JP2940668B2 - 連続鋳造用ノズル - Google Patents

連続鋳造用ノズル

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウムを含有
するアルミキルド鋼等の連続鋳造において溶鋼が通過す
るノズルの狭さく、さらには閉塞を効果的に抑制するこ
とができる連続鋳造用ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶鋼の連続鋳造用ノズルは、次のような
目的のために使用される。
【0003】溶鋼の連続鋳造に於いて連続鋳造用ノズル
はタンディッシュモールド間の溶鋼注入で溶鋼の空気と
の接触による酸化を防ぎ、又溶鋼の飛散防止を計り、さ
らに注入で溶鋼の空気との接触による酸化を防ぎ、又溶
鋼の飛散防止を計り、さらには非金属介在物及びモール
ド面浮遊物の鋳片への巻込み防止のための注湯の整流化
などの目的で使用されている。
【0004】従来溶鋼の連続鋳造用ノズル材質は、主と
して黒鉛,アルミナ,シリカ,シリコンカーバイド等で
構成されており、最近ではジルコニアを構成成分として
用いられる場合がある。しかしながらアルミキルド鋼等
を鋳造する場合は次のような問題点を有している。
【0005】アルミキルド鋼等は脱酸剤として添加され
るアルミニウムが溶鋼中に存在する酸素と反応してα−
アルミナ等の非金属介在物が生成する。そのためアルミ
キルド鋼等を鋳造する際、連続鋳造用ノズルの内孔表面
に脱酸剤として添加されるアルミニウムの酸化により生
成されるα−アルミナ等の非金属介在物が付着し、そし
て堆積してその結果内孔が狭さくし最悪の場合、内孔を
閉塞してしまい安定的な鋳造を困難にする。あるいはこ
のようにして付着し堆積したα−アルミナ等の非金属介
在物が剥離或いは脱落して鋳片に巻込まれ鋳片の品質低
下を招く。
【0006】上述したα−アルミナ等の非金属介在物に
よる内孔の狭さく及び閉塞を防止するために内孔を形成
する連続鋳造用ノズルの内面から前記内孔を通って流れ
る溶鋼に向かって不活性ガスを噴射させ、溶鋼中に存在
するα−アルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用ノズル
内孔面に付着し堆積することを防止する方法が広く用い
られている。
【0007】しかしながら上述した内孔を形成する溶鋼
連続鋳造用ノズルの内面から不活性ガスを噴出させる方
法には次のような問題点がある。
【0008】即ち、噴出させる不活性ガス量が多いと不
活性ガスによってできた気泡が鋳片のなかに巻き込まれ
ピンホールに基づく欠陥が生じる。逆に噴出させる不活
性ガス量が少ないとα−アルミナ等の非金属介在物が連
続鋳造用ノズルの内孔面に付着し堆積して内孔の狭さ
く、さらには最悪の場合閉塞する。
【0009】また連続鋳造用ノズルの内面から前記内孔
を通って流れる溶鋼に向かって不活性ガスを均一に吹き
込むことは構造的に不可能であり、また長時間鋳造する
際は連続鋳造用ノズル材質の組織劣化及び構造劣化する
に伴い噴出させる不活性ガスのコントロールが不安定と
なり、さらには不活性ガスを連続鋳造用ノズル内孔面に
均一に噴出させることが困難となり、その結果、α−ア
ルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用ノズルの内孔面に
付着し、そして堆積して内孔の狭さく、さらには閉塞し
てしまう。
【0010】非金属介在物によるノズル閉塞、とくにア
ルミナ介在物によるノズル閉塞は次のようにして生じる
と考えられる。
【0011】すなわち(1)鋼中のアルミニウムは耐火
物接合部及び耐火物組織を通しての空気の巻き込みによ
る酸化、カーボンを含んだ耐火物中のシリカは還元反応
により消化し酸素を供給することによる酸化等の二次酸
化によりアルミナを生成する。(2)このアルミナが拡
散、凝集しアルミナ介在物が形成される。(3)ノズル
の稼働面ではカーボンが消失し表面が凹凸状になり、ア
ルミナ介在物が堆積しやすくなる。
【0012】一方、材質面からの対策として非酸化物原
料(SiC,Si34,BN,ZrB2,サイアロン
等)はアルミニウム酸化物との反応性が低いことから、
非酸化物原料をアルミナ−黒鉛質に添加もしくはそれ自
体からなるノズルが提案されている。しかしながら、ア
ルミナ−黒鉛質に添加する場合は、多量に添加しなけれ
ば、付着防止効果が認められず、耐蝕性も劣化すること
から実用的ではない。また、非酸化物系の原料のみでノ
ズルを作成する場合も、その効果が期待できる反面,原
料,製造面のコストから実用には不向きである。
【0013】更に、CaOを含有する酸化物原料(Ca
O・ZrO2,CaO・SiO2,2CaO・SiO
2等)はCaOとAl23反応により低融点物質を生成
させ鋼中に溶出させる目的で、黒鉛−CaO含有酸化物
原料からなるノズルが提案されている。しかしながら、
鋳造時の溶鋼温度条件により、CaOとAl23反応性
は影響を受けやすく、また鋼中に多量のAl23介在物
が含まれる場合は、耐スポーリング性及び耐蝕性の面で
CaO量を十分に確保できない場合がある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
中にノズル稼働面にガラス層が形成し、耐火物組織を通
しての空気の巻き込みの防止と、稼働面組織を平滑化す
ることにより、不活性ガスを噴出させる等の機械的な方
法を用いることなく、また耐火物中の骨材と鋼中のアル
ミナとの反応により低融点化する溶損を促進することな
く、経済的かつ比較的安易に、また鋳造時の溶鋼の温度
変化に対し影響を受けることなく、安定して内孔の狭さ
く、さらには閉塞を防止する連続鋳造用ノズルを提供す
ることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも溶
鋼と接触する内孔表層部が鉱物組成としてパイロフィラ
イト(Al23・4SiO2・H2O)を主成分とするロ
ー石65〜90重量%,黒鉛10〜35重量%からな
り、有機バインダー等の結合剤を添加混練、成形し非酸
化性雰囲気で焼成したものであることを特徴とする。
【0016】また、ロー石は鉱物組成としてパイロフィ
ライト系の天然原料で800℃以上で仮焼し、結晶水を
飛ばしK2O,Na2O等のアルカリ成分1〜5重量%含
むものを使用する。またロー石の粒度は平均粒径250
μm以下をロー石配合重量比60%以下であることを特
徴とする。
【0017】本発明の鉱物組成において最も注目すべき
点は、ロー石の使用である。黒鉛及びカーボン共存化の
シリカは実使用時において SiO2(S)+C(S)=SiO(g)+CO(g) 3SiO(g)+2A1 =2Al23(S)+3Si 3CO(g)+2A1 =Al23(S)+3C 以上の反応によりシリカが消化分解しSiO(g)及び
CO(g)が生成し、鋼中A1と反応してAl23を生
成することにより、鋼中への酸素供給源となる。しかし
ロー石の場合、黒鉛及びカーボン共存化においても、ロ
ー石の粒の消化分解はなくロー石の主鉱物であるパイロ
フィライト(Al23・4SiO2・H2O)のSiO2
は安定であることが、ロー石+レジン粉末+炭素微粉か
らなるブリケットを作成しブリーズ内に埋め込み150
0℃×24hr熱処理後の顕微鏡観察で粒の崩壊、気泡
発生がないことから判明した。
【0018】ロー石の半溶融温度は1500℃前後であ
り、溶鋼と接触する稼働面においては溶融しガラス皮膜
を成形することから、稼働面組織を平滑にし、またガラ
ス皮膜により耐火物組織を通しての空気の巻き込みを抑
制していることが1000℃×1hr熱処理後の通気率
95×10-4darcyに対し、1500℃で1hr熱
処理後では95×10-5darcyと小さく、通気率が
低下していることから分かる。
【0019】ロー石の配合重量比率は連続鋳造用ノズル
として実使用時において、稼働面にガラス皮膜を積極的
に生成させるためには65重量%以上が望ましく、また
90重量%以上では軟化変形が大きくなることから90
重量%以下が望ましい。
【0020】黒鉛の配合重量比率は、ロー石の軟化変形
を抑制するために、また耐熱衝撃性を保持するために1
0重量%以上が望ましく、また35重量%以上ではロー
石に対し黒鉛の体積比率が大きくなり、ラミネーション
等の組織欠陥を発生しやすく、ノズル製造面上35重量
%以下が望ましい。また熱伝導率及び耐酸化性を考慮す
れば天然黒鉛を適用することが望ましい。
【0021】800℃以上で仮焼し結晶水を飛ばしたロ
ー石を使用する理由はロー石の結晶水の放出は500〜
800℃であるためであり、この時、熱膨脹率が異常に
大きくなり、耐火物に亀裂が入るためである。
【0022】ロー石の粒度は平均粒径250μm以下を
ロー石配合重量比の60%以上の場合、成形時のラミネ
ーション等の組織欠陥を生じやすく、また連続鋳造用ノ
ズルとしての実使用時においては、ロー石粒子の軟化変
形が生じやすいため60%以下が望ましい。
【0023】ロー石の種類としてはパイロフィライト質
ロー石,カオリン質ロー石,セリサイト質ロー石の三種
類いずれも使用できるが、実使用時に溶鋼と接触する稼
働面が半溶融化しガラス層の形成と溶鋼との耐溶損性を
考えると耐火度SK29〜32のパイロフィライト質ロ
ー石が良好である。カオリン質ロー石では耐火度がSK
33〜36と高く、逆にセリサイト質ロー石では耐火度
SK26〜29と低い。
【0024】(作用)パイロフィライト(Al23・4
SiO2・H2O)を主成分とするロー石65〜90重量
%,黒鉛10〜35重量%からなる耐火物組成は、黒鉛
及びカーボン共存化においても、ロー石粒の消化分解は
なく、SiO2の様な鋼中への酸素供給源とはならな
い。またロー石の半溶融温度は1500℃前後であり、
溶鋼と接触する稼働面においてガラス皮膜層を形成し、
稼働面組織を平滑にし、かつ、耐火物組織を通しての空
気の巻き込みを抑制することからAl23及びメタルの
付着を抑制する効果がある。次に本発明の溶鋼連続鋳造
用ノズル図面を参照しながら説明する。図1は、本発明
の浸漬ノズルとしての溶鋼連続鋳造用ノズルの実施態様
を示す概略垂直断面の一例である。実施態様の溶鋼連続
鋳造用ノズル3は、タンディッシュとモールドとの間に
配置されている浸漬ノズルとして使用される。図1に示
すようにそれを通って溶鋼が流れる内孔1をその軸線に
沿って有する浸漬ノズルとしての溶鋼連続鋳造用ノズル
3において、前記内孔1を形成する前記溶鋼連続鋳造用
ノズル3の内孔表層部2は、上述した化学成分組成を有
する耐火物によって形成されている。実施態様の浸漬ノ
ズルとしての溶鋼連続鋳造用ノズル3によると内孔1を
形成する溶鋼連続鋳造用ノズル3の内孔表層部2に溶鋼
中に存在するアルミナ等の非金属介在物が付着しそして
堆積することを抑制する。
【0025】次に実施例を挙げ、本発明を説明する。
【0026】
【実施例】表1に示す本発明の範囲内の化学成分組成を
有する配合物1から5(以下“本発明のサンプル”とい
う)及び本発明の範囲外の化学成分組成を有する配合物
6〜8(以下“比較サンプル”という)の各々に5から
10重量%の範囲内の粉末及び溶液のフェノール樹脂を
添加し、それらを混合及び混練して得られた原料坏土に
よって、アルミナ等の非金属介在物の付着量及び溶鋼に
対する耐蝕性を試験するための30mm×30mm×2
30mmの寸法を有する成形体及び通気率を測定するた
めのφ50mm×20mmの寸法を有する成形体及び、
耐スポーリング性を試験するための外径100mm,内
径60mm及び長さ250mmの寸法を有する成形体を
形成し、そして得られた成形体の各々を1000℃から
1200℃の範囲内の温度で還元焼成して耐火物1から
8を調整した。
【0027】
【表1】
【0028】上述した本発明のサンプル1から5及び比
較用サンプル6から8のそれぞれにおける物理特性値
(気孔率及び嵩比重)を表1に示す。
【0029】上述した外径100mm,内径60mm及
び長さ250mmの寸法を有する本発明サンプル1から
5及び比較用サンプル6から8のそれぞれを電気炉にお
いて1500℃の温度で30分間加熱し、そして水によ
って急冷して耐スポーリング性を調査した。その結果を
表1に示す。
【0030】上述した30mm×30mm×230mm
の寸法を有する本発明のサンプル1から5及び比較用サ
ンプル6〜8、それぞれ0.02から0.05重量%の
範囲内のアルミニウムを含有する、1550℃の温度の
溶鋼中に180分間浸漬して溶損率(%)およびアルミ
ナ等の非金属介在物の付着量を調査した。その結果を表
1に示す。
【0031】φ50mm×20の寸法を有する本発明の
サンプル1から5及び比較用サンプル6〜8、それぞれ
を電気炉において1500℃の温度で60分間加熱し、
冷却後通気率を測定した。その結果を表1に示す。
【0032】表1からも明らかなように本発明のサンプ
ルは耐スポーリング性に優れており、溶損率の低いにも
かかわらずアルミナ等の非金属介在物が付着せず、従っ
て溶鋼連続鋳造用ノズルの内孔狭さく、さらには閉塞を
効果的に抑制できる。また、本発明サンプルは通気率が
小さいことから実使用時において耐火物を通しての空気
の巻き込みが抑制できる。
【0033】一方、比較用のサンプル6に於いてはロー
石の含有量が多いことに起因してアルミナ付着量は小さ
いが、耐スポーリング性は著しく劣り、また溶鋼に対す
る耐蝕性が著しく劣ることが明らかである。
【0034】また、比較用サンプル7に於いては、ロー
石の替りにAl23とSiO2を含有しているためSi
2が消化分解して鋼中に酸素を供給するためアルミナ
の付着量が著しく多く、また、比較用サンプル8に於い
ては、ロー石の替りにSiO2を含まず、Al23のみの
含有であり、鋼中に酸素を供給する鉱物を除去したにも
かかわらず、通気率が高く、アルミナ等の非金属介在物
の付着が多い。
【0035】
【発明の効果】従って、本発明の溶鋼連続鋳造用ノズル
によると耐火物の組織を劣化を生じることなくアルミナ
等の非金属介在物による内孔の狭さく、さらに閉塞を抑
制し、安定した操業を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶鋼に接触する内孔表層部に本発明の組成材料
を設けた場合の縦断面図である。
【図2】内孔表層部及び溶鋼連続鋳造用ノズル下部(溶
鋼浸漬部)に本発明の組成材料を設けた場合の縦断面図
である。
【符号の説明】
1 内孔 2 内孔表層部 3 溶鋼連続鋳造用ノズル

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と接触
    する内孔表層部が鉱物組成としてパイロフィライト(A
    23・4SiO2・H2O)を主成分とするロー石65
    〜90重量%,黒鉛10〜35重量%からなり、結合剤
    を添加混練、成形し、非酸化性雰囲気で焼成したことを
    特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズル。
  2. 【請求項2】 パイロフィライトを主成分とするロー石
    は800℃以上で仮焼して結晶水を飛ばしアルカリ成分
    1〜5重量%含むことを特徴とする請求項1記載の連続
    鋳造用ノズル。
  3. 【請求項3】 パイロフィライトを主成分とするロー石
    は粒度が平均粒径250μm以下をロー石配合重量比6
    0%以下であることを特徴とする請求項1、2記載の連
    続鋳造用ノズル。
JP8295688A 1996-10-16 1996-10-16 連続鋳造用ノズル Expired - Lifetime JP2940668B2 (ja)

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