JP4244009B2 - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造用浸漬ノズルに関し、より詳細には、鋼の連続鋳造において用いられる浸漬ノズルであって、ノズル本体に電流を印加することができる連続鋳造用浸漬ノズルに関する。

鋳造用浸漬ノズルは、溶鋼に対する安定性、耐食性、耐スポーリング性に優れていることが要求される。
しかしながら、鋳造用浸漬ノズルは、鋼成分等によっては、長時間使用すると、溶鋼中の酸化物系介在物が析出・付着しやすく、特に、連続鋳造用浸漬ノズルにおいては、しばしば閉塞するという課題を有していた。

前記酸化物系介在物は、例えば、溶鋼と接する壁面に溶鋼が凝固することにより生じる。また、溶鋼中のアルミニウムが、耐火物中のカーボンやシリカに由来して発生するＳｉＯガスと反応してアルミナが生成され、このアルミナが溶鋼と接する壁面の低温域あるいは低流速域で局所的に析出することによっても生じると考えられる。
そして、前記酸化物系介在物が、溶鋼に含まれる酸化物（ＭｎＯ、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、ＭｇＯ等）等の接着作用により、耐火物表面に付着・堆積していくことにより、浸漬ノズルが閉塞される。

上記のようにして、浸漬ノズルが閉塞すると、モールド内の溶鋼流が乱れ、フラックスが溶鋼中に巻き込まれ、その結果、製鋼の品質低下を招く。
また、閉塞した浸漬ノズルを新規なノズルに交換しなければならず、そのため、連続的に行われる鋳造の回数が減少し、生産効率の低下を招くという課題も有していた。

このため、浸漬ノズルの内壁への酸化物系介在物の付着・堆積を回避する方法の一つとして、浸漬ノズルに電流を印加し、抵抗発熱を利用して、ノズルを加熱することが提案されている。
例えば、特許文献１には、浸漬ノズルを導電性耐火材と、半導電性または非導電性耐火材により形成し、耐火物自身の電気抵抗加熱によりノズルを予熱する方法が開示されている。
また、電気抵抗発熱体からなる浸漬ノズル本体の周囲に、電流印加用ソケットを設置する等の方法も採用されていた（例えば、特許文献２参照）。

特開昭５８−１３４４９号公報 実公昭６０−３１００２号公報

しかしながら、上記のような方法を用いて、ノズル内壁への酸化物系介在物の付着・堆積を回避することができたとしても、鋳造中に、浸漬ノズル本体に含まれる黒鉛等が酸化してノズルが消耗し、これに伴い、浸漬ノズルの強度が低下し、クラックの発生や折損等を招くおそれがあった。

このような事態を防止するためには、浸漬ノズルの外表面に、酸化防止剤を塗布する必要があるが、通常用いられる酸化防止剤は、電気伝導率が低いため、該酸化防止剤を塗布した表面に接触するように電極を取付けても、抵抗が大きすぎて、浸漬ノズルに効果的な通電を行うことができなかった。

このため、従来は、ノズルの一部に、外部から電流を印加するための通電端子部を別途設けざるを得なかったが、このような通電端子部は、ノズルとの一体成形する場合であっても、あるいは、別途付設する場合であっても、製造が煩雑になるものであった。
また、上記のような電流印加用ソケット等の設置は、設備コストが高くなり、しかも、操作の手間も煩雑であった。

したがって、複雑な電気設備等を必要とすることなく、低コストかつ簡便な方法で、長時間にわたって効果的に、浸漬ノズルに通電することができる方法が求められていた。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、低コストかつ簡便な方法で、効果的に通電可能であり、電流を印加することにより、浸漬ノズル内壁面への酸化物系介在物の付着・堆積を防止することができる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。

本発明に係る他の態様の連続鋳造用浸漬ノズルは、金属製ノズルホルダーに支持される連続鋳造用浸漬ノズルであって、前記金属製ノズルホルダーとの接触部には、導電性の酸化防止コート剤が塗布されており、ノズル本体が導電性耐火材からなることを特徴とする。
上記のように、導電性の酸化防止コート剤を用いることにより、金属製ノズルホルダーを介して、より簡便に、より長時間、浸漬ノズルへの通電が可能となり、電流印加により、ノズル内壁面への酸化物系介在物の付着・堆積を効果的に防止することができる。

前記導電性の酸化防止コート剤には、ファイバー状の金属原料、あるいはまた、ファイバー状および粒状の金属原料が含まれていることが好ましい。
上記のような性状の金属原料は、導電性の酸化防止コート剤中における配合組成を調整しやすく、また、金属原料の粒子同士を相互に接触した状態で、酸化防止コート剤中に全体に均等に分散させることができ、そのコーティング層全体にわたって十分な導電性を得ることができる。

また、前記導電性耐火材は、黒鉛を含んだ材質からなることが好ましい。
黒鉛が含まれていることにより、耐スポーリング性、溶鋼に対する難濡れ性を維持することができ、かつ、その導電性により、浸漬ノズルに直接、電流を印加することができる。

また、前記連続鋳造用浸漬ノズルは、少なくとも他の耐火物と接触する部分に、絶縁体が配設されていることが好ましい。
さらに、前記連続鋳造用浸漬ノズルを支持している金属製ノズルホルダーと、タンディッシュとの間にも、絶縁体が配設されていることが好ましい。
このように、絶縁体を設けるのみで、複雑な電気設備を必要とすることなく、通常とほぼ同様の使用態様で、浸漬ノズルおよびこれに接続される金属製ノズルホルダーからタンディッシュ本体への漏電を簡便に防止することができる。

上述のとおり、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルを用いれば、耐スポーリング性および溶鋼に対する難濡れ性を維持したまま、低コストかつ簡便な方法で、効果的に通電することができる。
したがって、前記連続鋳造用浸漬ノズルは、金属製ノズルホルダーを介して電流を印加することにより、簡便に、かつ、長時間にわたり、浸漬ノズル内壁面への酸化物系介在物の付着・堆積を防止することができ、鋳造時における付着物によるノズルの閉塞防止、さらに、酸化物系介在物に起因する製鋼品の品質低下の抑制を図ることができる。

以下、本発明を、図面を参照して、より詳細に説明する。
図１に、鋳造時における連続鋳造用浸漬ノズル周辺の各部材の概略を示す。
図１に示すように、鋳造用タンディッシュ１の内部には、溶鋼２が収容される。前記溶鋼２は、前記鋳造用タンディッシュ１の底部に設けられたスライドゲートプレート３およびその下部に接続される連続鋳造用浸漬ノズル４を介して、モールド５内に注入される。

このとき、浸漬ノズル４の吐出孔４ａ内孔上部付近においては、ノズル内壁面の溶融金属流動の低速領域が発生する。
このため、前記溶鋼８に含まれているＡｌ、Ｍｎ、Ｓｉ等の不純物に起因するアルミナ等の酸化物系介在物が、ノズル内壁面に付着し、時間の経過に伴って堆積していく。
本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルは、電流を印加することにより、上記のような酸化物系介在物のノズル内壁面への付着・堆積を防止するものである。

図２に、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す。図２に示す浸漬ノズルは、該ノズルと接するスライドゲートプレートが摺動する場合、例えば、２枚プレートからなるスライドゲートに接続される場合に用いられるものである。
図２に示す連続鋳造用浸漬ノズル４は、ノズル本体が導電性耐火材からなり、金属製ノズルホルダー７に支持されており、前記金属製ノズルホルダー７との接触部には、導電性の酸化防止コート剤１０が塗布されている。

前記導電性の酸化防止コート剤１０は、浸漬ノズルへの電流印加を可能とする観点からは、前記金属製ノズルホルダー７との接触部にのみ塗布すればよい。
上記のように、導電性の酸化防止コート剤を用いることにより、浸漬ノズル４の金属製ノズルホルダー７との接触部における酸化防止を図るとともに、より簡便に、より長時間、ノズルへの通電が可能となり、ノズル内壁面への酸化物系介在物の付着・堆積を効果的に防止することができる。

前記導電性の酸化防止コート剤１０には、図２の拡大図に示すように、ファイバー状および粒状の金属材料が含まれていることが好ましい。
なお、前記金属原料は、導電性の酸化防止コート剤中１０に均等に分散されて、均質なコーティング層が形成され、該コーティング層における導電性が確保される限り、ファイバー状または粒状のもののいずれかのみが含まれているものであってもよい。
ファイバー状の金属原料が含まれている方が、浸漬ノズル４本体とノズルホルダー７との接触点を増加させることできるため、導電性を向上させる観点から、より好ましい。

前記導電性の酸化防止コート剤１０としては、例えば、無機バインダーと、アルミナ、シリカおよびアルカリ金属酸化物を主成分とするフィラーと、ファイバー状または粒状の金属原料が添加されてなるものを用いることができる。
また、前記導電性の酸化防止コート剤１０の電気伝導率は、連続鋳造時の使用環境である８００〜１１００℃程度において、１０⁴Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。通電ロスを低減させる観点から、１０²Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。
このような導電性を有する酸化防止コート剤を用いることにより、浸漬ノズル本体自体の酸化防止を図るとともに、該酸化防止コート剤を塗布したコーティング層においても通電可能となる。

前記金属原料は、十分な導電性を得る観点から、前記フィラーに対して１２０重量％以上添加されていることが好ましい。
具体的には、浸漬ノズルへの接着性、耐熱性等の観点から、前記フィラーの主成分は、アルミナ、シリカおよびアルカリ金属酸化物であり、Ｎｉファイバーを１２０重量％、Ｆｅパウダーを１２０重量％添加し、無機バインダーにより適宜調製した酸化防止コート剤を用いることが好ましい。

上記のような導電性の酸化防止コート剤を塗布することにより、金属製ノズルホルダー７および導電性の酸化防止コート剤１０のコーティング層を介して、外部から、浸漬ノズル４に電流を印加することができ、ノズル内壁面への酸化物系介在物の付着・堆積を防止することができる。

また、前記ファイバー状または粒状の金属原料のサイズは、１０μｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、前記金属原料がファイバー状の場合は、平均長さが０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、また、前記粒子がパウダー状の場合は、平均粒径が２０μｍ以上２００μｍ以下である。
前記サイズが１０μｍ未満である場合、浸漬ノズル４と導電性の酸化防止コート剤１０、金属製ノズルホルダー７と導電性の酸化防止コート剤７との間において、これらの金属原料の接触が不十分となり、ノズルへの効果的な通電が困難となる。
一方、前記サイズが５ｍｍを超える場合は、塗布部分における酸化防止効果を十分に得られない。

前記酸化防止コート剤１０を塗布したコーティング層は、単層に限らず、図２の拡大図に示すように、複層として形成してもよい。また、異なる組成の酸化防止コート剤を塗布して、複層とすることもできる。
例えば、浸漬ノズル４と直接接触する部分は、溶鋼からの熱により高温となるため、高融点酸化防止コート剤を塗布し、さらにその表面に低融点酸化防止コート剤を塗布してもよい。
このように、コーティング層が複層に形成されている場合でも、各層間において金属ファイバー同士が相互に接触しているため、コーティング層全体にわたって導電性が得られる。

また、前記浸漬ノズル４を構成する導電性耐火材は、黒鉛を含む材質からなるものであることが好ましい。
これにより、耐スポーリング性、溶鋼に対する難濡れ性を維持することができ、かつ、黒鉛の導電性により、浸漬ノズル４に直接、電流を印加することができる。

また、前記浸漬ノズル４においては、少なくともそれに接する他の耐火物（ここでは、スライドゲートプレート３）との接触部に、導電性材料を含まない絶縁体６を設けておくことが好ましい。
さらに、前記浸漬ノズル４を支持している金属製ノズルホルダー７と、少なくとも、タンディッシュ本体との接触部にも、導電性材料を含まない絶縁体６を設けておくことが好ましい。
これにより、複雑な電気設備を必要とすることなく、通常とほぼ同様の使用態様で、浸漬ノズル４と、該浸漬ノズル４を支持している金属製ノズルホルダー７からのタンディッシュ１への漏電を簡便に防止することができ、浸漬ノズル４への効果的な通電が可能となる。

前記絶縁体６は、耐スポーリング性、耐食性に優れた絶縁性材料からなることが好ましい。
例えば、アルミナ、ムライト、スピネル、マグネシア、窒化ホウ素等からなる材料と、ノズルの構成成分である非晶質カーボンと結合させることができるバインダーとからなるものを使用することが好ましい。
特に、アルミナ−マグネシア材が好適に用いられる。

また、前記浸漬ノズルの少なくとも他の耐火物と接触する部分に絶縁体を設ける手段としては、該浸漬ノズル表面に絶縁性の酸化防止コート剤を塗布することにより行うこともできる。
なお、ここでいう絶縁体、すなわち、絶縁性材料または絶縁性の酸化防止コート剤とは、室温で１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有するものであれば足りる。
一般に、酸化防止コート剤は、アルカリ成分を含有しており、鋼の融点以上の高温では、イオン伝導により絶縁性が低下するが、室温で１×１０¹⁰Ω・ｃｍ以上の電気抵抗率を有する酸化防止コート剤であれば、浸漬ノズル内を高温の溶鋼が流通する際にも、５００Ω以上の抵抗を得られるため好ましい。

鋳造時における連続鋳造用浸漬ノズル周辺の各部材を概略的に示した断面図である。 本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの一態様を概略的に示した断面図である。

符号の説明

１ 鋳造用タンディッシュ
２ 溶鋼
３ スライドゲートプレート
４ 浸漬ノズル
４ａ 溶鋼吐出孔
５ モールド
６ 絶縁体
７ 金属製ノズルホルダー
１０ 導電性の酸化防止コート剤

Claims (5)

1. 金属製ノズルホルダーに支持される連続鋳造用浸漬ノズルであって、前記金属製ノズルホルダーとの接触部には、導電性の酸化防止コート剤が塗布されており、ノズル本体が導電性耐火材からなることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
2. 前記導電性の酸化防止コート剤には、ファイバー状の金属原料が含まれていることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
3. 前記導電性の酸化防止コート剤には、ファイバー状および粒状の金属原料が含まれていることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
4. 前記導電性耐火材は、黒鉛を含んだ材質からなることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
5. 少なくとも他の耐火物と接触する部分には、絶縁体が配設されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズル。

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