JP2937448B2

JP2937448B2 - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JP2937448B2
Application number: JP2260614A
Authority: JP
Inventors: 勝浩笹井; 義正水上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH04143051A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、鋼の連続鋳造において、溶鋼をタンディッ
シュからモールド内へ鋳込むにあたり、長時間にわたり
使用可能な連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。

（従来の技術）従来から、連続鋳造用浸漬ノズル耐火物としては、鋼
の連続鋳造に耐え得るため低膨張性であるシリカを添加
したアルミナ黒鉛質系耐火物が一般に使用されている。

しかし、耐火物中のシリカは溶鋼中のMn,Al,Tiといっ
た還元性の強い元素と反応し溶鋼中に溶け出すため、溶
鋼に対する耐蝕性に問題を生じる。

このため、アルミナ黒鉛質系溶鋼鋳造用ノズルにおい
て、本体にシリカを10〜35wt％含有し、溶鋼浸漬部及び
／又はノズル内周孔にはシリカを含有しないか、あるい
はシリカを本体より少なく含有した溶鋼鋳造用ノズルが
提案され（特公平１−40790）、溶鋼に対する耐蝕性の
確保が図られている。

また、低膨張材料としてシリカ以外の粘土、ジルコン
等のSiO₂を含有する酸化物を添加することより、耐スポ
ーリング性を確保しつつ、SiO₂と溶鋼中のMn,Al,Tiとの
反応を抑制する方法も報告されている（特開昭57−4257
2号公報、特開昭61−83673号公報）。

（発明が解決しようとする課題）前記の溶鋼浸漬部のシリカ含有率を低減する方法は、
溶鋼との反応を抑制するため耐蝕性の向上には有効であ
る。しかし、シリカを低減した部分の熱膨張率が大きく
なるため、ノズル本体と浸漬部で熱膨張差が生じ、耐ス
ポーリング性が低下するという欠点がある。

また、SiO₂を含有する酸化物の場合には、酸化物中の
SiO₂成分がノズル耐火物中に共存するＣと反応し揮散消
失することにより、耐火物組織内に気孔を形成し強度低
下をもたらすとともに、耐火物への溶鋼侵入を助長し耐
蝕性を低下させるという問題を生じる。

以上のような問題点を鑑み、本発明は浸漬ノズルの耐
蝕性及び耐スポーリング性の低下を解消し、長時間にわ
たり使用してもかかる欠点を生じない連続鋳造用浸漬ノ
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）本発明は、アルミナ黒鉛質溶鋼鋳造用ノズルにおい
て、リン酸ジルコニルを５〜50wt％含有し、且つシリカ
含有率を5wt％以下にしたことを特徴とする、耐蝕性・
耐スポーリング性に優れた連続鋳造用浸漬ノズルに関す
るものである。

（作用）発明者等は、浸漬ノズルの耐蝕性を確保する上でシリ
カ含有率を問題にならない程度まで低減し、その上でシ
リカ含有率低減に基づく耐スポーリングの低下を補うた
めにシリカと同等、あるいはそれ以上の低膨張率を有す
る材料を添加し、耐蝕性及び耐スポーリング性に優れる
浸漬ノズルの研究開発を続けてきた。その結果、シリカ
を5wt％以下に低減し、さらに低膨張性材料としてリン
酸ジルコニルを５〜50wt％の範囲で添加することによ
り、耐蝕性並びに耐スポーリング性の大幅な改善に成功
した。

低膨張性を有するシリカは、浸漬ノズルの耐スポーリ
ング性を高める上で重要な役割を果たす。しかし、溶鋼
中にMn,Al,Tiといった還元性の強い元素が含まれる場
合、シリカはこれら元素と反応し溶鋼中に溶け出す。ま
た、シリカはノズル中に共存するカーボンによっても還
元され、揮散消失し耐火物中に気孔を生成する。したが
って、シリカを含有するノズルは溶鋼に対する耐蝕性に
劣るという欠点を有している。このため、耐火物の構成
成分としてシリカを全く含まないことが好ましいが、必
要な場合には5wt％以下に限って使用しても良い。これ
は、シリカ含有率が5wt％を超えると、耐蝕性が急激に
低下するためである。

リン酸ジルコニル（（ZrO）₂P₂O₇）の焼結体は、熱膨
張係数が1.7〜2.0×10^-61/℃程度であり低膨張性を示
す。さらに、結晶方向で熱膨張率の異方性を示すため、
耐火物組織中にマイクロクラックを生じさせることも可
能で、この場合耐火物中に生じた亀裂の進展を抑えると
共に、見掛けの熱膨張係数を負の値にすることができ、
耐スポーリング性を一層向上させる。さらに、高温では
1600℃まで安定で、1700℃で僅かに分解する程度である
ため、溶鋼の鋳造温度（1550℃程度）で十分な耐蝕性を
得ることができる。また、溶鋼中のMn,Al,Tiといった還
元性の強い元素と反応し溶鋼中に溶け出すこともない。
ここで、リン酸ジルコニルの配合率は５〜50wt％とす
る。5wt％未満ではシルカ含有率の減少に伴う耐スポー
リング性の低下を補償することができず、50wt％超では
相対的にアルミナの含有率が低下し、耐蝕性が低下す
る。

黒鉛は熱伝導率が極めて高く、また溶鋼と非常に濡れ
難い性質を有することから、本発明では耐蝕性を低下さ
せない範囲で黒鉛を添加し、溶鋼やパウダーの浸漬ノズ
ル気孔内への侵入を防止すると共に耐スポーリング性を
向上させる。黒鉛使用原料としては天然のりん状黒鉛が
好ましいが、一般に耐火物用として用いられるものであ
れば、灰分が過大でなければ使用できる。また、黒鉛の
配合範囲については5wt％〜50wt％程度が好ましい。5wt
％未満では耐スポーリング性に劣り、50wt％を超えると
黒鉛の酸化や溶鋼中への溶出により溶鋼及び溶融パウダ
ーに対する耐蝕性が低下する。また、高熱伝導率のため
ノズル詰まりを生ずる恐れもある。

アルミナ耐蝕性を付与する役割を持ち、純度90wt％以
上の電融品又は焼結品を使用する。好ましい配合率は35
wt％〜90wt％で、35wt％未満では耐蝕性が不十分で、90
wt％を超えると耐スポーリング性が低下する傾向にあ
る。

浸漬ノズルの基本的な構成成分は以上であるが、この
他にもノズル材質への添加物として既に知られている材
料を、本発明の効果を損なわない範囲で含有させてもよ
い。その材料としては、例えば炭化珪素、ジルコニア、
ジルコン、各種金属粉などである。

また、本発明者等は、熱間圧延、冷間圧延後の鋼板に
現れる幅１〜4mm、長さ数mmに渡る膨れ状欠陥の発生原
因について調査したところ、浸漬ノズルの閉塞防止のた
めに吹き込まれるAr気泡の粗大化が原因であることを見
出した。さらに、Ar気泡の粗大化は、浸漬ノズル中のシ
リカが溶鋼中のAl,Ti,Mnにより選択的な侵食作用を受
け、耐火物中の気孔径が拡大したためであることも見出
した。したがって、本発明をアルミナ黒鉛質のガス吹き
込み型浸漬ノズルに適用すれば、気孔径の拡大を防止で
き、吹き込みガスを安定して微細に吹き込むことができ
るため、膨れ欠陥の防止対策としても非常に有効な手段
となる。

以上に示した、シリカ含有率を5wt％以下とし、リン
酸ジルコニルを５〜50wt％含有する黒鉛アルミナ質ノズ
ルは、従来ノズルに比較して耐蝕性並びに耐スポーリン
グ性の両特性に優れ、多連鋳操業を可能にすると共に鋳
片品質の大幅な向上を可能とした。

（実施例）以下に、実施例及び比較例を挙げ、本発明について説
明する。

第１表に示した原料配合物に樹脂バインダーとしてフ
ェノール樹脂を12wt％添加して混練し、アイソスタティ
ックプレスを用いて1.0t/cm²の圧力でノズル形状に成形
した。さらに、この成形体を1200℃の温度で還元焼成し
連続鋳造用ガス吹き込み型浸漬ノズル（内径90mmφ、吐
出孔径70mmφ、吐出孔角度35度の逆Ｙ型ノズル）を作製
した。このようにして得られた浸漬ノズルを用いてTiを
0.08wt％含有する炭素濃度30ppmの極低炭素鋼を400分間
鋳造した。耐スポーリング性については浸漬ノズルに亀
裂が生じた時間を指標として評価した。また、ノズル内
の耐火物溶損量を鋳造時間で除した値を溶損速度と定義
し、耐蝕性の評価も行った。

実施例１及び２のノズルには割れが生じることなく、
400分間鋳造できた。また、実施例１のノズルでは内径
が90mmから94.0mm（溶損速度0.005mm/min）に、実施例
２のノズルでは90mmから93.2mm（溶損速度0.004mm/mi
n）に拡大しているだけで、顕著な溶損は見られなかっ
た。さらに、実施例１及び２のノズルを用いて鋳造され
た鋳片には、冷間圧延後、膨れ欠陥は発生しなかった。

従来から使用されている比較例１のノズルは400分間
鋳造できたが、ノズル内径は90mm〜110mm（溶損速度0.0
25mm/min）に拡大しており、ノズルの溶損量が大きくな
っていた。さらに、鋳片には冷間圧延後、膨れ欠陥が発
生した。

リン酸ジルコニルの含有率を5wt％未満とした比較例
２のノズルでは、鋳造開始後200分で亀裂が生じ鋳造を
中止した。この時、浸漬ノズル内径は90mm〜91mm（溶損
速度0.0025mm/min）に拡大しているだけで耐蝕性は良好
であった。このため、冷間圧延後、鋳片にはふくれ欠陥
は発生しなかった。

リン酸ジルコニルの含有率が50wt％を超える比較例３
のノズルは、400分間鋳造できたが、ノズル内径は90mm
から102mm（溶損速度0.015mm/min）に拡大し、耐蝕性に
問題を生じるだけでなく、冷間圧延後の鋳片にふくれ欠
陥が発生した。

また、リン酸ジルコニルの含有率を本発明の範囲と
し、シリカを5wt％より多く含有する比較例４のノズル
は400分間鋳造できたが、ノズル内径は90mmから104mm
（溶損速度0.0175mm/min）に拡大し耐蝕性が劣化すると
ともに、冷間圧延後の鋳片にふくれ欠陥が発生した。

以上の如く、本発明により鋳造した浸漬ノズルは耐蝕
性及び耐スポーリングに優れているだけでなく、鋳片の
品質をも十分に確保できるものである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の連続鋳造用浸漬ノズル
によれば、溶鋼及びモールドパウダーに対する耐蝕性が
良好で、さらに耐スポーリング性にも優れた効果を有す
るため、長時間にわたって安定使用でき、操業性の大幅
な改善となる。また、耐蝕性に優れているため、安定し
たガス吹き込みが可能となり、膨れ欠陥を防止できる。
したがって、連続鋳造法で製造される鋼板の品質は非常
に安定し、歩留りも格段に向上する。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−38375（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−45864（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−17406（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−248767（ＪＰ，Ａ) 特開平３−243257（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−118068（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−21853（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−79053（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−307147（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/10 330 B22D 41/54 C04B 35/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ黒鉛質溶鋼鋳造用ノズルにおい
て、リン酸ジルコニルを５〜50wt％含有し、且つシリカ
含有率を5wt％以下にしたことを特徴とする耐蝕性・耐
スポーリング性に優れた連続鋳造用浸漬ノズル。