JP2845090B2 - Nozzle for casting molten metal - Google Patents
Nozzle for casting molten metalInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば連続鋳造におけ
る浸漬ノズルのような、溶融金属、特にAlで脱酸した溶
融金属の鋳造用ノズルに関する。The present invention relates to a nozzle for casting molten metal, in particular molten metal deoxidized with Al, such as an immersion nozzle in continuous casting.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、連続鋳造における浸漬ノズルの閉
塞が問題となっている。そのような浸漬ノズルの閉塞は
主に溶鋼中のAl2O3 介在物がノズル内面に付着すること
から引き起こされ、溶鋼中にTiが添加された場合は特に
ノズルへの介在物付着が促進される。2. Description of the Related Art In recent years, clogging of immersion nozzles in continuous casting has become a problem. Such blockage of the immersion nozzle is mainly caused by Al 2 O 3 inclusions in the molten steel adhering to the inner surface of the nozzle, and especially when Ti is added to the molten steel, adhesion of inclusions to the nozzle is promoted. You.
【0003】ノズル閉塞が起きると付着介在物が原因で
製品の疵となったり鋳造作業の持続を阻害する。このよ
うにして起こるノズル閉塞の防止または低減の目的で従
来よりさまざまな方策がなされている (特開昭55−1144
49号公報、特開平3−138054号公報参照) 。[0003] When the nozzle is clogged, it causes a flaw in the product or the continuation of the casting operation due to the adhesion inclusion. Various measures have conventionally been taken for the purpose of preventing or reducing nozzle clogging that occurs in this manner (Japanese Patent Laid-Open No. 55-1144).
No. 49, JP-A-3-138054).
【0004】例えば、不活性ガスを浸漬ノズル内に吹き
込むことにより、溶鋼とノズルの接触面積を低下させ、
またノズル内面に付着したAl2O3 介在物を剥離させるこ
とによりノズル閉塞を防止する方策がとられている。し
かし、不活性ガスの吹き込みは鋼中のピンホールの原因
となる可能性があり製品欠陥の原因となるため完全な対
策とはいえない。For example, by blowing an inert gas into an immersion nozzle, the contact area between molten steel and the nozzle is reduced,
Also, measures have been taken to prevent nozzle blockage by peeling off Al 2 O 3 inclusions attached to the inner surface of the nozzle. However, the injection of the inert gas may cause pinholes in the steel and may cause a product defect, and thus cannot be said to be a complete measure.
【0005】材質面からのノズル閉塞の防止策としてCa
O 含有量が30%以下であるZrO2−CaO 系耐火物のような
CaO 系耐火物をノズル材質に用いるという方策がある。
これは、Al2O3 がCaO と反応して低融点物を形成するこ
とから、溶鋼中のAl2O3 がノズル内面に付着した際、ノ
ズル中のCaO と反応して低融点物を形成し、ノズル内部
に吸収されるかまたは溶鋼に洗い流されてノズル閉塞を
防止するというものである。[0005] As a measure to prevent nozzle blockage from the material side, Ca
Such as ZrO 2 -CaO refractory with O content of 30% or less
There is a measure to use CaO-based refractories for the nozzle material.
This is because Al 2 O 3 reacts with CaO to form a low-melting substance, so when Al 2 O 3 in molten steel adheres to the inner surface of the nozzle, it reacts with CaO in the nozzle to form a low-melting substance. However, it is absorbed into the nozzle or washed away by molten steel to prevent nozzle blockage.
【0006】しかし、このCaO 系耐火物をノズル材質に
用いることによりノズル閉塞を防止するという方法は、
ノズル中のCaO 濃度が30wt%以下であるため、今日一般
的にみられるAl脱酸した溶鋼中のように0.0010%以上と
Al2O3 量が高い場合、ノズル閉塞防止の効果が期待でき
るとは限らないことが判明した。これはAl2O3 とCaOが
反応して当初は低融点物を形成しても、ノズル中のCaO
濃度が減少してくるとAl2O3 とCaO の反応生成物の融点
は高くなり、最終的にはノズル壁に付着するからであ
る。これらの問題を解決するにはCaO 濃度を高めれば良
いが、CaO が高濃度の耐火物は、スポーリングを起こし
やすく作業性が非常に悪い。従って、浸漬ノズルの閉塞
の問題は根本的な解決に至ってはいないのが現状であ
る。However, a method of preventing nozzle blockage by using this CaO-based refractory as a nozzle material is as follows.
Since the CaO concentration in the nozzle is less than 30 wt%, it is more than 0.0010% as in the Al deoxidized molten steel generally seen today.
It was found that when the amount of Al 2 O 3 was high, the effect of preventing nozzle clogging could not always be expected. This is because even if Al 2 O 3 and CaO react to form a low melting point product initially, CaO in the nozzle
This is because, as the concentration decreases, the melting point of the reaction product of Al 2 O 3 and CaO increases and eventually adheres to the nozzle wall. To solve these problems, it is sufficient to increase the CaO concentration. However, refractories having a high CaO concentration are liable to cause spalling and have extremely poor workability. Therefore, at present, the problem of blockage of the immersion nozzle has not been fundamentally solved.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特にAl脱酸
した溶融金属を注湯する場合に、注湯ノズルの閉塞を防
止又は低減することのできる鋳造用ノズルを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a casting nozzle capable of preventing or reducing clogging of a pouring nozzle, particularly when pouring molten metal from which Al has been deoxidized. I do.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Al2O3 と
CaO とが反応して低融点物を生成するという点に着目し
て、種々検討を重ねた結果、気孔率と組成とを適切に調
整することにより耐熱衝撃性および耐スポーリング性が
大幅に改善されることを知り、本発明を完成した。Means for Solving the Problems The present inventors have developed Al 2 O 3
Focusing on the fact that CaO reacts to form a low-melting point product, the results of various studies have shown that the thermal shock resistance and spalling resistance are significantly improved by appropriately adjusting the porosity and composition. And completed the present invention.
【0009】すなわち、Al2O3 とCaO が反応して低融点
物を生成するという知見は従来より広く知られているこ
とであるが、CaO は水分を吸収しやすいため取扱が難し
く、また熱衝撃性が低いため実操業のレベルでは使用が
困難であった。That is, although it has been widely known that Al 2 O 3 reacts with CaO to form a low melting point material, it is difficult to handle CaO because it easily absorbs water, It was difficult to use at the level of actual operation due to low impact properties.
【0010】しかし、本発明者らは、これまでの研究開
発の結果、気孔率が50%以下であって、Al2O3 、SiO2、
MgO 、Cr2O3 、ZrO2、Cの少なくとも1種を合計で5〜
30%、70〜95%CaO からなる組成を有するノズルを用い
ることにより耐熱衝撃性、耐スポーリング性を向上させ
得ることを知った。However, as a result of the research and development to date, the present inventors have found that the porosity is 50% or less and that Al 2 O 3 , SiO 2 ,
. 5 to MgO, at least one of Cr 2 O 3, ZrO 2, C a total
It has been found that the thermal shock resistance and the spalling resistance can be improved by using a nozzle having a composition of 30%, 70-95% CaO 2.
【0011】また、耐水性樹脂をノズル内表面の内部に
まで塗布して大気中の水分との接触を遮断することで、
CaO の吸湿性の問題を解決できることも知った。したが
って、上述のような構成を採ることによって、溶鋼中の
Al2O3 系介在物が多量に付着しても、ノズル中のCaO 濃
度が高いためにノズルと介在物との反応生成物の融点は
高くなることはなく、よってノズルに介在物の付着も起
こらずノズル閉塞も起こらないことを見い出し、本発明
を完成させた。Further, by applying the water-resistant resin to the inside of the inner surface of the nozzle to block contact with moisture in the atmosphere,
I also learned that the problem of hygroscopicity of CaO can be solved. Therefore, by adopting the configuration as described above,
Even if a large amount of Al 2 O 3 -based inclusions adhere, the melting point of the reaction product between the nozzle and the inclusions does not increase due to the high CaO concentration in the nozzle, and thus the adhesion of the inclusions to the nozzles It has been found that no nozzle clogging occurs and the present invention has been completed.
【0012】ここに、本発明の要旨とするところは、C
aO 70〜95wt%、残部Al2O3、SiO2、
MgO、Cr2O3、ZrO2、Cの1種類以上合計で
5〜30wt%から成る組成を有し、見かけ気孔率50
%以下であり、さらに内表面に耐水性樹脂をコーティン
グしたことを特徴とする内装型又は一体型である溶融金
属の鋳造用ノズルである。Here, the gist of the present invention is that C
aO 70 to 95 wt%, balance Al 2 O 3 , SiO 2 ,
MgO, has a composition consisting of 5-30 wt% in total of Cr 2 O 3, ZrO 2, C 1 or more, an apparent porosity of 50
% Or less and is a casting nozzle of the molten metal is furnished type or integrated type, wherein the coated water resistance resin on the inner surface further.
【0013】なお、「内装型」とは、母材ノズルのノズ
ル内直胴部または吐出孔部にCaO 系ノズルを嵌め込んだ
ものであり、「一体型」とはスラグライン部に別材質を
セットしたCaO 系ノズルである。[0013] The "interior type" is a type in which a CaO-based nozzle is fitted into the nozzle straight body or the discharge hole of the base material nozzle. This is a CaO-based nozzle set.
【0014】本発明によれば、特にAl脱酸した溶融金属
(例: 溶鋼、Ni基合金、Co基合金)を連続的に鋳込む際
のノズル内表面へのAl2O3 系介在物の付着を効果
的に阻止できる。According to the present invention, in particular, molten metal deoxidized with Al
(Example: molten steel, Ni-based alloy, Co-based alloy) can be effectively prevented from adhering Al 2 O 3 -based inclusions to the inner surface of the nozzle when continuously casting.
【0015】[0015]
【作用】以下、本発明の構成をその作用とともに説明す
る。本発明にかかる溶融金属注湯用ノズルは、耐スポー
リング性、耐吸湿性に優れたノズル閉塞を防止できるノ
ズルである。The operation of the present invention will be described below together with its operation. The molten metal pouring nozzle according to the present invention is a nozzle excellent in spalling resistance and moisture absorption resistance and capable of preventing nozzle blockage.
【0016】本発明において重要な点は、耐スポーリ
ング性向上のためAl2O3 、SiO2、MgO 、Cr2O3 、ZrO2、
Cを1種以上合計で5〜30%含有し、見かけ気孔率を50
%以下とし耐吸湿性向上のため耐水性コーティングを
したことの3点である。An important point in the present invention is that Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, Cr 2 O 3 , ZrO 2 ,
C in an amount of 5 to 30% in total, and an apparent porosity of 50%
% Or less, and a water-resistant coating was applied to improve the moisture absorption resistance.
【0017】従来よりノズル閉塞の防止策としてノズル
に付着する溶鋼中のAl2O3 とノズル中のCaO を反応させ
ることにより低融点物を生成させてノズルへの介在物付
着を防止するという方策がとられているが、既存の材質
では特にAl脱酸したときのように溶鋼中のAl2O3 量が多
い場合、ノズル閉塞防止の効果が期待できるとは限らな
い。Conventionally, as a measure for preventing nozzle clogging, a method of reacting Al 2 O 3 in molten steel adhering to the nozzle with CaO in the nozzle to generate a low-melting substance to prevent inclusions from adhering to the nozzle. However, the effect of preventing nozzle blockage is not always expected with existing materials, especially when the amount of Al 2 O 3 in molten steel is large, such as when Al deoxidation occurs.
【0018】これはAl2O3 介在物とノズルのCaO が反応
して当初は低融点物を形成しても、ノズル中のCaO 濃度
が減少するとAl2O3 とCaO の反応生成物の融点は高くな
り、最終的にはノズル内壁に付着してしまうからであ
る。[0018] This is because even if Al 2 O 3 inclusions react with CaO in the nozzle to form a low melting point product at first, when the CaO concentration in the nozzle decreases, the melting point of the reaction product of Al 2 O 3 and CaO is reduced. Is high and eventually adheres to the inner wall of the nozzle.
【0019】本発明のCaO 系ノズルは高純度、高濃度で
あり従来型とは異なる溶損型のノズルである。このCaO
系ノズルはノズル中のCaO 濃度が高いために溶鋼中のAl
2O3系介在物が多量に付着してもノズルと介在物との反
応生成物の融点は高くなることはなく、よってノズルに
介在物の付着も起こらない。その結果、ノズル閉塞を防
止し、しかも成分調整が施され、適度の気孔率をもつた
めスポーリング性の問題も解決され、ノズルに耐水性樹
脂をコーティングするため耐吸湿性が向上し、作業性の
問題も解決される。The CaO-based nozzle of the present invention is a high-purity, high-concentration, erosion-type nozzle different from the conventional type. This CaO
System nozzle has a high CaO concentration in the nozzle,
Even if a large amount of 2 O 3 -based inclusions adhere, the melting point of the reaction product between the nozzle and the inclusions does not increase, and therefore, no adhesion of the inclusions to the nozzles occurs. As a result, nozzle clogging is prevented, components are adjusted, and appropriate porosity solves the problem of spalling, and coating the nozzle with a water-resistant resin improves moisture absorption and improves workability. Is also solved.
【0020】このノズルは単独で、つまり一体型として
使用しても、従来のノズルにはめ込む内装型ノズルとし
て使用しても十分効果がある。本発明が適用される溶融
金属としては、例えばNi基合金、Co基合金、ステンレス
が挙げられ、T.O.は5ppm 以上であるが、それはT.O.<
5ppm ではAl2O3 が少なく介在物の付着がみられないか
らである。This nozzle has a sufficient effect whether used alone, that is, as an integral type, or as an interior type nozzle that fits into a conventional nozzle. Examples of the molten metal to which the present invention is applied include a Ni-based alloy, a Co-based alloy, and stainless steel. The TO is 5 ppm or more.
This is because at 5 ppm, the amount of Al 2 O 3 is small and no adhesion of inclusions is observed.
【0021】図1にCaO 濃度を変えた組成のノズルを用
いて実施例と同成分の溶鋼 ([Ti]=0 wt%、sol.[Al]=
0.06wt%) を慣用の条件下で注湯した時の結果をグラフ
で示す。なお、CaO 以外は主にMgO であった。T.O.≧5
ppm であった。In FIG. 1, molten steel ([Ti] = 0 wt%, sol. [Al] =
0.06wt%) is shown in the graph when the molten metal is poured under ordinary conditions. Except for CaO, it was mainly MgO. TO ≧ 5
ppm.
【0022】CaO 70%以上である本発明のCaO 系ノズル
には介在物の付着はみられなかったが、本発明において
規定するCaO 濃度域より低いCaO 濃度では介在物のノズ
ル付着がみられた。これらの結果からノズル閉塞を防止
するためにはノズル中のCaO濃度は70wt%以上必要であ
る。しかし、95%を越えると他の成分が過度に減少して
しまい、耐スポーリング性確保が困難となる。No adhesion of inclusions was observed on the CaO-based nozzle of the present invention having CaO of 70% or more, but adhesion of the inclusions was observed on the CaO concentration lower than the CaO concentration range specified in the present invention. . From these results, the CaO concentration in the nozzle needs to be 70 wt% or more in order to prevent the nozzle from being clogged. However, if it exceeds 95%, other components are excessively reduced, and it is difficult to ensure spalling resistance.
【0023】ノズルの加熱 (800 ℃30分間保持その後空
冷) を行い、耐スポーリング性を調査した結果を表1に
示す。なお、スポーリング性は、○: ワレなし、×: ワ
レありによって評価した。The result of heating the nozzle (holding at 800 ° C. for 30 minutes and then air cooling) and examining the spalling resistance is shown in Table 1. In addition, the spalling property was evaluated by ○: no crack, ×: crack.
【0024】本発明にかかるノズル (試料No.A、B)には
割れやクラック等の欠陥はなかったが、本発明にかかる
ノズルと同じく気孔率が4%であるがCaO 100 %のもの
(C)にはクラックが入っていた。なお、試料No.Eは加熱
試験では欠陥はみられなかったが、前述のように介在物
の付着がみられるため本発明の範囲外となる。The nozzle according to the present invention (sample Nos. A and B) did not have any defects such as cracks and cracks, but had a porosity of 4% as in the nozzle according to the present invention but a CaO 100%
(C) had a crack. Sample No. E did not show any defect in the heating test, but was outside the scope of the present invention because of the inclusion of inclusions as described above.
【0025】また本発明と同組成で気孔率60%のもの
(D) は、欠陥はなく耐スポーリング性は良好であった
が、通鋼時ノズルの物理的破損が一部観察された。これ
らの結果から耐スポーリング性向上のためには本発明の
成分組成でしかも気孔率が50%以下必要であることがわ
かる。The same composition as in the present invention having a porosity of 60%
In (D), there was no defect and the spalling resistance was good, but some physical damage of the nozzle was observed during steel passing. From these results, it can be seen that in order to improve the spalling resistance, the composition of the present invention needs to have a porosity of 50% or less.
【0026】次に、耐吸湿性の調査のため本発明のノズ
ル耐火物と、本発明のノズル耐火物でコーティングなし
の耐火物を大気中に放置し、耐火物が大気中の水分を吸
収することによる重量変化率を調査した。耐火物組成は
表2に示す。コーティング材はレインコート (商品名)
を表面3秒間噴射して塗布したものであった。Next, the nozzle refractory of the present invention and the refractory without coating with the nozzle refractory of the present invention are allowed to stand in the air for the investigation of moisture absorption, and the refractory absorbs moisture in the air. The rate of change in weight was investigated. Table 2 shows the refractory composition. The coating material is a raincoat (product name)
Was applied by spraying on the surface for 3 seconds.
【0027】結果を図2に示す。図2より本発明のノズ
ル耐火物はコーティングなしの耐火物と比較して重量変
化率は小さく耐吸湿性は向上されていることが分かる。
なお、重量変化率は次式で求めた。FIG. 2 shows the results. FIG. 2 shows that the nozzle refractory of the present invention has a smaller weight change rate and improved moisture absorption resistance as compared with the uncoated refractory.
The weight change rate was determined by the following equation.
【0028】[0028]
【数1】 (Equation 1)
【0029】本発明において用いられる耐水性樹脂とし
てはその他レインガード (商品名)等が挙げられる。Examples of the water-resistant resin used in the present invention include other rain guards (trade names).
【0030】[0030]
【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に説明す
る。表3に示した組成の溶鋼にTi、Alを添加し、ノズル
閉塞を起こしやすいとされているTi入り極低炭素鋼 (s
ol.[Al] =0.06wt%、T.O.=30ppm)を従来使用している
表4に示す組成の本発明にかかる一体型のCaO 系ノズル
と表5に示す組成のアルミナグラファイトノズルを用い
て注湯実験を行った。注湯温度は1600℃、溶鋼量は200
kgであった。Next, the present invention will be described specifically with reference to examples. Ti and Al are added to molten steel having the composition shown in Table 3 to make the extremely low carbon steel containing Ti (s
ol. [Al] = 0.06 wt%, TO = 30 ppm) using a conventional CaO nozzle having the composition shown in Table 4 and an alumina graphite nozzle having the composition shown in Table 5 according to the present invention. A hot water experiment was performed. Pouring temperature is 1600 ℃, molten steel volume is 200
kg.
【0031】このときの本発明のノズルへの介在物付着
状況ならびにアルミナグラファイトノズルへの介在物付
着状況をそれぞれ図3、4に示す。図3、4より従来使
用している表5のアルミナグラファイトノズルを用いた
場合と比較して、本発明のノズルを用いた場合 (表4試
験No.1) 、ノズルへの介在物付着は起こらずノズル閉塞
も起こらない。FIGS. 3 and 4 show the state of inclusions on the nozzle of the present invention and the state of inclusions on the alumina graphite nozzle, respectively. 3 and 4, when the nozzle of the present invention was used (Test No. 1 in Table 4), the inclusion of inclusions on the nozzle occurred compared with the case of using the alumina graphite nozzle of Table 5 conventionally used. No nozzle blockage occurs.
【0032】また表6に本発明にかかるノズルならびに
アルミナグラファイトノズルを用いてTi添加極低炭素鋼
以外のAl脱酸鋼の注湯実験を行った結果を示す。表6よ
りアルミナグラファイトノズルを用いた場合と比較し
て、本発明のノズルを用いた場合、ノズルへの介在物付
着は起こらずノズル閉塞も起こらないことがわかる。Table 6 shows the results of experiments on pouring Al deoxidized steel other than the Ti-added ultra-low carbon steel using the nozzle according to the present invention and the alumina graphite nozzle. From Table 6, it can be seen that when using the nozzle of the present invention, no inclusion of inclusions on the nozzle occurs and no nozzle clogging occurs, as compared with the case where the alumina graphite nozzle is used.
【0033】[0033]
【表1】 [Table 1]
【0034】[0034]
【表2】 [Table 2]
【0035】[0035]
【表3】 [Table 3]
【0036】[0036]
【表4】 [Table 4]
【0037】[0037]
【表5】 [Table 5]
【0038】[0038]
【表6】 [Table 6]
【0039】[0039]
【発明の効果】溶融金属の注湯に際し、本発明のノズル
を用いることによりノズルへの介在物付着が大きく低減
されノズル閉塞防止に有効である。According to the present invention, when pouring molten metal, the use of the nozzle of the present invention greatly reduces the adhesion of inclusions to the nozzle, which is effective in preventing nozzle blockage.
【図1】ノズル組成中のCaO 濃度とノズル内表面への介
在物付着量との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the CaO concentration in the nozzle composition and the amount of inclusions on the inner surface of the nozzle.
【図2】ノズル耐火物を大気中に放置したときのノズル
耐火物の重量変化率の変化を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a change in weight change rate of a nozzle refractory when the nozzle refractory is left in the atmosphere.
【図3】ノズル閉塞を起こし易いとされているTi入り極
低炭素鋼を鋳造した場合、本発明にかかるノズルを用い
たときのノズルへの介在物付着量と鋼中のTi濃度との関
係を示すグラフである。FIG. 3 shows the relationship between the amount of inclusions on the nozzle and the Ti concentration in the steel when the nozzle according to the present invention is used when casting a very low carbon steel containing Ti, which is considered to cause nozzle blockage. FIG.
【図4】従来使用されているアルミナグラファイトノズ
ルを用いてTi入り極低炭素鋼を鋳造した場合のノズルへ
の介在物付着量と鋼中のTi濃度との関係を示すグラフで
ある。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of inclusions on the nozzle and the Ti concentration in the steel when a very low carbon steel containing Ti is cast using a conventionally used alumina graphite nozzle.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/10 330 B22D 41/54Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B22D 11/10 330 B22D 41/54
Claims (1)
属を注湯する時に使用する内装型又は一体型鋳造用ノズ
ルであって、その組成が、CaO 70〜95wt%、
残部がAl2O3、SiO2、MgO、Cr2O3、Z
rO2、Cの1種以上から成り、見かけ気孔率が50%
以下であること、さらに、ノズル内表面に耐水性樹脂コ
ーティング層を設けたことを特徴とする溶融金属の鋳造
用ノズル。1. Total oxygen content T. An internal or integral casting nozzle used when pouring molten metal of 0 ≧ 5 ppm, the composition of which is CaO 70 to 95 wt%,
The remainder is Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, Cr 2 O 3 , Z
It is composed of at least one of rO 2 and C and has an apparent porosity of 50%.
Water resistant resin coating on the inner surface of the nozzle.
A casting nozzle for molten metal, comprising a coating layer .
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JP5153713A JP2845090B2 (en) | 1993-06-24 | 1993-06-24 | Nozzle for casting molten metal |
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1993
- 1993-06-24 JP JP5153713A patent/JP2845090B2/en not_active Expired - Fee Related
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