JP6005540B2 - Upper nozzle for tundish - Google Patents
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Description
本発明は 連続鋳造設備においてタンディッシュから鋳型（モールド）へ溶鋼を供給する経路において、タンディッシュ底部に設置されるスライディングノズル装置の上プレートの上部に装着される、ガス吹き込み機能を持つタンディッシュ用上ノズル（以下、単に「上ノズル」ともいう。）に関する。 The present invention is for a tundish having a gas blowing function, which is mounted on an upper plate of a sliding nozzle device installed at the bottom of a tundish in a path for supplying molten steel from a tundish to a mold in a continuous casting facility. upper nozzle (hereinafter, simply referred to as "upper nozzle".) to relate.
溶鋼などの溶融金属の連続鋳造において、アルミナなどの非金属介在物（以下「アルミナ等」という。）の浮上分離促進、耐火物への付着防止などを目的として、タンディッシュ底部から上ノズルを通してＡｒガスやＮ２ガスなどによるガス吹き込みが実施されている。 In continuous casting of molten metal such as molten steel, Ar is passed through the upper nozzle from the bottom of the tundish for the purpose of promoting floating separation of non-metallic inclusions such as alumina (hereinafter referred to as “alumina”) and preventing adhesion to refractories. Gas blowing with gas, N 2 gas or the like is performed.
さらに近年においては、スライディングノズル装置の絞り部により近い部位からガス吹き込みができ、しかもモールド内溶鋼流の状況に応じガス吹き込み量を上下で独立して調整することによってガス吹き込みが極めて有効に行え、ノズルの閉塞防止が可能な、ポーラス部分と緻密質部分とからなる複数の層を備える上ノズルによるガスの吹き分けが実施されている。 Furthermore, in recent years, gas can be blown from a portion closer to the throttle part of the sliding nozzle device, and the gas can be blown extremely effectively by adjusting the gas blow amount independently depending on the state of the molten steel flow in the mold. Gas blowing is performed by an upper nozzle including a plurality of layers composed of a porous portion and a dense portion that can prevent the nozzle from being blocked.
具体的に図を用い説明する。連続鋳造において、溶鋼をタンディッシュからモールドに注入する際に従来から図１に示すようなスライディングノズル装置Ｓが用いられている。このスライディングノズル装置ＳはタンディッシュＴの底部に設置され
上ノズルＮが装着された上プレート６を有し その下面に下プレート７及び浸漬ノズル８が装着され、これらをスライドさせてモールド１０への溶鋼量をコントロールするようになっている。
This will be specifically described with reference to the drawings. In continuous casting, a sliding nozzle device S as shown in FIG. 1 is conventionally used when pouring molten steel from a tundish into a mold. This sliding nozzle device S has an upper plate 6 installed at the bottom of the tundish T and mounted with an upper nozzle N. A lower plate 7 and an immersion nozzle 8 are mounted on the lower surface of the upper plate 6, and these are slid to the mold 10. The amount of molten steel is controlled.
このようなスライディングノズル装置Ｓではアルミナ等の析出によるノズル閉塞防止対策として従来から上ノズルＮによるガス吹き込みが広く実施されている。そして、このノズル閉塞の防止を有効に行うためには、導入するガスを有効に溶鋼流中に吹き分ける必要がある。そこで、上ノズルとしては、図２に示されるような緻密質れんが部４により区分けされた上部側と下部側との双方のポーラスれんが部２ａ、２ｂにそれぞれ別個にガス導入管９ａ，９ｂが連結される、いわゆる複層式の上ノズルが汎用されている。 In such a sliding nozzle device S, conventionally, gas blowing by the upper nozzle N has been widely performed as a measure for preventing nozzle clogging due to precipitation of alumina or the like. In order to effectively prevent this nozzle clogging, it is necessary to effectively blow the introduced gas into the molten steel flow. Therefore, as the upper nozzle, gas inlet pipes 9a and 9b are separately connected to both the upper and lower porous bricks 2a and 2b divided by the dense brick 4 as shown in FIG. The so-called multi-layer type upper nozzle is widely used.
これによればスライディングノズル装置の絞り部により近い部位からガス吹き込みができると共に、モールド内溶鋼流の状況に応じて、ガス吹き込み量を上下で独立して調整でき、ガス吹き込み（ガスバブリング）が極めて有効に行えるものとなる。具体的には複層式の上ノズルＮでは、上部のポーラスれんが部２ａの内周面から吹き出すガスの気泡がタンディッシュＴ内の溶鋼を攪拌すると共に、下部のポーラスれんが部２ｂの内周面から吹き出すガスの気泡が溶鋼と共に浸漬ノズル８側に下がり、溶鋼中に懸濁するアルミナ等の粒子を捕捉してモールド１０内へ流出させ、浸漬ノズル８内壁へのアルミナ等の付着・堆積を防止するようにしている。したがって、このような複層式の上ノズルＮにおいては、緻密質れんが部４により区分けされた上下のポーラスれんが部２ａ，２ｂそれぞれからのガスの吹き分けが完全に行われることが理想である。 According to this, gas can be blown from a portion closer to the throttle part of the sliding nozzle device, and the gas blow amount can be adjusted independently depending on the state of the molten steel flow in the mold, and the gas blow (gas bubbling) is extremely high. It will be effective. Specifically, in the multi-layered upper nozzle N, gas bubbles blown from the inner peripheral surface of the upper porous brick portion 2a stir the molten steel in the tundish T, and the inner peripheral surface of the lower porous brick portion 2b. The bubbles of gas blown out from the steel drop together with the molten steel to the immersion nozzle 8 side to capture particles such as alumina suspended in the molten steel and flow them into the mold 10 to prevent adhesion and accumulation of alumina and the like on the inner wall of the immersion nozzle 8. Like to do. Therefore, in such a multi-layered upper nozzle N, it is ideal that the gas is completely blown from the upper and lower porous brick portions 2a and 2b divided by the dense brick portion 4.
しかし、従来の複層式の上ノズルにおいては、特に緻密質れんが部４とポーラス耐火物部２ａ，２ｂとを一体成形により製作する場合、上下のポーラス耐火物部２ａ，２ｂを遮断する緻密質れんが部４に十分な緻密性が得られず、この緻密質れんが部４からもガスが吐出し、その分ポーラスれんが部２ａ，２ｂからは溶鋼に必要量のガスが均一に吹き込まれず、この領域でアルミナ等が付着しやすくなる。さらに付着したアルミナ等が成長すると、吹き込みガスとして有効なガス量が減少し、下方の浸漬ノズル８に多量のアルミナ等が付着して短時間でノズル詰まりを起こす。浸漬ノズル８にノズル詰まりが生じると、浸漬ノズル８からの溶鋼吐出流が不均一になり、モールド１０内の湯面が変動し、ブレイクアウト等の操業トラブルの原因となる。 However, in the conventional multi-layered upper nozzle, particularly when the dense brick part 4 and the porous refractory parts 2a, 2b are manufactured by integral molding, the dense material that blocks the upper and lower porous refractory parts 2a, 2b. In this region, sufficient density is not obtained in the brick portion 4, gas is discharged also from the dense brick portion 4, and the necessary amount of gas is not uniformly blown into the molten steel from the porous brick portions 2a and 2b. This makes it easier for alumina and the like to adhere. Further, when the adhered alumina or the like grows, the amount of gas that is effective as the blowing gas decreases, and a large amount of alumina or the like adheres to the lower immersion nozzle 8, causing nozzle clogging in a short time. When nozzle clogging occurs in the immersion nozzle 8, the molten steel discharge flow from the immersion nozzle 8 becomes non-uniform, and the molten metal surface in the mold 10 fluctuates, causing operational troubles such as breakout.
すなわち、複層式の上ノズルは、ガス吹き込み量の調整（吹き分け）を行うことを目的としているものの、従来の複層式の上ノズルでは緻密質れんが部４からのガス吐出が発生することにより
例えば上部のポーラスれんが部２ａからのガス吹き込みに着目すると、そのポーラスれんが部２ａより均一なガス吐出が行われず、その結果、アルミナ等を除去することができず、ノズル閉塞防止が有効に図れないものになっていた。つまり、緻密質れんが部４からのガス吐出をほぼ完全に防止しなければガスの有効な吹き分けはできず、ノズル閉塞の防止にも限界が生じてくるのである。
In other words, the multi-layer type upper nozzle is intended to adjust the gas blowing amount (blow-off), but the conventional multi-layer type upper nozzle generates gas discharge from the dense brick portion 4. For example, if attention is paid to the gas blowing from the upper porous brick portion 2a, the porous brick does not discharge gas uniformly from the portion 2a. As a result, alumina and the like cannot be removed, and nozzle blockage can be effectively prevented. It was not. In other words, effective gas blowing cannot be performed unless gas discharge from the dense brick portion 4 is almost completely prevented, and there is a limit in preventing nozzle blockage.
複層式の上ノズル自体は、特許文献１〜５にも開示されている。しかし、その緻密質れんが部を構成する緻密質れんがはいずれも見掛気孔率が大きく、また、特許文献１〜５には、吹き分けを確実に行うために必要な緻密質れんが部とポーラスれんが部の特性要素についてはなんら記載されておらず、緻密質れんが部からの不本意なガス吐出が発生してしまい、ひいてはアルミナ等が付着してしまう問題があった。 The multi-layered upper nozzle itself is also disclosed in Patent Documents 1-5. However, each of the dense bricks constituting the dense brick part has a large apparent porosity, and Patent Documents 1 to 5 describe that the dense brick part and the porous brick necessary for performing blowing are surely performed. There is no description about the characteristic element of the portion, and there is a problem that unintentional gas discharge from the dense brick portion occurs, and as a result, alumina or the like adheres.
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その課題は、一体成形による緻密質れんが部とポーラスれんが部との複層構造からなる内部構造を有する複層式の上ノズルにおいて、緻密質れんが部とポーラスれんが部とから、あるいは複数のポーラスれんが部相互からのガスの吹き分けを確実に行うことができ、より効果的にガスを溶鋼中に吹き込むことができるようにすることにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the problem is that a multi-layer type upper structure having an internal structure composed of a multi-layer structure of a dense brick portion and a porous brick portion by integral molding. In the nozzle, gas can be reliably blown from the dense brick portion and the porous brick portion or from the plurality of porous brick portions, so that the gas can be blown into the molten steel more effectively. There is to do.
本発明は、一体成形による緻密質れんが部とポーラスれんが部との複層構造からなる内部構造を有する複層式の上ノズルにおいて、緻密質れんが部の原料の粒度構成を適正にすることで緻密化し、かつポーラスれんが部との通気特性を最適化することによって、ガスの吹き分けを確実に行うことができるという知見に基づいたものである。すなわち、本発明の要旨は以下のとおりである。 The present invention relates to a multi-layered upper nozzle having an internal structure composed of a multi-layer structure of a dense brick portion and a porous brick portion formed by integral molding, by making the particle size composition of the raw material of the dense brick portion appropriate. This is based on the knowledge that the gas can be blown reliably by optimizing the ventilation characteristics with the porous brick portion. That is, the gist of the present invention is as follows.
（１）一体成形による緻密質れんが部とポーラスれんが部との複層構造からなる内部構造を有するガス吹き込み機能を持つタンディッシュ用上ノズルにおいて、
前記緻密質れんが部の通気率と前記ポーラスれんが部の通気率の比が１／４以下であり、
前記緻密質れんが部は、粒径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の酸化物系耐火物原料２５〜４５質量％と、粒径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の酸化物系耐火物原料３０〜５０質量％とを含み、残部が、粒径が０．１ｍｍ未満の酸化物系耐火物原料、シリカ及び粘土からなる原料を使用したものであり、かつ、前記の原料は最密充填式によらない粒度分布であることを特徴とするタンディッシュ用上ノズル。
（２）前記酸化物系耐火物原料は、酸化物系の中性耐火物原料から選択される１種又は２種以上である（１）に記載のタンディッシュ用上ノズル。
（３）前記酸化物系耐火物原料は、酸化物系の塩基性耐火物原料から選択される１種又は２種以上である（１）に記載のタンディッシュ用上ノズル。
（４）前記緻密質れんが部は、平均気孔径が５μｍ以下、通気率が０．００５ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）以下である請求項（１）乃至（３）のいずれかに記載のタンディッシュ用上ノズル。
(1) In an upper nozzle for tundish having a gas blowing function having an internal structure composed of a multilayer structure of a dense brick portion and a porous brick portion by integral molding,
The ratio of the air permeability of the dense brick portion and the air permeability of the porous brick portion is ¼ or less,
The dense brick part is composed of 25 to 45% by mass of an oxide refractory material having a particle size of 1 mm to 3 mm, and 30 to 50% by mass of an oxide refractory material having a particle size of 0.1 mm to less than 1 mm. And the remainder is an oxide-based refractory raw material having a particle size of less than 0.1 mm, a raw material made of silica and clay, and the raw material has a particle size distribution not depending on the close-packing type An upper nozzle for tundish, characterized by being.
(2) The upper nozzle for tundish according to (1), wherein the oxide-based refractory material is one or more selected from oxide-based neutral refractory materials.
(3) The upper nozzle for tundish according to (1), wherein the oxide-based refractory material is one or more selected from oxide-based basic refractory materials.
(4) The dense brick portion has an average pore diameter of 5 μm or less and an air permeability of 0.005 cm 3 · cm / (cm 2 · sec · cmH 2 O) or less. The upper nozzle for tundish according to any one of the above.
本発明の上ノズルは、一体成形による緻密質れんが部とポーラスれんが部との複層構造からなる内部構造を有することを前提し、典型的には、緻密質れんが部を上下のポーラスれんが部間に配置した上で、緻密質れんが部の通気率とポーラスれんが部の通気率の比、すなわち、「緻密質れんが部の通気率／ポーラスれんが部の通気率」（以下「通気率比」という。）を１／４以下にすることで効果的な複層吹き、すなわち確実な吹き分けを可能とした上ノズルである。 The upper nozzle of the present invention is based on the premise that it has an internal structure consisting of a multi-layered structure of a dense brick portion and a porous brick portion formed by integral molding. Typically, the dense brick portion is placed between upper and lower porous brick portions. , The ratio of the air permeability of the dense brick portion to the air permeability of the porous brick portion, that is, “the air permeability of the dense brick portion / the air permeability of the porous brick portion” (hereinafter referred to as “the air permeability ratio”). ) Is 1/4 or less, it is an upper nozzle that enables effective multi-layer blowing, that is, reliable blowing.
本発明の上ノズルにおける緻密質れんが部は、粒径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒の酸化物系耐火物原料２５〜４５質量％と、粒径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の中間粒の酸化物系耐火物原料３０〜５０質量％とを含む原料を使用し、ポーラスれんが部との一体成形により得ることができる。上記の粗粒及び中間粒以外の残部は、粒径が０．１ｍｍ未満の微粒の酸化物系耐火物原料、シリカ、粘土（可塑剤）などにより構成することができ、当該残部には粒径が０．１ｍｍ以上の粒子を含まないことが好ましい。 The dense brick portion in the upper nozzle of the present invention is composed of 25 to 45 mass% of coarse oxide refractory raw material having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less, and oxidation of intermediate particles having a particle size of 0.1 mm or more and less than 1 mm. A raw material containing 30 to 50% by mass of a physical refractory raw material can be used, and can be obtained by integral molding with a porous brick part. The remainder other than the coarse grains and intermediate grains can be composed of fine oxide refractory raw material having a particle size of less than 0.1 mm, silica, clay (plasticizer), etc. Preferably does not contain particles of 0.1 mm or more.
緻密質れんが部の原料である酸化物系耐火物原料としては、アルミナ質、ムライト質等の酸化物系の中性耐火物原料から選択される１種又は２種以上、あるいはマグネシア質、ライム質等の酸化物系の塩基性耐火物原料から選択される１種又は２種以上が挙げられる。 The oxide-based refractory material that is the raw material for the dense brick part is one or more selected from oxide-based neutral refractory materials such as alumina and mullite, or magnesia and lime. 1 type, or 2 or more types selected from oxide type basic refractory raw materials, such as, etc. are mentioned.
緻密質れんが部の原料において、粒径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒の酸化物系耐火物原料を２５〜４５質量％とした理由は、４５質量％を超えると粗粒が多くなって粒度構成にギャップを生じ緻密な組織が得られず、通気率、平均気孔径ともに大きくなりガスの遮断効果が損なわれ、結果として通気率比が１／４以下であるという条件を満足できず、ガスの吐出部分と非吐出部分との効果的な吹き分けができなくなるからである。 In the raw material of the dense brick part, the reason why the coarse oxide refractory raw material having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less is 25 to 45% by mass is that when the amount exceeds 45% by mass, the coarse particles increase and the particle size constitution As a result, a dense structure cannot be obtained, the air permeability and the average pore diameter are increased, and the gas blocking effect is impaired. As a result, the condition that the air permeability ratio is ¼ or less cannot be satisfied. This is because it is impossible to effectively separate the discharge portion and the non-discharge portion.
逆に粗粒の酸化物系耐火物原料が２５質量％未満であると
中間粒や微粒が多くなるため成形時に微妙な圧力調整が必要となり、また生産性が低下し仮に成形はできても微粒が多いためラミネーション（内部亀裂）の発生や、焼成後の収縮などの問題が内在するため結果として目標とする緻密質れんが部の特性を得ることは難しい。
Conversely, if the coarse oxide refractory raw material is less than 25% by mass, the amount of intermediate grains and fine grains increases, so fine pressure adjustment is required during molding, and even if molding is possible due to reduced productivity, fine grains Therefore, problems such as occurrence of lamination (internal cracks) and shrinkage after firing are inherent, and as a result, it is difficult to obtain the characteristics of the target dense brick part.
また、上述と同様に粗粒、中間粒及び微粒のバランスの観点から、粒径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の中間粒の酸化物系耐火物原料の配合量は３０〜５０質量％とし、残部は粒径が０．１ｍｍ未満の微粒とすることが好ましい。 Further, in the same manner as described above, from the viewpoint of the balance of coarse particles, intermediate particles and fine particles, the compounding amount of the oxide-based refractory raw material of intermediate particles having a particle size of 0.1 mm or more and less than 1 mm is 30 to 50% by mass, and the balance Is preferably a fine particle having a particle size of less than 0.1 mm.
一方、最密充填式として公知のアンドレアゼンやファーナスの式により連続粒度分布を有する粒度構成を用いることもよく知られているが、一体成形による緻密質れんが部とポーラスれんが部との複層構造からなる内部構造を有する複層式の上ノズルにおける緻密質れんが部に用いることは、微粒の量が多量になることから、この微粒による比表面積過多に伴う緻密化による焼成収縮のため亀裂が発生して満足のいく緻密質れんが部は得られない。 On the other hand, it is well known to use a particle size configuration having a continuous particle size distribution according to the well-known Andreazen or Furnas formula as the close-packing type, but a multi-layer structure of dense brick parts and porous brick parts by integral molding The use of dense bricks in the multi-layered upper nozzle with an internal structure consisting of the above causes a large amount of fine particles, so cracking occurs due to firing shrinkage due to densification due to excessive specific surface area due to these fine particles Satisfactory dense bricks cannot be obtained.
さらに本発明の上ノズルの緻密質れんが部及びこれを構成する緻密質れんがは、平均気孔径が５μｍ以下であり、かつ通気率が０．００５ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）以下であることが望ましい。平均気孔径が５μｍを超え、通気率が０．００５ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）を超える場合には ガスを遮断することができず、ガスが緻密質れんが部内を透過して緻密質れんが部からも吐出してしまい、結果として通気率比が１／４以下であるという条件を満足できず、効果的な複層吹きのガス吹き分けを実現することが難しい。 Furthermore, the dense brick portion of the upper nozzle of the present invention and the dense brick constituting the nozzle have an average pore diameter of 5 μm or less and an air permeability of 0.005 cm 3 · cm / (cm 2 · sec · cm H 2 O. ) in which it is desirable or less. When the average pore diameter exceeds 5 μm and the air permeability exceeds 0.005 cm 3 · cm / (cm 2 · sec · cmH 2 O) , the gas cannot be shut off and the gas passes through the dense brick part. Thus, the dense brick is also discharged from the portion, and as a result, the condition that the air permeability ratio is ¼ or less cannot be satisfied, and it is difficult to realize effective multi-layer gas blowing.
すなわち、通気率比が１／４以下であるという条件を満足できない場合は、ポーラスれんが部から溶鋼にガスが均一に吹き込まれず、この領域でアルミナ等が付着する。さらに付着したアルミナ等が成長すると、吹き込みガスとして有効なガス量が減少し、下方の浸漬ノズルに多量のアルミナ等が付着して短時間でノズル詰まりを起こす。浸漬ノズルにノズル詰まりが生じると、浸漬ノズルからの溶鋼吐出流が不均一になり、モールド内の湯面が変動し、ブレイクアウト等の操業トラブルの原因となる。 That is, when the condition that the air permeability ratio is ¼ or less cannot be satisfied, gas is not uniformly blown from the porous brick portion into the molten steel, and alumina or the like adheres in this region. Further, when the adhered alumina or the like grows, the amount of gas effective as the blowing gas decreases, and a large amount of alumina or the like adheres to the lower immersion nozzle, causing nozzle clogging in a short time. When nozzle clogging occurs in the immersion nozzle, the molten steel discharge flow from the immersion nozzle becomes non-uniform, and the molten metal surface in the mold fluctuates, causing operational troubles such as breakout.
本発明によれば緻密質れんが部の通気率とポーラスれんが部の通気率の比を１／４以下としたことで、例えば緻密質れんが部を挟んで上下にポーラスれんが部及びガス導入経路を設けた上ノズルにおいて、上部のガス導入経路から導入された吹き込みガスが緻密質れんが部から吐出したり、下部のガス導入経路から導入された吹き込みガスが緻密質れんが部から吐出したりすることが抑制される。その結果、上下のポーラスれんが部へのガス供給及び各ポーラスれんが部からのガス吹き込みを独立して確実に行うことができる。 According to the present invention, the ratio of the air permeability of the dense brick part to the air permeability of the porous brick part is set to ¼ or less. For example, the porous brick part and the gas introduction path are provided above and below the dense brick part. In addition, in the upper nozzle, the blowing gas introduced from the upper gas introduction path is prevented from being discharged from the dense brick part, and the blowing gas introduced from the lower gas introduction path is prevented from being discharged from the dense brick part. Is done. As a result, gas supply to the upper and lower porous brick parts and gas blowing from each porous brick part can be performed independently and reliably.
このように本発明の上ノズルによれば、実使用時のガス分散を有効に防止でき、このため、導入されたガスにより効果的にガス吹きしたいポーラスれんが部からガスがノズル孔内に吐出されることになる。その結果、使用中の上ノズルの背圧低下もなくなり、かつアルミナ等も有効に除去できることによって、アルミナ等の付着によるノズル閉塞の発生も有効に防止できるので産業上の利用性は大きい。 As described above, according to the upper nozzle of the present invention, it is possible to effectively prevent gas dispersion during actual use, and for this reason, gas is discharged into the nozzle hole from the porous brick portion to be effectively blown by the introduced gas. Will be. As a result, the back pressure of the upper nozzle in use is not reduced, and alumina and the like can be effectively removed, so that the occurrence of nozzle clogging due to the adhesion of alumina and the like can be effectively prevented.
本発明の上ノズルの内部構造に適用される複層構造のれんが部は、緻密質れんが部とポーラスれんが部とを一体成形、すなわち同時に一体加圧成形し焼成することで製造することができる。具体的には緻密質れんが部は、酸化物系耐火物原料（アルミナ質、ムライト質等の酸化物系の中性耐火物原料から選択される１種又は２種以上、あるいはマグネシア質、ライム質等の酸化物系の塩基性耐火物原料から選択される１種又は２種以上）を耐火原料骨材として使用し、可塑剤及びバインダーと共に混合、混練後、ポーラスれんが部と同時一体加圧成形、焼成することで形成することができる。 The brick part of the multilayer structure applied to the internal structure of the upper nozzle of the present invention can be manufactured by integrally molding the dense brick part and the porous brick part, that is, simultaneously integrally pressing and firing. Specifically, the dense brick part is composed of oxide refractory raw materials (one or more selected from oxide-based neutral refractory raw materials such as alumina and mullite, or magnesia and lime. 1 or more selected from basic oxide refractory materials such as oxides) as a refractory material aggregate, mixed with a plasticizer and a binder, kneaded, and simultaneously molded with a porous brick part simultaneously. It can be formed by firing.
アルミナ質の中性耐火物原料であるアルミナ原料としては、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナを使用することができる。ばん土けつ岩、シリマナイト、ボーキサイト等も使用できるが、不純物の混入が多くなるため、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼アルミナを使用することが好ましい。 As the alumina raw material that is an alumina-based neutral refractory raw material, sintered alumina, fused alumina, and calcined alumina can be used. Soil shale, sillimanite, bauxite, and the like can be used, but it is preferable to use sintered alumina, electrofused alumina, or calcined alumina because of increased contamination of impurities.
ムライト質の中性耐火物原料であるムライト原料としては、合成ムライト、電融ムライト等を使用することができる。 Synthetic mullite, electrofused mullite, and the like can be used as the mullite raw material that is a neutral refractory raw material of mullite.
マグネシア質の塩基性耐火物原料であるマグネシア原料としては、海水焼結マグネシア、電融マグネシア、天然マグネシアを使用することができるが、不純物の焼結への影響を考慮し、純度は９５％以上であることが好ましい。 Seawater sintered magnesia, electrofused magnesia, natural magnesia can be used as the magnesia raw material that is a basic refractory material of magnesia, but the purity is 95% or more in consideration of the influence of impurities on sintering. It is preferable that
可塑剤としては耐火粘土が使用でき、カオリン族である木節粘土や蛙目粘土等を使用することが好ましい。 As the plasticizer, refractory clay can be used, and it is preferable to use Kibushi clay, Sasame clay, etc. which are kaolin groups.
これらの耐火原料骨材等を混合、混練する際に使用するバインダーとしては、有機物系では、天然や合成の糊剤等（でんぷん、デキストリン、アラビアゴム、糖蜜、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、リグニンスルフォン酸塩、ポリアクリル酸塩等）、合成樹脂（フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等）、無機物系では、珪酸塩、リン酸塩等が使用できる。その添加量は、耐火原料骨材に対して外掛け１．５〜３質量％が好ましい。 As a binder to be used when mixing and kneading these refractory raw material aggregates and the like, in organic materials, natural or synthetic pastes (starch, dextrin, gum arabic, molasses, methylcellulose, polyvinyl alcohol, lignin sulfonate) , Polyacrylates, etc.), synthetic resins (phenolic resins, epoxy resins, acrylic resins, etc.), inorganic materials, silicates, phosphates, etc. can be used. The addition amount is preferably 1.5 to 3% by mass on the basis of the refractory raw material aggregate.
混合、混練にあたっては、使用する耐火原料骨材同士及び添加するバインダーの分散を良くするため、剪断力の大きなミキサーを使用する。 In mixing and kneading, in order to improve dispersion of the refractory raw material aggregates used and the binder to be added, a mixer having a large shearing force is used.
れんが部の加圧成形には、フリクションプレス、オイルプレス等の従来から使用されているプレス機を使用できるが、最高加圧時点でのれんが部受圧面積あたりの成形圧力が１００ＭＰａ以上であることが必要であり、そのため、任意形状において、当該圧力以上で成形可能なプレス機を選択する必要がある。 Conventionally used press machines such as a friction press and an oil press can be used for the pressure molding of the brick part, but the molding pressure per brick part pressure-receiving area at the time of maximum pressurization is 100 MPa or more. Therefore, it is necessary to select a press that can be molded at an arbitrary shape at a pressure equal to or higher than the pressure.
れんが部の焼成は、トンネルキルン、シャトルキルン、電気炉等、従来から使用されている焼成機器を使用することができ、最高保持温度が１６００℃以上である温度領域で焼成を行うことが好ましい。 For the baking of the brick portion, conventionally used baking equipment such as a tunnel kiln, shuttle kiln, electric furnace or the like can be used, and baking is preferably performed in a temperature range where the maximum holding temperature is 1600 ° C. or higher.
以下、実施例について説明する。ただし、本実施例は本発明の一態様にすぎず、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Examples will be described below. However, this example is merely one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following example.
表１〜４に示す割合にて緻密質れんが部用の各種原料の秤量を行い、バインダーとしてフェノール樹脂を添加して混練し、プレス機により１００ＭＰａ以上の圧力にて上ノズル形状に成形した。この成形は事前に準備しておいたポーラスれんが部用の混練物と一体成形を行い、積層構造（複層構造）での成形体を得た。その後
乾燥工程を経て、１６００℃以上で５時間焼成した。そして、自然冷却後、当該焼成体の緻密質れんが部とポーラスれんが部からそれぞれ、各評価試験に応じた試験片を切り出し、その試験片を使用してかさ比重、見掛け気孔率、圧縮強度、平均気孔径及び通気率を評価し、さらに水モデル試験によりガスの吹き分け状況について評価した。
Various raw materials for dense brick parts were weighed at the ratios shown in Tables 1 to 4, added with phenol resin as a binder and kneaded, and formed into an upper nozzle shape with a press at a pressure of 100 MPa or more. This molding was performed integrally with the kneaded material for the porous brick part prepared in advance to obtain a molded body having a laminated structure (multi-layer structure). Thereafter, it was baked at 1600 ° C. or higher for 5 hours through a drying step. And after natural cooling, cut out the test piece according to each evaluation test from the dense brick part and the porous brick part of the fired body, respectively, using the test piece, bulk specific gravity, apparent porosity, compressive strength, average The pore diameter and the air permeability were evaluated, and further the gas blowing condition was evaluated by a water model test.
なお、上記ポーラスれんが部用の混練物は、表１、２の中性耐火物原料からなる緻密質れんが部に対しては原料としてアルミナを８０質量％以上の割合で配合し、これにバインダーとしてフェノール樹脂を添加して混練したものを使用した。その通気率は、０．０２ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）である。一方、表３、４の塩基性酸化物からなる緻密質れんが部に対しては原料としてマグネシアを８０質量％以上の割合で配合し、これにバインダーとしてフェノール樹脂を添加して混練したものを使用した。 その通気率は、０．０２ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）である。 In addition, the kneaded material for the above-mentioned porous brick part is blended with alumina as a raw material in a proportion of 80% by mass or more as a raw material for the dense brick parts made of the neutral refractory raw materials in Tables 1 and 2, and as a binder What added and knead | mixed the phenol resin was used. The air permeability is 0.02 cm 3 · cm / (cm 2 · sec · cmH 2 O) . On the other hand, for dense brick parts composed of basic oxides shown in Tables 3 and 4, magnesia is blended at a ratio of 80% by mass or more as a raw material, and a phenol resin is added and kneaded as a binder. did. The air permeability is 0.02 cm 3 · cm / (cm 2 · sec · cmH 2 O) .
各評価試験は、次の方法に基づいて行った。かさ密度及び見掛け気孔率はＪＩＳ
Ｒ ２１０５に準じた方法にて評価した。通気率は、ＪＩＳ Ｒ ２１１５に準じた方法にて評価した。圧縮強度はＪＩＳ Ｒ ２１０６に準じた方法にて評価した。平均気孔径は、ＪＩＳ
Ｒ １６５５に記載の水銀圧入法に準じた方法にて評価した。水モデル試験では、上述の上ノズル形状に成形、焼成された焼成体を縦方向に半分に切断したものを試験片として水槽底部に横置き状態でセットし、エアを４０Ｌ／ｍｉｎの流量で水槽内にガス吹き込み試験を実施した。評価は目視にて緻密質れんが部からのガス吐出の有無にて判断を行い、ガスの吐出が認められたものは×、認められなかったものは○とした。評価の例を図３に示す。
Each evaluation test was performed based on the following method. Bulk density and apparent porosity are JIS
Evaluation was performed by a method according to R2105. The air permeability was evaluated by a method according to JIS R 2115. The compressive strength was evaluated by a method according to JIS R 2106. The average pore diameter is JIS
Evaluation was performed by a method according to the mercury intrusion method described in R 1655. In the water model test, the fired body formed and fired in the shape of the upper nozzle is cut in half in the vertical direction and set in a horizontal state at the bottom of the water tank as a test piece, and air is supplied at a flow rate of 40 L / min. A gas blowing test was carried out. The evaluation was made by visual observation based on the presence or absence of gas discharge from the dense brick portion. An example of evaluation is shown in FIG.
以下、表１〜４に示す本発明の上ノズルの実施例と比較例について説明する。 Hereinafter, examples and comparative examples of the upper nozzle of the present invention shown in Tables 1 to 4 will be described.
表１に示す実施例１〜５及び表２に示す比較例１〜６は主たる原料構成がアルミナ質とムライト質の構成にて評価試験を行ったものである。一方、表３に示す実施例６〜１０、表４に示す比較例７〜１１は主たる原料構成がマグネシア質の構成にて評価試験を行ったものである。 In Examples 1 to 5 shown in Table 1 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Table 2, an evaluation test was performed with the main raw material constitutions of alumina and mullite. On the other hand, Examples 6 to 10 shown in Table 3 and Comparative Examples 7 to 11 shown in Table 4 are obtained by performing an evaluation test with a main raw material configuration of magnesia.
実施例１〜５、６〜１０は、それぞれ緻密質れんが部用の原料に粒径１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒を２５，３０，３５，４０，４５質量％、粒径０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の中間粒を５０，４５，４０，３５，３０質量％配合したものである。これに対して比較例１〜５、７〜１１は、それぞれ緻密質れんが部用の原料に粒径１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒を５，１０，２０，５０，５５質量％、粒径０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の中間粒を７０，６５，５５，２５，２０質量％配合したものである。なお、比較例６はファーナスの公式に則り計算された粒度構成の原料を使用したものである。 In Examples 1 to 5 and 6 to 10, 25, 30, 35, 40, and 45% by mass of coarse particles having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less are used as raw materials for the dense brick part, and a particle size of 0.1 mm or more and less than 1 mm. These intermediate grains are blended in an amount of 50, 45, 40, 35, 30% by mass. On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 and 7 to 11 have 5,10,20,50,55% by mass of coarse particles having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less as raw materials for dense brick parts, and a particle size of 0. 70, 65, 55, 25, 20% by mass of intermediate grains of 1 mm or more and less than 1 mm are blended. Comparative Example 6 uses a raw material having a particle size composition calculated according to the Furnas formula.
実施例１〜１０では いずれも比較例１〜１１と比べて緻密な組織を有する緻密質れんが部が得られ、具体的には、平均気孔径が５μｍ以下、通気率が０．００５ｃｍ ３ ・ｃｍ／（ｃｍ ２ ・ｓｅｃ・ｃｍＨ ２ Ｏ）以下の緻密質れんが部を得ることができた。また、これの実施例１〜１０の緻密質れんが部を有する上ノズルは、水モデル試験において良好な吹き分けができることが確認できた。 In each of Examples 1 to 10, a dense brick part having a dense structure as compared with Comparative Examples 1 to 11 was obtained. Specifically, the average pore diameter was 5 μm or less, and the air permeability was 0.005 cm 3 · cm. A dense brick part of / (cm 2 · sec · cmH 2 O) or less could be obtained. Moreover, it has confirmed that the upper nozzle which has the dense brick part of Examples 1-10 of this can perform favorable blowing in a water model test.
比較例１〜３、７〜９では、緻密質れんが部用の原料において粒径１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒の配合量が２０質量％以下であることから中間粒や微粒が多くなり、成形時に微妙な圧力調整が必要となり、また生産性が低下し仮に成形はできても、中間粒や微粒が多いためラミネーション（内部亀裂）の発生や、焼成後の収縮などの問題が内在するため、結果として
目標とする緻密質れんが部を得ることは難しい上、得られても上記の理由で 目標とする緻密性は得られなかった。
In Comparative Examples 1 to 3 and 7 to 9, the amount of coarse particles having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less in the raw material for the dense brick part is 20% by mass or less, so that the number of intermediate particles and fine particles increases. Subtle pressure adjustment is required, and even if productivity is reduced and molding is possible, there are many intermediate grains and fine grains, so there are inherent problems such as lamination (internal cracks) and shrinkage after firing. As a result, it was difficult to obtain the target dense brick part, and even if it was obtained, the target compactness could not be obtained for the above reasons.
比較例４、５、１０、１１では、緻密質れんが部用の原料において粒径１ｍｍ以上３ｍｍ以下の粗粒の配合量が５０％質量以上と多く、粒度構成にギャップがあるため緻密な組織を有する緻密質れんが部は得られず、その平均気孔径及び通気率はともに大きく、水モデル試験の結果、当該緻密質れんが部からガスが吐出してしまい
本来のポーラスれんが部からのガス吹きが十分に実施できなかった。これは緻密質れんが部によるガスの遮断効果が十分に発揮されず、効果的な吹き分けができなかったためと考えられる。
In Comparative Examples 4, 5, 10, and 11, in the raw material for the dense brick part, the blending amount of coarse particles having a particle size of 1 mm or more and 3 mm or less is as large as 50% mass or more, and there is a gap in the particle size constitution, so a dense structure is formed. The dense brick part is not obtained, the average pore size and the air permeability are both large, and as a result of the water model test, gas is discharged from the dense brick part, and the gas blowing from the original porous brick part is sufficient Could not be implemented. This is presumably because the gas blocking effect by the dense brick portion was not sufficiently exhibited and effective blowing was not possible.
比較例６では、ファーナスの公式に則り計算された粒度構成の原料を使用したことから原料の充填性は良かったが、小さい気孔径の気孔が多くなり、目標とする緻密性は得られなかった。 In Comparative Example 6, since the raw material having a particle size structure calculated according to the Furnas formula was used, the filling property of the raw material was good, but the pores with small pore diameters increased, and the target denseness was not obtained. .
以上の結果を踏まえ、本発明品として実施例３の緻密質れんが部を有する上ノズルを実機に供する試験を行った。また、従来品として比較例３の緻密質れんが部を有する上ノズルについても実機に供する試験を行った。その結果、従来品ではアルミナ等の付着によるノズル閉塞に伴い鋳造中止となったが、本発明品ではアルミナ等の付着防止が図れ、上ノズルの耐用寿命を向上させることができた。これは、緻密質れんが部とポーラスれんが部の吹き分けが確実に行われている効果である。 Based on the above results, a test was conducted in which the upper nozzle having the dense brick portion of Example 3 as an inventive product was used in an actual machine. Moreover, the test which uses an actual nozzle also about the upper nozzle which has the dense brick part of the comparative example 3 as a conventional product was done. As a result, in the conventional product, casting was stopped due to nozzle clogging due to adhesion of alumina or the like, but in the product of the present invention, adhesion of alumina or the like was prevented, and the service life of the upper nozzle could be improved. This is an effect that the dense brick portion and the porous brick portion are surely blown.
Ｔ タンディッシュ
Ｎ 上ノズル
Ｓ スライディングノズル装置
１ メタルケース
２ａ，２ｂ ポーラスれんが部
３ａ，３ｂ ガスプール
４ 緻密質れんが部
５ シール材
６ 上プレート
７ 下プレート
８ 浸漬ノズル
９ ガス導入パイプ
９ａ，９ｂ ガス導入パイプ
１０ モールド
T Tundish N Upper nozzle S Sliding nozzle device 1 Metal case 2a, 2b Porous brick part 3a, 3b Gas pool 4 Dense brick part 5 Sealing material 6 Upper plate 7 Lower plate 8 Immersion nozzle 9 Gas introduction pipe 9a, 9b Gas introduction Pipe 10 mold
Claims (4)
前記緻密質れんが部の通気率と前記ポーラスれんが部の通気率の比が１／４以下であり、
前記緻密質れんが部は、粒径が１ｍｍ以上３ｍｍ以下の酸化物系耐火物原料２５〜４５質量％と、粒径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満の酸化物系耐火物原料３０〜５０質量％とを含み、残部が、粒径が０．１ｍｍ未満の酸化物系耐火物原料、シリカ及び粘土からなる原料を使用したものであり、かつ、前記の原料は最密充填式によらない粒度分布であることを特徴とするタンディッシュ用上ノズル。 In the upper nozzle for tundish with a gas blowing function having an internal structure consisting of a multilayer structure of a dense brick part and a porous brick part by integral molding,
The ratio of the air permeability of the dense brick portion and the air permeability of the porous brick portion is ¼ or less,
The dense brick part is composed of 25 to 45% by mass of an oxide refractory material having a particle size of 1 mm to 3 mm, and 30 to 50% by mass of an oxide refractory material having a particle size of 0.1 mm to less than 1 mm. And the remainder is an oxide-based refractory raw material having a particle size of less than 0.1 mm, a raw material made of silica and clay, and the raw material has a particle size distribution not depending on the close-packing type An upper nozzle for tundish, characterized by being.
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