JPH03257061A - 連続鋳造用タンディッシュにおける溶鋼排出機構部の溶鋼接触面用耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は連続鋳造用タンデッシュの溶鋼排出機構部、例
えばタンデッシュノズルやストッパーの溶鋼接触面側表
層を構成するための耐火物に関し、詳細には介在物の付
着を抑制するための耐火物組成に関するものである。

［従来の技術］ 溶鋼の連続鋳造においてはタンデイツシュノズルが使用
されている。そしてタンデイツシュノズルを通過する溶
鋼の流量を制御する方法としては、第２図（ａ）に示す
様な耐火物製ストッパー２を用いてタンデイツシュノズ
ル１の上端内周面と上記ストッパー２の先端部との隙間
を制御することによって行なう方法や、第２図（ｂ）　
に示す様に耐火物プレートを水平方向へ摺動自在に重ね
たスライドバルブ４を用い、該スライドバルブ４の開き
量を調節することによって行なう方法等がある。

上記タンデイツシュノズルを介して溶鋼を鋳型へ向けて
排出しはじめると、溶鋼中の非金属介在物（以下、介在
物という）がタンデイツシュノズルの内面やストッパー
の表面に付着し始めることが知られている。そしてこの
様な介在物の付着、堆積が進行すると、タンデイツシュ
ノズルの溶鋼通路或は該ノズルとストッパーの間隙が次
第に縮小し、ついにはノズル内を完全に閉塞して、鋳造
を停止せざるを得ない事態となる。また完全なノズル閉
塞に至らないまでも、溶鋼通路が狭まることによって、
必要とする溶鋼流量が確保できなかったり、あるいは付
着した介在物の一部が剥離して鋳型内の溶鋼辷巻き込ま
れこれが鋳片中に入フて製品欠陥の原因となる等、介在
物のノズル付着は連続鋳造の生産性及び製品品質に大き
な影響を与えるものである。

そこでこれまでもノズルへの介在物の付着を防止するこ
とを目的として下記の様な種々の方法が提案されている
が、未だ完全な解決に至っていないのが実情である。

例えば第３図に示す技術はノズルに設けたガス吹込口５
からアルゴン等の不活性ガス６を溶鋼流路内に吹き込む
方法であり、介在物の付着防止には有効であるが、吹き
込まれた不活性ガスが溶鋼中に捕獲され、製品において
ピンホール欠陥となる場合もあり、高級鋼の鋳造には不
適切である。

ところでノズルやストッパーへの付着が問題となる介在
物は、その大部分がアルミナ介在物であることが知られ
ている。これは溶鋼がノズルを通過する際に冷却される
ことによって溶鋼中における酸素の溶解度が低下し、過
飽和となった酸素が、やはり溶鋼中に溶解しているアル
ミニウム等と反応してノズル或はストッパー表面にアル
ミナ介在物等を生成付着させることによるものと考えら
れている。この様な点に着目して３４４図や第５図に示
す様な技術が開発されている。第４図はノズル１内に断
熱層７を形成することによってノズル内の溶鋼が冷却さ
れることを防止したものであり、断熱層７は空間層の形
成若しくは熱伝導率の低い耐火物を配設することによっ
て形成されている。

また第５図はノズル１内面に黒鉛板８及びジルコニア耐
火物９を積層したものであり、溶鋼内で過飽和となった
酸素を、ジルコニアの固体電解室としての性質を利用し
てノズル耐火物外表面側に除去し、ノズル内表面やスト
ッパー表面に介在物が成長することを抑制しようとする
ものである。

さらにノズル材質の改良によってノズル閉塞を防止する
技術としてはジルコニア−黒鉛質、ジルコニア−石灰−
黒鉛質、シリカ含有量の低いアルミナ−黒鉛質、あるい
はマグネシア−黒鉛質等を用いることも検討されている
。

しかしながら上記したいずれの手段も、介在物の付着防
止に顕著な効果を挙げているとは言えない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記事情に着目してなされたものであって、溶
鋼の連続鋳造において、タンデイツシュノズル内面やス
トッパー表面における介在物の付着防止に顕著な効果を
有する耐火物の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成した本発明とは、連続鋳造用タンデイツ
シュにおける溶鋼排出機構部の溶鋼接触面用耐火物であ
って、アルミナの含有率が７０〜８０重量°％（以下％
は重量％を意味する）であるアルミナおよびマグネシア
二元系スピネル酸化物と、これに内置として５〜２０％
の黒鉛を配合した組成からなることを要旨とするもので
ある。

［作用］ 以下の説明においてはノズルを代表的にとりあげるが、
本発明の通用対象はこれによって限定される訳ではない
。

ノズルへの介在物付着現象は、まず前記の様にして過飽
和の酸素と溶鋼中のアルミニウムの反応によってアルミ
ナ系介在物等が生成し、この介在物がノズル表面に衝突
し、ノズルを構成する耐火物粒子に焼結されることによ
って生ずるものであると考えられる。

従ってノズルへの介在物付着を防止するには、■ノズル
に介在物が衝突する頻度を低くするか、■介在物と耐火
物粒子の焼結性を小さくするか、あるいは■この両方の
条件を満たす必要がある。

本発明に係るスピネル貿耐大物の使用は、上記条件の内
、■焼結性を抑制する方法を採用するものである。本発
明で言うスピネル買耐大物は、いわゆるアルミナ−マグ
ネシア系耐火物のうち、アルミナの含有率が７０〜８０
％であるアルミナおよびマグネシア二元系スピネル化合
物（ＡｈＭｇＯ４）の固溶体を酸化物成分として含有し
、遊離のアルミナあるいはマグネシアを実質上含有せず
、しかも５〜２０％の黒鉛を肉量として含有している耐
火物である。

前述の如くノズルの材買面からアルミナ介在物付着を防
止する方法が数多く検討されてきたが、アルミナ介在物
はこれまで検討されたいかなる酸化物に対しても焼結し
やすく、現在まで有効な手段はほとんど見出されていな
い。

本発明は上記の様な材質選定実験を繰り返す中で、偶然
見出した現象に基づくものであり、その機構については
解明されていないが、スピネル固溶体に対するアルミナ
介在物の付着性が低い理由は、本来アルミナ介在物との
焼結反応が起こりやすいアルミナあるいはマグネシアが
、固溶体を形成してスピネル化合物となることによって
、その活性を失うからであると推定される。

本発明者らが金属アルミニウムを含む溶鋼中にマグネシ
ア−黒鉛買耐大物を浸漬させてアルミナ介在物の付着性
を調査する実験を行なう中で、上記耐火物の表面にアル
ミナ介在物が付着しないという現象が見出された。上記
耐火物を調査分析したところ、上記耐火物のマグネシア
粒表面にはマグネシアと溶鋼中の溶存アルミニウムある
いは懸濁アルミナ介在物とが反応して生成したと考えら
れるスピネル化合物が形成されていた。さらに該スピネ
ル化合物の層を分析したところ、アルミナとマグネシア
からなるスピネル化合物（ＡＩＪｇＯ４）の固溶体であ
ることが判明した。即ち上記実験ではアルミナ介在物が
マグネシアと反応し、その生成物がアルミナ介在物のそ
れ以上の付着に対して保護層として作用するものと思わ
れる。

そこで本発明者らは更に下記の実験を行ない該固溶体の
最適な成分組成を求め、前記知見を再現性あるものにす
ることによって本発明を完成させた。

［実施例］ まず第１表に示す様にアルミナとマグネシアの含有率を
種々に変化させたスピネル耐火物（ＮＯ０１〜６）、ア
ルミナ耐火物（Ｎｏ、７）、ジルコニア耐火物（Ｎｏ、
８）に黒鉛を夫々１５％添加した８種の試験片（２０■
φｘ２００ｍｍ）を作成した。尚゛スピネル耐火物によ
る試験片Ｎ０１１〜Ｎｏ。

６のうち、Ｎ００１と２はスピネル固溶体単独で層を形
成しており、一方Ｎ０１３と４はスピネル固溶体とマグ
ネシアの２層を形成し、またＮ０２５と６はスピネル固
溶体とアルミナの２層を形成したものである。上記試験
片を金属アルミニウム０．０５〜０．１％が添加された
溶鋼内に１５７０℃で１時間浸漬して、アルミナ介在物
の付着性を比較した。

結果は第１表に併記する。

第１表からアルミナ−マグネシア系耐火物（Ｎｏ、　　
１〜６）のうち、アルミナの含有率が７０〜８０％であ
りスピネル固溶体単独で構成された耐火物（Ｎｏ、　ｉ
、　２）において、アルミナ介在物の付着が非常に少な
いことがわかる。

次に黒鉛添加量が介在物付着量に与える影響を調査する
目的で、アルミナ含有率７８％のスピネル酸化物に、内
置として黒鉛を０．５，１０゜１５．２０．２５％配合
した試験片を作成し、上記と同様の介在物付着試験を実
施した。結果は第２表に示す。

黒鉛含有量による介在物付着量の大きな変動は見られな
かったが、黒鉛を含有しない場合では試験片に大亀裂が
発生し、黒鉛を２５％含有する場合では侵食が著しく、
耐火物としては使用に適さないものであった。

さらに２つのストランドを有する連続鋳造タンデイツシ
ュにおいて片側のストランドには本発明に係るアルミナ
７８％を含有するアルミナ−マグネシア二成分系スピネ
ル原料に黒鉛を１５％配合した耐火物（前記試験片Ｎｏ
、２）からなるノズルとストッパー（実施例）を使用し
、他方のストランドには従来の材質であり、前記試験片
Ｎ０１８に用いたジルコニア−黒鉛質のノズルとストッ
パー（比較例）を使用して、溶鋼９０トンを鋳造した。

介在物のノズルへの付着状況を後述のストッパー開度に
より比較した。

所定の量を鋳造するにあたり、ノズルおよびストッパー
に介在物が付着し始め溶鋼通路が狭ばまると、ストッパ
ーを次第に引き上げていかないとやがてノズルが閉塞し
てしまう。従って上記ストッパーの引き上げ量を介在物
の付着状況の尺度として用い、従来材で９０トン鋳造す
る際のストッパー引き上げ量を基準ストッパー開度（指
数：１）として第１図に示した。

比較例の場合は、鋳造初期段階からストッパーを上昇さ
せる必要があり、９０トンの鋳造終了時には著しく増大
するのに対して、実施例の場合には、ストッパー上昇開
始時期も遅く上昇量も比較例に比べてはるかに少なく、
本発明によってアルミナ介在物の付着量が著しく抑制さ
れていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、アルミナ介在
物の付着性が抑制された連続鋳造用タンデッシュノズル
およびストッパーを提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明と従来の材質のタンデイツシュノズル
及びストッパーによる介在物付着量の関係を示すグラフ
、第２図（ａ）　、　（ｂ）はタンデイツシュノズルの
流量制御方法を示す概略説明図、第３図〜第５図は従来
のタンデイツシュノズルを示す概略説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミナの含有率が７０〜８０重量％であるアルミナお
   よびマグネシア二元系スピネル酸化物と、これに内量と
   して５〜２０重量％の黒鉛を配合した組成からなること
   を特徴とする連続鋳造用タンデッシュにおける溶鋼排出
   機構部の溶鋼接触面用耐火物。