JP2649618B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用浸漬ノズルに
関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造用浸漬ノズルとしては種々のも
のが提案されている。そして、モールド内に投入された
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(溶融スラグと接触
する部分)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59−122
9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重量%、炭化珪素質およ
び/または溶融シリカ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
60−148649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−カーボン系の材
質が開示されている。
【0003】
【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。
【0004】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、溶鋼および/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および/または
溶融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/
または溶融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。
【0005】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組織構
造などを研究した結果、本発明を完成したものである。
【0006】本発明は、特に浸漬直後の耐熱衝撃性に優
れ、長時間にわたる鋳込みが可能で、溶鋼および/また
は溶融スラグに対する優れた耐蝕性を有し、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。
【0007】
【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
とも使用時に溶融スラグと同じ高さとなる表側部分が、
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、ジルコニ
ア粒子と鱗状黒鉛とが均一に分散した組織構造を有する
耐火物で構成されており、この耐火物の外側表面に、内
層になるほど融点の高くなる材質によって少なくとも2
層のコーティング層が形成されていることを特徴として
いる。
【0008】a:ジルコニア粒子全体の粒度分布が、
IS Z8801で規定する標準篩で篩別した時に、
25μmの篩上の粒子が30〜65重量%、125μm
の篩下で45μmの篩上の粒子が20〜55重量%、4
5μmの篩下の粒子が15〜45重量%から構成され
る。
【0009】b:ジルコニア粒子全体を、JIS Z8
801で規定する標準篩で篩別した時に、355μmの
篩下で250μmの篩上、250μmの篩下で180μ
の篩上、180μmの篩下で125μmの篩上、12
μmの篩下で90μmの篩上、90μmの篩下で63
μmの篩上、63μmの篩下で45μmの篩上のそれぞ
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)。
【0010】
【作用】本発明によれば、少なくとも使用時に溶融スラ
グと同じ高さとなる表側部分の耐火物が2層以上のコー
ティング層によって覆われ、かつ熱衝撃が緩和される。
また、鋳造中は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。
【0011】最内層となる第1層のコーティング層はろ
う石系の粉体とソーダ水ガラスのスラリーをコーティン
グして形成し、融点1200℃程度とし、その厚さを1
00〜500μmとすることが好ましく、また、2層目
以降のコーティング層は、低融点のフリットに有機系、
無機系の粘着剤を混合したものをコーティングして形成
し融点を約700℃と外層になるほど低くなるようにす
る。内層になるほど低くなるようにすると、内層側が先
に溶触して外層側を保持できなくなる。また、2層以上
とすることにより、長時間、コーティングの効果を維持
できる。
【0012】ジルコニアと溶鋼および/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、本発明は溶鋼および/または溶融スラグ
に対する耐化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。
【0013】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百分率で示したもので
ある。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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。
【0019】さらにジルコニア粒子と鱗状黒鉛とが均一
に分散していることにより、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。
【0020】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、溶鋼および
/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および
/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。
【0021】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、調整された原料を長時間注意深く混練
したり、あるいは少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。
【0022】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耐火物に使
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(Si)、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
た炭化珪素(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Si
C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。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。表
1、表2及び表3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に
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/cm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1
000℃にて焼成して各種の焼結体を得た。ついで、各
焼結体の外側表面に、SiO60〜80重量%、Al
10〜25重量%、NaO5〜15重量%のろ
う石系の粉体とソーダ水ガラスを融点約1200℃とな
るように調製し粉砕混合したスラリーを厚さ約300μ
mにスプレーコート(刷毛塗りでも可能)して第1層の
コーティング層を形成し、しかる後第1層のコーティン
グ層上に、低融点のフリットと有機系又は無機系の粘着
剤を融点約700℃となるように調製し混合したスラリ
ーをスプレーコート(刷毛塗りでも可能)して第2層の
コーティング層を形成した各種の浸漬ノズルを得た。こ
れらの物理的特性を表1〜3に示す(表中、番号1〜
6,10〜12)。比較例(表2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。
【0024】表1、表2及び表3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表1、表2及び表3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。
【0025】また、侵蝕された部分の組織の粒子構造を
表す顕微鏡写真を図1,図2に示す。図1は本発明品で
あり(各コーティング層は消滅している。)、図2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
溶融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。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】なお、表1、表2及び表3におけるジルコ
ニアの粒度構成は、JIS Z8801で規定する標準
篩で篩別した時のものを示し、355↑は355μmの
篩上、355〜250は355μmの篩下で250μm
の篩上、250〜180は250μmの篩下で180μ
mの篩上、180〜125は180μmの篩下で125
μmの篩上、125〜90は125μmの篩下で90μ
mの篩上、90〜63は90μmの篩下で63μmの篩
上、63〜45は63μmの篩下で45μmの篩上、4
5↓は45μmの篩下のそれぞれの粒度範囲を表わして
いる。表1、表2及び表3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。さらに図1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。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も使用時に溶融スラグと同じ高さとなる表側部分の耐火
物が2層以上のコーティング層によって覆われ、かつ熱
衝撃を緩和されるので、浸漬後まもない時の耐火物中の
黒鉛の酸化を防止でき、かつ完全に滓化していないモー
ルドパウダー中に耐火物から脱落粒子が混入するのを防
止できる。鋳造中は、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/または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】
【図1】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である。
【図2】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。
【符号の説明】
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 原 清訓 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 (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも使用時に溶融スラグと同じ高
    さとなる表側部分が、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、ジルコニア粒子と鱗状黒鉛とが均一に分散
    した組織構造を有する耐火物で構成されており、この耐
    火物の外側表面に、内層になるほど融点の高くなる材質
    によって少なくとも2層のコーティング層が形成されて
    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、JIS Z88
    01で規定する標準篩で篩別した時に、125μmの篩
    上の粒子が30〜65重量%、125μmの篩下で45
    μmの篩上の粒子が20〜55重量%、45μmの篩下
    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の篩下で250
    μmの篩上、250μmの篩下で180μmの篩上、1
    80μmの篩下で125μmの篩上、125μmの篩下
    90μmの篩上、90μmの篩下で63μmの篩上
    63μmの篩下で45μmの篩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。
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JP5330434B2 (ja) * 2011-03-14 2013-10-30 明智セラミックス株式会社 連続鋳造用ノズル
JP7060831B1 (ja) * 2021-07-29 2022-04-27 品川リフラクトリーズ株式会社 ジルコニア-カーボン質耐火材料、浸漬ノズル、およびジルコニア-カーボン質耐火材料の製造方法

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