JP3383185B2

JP3383185B2 - 鋳造用ノズル

Info

Publication number: JP3383185B2
Application number: JP17071597A
Authority: JP
Inventors: 修野村; 良介中村; 政道高井
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 2003-03-04
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: JPH1110321A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の鋳造用
ノズルに関し、特に、耐食性を低下させずに熱的応力及
び機械的応力により発生する割れが生じない鋳造用ノズ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳造用ノズルの内側表面には、溶融金属
との反応が少なく、且つ溶融金属の流れによる摩耗損傷
に耐えると共に、溶鋼から析出するアルミナクラスター
等の付着堆積による“ノズル閉塞”を生じ難い耐火材質
が必要とされる。また、鋳造用ノズルの外側表面は、ス
ラグや鋳造用パウダーによる浸食作用に耐える必要があ
る。

【０００３】鋳造用ノズルは、鋳造直前に予熱される
が、鋳造開始時には、高温の溶融金属に直接接触するた
め、急激な熱衝撃に曝される。同時に、溶融金属のノズ
ル内通過に伴う振動等の機械的な力を受ける。従って、
鋳造用ノズルは、特に鋳造初期に、非常に大きな熱的応
力と機械的応力とを同時に受けることになり、「ノズル
割れ」が発生し、ノズルが折れてしまうことが少なくな
い。

【０００４】ところで、最近の鋳造用ノズルとしては、
通常、本体部と外側表面の一部であるパウダーライン部
とに異なる材質を使用することが一般的である。例え
ば、本体部には、アルミナ−炭素質材料を使用し、パウ
ダーライン部には、スラグや鋳造用パウダーに対する耐
食性の高いジルコニア−炭素質が使用されている。ま
た、鋳造用ノズルの内側表面には、最近、特に溶鋼から
析出するアルミナによる閉塞を防止する目的で、本体部
とは異なるCaO・ZrO₂材料と炭素とを組み合わせたＣＺ−
Ｃ質やアルミナ質などが適用されることがあり、効果を
挙げている例も多い。

【０００５】さらに、前記した「ノズル割れ」を防止す
るため、アルミナ−炭素質に溶融シリカを添加使用する
方法が知られており、広く用いられている。これは、溶
融シリカの熱膨張率が非常に低いことを利用して、熱衝
撃に対する耐スポーリング性を改善したものである。

【０００６】その他、特公昭59-19067号公報には、パウ
ダーライン部の耐食性，稼働面の耐磨耗性及び孔閉塞防
止性に優れた鋳造用ノズルとして、・主たる鉱物相がムライト，バツデライト，コランダム
よりなり、Al₂O₃，ZrO₂,SiO₂の化学組成が一定の範囲内
(注)にある耐火物原料クリンカ−（以下“ＺＲＭ”と略
記する）、を使用したノズルが開示されている。 (注)：Al₂O₃→25〜85重量％，ZrO₂→10〜70重量％，SiO
₂→5〜25重量％

【０００７】また、特公昭61-2619号公報には、低膨張
性であるジルコニア・ムライトクリンカーを使用し、高
温での繰返し熱衝撃による疲労の進行を軽減した「アル
ミナ−カーボン質スライディングプレート」に関する技
術が開示されている。同様に、特開昭63-117950号公報
には、ジルコニア・ムライトクリンカーの低膨張性を利
用した「スライドゲート用プレートれんがの製造方法」
に関する技術が開示されている。

【０００８】また、特公平7-74091号公報には、ジルコ
ニア・ムライトを使用した「耐スポーリング性のガス吹
込み用ポーラスプラグ耐火物」が開示されている。さら
に、特開平9-25157号公報には、SiO₂含有量の多いアル
ミナ−ジルコニア−シリカ質クリンカーを用いた「耐熱
衝撃性及び耐食性に優れた鋳造用耐火物」が開示されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、鋳造
用ノズルの内側表面は、溶融金属に対する耐食性，耐磨
耗性及び耐ノズル閉塞性の耐火材が必要とされ、外側表
面は、スラグやパウダーに対する耐食性が要求される。
さらに、鋳造時の大きな熱的応力と機械的応力に対する
耐割れ性を備えていなければならない。

【００１０】上記要求に応じるものとして、鋳造用ノズ
ルの内側表面には、ノズル閉塞防止層を設けるなどによ
り、損傷を調整する技術が確立されつつある。ただし、
内側表面のノズル閉塞防止層は、必ずしも耐食性や耐磨
耗性が高い訳ではないので、本体部の材質は、従来程度
の耐食性を有することが必要である。一方、ノズル外側
表面の損傷は、ジルコニア−炭素質材料等からなるパウ
ダーライン部を設けることにより、実用上問題のない程
度の耐食性が得られる状況に至っており、そして、本体
部材質の耐食性については、従来程度でもよく、更に高
める必要はない。

【００１１】このように、ノズル内側表面層やノズル外
側表面層のパウダーライン部には、上記したように、必
要に応じてそれぞれに適した材質を配する従来技術を適
用することにより、ほぼ問題を解消できるものである。

【００１２】しかしながら、前記した「鋳造時の大きな
熱的応力と機械的応力に対する耐割れ性」を備えた材質
については、これまで知られていない。つまり、鋳造開
始時の熱衝撃や振動による“熱的・機械的応力に対する
耐割れ性”に関しては、満足できる材質(ノズル本体部
の材質)がなかった。

【００１３】例えば、溶融シリカを使用した場合、熱衝
撃に対しては割れ抑制の効果がみられるが、機械的応力
に対しては全く効果がなく、さらに、溶融シリカの使用
量を増加すると、耐食性が著しく低下するという欠点が
ある。また、前掲の特公昭59-19067号公報に開示されて
いる「ＺＲＭを使用したノズル」については、耐割れ性
について何ら考慮されておらず、また、ＺＲＭの組成や
配合比率によっては耐食性が著しく低下することがある
という欠点を有している。

【００１４】本発明は、前記のような状況に鑑み成され
たものであり、その目的とするところは、従来のノズル
の耐食性を低下させずに、熱的応力および機械的応力に
対して割れを発生せず、折れない鋳造用ノズル(ノズル
本体部の材質)を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来のア
ルミナ−炭素質ノズルと比較しつつ、・耐食性と耐割れ性の良好な組成範囲の電融アルミナ原
料を考究し、また、・特定の組成範囲の電融ムライト−ジルコニア原料は、
耐食性の低下が小さく、熱膨張率が小さく安定してお
り、且つ熱間での変形性を有することを見いだし、そし
て、上記電融アルミナ原料と上記電融ムライト−ジルコ
ニア原料とを組み合わせることにより、本発明を完成す
るに至ったものである。

【００１６】即ち、本発明に係る鋳造用ノズルは、「Al
₂O₃が94重量％以上で、且つFe₂O₃が0.4重量％以下，Na₂
Oが0.4重量％以下である電融アルミナ原料50〜87重量％
と、Al₂O₃が40〜53重量％で、且つSiO₂が13〜20重量
％，ZrO₂が32〜44重量％である電融ムライト−ジルコニ
ア原料3〜25重量％と、黒鉛原料10〜35重量％とからな
る原料配合物を、結合剤と共に混練し、成型，焼成して
なることを特徴とする鋳造用ノズル。」(請求項１)を要
旨とし、また、上記原料配合物に、更に、「溶融シリカ
原料を3〜15重量％添加混合してなること」(請求項３)
を要旨とする。

【００１７】さらに、本発明に係る鋳造用ノズルは、・前記電融アルミナ原料が、TiO₂を3.5重量％以下含有
している原料であること(請求項２)、を特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳述する。

【００１９】（電融アルミナ原料について）本発明に使
用する電融アルミナ原料は、Al₂O₃が94重量％以上で、
且つFe₂O₃が0.4重量％以下，Na₂Oが0.4重量％以下の範
囲内の組成でなければならない。

【００２０】本発明に用いるアルミナ原料(電融アルミ
ナ原料)は、前記したように、Al₂O₃含有量が94重量％以
上でなくてはならない。Al₂O₃含有量が94重量％未満で
あると、後記するように、電融ムライト−ジルコニア原
料の耐食性が高くないので、耐食性を維持することが困
難となるので好ましくない。(より好ましいAl₂O₃含有量
は、97重量％以上である。)

【００２１】また、本発明に使用するアルミナ原料(電
融アルミナ原料)中のFe₂O₃含有量は、0.4重量％以下が
よい。これを超えると、耐食性の低下が生じるだけでな
く、同時に用いる黒鉛の影響でノズル内部組織は還元性
雰囲気となり、Fe₂O₃の還元反応が生じることがある。
この還元反応は、ノズルの組織脆化を招き、結果的に強
度が低下し、割れやすく、折れやすくなる。（Fe₂O₃の
含有量は、より好ましくは0.2重量％以下である。）

【００２２】更に、本発明に使用するアルミナ原料(電
融アルミナ原料)中のNa₂O含有量も0.4重量％以下がよ
い。これを超えると、耐食性が低下するだけでなく、Na
₂Oの揮散の影響が大きくなり、ノズルの組織の脆化を招
くようになる。（Na₂Oの含有量は、より好ましくは0.3
重量％以下である。）

【００２３】本発明に用いるアルミナ原料は、電融アル
ミナでなければならない。焼結アルミナ原料では、コラ
ンダムの結晶が小さく反応しやすいため、耐食性に劣り
好ましくない。従って、本発明では、電融によってコラ
ンダム結晶が大きく発達した原料の使用が好ましい。

【００２４】また、本発明に使用する電融アルミナ原料
には、粒自体の割れ性を改善する目的で、TiO₂を3.5重
量％以下の範囲内で含有している原料を用いてもよい。
TiO₂を少量含有した電融アルミナは、機械的応力に対し
て割れにくくなる性質があることを利用したものであ
る。但し、TiO₂を含有する電融アルミナ原料は、高純度
アルミナ原料と比べると耐食性が低くなるので、TiO₂含
有量は、3.5重量％を超えないことが好ましい。

【００２５】（電融ムライト−ジルコニア原料につい
て）本発明に用いる電融ムライト−ジルコニア原料は、
Al₂O₃が40〜53重量％で、且つSiO₂が13〜20重量％，ZrO
₂が32〜44重量％の範囲内の組成でなければならない。

【００２６】本発明に用いる電融ムライト−ジルコニア
原料としては、電気溶融された液体組成物が、冷却され
る過程で、単斜晶ジルコニアが析出し、その周囲をムラ
イトが取り囲む結晶構成からなるものが好ましい。ま
た、ムライトを形成するのにやや過剰にアルミナが加え
られた場合には、アルミナの結晶であるコランダムが僅
かに晶出してなる結晶構成からなるものも好ましい。

【００２７】このような結晶構成により、熱膨張率が低
く安定しており、且つ熱間で変形性を有するという特徴
を得ることができる。従って、全体組成が同じでも、焼
結によって得られたクリンカーは、結晶の晶出の仕方が
異なるので、本発明に係る鋳造用ノズルには使用できな
い。

【００２８】そして、このような結晶構成を得るための
組成領域は、図３の相平衡図から判るように、Al₂O₃が
過剰であったり、ZrO₂が少なすぎると、初晶としてコラ
ンダムか、ないしはムライトが析出することになるの
で、単斜晶ジルコニアの回りにムライトを析出させるこ
とができなくなる。このため、本発明に用いる電融ムラ
イト−ジルコニア原料としては、Al₂O₃は53重量％以下
で、且つZrO₂は32重量％以上でなければならない。特に
ZrO₂が32重量％未満では、熱間での変形性に乏しく好ま
しくない。

【００２９】また、Al₂O₃の下限は、後記するように、S
iO₂のほぼ全量がムライトを生成するのに必要十分な量
ではなくてはならず、40重量％以上が必要であり、一
方、ZrO₂の上限は、44重量％である。ZrO₂が44重量％を
超えると、単斜晶ジルコニアの高温での異常膨張がノズ
ルの体積安定性に悪影響を及ぼし、且つ耐食性の低下を
招くことになるので好ましくない。なお、熱間での変形
性を得るためには、ZrO₂含有量が44重量％以下で十分で
ある。

【００３０】一方、SiO₂が多すぎると、ジルコンやクリ
ストバライト等の結晶が析出し、且つ耐食性も低下する
ので、SiO₂は、20重量％以下である必要がある。SiO₂が
少なすぎるときには、相対的に単斜晶ジルコニアまたは
コランダム結晶が多くなりすぎ、膨張率が不規則で且つ
大きくなるので、13重量％以上のSiO₂が必要である。ま
た、Al₂O₃の下限は、SiO₂のほぼ全量がムライトを生成
するのに必要十分な量ではなくてはならず、40重量％以
上が必要である。

【００３１】本発明に用いる電融ムライト−ジルコニア
原料としては、厳密には前記組成範囲であっても、前掲
の図３における「ZrO₂と3Al₂O₃・2SiO₂とを結ぶ直線(ア
ルケマーデ線)」よりSiO₂の多い領域では、通常前記単
斜晶ジルコニア，ムライト，コランダムの各結晶以外
に、非晶質シリカが残留する。非晶質シリカは、熱膨張
率が低く、本発明に係る鋳造用ノズルにおいて何の問題
もない。

【００３２】しかし、冷却条件等によって、ZrO₂・SiO₂
が晶出することがあるので、本発明に用いる電融ムライ
ト−ジルコニア原料の組成範囲は、Al₂O₃が40〜53重量
％で、且つSiO₂が13〜20重量％，ZrO₂が32〜44重量％で
あって、しかも、SiO₂がSiO₂-Al₂O₃-ZrO₂の３成分相平
衡図(図３参照)における「ZrO₂と3Al₂O₃・2SiO₂とを結ぶ
アルケマーデ線上付近」もしくは「アルケマーデ線より
少ない領域」にあることが、より好ましい。

【００３３】さらに、図３に一点鎖線で示した「ZrO₂と
３成分の共晶点とを結ぶ線」よりSiO₂が少ないと、ムラ
イトより先にコランダム結晶が析出することがあるの
で、本発明に用いる電融ムライト−ジルコニア原料は、
前記したとおりの組成範囲(Al₂O₃が40〜53重量％で、且
つSiO₂が13〜20重量％，ZrO₂が32〜44重量％)であっ
て、しかも、SiO₂-Al₂O₃-ZrO₂３成分相平衡図において
「ZrO₂と3Al₂O₃・2SiO₂とを結ぶアルケマーデ線とZrO₂と
３成分の共晶点とを結ぶ直線」との間の領域(線上を含
む)にSiO₂量があることが、より好ましい。

【００３４】なお、電融ムライト−ジルコニア原料中の
不純成分は、２重量％以下が好ましく、より好ましくは
１重量％以下である。不純成分が多いと(２重量％を超
えると)、本来の熱間での変形性が得られず、耐食性も
より低下するので好ましくない。

【００３５】上記したように、本発明に用いる電融ムラ
イト−ジルコニア原料は、組成を厳密に調整しなけれ
ば、耐食性を低下させずに熱的応力及び機械的応力によ
り発生する割れを抑制することは困難である。従って、
溶融状態から析出した単斜晶ジルコニアの周囲をムライ
トが取り囲む結晶構成からなるものがよく、そして、ム
ライトを形成するのにやや過剰にアルミナが加えられた
場合には、アルミナの結晶であるコランダムが僅かに晶
出してなる結晶構成を得るためには、上述したZrO₂，Al
₂O₃，SiO₂含有量でなければならない。

【００３６】（本発明に係る鋳造用ノズルにおける各原
料の配合割合）本発明に係る鋳造用ノズルでは、前記し
た電融アルミナ原料と同じく前記した電融ムライト−ジ
ルコニア原料に、更に黒鉛原料を配合してなるものであ
る。各原料の配合量は、電融アルミナ原料が50〜87重量
％，電融ムライト−ジルコニア原料が3〜25重量％，黒
鉛原料が10〜35重量％である。

【００３７】鋳造用ノズルの耐食性を確保するために
は、高耐食性である前記電融アルミナ原料を50重量％以
上使用する必要がある。特に浸食性の強い金属が鋳造さ
れることも考慮すると、61重量％以上の使用がより好ま
しい。この電融アルミナ原料の最大使用量(上限値)は、
必須の他の原料の最少使用量の残量であって、87重量％
である。

【００３８】電融ムライト−ジルコニア原料は、その特
徴である安定した低膨張性と熱間での変形性を発揮し、
鋳造開始時の熱衝撃や振動により加わる熱的・機械的応
力に対してノズルの十分な耐割れ性を確保するために、
少なくとも３重量％以上使用することが必要であり、よ
り好ましくは５重量％以上である。一方、電融ムライト
−ジルコニア原料は、アルミナやムライト原料より融点
が低く耐食性が高くないので、過剰に使用すると反応溶
損を招くことがあり、したがって、その上限は25重量％
である。より好ましくは18重量％以下に抑えるのがよ
い。

【００３９】本発明に係る鋳造用ノズルは、前記したよ
うに、電融アルミナ原料と電融ムライト−ジルコニア原
料に、更に黒鉛原料を配合してなるものであって、黒鉛
原料を10〜35重量％配合するものである。この黒鉛原料
は、従来のノズルにも使用されているものであって、熱
伝導率を高めて熱衝撃に対するスポーリング性を改善す
るためである。このためには、黒鉛原料が10重量％以上
必要である。一方、黒鉛は、スラグやパウダーには濡れ
難く反応しがたいが、例えば溶鋼には容易に溶解してし
まうので、余り多量に使用すると、ノズル全体の損傷が
大きくなってしまう。従って、その上限は35重量％であ
る。

【００４０】なお、電融ムライト−ジルコニア原料と黒
鉛原料を同時に多量に用いると、黒鉛原料は、素早く溶
鋼中に溶解してしまい、一方、電融ムライト−ジルコニ
ア原料は、スラグや溶鋼中の酸化物系介在物と反応して
溶損が大きくなるので、電融ムライト−ジルコニア原料
を20重量％以上使用する場合には、黒鉛原料は、25重量
％以下がより好ましい。

【００４１】このように、電融アルミナ原料，電融ムラ
イト−ジルコニア原料および黒鉛原料により形成される
本発明に係る鋳造用ノズルは、熱衝撃や機械的応力に耐
える能力が高く、実機使用において最も過酷な条件とな
る鋳造初期においても、割れや折損を生じることが殆ど
ない。

【００４２】（溶融シリカ原料の配合）本発明に係る鋳
造用ノズルにおいて、上記電融アルミナ原料，電融ムラ
イト−ジルコニア原料，黒鉛原料に、更に溶融シリカ原
料を3〜15重量％の範囲内で添加使用することができ
る。

【００４３】溶融シリカは、一度溶融された後冷却され
た高純度非晶質シリカ原料であり、周知のように熱膨張
率が非常に低いため、比較的少量の添加使用でも熱衝撃
に対する抵抗性を向上させる効果がある。熱衝撃により
発生する熱的応力を溶融シリカ原料で抑制しておけば、
電融ムライト−ジルコニア原料は、機械的応力に耐える
ための変形性を受け持つだけで良いため、ノズル全体と
しては、さらに割れにくくなる効果が生じる。

【００４４】特に、鋳造直前の余熱が十分でないような
使用法の場合には、鋳造開始時の「熱衝撃による応力」
を溶融シリカ原料で緩和し、振動による機械的応力を電
融ムライト−ジルコニア原料で緩和することが、本発明
の特徴であり、非常に効果的である。溶融シリカ原料
は、３重量％未満の添加量では、添加の効果が顕著でな
いので、３重量％以上がよい。一方、15重量％を超える
と、急激にノズルの耐食性が低下してくるので好ましく
ない。

【００４５】（本発明に係る鋳造用ノズルの製造）本発
明に係る鋳造用ノズルは、前記各原料の配合物に結合剤
を添加し、混練，成形，焼成して製造される。（なお、
結合剤としては、従来から用いられているタール，ピッ
チ類，フェノール樹脂等の樹脂類、糖密，リグニン，澱
粉類等を用いることができる。）即ち、前記各原料の配合物に結合剤を添加し、その後、
通常の方法で、常温あるいは加温で混練し、成形し、焼
成される。焼成温度は、通常900〜1200℃程度であり、
焼成雰囲気は、必要に応じて酸素濃度等が調整される。

【００４６】なお、本発明に係る鋳造用ノズルにおいて
も、従来と同様、パウダーライン部やノズル内面表面層
に異なった材質の耐火材を用いることができ、これも本
発明に包含されるものである。例えば、本発明に係る鋳
造用ノズルをノズル本体部とし、スラグやモールドパウ
ダーに接する部分に、特に耐食性を重視したZrO₂-C質を
用いることができ、また、ノズル内面部のアルミナ閉塞
防止のために、アルミナ介在物との反応性を利用したCa
O・ZrO₂やCaO・TiO₂・ZrO₂等を含有する材料、あるいは、
炭素を含まない酸化物材料を用いることができる。

【００４７】

【実施例】次に、本発明に係る鋳造用ノズルの実施例を
比較例と共に挙げ、本発明をより詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例により限定されるものではない。

【００４８】（実施例１〜６，比較例１〜５）実施例１
〜６および比較例１〜５として、表１，表２に示す化学
組成，構成鉱物を有する電融アルミナ原料及び電融ムラ
イト−ジルコニア原料(Ａ〜Ｆ)を使用し、更に、黒鉛，
溶融シリカを用いた。そして、表３に示す各配合(配合N
o.1〜11)となるように秤量を行い、出発原料とした。こ
れらの出発原料にフェノール樹脂を外掛けで12重量％加
えて混練を行い、試料作製用混練原料を得た。なお、使
用した原料に関し、黒鉛以外の原料については、最大粒
径0.59ｍｍとし、標準篩いにより篩い分けした原料を用
いて、各配合とも連続粒度構成となるように調整した。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】

【表３】

【００５２】前記各混練原料(表３に示す配合No.1〜11
の出発原料にフェノール樹脂を外掛けで12重量％加えて
混練した混練原料)を1.0ｔ／ｃｍ²でＣＩＰ成形を行っ
た。次に、各成形体を非酸化性雰囲気中，1200℃で３時
間焼成し、耐食性評価用試料を作製した。試料の形状
は、30×30×300ｍｍの長柱状とした。

【００５３】各試料に対して、溶鋼浸漬による耐食性評
価試験を行い、その試験結果を表４に示す。耐食性評価
試験は、・Ｃ：30ｐｐｍ，Ｓｉ：0.03％，Ｍｎ：0.25％，Ｐ：0.
007％，Ｓ：0.015％，Ｏ：500ｐｐｍの組成を有する鋼をアルゴンガス雰囲気中で溶解して16
00℃に保持し、上記各試料を下端から15ｃｍの位置まで
浸漬して行った。浸漬時間は３時間とした。そして、試
験後試料について、浸漬部下端から７ｃｍの位置での厚
みを２箇所測定し、平均値から溶損量(ｍｍ)を求めた。
更に、浸漬部について、表面加工を行い、強度測定用試
料を作製し、曲げ強度(ＭＰａ)を測定すると共に、気孔
率［見掛け気孔率(％)］の測定を行った。なお、試験前
試料についても、各試料の曲げ強度(ＭＰａ)および気孔
率［見掛け気孔率(％)］を測定し、その測定結果を表４
に示した。

【００５４】

【表４】

【００５５】表４から明らかなように、本発明の試料
(実施例１〜６)は、溶損量が少ないことが認められる。
さらに、曲げ強度の低下や気孔率の上昇も少なく、長時
間安定して使用できる材料であることが理解できる。一
方、比較例１〜５では、いずれも溶損量が大きく、原料
組成の効果が大きいと考えられる。また、試験後試料の
強度低下や気孔率上昇割合も、特に不純物量の多い原料
やSiO₂成分の多い原料を使用した比較例２，４，５で
は、大きい結果となった。

【００５６】（実施例７〜１２，比較例６〜１０）前掲
の表３に示す配合No.1〜11の出発原料にフェノール樹脂
を外掛けで12重量％加えて混練した各混練原料を1.0ｔ
／ｃｍ²でＣＩＰ成形し、非酸化性雰囲気中，1200℃で
３時間焼成を行い、図１に示す形状の「スポーリング試
験用ノズル10」を作製した。

【００５７】スポーリング試験は、次の要領で実施し
た。1600℃の溶銑中に、室温に保持しておいたノズルを
下端から30ｃｍの位置まで浸漬し、３分間保持した後取
り出し、水中で急冷した。なお、本試験方法では、水中
での急冷時にノズル外周部に引張応力が発生することに
なり、実炉における鋳造初期の熱応力条件と同じ条件が
得られるものである。このスポーリング試験の結果を表
５に示す。

【００５８】

【表５】

【００５９】表５から、実施例７〜１２のノズルでは、
亀裂が発生せず、耐熱衝撃性の面でも優れているという
ことが明らかになった。一方、比較例６〜１０の中で
も、配合No.8，9，11の配合を使用した比較例７，８，
１０のノズルは、亀裂が発生せず、破壊には到らなかっ
たが、配合No.7，10を使用した比較例６，９のノズルで
は、水中での急冷時に多数の亀裂が発生し、ノズル下端
部が脱落した。

【００６０】（実施例１３〜１８，比較例１１〜１６）
前掲の表３に示す配合No.1〜6(本発明の配合)および配
合No.8，9，11(比較配合)の出発原料にフェノール樹脂
を外掛けで12重量％加えて混練した混練原料を用い、前
記実施例７〜１２と同様、各混練原料を1.0ｔ／ｃｍ²で
ＣＩＰ成形し、非酸化性雰囲気中，1200℃で３時間焼成
を行い、そして、図２に示す形状の「実炉での鋳造テス
ト用浸漬ノズル20」を製作した。（なお、比較配合No.
7，10は、スポーリング試験の結果から実炉での使用は
危険と判断して除外した。）

【００６１】この実炉テスト用浸漬ノズルは、図２に示
すように、ノズル本体部Ａ，パウダーライン部Ｂ，嵌合
部Ｃから構成されており、そして、実施例１３〜１８お
よび比較例１１〜１６で用いた前記混練原料は、図２の
ノズル本体部Ａに適用したものであり、パウダーライン
部Ｂおよび嵌合部Ｃには、それぞれパウダーライン部材
料および嵌合部材料が配置されている構造のノズルであ
る。

【００６２】実炉テストに使用された連続鋳造機は、２
ストランドタイプであり、No.1ストランドに実施例１３
〜１８(本発明品)を、No.2ストランドに比較例１１〜１
６(比較品)を取り付け、合計６回の鋳造テストを行っ
た。鋳造した鋼の平均的な組成は、Ｃ：30ｐｐｍ，Ｓ
ｉ：0.02％，Ｍｎ：0.30％，Ｐ：0.01％，Ｓ：0.02％，
Ｏ：470ｐｐｍであり、３ｃｈ(鋳造時間約150分)の鋳造
を行った。

【００６３】使用後のノズルを回収し、内孔部の溶損量
を測定すると共に、ノズル全体の観察を行った。表６に
その結果を示す。なお、内孔部の溶損量は、使用後ノズ
ルを縦方向に半分に切断し、図２のＰ点の位置での溶損
量(片側での溶損量)を測定した。

【００６４】

【表６】

【００６５】実炉での鋳造テストの結果、表６に示すよ
うに、実施例１３〜１８のノズルは、内孔部の溶損が少
なく、また、鋳造途中での割れも発生せず、良好に使用
できることが明らかになった。一方、比較例１１〜１６
のノズルは、内孔部と共に吐出孔周りの溶損も大きく、
耐食性の面で劣る結果となった。なお、比較例１２，１
４，１５については、鋳造途中に熱衝撃によると考えら
れる縦亀裂が発生したので、鋳造を停止した。また、耐
熱耐熱性の面でも不適当であることが明らかになった。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、特定組
成範囲の電融アルミナ原料，同じく特定組成範囲の電融
ムライト−ジルコニア原料および黒鉛原料を特定配合割
合で配合した原料配合物に、結合剤を添加混練し、成
形，焼成してなる鋳造用ノズルであり、これによって、
ノズルの耐食性を低下させずに、熱的応力および機械的
応力に対して割れが発生せず、折れることのない鋳造用
ノズルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例７〜１２および比較例６〜１０で作製さ
れた「スポーリング試験用ノズル」の縦断面図である。

【図２】実施例１３〜１８および比較例１１〜１６で作
製された「実炉テスト用浸漬ノズル」の縦断面図であ
る。

【図３】Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＺｒＯ₂の相平衡図であ
る。

【符号の説明】

１０スポーリング試験用ノズル２０実炉テスト用浸漬ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 41/54 B22D 11/10 330 C04B 35/103

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 Al₂O₃が94重量％以上で、且つFe₂O₃が0.
4重量％以下，Na₂Oが0.4重量％以下である電融アルミナ
原料50〜87重量％と、Al₂O₃が40〜53重量％で、且つSiO
₂が13〜20重量％，ZrO₂が32〜44重量％である電融ムラ
イト−ジルコニア原料3〜25重量％と、黒鉛原料10〜35
重量％とからなる原料配合物を、結合剤と共に混練し、
成形，焼成してなることを特徴とする鋳造用ノズル。
【請求項２】前記電融アルミナ原料が、TiO₂を3.5重
量％以下含有している原料であることを特徴とする請求
項１に記載の鋳造用ノズル。
【請求項３】 Al₂O₃が94重量％以上で、且つFe₂O₃が0.
4重量％以下，Na₂Oが0.4重量％以下である電融アルミナ
原料50〜87重量％と、Al₂O₃が40〜53重量％で、且つSiO
₂が13〜20重量％，ZrO₂が32〜44重量％である電融ムラ
イト−ジルコニア原料3〜25重量％と、溶融シリカ原料
3〜15重量％と、黒鉛原料10〜35重量％とからなる原料
配合物を、結合剤と共に混練し、成形，焼成してなるこ
とを特徴とする鋳造用ノズル。