JPH03295858A - 連続鋳造用耐火物 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は連続鋳造等に使われる鋳造用ノズル、特に、ノ
ズル閉塞を起こしやすいＡｆｌを多く含有する鋼種に適
する鋳造ノズルに関するもので、ＺｒＯ，−Ｃ質の耐食
性を保持しつつ、ノズル閉塞防止に効果のある鋳造用ノ
ズルに関する。

（従来の技術） 現在、製鋼においては、はとんどが連続鋳造プロセスと
なっており、その各所に鋳造用ノズルが使用されている
・ 鋳造用ノズルに要求される特性としては、耐熱性が充分
であること、耐スポーリング性がすぐれていること、溶
鋼、スラグ、パウダーに対し、耐食性がすぐれているこ
と、などが挙げられ、現在までに各種の改良がなされ連
続鋳造プロセスの安定した操業が図られてきている。

しかしながら、アルミキルド鋼等のアルミニウム添加鋼
においては、当初より大きな問題のひとつとして、ＡＱ
、Ｏ，がノズルの内壁に付着し、ノズルが閉塞するとい
う問題がある。

ノズル内に付着物が拡大すると、閉塞に至らないでも、
偏流による鋳片表面の品質の悪化、例えば傷等が発生す
る等の障害が発生する。今後さらに生産性向上のため高
速鋳造化を図る際に、ノズル閉塞による障害を起こさな
いよう、早急に解決すべき問題となっている。

鋳造用ノズル内に付着し、閉塞させる物質はＡｆｉ、０
３が主体となっており、これは溶鋼中のＡＱ、Ｏ，が鋳
造用ノズル内壁に付着、沈積するものと考えられている
。

鋳造用ノズルの閉塞を防止する手段のひとつとして、鋳
造用ノズルに不活性ガスを吹き込み、鋳造用ノズルの内
面から不活性ガスを吹き出させ、Ａｆｉ、Ｏ，のノズル
内面への付着を物理的に阻止する方法が採られ、広〈実
施されている。

また、他の手段としては、鋳造用ノズルの素材にＡＱ、
Ｏ，と反応して低融性物質を生成する成分たとえばＣａ
Ｏ成分あるいはＣａＯ−８ｉｎ、系成分等を含む原料を
使用し、それらの成分とＡＪ、Ｏ。

とが反応して出来た低融性物質が溶鋼とともに流れ去る
ことにより、付着を防止するという方法がある。

これらには、　ＣａＯを重量で１０％をこえる量を含む
、ＺｒＯ，−Ｃ−ＣａＯ質、あるいはＣａＯとＳｉｎ、
を加えたものを重量で１０％以上含むＺｒＯ，−Ｃ−Ｃ
ａＯ−８ｉＯ，質が知られている。

たとえば、ＺｒＯ，−Ｃ−ＣａＯ質について言えば、特
開昭５７−７１８６０号公報または特開昭６２−２８８
１６１号公報に開示されているように、当該ノズル素材
のＣａＯが付着主成分となっているＡＱ、Ｏ，と反応し
、第１図のＣａ０−ＡＱ、Ｏ３系状態図（Ｓｃｈｌａｃ
ｋｅｎａｔｉａｓ　Ｓｌａｇ　ａｔｌａｓ、　１９８１
Ｖｅｒｌａｇ　５ｔａｈｌｅｉｓｅｎ　ｍ、ｂ、Ｈ，、
Ｄｕｓｓｅｌｄｏｒｆ　Ｐ２８）の中で１２Ｃａ０７Ａ
ｎ、Ｏ，と液相とが共存するような。

Ｃａ０−Ａｆｉ、Ｏ，系の低融性の化合物を生成するこ
とによって、溶鋼とともに流れ去るというのがそれであ
る。

しかしながら、鹿野・原田ら耐火物４２　（１）２〜１
３　（１９９０）によれば、鋳造用ノズル素材中のＣａ
Ｏと付着物主成分のＡＱ２０．どの反応においては、付
着物のＡＱオ０３が材質内部に侵入し４Ｃａ０−ＡＱ、
Ｏ，系の低融性の化合物を生成して溶出するとしている
が、この場合、必然的に流れ去る溶損量は大きくなる。

また、溶鋼中のＡＱ濃度あるいはノズル材質中のＣａＯ
濃度によっては必ずしも低融性の化合物が生成しない場
合もあることも述べられている。

このことは、特開平１−１２２６４４号公報でも述べら
れており、同時にその場合には、閉塞を促進するとされ
ている。従って、当時開平１−１２２６４４号公報では
、低融性の化合物の生成を確実にするために、ＺｒＯ，
−ＣａＯ−８ｉｎ、−Ｃ質の鋳造用ノズルを開示してい
るが、この場合には、鋳造用ノズルの素材に付着物の主
成分であるＡＭ。

０、と反応して低融性の化合物を生成する成分をより多
く含有しているので、溶損量はさらに大きくなることが
考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 前者の、不活性ガス吹き込みの方法は付着防止に対して
有効な方法であるが、鋳造用ノズル内部に適切にガスを
流出するためには、鋳造用ノズル内・にスリット状の空
隙や、鋳造用ノズルの内面側の通気性を適切に確保させ
ねばならず、鋳造用ノズル製造上、難しい点が多いばか
りか、ガスの吹き込みによって、鋳片の品質に欠陥を生
じる場合もあるなどの問題がある。

他方、低融性の化合物を生成させる後者の方法において
は前述のようにＣａｂ、Ｓｉｎ、の含有量を多くするこ
とにより、鋳造用ノズル本体がＡｇ２Ｏ３と反応して流
れ去るということは、本来、鋳造用ノズルへの要求特性
である溶鋼に対する安定性を著しく犠牲にしたものであ
り、結果として耐久性を著しく劣化させたものとなって
いる。

（課題を解決するための手段） 本発明は、鋳造用ノズル全体あるいは一部が重量で、　
ＺｒＯ，：　５０〜９５％４Ｃ：Ｏ，１〜５０％。

Ｂ４Ｃ：０．１〜２０％、又はＢ２０，０．１〜５０％
４ＣａＯ：０．２〜１０％の組成からなることを特徴と
する鋳造用ノズルに関するものである。

本発明者らは、上記問題点を解決するために、種々実験
を試みた結果、従来、浸漬ノズルのパウダーラインに使
用されているＺｒＯ，−Ｃ質に、少量のＣａＯとＢ４Ｃ
を添加すると、ＺｒＯ，−Ｃ質の材料とＡＭ、０．質の
材料との境界に溶鋼とともに流出するような低融物を容
品に生成することを知見し、本発明を完成させた６ すなわち、次の実験によってＡｆｉ、Ｏ，質の材料とＺ
ｒＯ，−Ｃ質の材料の境界部の溶鋼による溶損深さがＢ
４ＣとＣａＯの添加によって、大きくなることを確認し
た。

第２例に示すような、高周波誘導炉によって鋼を溶解す
る装置を用いて溶鋼の側壁に試料を第３図に示すように
８角管状にセットし、試料５のＡＱ、Ｏ，質ａの材料と
ＺｒＯ，−Ｃ［ｂの材料の境界部の溶損深さ６を測定し
た。第２図は耐食性等の試験装置を示し、１はコイル、
２は耐火容器、３は耐火性スタンプ材、４は溶鋼、５は
試料である。第３図は試料セットの状況を示し、（イ）
は平面図で、（ロ）は縦断面説明図を示す。

この実験に用いられた試料５は、巾：内側Ｗ８３８■、
外側Ｗ１５５ｍ＋、長さＬ：１５０ｍ＋、厚さＤ＝２０
■であり、長さ方向を約半分ずつａはＡＱ、Ｏ，質の材
料とｂはＺｒＯ，−Ｃ質の材料とで張り合わせたもので
ある。

実験の条件は試料についてはＣａｂ、Ｂ４Ｃの添加量に
よって４種類各２枚ずつ、溶鋼種は５Ｓ４１、溶解温度
１５５０〜１６００℃、溶解時間１２０分で行なった。

試料の特性およびＡＭ、Ｏ，質の材料とＺｒＯ。

Ｃ質の材料との境界部の溶損深さ６の結果を第１表に示
す。

第１表 これは、　Ｂ４Ｃが鋼中の酸素等に酸化されて生じたＢ
２Ｏ，とＡＱ、Ｏ，及びＣａＯとの３成分系において、
詳細な状態図等は不明であるが、第４図のＡＱ、Ｏ，−
Ｂ、Ｏ，系状態図（Ｋ、Ｈ，Ｋｉｍ　ａｎｄ　Ｆ、Ａ。

Ｈｕｍ閣ｅｌ、　　Ｐｒ１ｖａｔｅ　　ｃｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎ、　　Ｄｅｃ、２０．　１９６１）に示さ
れるように、　Ｂ、Ｏ，の割合が高いところでは、融点
が非常に低く（これは第３図６の境界部近傍で生ずる）
、これが先のＣａＯ−Ａ　１１．０□系に対しても、低
融化に対して、効果的に働くものと考えられる。

このため、境界部がすみやかに溶損されたものとおもわ
れる。

本発明による連続鋳造用耐火物は第５図に示す浸漬ノズ
ルの他にタンデイツシュ用ストッパーロングノズル、上
ノズル等溶鋼と接触する耐火物においては、全て使用す
ることができる。

以上の、従来のＺｒＯ，−Ｃ質に少量のＣａＯおよびＢ
４Ｃを添加すれば、ＡＱ２０．質の材料とＺｒ０８−Ｃ
質の材料との境界部のみが、その添加量の増加にしたが
って、より深く溶損されるという結果に基づいて、本発
明に至ったものである。

（作用） 上記のノズル全体あるいは一部が重量で、ＺｒＯ□：５
０〜９０％、Ｂ４Ｃ：０．１〜５０％、又はＢ２０３０
．１〜５０％４ＣａＯ：　０．２〜１０％４Ｃ：０．１
〜５０％の組成を持つ鋳造用ノズルは、ＺｒＯ，として
粒度１０〜５０００μ腸の部分安定化されたジルコニア
を用いる。Ｂ４Ｃとして、合成された粒度４４μ■以下
の炭化ホウ素を用いる。ＣａＯとして粒度８０μ扉以下
の合成ＣａＯ−２ｒＯ２を用いる。Ｃとして粒度２５０
　ｐｍ以下の天然グラファイトを用いる。　これらの原
料を所定量配合し、フェノールレジンあるいはピッチタ
ールと共に混練し、冷間静水圧プレス等で成形後、非酸
化性雰囲気で焼成する。このように製造された鋳造用ノ
ズルはＺｒＯ２が主成分となっているため、溶鋼に濡れ
難く、耐食性も優れている。

又、Ｂ４Ｃ，ＣａＯを含むため、ＡＱ、０３が付着した
場合、鋳造用ノズル素材との境界部が前述のように、容
易に侵食されるため、結果としてＡＱ。

０□の付着、成長が防止できる。

この場合、　ＣａＯの含有量が充分少なくて済むので、
境界部のみが侵食され、ＡＱ、Ｏ，による本体の溶損が
ほとんどないのが特徴である。さらにＢ４Ｃは酸化防止
効果があるので、酸化損耗が著しく抑制される。

次に、本発明において、各成分範囲を規定した理由につ
いて示す。

ＺｒＯオが重量で５０％未満では耐食性が低下し重量で
９５％を超えると、耐スポーリング性が低下して実用に
即さない４Ｃが重量で５０％を超えると、耐食性が低下
し、重量で０，１％以下では耐スポーリング性が低下す
る。

Ｂ４Ｃは重量で０．１％未満では効果がなく重量で５０
％を超えると耐食性が低下する。

ＣａＯは重量で０．２％より少ないと、効果が少なく、
また耐スポーリング性も低下する。重量で１０％を超え
ると溶損が大きく耐久性に問題がでてくる。

（実施例） 以下に本発明の実施例について説明する。

第５図に実施した浸漬ノズルの構造を示す。

７はＡｆｉ、Ｏ，−Ｃ質、８はＺｒＯ，−Ｃ質のパウダ
ーライン用材質、９がノズルの内孔部、に相当し、９の
浸漬ノズル内孔部が本発明材質を用いた部分である。こ
れを、同一のタンデイツシュに取り付けて、比較例も合
わせて１１種類を同一条件のアルミキルド鋼について連
続鋳造を行なった。

付着の度合については、第５図Ａ−Ａ’断面の狭縮率で
評価した。

狭縮率は、付着部の断面積を写真上で測定し、同様に測
定したノズル断面積に対する割合で示した。また、各材
質について耐食性の試験を行なった。試験の装置は第２
図に示したものと全く同様で試料５にそれぞれの材質を
配したものである。

この場合の試験条件は試料寸法が、巾：内側３８■、外
側５５■、長さ：１５０■、厚さ：２０１、溶銅種：５
Ｓ４１にアルミニウム金属０．４％を添加したもの、溶
解温度１５５０℃〜１６００℃、溶解時間５時間、また
表面には溶鋼の酸化等を防ぐためにタンデイツシュのス
ラグを浮かべて行なった。

溶損量はスラグラインの溶損深さと溶鋼部の溶損深さを
測定して判定した。

以上の結果を材質特性と合わせて第２表に示す。

本発明品は何れの場合も従来のＡＭ、Ｏ，−Ｃ１ＺｒＯ
，−Ｃ質より付着が少なく、１／３以下である。

又、　　ＺｒＯ，−Ｃ−ＣａＯ−５ｉＯ，質とほぼ同等
であるが、　ＺｒＯ，−Ｃ−ＣａＯ−８ｉｎ、質の場合
は吐出孔溶損が大きく通銅量１１５０トンで使用不能と
なった。

（発明の効果） 以上、記述したように、本発明によれば、閉塞の源であ
るＡＪ、Ｏ，等の付着がし難く、しかも耐溶損性も損な
わない鋳造用ノズルの提供が可能となり、連続鋳造プロ
セスによる鋼の安定した品質製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣａ０−ＡＱ、Ｏ，系の状態図、第２図は、耐
食性等の試験装置、第３図は試料セットの状況、第４図
はＡ　Ｉｔ　ｚ　Ｏ３−Ｂ　ｚ　Ｏ−系状態図、第５図
は実施例で用いた浸漬ノズルの材質構成を示したもので
ある。 １・・・コイル　　　　　　２・・・耐火容器３・・・
耐火性スタンプ材　４・・・溶鋼５・・・試料　　　　
　　　６・・・境界部溶損深さ７・・・ＡＱ、Ｏ，−Ｃ
材質、 ８・・・ＺｒＯ，−Ｃ系パウダーライン材質９・・・ノ
ズル内孔部で本発明材質 節 図 １、コイル ２、耐火容器 ３、耐火柱スタンプ材 ５、試料 第 ３ 図 （イ） １１１ Ｃ口）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ＺｒＯ＿２：５０〜９５％、Ｃ：０．１〜５０％、Ｂ
   ＿４Ｃ：０．１〜５０％、又はＢ＿２Ｏ＿３０．１〜５
   ０％、ＣａＯ：０．２〜１０％の組成からなることを特
   徴とする連続鋳造用耐火物。