JP2013188764A - Nozzle for casting - Google Patents

Nozzle for casting Download PDF

Info

Publication number
JP2013188764A
JP2013188764A JP2012055299A JP2012055299A JP2013188764A JP 2013188764 A JP2013188764 A JP 2013188764A JP 2012055299 A JP2012055299 A JP 2012055299A JP 2012055299 A JP2012055299 A JP 2012055299A JP 2013188764 A JP2013188764 A JP 2013188764A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intermediate layer
layer
refractory
nozzle
nozzle body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012055299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Morikawa
勝美 森川
Akinari Sasaki
昭成 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Krosaki Harima Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Krosaki Harima Corp filed Critical Krosaki Harima Corp
Priority to JP2012055299A priority Critical patent/JP2013188764A/en
Publication of JP2013188764A publication Critical patent/JP2013188764A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent oxidation in a preheating stage of a nozzle for casting by restraining an antioxidant layer, which is arranged on an inner hole surface of the nozzle for casting, from being peeled off in the preheating stage.SOLUTION: In a nozzle 20 for casting, an intermediate layer 2 is provided on a part or the whole of a surface of a nozzle body refractory 1 having an inner hole 5 for allowing the passage of molten steel, and one or more antioxidant layers 3 densified by being vitrified in a temperature range of 400-1,500°C are formed on the outer surface of the intermediate layer 2. The intermediate layer 2 is a refractory in which inorganic fibers are intertwined with one another and coupled together by a carbonaceous binder, and has resistance to heat at 1,000°C or higher. The intermediate layer 2 and the nozzle body refractory 1 configure an integral structure in which matrix organizations of the mutual refractories continue into each other via an interface between them.

Description

本発明は、溶鋼の連続鋳造に使用される鋳造用ノズルに関する。   The present invention relates to a casting nozzle used for continuous casting of molten steel.

浸漬ノズル、ロングノズルに代表される鋳造用ノズルには、操業前の予熱段階における酸化を防止するために、一般的にガラス化原料と結合材及び気孔からなる或る厚みを有した酸化防止層がその表面に塗布されている。この酸化防止層は、操業前の予熱時にガラス転移温度以上に加熱されることにより、粘稠で緻密なガラス層を形成し、外部の酸化性ガスをシールドすることで炭素を含むノズル本体耐火物の酸化を防止する。   Casting nozzles such as immersion nozzles and long nozzles generally have an antioxidant layer having a certain thickness consisting of a vitrification raw material, a binder and pores in order to prevent oxidation in the preheating stage before operation. Is applied to the surface. This anti-oxidation layer is heated above the glass transition temperature during preheating before operation, thereby forming a viscous and dense glass layer, and shielding the external oxidizing gas so that the nozzle body refractory contains carbon. Prevent oxidation.

鋳造用ノズルは溶鋼を通過させるための内孔を有し、一般的には円筒状であるため、酸化防止層は外周面のみならず内孔面にも塗布される場合が多い。このような鋳造用ノズルの表面に塗布された酸化防止層が予熱され、ガラス転移温度以上に加熱されると、酸化防止層中のガラス化成分が液状化又は粘度低下により流動性が生じ、自身の表面張力等により内在気孔を集合化するとともに、収縮を伴って、厚さ方向に収縮しながら緻密なガラス層を形成する。緻密化の際は、膜平面方向でも綱引きが同時に起こる。円筒状の鋳造用ノズルの外周部においては、ガラス転移温度以上の加熱では応力が開放されるため亀裂などの欠陥は発生しにくく、またその収縮方向も膜厚さ方向になる。このため、外周面に塗布された酸化防止層は比較的欠陥が少なく、緻密なガラス層が形成されて酸化防止機能を発揮しやすい。   Since the casting nozzle has an inner hole for allowing molten steel to pass through and is generally cylindrical, the antioxidant layer is often applied not only to the outer peripheral surface but also to the inner hole surface. When the antioxidant layer applied to the surface of such a casting nozzle is preheated and heated above the glass transition temperature, the vitrification component in the antioxidant layer becomes fluid due to liquefaction or viscosity reduction, The inner pores are aggregated by the surface tension of the glass, and a dense glass layer is formed while contracting in the thickness direction with contraction. In densification, tug-of-war occurs simultaneously in the film plane direction. In the outer periphery of the cylindrical casting nozzle, the stress is released by heating above the glass transition temperature, so that defects such as cracks are unlikely to occur, and the shrinkage direction is also the film thickness direction. For this reason, the antioxidant layer applied to the outer peripheral surface has relatively few defects, and a dense glass layer is formed, so that the antioxidant function is easily exhibited.

ところが、円筒状の鋳造用ノズルの内孔面に塗布された酸化防止層は、緻密化に伴い、中心方向、すなわち、その円周を縮める方向(内孔面から離れる方向)に収縮するため、局所的に内孔面から浮いた部分が発生しやすい。   However, since the antioxidant layer applied to the inner hole surface of the cylindrical casting nozzle shrinks in the center direction, that is, the direction in which the circumference is reduced (the direction away from the inner hole surface) with densification, Locally floating portions from the inner hole surface are likely to occur.

鋳造用ノズルの製造においては、一般的に芯棒を有したモールドに黒鉛を含有した耐火配合物が充填され、CIPによる成形が行われるため、内孔面では黒鉛が芯棒に沿って配向しやすく、黒鉛の不活性面(扁平形状の広い面)が露出しやすい。内孔面では、上述したような酸化防止層の収縮に伴う構造要因、すなわち円筒の中心側(空間側)に移動する力が生じることで内孔面から剥離しやすいことに加えて、前述の内孔面における黒鉛配向現象のため、予熱段階での浮き、膨れ現象を惹き起こしやすい。酸化防止層が局所的にでも、ノズル本体耐火物の内孔面に密着しない現象が起こると、予熱段階で内孔面からのノズル本体耐火物の酸化を惹き起こし、鋳造中の溶損や摩耗溶損を惹き起こすトラブルを生じやすい。   In the production of a casting nozzle, a mold having a core rod is generally filled with a refractory compound containing graphite and molded by CIP, so that the graphite is oriented along the core rod on the inner hole surface. It is easy to expose the inert surface of graphite (the flat surface having a wide flat shape). On the inner hole surface, in addition to the structural factors accompanying the shrinkage of the antioxidant layer as described above, that is, the force that moves toward the center side (space side) of the cylinder is generated, Due to the graphite orientation phenomenon on the inner hole surface, it tends to cause floating and swelling in the preheating stage. If a phenomenon occurs in which the antioxidant layer does not adhere to the inner hole surface of the nozzle body refractory even when locally, the nozzle body refractory is oxidized from the inner hole surface during the preheating stage, causing erosion and wear during casting. It is easy to cause troubles that cause melting.

その対策として、従来、様々な対応が採られてきた。例えば、特許文献1には、炭素質のノズル本体耐火物の表面に、酸化物微粉やバインダーからなるスラリー状の塗布剤を下地層として、スプレーやディップ、刷毛塗り法などで予め塗布し酸化防止特性を改善する方法が提案されている。しかし、このスラリー状の塗布剤は、流動性を得るためにバインダー成分や水分を多く含むので、これらを除去する過程で収縮現象を伴う場合が多い。更に、このような水系塗布剤の場合、炭素を含有するノズル本体耐火物、特に黒鉛含有量が高く、配向特性が強い場合などでは、下地層とノズル本体耐火物との濡れ不良の問題が生じやすく、特に加熱途中では、酸化防止層の剥離現象として表れてくる。このため、下地層の塗布厚さの管理が重要な管理項目となるが、ノズル本体耐火物の気孔率の違い、黒鉛含有量の違い等により、塗膜の厚さの管理が非常に難しい。その結果、安定した下地層の厚みを得ることが困難であり、界面剥離、層内剥離を惹き起こすことになり、必ずしも酸化防止性の安定性に寄与できない。   Various countermeasures have been taken as countermeasures. For example, in Patent Document 1, the surface of a carbonaceous nozzle body refractory is coated with a slurry-like coating agent composed of oxide fine powder or a binder as an underlayer, and is preliminarily applied by spraying, dipping, brushing, or the like to prevent oxidation. Methods for improving the characteristics have been proposed. However, since this slurry-like coating agent contains a large amount of binder components and moisture in order to obtain fluidity, it often involves a shrinkage phenomenon in the process of removing them. Furthermore, in the case of such an aqueous coating agent, the problem of the wetting defect between the underlayer and the nozzle body refractory occurs when the nozzle body refractory containing carbon, particularly when the graphite content is high and the orientation characteristics are strong. Easily, especially during heating, it appears as a delamination phenomenon of the antioxidant layer. For this reason, management of the coating thickness of the underlayer is an important management item, but it is very difficult to manage the thickness of the coating film due to differences in the porosity of the nozzle body refractory, differences in the graphite content, and the like. As a result, it is difficult to obtain a stable base layer thickness, causing interfacial delamination and intralayer delamination, and cannot necessarily contribute to the stability of the antioxidant property.

ところで、鋳造用ノズルにおいては、上述したような内孔面の酸化防止機能の低下に加えて、アルミキルド鋼等の連続鋳造においては、溶鋼中の脱酸生成物又は鋳造中の再酸化で生じたアルミナ等が内孔面に付着堆積し、ないしはノズル閉塞する等、操業や鋼品質に悪影響を与えるという問題がある。ここで、付着する「アルミナ等」とは、Al成分を主として、他の酸化物を含む溶鋼内の粒子又はクラスター、溶鋼が凝固した地金等を含む。 By the way, in the casting nozzle, in addition to the above-described reduction in the oxidation prevention function of the inner hole surface, in continuous casting of aluminum killed steel or the like, it occurred due to deoxidation products in molten steel or reoxidation during casting. There is a problem that the operation and steel quality are adversely affected such that alumina or the like adheres to and accumulates on the inner hole surface or the nozzle is blocked. Here, the “alumina etc.” to be attached mainly includes Al 2 O 3 component, particles or clusters in the molten steel containing other oxides, metal ingot where the molten steel is solidified, and the like.

ノズル閉塞は、アルミナ等が内孔面に到達し堆積することで生じる現象である。その原因は、耐火物に含まれる炭素やシリカによる溶鋼界面での溶質濃度勾配による表面張力によってアルミナ等が内孔面側に引き寄せられると考えられており、また同時に、内孔面の微細な凹凸により、いわゆるミクロ渦が溶鋼との界面に生じ、アルミナ等が内孔面に到達して捕捉されるとも考えられている。このため、耐火物側の原因成分である炭素やシリカを極力低減した材質系としてカーボンレス材質系や、耐火物表面の凹凸を低減させた材質系を内孔側に耐火物層として配置することが提案されている(例えば特許文献2〜5)。   The nozzle clogging is a phenomenon that occurs when alumina or the like reaches the inner hole surface and accumulates. The cause is thought to be that alumina, etc. are attracted to the inner surface by the surface tension due to the solute concentration gradient at the molten steel interface due to carbon or silica contained in the refractory, and at the same time, fine irregularities on the inner surface. It is also considered that so-called micro vortices are generated at the interface with the molten steel, and alumina or the like reaches the inner hole surface and is captured. For this reason, a carbonless material system as a material system in which carbon and silica that are causative components on the refractory side are reduced as much as possible, and a material system in which unevenness on the surface of the refractory is reduced are arranged as a refractory layer on the inner hole side. Have been proposed (for example, Patent Documents 2 to 5).

しかしながら、酸化物微粒子を主体として含む耐火物層を内孔側に持つ鋳造用ノズルは、本体側のアルミナ−黒鉛系材質やジルコニア−黒鉛系材質と膨張収縮特性が近似しておらず、一般に高膨張特性となるため、内孔側の耐火物層に貫入亀裂を伴うランダムな亀裂が入りやすい。更に鋳造途中の熱負荷により、酸化物微粒子の焼結が進み、貫入亀裂が拡大し、内孔面の平滑性が失われたり、鋳造途中の剥落が発生しやすくなる問題が生じる。   However, a casting nozzle having a refractory layer mainly composed of oxide fine particles on the inner hole side has an expansion / shrinkage characteristic that is not close to that of the alumina-graphite-based material or zirconia-graphite-based material on the main body side. Because of the expansion characteristics, random cracks with penetration cracks are likely to occur in the refractory layer on the inner hole side. Furthermore, due to the thermal load during casting, the oxide fine particles are further sintered, the penetration cracks are enlarged, the smoothness of the inner hole surface is lost, and peeling during the casting is likely to occur.

このランダムな亀裂の発生をなくす対策として、黒鉛を例えば10質量%以上添加することにより熱膨張特性を本体側の材質に近似させることが考えられる。しかし、このような黒鉛を含む材質では、露出した黒鉛は溶鋼との接触により短時間で溶解消失するため、実際の鋳造中の内孔面の面粗度は、黒鉛や炭素質結合部の溶鋼中への溶解により増大し、付着発生の契機をつくることになる。一旦付着が発生すると、耐火物界面での溶鋼流の乱れが大きくなり、アルミナ付着層の成長ないしはノズル閉塞に進展する可能性が高くなる。   As a countermeasure for eliminating the occurrence of random cracks, it is conceivable that the thermal expansion characteristic is approximated to the material on the main body side by adding, for example, 10% by mass or more of graphite. However, in such materials containing graphite, exposed graphite dissolves and disappears in a short time due to contact with molten steel, so the surface roughness of the inner hole surface during actual casting is the molten steel of graphite or carbonaceous joints. It increases due to dissolution in the inside, and creates an opportunity for the occurrence of adhesion. Once adhesion occurs, the turbulence of the molten steel flow at the refractory interface increases, and the possibility of progressing to the growth of the alumina adhesion layer or nozzle clogging increases.

一方、特許文献6には、ノズル閉塞防止の手段として、ノズルの内孔面及び/又は溶鋼と接する部位の少なくとも一部を構成する耐火物が、カーボン含有量5重量%以下で、気孔率が15%以下の、平均粒子径が10μm以下で構成される0.1〜1.5mm以下の緻密質層を設けることが提案されている。   On the other hand, in Patent Document 6, as a means for preventing nozzle clogging, the refractory constituting at least a part of the inner hole surface of the nozzle and / or the portion in contact with the molten steel has a carbon content of 5% by weight or less and a porosity. It has been proposed to provide a dense layer having a mean particle size of 15 μm or less and an average particle size of 10 μm or less of 0.1 to 1.5 mm or less.

しかし、このような低カーボン含有量で緻密な材料は熱膨張性が大きくなり、また材料自体での応力緩和能が小さいので、耐熱衝撃性が低くなり、ノズルの破壊を招来しやすいという問題がある。この点に関して前記特許文献6には、緻密質層とノズル本体部との間の少なくとも一部に、カーボン含有量5重量%以下で、気孔率が15%を超え35%以下である多孔質層を配置することで熱衝撃を緩和する方法が開示されている。しかしながら、平均粒径が10μm以下の微細な酸化物粒子は、製造段階では表面平滑性が高く閉塞防止には有利である反面、受鋼時の熱により高い焼結特性を持つため、容易に収縮して層中に亀裂が発生し、剥落を助長し、閉塞防止効果が低下する問題がある。また、一旦緻密層が剥離し、背面側の多孔質層が露出すると、その多孔質層の溶損が高速度で進行し、内孔内の溶鋼流の形態が変化して当初の難付着特性は維持できない等の問題がある。   However, a dense material with such a low carbon content has a high thermal expansibility, and since the stress relaxation capability of the material itself is small, the thermal shock resistance is low and the nozzle is liable to be broken. is there. In this regard, Patent Document 6 discloses that a porous layer having a carbon content of 5% by weight or less and a porosity of more than 15% and not more than 35% at least partially between the dense layer and the nozzle body. A method of mitigating thermal shock by disposing of is disclosed. However, fine oxide particles with an average particle size of 10 μm or less have high surface smoothness at the manufacturing stage, which is advantageous for preventing clogging. As a result, there is a problem that cracks are generated in the layer, exfoliation is promoted, and the blocking prevention effect is lowered. In addition, once the dense layer is peeled off and the porous layer on the back side is exposed, the erosion of the porous layer proceeds at a high speed, and the form of the molten steel flow in the inner hole changes, and the original difficult adhesion property There is a problem that cannot be maintained.

特許第3763991号公報Japanese Patent No. 3763991 特開平3一243258号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-243258 特開平5一154628号公報JP-A-5-154628 特開平8−57601号公報JP-A-8-57601 特開平8−57613号公報JP-A-8-57613 特開平10−314905号公報JP 10-314905 A

本発明の主たる課題は、鋳造用ノズルの特に内孔面に配置される酸化防止層が予熱段階で剥離することを抑制し、鋳造用ノズルの予熱段階での酸化防止を図ることにある。   The main object of the present invention is to prevent the oxidation prevention layer disposed particularly on the inner hole surface of the casting nozzle from peeling off at the preheating stage, and to prevent oxidation at the preheating stage of the casting nozzle.

また、本発明は副次的に、鋳造段階で鋳造用ノズルの内孔面にアルミナ等が付着することを抑制することを課題とする。   Another object of the present invention is to suppress the adhesion of alumina or the like to the inner hole surface of the casting nozzle at the casting stage.

本発明の前記主たる課題を解決するためには、酸化防止機能を担う層自体が、予熱段階で高温下においても、ノズル本体耐火物の表面で亀裂や剥離を生じることなく保持されていることが肝要である。   In order to solve the main problem of the present invention, the layer itself responsible for the antioxidant function should be held without cracking or peeling on the surface of the nozzle body refractory even at a high temperature in the preheating stage. It is essential.

粉体を主体として一定の温度以上でガラス化して緻密化することを利用する従来一般的な酸化防止層では、ガラス転移点以上では液相が生じ、温度の上昇又は時間の経過に伴ってその液相割合が増加し、それらに伴って層としての粘性が低下して流動特性も増大する。このような状態の層自体にはその形状を保持する機能も流動特性を抑制する機能もない。したがって、層自体の表面張力によって層に亀裂が生じ、又はノズル本体耐火物の表面から剥離ないしは流失する現象、すなわち酸化防止機能の低下ないしは喪失現象が生じる。   In the conventional general anti-oxidation layer using the powder as a main component and vitrifying at a certain temperature or higher, a liquid phase is generated at the glass transition point or higher. The liquid phase ratio increases, and as a result, the viscosity of the layer decreases and the flow characteristics also increase. The layer itself in such a state has neither a function of maintaining its shape nor a function of suppressing flow characteristics. Therefore, a crack occurs in the layer due to the surface tension of the layer itself, or a phenomenon that the layer peels or flows away from the surface of the nozzle body refractory, that is, a phenomenon that the antioxidant function is reduced or lost.

本発明は、ノズル本体耐火物と酸化防止層との間に、炭素結合の繊維状組織を持つ中間層を設けることで、酸化防止層の収縮剥離を抑制でき、ガラス転移点以上の温度域(特に流下する程度に粘性が低くなる高温域)において、酸化防止層の濡れを改善し、加熱途中の保形性を備えさせ、またノズル本体耐火物の表面からも剥離し難くすることで、酸化防止機能の低下ないしは喪失を抑制する。   In the present invention, by providing an intermediate layer having a fibrous structure of carbon bonds between the nozzle body refractory and the antioxidant layer, the shrinkage and peeling of the antioxidant layer can be suppressed, and the temperature range above the glass transition point ( In particular, in a high temperature range where the viscosity becomes low enough to flow down), we improve the wetting of the antioxidant layer, provide shape retention during heating, and make it difficult to peel off from the surface of the nozzle refractory. Prevents the loss or loss of the prevention function.

具体的には、まず、ノズル本体耐火物表面と酸化防止層の間に、保形性を備えさせるために無機質繊維が相互に絡みあって炭素質結合材により結合された、1000℃以上の耐熱性を有している中間層を配置する。この中間層は、無機質繊維が相互に絡みあった構造体が炭素質結合材で結合されており、ノズル本体耐火物と同一又は同種の炭素質結合とすることで、物理的、化学的な結合強度を高めることができる。これにより層に亀裂や剥離につながるような程度・形態の破壊を生じることがない。   Specifically, first, a heat resistance of 1000 ° C. or higher, in which inorganic fibers are entangled with each other and bonded by a carbonaceous bonding material between the nozzle body refractory surface and the antioxidant layer to provide shape retention. An intermediate layer having properties is disposed. This intermediate layer has a structure in which inorganic fibers are entangled with each other, and is bonded with a carbonaceous binding material. Strength can be increased. This prevents the layer from being broken to the extent or form that would lead to cracks or delamination.

そして、この中間層とノズル本体耐火物とは、これらの界面で相互の耐火物のマトリクス組織が連続した一体的構造体を成すように構成する。中間層での炭素質結合は、ノズル本体耐火物と同様の、樹脂、ピッチ等の原料に由来する、熱処理後に残留する炭素が無機質繊維相互を圧着し連続的な一体組織を形成している。したがって、中間層とノズル本体耐火物との界面(接合部)では、無機質繊維と耐火物粒子が微細な凹凸を形成し、かつ、同一又は同種の原料由来の炭素質結合により、連続的な炭素質の結合を形成するために、中間層とノズル本体耐火物とは、物理的及び化学的に良好に(一体的に)接着する。更に中間層は、微粉粒子原料を主体とする層とは異なり、無機質繊維の周囲に炭素質結合を有しており、かつ、無機質繊維が相互に絡み合った組織となっていて無機質繊維相互の接触頻度が少ない。更に中間層は、無機質繊維の周囲に存在する炭素質結合が有する焼結抑制効果により、亀裂や剥離の発生が抑制される特徴を有している。加えて中間層は、無機質繊維が相互に絡み合った構造により高い可撓性をも備えるので、ノズル本体耐火物から剥離することを抑制する効果が極めて高い。   The intermediate layer and the nozzle body refractory are configured such that a matrix structure of the refractories is continuous at the interface between them. The carbonaceous bond in the intermediate layer is the same as in the nozzle body refractory, and the carbon remaining after the heat treatment derived from the raw materials such as resin and pitch presses the inorganic fibers together to form a continuous monolithic structure. Therefore, at the interface (junction) between the intermediate layer and the nozzle body refractory, the inorganic fibers and the refractory particles form fine irregularities, and continuous carbon is formed by carbonaceous bonds derived from the same or similar raw materials. In order to form a quality bond, the intermediate layer and the nozzle body refractory adhere well (integrally) physically and chemically. Furthermore, the intermediate layer has a carbonaceous bond around the inorganic fiber and is a structure in which the inorganic fibers are intertwined with each other, unlike the layer mainly composed of fine powder raw material, and the inorganic fibers are in contact with each other. Less frequently. Further, the intermediate layer has a feature that the generation of cracks and peeling is suppressed by the sintering suppressing effect of the carbonaceous bond existing around the inorganic fiber. In addition, since the intermediate layer also has high flexibility due to the structure in which the inorganic fibers are entangled with each other, the effect of suppressing peeling from the nozzle body refractory is extremely high.

無機質繊維としては、一般的な無機質繊維、例えば、Al−SiO系、Al−SiO−CaO系、SiO系、Al系、ZrO系などの、非晶質か結晶質かを問わず各種無機質繊維が使用できる。ただし、本発明の課題である酸化防止層の破壊や消失の抑制ないしは防止を図るには、約1000℃以上の高温度域での予熱中を対象とするので、少なくとも1000℃以上の耐熱性を備えることが必要である。なお、無機質繊維には、一般的に「ショット」といわれる粒子状又は短尺で形状が不揃いの繊維が不可避的に混入するが、このようなショットが含まれていても本発明の効果は得られる。 As the inorganic fiber, a general inorganic fiber such as Al 2 O 3 —SiO 2 type, Al 2 O 3 —SiO 2 —CaO type, SiO 2 type, Al 2 O 3 type, ZrO 2 type, etc. Various inorganic fibers can be used regardless of whether they are crystalline or crystalline. However, in order to suppress or prevent the destruction or disappearance of the antioxidant layer, which is the subject of the present invention, it is intended for preheating in a high temperature range of about 1000 ° C. or higher. It is necessary to prepare. The inorganic fibers are inevitably mixed with particulates or short and irregularly shaped fibers generally referred to as “shots”, but the effects of the present invention can be obtained even if such shots are included. .

ここで、1000℃以上の耐熱性とは、1000℃の温度で、液相や溶融スラグ相(複数の成分からなるガラス融体)の総量(以下、この総量を単に「液相量」という。)がゼロであることを意味する。言い換えると、予熱中に中間層を貫通してノズル本体耐火物表面に達する程度の亀裂や破壊を生じない特性を有することでもある。   Here, the heat resistance of 1000 ° C. or higher means a total amount of liquid phase and molten slag phase (a glass melt composed of a plurality of components) at a temperature of 1000 ° C. (hereinafter, this total amount is simply referred to as “liquid phase amount”). ) Is zero. In other words, it has a characteristic that does not cause cracks or breakage to the extent that it reaches the nozzle body refractory surface through the intermediate layer during preheating.

この耐熱性を中間層について単独に評価するには、例えば、ノズル本体耐火物と一体的構造とした中間層の試料を、非酸化雰囲気中で1000℃以上の温度(任意に設定した評価温度域)にて、中間層側から加熱した後、試料を観察する等の方法を採ることができる。   In order to independently evaluate the heat resistance of the intermediate layer, for example, a sample of the intermediate layer integrated with the nozzle body refractory is heated to a temperature of 1000 ° C. or higher (an arbitrarily set evaluation temperature range) in a non-oxidizing atmosphere. ), The sample can be observed after heating from the intermediate layer side.

中間層の厚さは、個別の操業条件に応じて設定すればよい。一般的な主としてガラス質からなる従来技術の層では、厚さが大きくなるほど表面張力も大きくなることや自重等によって剥離や流下が生じやすくなる。しかし、本発明の中間層は繊維状の構成物が主体になっていて炭素質結合でもあることから、収縮や変形が極めて生じにくい。したがって、厚さは特に限定する理由はないが、鋳造用ノズルでの溶鋼流を妨げないため、また、機能を得るための最適化の観点等から、0.1mm以上10mm以下程度が好ましい。また、製造方法によっても異なるが、CIPによる一体成形による場合に中間層の組織の均質性をより高める観点からも、前記厚さの範囲が好ましい。   What is necessary is just to set the thickness of an intermediate | middle layer according to individual operation conditions. In general, the layer of the prior art mainly composed of vitreous material is likely to be peeled off or flowed down due to its surface tension increasing as its thickness increases, or due to its own weight. However, since the intermediate layer of the present invention is mainly composed of a fibrous component and is also a carbonaceous bond, shrinkage and deformation are hardly caused. Therefore, the thickness is not particularly limited, but is preferably about 0.1 mm or more and 10 mm or less from the viewpoint of optimization for obtaining the function, etc., because the molten steel flow at the casting nozzle is not hindered. Moreover, although it changes with manufacturing methods, the range of the said thickness is preferable also from a viewpoint of raising the homogeneity of the structure | tissue of an intermediate | middle layer more in the case of integral molding by CIP.

中間層内では、相互の無機質繊維は、炭素質結合材(樹脂、ピッチ等)により相互に絡み合う形態を備えつつ一体化している。このため、個々の無機質繊維及び無機質繊維相互間の空間的構造が有する外力に対する柔軟性を維持しつつ、相互に固定される形となり、従来技術の微粉粒子から構成される従来のカーボンレス系材質と比較して、構造安定性、容積安定性、耐亀裂性及び耐剥離性において非常に安定しており、かつ断熱性にも優れる特徴がある。このため、鋳造初期の抜熱を抑制し、地金付着を抑制する効果が得られる。   In the intermediate layer, the inorganic fibers are integrated with each other while being intertwined with each other by a carbonaceous binder (resin, pitch, etc.). For this reason, the conventional carbon-less material composed of fine powder particles of the prior art, while maintaining the flexibility to the external force of the individual inorganic fibers and the spatial structure between the inorganic fibers, while being fixed to each other Compared to the above, the structural stability, the volume stability, the crack resistance and the peel resistance are very stable, and the heat insulation is excellent. For this reason, the effect which suppresses the heat removal at the early stage of casting, and suppresses adhesion | attachment of a base metal is acquired.

中間層の外表面側には、400℃から1500℃の温度範囲でガラス化して緻密化する酸化防止層を一層又は複数層形成する。この酸化防止層は主として、中間層を保護する、すなわち中間層組織内の炭素質結合組織が酸化することを防止する機能を有する。炭素質結合組織は、約400℃くらいから酸化し始め、高温になるほど、時間が長くなるほど、また気流が大きいほど酸化しやすい。一般的な鋳造用ノズルの予熱温度は約600℃〜約1000℃程度であるが、予熱条件は、設備、予熱方法、雰囲気や気流の程度、予熱時間等の、個別の操業条件によって大きく異なる。予熱時の最高温度は、溶鋼の温度が約1500℃であることから、バーナー直火等の局部的な高温部分をも含め、約1500℃とすればよい。   On the outer surface side of the intermediate layer, one or a plurality of antioxidant layers that are vitrified and densified in a temperature range of 400 ° C. to 1500 ° C. are formed. This antioxidant layer mainly has a function of protecting the intermediate layer, that is, preventing oxidation of the carbonaceous connective tissue in the intermediate layer structure. The carbonaceous connective tissue starts to oxidize at about 400 ° C., and it becomes easier to oxidize as the temperature increases, the time increases, and the airflow increases. The preheating temperature of a general casting nozzle is about 600 ° C. to about 1000 ° C., but the preheating conditions vary greatly depending on individual operating conditions such as equipment, preheating method, atmosphere and air flow, and preheating time. Since the temperature of the molten steel is about 1500 ° C., the maximum temperature at the time of preheating may be about 1500 ° C. including a local high temperature portion such as a burner direct fire.

したがって酸化防止層は、400℃から1500℃までの、個別の条件に応じて任意に設定した温度域においてガラス化し、そのガラス化した組織が酸素や水蒸気などの酸化性ガスを遮断できる程度に緻密化するような組成にすればよい。この酸化防止層としては、異なる温度に応じて段階的にガラス化し緻密化するように、組成が異なる複数の層を配置してもよい。   Therefore, the antioxidant layer is vitrified in a temperature range arbitrarily set according to individual conditions from 400 ° C. to 1500 ° C., and is dense enough to block the oxidizing gas such as oxygen and water vapor. The composition may be such that As this antioxidant layer, a plurality of layers having different compositions may be arranged so as to be vitrified and densified in stages according to different temperatures.

このような機能を示す組成は、SiO、B等のガラス形成材と、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類記金属酸化物その他のガラス修飾材等を、設定した(希望する)ガラス化温度に応じて選択し配合すればよい。なお、この目的に合致しさえすれば、この組成にAl、ZrO成分等を、ガラスの粘性調整等を目的として含ませてもよい。 The composition showing such a function is a glass in which a glass forming material such as SiO 2 and B 2 O 3 and an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide and other glass modifiers are set (desired). What is necessary is just to select and mix | blend according to crystallization temperature. As long as this purpose is met, the composition may contain Al 2 O 3 , ZrO 2 components and the like for the purpose of adjusting the viscosity of the glass.

前記中間層の外表面に前記機能を有する酸化防止層を配置すると、当該酸化防止層の維持及び溶融ガラス層としての密着性を高める作用がある。これは、ノズル本体耐火物と良好な接着状態である中間層が、ガラスの濡れを妨げる黒鉛を含有しないことに加えて、無機質繊維が主体の組織であり、その表層に微細な凹凸を有しているため、酸化防止層が溶融ガラス層となった状態でも中間層との間の濡れ性が良好であって、物理的にも良好な接着状態となるため、剥離等の欠陥が発生し難く、ガラス層としての酸化防止層を維持しやすいためと考えられる。   When the antioxidant layer having the above function is disposed on the outer surface of the intermediate layer, there is an effect of maintaining the antioxidant layer and improving adhesion as a molten glass layer. This is because the intermediate layer, which is in a good adhesive state with the nozzle body refractory, does not contain graphite that impedes the wetting of the glass, and is a structure mainly composed of inorganic fibers, and has fine irregularities on the surface layer. Therefore, even when the antioxidant layer is a molten glass layer, the wettability with the intermediate layer is good and the physical adhesion is good, so that defects such as peeling are unlikely to occur. This is thought to be because it is easy to maintain the antioxidant layer as the glass layer.

このため、中間層を設けることで、従来技術で典型的に観られるような、酸化防止層がノズル本体耐火物の表面から剥離し又は膨れるなどして、高温下でノズル本体耐火物が酸化する現象を軽減できる。   For this reason, by providing an intermediate layer, the anti-oxidation layer peels off or swells from the surface of the nozzle body refractory, as typically seen in the prior art, and the nozzle body refractory is oxidized at a high temperature. The phenomenon can be reduced.

この酸化防止層の厚さは個別の操業条件に応じて設定すればよく、特に限定する理由はない。しかし、本発明の酸化防止層は、前述の中間層との接触部分の特徴等から、従来技術に比較して大きい厚さでも剥離等が生じにくいので、0.3mm程度でもよく、2mm程度までの厚さの範囲で適宜調整することができる。厚さの上限は、中間層の組織の緻密さの程度に依存する。見掛け気孔率が15%以下程度の緻密な中間層であれば酸化防止層の最大厚さは1mm程度(平均厚さは約0.6mm程度)でよく、また好ましい。中間層の見掛け気孔率が15%を超えるような比較的粗な組織の場合は、最大厚さを2mm程度にまですることができる。これはガラス化して低粘性になった酸化防止層の成分が中間層の開放気孔内に浸透するからである。最大厚さが2mmを超えるとガラス化する前に亀裂を生じて部分的に破壊や落下消失する部分が発生する虞があり、また急激なガラス化が起こった場合には流下する部分が発生する虞がある。厚さの下限は、中間層の表面の平滑度が極めて高い場合、予熱温度が極めて低い場合又は予熱時間が極めて短い場合等では、中間層の存在と相俟って0.1〜0.2mm程度でも酸化防止機能を得ることができるが、効果の安定性に欠けるので、0.3mm以上であることが好ましい。したがって本発明の酸化防止層は、合計で0.3mm以上2mm以下が好ましく、中間層が緻密な場合には1mm以下が更に好ましい。   The thickness of the antioxidant layer may be set according to individual operating conditions, and there is no particular reason for limiting it. However, the anti-oxidation layer of the present invention may be about 0.3 mm or less up to about 2 mm because peeling or the like is less likely to occur even when the thickness is larger than the prior art due to the characteristics of the contact portion with the intermediate layer described above. It can adjust suitably in the range of thickness. The upper limit of the thickness depends on the degree of dense structure of the intermediate layer. In the case of a dense intermediate layer having an apparent porosity of about 15% or less, the maximum thickness of the antioxidant layer may be about 1 mm (average thickness is about 0.6 mm), and is preferable. In the case of a relatively coarse structure where the apparent porosity of the intermediate layer exceeds 15%, the maximum thickness can be reduced to about 2 mm. This is because the components of the antioxidant layer that have become vitrified and have low viscosity penetrate into the open pores of the intermediate layer. If the maximum thickness exceeds 2 mm, there is a risk that a crack will occur before vitrification and a part that will be partially destroyed or dropped will occur. In addition, if a rapid vitrification occurs, a part will flow down. There is a fear. The lower limit of the thickness is 0.1 to 0.2 mm in combination with the presence of the intermediate layer when the smoothness of the surface of the intermediate layer is extremely high, when the preheating temperature is extremely low, or when the preheating time is extremely short. Although an antioxidant function can be obtained even at a degree, it is preferably 0.3 mm or more because the effect lacks stability. Therefore, the total of the antioxidant layer of the present invention is preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less, and more preferably 1 mm or less when the intermediate layer is dense.

前述の中間層及び酸化防止層は、従来技術で特に剥離等の問題が多い内孔面に好適であるが、鋳造用ノズル(ノズル本体耐火物)の内孔面以外の表面に適用することもできる。   The intermediate layer and the antioxidant layer described above are suitable for the inner hole surface where there are many problems such as peeling in the prior art, but may be applied to surfaces other than the inner hole surface of the casting nozzle (nozzle body refractory). it can.

以上、本発明の主たる課題を解決するための手段を要約すると、以下のとおりである。
(1)溶鋼を通過させるための内孔を有するノズル本体耐火物の表面の一部又は全部に中間層を備え、前記中間層の外表面に400℃から1500℃の温度範囲でガラス化して緻密化する酸化防止層が一層又は複数層形成され、前記中間層は無機質繊維が相互に絡みあって炭素質結合材により結合された耐火物であって、1000℃以上の耐熱性を有しており、前記中間層と前記ノズル本体耐火物とは、これらの界面で相互の耐火物のマトリクス組織が連続した一体的構造体を成している鋳造用ノズル(請求項1)。
(2)前記中間層の厚さは0.1mm以上10mm以下、前記酸化防止層の厚さは0.3mm以上2mm以下である(1)に記載の鋳造用ノズル(請求項2)。
The means for solving the main problems of the present invention are summarized as follows.
(1) An intermediate layer is provided on a part or all of the surface of the nozzle body refractory having an inner hole for allowing molten steel to pass, and the outer surface of the intermediate layer is vitrified in a temperature range of 400 ° C to 1500 ° C to be dense. One or more anti-oxidation layers are formed, and the intermediate layer is a refractory material in which inorganic fibers are entangled with each other and bonded by a carbonaceous binder, and has a heat resistance of 1000 ° C. or higher. The casting nozzle in which the intermediate layer and the nozzle body refractory form an integral structure in which the matrix structure of the refractories is continuous at the interface between them (Claim 1).
(2) The casting nozzle according to (1), wherein the intermediate layer has a thickness of 0.1 mm to 10 mm and the antioxidant layer has a thickness of 0.3 mm to 2 mm.

前述の酸化防止層はガラス層であるので、鋳造開始後は溶鋼流により流下して消失する。一方、中間層は、鋳造開始後に溶鋼流により流下して消失させてもよく、又は残留させてもよい。中間層を消失させる場合は、1550℃における液相の割合を50質量%を超え、90質量%程度までの範囲で調整する方法を採ることができる。なお、中間層内の炭素質結合材としての炭素成分は中間層の鋳造開始後の消失に殆ど影響を及ぼさないので特に制限する必要はないが、中間層の保形性を維持するため、及びノズル本体耐火物との連続的な結合組織をより均一化するためには、炭素質結合材の量は、ノズル本体耐火物と同程度以下であることが好ましい。また、中間層の無機質繊維の焼結を抑制する効果を高める観点からは中間層の炭素量は多い方が有利ではあるものの、結合炭素量が多くなると中間層の可撓性が低下する傾向がある。具体的には、前述のマトリクス組織及び無機質繊維の焼結の双方の観点からは、ノズル本体耐火物の炭素質結合材の量を100質量%とするときに中間層の炭素量は10質量%程度以上あればよく、上限量は、ノズルの形状等の要素も考慮して可撓性のバランスを最適な範囲、すなわちノズル本体耐火物の炭素質結合材の量と同程度以下の範囲で適宜選択すればよく、50質量%以下程度がさらに好ましい。例えばノズル本体耐火物の一般的な炭素質結合材の量が1質量%以上5質量%程度である場合、その量に応じて、0.1質量%程度以上5質量%程度以下が好ましく、2.5質量%程度以下が更に好ましい。   Since the above-mentioned antioxidant layer is a glass layer, it flows down by the molten steel flow and disappears after the start of casting. On the other hand, the intermediate layer may be caused to flow down by the molten steel flow after the start of casting or disappear, or may remain. When the intermediate layer is eliminated, a method of adjusting the ratio of the liquid phase at 1550 ° C. in a range exceeding 50 mass% and up to about 90 mass% can be adopted. The carbon component as the carbonaceous binder in the intermediate layer does not need to be particularly limited because it hardly affects the disappearance of the intermediate layer after the start of casting, but in order to maintain the shape retention of the intermediate layer, and In order to make the continuous connective structure with the nozzle body refractory more uniform, the amount of the carbonaceous binder is preferably less than or equal to that of the nozzle body refractory. Further, from the viewpoint of enhancing the effect of suppressing the sintering of inorganic fibers in the intermediate layer, it is advantageous that the carbon amount of the intermediate layer is large, but if the amount of bonded carbon increases, the flexibility of the intermediate layer tends to decrease. is there. Specifically, from the viewpoints of both the matrix structure and the sintering of the inorganic fibers, the carbon amount of the intermediate layer is 10% by mass when the amount of the carbonaceous binder of the nozzle body refractory is 100% by mass. The upper limit amount is appropriately determined in consideration of factors such as the shape of the nozzle and the balance of flexibility in an optimal range, i.e., within a range equal to or less than the amount of the carbonaceous binder in the nozzle body refractory. What is necessary is just to select and about 50 mass% or less is still more preferable. For example, when the amount of the general carbonaceous binder of the nozzle body refractory is about 1% by mass or more and about 5% by mass, it is preferably about 0.1% by mass or more and about 5% by mass or less, depending on the amount. More preferable is about 5% by mass or less.

ところで、中間層が鋳造開始後に消失したら、ノズル本体耐火物が溶鋼と直接接触することになる。アルミキルド鋼その他の溶鋼由来の成分等の付着性が強い鋼種等では、ノズル本体耐火物の内孔面へのそれらの付着やノズル閉塞(以下、これらを総称して「ノズル閉塞」ともいう。)を惹き起こすことがある。中間層が消失した後には、ノズル本体耐火物の表面(内孔面)は、CIP成形時の芯棒ライナー面に比較して凹凸の程度が大きくなることがある(後述の一体成形では特にその傾向がある)。   By the way, if the intermediate layer disappears after the start of casting, the nozzle body refractory comes into direct contact with the molten steel. For steel grades such as aluminum killed steel and other steels with strong adhesion such as components derived from molten steel, they adhere to the inner surface of the nozzle refractory and the nozzle is blocked (hereinafter, these are also collectively referred to as “nozzle blocking”). May provoke. After the disappearance of the intermediate layer, the surface (inner hole surface) of the nozzle body refractory may be more uneven as compared with the core rod liner surface during CIP molding (particularly in the case of integral molding described later). Tend).

そこで、本発明は、前記本発明の主たる課題を解決するための手段を講じた上で、前記本発明の副次的な課題を解決するため、中間層を鋳造開始後にも残留させて、その残留した中間層自体が鋳造途中のアルミナ等の付着現象等を抑制ないしは防止する機能を備える鋳造用ノズルをも提供する。   Therefore, the present invention takes measures to solve the main problem of the present invention, and in order to solve the secondary problem of the present invention, the intermediate layer is left after the start of casting, There is also provided a casting nozzle having a function in which the remaining intermediate layer itself suppresses or prevents the adhesion phenomenon of alumina or the like during casting.

本発明者は、前述の中間層を、緻密で平滑性を高くすることでアルミナ等の付着によるノズル閉塞の問題を解消すること(前記本発明の副次的な課題を解決すること)が可能であることを見いだした。   The present inventor can solve the problem of nozzle clogging due to adhesion of alumina or the like by solving the above-mentioned intermediate layer with high density and smoothness (solving the secondary problem of the present invention). I found out.

ノズル閉塞は前述したように、アルミナ等が内孔面に到達し堆積することで生じる現象である。その原因の一つは、耐火物表面(内孔面)の凹凸により、いわゆるミクロ渦が界面に生じアルミナ等が内孔面に到達して捕捉されると考えられている。鋳造用ノズルの内孔面へのアルミナ等の付着を防止する目的で、酸化物の微粉末系を主体とするカーボンレス材質と呼ばれる耐火物材料が、従来技術では多く適用されてきた。耐火物中の黒鉛原料は、溶鋼界面近傍で炭素濃度勾配に伴う表面張力勾配を生み、更にこの際、黒鉛が容易に溶鋼中へ溶解するために、耐火物表面の凹凸化を促進してアルミナ等の付着を助長する作用がある。それ故、これらの材料系では、一般的にアルミナ等の付着原因となる黒鉛等の炭素原料を添加しておらず、粒子としての酸化物原料、しかもAlやMgO成分が主体の原料構成となっているので熱膨張率も大きくなる。 As described above, nozzle clogging is a phenomenon that occurs when alumina or the like reaches the inner hole surface and accumulates. One of the causes is considered that so-called micro vortices are generated at the interface due to the unevenness of the refractory surface (inner hole surface), and alumina or the like reaches the inner hole surface and is captured. For the purpose of preventing adhesion of alumina or the like to the inner hole surface of a casting nozzle, a refractory material called a carbonless material mainly composed of an oxide fine powder system has been widely applied in the prior art. The graphite raw material in the refractory produces a surface tension gradient accompanying the carbon concentration gradient in the vicinity of the molten steel interface, and at this time, the graphite easily dissolves into the molten steel. It has the effect of promoting the adhesion of etc. Therefore, in these material systems, carbon raw materials such as graphite, which generally cause adhesion of alumina or the like, are not added, but oxide raw materials as particles and raw materials mainly composed of Al 2 O 3 and MgO components Since it is configured, the coefficient of thermal expansion also increases.

これに対し本発明者は、前記中間層の表面粗度Rmaxを20μm以下とすることにより、顕著なアルミナ等の付着抑制効果があることを見いだした。   On the other hand, the present inventor has found that the surface roughness Rmax of the intermediate layer is 20 μm or less, thereby having a remarkable effect of suppressing adhesion of alumina or the like.

本発明の中間層は、予熱段階や鋳造段階での亀裂の発生はなく、無機質繊維相互の絡み合いにより平滑性、健全性を維持することが可能である。その上、この中間層は無機質繊維の径や成形方法等を調整することで、その平滑性や緻密性を変化させることが容易である。面粗度Rmaxを20μm以下とした中間層は、その溶鋼との界面でのいわゆるミクロ渦の発生を抑制してアルミナ等の付着を抑制する。   The intermediate layer of the present invention does not generate cracks in the preheating stage or the casting stage, and can maintain smoothness and soundness by entanglement between the inorganic fibers. In addition, the smoothness and denseness of the intermediate layer can be easily changed by adjusting the diameter of the inorganic fiber, the molding method, and the like. The intermediate layer having a surface roughness Rmax of 20 μm or less suppresses the generation of so-called micro vortices at the interface with the molten steel, thereby suppressing adhesion of alumina or the like.

本発明者が、Al成分を含有する試料の表面粗度を変化させて試験を行った結果、98質量%以上の高いAl成分含有量の耐火物であっても、表面粗度Rmaxを20μm以下とすることだけでも顕著にアルミナ等の付着が減少すること、Rmaxが20μmを超えるとアルミナ等の付着が増加することを知見した。 The present inventors, Al 2 O 3 result components were tested by changing the surface roughness of the samples containing even refractory high above 98 wt% Al 2 O 3 ingredient content, surface It has been found that just by setting the roughness Rmax to 20 μm or less, the adhesion of alumina or the like is remarkably reduced, and when Rmax exceeds 20 μm, the adhesion of alumina or the like is increased.

なお、中間層の表面粗度は、中間層の外表面に垂直な方向の断面組織を顕微鏡等で観察して、その視野内少なくとも10点の、前記外表面で隣接する凹凸の最頂部と最底部の寸法差の最大値とすればよい。   Note that the surface roughness of the intermediate layer is determined by observing a cross-sectional structure in a direction perpendicular to the outer surface of the intermediate layer with a microscope or the like, and at least 10 points in the field of view of the top surface of the unevenness adjacent to the outer surface. What is necessary is just to set it as the maximum value of the dimensional difference of a bottom part.

本発明の中間層は前述のように、個々の無機質繊維の周囲に炭素質結合材を有し、繊維状の無機質材料が相互に絡み合った構造である。そしてこの構造が、炭素による焼結抑制効果、酸化物相互の物理的接触の低頻度化効果、高い可撓性を発現する効果等をもたらすことから、焼結しにくく、また溶融状態になりにくいので亀裂や破壊をも生じにくく、膨張による内部発生応力や外部からの機械的応力に対しても緩和能が高い。それ故、本発明の中間層表面での、内孔面としてのマクロ的な平滑性の維持能は、従来の微粉系酸化物からなる層と比較して、極めて高い。   As described above, the intermediate layer of the present invention has a carbonaceous binder around each inorganic fiber, and has a structure in which fibrous inorganic materials are entangled with each other. And since this structure brings about the effect of suppressing sintering by carbon, the effect of reducing physical contact between oxides, the effect of developing high flexibility, etc., it is difficult to sinter and hardly enter a molten state. Therefore, it is difficult to cause cracks and breakage, and has a high ability to relax against internally generated stress due to expansion and external mechanical stress. Therefore, the ability to maintain macro smoothness as the inner pore surface on the surface of the intermediate layer of the present invention is extremely high as compared with a layer made of a conventional finely divided oxide.

これらのことから本発明では、従来技術の骨材粒子を主体とする構造ではその熱衝撃等による破壊を生じさせないために殆ど採用することが困難であった、例えばAl、MgO成分系等の、その成分の材料自体が高熱膨張性を有する成分を、例えば100質量%近くの高い含有量でも、本発明の無機質繊維を主体とする組織構造であれば熱衝撃や継続的な熱応力による破壊の危険性が極めて小さいので、採用することができる。 From these facts, in the present invention, the structure mainly composed of aggregate particles of the prior art is hardly difficult to adopt because it does not cause destruction due to thermal shock or the like. For example, Al 2 O 3 , MgO component system For example, even if the component material itself has a high thermal expansibility, even if the content is close to 100% by mass, for example, if the tissue structure is mainly composed of the inorganic fiber of the present invention, thermal shock and continuous thermal stress Because the risk of destruction by is extremely small, it can be adopted.

このような表面粗度Rmaxが20μm以下の中間層にするためには、層を構成する無機質繊維の最大直径を20μm以下にする必要がある。これは、繊維状の構成物が相互にランダムに絡み合う構造であると、その組織の表面粗度Rmaxは必然的に構成繊維の直径以上になる部分が存在することになるからである。   In order to obtain such an intermediate layer having a surface roughness Rmax of 20 μm or less, the maximum diameter of the inorganic fibers constituting the layer needs to be 20 μm or less. This is because if the structure is such that the fibrous constituents are randomly entangled with each other, the surface roughness Rmax of the structure inevitably has a portion that is larger than the diameter of the constituent fibers.

無機質繊維としては、前述のとおり一般的な無機質繊維、たとえば、Al−SiO系、Al−SiO−CaO系、SiO系、Al系、ZrO系などの非晶質、結晶質を問わず各種無機質繊維が使用できる。しかし、このようなアルミナ等の付着低減又は防止を目的とする場合は、溶鋼温度である約1550℃での液相の割合が50%以下の成分及び鉱物組成の材質を選択する必要がある。前記液相の割合が50%を超えると、中間層の粘性が著しく低下して溶鋼流による損耗が大きくなり、溶鋼と接触する内孔面としての平滑性を維持することが困難となり、アルミナ等の付着が生じやすくなる。 As the inorganic fiber, as described above, a general inorganic fiber, for example, Al 2 O 3 —SiO 2 type, Al 2 O 3 —SiO 2 —CaO type, SiO 2 type, Al 2 O 3 type, ZrO 2 type, etc. Various inorganic fibers can be used regardless of whether they are amorphous or crystalline. However, in order to reduce or prevent such adhesion of alumina or the like, it is necessary to select a component having a liquid phase ratio of about 50% or less at a molten steel temperature of about 1550 ° C. and a material having a mineral composition. When the ratio of the liquid phase exceeds 50%, the viscosity of the intermediate layer is remarkably reduced, the wear due to the molten steel flow increases, and it becomes difficult to maintain the smoothness as the inner hole surface in contact with the molten steel, such as alumina. Adhesion tends to occur.

ただし、本発明の主たる課題(予熱時の酸化防止機能維持)を解決する点のみに関しては、前記液相の割合を50%以下にする必要はなく、50%を超えた範囲でも使用することが可能である。ここで「液相の割合」(液相率ともいう)とは、組成物全体を100質量%としたときの液相の質量割合をいい、スラグ相をも含む。これは状態図から直接求めることができるが、アルカリ金属成分、アルカリ土類金属成分等を含むなどして成分系が複雑な場合は、一般的な熱力学平衡計算ソフトウエア等を用いてその割合を求めることができる。   However, only in terms of solving the main problem of the present invention (maintaining the anti-oxidation function during preheating), the ratio of the liquid phase need not be 50% or less, and can be used in a range exceeding 50%. Is possible. Here, the “ratio of liquid phase” (also referred to as “liquid phase ratio”) means the mass ratio of the liquid phase when the entire composition is 100% by mass, and includes the slag phase. This can be obtained directly from the phase diagram, but if the component system is complex due to the inclusion of alkali metal components, alkaline earth metal components, etc., the ratio is calculated using general thermodynamic equilibrium calculation software. Can be requested.

このアルミナ等の付着をも防止するための中間層は、アルミナ等の付着が生じやすい部分であれば、例えば浸漬ノズルの吐出孔をも含む内孔面等のいずれの部位にも適用できる。また、個別の操業におけるアルミナ等の付着が生じやすい場所、状態に応じて、適用する範囲を任意に決定すればよい。   The intermediate layer for preventing the adhesion of alumina or the like can be applied to any part such as an inner hole surface including a discharge hole of an immersion nozzle as long as it is a part where the adhesion of alumina or the like is likely to occur. Moreover, what is necessary is just to determine the range to apply arbitrarily according to the place and state in which adhesion of alumina or the like is likely to occur in individual operations.

以上、前記本発明の副次的な課題を解決するための手段を要約すると、以下のとおりである。
(3)前記ノズル本体耐火物の内孔面の一部又は全部に形成された前記中間層は、その表面粗度Rmaxが20μm以下であり、かつ1550℃での液相の割合が50質量%以下である前記(1)又は(2)に記載の鋳造用ノズル(請求項3)。
The means for solving the secondary problems of the present invention are summarized as follows.
(3) The intermediate layer formed on a part or all of the inner hole surface of the nozzle body refractory has a surface roughness Rmax of 20 μm or less and a liquid phase ratio at 1550 ° C. of 50% by mass. The casting nozzle according to (1) or (2), which is the following (Claim 3).

本発明によれば、ノズル本体耐火物の表面に、前記中間層を介して酸化防止層を配置するので、予熱段階での酸化防止層の亀裂や剥離の発生を著しく抑制することができる。これにより、予熱段階でのノズル本体耐火物の表面、特に内孔面の酸化を、安定的にかつ長時間に亘って、顕著に防止することができる。   According to the present invention, since the antioxidant layer is disposed on the surface of the nozzle body refractory through the intermediate layer, the occurrence of cracks and peeling of the antioxidant layer in the preheating stage can be remarkably suppressed. Thereby, the oxidation of the surface of the nozzle body refractory, particularly the inner hole surface, in the preheating stage can be remarkably prevented over a long period of time.

また、本発明の中間層は、予熱段階での酸化防止効果にとどまらず、鋳造初期のノズル本体耐火物の溶鋼による熱衝撃や、初期の温度降下により粘性が上昇し又は固体粒子化してノズル本体耐火物表面に機械的な衝撃や摩耗をもたらす溶鋼流から、ノズル本体耐火物表面を保護することにも寄与することができる。   In addition, the intermediate layer of the present invention is not limited to the oxidation prevention effect in the preheating stage, and the nozzle body is increased in viscosity or solid particles due to thermal shock caused by molten steel of the nozzle body refractory in the early stage of casting or the initial temperature drop. It can also contribute to protecting the nozzle body refractory surface from molten steel flow that causes mechanical shock and wear on the refractory surface.

更に、本発明の中間層は、無機質繊維が相互に絡みあった構造を有することからノズル本体耐火物よりも低熱伝導率となり、これにより、鋳造初期の溶鋼のノズル本体耐火物側への抜熱が抑制され、地金付着を抑制する効果も得られる。   Furthermore, since the intermediate layer of the present invention has a structure in which inorganic fibers are entangled with each other, the thermal conductivity is lower than that of the nozzle body refractory. Is suppressed, and the effect of suppressing the adhesion of the metal is also obtained.

同時に、ノズル本体耐火物への熱衝撃を緩和して破壊の危険性を低減する効果も得られる。そのためノズル本体耐火物に、高耐食性や高付着防止性を有するものの高熱膨張性を示すことから熱衝撃により破壊する危険性が高くて採用し難かったAl成分やMgO成分等の含有割合の高い材料をも、適用する可能性を拡大できる。 At the same time, the effect of reducing the risk of destruction by relaxing the thermal shock to the nozzle body refractory can be obtained. Therefore, the content ratio of Al 2 O 3 component, MgO component, etc. that are difficult to adopt due to the high risk of breaking due to thermal shock due to the high thermal expansion of the nozzle body refractory, although it has high corrosion resistance and high adhesion prevention The possibility of applying even a high material can be expanded.

本発明の中間層は、化学組成や組織を調整することで、鋳造開始後に溶鋼流によって消失させることもでき、残留させることも任意に調整することができる。これにより、鋳造中のノズル内溶鋼流を希望する流動形態に合致させる、又はノズル表面の状態を希望する状態に保持する(保持時間の調整も含む)等を、高い自由度で行うことができる。   The intermediate layer of the present invention can be eliminated by the molten steel flow after the start of casting by adjusting the chemical composition and structure, and can be arbitrarily adjusted to remain. Thereby, the molten steel flow in the nozzle being cast can be matched with a desired flow form, or the state of the nozzle surface can be held in a desired state (including adjustment of the holding time) with a high degree of freedom. .

加えて、中間層の表面粗度をRmax20μm以下とすることで、アルミキルド鋼の鋳造等、鋳造中の内孔面へのアルミナ等の付着ないしはノズル閉塞が発生しやすい操業条件においても、アルミナ等の付着ないしはノズル閉塞を顕著に抑制又は防止することができる。   In addition, by setting the surface roughness of the intermediate layer to Rmax 20 μm or less, even in operation conditions where alumina adheres to the inner hole surface during casting or nozzle clogging is likely to occur, such as casting of aluminum killed steel, Adhesion or nozzle clogging can be significantly suppressed or prevented.

また、材料自体が高熱膨張性を有する成分を高い割合で含有する材料系については、骨材粒子を主体とする従来技術の構造では採用することが極めて困難か、採用するためにはノズル本体耐火物内に特別な応力緩和部分(例えば空間等)等の構造を必要とするのに対して、本発明においては、これを単にノズル本体耐火物表面にしかも強固な接着性をもって設置することができる。これにより、アルミナ等の付着ないしはノズル閉塞を顕著に抑制又は防止するだけでなく、破壊の危険性を伴わずに高い耐食性や高い耐摩耗性を得ることができる。   In addition, it is extremely difficult to adopt a material system containing a high proportion of a component having a high thermal expansion property in the conventional structure mainly composed of aggregate particles. In the present invention, a structure such as a special stress relaxation part (such as a space) is required in the object, but in the present invention, this can be simply placed on the surface of the nozzle body refractory and with strong adhesiveness. . This not only significantly suppresses or prevents adhesion of alumina or the like or nozzle clogging, but also provides high corrosion resistance and high wear resistance without risk of destruction.

なお、中間層によるアルミナ等の付着防止効果を得るには、中間層を少なくとも鋳造初期の一定(任意)時間残留させる必要があるが、その残留時間等は、液相割合等によって任意に調整することができるので、広い操業条件に対応することができる。   In order to obtain the effect of preventing adhesion of alumina or the like by the intermediate layer, it is necessary to leave the intermediate layer at least for a fixed (arbitrary) time in the initial stage of casting, but the residual time is arbitrarily adjusted by the liquid phase ratio and the like. Can handle a wide range of operating conditions.

本発明の一例であって、中間層及び酸化防止層を浸漬ノズルの内孔面(吐出孔面を含む)に適用した例を示す断面イメージ図である。It is an example of this invention, Comprising: It is a cross-sectional image figure which shows the example which applied the intermediate | middle layer and the antioxidant layer to the inner-hole surface (a discharge hole surface is included) of an immersion nozzle. 本発明の中間層及び酸化防止層とノズル本体耐火物の構造を示す断面イメージ図である。It is a cross-sectional image figure which shows the structure of the intermediate | middle layer of this invention, an antioxidant layer, and a nozzle main body refractory. 図2のA部を拡大したイメージ図である。It is the image figure to which the A section of FIG. 2 was expanded. 本発明の中間層及び酸化防止層と本体耐火物の構造例を示す写真である(酸化試験前)。It is a photograph which shows the structural example of the intermediate | middle layer of this invention, an antioxidant layer, and a main body refractory (before an oxidation test). 本発明の中間層及び酸化防止層と本体耐火物の構造例を示す写真である(酸化試験後)。It is a photograph which shows the structural example of the intermediate | middle layer of this invention, an antioxidant layer, and a main body refractory (after an oxidation test). 実施例A〜Cで用いた付着試験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the adhesion test apparatus used by Example AC. 内孔側耐火物層と外周側耐火物層との間の圧縮剪断強度を測定する装置を示す模式図であるIt is a schematic diagram which shows the apparatus which measures the compression shear strength between an inner-hole side refractory layer and an outer peripheral side refractory layer.

図1は本発明の鋳造用ノズルの一例を示す。図1に示す鋳造用ノズルは浸漬ノズルであってノズル本体耐火物1は、例えばアルミナ−シリカ−黒鉛材質からなる。ノズル本体耐火物1は、溶鋼を通過させるための内孔5を有し、溶鋼は吐出孔6から排出される。また、ノズル本体耐火物1のパウダーライン部分には、ジルコニア−黒鉛質の耐火物4が配置されている。このような浸漬ノズル20において、図1の例では、本発明の中間層2及び酸化防止層3を浸漬ノズル20の内孔面(吐出孔面を含む)に適用している。   FIG. 1 shows an example of a casting nozzle according to the present invention. The casting nozzle shown in FIG. 1 is an immersion nozzle, and the nozzle body refractory 1 is made of, for example, an alumina-silica-graphite material. The nozzle body refractory 1 has an inner hole 5 through which molten steel passes, and the molten steel is discharged from the discharge hole 6. A zirconia-graphite refractory 4 is disposed in the powder line portion of the nozzle body refractory 1. In such an immersion nozzle 20, in the example of FIG. 1, the intermediate layer 2 and the antioxidant layer 3 of the present invention are applied to the inner hole surface (including the discharge hole surface) of the immersion nozzle 20.

図2は、本発明の中間層2及び酸化防止層3とノズル本体耐火物1の構造を示す断面イメージ図、図3は図2のA部を拡大したイメージ図である。図2及び図3に示す本体耐火物1は骨材としての黒鉛9とマトリクス11からなり、本体耐火物1の表面に中間層2及び酸化防止層3が配置されている。中間層2は、無機質繊維10が相互に絡みあって炭素質結合材により結合された耐火物からなり、この中間層2とノズル本体耐火物1とは、これらの界面(符号7部分)で相互の耐火物のマトリクス組織が連続した一体的構造体を成している。中間層2の外表面に形成された酸化防止層3は、400℃から1500℃の温度範囲でガラス化して緻密化する材質からなる。   FIG. 2 is a cross-sectional image view showing the structure of the intermediate layer 2 and the antioxidant layer 3 and the nozzle body refractory 1 of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged image view of part A of FIG. The main body refractory 1 shown in FIGS. 2 and 3 is composed of graphite 9 and a matrix 11 as aggregates, and an intermediate layer 2 and an antioxidant layer 3 are disposed on the surface of the main body refractory 1. The intermediate layer 2 is made of a refractory material in which inorganic fibers 10 are entangled with each other and bonded together by a carbonaceous binder, and the intermediate layer 2 and the nozzle body refractory material 1 are mutually connected at the interface (reference numeral 7). The refractory matrix structure forms a continuous and integral structure. The antioxidant layer 3 formed on the outer surface of the intermediate layer 2 is made of a material that is vitrified and densified in a temperature range of 400 ° C. to 1500 ° C.

図4及び図5には、本発明の中間層2及び酸化防止層3と本体耐火物1の実際の構造例を示す。図4は酸化試験前、図5は酸化試験後を示している。酸化防止層3の初期厚さは0.6mmである。なお、図4中の符号11は界面7付近の炭素結合が連続した組織を含む、マトリクスが連続した組織の一部分を示す。   4 and 5 show an actual structure example of the intermediate layer 2 and the antioxidant layer 3 and the main body refractory 1 of the present invention. FIG. 4 shows the state before the oxidation test, and FIG. 5 shows the state after the oxidation test. The initial thickness of the antioxidant layer 3 is 0.6 mm. In addition, the code | symbol 11 in FIG. 4 shows a part of structure | tissue where the matrix continued including the structure | tissue where the carbon bond of the interface 7 vicinity was continuous.

次に、本発明の鋳造用ノズルの製造方法を述べる。   Next, the manufacturing method of the casting nozzle of the present invention will be described.

本発明の鋳造用ノズルは下記のCIP成形関係の点を除いて、一般的な鋳造用ノズルと同様の工程にて製造することができる。まず、中間層(無機質繊維から成る材料に関する部分)の、CIPによる同時一体成形の例を述べる。   The casting nozzle of the present invention can be produced in the same process as a general casting nozzle except for the following CIP molding-related points. First, an example of simultaneous integral molding by CIP of an intermediate layer (part relating to a material made of inorganic fibers) will be described.

予め、個々の無機質繊維表面に炭素質結合材を形成する樹脂又はピッチがコーティング又は含浸され、かつその無機質繊維が相互に絡み合った状態のシート状やパイプ状の材料を、CIP成形時に使用する成形芯棒に巻き付けるなどして、芯棒面に、すなわち内孔面側の中間層として配置する。次にこの中間層の外側のゴム製モールドとの間の空間内に、樹脂又はピッチを含むノズル本体耐火物用の耐火物はい土を充填する。その後、CIPにより加圧し、同時一体成形体を得る。CIP成形時の圧力は、例えば約50MPa〜約150MPa程度の一般的な鋳造用ノズル製造用の圧力でよい。   Molding that uses a sheet-like or pipe-like material in which a resin or pitch forming a carbonaceous binder is coated or impregnated on the surface of each individual inorganic fiber and the inorganic fibers are intertwined with each other at the time of CIP molding. By wrapping around a core rod, it is arranged on the core rod surface, that is, as an intermediate layer on the inner hole surface side. Next, the space between the outer layer and the rubber mold is filled with a refractory material for the nozzle body refractory containing resin or pitch. Then, it pressurizes by CIP and obtains a simultaneous integral molding. The pressure at the time of CIP molding may be a pressure for manufacturing a general casting nozzle of about 50 MPa to about 150 MPa, for example.

これにより、鋳造用ノズルの溶鋼と接触する内孔面の一部若しくは全部(任意に設定した範囲)に無機質繊維が絡み合った中間層を形成することができる。同時にノズル本体耐火物表面と中間層との界面では、相互の耐火物のマトリクス組織が連続した一体的構造体を得ることができる。これは、ノズル本体耐火物用のはい土内の粒子が中間層内にくい込む等により、相互に凹凸状態を形成しながら空間的に配置されること、及び相互に炭素質結合材を形成する同一又は同種の樹脂又はピッチを加入していることから、これらが相互に一体化し、熱処理後には炭素質結合が連続したマトリクス組織を形成するからである。   Thereby, the intermediate | middle layer in which the inorganic fiber became entangled in part or all (the range set arbitrarily) of the inner-hole surface which contacts the molten steel of a casting nozzle can be formed. At the same time, at the interface between the nozzle body refractory surface and the intermediate layer, an integral structure in which the matrix structure of the refractories is continuous can be obtained. This is because the particles in the earth for the refractory material for the nozzle body are arranged in a spatial manner while forming a concavo-convex state with each other, and the same carbonaceous binder is formed with each other. Alternatively, since the same kind of resin or pitch is added, they are integrated with each other, and after heat treatment, a matrix structure in which carbonaceous bonds are continuous is formed.

無機質繊維はCIPで高圧で圧縮されることにより、初期の繊維状材料内にある気孔は消失し、無機質繊維が相互に絡み合った状態でしかも繊維相互が樹脂等により圧着した、緻密な中間層を形成する。CIPによる静水圧成形の特徴として、モ−ルド内の芯棒に近づくにつれて、成形応力は大きく増加する。これにより芯棒ライナー側の表面層は最も緻密化しやすくなる。   The inorganic fibers are compressed with high pressure by CIP, so that the pores in the initial fibrous material disappear, and the dense intermediate layer in which the inorganic fibers are intertwined with each other and the fibers are pressure-bonded with a resin or the like. Form. As a characteristic of isostatic pressing by CIP, the forming stress increases greatly as the core rod in the mold is approached. As a result, the surface layer on the core rod liner side is most easily densified.

中間層の見掛け気孔率は15%以下が好ましく、5%以下が更に好ましい。中間層の見掛け気孔率が15%を超えると、中間層表面に形成する酸化防止層すなわちガラス質の酸化防止材の層がガラス化転移温度を超えて低粘性化した際に、この酸化防止層が過剰に中間層の組織内に浸透し、予熱が酸化防止層の設計条件(想定した温度や時間等)を超えて長時間に亘ったり高温に曝された際に、中間層の酸化等を招来する虞があるからである。   The apparent porosity of the intermediate layer is preferably 15% or less, and more preferably 5% or less. When the apparent porosity of the intermediate layer exceeds 15%, this antioxidant layer is formed when the antioxidant layer formed on the intermediate layer surface, that is, the layer of the glassy antioxidant is reduced in viscosity beyond the vitrification transition temperature. Will penetrate into the structure of the intermediate layer excessively, and if the preheating exceeds the design conditions (assumed temperature, time, etc.) of the antioxidant layer and is exposed to high temperatures for a long time, the intermediate layer will be oxidized. This is because there is a risk of being invited.

無機質繊維の原料としては、繊維の集合体となっているものであればよく、シート状、ブランケット状、成形品など特定の形態に制限せずに適宜選択することが可能である。   The raw material of the inorganic fiber is not particularly limited as long as it is an aggregate of fibers, and can be appropriately selected without being limited to a specific form such as a sheet form, a blanket form, or a molded product.

無機質繊維の材料は、固体潤滑能に優れた黒鉛を含有する一般の耐火物配合物に比較して、繊維状(柱状を含む)の構成物が主体であることから成形性すなわち圧力の伝播と均質な充填性を大幅に低下させる。それ故、成形時の芯棒ライナー部では比較的容易に緻密化するものの、繊維状組織層が厚い場合は、ノズル本体耐火物側に近いほど(芯棒ライナーから遠い程)気孔率は上昇傾向となる。中間層としての厚さは、このような均質性を考慮すると、0.1mm以上10mm以下が良好な繊維状の耐火物組織を形成することが可能となるので好ましい。なお、この範囲及び最適厚さは、CIP時の圧力や時間等によっても調整及び変化させることができる。10mmより厚いと、ノズル本体耐火物と接する中間層の気孔率が高くなりすぎて、この部分での接着不良や強度低下が発生しやすくなる。この範囲で一体成形された無機質繊維状組織からなる中間層は、ノズル本体耐火物と接する側の相対的に気孔率の高い部分から、芯棒側の相対的に気孔率が低い部分に向かって顕著な差はなく、かつ極端な変化を伴わずに連続的な気孔率の傾斜で一体化する。その結果、中間層には亀裂や剥離等の内在欠陥は発生し難くなる。   Compared to general refractory compounds containing graphite with excellent solid lubricating ability, inorganic fiber materials are mainly composed of fibrous (including columnar) components, so that moldability, that is, propagation of pressure and Homogeneous filling is greatly reduced. Therefore, the core rod liner part at the time of molding is relatively easily densified, but when the fibrous structure layer is thick, the porosity tends to increase as it is closer to the nozzle body refractory side (away from the core rod liner). It becomes. In consideration of such homogeneity, the thickness as the intermediate layer is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less because a good fibrous refractory structure can be formed. This range and the optimum thickness can be adjusted and changed by the pressure, time, etc. during CIP. If it is thicker than 10 mm, the porosity of the intermediate layer in contact with the nozzle body refractory becomes too high, and adhesion failure and strength reduction at this portion tend to occur. The intermediate layer made of an inorganic fibrous structure integrally formed in this range is from a portion with a relatively high porosity on the side in contact with the nozzle body refractory to a portion with a relatively low porosity on the core rod side. There is no noticeable difference and integration with continuous porosity gradient without extreme change. As a result, internal defects such as cracks and peeling are less likely to occur in the intermediate layer.

中間層は前述のCIP方法で一体的に成形して得ることができるほか、別工程で樹脂又はピッチでコーティング又は含浸された無機質繊維をシート状又はパイプ状に成形して、その成形後の材料を、樹脂又はピッチ等の炭素質結合を形成する結合材を接着材として、別途一般的な方法で製造した鋳造用ノズル(ノズル本体耐火物)の表面(内孔面はもちろん、内孔面に限らず任意のノズル表面)に、貼付する、等によって形成することもできる。しかし、ノズル本体耐火物表面との接合の強さ、緻密性等はCIP同時成形方法によって得るものの方が優れており、また経済的でもあり、CIP同時成形方法を採用することが好ましい。   The intermediate layer can be obtained by integrally molding by the above-mentioned CIP method, or by molding inorganic fibers coated or impregnated with resin or pitch in a separate process into a sheet or pipe, and the material after the molding The surface of the casting nozzle (nozzle body refractory) manufactured separately by a general method using a binder that forms a carbonaceous bond such as resin or pitch as an adhesive (not only the inner hole surface but also the inner hole surface) It can also be formed by sticking to any nozzle surface). However, the strength, denseness, etc. of bonding with the surface of the nozzle body refractory are better when obtained by the CIP simultaneous molding method and are more economical, and it is preferable to adopt the CIP simultaneous molding method.

このように成形した鋳造用ノズルは、一般的な鋳造用ノズルと同様に乾燥、焼成等の熱処理工程、加工工程を経て、表面に酸化防止層を形成することができる。この酸化防止層は、400℃から1500℃の温度範囲でガラス化して緻密化するという要件を充足しさえすればよく、一般的なガラス化成分を主体とする材料及び形成工程を適用することができる。酸化防止層の一般的な形成方法としては、酸化防止材となる材料を泥状にしたはい土の浴内に浸漬する、そのはい土を吹き付ける、刷毛等で塗布する等の方法を採ることができる。その後の乾燥等工程についても同様に一般的な方法を採ることができる。   The casting nozzle formed in this way can form an antioxidant layer on the surface through a heat treatment process such as drying and firing and a processing process in the same manner as a general casting nozzle. The antioxidant layer only needs to satisfy the requirement of vitrification and densification in the temperature range of 400 ° C. to 1500 ° C., and it is possible to apply a material and a forming process mainly composed of a general vitrification component. it can. As a general method for forming the anti-oxidation layer, it is possible to immerse the anti-oxidation material in a mud-like soil bath, spray the soil, or apply with a brush or the like. it can. A general method can be similarly applied to subsequent steps such as drying.

これは、無機繊維状組織からなる中間層の芯棒ライナー側内孔表面部は相対的に緻密性が高く、また平滑性も高い状態となるので、従来技術での黒鉛原料を使用する場合に劣らず、酸化物主体の健全な平滑面を得ることが可能となるからである。それ故、ガラス質原料から構成される酸化防止層をその表面に塗布する場合は、特別な処理は必要とせず、直接塗布することが可能となる。また、中間層は表面だけでなく全体が緻密な繊維状組織であるため、亀裂や剥離も極めて発生し難く、当然に伝播・拡大することもない。これにより、酸化防止層の中間層との接着界面での欠陥発生が極めて少なく、また酸化防止層がガラス化して中間層表面を良好に(均質な厚さ、分布等で)濡らし、その状態を安定的に維持するので、予熱過程での酸化防止機能を維持することが可能となる。   This is because the core rod liner side inner hole surface portion of the intermediate layer made of inorganic fibrous structure is relatively dense and smooth, so when using the graphite raw material in the prior art This is because a healthy smooth surface mainly composed of oxide can be obtained. Therefore, when an antioxidant layer composed of a glassy raw material is applied to the surface, no special treatment is required and it can be applied directly. In addition, since the intermediate layer has a dense fibrous structure not only on the surface but also on the whole, cracks and peeling hardly occur, and naturally it does not propagate or expand. As a result, the occurrence of defects at the interface between the antioxidant layer and the intermediate layer is extremely small, and the antioxidant layer vitrifies and wets the surface of the intermediate layer satisfactorily (with a uniform thickness, distribution, etc.). Since it maintains stably, it becomes possible to maintain the antioxidant function in the preheating process.

中間層表面の酸化防止機能を有する酸化防止層に適用する酸化防止材とは、ガラス原料、ガラス化原料、結合材成分等を含む耐火物である。これらは中間層及びノズル本体耐火物中の炭素質成分の酸化が開始する約400℃以上の温度域で皮膜化(すなわち一部又は全部のガラス化に伴う液状化及び低粘性化に伴う気孔等の減少、緻密化等の現象)して酸化性ガスから前記耐火物内部の炭素質成分を保護するものである。   The antioxidant applied to the antioxidant layer having an antioxidant function on the surface of the intermediate layer is a refractory containing a glass raw material, a vitrification raw material, a binder component and the like. These are formed into a film at a temperature range of about 400 ° C. or higher where the oxidation of carbonaceous components in the intermediate layer and the nozzle body refractory starts (ie, liquefaction accompanying partial or complete vitrification and pores accompanying low viscosity, etc.) This phenomenon protects the carbonaceous components inside the refractory from oxidizing gas.

このようなガラス系の耐火物組成の具体例としては、SiO、B等のガラス形成材である各種珪素化合物、硼素化合物、ガラス修飾材であるアルカリ金属酸化物、アルカリ土類記金属酸化物等が挙げられ、既にガラス組織となっている原料、所定の温度域でガラス化する前記諸成分を含む原料等を適宜使用することができる。更に、前記の機能に加え、ガラスの粘性調整等を目的として、これらの組成に各種Al成分を含む原料、各種ZrO成分を含む原料等を含ませてもよい。 Specific examples of such glass-based refractory compositions include various silicon compounds such as SiO 2 and B 2 O 3 , boron compounds, alkali metal oxides that are glass modifiers, and alkaline earth materials. Examples thereof include a metal oxide and the like, and a raw material already having a glass structure, a raw material containing the various components that vitrify in a predetermined temperature range, and the like can be appropriately used. Furthermore, in addition to the above functions, for the purpose of adjusting the viscosity of the glass and the like, these compositions may contain raw materials containing various Al 2 O 3 components, raw materials containing various ZrO 2 components, and the like.

酸化防止機能を示す温度範囲が400℃から1500℃までの温度であるのは、予熱温度(分布を含む)、時間、予熱時の雰囲気(酸素分圧等)等は、個別の操業条件によって異なるからである。言い換えると、個別の条件に応じて任意に設定した温度等において酸素を含有するガスを遮断できる程度に緻密化するような酸化防止材の組成にすればよい。具体的には、例えば約400℃〜約700の温度域の酸化雰囲気での予熱時間が長い場合には、硼素含有割合が多い硼珪酸系の組成にする、そのような低温度域には殆ど曝されないで更に高温度域での酸化雰囲気での予熱時間が長い場合には、硼素やアルカリ金属酸化物成分の含有割合が少ない珪酸系の組成にする等(但し、緻密なバランス設計は必要)である。更には、これらの異なる設計条件(組成)の酸化防止層を、階層的に複数配置してもよい。   The temperature range showing the antioxidant function is from 400 ° C. to 1500 ° C. The preheating temperature (including distribution), time, preheating atmosphere (oxygen partial pressure, etc.), etc. vary depending on individual operating conditions. Because. In other words, the composition of the antioxidant may be such that the gas containing oxygen can be shut off at a temperature or the like arbitrarily set according to individual conditions. Specifically, for example, when the preheating time in an oxidizing atmosphere of a temperature range of about 400 ° C. to about 700 is long, a borosilicate composition having a high boron content is used. If the preheating time in an oxidizing atmosphere in a higher temperature range is longer without being exposed, a silicic acid-based composition with a low content of boron or alkali metal oxide components is required (however, a precise balance design is required) It is. Furthermore, a plurality of antioxidant layers having these different design conditions (compositions) may be arranged hierarchically.

なお、表面粗度Rmaxが20μm以下の中間層は、前述のようにノズル本体耐火物を成形する際に同時成形することで、容易に得ることができる。別工程で中間層を成形する際にもその成形圧力を調整する等により、得ることができる。   An intermediate layer having a surface roughness Rmax of 20 μm or less can be easily obtained by simultaneously forming the nozzle body refractory as described above. Even when the intermediate layer is molded in a separate step, it can be obtained by adjusting the molding pressure.

以下に示す実施例A〜Dの試料の作製方法は次のとおりである。   The preparation methods of the samples of Examples A to D shown below are as follows.

所定の成分(以下の各例において記載)からなり厚さが1mmで最大繊維径が15μmの無機質繊維シートを、溶液状のフェノール樹脂(樹脂分5質量%)に浸漬したのち、60℃で乾燥処理を行い、フェノール樹脂成分により層内繊維全部の周囲がコーティングされた無機質繊維シートを予め作製した。   An inorganic fiber sheet consisting of predetermined components (described in the following examples) and having a thickness of 1 mm and a maximum fiber diameter of 15 μm is immersed in a solution-like phenol resin (resin content: 5% by mass), and then dried at 60 ° C. An inorganic fiber sheet was prepared in advance by coating the periphery of all the fibers in the layer with a phenol resin component.

この無機質繊維シートをCIP成形用芯金部分に所定回数巻き付け(複層構造)、ゴム製モールドにセットした後、ノズル本体用耐火物であるアルミナ−シリカ−黒鉛材質(Al:55質量%、SiO:15質量%、C:27質量%)のはい土及びジルコニア−黒鉛材質(ZrO:82質量%、C:13質量%)のはい土を、前記無機質繊維シートの外側の空間に充填した。 The inorganic fiber sheet is wound around the core part for CIP molding a predetermined number of times (multi-layer structure), set in a rubber mold, and then an alumina-silica-graphite material (Al 2 O 3 : 55 mass) which is a refractory for the nozzle body. %, SiO 2 : 15% by mass, C: 27% by mass) and zirconia-graphite material (ZrO 2 : 82% by mass, C: 13% by mass) in the space outside the inorganic fiber sheet. Filled.

これをCIPにより加圧成形し、その成形体を150℃で硬化処理及び1200℃で炭素化処理し、鋳造用ノズル内孔側に、ノズル本体耐火物と炭素質結合が連続したマトリクス構造を有し、かつノズル本体耐火物との接触面が凹凸に絡み合った繊維状組織の中間層を持つ鋳造用ノズルを作製した。試料としては、中間層の厚さが異なる複数種を作製した。   This was pressure-molded with CIP, and the molded body was cured at 150 ° C. and carbonized at 1200 ° C., and had a matrix structure in which the nozzle body refractory and carbonaceous bonds were continuous on the inner side of the casting nozzle. In addition, a casting nozzle having an intermediate layer of a fibrous structure in which the contact surface with the refractory body of the nozzle body is intertwined with irregularities was produced. As samples, a plurality of types having different intermediate layer thicknesses were produced.

比較例として、無機質繊維質の層(中間層)を設けない試料も作製し、酸化試験及びアルミナ等付着試験に供した。   As a comparative example, a sample not provided with an inorganic fibrous layer (intermediate layer) was also prepared and subjected to an oxidation test and an adhesion test such as alumina.

酸化試験の方法及び評価基準は次のとおりである。   The oxidation test method and evaluation criteria are as follows.

各試料の外表面(ノズル本体耐火物接合側とは反対側の表面)に、有効温度範囲(酸化が起こらない範囲)が900℃〜1500℃のガラスフリットを含む酸化防止材を約0.6mm塗布して「酸化防止層」を形成した。   About 0.6 mm of antioxidant containing glass frit with an effective temperature range (range where oxidation does not occur) 900 ° C. to 1500 ° C. on the outer surface of each sample (surface opposite to the nozzle body refractory bonding side) The “antioxidation layer” was formed by coating.

その試料内孔部(酸化防止層)表面が1300℃になるようにガスフレームにて急速昇温を行い、試料内孔部表面が1300℃に達した後1300℃で6時間保持した。前記加熱後冷却した試料につき、中間層の外観及び切断面の状態を観察した。ノズル本体耐火物が酸化していないケースを○(合格)、ノズル本体耐火物が酸化していたケースを×(不合格)とした。   Rapid heating was performed with a gas flame so that the surface of the sample inner hole (antioxidation layer) was 1300 ° C., and after the surface of the sample inner hole reached 1300 ° C., the surface was held at 1300 ° C. for 6 hours. About the sample cooled after the said heating, the external appearance of the intermediate | middle layer and the state of the cut surface were observed. The case where the nozzle body refractory was not oxidized was evaluated as ◯ (passed), and the case where the nozzle body refractory was oxidized was evaluated as x (failed).

アルミナ等付着試験の方法及び評価基準は次のとおりである。   Alumina adhesion test methods and evaluation criteria are as follows.

図6に示すように高周波誘導炉にて、溶融状態にした鋼中に試料(サンプル)を浸漬し、浸漬した状態で回転させながら一定時間保持し、浸漬回転終了後冷却して断面を観察した。試料形状は20mm□×長さ30mmとし、長さ方向先端の20mm×20mm面部分に中間層を設置した試料を、その中間層部分が最外周側になるように配置し、回転軸に4つ/回セットした。   As shown in FIG. 6, in a high-frequency induction furnace, a sample (sample) was immersed in a molten steel, held for a certain time while rotating in the immersed state, cooled after completion of the immersion rotation, and the cross section was observed. . The sample shape is 20 mm □ × 30 mm in length, and a sample in which an intermediate layer is placed on the 20 mm × 20 mm surface part at the front end in the length direction is arranged so that the intermediate layer part is on the outermost peripheral side, and four on the rotating shaft Set / times.

条件は次のとおりである。
溶鋼の種類:低炭アルミキルド鋼
浸漬回転時間:最大120min
鋼中酸素濃度:開始時約83ppm→終了時<1ppm
溶鋼温度:1550〜1570℃
回転数:200rpm
The conditions are as follows.
Molten steel type: Low-carbon aluminum killed steel Immersion rotation time: Maximum 120 min
Oxygen concentration in steel: approx. 83ppm at start → end <1ppm
Molten steel temperature: 1550-1570 ° C
Rotation speed: 200rpm

評価は、中間層へのアルミナ等の付着速度の程度により、次のランクに分類した。
・ > ±30μm/min. : × (不合格)
・ +10μm/min.〜+30μm/min. : △ (合格。良。)
・ −10μm/min.〜−30μm/min. : △ (合格。良。)
・ < ±10μm/min. : ○ (合格。最良。)
ここで「+」は付着があることを意味し、「−」は減寸(溶損等による試料の一部消失)があることを意味する。
The evaluation was classified into the following ranks according to the degree of adhesion rate of alumina or the like to the intermediate layer.
・> ± 30 μm / min. : × (Fail)
+10 μm / min. ~ + 30 μm / min. : △ (Passed. Good.)
--10 μm / min. ~ -30 μm / min. : △ (Passed. Good.)
・ <± 10 μm / min. : ○ (Pass. Best.)
Here, “+” means that there is adhesion, and “−” means that there is a reduction (partial disappearance of the sample due to melting damage or the like).

[実施例A]
実施例Aは中間層の厚さを変化させて、酸化及びアルミナ等付着の評価を行った例である。
[Example A]
Example A is an example in which the thickness of the intermediate layer was changed to evaluate the oxidation and adhesion of alumina and the like.

この実施例Aでは、中間層の無機質繊維はAl=47質量%、SiO=52質量%、NaO=0.2質量%の成分のものを使用した。 In this Example A, the inorganic fibers of the intermediate layer used were components of Al 2 O 3 = 47% by mass, SiO 2 = 52% by mass, and Na 2 O = 0.2% by mass.

表1に供試料の構成等及び評価結果を示す。   Table 1 shows the configuration of the sample and the evaluation results.

中間層の厚さを1mmから10mmまで変化させた実施例1〜実施例5では、いずれも酸化試験では中間層がほぼ健全な状態で残留するとともにノズル本体耐火物の酸化もなく「○(合格)」の評価となった。アルミナ等付着試験の評価でも「○(合格)」(溶損傾向)となった。中間層の厚さを11mmにした実施例6は、酸化試験及びアルミナ等付着試験のいずれの評価も「○(合格)」となったものの、酸化試験後の試料に一部剥離した箇所が発見された(ノズル本体耐火物表面の酸化はなかった)。これらの結果から、中間層の厚さは10mm以下が好ましいことがわかる。   In each of Examples 1 to 5 in which the thickness of the intermediate layer was changed from 1 mm to 10 mm, in the oxidation test, the intermediate layer remained in a substantially healthy state and there was no oxidation of the nozzle body refractory. ) ”. In the evaluation of the adhesion test such as alumina, it was “◯ (pass)” (melting tendency). In Example 6 in which the thickness of the intermediate layer was 11 mm, both evaluations of the oxidation test and the adhesion test such as alumina were “◯ (passed)”, but a part of the sample after the oxidation test was found to be peeled off. (There was no oxidation of the nozzle body refractory surface). From these results, it can be seen that the thickness of the intermediate layer is preferably 10 mm or less.

これに対し、中間層を配置しなかった比較例1は、酸化試験の評価では酸化防止層が膨れ(ノズル本体耐火物表面から剥離し)、ノズル本体耐火物が酸化して「×(不合格)」となった。更にアルミナ等付着が大きく、これも「×(不合格)」となった。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which the intermediate layer was not disposed, the oxidation prevention layer was swollen (peeled from the surface of the nozzle body refractory) in the evaluation of the oxidation test, and the nozzle body refractory was oxidized to indicate “× (failure). ) ”. Further, the adhesion of alumina and the like was large, and this was also “x (failed)”.

なお、前記実施例の中間層の表面粗度Rmaxはいずれも8μm、比較例1の内孔面の表面粗度Rmaxは120μmであった。   The intermediate layer of the example had a surface roughness Rmax of 8 μm, and the inner surface of the comparative example 1 had a surface roughness Rmax of 120 μm.

[実施例B]
実施例Bは、中間層を残留させる場合の中間層の表面粗度Rmaxの影響を酸化試験及びアルミナ等付着試験の評価により調査した例である。表面粗度Rmaxは、中間層を構成する無機質繊維の径を変えることで変化させた。なお、中間層の厚さは実施例3と同じの3mmとした。また、中間層の無機質繊維は実施例Aと同じ成分系のものを使用した。
[Example B]
Example B is an example in which the influence of the surface roughness Rmax of the intermediate layer in the case where the intermediate layer remains is investigated by evaluation of an oxidation test and an adhesion test such as alumina. The surface roughness Rmax was changed by changing the diameter of the inorganic fibers constituting the intermediate layer. The thickness of the intermediate layer was 3 mm, the same as in Example 3. Moreover, the inorganic fiber of the same layer system as Example A was used for the inorganic fiber of the intermediate | middle layer.

表2に供試料の構成等及び評価結果を示す。   Table 2 shows the configuration of the sample and the evaluation results.

中間層の表面粗度Rmaxを8μmから20μmまで変化させた実施例7〜実施例9では、いずれも、酸化試験では中間層がほぼ健全な状態で残留するとともにノズル本体耐火物の酸化もなく「○(合格)」の評価となり、アルミナ等付着試験の評価も「○(合格)」となった。   In each of Examples 7 to 9 where the surface roughness Rmax of the intermediate layer was changed from 8 μm to 20 μm, the intermediate layer remained in a substantially healthy state in the oxidation test, and the nozzle body refractory was not oxidized. The evaluation of “○ (pass)” was also made, and the evaluation of the adhesion test for alumina and the like was also “○ (pass)”.

これに対し、中間層の表面粗度Rmaxを22μmにした実施例10は、酸化試験の評価では「○(合格)」となったものの、アルミナ等付着試験の評価では付着が大きくなり、「△(合格、但し「可」)」となった。   On the other hand, in Example 10 in which the surface roughness Rmax of the intermediate layer was 22 μm, the evaluation was “◯ (pass)” in the evaluation of the oxidation test, but the adhesion was increased in the evaluation of the adhesion test such as alumina. (Passed, but “OK”) ”.

これらの結果から、中間層の表面粗度Rmaxは、22μmは合格領域にはあるものの、鋳造時間が長くなる等の操業条件によってはアルミナ等付着が更に増大する虞があるので、中間層の表面粗度Rmaxは20μm以下にすることが好ましいことがわかる。   From these results, although the surface roughness Rmax of the intermediate layer is 22 μm in the pass region, there is a possibility that the adhesion of alumina or the like may further increase depending on the operating conditions such as a longer casting time. It can be seen that the roughness Rmax is preferably 20 μm or less.

[実施例C]
実施例Cは、中間層を残留させる場合の中間層の液相の割合の影響を、酸化試験及びアルミナ等付着試験の評価により調査した例である。液相の割合は、Al成分が約99質量%の繊維、Al成分が50質量%、SiO成分が50質量%からなる繊維、アルカリ金属酸化物を主体とする繊維を、炭素成分を除く中間層の全体として、試料ごとに設定した液相割合になるように調合することで調整した。
[Example C]
Example C is an example in which the influence of the ratio of the liquid phase of the intermediate layer in the case where the intermediate layer remains is investigated by evaluation of an oxidation test and an adhesion test such as alumina. The ratio of the liquid phase is as follows: Al 2 O 3 component is about 99% by mass fiber, Al 2 O 3 component is 50% by mass, SiO 2 component is 50% by mass, and the fiber is mainly composed of alkali metal oxide. The entire intermediate layer excluding the carbon component was adjusted by mixing so as to have a liquid phase ratio set for each sample.

なお、この方法による調合例を次に示す。
・液相割合15質量%:Al=47質量%、SiO=52、NaO=0.2質量%
・液相割合30質量%:Al=47質量%、SiO=52、NaO=0.4質量%
・液相割合50質量%:Al=46質量%、SiO=51、NaO=3質量%
・液相割合60質量%:Al=45質量%、SiO=49、NaO=6質量%
In addition, the preparation example by this method is shown next.
Liquid phase ratio 15% by mass: Al 2 O 3 = 47% by mass, SiO 2 = 52, Na 2 O = 0.2% by mass
Liquid phase ratio 30% by mass: Al 2 O 3 = 47% by mass, SiO 2 = 52, Na 2 O = 0.4% by mass
Liquid phase ratio 50% by mass: Al 2 O 3 = 46% by mass, SiO 2 = 51, Na 2 O = 3% by mass
Liquid phase ratio 60% by mass: Al 2 O 3 = 45% by mass, SiO 2 = 49, Na 2 O = 6% by mass

表3に供試料の構成等及び評価結果を示す。   Table 3 shows the configuration of the sample and the evaluation results.

液相の割合を15質量%から50質量%まで変化させた実施例11〜実施例13では、いずれも、酸化試験では中間層がほぼ健全な状態で残留するとともにノズル本体耐火物の酸化もなく「○(合格)」の評価となり、アルミナ等付着試験の評価も「○(合格)」となった。   In Examples 11 to 13 in which the liquid phase ratio was changed from 15% by mass to 50% by mass, the intermediate layer remained in a substantially healthy state in the oxidation test and the nozzle body refractory was not oxidized. The evaluation was “◯ (pass)”, and the evaluation of the adhesion test for alumina and the like was also “◯ (pass)”.

これに対し、中間層の液相の割合を60質量%にした実施例14は、酸化試験の評価では「○(合格)」となったものの、アルミナ等付着試験の評価では減寸量が大きくなり、「×(不合格)」となった。   On the other hand, in Example 14 in which the ratio of the liquid phase of the intermediate layer was 60% by mass, the evaluation was “◯ (pass)” in the evaluation of the oxidation test, but the reduction amount was large in the evaluation of the adhesion test such as alumina. It became "x (failed)".

これらの結果から、中間層を残留させる場合の中間層の液相の割合は、50質量%以下が好ましいことがわかる。   From these results, it is understood that the ratio of the liquid phase of the intermediate layer when the intermediate layer remains is preferably 50% by mass or less.

なお、鋳造中に中間層を残留させる必要がない場合は、個別の操業条件に応じた予熱温度で、中間層が大きく変形したりや消失することがない(ノズル本体耐火物の酸化が生じない)程度の液相割合以下であればよい。また、鋳造時間が短い、溶鋼温度が低い等の操業条件によっては、液相の割合が50質量%を超えても使用することができる。   If there is no need to leave the intermediate layer during casting, the intermediate layer will not be greatly deformed or disappear at the preheating temperature according to the individual operating conditions (no oxidation of the nozzle refractory occurs) What is necessary is just to be below the liquid phase ratio. Further, depending on the operating conditions such as a short casting time and a low molten steel temperature, it can be used even if the liquid phase ratio exceeds 50 mass%.

[実施例D]
実施例Dは、中間層を残留させる場合の中間層の見掛け気孔率の影響を酸化試験及びアルミナ等付着試験の評価により調査した例である。見掛け気孔率は、主に中間層を成形する際の加圧力を変化させことでさせた。また、中間層の構成等は実施例11を基本とした。
[Example D]
Example D is an example in which the influence of the apparent porosity of the intermediate layer in the case where the intermediate layer remains is investigated by evaluation of an oxidation test and an adhesion test such as alumina. The apparent porosity was made mainly by changing the pressure applied when forming the intermediate layer. Further, the structure of the intermediate layer was based on Example 11.

表4に供試料の構成等及び評価結果を示す。   Table 4 shows the configuration of the sample and the evaluation results.

中間層の見掛け気孔率を4%から15%まで変化させた実施例15〜実施例17では、いずれも、酸化試験では中間層がほぼ健全な状態で残留するとともにノズル本体耐火物の酸化もなく「○(合格)」の評価となり、アルミナ等付着試験の評価も「○(合格、付着は殆どなし)」となった。   In each of Examples 15 to 17 in which the apparent porosity of the intermediate layer was changed from 4% to 15%, the intermediate layer remained in a substantially healthy state in the oxidation test, and there was no oxidation of the nozzle body refractory. The evaluation was “◯ (passed)”, and the evaluation of the adhesion test for alumina and the like was also “◯ (passed, almost no adhesion)”.

これに対し、中間層の見掛け気孔率を18%にした実施例18は、酸化試験の評価では「○(合格)」となったものの、アルミナ等付着試験の評価では付着が大きくなり、「△(合格、但し「可」)」となった。また、中間層の見掛け気孔率を25%にした比較例2(本発明の主たる課題、すなわち酸化防止機能に関しては課題を解決することができる実施例である。ここではアルミナ等付着に関してのみ比較例となる。)は、酸化試験の評価では「○(合格)」となったものの、アルミナ等付着試験の評価では付着が実施例18よりも大幅に大きくなり、「×(不合格)」となった。これはまた、表面粗度Rmaxが実施例18では22μm、比較例2では33μmとなった結果でもある。   On the other hand, in Example 18 in which the apparent porosity of the intermediate layer was 18%, the evaluation was “◯ (pass)” in the evaluation of the oxidation test, but the adhesion was increased in the evaluation of the adhesion test such as alumina. (Passed, but “OK”) ”. Further, Comparative Example 2 in which the apparent porosity of the intermediate layer was set to 25% (this is an example that can solve the main problem of the present invention, that is, the antioxidant function. Here, the comparative example is only related to adhesion of alumina or the like. In the evaluation of the oxidation test, “○ (passed)” was obtained, but in the evaluation of the adhesion test of alumina or the like, the adhesion was significantly larger than that of Example 18, and “x (failed)” was obtained. It was. This is also a result of the surface roughness Rmax being 22 μm in Example 18 and 33 μm in Comparative Example 2.

これらの結果から、中間層の見掛け気孔率は表面粗度とも関連しているが、18%は合格領域にはあるものの、鋳造時間が長くなる等の操業条件によってはアルミナ等付着が更に増大する虞があるので、15%以下にすることが好ましいことがわかる。   From these results, the apparent porosity of the intermediate layer is also related to the surface roughness, but although 18% is in the pass region, the adhesion of alumina and the like further increases depending on the operating conditions such as a longer casting time. Since there is a possibility, it turns out that it is preferable to make it 15% or less.

[実施例E]
実施例Eは、中間層とノズル本体耐火物との接合形態の影響を調査した例である。
[Example E]
Example E is an example in which the influence of the joining mode between the intermediate layer and the nozzle body refractory was investigated.

実施例19は、実施例4と同じ中間層の組成で、CIPによってノズル本体耐火物と同時一体成形した。   In Example 19, the composition of the intermediate layer was the same as that in Example 4, and the nozzle body refractory was simultaneously and integrally formed by CIP.

比較例3と実施例20は、中間層の組成は実施例
4と同じであるが、実施例20はノズル本体耐火物とは別にプレス成形した中間層を、単独にCIP成形したノズル本体耐火物に、接着させたものである。比較例3は、Al成分が約70質量%、SiO成分が約30質量%からなる一般的なモルタルを1mm厚さで使用し、実施例20は中間層に使用したものと同じ液状のフェノールレジンを塗布して接着させたものである。
In Comparative Example 3 and Example 20, the composition of the intermediate layer is the same as that of Example 4, but in Example 20, the intermediate layer obtained by press molding separately from the nozzle body refractory was independently CIP-molded nozzle body refractory. And bonded to each other. In Comparative Example 3, a general mortar composed of about 70% by mass of Al 2 O 3 component and about 30% by mass of SiO 2 component was used in a thickness of 1 mm, and Example 20 was the same as that used for the intermediate layer. A liquid phenolic resin is applied and adhered.

これらの試料について、接着強度として熱間での圧縮剪断強度を評価した。この熱間での圧縮剪断強度Sh(MPa)は、図7に示すように外周側のノズル本体耐火物に中間層が内装された構造を持つ管状耐火物構造体の供試料を用い、この供試料全体を窒素ガス雰囲気の炉内にて1000℃まで加熱して温度が安定するまで保持し、この状態でクロスヘッドにて中間層のみを移動速度0.001〜0.01mm/secの範囲で圧縮し、その最大荷重P(N)と変位を測定し、次式により求めることができる。
Sh=P/A
ここで、Aは中間層とノズル本体耐火物との接触部分の面積(m)を表す。
About these samples, hot compressive shear strength was evaluated as adhesive strength. The hot compressive shear strength Sh (MPa) is obtained by using a sample of a tubular refractory structure having a structure in which an intermediate layer is embedded in the outer nozzle body refractory as shown in FIG. The entire sample is heated to 1000 ° C. in a furnace in a nitrogen gas atmosphere and held until the temperature is stabilized. In this state, only the intermediate layer is moved at a moving speed of 0.001 to 0.01 mm / sec. It compresses, the maximum load P (N) and displacement are measured, and it can obtain | require by following Formula.
Sh = P / A
Here, A represents the area (m 2 ) of the contact portion between the intermediate layer and the nozzle body refractory.

この圧縮剪断強度の測定において試料は、製品(実形状)から切り出して得ることも、専用に製作することも可能であるが、中間層が1mm以下など特に薄い場合は測定することが困難なため、下記形状を標準として測定している。   In this measurement of compressive shear strength, the sample can be obtained by cutting out from the product (actual shape) or can be produced exclusively, but it is difficult to measure when the intermediate layer is particularly thin, such as 1 mm or less. The following shape is measured as a standard.

すなわち、ノズル本体耐火物を内径65mm、外径105mm、中間層を内径55mm、外径65mmとし、垂直対面を接合面として、この中間層を上方(接合部に対し剪断方向)から加圧した。   That is, the nozzle body refractory had an inner diameter of 65 mm, an outer diameter of 105 mm, the intermediate layer had an inner diameter of 55 mm and an outer diameter of 65 mm, and the intermediate layer was pressurized from above (the shear direction with respect to the bonded portion) with the vertical facing surface as the bonding surface.

表5に供試料の構成等及び評価結果を示す。   Table 5 shows the configuration of the sample and the evaluation results.

接着強度は、接合にモルタルを使用した比較例2は0.6MPaであったのに対し、CIP一体成形の実施例19は18MPaと、極めて強い接着性を示した。別々に成形してフェノールレジンを塗布して接着させた実施例20は3MPaを示し、実施例19よりは大幅に低いが、比較例3に対しては大幅に強い接着性を示した。   The adhesive strength was 0.6 MPa in Comparative Example 2 where mortar was used for joining, whereas Example 19 of CIP integral molding showed extremely strong adhesiveness of 18 MPa. Example 20, which was molded separately and coated with phenol resin and adhered, showed 3 MPa, which was significantly lower than Example 19, but showed significantly stronger adhesion to Comparative Example 3.

1 ノズル本体耐火物
2 中間層
3 酸化防止層
4 ジルコニア−黒鉛質の耐火物
5 内孔
6 吐出孔
7 本体耐火物と中間層の界面(接合部)
8 中間層と酸化防止層の界面
9 黒鉛
10 無機質繊維
11 マトリクス
20 鋳造用ノズル(浸漬ノズル)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle body refractory 2 Intermediate layer 3 Antioxidation layer 4 Zirconia-graphite refractory 5 Inner hole 6 Discharge hole 7 Interface (joint part) of main body refractory and intermediate layer
8 Interface between intermediate layer and antioxidant layer 9 Graphite 10 Inorganic fiber 11 Matrix 20 Casting nozzle (immersion nozzle)

Claims (3)

溶鋼を通過させるための内孔を有するノズル本体耐火物の表面の一部又は全部に中間層を備え、前記中間層の外表面に400℃から1500℃の温度範囲でガラス化して緻密化する酸化防止層が一層又は複数層形成され、
前記中間層は無機質繊維が相互に絡みあって炭素質結合材により結合された耐火物であって、1000℃以上の耐熱性を有しており、
前記中間層と前記ノズル本体耐火物とは、これらの界面で相互の耐火物のマトリクス組織が連続した一体的構造体を成している鋳造用ノズル。
Oxidation comprising an intermediate layer on part or all of the surface of the nozzle body refractory having an inner hole for passing molten steel, and vitrifying and densifying the outer surface of the intermediate layer in a temperature range of 400 ° C. to 1500 ° C. One or more prevention layers are formed,
The intermediate layer is a refractory in which inorganic fibers are entangled with each other and bonded by a carbonaceous binder, and has a heat resistance of 1000 ° C. or higher.
The casting nozzle in which the intermediate layer and the nozzle body refractory form an integral structure in which the matrix structure of the refractories is continuous at the interface.
前記中間層の厚さは0.1mm以上10mm以下、前記酸化防止層の厚さは0.3mm以上2mm以下である請求項1に記載の鋳造用ノズル。   The casting nozzle according to claim 1, wherein the intermediate layer has a thickness of 0.1 mm to 10 mm, and the antioxidant layer has a thickness of 0.3 mm to 2 mm. 前記ノズル本体耐火物の内孔面の一部又は全部に形成された前記中間層は、その表面粗度Rmaxが20μm以下であり、かつ1550℃での液相の割合が50質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の鋳造用ノズル。   The intermediate layer formed on a part or all of the inner hole surface of the nozzle body refractory has a surface roughness Rmax of 20 μm or less and a liquid phase ratio at 1550 ° C. of 50% by mass or less. The casting nozzle according to claim 1 or 2.
JP2012055299A 2012-03-13 2012-03-13 Nozzle for casting Pending JP2013188764A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012055299A JP2013188764A (en) 2012-03-13 2012-03-13 Nozzle for casting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012055299A JP2013188764A (en) 2012-03-13 2012-03-13 Nozzle for casting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013188764A true JP2013188764A (en) 2013-09-26

Family

ID=49389588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012055299A Pending JP2013188764A (en) 2012-03-13 2012-03-13 Nozzle for casting

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013188764A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109732073A (en) * 2019-01-24 2019-05-10 北京利尔高温材料股份有限公司 Water-coating port and preparation method thereof in a kind of continuous casting graded composite

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63112057A (en) * 1986-10-29 1988-05-17 Nippon Steel Corp Submerged nozzle for continuous casting
JPH02133166A (en) * 1988-11-10 1990-05-22 Shinagawa Refract Co Ltd Method for reinforcing refractories
JP2005205474A (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Sumitomo Metal Ind Ltd Immersing nozzle for continuously casting steel, and continuous casting method
JP2007106618A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Nippon Steel Corp Fiber reinforced refractory

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63112057A (en) * 1986-10-29 1988-05-17 Nippon Steel Corp Submerged nozzle for continuous casting
JPH02133166A (en) * 1988-11-10 1990-05-22 Shinagawa Refract Co Ltd Method for reinforcing refractories
JP2005205474A (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Sumitomo Metal Ind Ltd Immersing nozzle for continuously casting steel, and continuous casting method
JP2007106618A (en) * 2005-10-12 2007-04-26 Nippon Steel Corp Fiber reinforced refractory

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109732073A (en) * 2019-01-24 2019-05-10 北京利尔高温材料股份有限公司 Water-coating port and preparation method thereof in a kind of continuous casting graded composite
CN109732073B (en) * 2019-01-24 2021-04-30 北京利尔高温材料股份有限公司 Gradient composite tundish nozzle for continuous casting and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4567103A (en) Carbonaceous articles having oxidation prohibitive coatings thereon
EP2516350B1 (en) Powder mix for dry ramming
JP4644044B2 (en) Long nozzle for continuous casting
US7820278B2 (en) Refractory mortar cured material
JP5069592B2 (en) Immersion nozzle
JP2011032119A (en) COATING MATERIAL WITH FeO RESISTANCE
AU2008310427B2 (en) Nozzle for continuous casting and method for manufacturing the same
KR101310737B1 (en) Nozzle for continuous casting
JP4323962B2 (en) Joining structure of refractory sleeve for nozzle inner hole for continuous casting
CZ20021689A3 (en) Insulating refractory material
JP2013188764A (en) Nozzle for casting
JP5166302B2 (en) Continuous casting nozzle
Calata et al. Constrained sintering of glass, glass–ceramic and ceramic coatings on metal substrates
JP5134463B2 (en) Refractories for intermediate layer of continuous casting nozzle and nozzle for continuous casting
JP4667611B2 (en) Aluminum titanate ceramic member with improved non-wetting property against molten aluminum alloy and method for producing the same
CN107824741A (en) A kind of ceramic core sintering combined stuffing and its application process
JP6021667B2 (en) Refractory, refractory manufacturing method, and immersion nozzle for continuous casting
JP2010036229A (en) Nozzle for continuous casting
JP4589425B2 (en) Nozzle for continuous casting and manufacturing method thereof
JP5134464B2 (en) Refractories for nozzles used for continuous casting and nozzles for continuous casting
JP4456443B2 (en) Pitch-containing difficult adhesion continuous casting nozzle
JP3242169U (en) Refractory adhesion prevention structure
JP2013154352A (en) Filling pipe
JP2001138017A (en) Nozzle for continuously casting steel
EP4074433A1 (en) Refractory material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141010

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150714

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160126