JPH04270040A - 連続鋳造用浸漬ノズル - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造において
、溶鋼をタンディッシュからモールド内へ鋳込むために
使用されるガス吹き込み型浸漬ノズルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、連続鋳造においては、溶鋼を酸化
させることなくタンディッシュからモールド内に供給す
るために、浸漬ノズルが利用されている。浸漬ノズルの
材質としては、アルミナ及び炭素を主体とし、これに２
０ｗｔ％程度のシリカを含有するものが主流となってい
る。このような浸漬ノズルでは、鋳造時間の経過ととも
に鋼中析出物のアルミナ及び地金がノズル内壁に付着し
、激しい場合にはノズル閉塞を引き起こし鋳造を停止す
る場合もあった。

【０００３】この問題を解決する手段の１つとして、例
えば、特公昭５８−３４６７号公報に示されるように、
　浸漬ノズル内孔と同心円となる多孔質の筒状耐火物（
内孔体）を浸漬ノズル本体に内挿し、この多孔質耐火物
内壁からＡｒその他の不活性ガスを吹き込むことが知ら
れている。しかし、本方法により吹き込まれたＡｒガス
は、一部モールド内で浮上中に凝固界面に捕捉され、気
泡として鋳片内に残留する。この気泡は、大きなものほ
ど熱間圧延、冷間圧延後も圧着されず、鋼板表面にふく
れ欠陥として現れる。ここで、ふくれ欠陥とは熱間圧延
、冷間圧延後の鋼板表面に現れる欠陥で、幅１〜４ｍｍ
、長さ数ｍｍに隆起した、あるいはこれら数ｍｍの隆起
が点状に連続し３００ｍｍにも渡って連なったものをい
う。 このふくれ欠陥は鋼板中の炭素濃度を極力低下させた、
例えば炭素濃度が５０ｐｐｍ以下の極低炭素鋼において
、製品中の固溶炭素を析出物として固定させるためにＴ
ｉを添加させた鋼種にとりわけ多く発生し、製品歩留ま
りの大幅な低下を招いている。

【０００４】そこで、浸漬ノズルの閉塞防止を確実に享
受しつつ、ふくれ欠陥の発生を抑制するために、溶鋼ト
ン当たり４Ｎｌ以下に制限したＡｒと残余Ｎ２との混合
ガスを用い、鋳片内部に捕捉されるガス気泡に基づく１
ｍｍφ以上のピンホール数をトン当たり１０個以内に低
減させる方法（特開昭６２−３８７４７号公報）が報告
され効果を発揮している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浸漬ノ
ズルからＮ２ガスを吹き込んだ場合には、特に鋳造速度
が速くなりＮ２気泡が鋳片の奥深くまで持ち込まれ溶鋼
との接触時間が長くなると、溶鋼中に吸収され、既に存
在する以上に溶鋼中窒素濃度が増加する。この窒素成分
は、凝固段階及び冷却段階において種々の窒化物として
鋼材中に析出してくるため、薄鋼板の加工性、成形性に
支障をきたす恐れがあり、極力低いほうが好ましい。し
たがって、鋼材特性の一層の向上が望まれる今日にあっ
ては、窒素濃度が現状以上に増加した場合には、材質を
確保するために添加合金の量が増加し、精錬上のコスト
増加をまぬがれない。

【０００６】これらの問題点に鑑み、本発明は、ノズル
閉塞の防止に必要なガス吹き込み流量を確保した上で、
大幅な精錬コストの増加もなく、また鋼材の材質を損ね
ることなく、常に安定してふくれ欠陥のない加工用鋼板
素材を鋳造できる連続鋳造用浸漬ノズルを提供すること
を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス吹き込み
型アルミナ黒鉛質連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、シリ
カを５〜１２ｗｔ％含有し、且つシリカの粒径が５０μ
ｍ以下である組成によりガス吹き込み部である内孔体を
形成したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルに関す
るものである。

【０００８】

【作用】発明者等は、ノズル閉塞を防止するための浸漬
ノズルからのＡｒガス吹き込みは従来どうり積極的に実
施し、その上でふくれ欠陥につながらない熱延、冷延鋼
板用鋳片を鋳造できる連続鋳造用浸漬ノズルの研究開発
を続けてきた。鋳片内に捕捉された気泡は、大きなもの
ほど熱間圧延、冷間圧延後にふくれ欠陥につながり易い
。そこで、本発明者等は浸漬ノズル内孔体の劣化による
Ａｒ気泡径の粗大化がふくれ欠陥発生の原因と考え、特
に欠陥発生率の高いＴｉを含有する極低炭素鋼を鋳造し
た浸漬ノズルについて詳細な調査を行った。水中でのＡ
ｒガス吹き込み試験では、未使用内孔体の平均気泡径が
０．３ｍｍであるのに対し、Ｔｉを含有する極低炭素鋼
を鋳造した内孔体では平均気泡径が２．０ｍｍにも達し
ていた。また、気泡径が粗大化する原因を明らかにする
ために、浸漬ノズルから内孔体部を切り出し、溶鋼接触
面の組織観察及びＥＰＭＡによる面分析を行った。これ
により、内孔体中に含まれているシリカが溶鋼中のＴｉ
により還元され、組織中から消失することで、Ａｒ気泡
径が粗大化していることを見出した。したがって、Ｔｉ
を含有する極低炭素鋼に発生するふくれ欠陥を防止する
ためには、内孔体中のシリカ含有率を０とし、生成する
Ａｒ気泡の粗大化を抑制することが有効となる。

【０００９】しかしながら、従来から連続鋳造用ノズル
の耐火物は、　鋼の連続鋳造に耐え得るためアルミナ黒
鉛質系耐火物に低膨張性であるシリカを２０ｗｔ％程度
添加し、耐スポーリング性を確保してきた。　このため
、シリカ含有率を０にすることはできず、耐スポーリン
グ性を確保できる範囲内でシリカを添加する必要があり
、このような状態では気泡の粗大化抑制には十分な効果
は得られない。　そこで、本発明者等は、図１に示すガ
ス吹き込み型浸漬ノズルにおいて、内孔体１のシリカを
耐スポーリング性を確保できる範囲内で低減するととも
に、シリカの粒径を従来より細かくすることで、シリカ
消失による気孔率及び気孔径の拡大を最小限に抑え、Ａ
ｒ気泡径の粗大化を防止する方法を提案した。

【００１０】従来から、シリカは内孔体中に共存するカ
ーボンと高温で反応し、耐蝕性を低下させることから、
０．３ｍｍ程度の粗粒のシリカが使用され反応抑制がは
かられてきた。しかし、このような粗粒のシリカが内孔
体表面にあり、溶鋼中のＴｉにより還元されると、気孔
径の拡大は顕著に進行し、最大０．３ｍｍにも達する気
孔が形成される。その結果、溶鋼中に吹き込まれるＡｒ
気泡は大きくなり、ふくれ欠陥が多発することになる。 これに対し、耐スポーリング性が確保できる範囲内でシ
リカ含有率を低減し、その上でシリカの粒径を細かくし
ておけば、たとえ溶鋼中のＴｉと反応しても気孔径は大
きくならず、気泡の粗大化は抑制される。また、内孔体
内部では、シリカの細粒化によりカーボンとの反応が加
速され、耐蝕性の低下が懸念されたが、これについても
シリカ含有率を従来より低減したこと、シリカの細粒化
による組織の緻密性向上の複合効果により、内孔体全体
の耐蝕性はむしろ向上することが確認できた。

【００１１】以上の結果から、本発明により、耐蝕性及
び耐スポーリング性を損ねることなく、内孔体の気孔率
増大及び気孔径拡大を抑制し、微細な気泡を安定して吹
き込むことができるため、ふくれ欠陥防止に非常に有効
な浸漬ノズルを提供できる。

【００１２】本発明において、シリカの配合率は５〜１
２ｗｔ％とする。５ｗｔ％未満では浸漬ノズルに不可欠
な耐スポーリングが確保できず、１２ｗｔ％を超えると
シリカの粒径を小さくしても気孔率が増大し、安定なＡ
ｒガス吹き込みができなくなる。また、シリカの粒径は
５０μｍ以下とする。粒径が５０μｍを超えると、耐ス
ポーリング性を確保できる最小のシリカ含有率にしても
、ふくれ欠陥を防止できない。

【００１３】黒鉛は熱伝導率が極めて高く、また溶鋼と
非常に濡れ難い性質を有することから、本発明では耐蝕
性を低下させない範囲で黒鉛を添加し、溶鋼やパウダー
の浸漬ノズル気孔内への侵入を防止すると共に耐スポー
リング性を向上させる。黒鉛の配合範囲については５〜
５０ｗｔ％程度が好ましい。５ｗｔ％未満では耐スポー
リング性に劣り、５０ｗｔ％を超えると黒鉛の酸化や溶
鋼中への溶出により溶鋼及び溶融パウダーに対する耐蝕
性が低下する。また、高熱電導率のためノズル詰まりを
生ずる恐れもある。

【００１４】アルミナは耐蝕性を付与する役割を持ち、
好ましい配合率は３５〜８０ｗｔ％である。３５ｗｔ％
未満では耐蝕性が不十分で、８０ｗｔ％を超えると耐ス
ポーリングが低下する傾向にある。浸漬ノズル内孔体の
基本的な構成成分は以上であるが、この他にもノズル材
質への添加物として既に知られている材料を、本発明の
効果を損なわない範囲で含有させてもよい。その材料と
しては、例えば炭化珪素、ジルコニア、ジルコン、各種
金属粉等である。

【００１５】これら構成成分から成る耐火物を用いて、
ノズル内孔体を構成する際、ノズル本体に関しても同一
材料を使用することが望ましいが、溶鋼と接触しない部
分に関しては、従来のシリカを含有する組成の材料を用
いることもでき、また両者の中間的な材質を介在させる
ことも可能である。さらに、浸漬ノズル内孔体の厚みは
一概に規程できるものではないが、浸漬ノズル厚みの１
／２以下にすべきである。１／２以上では耐スポーリン
グ性を低下させる。逆に薄くすると通気流量が安定せず
、ガス吹き込み効果が十分に得られなくなるため６ｍｍ
以上が好ましい。

【００１６】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。表１に示した原料含有物に樹脂バイ
ンダーとしてフェノール樹脂を１５ｗｔ％添加して混練
し、アイソスタティックプレスを用いて１．０ｔ／ｃｍ
２の圧力でノズル形状に成形した。

【００１７】

【表１Ａ】表１

【００１８】

【表１Ｂ】表１のつづき

【００１９】さらに、この成形体を１２００℃の温度で
還元焼成し、連続鋳造用ガス吹き込み型浸漬ノズル（内
径９０ｍｍφ，外径１７０ｍｍφ，内孔体厚み１０ｍｍ
，吐出孔径７０ｍｍφ，吐出孔角度３５度の逆Ｙ型ノズ
ル）を作製した。なお、浸漬ノズル内孔体の厚みは１３
ｍｍとした。このようにして得られた浸漬ノズルを用い
てＴｉを０．０８ｗｔ％含有する炭素濃度３０ｐｐｍの
極低炭素鋼を４００分間鋳造した。本発明の実施例及び
比較例とも鋳造寸法は厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍ
で、８５００ｍｍ長さに切断して１コイル単位とした。 このスラブを常法により熱間圧延、冷間圧延し、最終的
に厚み０．７ｍｍ×幅１５００ｍｍコイルの冷延鋼板と
した。

【００２０】浸漬ノズル耐火物の評価については、水中
でのＡｒ吹き込み試験により得られた気泡径により行っ
た。また、耐蝕性については内孔体の溶損厚みにより、
耐スポーリング性については浸漬ノズルに亀裂が生じた
時間を指標として評価した。さらに、　ふくれ欠陥の発
生状況は、　冷間圧延後の検査ラインで目視観察を行い
、１コイル当たりに発生するふくれ欠陥の個数（ふくれ
欠陥指標）により評価した。表２に、実施例及び比較例
の品質評価結果を示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２に示す如く、実施例はシリカを５〜１
２ｗｔ％含有し、且つシリカの粒径を５０μｍ以下にす
ることで、水中でのＡｒ気泡径は０．６ｍｍ以下に抑え
られ、ふくれ欠陥は全く発生しなかった。これに対し、
比較例１〜３では内孔体中のシリカ消失により気泡径が
２．０ｍｍ程度まで拡大し、ふくれ欠陥が発生した。ま
た、比較例４では、シリカ含有率が３ｗｔ％未満となっ
たため、浸漬ノズル全体の熱膨張率が大きくなり亀裂が
生じた。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の連続鋳
造用浸漬ノズルによれば、耐蝕性及び耐スポーリング性
を確保した上で、内孔体から微細な気泡を安定して吹き
込むことができる。したがって、ふくれ欠陥の防止に留
まらず、気泡による介在物の浮上分離効果及びノズル閉
塞の防止効果をより効率的に行うことができる。以上の
効果により、連続鋳造法で製造される鋼板の品質は非常
に安定し、歩留まりも格段に向上する。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】浸漬ノズルの構造を示す図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ガス吹き込み型アルミナ黒鉛質連続鋳
   造用浸漬ノズルにおいて、シリカを５〜１２ｗｔ％含有
   し、且つシリカの粒径が５０μｍ以下である組成により
   ガス吹き込み部である内孔体を形成したことを特徴とす
   る連続鋳造用浸漬ノズル。