JPH04149073A - 溶湯容器出湯口の充填材 - 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、溶融金属等の溶湯容器で、主にスライディン
グノズルを有する取鍋の出湯口内で溶場の凝固防止と溶
鋼中の非金属介在物を低減するための溶湯容器出湯口の
充填材に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、溶湯容器出湯口取鍋出湯口のノズル部（主にスラ
イディングノズル部）の充填材には、融点が高く難焼結
性で、かつ流動性の良い材料として、安価で保存性も優
れるとして、珪砂を主体とした材料が多く用いられてい
る。しかし、この珪砂質を主体とした材料を該ノズル部
の充填材として用いた場合、出湯と共に充填材が次工程
の溶湯容器であるタンデイツシュ内の溶湯に混入する。

この溶場が綱の連続鋳造であるタンデイツシュ内溶鋼で
、ことにＡ！キルド鋼である場合には、溶鋼中Ｓｏ１．
　／Ｖにより、珪砂すなわちＳｉＯ□の還元が起こり多
量のＡｌｔｏｓが生成し、非金属介在物となって鋼片内
に残り、品質への悪影響を及ぼす欠点があった。

このような溶鋼中での非金属介在物生成を除くために、
珪砂系に代わってアルカリ土類金属炭酸塩を主成分とし
た粒子に、炭素またはＣａＯ１Ｍｇ０１Ｃｒｙ’ｓ等を
含有する材質を使用するものが特開昭５９−２６９８０
号公報で提案されている。これは、炭酸塩の分解ガス発
生を利用するものであるが、分解ガス発生後の体積がほ
ぼ半分になることから充填材への溶鋼の侵入が大きく、
炭酸塩単味での採用は不適当である。そこで、溶鋼侵入
防止策としてこれらの材質に炭素等を混入して使用する
ことを同時に提案しているが、溶鋼中への炭素の溶解が
あり、鋼中の炭素ピックアップの問題、また、この熔解
時の溶鋼との置換の形で溶鋼侵入が起こりこれらの溶鋼
の凝固によって即時開孔に支障を及ぼすという問題点が
あった。

〈発明が解決しようとする課題〉 前述従来技術の溶湯容器出湯口の充填材には、（１）　
　シリカ質では鋼中のＳｏｌ、　／Ｖ等で還元され、Ａ
ｌｔｏｓ系介在物の多発を起こす。

（２）アルカリ土類金属炭酸塩を使用する際には、溶鋼
の侵入防止の適策がない。

という問題点があった。

本発明は以上のような従来技術における溶融金属容器の
出湯口（スライディングノズル部）の充填材にかかる問
題点を解消するための溶湯容器出湯口の充填材を提供す
ることを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するだめの本発明は、スライディンクリ
ズルにより出湯口を開閉する？容湯容器出湯口の充填材
であって、アルカリ土類金属炭酸塩の粒子とアルミナ粒
子の混合物から成ることを特徴とする溶湯容器出湯口の
充填材である。

また本発明においては、アルカリ土類金属炭酸塩は石灰
石、苦土、苦灰石の一種または二種以上を６０〜９５重
景％、置部ミナ粒子は５〜４０重量％の混合物から成る
ものを使用するのが好適である。

く作　用〉 前述のように本発明では溶湯容器出湯口にアルカリ土類
金属炭酸塩とアルミナ質耐火材粒子の混合物を該充填材
として使用する。このアルカリ土類金属炭酸塩中の炭酸
分が分解、気散して空隙ができた組織を、アルミナとの
反応によってＭｇ０Ａ／　ｚ　Ｏｙ、ＣａＯ／Ｖｚ０３
等の化合物を生成し、該充填材の表層を緻密化する。こ
の表層の緻密化が充填材への溶湯の侵入を抑制する。該
充填材は、たとえば鋼の連続鋳造における溶鋼のタンデ
イツシュに流入後はその成分がＭｇＯ１Ｃａｂ、　Ａ／
２０３であるため、溶鋼中のＭ等による還元は起こらな
いことから溶鋼中への非金属介在物生成を抑制すること
ができる。

本発明に使用する材料としては、石灰石、苦土、苦灰石
（ドロマイト）等にアルミナを配合したものを用いる。

ドロマイトにアルミナを配合した場合を例にすれば、取
鍋に溶鋼を受けた初期において、溶鋼と接触した充填材
の表面層では、（Ｍｇ・Ｃａ）２ＣＯｓ　→ＭｇＯ・Ｃ
ａＯ＋２Ｃ（ｈ　ｔの反応が生し、ドロマイト粒は多孔
質粒子となる。この分解反応は約６００〜１０００°Ｃ
で起こり、またＣＯｌとして約半分の体積が消失する。

出湯口のノズル部に配したドロマイトは受綱によって表
層部から下部側へと高温になり、暫時分解が起こる。こ
のとき、表層部においては、残ったＭｇＯとＣａＯ分が
溶鋼の熱を直接受ける状態となるために高温での焼結性
収縮が起こる。従来の技術はこの収縮によって発生ずる
充填材層内の間隙に）容器の侵入が起こり不開孔発生率
の増大を余儀なくされていた。本発明では、同時にアル
ミナ料金配合することによって以下のような作用を発揮
させる。

（１）　　ＭｇＯ＋ＡｈＯｆｆ→ＭｇＯ・ＡｌｚＯｘス
ピネルを形成させ、体積膨張を付与して間隙の幅、量共
に減少し溶鋼の侵入、浸透を防止する。

（２）　　ＣａＯ＋Ａ７２０ｆｆ　→Ａ１２０３−Ｃａ
Ｏ系の熔融膜層を形成させ、溶鋼の侵入、浸透を防止す
る。

ドロマイトとアルミナの場合には上記の２つの作用が同
一層内で発揮されるためにより有効である。ドロマイト
とアルミナの場合を例にして作用を述べたが、前述した
ように、苦±（ＭｇＣ（ｈ）とアルミナを用いた場合に
は前記ｍ、また石灰石（ＣａＣＯ２）とアルミナを用い
た場合には（２）がそれぞれ単独で作用し、同様な効果
を発揮する。

以上のように、充填材表層部に溶鋼熱によって適度な膨
張あるいは溶融膜を形成することで溶鋼の侵入あるいは
浸透を防止するものであるが、これらの適正な層ＰＪを
形成することは出湯口の即時開花を成す上で重要である
。すなわち、厚ずぎると溶鋼静圧だけで破壊に至らず充
填材の不開孔となり、０２ジエノ１等での強制開孔を余
儀なくし、溶ｗ４汚染を起こすことになり、これらの充
填材を用いる効果が半減する。

そこで即時開孔が保障できるようこれらの組成について
／８鋼取鍋の使用にｍ（以した条件、すなわち内径６０
ｍｍの耐火型るつぼ内に該充填材のテスト材を設置し、
これを耐火れんが製容器の底部面にるつぼ上面が平滑に
なるように設置し、耐火れんが製容器と共にガスバーナ
ーで加熱し１１００’Ｃで３０分間保持した。その後、
高周波誘導炉によって溶融した溶ｉ　（ＣＯ，１％、１
６８０’Ｃ）　　１００ｋｇを注入し、更にガスバーナ
ーで溶鋼表面を加熱しながら１．６００°Ｃ±２０’Ｃ
で６０分保持した後大気放冷した。

常温に冷却後解体し、充填材への溶鋼侵入厚、充填材の
焼結層厚さを測定した。焼結層厚さは指頭で離脱できな
い部分として判定した。また、比較材として従来使用さ
れている珪砂（ＳｉＣｈ　；　９７．５％、Ｎａ２Ｏ＋
に、Ｏｉ　　１．５他ＦｅｚＯ＋＋／ＶｚＯｉ　＋　Ｃ
ａＯ等・　ｌ、０％）を同時にテストした。この珪砂質
比較材の溶鋼侵入厚は１８±２閣、焼結層厚さは３±２
市であった。この合計厚さ（以下に硬化層という）２１
±４ｍを基準にして本発明充填材の即時開花保障組成を
決定する手段に用いた。

すなわち、硬化層が２５１１１！１１以下である組成が
即時開孔を保障することができる。これらの実験結果を
第１回〜第３図に示す。第１図〜第３図は溶鋼侵入厚さ
と焼結層厚さの合計（硬化層）を示したものである。ま
た、これらに供した石灰石、苦土、苦灰石、およびアル
ミナの組成を第１表に示す。

このときの粒度構成は２ｍ以下の粒子で平均が１．１誦
のものを使用した。

第１図は石灰石とアルミナの混合物、第２回は苦土とア
ルミナの混合物、第３図は苦灰石とアルミナの混合物の
ものである。

いずれの場合もアルミナを含まない単味のものは硬化層
が３５Ｉｌ＋ｍ以上であり、従来材よりはるかに大きく
即時開花は不可能であることがわかる。とくにこれらは
？Ｈｉｌ侵大層がほとんどであった。これに対してアル
ミナを配合すると硬化層は小さくなり、その配合量は５
％程度あればいずれも従来材と同等のものになる。すな
わち、アルミナの配合量は５％以上必要であると言える
。さらにアルミナの配合量を増加すれば硬化層は小さく
なり、アルミナ量が２０〜３０％で最小厚となってアル
ミナ量が５０％になると硬化層は従来材の硬化層より大
きくなり適用域を外れる。これらのアルミナ配合量５０
％あるいは６０％の硬化層を解析すると、溶鋼侵入厚さ
は小さくなるものの逆に焼結層の厚さが増大している。

以上のように、石灰石、苦土、苦灰石の単味として該充
填材として用いた場合には、溶鋼の侵入を主とした硬化
層が大きく、適用不可能であることは明らかである。そ
してこれらの材質にアルミナを適量配合することにより
、従来即時開孔がほぼ１００％達成している珪砂質と同
等の硬化層が得られる。そのアルミナ配合の適正値は５
〜４０％である。

同様の実験手法を用いて該炭酸塩のそれぞれ二種類を１
対１で配合した混合物にアルミナを配合したときの硬化
層を第４図に示す。第４図においてＡは石灰石と苦土混
合物、Ｂは石灰石と苦灰石混合物、Ｃは苦土と苦灰石混
合物を示す。また、該炭酸塩三種類をそれぞれｌ：ｌｌ
で配合した混合物にアルミナを配合したときの硬化層を
第５図に示す、、該炭酸塩の二種あるいは三種を配合し
たものにアルミナを配合した場合も、それぞれの該炭酸
塩にアルミナを配合した場合とほぼ同等の硬化層を形成
しており、該炭酸塩の二種以上の混合にアルミナを配合
しても同様の効果を発揮すると言える。すなわち、該炭
酸塩を単味あるいはそれぞれの混合物に５〜４０％のア
ルミナを配合することによって、製鋼用取鍋のスライデ
ィングノズル部の即時開孔を保障できる硬化層にするこ
とを可能にした。

〈実施例〉 以下に実験で得た適用範囲の組成を用いた実用の実施例
を述べる。

実施側↓ ２３０ｔｏｎ熔鋼取鍋の注湯用スライディングノズルの
上部ノズル内（７０＋１１０１φ）に充填材として、苦
灰石（ドロマイト）８０％とアルミナ粒２０％の比率で
混合したものを３０ｋｇ設置し、転炉より受鋼した。

受鍋後ＲＨ脱ガス処理を行い連続鋳造用タンデインシュ
上部に設置した。直ちに大気遮断用ロングノズルと接合
し、取鍋スライディングノズルを開孔し取鍋からタンデ
イツシュへの溶鋼注入を行った。このとき該充填材は何
ら問題なく開孔した。

これらの溶鋼は薄板材用低度アルミキルド綱で、従来開
孔性に優れ一般に使用されていた珪砂質の場合にしばし
ばあった鋼中Ｓｏ１．　／Ｖとの反応も見られず、また
単にアルカリ土類金属炭酸塩を使用した場合に起きた充
填材不開孔も発生せずに鋳片の品質向上に寄与すること
ができた。

夫旅班Ｉ 実施例１と同様の操業工程で、充填材に苦土と苦灰石を
１＝１で配合したものにアルミナ粒３０％を混合したも
のを使用した。この場合も充填材はスライディングノズ
ル開孔と同時に即時開孔し、しかも鋳片品質向上への寄
与もはたすことができた。

〈発明の効果〉 鋼の連続鋳造において、タンデイツシュ内の非金属介在
物を低減することができ、次工程の鋳片内においても当
然非金属介在物の混入が減少し、鋳片品質の向上を図る
ことが可能になる。

また、この充填材の硬化層厚さを溶鋼静圧によって自然
破壊する適正厚さに調整することにより、即時自然開孔
を保障することが可能になり安定操業の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は石灰石、苦土および苦灰石にそれぞれ
アルミナを配合したときの硬化層厚みを示す線図、第４
図は該炭酸塩の二種混合物にアルミナを配合した場合、
また第５同は該炭酸塩三種の混合物にアルミナを配合し
たときのそれぞれの硬化層厚みとの関係を示す線図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　スライディングノズルにより出湯口を開閉する溶
   湯容器出湯口の充填材であって、アルカリ土類金属炭酸
   塩の粒子とアルミナ粒子の混合物から成ることを特徴と
   する溶湯容器出湯口の充填材。
2. ２．　アルカリ土類金属炭酸塩は石灰石、苦土、苦灰石
   の一種または二種以上を６０〜９５重量％、アルミナ粒
   子は５〜４０重量％の混合物から成る請求項１項記載の
   溶湯容器出湯口の充填材。