JP4163836B2 - スライディングノズル充填詰砂 - Google Patents
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【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋、タンディッシュ、アーク炉等の出鋼孔に設置されるスライディングノズルのノズル孔に充填される詰砂に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
転炉等からの溶鋼を、例えば連続鋳造設備に搬送するのに取鍋が使用されているが、取鍋からの出鋼の際には、取鍋の底部に設けられたスライディングノズルを開けて溶鋼を出鋼するようになっている。この場合、運搬中の溶鋼が出鋼口で冷却固化して、溶鋼流出口に連続する上ノズルにノズル詰まりが発生する恐れがある。そこで、取鍋に溶鋼を注入する前に上ノズル内に予め砂を詰めて溶鋼が浸入するのを防止しておき、溶鋼を注入する時点で、スライディングノズルを開にして、取鍋内の溶鋼の圧力により砂を下方に流出させ、溶鋼流出口を自然開孔させて溶鋼を流出するようにしている。
【0003】
例えば、取鍋スライディングノズルの自然開口用充填詰砂としては、一般に、SiO2 が主成分である珪砂が使用されている。この珪砂のSiO2 純度、粒度、組成等の調整および選定については、従来から種々の検討がなされており、例えば特開昭64−48662号公報では、SiO2 98wt%以上、アルカリ金属酸化物1wt%以下の組成とすることが提案されているが、未だに100%の自然開孔は達成されていない。しかも、近年の鋼の高級化に伴う二次精錬比率の上昇、精錬時間長時間化等、自然開孔を阻害する要因の上昇により、従来の珪砂単独での100%開孔はますます困難となっている。
【0004】
これらの問題に対して、従来、(1)珪砂と高融点物質であるクロム鉱砂との混合物の使用、あるいは、(2)詰砂が充填される上ノズル内への異なる材質の層状充填等が実施されている。
前者の例としては、特公平2−62512号公報に、Cr2 O3 の含有率40〜48wt%のクロム鉱砂50〜70wt%、Fe2 O3 含有率98wt%以上の酸化鉄0.03〜0.2wt%、残部がSiO2 含有率98wt%以上の珪砂により構成される混合充填詰砂が提案されている。
後者の例としては、特公昭60−57942号公報に、上層部に粒状の珪砂、下層部にクロム鉱砂を充填する充填物が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者の提案では、詰砂中に添加されたFe2 O3 が過少であるため、凝固層が形成されず受鋼時、二次精錬時の溶鋼流れにより上ノズル内の詰砂が流出して上ノズル上部に溶鋼が流入し凝固し、かえって自然開孔失敗の要因ともなっている。
一方、後者の提案では、ノズル内に異なる材質を投入することから、その投入の煩雑さ、ノズル内での材質の正確な分離が困難であり、不安定な開孔の要因となっている。
本発明は、上記問題点を解消し、自然開孔失敗率を大幅に低減することができるスライディングノズル充填詰砂を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は次のとおりである。
(1)主成分がSiO2、Al2O3、Fe2O3、MgOである珪砂と、主成分がCr2O3、Fe2O3、MgOであるクロム鉱砂とを混合したスライディングノズル充填詰砂であって、SiO2、Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、MgO、及び残部が不可避的不純物からなり、SiO2の含有率が68wt%以上、Cr2O3の含有率が15wt%以上、20wt%以下で、且つ、Cr2O3/Fe2O3の比率が2.0〜3.0であることを特徴とするスライディングノズル充填詰砂。
(2)主成分がSiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、アルカリ金属酸化物である珪砂と、主成分がCr2O3、Fe2O3、MgOであるクロム鉱砂とを混合したスライディングノズル充填詰砂であって、SiO2、Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、MgO、アルカリ金属酸化物、及び残部が不可避的不純物からなり、SiO2の含有率が68wt%以上、Cr2O3の含有率が15wt%以上、20wt%以下、アルカリ金属酸化物の含有率が0.5 wt %以下で、且つ、Cr2O3/Fe2O3の比率が2.0〜3.0であることを特徴とするスライディングノズル充填詰砂。
なお、本発明のスライディングノズル充填詰砂の粒度構成は、従来品と同様に100〜900μm90wt%以上、100μm未満0〜7wt%、900μm超1700μm以下0〜3wt%とすることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
転炉から出鋼される溶鋼は、比較的高温で、1700℃弱の温度を有している。この溶鋼が詰砂充填層に接することにより、詰砂充填層の表層においてFe2 O3 成分が溶融して溶融層を形成するが、溶鋼との親和性が比較的低い(溶鋼を弾く性質を有する)Cr2 O3 成分が固相として残留することにより、溶鋼の浸入を防止し、自然開孔失敗の要因となる浸入溶鋼の凝固による強固な凝固層の形成を阻止する。なお、上記溶融層は瞬時に凝固して凝固層を形成する。
【0008】
溶鋼浸入を防止するためには、本発明に係るスライディングノズル充填詰砂におけるCr2O3の含有率は15wt%以上必要であり、その上限には制約はないが、含有率を高めることは、高価なクロム鉱砂の配合率に高めることをなるので、Cr2O3はコストの面から20wt%以下とするのが好ましい。
【0009】
また、Cr2 O3 /Fe2 O3 の比率が2.00未満では、溶融量が過剰となり強固な凝固層が形成され、一方、Cr2 O3 /Fe2 O3 が3.00超では、溶融量が過小となり凝固層が形成されず、受鋼時、二次精錬時の溶鋼流れにより上ノズル内の詰砂が流出して上ノズル上部に溶鋼が流入し凝固し、自然開孔失敗の要因となる。Cr2 O3 /Fe2 O3 の比率が2.0〜3.0の範囲では、溶融量が適切で自然開孔に適切な凝固層が形成されるので、本発明ではこの範囲に規定した。
【0010】
R2 Oは含有しなくてもよいが、含有する場合、R2 OはFe2 O3 に比べて低温で溶融するため、その含有量が0.5wt%を超えると、過剰で強固な凝固層を形成し自然開孔失敗の要因となるので、0.5wt%以下に抑える。
【0011】
【実施例】
粒度構成が100〜900μm90wt%以上、100μm未満7wt%、900μm超1700μm以下3wt%であり、表1に示す化学成分を有する珪砂70wt%とクロム鉱砂30wt%を混合して、表2の発明品1,2に示す成分組成の詰砂を準備した。なお、発明品1は表1の配合種Aを、発明品2は表1の配合種Bを混合したものである。また、比較のために表2の比較品1、2、3に示すR2 O含有率が本発明の上限値を上回る詰砂、Cr2 O3 /Fe2 O3 が3.00を超える詰砂、Cr2 O3 /Fe2 O3 が2.00未満で、Cr2 O3 含有率が15wt%未満の詰砂を準備した。なお、表2には従来品の珪砂からなる詰砂の成分組成を併記した。また、表2の発明品1,2、比較品1、2、3に示す成分組成の詰砂の粒度構成は、いずれも従来品と同じ粒度構成の100〜900μm90wt%、100μm未満7wt%、900μm超1700μm以下3wt%とした。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
次に、図1に示す取鍋底部に設けたスライディングノズルの上ノズル内に、上記詰砂を充填した。受鋼、二次精錬後、スライディングノズルを開にした。受鋼時の溶鋼温度は1550〜1680℃、溶鋼〔C〕は0.01〜0.40%であり、二次精錬時間は35〜70分であった。
なお、図1において、1は取鍋、2は取鍋の底煉瓦、3は上部ノズル煉瓦、4はスライディングノズルの固定盤、5はスライディングノズルの摺動盤、6は下部ノズル煉瓦、7は上部ノズル煉瓦3内に充填した充填詰砂を示す。
表3に従来品における自然開孔失敗比率を100%とした時の発明品1,2、比較品1,2,3の自然開孔失敗比率を示す。
【0015】
【表3】
【0016】
表3から、従来品に比べて自然開孔失敗比率が、比較品1,3は改善されるが、その改善代は小幅であるのに対し、発明品1,2は大幅に改善されていることが明らかである。
【0017】
【発明の効果】
本発明のスライディングノズル充填詰砂によれば、従来品、比較品に比較して自然開孔失敗率を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】取鍋底部のスライディングノズルの断面図である。
【符号の説明】
1:取鍋
2:底煉瓦
3:上部ノズル煉瓦
4:固定盤
5:摺動盤
6:下部ノズル煉瓦
7:充填詰砂
Claims (2)
- 主成分がSiO2、Al2O3、Fe2O3、MgOである珪砂と、主成分がCr2O3、Fe2O3、MgOであるクロム鉱砂とを混合したスライディングノズル充填詰砂であって、SiO2、Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、MgO、及び残部が不可避的不純物からなり、SiO2の含有率が68wt%以上、Cr2O3の含有率が15wt%以上、20wt%以下で、且つ、Cr2O3/Fe2O3の比率が2.0〜3.0であることを特徴とするスライディングノズル充填詰砂。
- 主成分がSiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、アルカリ金属酸化物である珪砂と、主成分がCr2O3、Fe2O3、MgOであるクロム鉱砂とを混合したスライディングノズル充填詰砂であって、SiO2、Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、MgO、アルカリ金属酸化物、及び残部が不可避的不純物からなり、SiO2の含有率が68wt%以上、Cr2O3の含有率が15wt%以上、20wt%以下、アルカリ金属酸化物の含有率が0.5wt%以下で、且つ、Cr2O3/Fe2O3の比率が2.0〜3.0であることを特徴とするスライディングノズル充填詰砂。
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