JPH04288954A - 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
、溶鋼をタンデイ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２０
ｗｔ％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。

【０００４】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
農度が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Ｔｉ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。

【０００５】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。

【０００６】

【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。

【０００７】これらの問題点を鑑み、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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナ黒鉛
質ガス吹き込み型連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、シリ
カ含有率を５ｗｔ％以下とし、且つ球状アルミナを３０
〜８０ｗｔ％含有した組成により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
。

【０００９】

【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おり積極的に実
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。

【００１０】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Ａ
ｒ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。

【００１１】水中でのＡｒ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、Ｔ
ｉ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。

【００１２】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。

【００１３】しかしながら、内孔体にシリカを含有しな
いアルミナ黒鉛質ノズルを用いて溶鋼を鋳造すると、Ａ
ｒガスの吹き込み圧力は従来より高くなり内孔体に亀裂
を生じる。これは、シリカを含まない内孔体では気孔率
が増大しないため、Ａｒガスの吹き込み圧力が高くなり
、内孔体の脆弱部に大きな負荷がかかるためである。 また、　低膨張性であるシリカは耐スポーリング性を高
める効果を有しているため、内孔体のシリカ含有率を０
にすることは耐スポーリング性を低下させ、亀裂の発生
を助長することになる。

【００１４】従って、シリカ含有率を変更するだけでは
、浸漬ノズルの割れ発生防止とＡｒ気泡の粗大化防止と
いう相反する問題を同時に解決することは困難である。

【００１５】そこで、本発明者等は、かかる問題を生じ
ない浸漬ノズルの研究開発を続けた結果、図１に示すガ
ス吹き込み型浸漬ノズルにおいて、気泡粗大化防止の観
点から内孔体１のシリカ含有率を低減し耐蝕性を向上さ
せた上で、シリカ低減に基づく耐スポーリング性の劣化
を内孔体１のアルミナ粒子を球状化することで解決した
。

【００１６】浸漬ノズル内孔体の原料として球状のアル
ミナ粒子を使用すれば、気孔の形状は円形に近くなるた
め、ガス流動の抵抗が小さくなり通気性が向上する。こ
のため、従来の非球形アルミナを使用した内孔体と同一
の気孔率で、Ａｒガスの吹き込み流量が同じであれば、
Ａｒガスの吹き込み圧力は小さくなる。また、球状粒子
を用いることで、流動性、充填性が向上するため、内孔
体組織が均一化し脆弱部がなくなることで、圧力上昇に
対する抵抗性も高くなる。さらに、組織の均一化は、熱
の不均一な伝導を抑制するため、熱衝撃性に対しても有
利である。これらの複合効果により、シリカ低減に基づ
くＡｒガス吹き込み圧力の上昇や、耐スポーリング性の
低下を十分補うことが可能となる。

【００１７】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。

【００１８】アルミナは耐蝕性を付与する役割を持ち、
球状アルミナの好ましい配合率は３０〜８０ｗｔ％であ
る。３０ｗｔ％未満ではガス流動の抵抗が大きくなりノ
ズルに亀裂が生じ、８０ｗｔ％を超えると球状アルミナ
を使用しても熱膨張率が大きくなり耐スポーリング性が
低下するためである。また、内孔体中のアルミナは全て
球状である必要はなく、非球形アルミナを一部併用して
も良い。この場合、全体のアルミナ含有率は、耐スポー
リング性の観点から８０ｗｔ％以下にすることが望まし
い。

【００１９】また、耐蝕性の面から内孔体にシリカを含
有しないことが望ましいが、必要な場合には５ｗｔ％以
下に限って添加しても良い。これは、シリカ含有率が５
ｗｔ％を超えると、気孔率及び気孔径が増大し、安定な
Ａｒガス吹き込みができなくなるため、ふくれ欠陥が発
生するからである。また、使用するシリカの形状は、球
形、非球形の何方でも良い。これは、シリカ含有率が小
さいため、ガス流動の抵抗に対する影響がないためであ
る。

【００２０】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、高熱伝導率のためノズル詰まりを
生ずる恐れもある。

【００２１】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。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
。

【００２２】さらに、浸漬ノズル内孔体の厚みは一概に
規定できるものではないが、浸漬ノズル厚みの１／２以
下にすることが望ましい。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。

【００２３】

【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。

【００２４】

【表１Ａ】

【００２５】

【表１Ｂ】

【００２６】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、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１３ｍｍ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。この際
、Ａｒガス吹き込み流量は溶鋼トン当たり６Ｎｌ一定と
した。本発明の実施例及び比較例とも鋳造寸法は厚み２
４５ｍｍ×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１５０
０ｍｍコイルの冷延鋼板とした。

【００２７】ふくれ欠陥防止に対する浸漬ノズル耐火物
の評価は、水中でのＡｒ吹き込み試験により得られた気
泡径と、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。　また、耐蝕性については内孔
体の溶損速度を、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、
ノズルのガス流動抵抗はＡｒガスの吹き込み圧力により
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。

【００２８】

【表２Ａ】

【００２９】

【表２Ｂ】

【００３０】表２に示す如く、実施例は何れも、シリカ
含有率を５ｗｔ％以下とし、且つ球状アルミナを３０〜
８０ｗｔ％含有した組成により内孔体を形成したため、
ノズルに亀裂が発生することなく、耐スポーリング性は
良好であった。また、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。

【００３１】これに対し、比較例１は球状アルミナの含
有率が少ないため、Ａｒガスの吹き込み圧力は１．８ｋ
ｇ／ｃｍ２と高くなり、鋳造開始後１３０分で内孔体に
亀裂が発生した。また、比較例２及び３はアルミナ含有
率が８０ｗｔ％以上となり、耐スポーリング性が低下し
たためノズルに亀裂が発生した。さらに、比較例４はシ
リカ含有率が５ｗｔ％を超えたため、溶損速度が速くな
りＡｒガスの気泡径が粗大化した。その結果、冷間圧延
後の板には、ふくれ欠陥が発生した。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、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。

【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】　　アルミナ黒鉛質ガス吹き込み型連続鋳
   造用浸漬ノズルにおいて、シリカ含有率を５ｗｔ％以下
   とし、且つ球状アルミナを３０〜８０ｗｔ％含有した組
   成により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。