JP2547667B2 - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

連続鋳造用浸漬ノズル

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JP2547667B2 JP2313156A JP31315690A JP2547667B2 JP 2547667 B2 JP2547667 B2 JP 2547667B2 JP 2313156 A JP2313156 A JP 2313156A JP 31315690 A JP31315690 A JP 31315690A JP 2547667 B2 JP2547667 B2 JP 2547667B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造用浸漬ノズルに係り、特にスラグラ
イン部耐火物を改良した連続鋳造用浸漬ノズルに関す
る。
〔従来の技術〕
連続鋳造用浸漬ノズルとしては種々の材質のものが提
案されている。そして、モールド内に投入されてモール
ドパウダーが滓化した溶融スラグと接触して、局部的な
損耗が激しいスラグライン部の材質には特に注意が払わ
れており、従来よりジルコニアーカーボン系の材質が優
れた耐蝕性を示すものとして使用されてきた。例えば特
公昭59−1229号公報にはスラグライン部の材質として炭
素2〜10重量%、ジルコニア70〜93%、炭素珪素質およ
び/または溶融シリカを5〜30重量%からなるものが開
示されており、特開昭63−97344号公報、特開昭60−148
649号公報、特開平1−176271号公報にも類似の組成を
持つジルコニアーカーボン系の材質が開示されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記の従来の材質ではスラグライン部
の耐蝕性の改善のみに重点が置かれており、主にそのジ
ルコニア原料は粗粒粉と微粒粉を単に混合したものであ
った。
本発明者らは製鋼時の最も重要な用件である鋼片の品
質に対する浸漬ノズルの影響について着目し、製造され
る鋼片の表面における縦割れ(傷)などの発生過程を研
究した結果、溶鋼または溶融スラグとの接触により化学
的に変化して溶鋼または/および溶融パウダー(スラ
グ)中に溶けこむジルコニアではなく、マトリックスか
ら脱落するジルコニア粒子が溶融スラグの物性に影響を
及ぼし、ひいては製造される鋼片の品質に影響を及ぼし
ていることが判明した。すなわち、溶鋼および溶蝕スラ
グとの接触により、黒鉛および微粒のジルコニア粉で形
成されるマトリックスが侵蝕され、脱落した比較的大径
のジルコニア粒子が溶融スラグ中に混合され、浸漬ノズ
ル周辺部の溶融スラグの組成を変化させ、ひいてはその
物性、特に凝固シェル−モールド間への流入および冷却
時の挙動を変化させる。したがってモールドから引き出
させる鋼片の表面に付着するスラグ層の性質が比較的大
径のジルコニア粒子の位置する部分のみ異なり、その結
果鋼片表面に縦割れなどの欠陥を生じていた。
本発明者らは、上記の事情を考慮して、ジルコニア−
カーボン系材質の持つ耐蝕性を損なうこと無く、ジルコ
ニア粒子が脱落し難く、縦割れなどの無い良好な鋼片を
鋳造できるスラグライン部の耐火物の材質を研究した結
果、本初明を完成したものである。
本発明は、特に長時間にわたる鋳込みが可能で、溶鋼
または溶融スラグに対する耐蝕性を有し、縦割れなどの
無い良質の鋼片を製造できる連続鋳造用浸漬ノズルを提
供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明にかかる連続鋳造用浸漬ノズルは、上記の目的
を達成するために、少なくとも溶融スラグと接触する部
分が、ジルコニア:70〜90重量%、粒径500μm以下の鱗
状黒鉛:10〜30重量%を含有し、前記ジルコニアの粒子
は下記のa、bを満たすように分布し、かつ125μmを
越えるジルコニア粒子と鱗状黒鉛とが均一に混ざり合っ
て存在する組織構造を有する耐火物で構成されているこ
とを特徴としている。
a:ジルコニア粒子全体の粒度分布(以下、全体粒度分布
という)が、125μmを越える粒子が30〜65重量%、125
〜45μmの粒子が20〜55重量%、45μm未満の粒子が15
〜45重量%から構成される。
b:ジルコニア粒子全体を、JIS Z8801で規定する標準篩
で篩別した時に、355μm未満〜250μm以上、250μm
未満〜180μm以上、180μm未満〜125μm以上、125μ
m未満〜90μm以上、90μm未満〜63μm以上、63μm
未満〜45μm以上のそれぞれの範囲に含まれる粒子が少
なくとも全配合原料に対して3重量%ずつ存在する(以
下、中間粒度分布という)。
〔作 用〕
本発明によれば、粒度分布の偏りのないジルコニア粒
子を用いることにより、耐火物中の粒子が非常に緻密に
充填され、かつ125μmを越えるやや大きめの粒子間に
存在する鱗状黒鉛によって大きな粒子が保持され、脱落
して溶融スラグ中に混合されるのを防止できる。この粒
子の連続分布性と鱗状黒鉛による粒子の保持性とが相俟
ってジルコニア粒子の脱落が阻止されるのであり、よっ
て製造される鋼片表面のスラグ層の物性を局所的に変化
させずに表面に縦割れなどの無い良質な鋼片を製造する
ことが可能となる。
ジルコニアと溶鋼または溶融スラグとの接触による溶
損形態には物理的な溶損と化学的な溶損があるが、本発
明は溶鋼または溶融スラグに対する耐火学的溶損性を高
めるものではなく、溶損される際に、黒鉛や小径のジル
コニア粒子あるいは他の材料で形成されるマトリックス
のみが溶損されて、大径のジルコニア粒子が脱落するの
を防止するものであり、その結果溶融スラグの物性を局
部的に変化させること無く良質の鋼片が得られるのであ
る。
本発明に利用されるジルコニアは安定化されていない
ものでも良いが、好ましくは安定化度30〜90の部分安定
化ジルコニアを使用する。これは安定化されていないも
のに比べ熱サイクル時の容積安定性が良好となり耐熱衝
撃性を向上させる点で好ましく、かつこの効果は上記範
囲内で最も効果的である。安定化度はジルコニア粒子中
の立方晶の割合を100分率で示したものである。
ジルコニアの含有量が70重量%未満では耐蝕性が劣
り、溶損されやすくなる。また90重量%を越えると他の
原料の含有量が少なくなり、耐スポーリング性、機械的
強度がさがる。
ジルコニアの全体粒度分布が規定範囲外となると、粒
子の稠密な充填ができなくなり粒子の脱落を生じやすく
なる。特に粒子が粗い方向に外れると機械的強度が充分
に上がらず、すなわちジルコニア粒子の保持力低下のた
め粒子脱落防止効果が薄れてしまい、また、細かい方向
に外れると耐熱衝撃抵抗が減じてしまう。
またジルコニアの中間粒度分布において3重量%未満
の区間があると、耐火物全体の粒子の充填性が低下し、
大径のジルコニア粒子が脱落しやすくなる。
鱗状黒鉛は10〜30重量%含有されることが必要であ
る。鱗状黒鉛はマトリックスの一部を形成してジルコニ
ア粒子を包むように保持し、脱落を防止する。鱗状黒鉛
を含まない、例えば、粒状黒鉛あるいは無定型炭素等を
マトリックスとする場合にはジルコニア粒子を包み込み
保持する効果が劣り、充分な脱落防止効果を得られな
い。本発明において鱗状黒鉛とこれらの炭素質材料とを
併用することは差支えない。
鱗状黒鉛が10重量%未満では充分な脱落防止効果を得
られず、30重量%を越えると溶鋼に対する耐蝕性が劣
り、また、酸化消耗する量が増加してマトリックスの脆
弱化を招き、充分な脱落防止効果を得られない。
さらに125μmを越えるジルコニア粒子と鱗状黒鉛と
が均一に混ざり合って存在する組織構造を有することに
より、粒子を包み込む効果を増大し、より一層の脱落防
止効果を奏する。
ここで125μmを越えるジルコニア粒子と鱗状黒鉛と
が均一に混ざり合って存在する組織構造とは、具体的に
は隣り合う二つの125μmを越えるジルコニア粒子の外
周と外周を無数の直線で結んだときに形成される空間部
内に鱗状黒鉛粒子の一部または全部が含まれるものが全
空間数の80%以上において認められる場合を言う。
これらの諸条件を満足することにより、均一かつ稠密
にジルコニア粒子および鱗状黒鉛が充填された耐火物を
得ることができる。これにより、溶鋼または溶融スラグ
との接触面において、選択的に侵蝕されやすいはっきり
としたマトリックス部をなくすと共に、黒鉛の酸化消耗
速度、ジルコニア粒子の溶鋼または溶融スラグへの溶解
速度を調和させ、ジルコニア粒子の脱落を防止すること
ができる。
本発明のノズルは原料を調整したのみでは得られな
い。本発明の粒度分布を持つ原料は、容易に均一に分散
し難く、調整されて原料を長時間注意深く混練したり、
あるいは小量ずつ徐々に量を増やしていくように混合す
ることが必要である。
本発明の技術的思想の範囲の中で浸漬ノズルの製造に
用いられる種々の公知の添加剤が使用でき、それらは本
発明の権利範囲に含まれる。例えば、金属シリコンが、
黒鉛又はバインダーに由来する結合炭素の酸化防止や、
熱間での強度保持の目的で添加される。金属シリコン
(Si)の含有量は2重量%以下が好ましい。2重量%を
越えると炭素と反応して組織の緻密化が進み耐熱衝撃性
が低下し、耐蝕性も低下する。また炭素珪素(SiC)を
熱伝導性向上、耐熱衝撃性の向上および酸化防止の目的
で添加しても良い。SiCの含有量は5重量%以下が好ま
しい。SiCは製造時にSiC粉末として添加しても、金属Si
と炭素分が反応した生成物でもよい。5重量%を越える
と相対的に他の原料の含有量が減り、目的とする特性を
得られなくなる。
さらに炭化硼素、金属アルミニウムなどを公知の特性
向上材として添加しても良い。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
第1表に示す粒度分布に調整した各種配合の原料を、
各粒度の粒子を予備混合して徐々に混練機中の投入しな
がら45分間凝集などが生じないよう注意深く撹拌混合
し、各原料が均一に混合された各種の配合土を得た。そ
して、それぞれの配合土中に存在する、混練中に形成さ
れた塊(不均一な原料状態を有する粘結粒)を除くため
に、一度所定の篩(3mm)を通し、それらを除去し各種
のスラグライン部用配合土を得た。別に用意したノズル
本体部用配合土(アルミナ55重量%、黒鉛30重量%、シ
リカ10重量%、金属シリコン5重量%)と一緒に公知の
方法で1000Kgf/cm2の圧力でラバープレス成形したの
ち、非酸化性雰囲気中で1000℃にて焼成し、スラグライ
ン部に配合の異なる本発明の耐火物を設けた各種の浸漬
ノズルを得た。こられの物理的特性を第1表に示す(表
中、番号1〜6,10〜12)。比較例(第1表中、番号 7〜8)は従来の主として粗粒と微粒(および中粒)か
らなる配合物の粒度分布を分析して記入したものであ
り、常法により45分間混練、成形焼成したものである。
第1表に示す本発明および比較例の連続鋳造用浸漬ノ
ズルを、一般的に縦割れが多く発生しやすい鋼中の炭素
量が0.09〜0.16%の中炭素鋼材の連続鋳造に1か月間使
用した。このときの縦割れ不良発生指数を第1表に合せ
て示す(縦割れ発生指数は、番号7のものを100とし
た)。また、縦割れ不良が発生した時のモールド内壁に
付着したスラグ凝固物塊を分析したところ、ジルコニア
濃度の異常に高くなっている部分が観察された。
また、侵蝕された部分の組織の粒子構造を表す顕微鏡
写真を第1図,第2図に示す。第1図は本発明品であ
り、第2図は従来品である。図中1はスラグライン部耐
火物4を構成するジルコニア粒子、2は鱗状黒鉛粒子で
ある。鋳造中にスラグと接する稼動面5を観察すると従
来品はジルコニア粒子の脱落してできた凹凸面や黒く穴
の開いた部分、及びマトリックス部が酸化消耗して、溶
融スラグ3と同様に白っぽく見える部分が存在する。こ
れに対し、本発明品はジルコニア粒子の脱落は見られ
ず、黒鉛粒子がジルコニア粒子を包むように存在してい
る。
第1表から明らかなように、本発明の連続鋳造用浸漬
ノズルは従来のノズルに比して非常に優れた耐蝕性を示
し、溶融スラグに悪影響を及ぼさず、したがって鋼片の
縦割れ不良発生率が著しく改善されていることが明らか
である。さらに第1図から本発明のノズルの組織構造が
従来のものに比してジルコニア粒子の脱落がないことが
明らかに理解される。
〔効 果〕
以上のように本発明によれば、ジルコニア及び黒鉛を
含有しているので、溶融金属および溶融スラグに対し極
めて優れた耐蝕性を有し、耐用性が高く長期間安定した
使用が可能であり、また粒子が非常に緻密に充填され、
かつ鱗状黒鉛によって大きな粒子が保持されるので、ス
ラグライン部耐火物からのジルコニア粒子の脱落がない
ため、溶融スラグに影響を及ぼさず、縦割れなどの不良
の発生のない良質の鋼片を鋳造できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の浸漬ノズルのスラグライン部耐火物の
組織の粒子構造を示す顕微鏡写真、第2図は従来の浸漬
ノズルのスラグライン部耐火物の組織の粒子構造を示す
顕微鏡写真である。 1……ジルコニア粒子、2……鱗状黒鉛粒子 3……溶融スラグ、4……スラグライン部耐火物 5……稼動面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 博 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝 セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 白岩 信也 愛知県刈谷市小垣江町南藤1番地 東芝 セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 佐藤 敦 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 中島 英雅 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 城口 弘 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 引間 弘 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地 住友 金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭61−178465(JP,A) 特公 平1−48110(JP,B2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも溶融スラグと接触する部分が、
    ジルコニア:70〜90重量%、粒径500μm以下の鱗状黒
    鉛:10〜30重量%を含有し、前記ジルコニアの粒子は下
    記のa、bを満たすように分布し、かつ125μmを越え
    るジルコニア粒子と鱗状黒鉛とが均一に混ざり合って存
    在する組織構造を有する耐火物で構成されていることを
    特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 a:ジルコニア粒子全体の粒度分布が、125μmを越える
    粒子が30〜65重量%、125〜45μmの粒子が20〜55重量
    %、45μm未満の粒子が15〜45重量%から構成される。 b:ジルコニア粒子全体を、JIS Z8801で規定する標準篩
    で篩別した時に、355μm未満〜250μm以上、250μm
    未満〜180μm以上、180μm未満〜125μm以上、125μ
    m未満〜90μm以上、90μm未満〜63μm以上、63μm
    未満〜45μm以上のそれぞれの範囲に含まれる粒子が少
    なくとも全配合原料に対して3重量%ずつ存在する。
  2. 【請求項2】粒子径100μm以下の金属シリコンを2重
    量%以下含有する請求項1記載の連続鋳造用浸漬ノズ
    ル。
  3. 【請求項3】粒子径100μm以下の炭化珪素を5重量%
    以下含有する請求項1記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
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