JP2623191B2 - 連続鋳造用耐火物 - Google Patents

連続鋳造用耐火物

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JP2623191B2
JP2623191B2 JP4141977A JP14197792A JP2623191B2 JP 2623191 B2 JP2623191 B2 JP 2623191B2 JP 4141977 A JP4141977 A JP 4141977A JP 14197792 A JP14197792 A JP 14197792A JP 2623191 B2 JP2623191 B2 JP 2623191B2
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正夫 斉藤
隆 井上
洋一 横山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造機において
注入ノズル、ストッパーヘッド等に使用される耐火物で
あって、表面へのアルミナ付着を抑制する連続鋳造用耐
火物に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造においては、タンディッシ
ュからモールドに溶鋼を供給するためのストッパーヘッ
ド、ノズル等には耐火物が使用されている。ここで、鋳
型内に挿入される浸漬ノズルについて詳細に説明する
と、この耐火物は溶鋼の供給と共に溶鋼の酸化防止、鋳
込み時の溶鋼流の乱れ防止、スラグの巻き込み防止等の
機能を果たしている。従って得られる鋳片の非金属介在
物を減少させその品質向上に重要な役割を担っている。
【0003】また浸漬ノズルはその使用条件から耐スポ
ーリング性、耐摩耗性、耐食性について高いレベルが要
求され、それに対応する材料として従来はAl23−C
質が多用され、さらに鋳型内湯面レベル部には耐食性に
優れているZrO2−C 質を用いる構造が広く行われて
いる。これらの材質を用いた浸漬ノズルにおいてもアル
ミナ付着に起因するノズルの狭窄、または閉塞が問題と
なっている。
【0004】特にアルミキルド鋼、アルミシリコンキル
ド鋼の鋳造において顕著であり、鋼中の脱酸生成物であ
るアルミナ等が浸漬ノズルの内孔部壁面に付着し、次第
に成長して内孔部を狭窄し、ついにはノズル閉塞を起こ
すことも多く、ノズルの耐用性を低下するだけではな
く、このような付着生成物が溶鋼に捕捉されると得られ
る鋳片の品質劣化も招くことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなアルミナ付
着に起因するノズル内孔部の狭窄や閉塞を防止するため
には、ノズル内孔部からアルゴンガス等の不活性ガスを
吹きださせて物理的に付着を防止することが広く行われ
ている。しかしこの手段によっても連続鋳造の操業を続
けて行くと、アルミナ等の非金属介在物の付着、成長を
完全には阻止できない場合も多くある。また鋼種によっ
てはアルゴンガスの吹き込みそのものが製品に好ましく
ない場合もあり充分な対応策とはなっていない。
【0006】また他の手段としては浸漬ノズルにアルミ
ナ難付着性の材質を用いてノズル閉塞を防止する方法も
ある。例えば特開平4−28462号公報には電融 Z
rO2−CaO原料を用いたZrO2−CaO−C 材質
を適用した浸漬ノズルが、また特開平3−4761号公
報においてはストッパーヘッドや上ノズルに適用してア
ルミナ付着を防止する方法が提案されている。これらは
ZrO2−CaO 原料中のCaOが使用時に析出して溶
鋼中にある非金属介在物のAl23と反応して低融点の
カルシウムアルミネートを生成させ、溶鋼流に洗われて
適度な溶損を与えることにより耐火物の表面を更新して
付着堆積するアルミナの成長を防止することを目的とし
ている。
【0007】ここで用いられるZrO2−CaO原料は
その生成鉱物がキュービックZrO2とZrCaO3から
構成されているものであり、通常CaOを添加したZr
2を電融して得られる電融クリンカーである。従って
ZrO2−CaO−C 質は高価な電融原料を使用するた
め多用されているガスブロータイプのAl23−C質よ
りもコスト高となり、工業的に普及するうえで難点とな
っている。本発明は鋼中アルミナの難付着材質を比較的
安価に提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の問題
点を解決したもので、炭素原料10〜50重量部、アル
ミナ、マグネシア、スピネルの内の1種または2種以上
50〜90重量部、氷晶石0.5〜10重量部の組成
からなることを特徴とする連続鋳造用耐火物である。ま
た、もう一方の発明は前記耐火物において、さらに氷晶
石の代わりにNaF,AlFの1種または2種を混合
したものである。後者の場合、NaFとAlFの比率
は氷晶石に近い組成とするため、モル比で3:1とする
のが望ましい。
【0009】本発明において使用される炭素原料として
は、耐スラグ侵食性、高熱伝導率化に伴う耐スポーリン
グ性の向上に最適な、更には、充填性、耐溶鋼性に最適
な鱗状黒鉛、土状黒鉛、コークス、カーボンブラックの
内の1種または2種を使用するのが好ましい。
【0010】また耐火原料としては耐スラグ性に優れ、
高温雰囲気においても還元消失し難い特徴があるアルミ
ナ、マグネシア、スピネル等の1種または2種以上から
なるものである。すなわち、Al −C、MgO−
C、MgO−Al−Cのいずれでも良いが、耐ス
ポーリング性、コストを考慮するとAl−C質を
ベースとしたものが望ましい。
【0011】本発明の連続鋳造用耐火物の製造方法は、
例えば、鱗状黒鉛を10〜50重量部、アルミナ50〜
90重量部、氷晶石0.5〜10重量部を混合し、この
混合体にピッチ、レジンの有機バインダーを加えて混
練、加圧成形した後乾燥し、これを非酸化性雰囲気で焼
成することにより本発明の連続鋳造用耐火物が得られ
る。
【0012】ここで炭素原料を10〜50重量部として
いるのは、10重量部未満では耐スポーリング性が不足
し、50重量部を超えると耐食性が劣化するので10〜
50重量部とした。耐火原料としてアルミナを使用する
場合は、焼結アルミナ、電融アルミナさらにβ−アルミ
ナのいずれも使用することができるのは言うまでもな
い。
【0013】また本発明において氷晶石あるいはNa
F、AlF3 の混合量を0.5〜10重量部としている
のは、0.5重量部未満ではアルミナ付着防止効果が不
十分であり、10重量部を超えると低融点の反応生成物
が多く耐食性が劣化するためである。このようにして得
られた本発明を浸漬ノズル、ストッパーヘッド、上ノズ
ル等の表面または内孔部のアルミナ付着を生ずる部位に
適用してアルミナ付着を抑制するものである。
【0014】
【作用】図1に示すNa3AlF6−Al23状態図〔P
hase Diagramsfor Ceramis
t,(1964)P474〕によれば、Na3AlF
6は、Al23と反応して低融点化合物を生成すること
が知られている。本発明はこの知見に基づいて成された
ものであり、適正な材質且つ組成割合の炭素原料と耐火
原料に氷晶石または同類原料を適正な組成割合で添加す
れば従来耐火物の欠点を解決できると着眼されたもので
ある。
【0015】即ち、溶鋼中の非金属介在物であるAl2
3が本発明の耐火物に付着した場合、氷晶石または同
類原料のNa2AlF6と反応し低融点化合物を生成せし
め、該低融点化合物が溶鋼流により洗い流され結果とし
て耐火物表面に付着したアルミナを除去できるという工
業的に極めて有為な発明を創案するに到ったものであ
る。
【0016】更に、その機構を詳細に説明すると、氷晶
石はNa3AlF6なる組成を持ちその融点は1030℃
であり、図1に見るようにアルミナと低融点液相を作る
が、れんがの焼成温度である1000℃から溶鋼の温度
である約1600℃付近の温度域でアルカリ分が蒸発す
ることなく液相が存在している。またNaFとAlF3
の混合物添加についても氷晶石と同様の効果が得られる
理由として次のように考える。NaFは融点が993℃
であり、沸点は1704℃と高温であり、AlF3 は融
点1291℃で熱により分解し難い物質である。いずれ
もれんがの焼成温度である1000℃までに分解、蒸発
せず、鋼中Al23と反応する温度まで比較的安定に存
続するものと考える。
【0017】
【実施例】表1に示す原料を用いて表2に示す配合によ
りれんがのサンプルを作成した。各原料を所要量混練し
た後、ラバープレスにより1000kg/cm2圧力で成形
し、約150℃で乾燥し、非酸化性雰囲気のもとで10
00℃で焼成した。得られたれんがの物性、特性値も合
わせて表2に示す。
【0018】なお測定は次の方法によった。 a.アルミナ付着テスト 20×20×150mmのテストピースを切り出し、鋼
5kgを1580℃で溶解した高周波炉に浸漬し、次い
で浸漬直後、15分後、30分後にアルミニウム各10
gを投入して脱酸生成物であるAl23を溶鋼中に作
り、初めから60分後のアルミナ付着厚みを測定した。 b.溶鋼侵食試験 高周波炉のルツボに20×20×150mmのテストピ
ースをモルタルにより貼り付け鋼を溶解した後、ハイア
ルミナれんがで作った撹拌羽根により溶鋼を50rpm
で撹拌して1580℃で2時間保持した後、溶損量を測
定した。なおa、bのテストとも溶鋼表面はArガスに
よりシールした。
【0019】表2において、配合No(1)〜(7)
本発明の範囲内の例であり、(8)〜(10)は比較例
である。本発明の(1)〜(4)はAl−Cをベ
ースに氷晶石を添加したものであり、比較例の(9)
無添加のAl−Cに比べるとアルミナ付着がなく
(10)のZrO−CaO−Cに近い状態である。し
かし(8)のように氷晶石の添加量が多いと耐食性が悪
くなるとともに熱間強度も劣ることがわかる。また
(5)は氷晶石の代わりにNaFとAlFの添加であ
り、氷晶石と同様の効果を示している。さらに本発明例
である(6)および(7)はAl−Cの他にMg
O−C、スピネル−Cにおいても氷晶石の添加によりア
ルミナ付着防止効果があることを示している。
【0020】本発明品のアルミナ付着テスト後の試料を
EPMAによりミクロ組織を調査すると稼働面にAl2
3−Na2O を主成分とする低融点の皮膜を形成して
おり、前述のごとくこの低融物が稼働面に生成すること
により溶鋼流に洗われ耐火物表面が常に更新される状態
になり、アルミナの付着成長が抑止されることになる。
【0021】次に本発明の実機における実施例について
説明する。 (実施例1)表2の配合No(3)に示す本発明品を図
2に示される構造の浸漬ノズル10に適用した。吐出孔
4を含むノズル下部1および内孔部壁面5に、すなわち
少なくとも溶鋼に接する部分に本発明No.3を用い、
ノズル上部外側2には従来のAl23−C質耐火物、パ
ウダーライン部3には従来のZrO2−C 質耐火物にて
構成したものである。この浸漬ノズル10を従来品であ
るガスブロータイプのAl23−C質浸漬ノズルでもア
ルミナ閉塞を生じやすかったアルミキルド鋼を対象とし
た連続鋳造に使用したところ平均8チャージの使用にお
いてアルミナ付着は全く起こさず従来品よりも良好であ
った。
【0022】(実施例2)表2の配合No(2)に示す
本発明品を図3に示される構造のストッパーヘッドおよ
び上ノズルに適用した。ロングストッパー6の先端に形
成されたストッパーヘッド7と上ノズル8の接合部9に
本発明No.2を用いた。この実施例2においてはロン
グストッパー6およびストッパーヘッド7と上ノズル8
の接合部9ならびに周辺の要部は本発明品であるが、前
記要部以外は従来耐火物(この場合はAl23−C質耐
火物)を用いた。このストッパーヘッドと上ノズルを従
来アルミナ付着の激しかったアルミキルド鋼を対象とし
た連続鋳造に使用したところ接合部にアルミナ付着が全
く生じなくなったため鋳造終了時に生ずることがあった
湯止まり不良等のトラブルを完全に解消することが可能
となった。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】本発明の氷晶石もしくはNaFとAlF
3 の混合物を特定範囲で添加した連続鋳造用耐火物を浸
漬ノズル、ストッパーヘッド、上ノズル等に適用するこ
とによりノズルのアルミナ閉塞、ストッパーヘッドと上
ノズルの接合部におけるアルミナ付着に起因する湯止ま
り不良等の連続鋳造におけるトラブルを防止できる。ま
た、本発明と同等なアルミナ付着防止効果が得られる
ZrO2−CaO−C質耐火物よりも安価に連続鋳造用
耐火物を提供することが可能となり、その工業的価値は
顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の耐火物におけるNa3AlF6−Al2
3系状態図である。
【図2】本発明の実施例1の浸漬ノズルの縦断説明図を
示す。
【図3】本発明の実施例2のストッパーヘッドと上ノズ
ルの縦断説明図を示す。
【符号の説明】
1 ノズル下部 2 ノズル上部外側 3 パウダーライン部 4 吐出孔 5 内孔部壁面 6 ロングストッパー 7 ストッパーヘッド 8 上ノズル 9 接触部 10 浸漬ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 隆 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株 式会社 室蘭製鐵所内 (72)発明者 横山 洋一 兵庫県高砂市荒井町新浜1−3−1 ハ リマセラミック株式会社内 (72)発明者 山本 芳範 兵庫県高砂市荒井町新浜1−3−1 ハ リマセラミック株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−224061(JP,A) 特開 昭57−42571(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造機に使用される耐火物におい
    て、炭素原料10〜50重量部と、アルミナ、マグネシ
    ア、スピネルの内の1種または2種以上が50〜90重
    量部と、氷晶石0.5〜10重量部からなることを特徴
    とする連続鋳造用耐火物。
  2. 【請求項2】 氷晶石の代わりにNaF,AlFの内
    の1種または2種を混合することを特徴とする請求項1
    記載の連続鋳造用耐火物。
  3. 【請求項3】 炭素原料が鱗状黒鉛、土状黒鉛、コーク
    ス、カーボンブラックの内の1種または2種以上からな
    ることを特徴とする請求項1または2記載の速続鋳造用
    耐火物。
JP4141977A 1992-05-08 1992-05-08 連続鋳造用耐火物 Expired - Lifetime JP2623191B2 (ja)

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