求項1)、
(2)前記中間層の耐火物内の中空耐火骨材が、SiO2を70質量%以上、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(請求項2)、
(3)前記中間層の耐火物の2.5MPaの加圧下の可縮率が10%以上80%以下であり、 かつ、下記の式1を満たし、
前記中間層の耐火物は、1000℃以上1500℃以下の非酸化性雰囲気の熱間において、当該耐火物以外の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に記載の連続鋳造用ノズル(請求項3)
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脹率(%)
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脹率(%)
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脹率(%)
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脹率(%)
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。
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。
実施例Eは、内孔側層用の耐火物中のCaOとMgOの合量及びその質量比が、溶損及び付着に及ぼす影響を実験により調査した結果を示す。
実施例Fは、内孔側層がCaO成分とMgO成分をその合量で80質量%以上含み、CaOとMgOとの質量比(CaO/MgO)が0.2〜1.5である連続鋳造用ノズルにおいて、前記内孔側層中のCaO含有量の当該内孔側層における質量割合を、中間層中のAl2O3、SiO2及びアルカリ金属酸化物の合量の当該中間層における質量割合で除した値が、接着強度に及ぼす影響を調査した結果、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 (3)
- 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脹が、その内孔側層に対応する領域の外周側層の熱膨脹より大きい連続鋳造用ノズルにおいて、
前記中間層は、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、かつ当該中空耐火骨材以外の残部に占める割合として、Al、Mg、Si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%以下含み、
前記内孔側層が、CaO成分とMgO成分をその合量で80質量%以上含み、CaOとMgOとの質量比(CaO/MgO)が0.2〜1.5であって、
前記内孔側層中のCaO含有量の当該内孔側層における質量割合を、前記中間層中のAl2O3、SiO2及びアルカリ金属酸化物の合量の当該中間層における質量割合で除した値が10以上である連続鋳造用ノズル。 - 前記中間層の耐火物内の中空耐火骨材が、SiO2を70質量%以上、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。
- 前記中間層の耐火物の2.5MPaの加圧下の可縮率が10%以上80%以下であり、 かつ、下記の式1を満たし、
前記中間層の耐火物は、1000℃以上1500℃以下の非酸化性雰囲気の熱間において、当該耐火物以外の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脹率(%)
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脹率(%)
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