JP6546148B2 - ノズル - Google Patents
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Description
これに対し、後者の場合は、浸漬ノズルの内壁への介在物の付着を抑えられる最も効果的な方法の一つとして用いられている。CaOを含む内孔部の材質としては、カルシウムジルコネート(CaZrO3)、カルシウムシリケート(CaOSiO2、2CaOSiO2)、及び黒鉛(C)が主として用いられる。これらは、鋳造温度において材質内のCaOが次の反応によりAl2O3と反応して介在物の付着を抑える。
式2)2CaOSiO2→2CaO+SiO2
式3)12CaO+7Al2O3→12CaO7Al2O3
前記中間胴体は、前記第1の耐火組成物及び前記第2の耐火組成物を混合した混合物を用いて形成されることが好ましい。
前記混合物は、前記混合物の総重量100重量%とした場合に、前記第1の耐火組成物を40〜60重量%含むことができる。
前記ノズル胴体の外周面には、スラグライン部が配設され、前記第1のライナは、前記スラグライン部の下部に形成されることが好ましい。
前記第1のライナは、2〜8mmの厚さに形成されることができる。
前記第1の耐火組成物は、前記第1の耐火組成物の重量を100重量%とした場合に、前記主成分を95〜99重量%含み、且つ、前記バインダを1〜5重量%含むことが好ましい。
前記バインダは、熱硬化性樹脂を含むことができる。
なお、ノズルの寿命を延ばしてノズルの取替えによる生産性の低下の防止やコストの節減を図ることができる。
図1に示すように、鋳造装置、例えば、連続鋳造装置は、精錬を経た溶鋼を容れる容器である取鍋から溶鋼60を貯留して分配する役割を果たすタンディッシュ10、溶鋼60の流量を制御するストッパ20及び摺動プレート30、溶鋼60をモールド50に排出する浸漬ノズル40、及び溶鋼60を凝固させて鋳片61にするモールド50を備えていてもよい。図1には、溶鋼の流量を制御するためにストッパ20及び摺動プレート30が同時に配設された例をしめしたが、実際の操業に当たっては、ストッパ20及び摺動プレート30のうちのいずれか一方のみでも使用可能である。
[灰チタン石(CaTiO3)]:主成分100重量%に対して3〜25重量%
灰チタン石は、溶鋼中のアルミナ(Al2O3)と反応して低融点物質である12CaO・7Al2O3を生成するためのソースとして使用可能である。
[反応式1]
CaTiO3(s)+3C(s)→CaO(s)+TiC(s)+2CO(g)
カルシウムジルコネートは、鉱滓、モールドフラックス、溶鋼などに対する耐食性を高める耐火材料であり、浸漬ノズル40の形状を形成するための材料である。また、カルシウムジルコネートは、溶鋼中のアルミナ介在物との接触時に低融点の液状物質を形成する酸化カルシウム(CaO)源を含有しているため、多く使用すればするほどアルミナとの反応性の側面からみて有利な結果が得られる。
カルシウムシリケートは、カルシウムジルコネートのCaOを拡散し易くし、自体もCaO成分を含んでいるため、灰チタン石とともにアルミナと反応して低融点物質を生成するためのソースとして使用可能である。
B2O3は、カルシウムシリケートの分化を抑えるための安定剤として使用可能である。カルシウムシリケートは、約800〜900℃において相転移が発生するが、B2O3が添加されると、カルシウムシリケートの相転移を抑えることができる。
黒鉛は、鉱滓、モールドフラックス、溶鋼などへの濡れ性が低く、熱伝導度が高い物質であり、カルシウムジルコネートの濡れ性を低減させて耐浸潤性を向上させ、温度の変化に対する耐熱衝撃性を与えるために使用可能である。黒鉛としては、鱗状黒鉛などが使用可能であり、主成分100重量%に対して10〜30重量%含有されてもよい。黒鉛の含有量が提示された範囲よりも少ない場合には、浸漬ノズル40の耐熱衝撃性が低下するおそれがあり、黒鉛の含有量が提示された範囲よりも多い場合には、強度の不足に起因して耐食性が弱くなり、熱伝導性が高くて放散熱が増えて溶銑の温度が大幅に低下するおそれがある。
バインダは、上述した主成分、すなわち、灰チタン石、カルシウムジルコネート、カルシウムシリケート、B2O3及び黒鉛を結合させて浸漬ノズル40に成形性を与えるために使用可能である。バインダはフェノール樹脂を含んでいてもよく、液状、固相など様々な形で使用可能である。
シリケートは、上述した耐火組成物に外そうして、即ち、主成分及びバインダに加えて更に含まれてもよく、浸漬ノズル40の耐熱衝撃性を向上させるために使用可能である。シリケートは、外そうにより耐火組成物100重量%に対して3〜10重量%含まれてもよく、シリケートの含有量が提示された範囲よりも少ない場合には、浸漬ノズル40の耐熱衝撃性を向上させ難く、シリケートの含有量が提示された範囲よりも多い場合には、耐熱衝撃性、耐食性などの浸漬ノズル40の物性を変更させるおそれがあるという問題がある。
図3に示すように、浸漬ノズル40は、溶鋼が移動可能な内孔部42を有し、溶鋼が外側、例えば、モールド50に移動可能な吐出口45を有するノズル胴体41を備えていてもよい。
上述したように、ノズル胴体41は、上部胴体41a、中間胴体41b及び下部胴体41cにより形成されてもよいが、図4に示すように、ノズル胴体41は、一体形に形成されてもよい。
図5は、鋳造が終わった後のノズルの写真であり、図6は、鋳造済みのノズルの成分を分析した結果を示す写真である。
Al2O3−C及びAl2O3−SiO2−Cのうちの少なくとも一種を含有する第2の耐火組成物を含む浸漬ノズルを設け、アルミニウムキルド極低炭鋼を用いて鋳造を行った後、浸漬ノズルの吐出口側を切断して吐出口に付着した反応物を観察した。
下部胴体41cに灰チタン石(CaTiO3)、カルシウムジルコネート(CaZrO3)、カルシウムシリケート(CaSiO2)、B2O3及び黒鉛(C)を含有する第1の耐火組成物を含む浸漬ノズルを設け、アルミニウムキルド極低炭鋼を用いて鋳造を行った後、浸漬ノズルの吐出口側を切断して吐出口に付着した反応物を観察した。
図6の(a)は、比較例による浸漬ノズルの吐出口成分を分析した結果であり、図6の(b)は、実施例による浸漬ノズルの吐出口成分を分析した結果である。ここで、色相が青色から赤色に進むにつれて当該成分の量が増えることを意味する。
20: ストッパ
30: 摺動プレート
40: 浸漬ノズル
41: ノズル胴体
41a: 上部胴体
41b: 中間胴体
41c: 下部胴体
42: 内孔部
43: 第1のライナ
44: 流路
45: 吐出口
47: スラグライン部
48: 第2のライナ
50: モールド
60: 溶鋼
61: 鋳片
62: 鉱滓
Claims (8)
- 鋳造用ノズルであって、
溶鋼が移動可能な内孔部を有し、前記溶鋼が前記内孔部の外側に移動可能な吐出口が形成されたノズル胴体を備え、
前記ノズル胴体は、溶鋼が移動可能な内孔部を有する上部胴体と、前記上部胴体の下部に配設され、前記溶鋼が前記内孔部の外側に移動可能な吐出口が形成された下部胴体と、
前記上部胴体と前記下部胴体との間に配設され、前記内孔部及び前記吐出口を連通させる流路が形成された中間胴体と、を備え、
前記溶鋼に浸漬される前記下部胴体は、灰チタン石(CaTiO3)、カルシウムジルコネート(CaZrO3)、カルシウムシリケート(CaO・SiO2、2CaO・SiO2)、B2O3、及び黒鉛(C)を含む主成分と、バインダと、を含む第1の耐火組成物により形成され、
前記上部胴体は、アルミナ(Al2O3)及び炭素(C)を含む耐火組成物と、アルミナ(Al2O3)及びシリケート(SiO2)並びに炭素(C)を含む耐火組成物のうちの少なくとも一種を含む第2の耐火組成物と、により形成され、
前記中間胴体は、前記第1の耐火組成物及び前記第2の耐火組成物を混合した混合物を用いて形成され、
前記混合物は、前記混合物の総質量100質量%に対して前記第1の耐火組成物を40〜60質量%、前記第2の耐火組成物は40〜60質量%含むことを特徴とするノズル。 - 前記内孔部に、前記第1の耐火組成物を含む第1のライナが配設されることを特徴とする請求項1に記載のノズル。
- 前記内孔部と前記流路に前記第1の耐火組成物を含む第1のライナーが配設される請求項1に記載のノズル。
- 前記第1のライナは、2〜8mmの厚さに形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載のノズル。
- 前記第1の耐火組成物は、前記第1の耐火組成物の質量を100質量%とした場合に、前記主成分を95〜99質量%含み、且つ、前記バインダを1〜5質量%含むことを特徴とする請求項4に記載のノズル。
- 前記主成分は、前記主成分の質量を100質量%とした場合に、灰チタン石(CaTiO 3 )3〜25質量%、カルシウムジルコネート(CaZrO3)28.5〜83.9質量%、カルシウムシリケート(CaO・SiO2、2CaO・SiO2)3〜15質量%、B2 O 3 0.01〜1.5質量%、及び黒鉛(C)10〜30質量%を含むことを特徴とする請求項5に記載のノズル。
- 前記主成分の質量を100質量%とした場合に、3〜10質量%のシリケート(SiO2)を更に含むことを特徴とする請求項6に記載のノズル。
- 前記バインダは、熱硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項7に記載のノズル。
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