JPH04294847A - 連続鋳造用ノズル - 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】この発明は金属の連続鋳造法に於
いて、取鍋とタンディッシュ間やタンディッシュとモー
ルド間に配置し、流下注入溶湯の空気酸化と飛散を防ぐ
と共に溶湯流の整流化やスラグ或いは非金属介在物など
の巻込みを防止する目的で使用される連続鋳造用ノズル
に関したもので、この連続鋳造用ノズルに於いて非溶湯
浴浸漬部に於ける内孔面への地金の付着堆積をノズルの
断面構造の改良により抑制する機能を持たせたことを特
徴とする連続鋳造用浸漬ノズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について鋼の連続鋳造に於い
て取鍋とタンディッシュ間での溶鋼の空気酸化の防止や
スプラッシュの飛散防止と更にスラグの巻込みの防止な
どの目的で使用されるエヤーシール耐火物（以降ロング
ノズルと称する）を例にし、このロングノズルの材質を
アルミナ、シリカ、黒鉛質を例として以下に述べる。

【０００３】鋼の連続鋳造操業に於いて、ロングノズル
１ａは図１に示す如くの取鍋２ａの下部の出湯用小ノズ
ル（以降コレクターノズル３ａと称する）からタンディ
ッシュ４ａの湯面内迄の間を接続し、この間の注湯をエ
ヤーシールするために使用される。これは前述の様に種
々の目的で使用される機能部品であり、鋳造時に於いて
はその非浸漬部では内孔面は高温の溶湯にそして外周面
では大気に曝されるために両者の間では大きな温度差が
生ずるなど極めて苛酷な温度条件下での使用となるのが
一般的であるが、このために連続鋳造操業においての鋳
造開始受湯時、予熱の不充分なロングノズル１ａへの熱
衝撃によるクラックの発生や、チャージ間の取鍋交換の
ための待機時間８〜１５分の間にロングノズル１ａが冷
却し、再び受湯を開始した時も前述の様に大きな温度差
がノズルに加えられることによる熱衝撃に対してロング
ノズル１ａが抗し切れずにクラックの発生に到ることが
あり、これらの所謂熱スポーリング発生となり以後の使
用続行が不能となることから、ロングノズル１ａ用材質
として耐スポーリング性を重視し、そして耐食性をも必
要なレベルの性能が発揮出来るものとして、アルミナ、
シリカ、黒鉛質とし耐スポーリング性を付与することを
重点とするために熱伝導率を向上する手法として、黒鉛
を２５〜３０重量％へと多目にすることにより材質に柔
軟性を持たせて前記の様な熱衝撃を安全域に抑制する材
質が多様されている状況にあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら前述した様
な一般的に多用されているロングノズルは前記の対策の
結果１５〜２０ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃と熱伝導率が向上す
ることにより耐スポーリング性も安全レベルへ向上する
反面、非鋼浴浸漬部に於いて内孔面から外表面への熱移
動が顕著となることから大気への放熱が容易に進行して
、この結果としてロングノズル内孔部を流下する溶鋼が
拔熱された内孔面へ接触して熱を奪われ付着凝固し、次
第に堆積することとなる。そして、時間の経過に正比例
する形で堆積が促進されるために予定された鋳造時間を
満足することなく途中で注湯を中断し、ロングノズルを
取鍋から一旦外して内孔の地金付着堆積部を酸素バーナ
ーで溶解洗滌し付着した地金を取り除いた後、再度取鍋
にセットし直して注湯を再開する方法や、地金が除去困
難の場合は新しいロングノズルに取り替えるなどの方法
で対処されていたが、これらの作業は総べて高温下の熱
間での暑熱作業での対応であり、作業性は極めて悪く又
環境的にも劣悪であること、そして内孔の酸素バーナー
に依る洗滌により内孔面の面荒れが発生しロングノズル
の気密性を損いこれにより寿命低下をもたらすこととな
り、結果的に鋳造能率を阻害したりコストの大巾アップ
の主因となり、そして更には鋼の品質の低下や不安定化
を招くこととなるなど、重大な隘路となっていた。なお
図３においてＴ１は内表面温度、Ｔ２は外表面温度、ｆ
は引張り応力、Ｃは亀裂また図４においてＡはコレクタ
ーノズル、Ｂはロングノズル、Ｃは凝固付着した鋼、Ｄ
はタンディッシュ湯面である。

【０００５】これらの問題点を解消する改善策として近
時ロングノズルの外周面に耐火性の断熱材を巻き、これ
によりロングノズルの外周表面と大気との接触を防止す
ると共に熱伝導による外周面からの放熱冷却を抑制する
方法が採用されて来ているが、ロングノズルの取鍋への
セット結合のための支持装置のリング形金具との取合い
から前記のロングノズル外周に巻く断熱材の厚さが制約
を受けることと、ロングノズルの複数回以上の繰返し使
用操作時などに、他の物体と接触するために巻き付けて
ある断熱材が破れてしまったり脱落してしまうことで、
その断熱効果が充分にねらいのレベルを実現出来なかっ
たり、その効果が失われたりして目標とする鋼の連続鋳
造量を前記の様な地金除去のための操作や手入れを施さ
ないと満足出来ない場合が多く発生しており、これに対
する解決策が久しく待たれる趨勢にあったのである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は以上に述べた
ような背景の下にこれらの不具合を招く問題点に対して
これを解消すべくなされたものであり、その詳細につい
て同じく鋼の連続鋳造で取鍋とタンディッシュの間で鋼
の空気酸化の防止を主目的として使用されるロングノズ
ルを例にとり述べる。

【０００７】即ちこの発明はロングノズルに於ける使用
時での内孔への地金の付着堆積の防止を狙いとしてロン
グノズルの断面の内孔面より外表面迄の肉厚中に断熱層
を設けることにより、鋼の連続鋳造時の内孔面より外周
面への熱伝導を大巾に低下せしめて、外周面への熱の移
動量を抑制して外周面が大気に曝されても内孔面での温
度降下を、従来と比較して極めて低値に抑制して、内孔
面への地金の付着と堆積を大巾に抑制し、前記の様な鋳
造途中での鋳造中断や機能回復の手入れを不要とし、寿
命を性能限界迄使用可能とすることによって、長時間に
亘り安定したしかも高品質でバラツキのない鋼の鋳造を
、そして作業安全を確立した高能率な鋳造を可能とし、
鋳造コストの低下を得るなどの効果を狙いとして成され
たものである。

【０００８】この発明は連続鋳造用ノズルの軸方向に対
してその全域中の必要となる部位に連続鋳造用ノズルの
断面肉厚に対して内孔面と外表面からそれぞれ２５％の
部分を除外した残りの５０％の範囲内の適当な位置（部
位）にその配置厚さを０．２ミリメートルから８ミリメ
ートルの範囲とした断熱層を連続的に又は不連続的にそ
して必要に応じた補強のための連通孔を配置するなど、
これらを併せてノズルの構造強度を阻害しない形で配設
することが望ましく、この断熱材の配置ノズルは鋳造時
の内孔面から外表面への伝熱による熱の移動を僅少にす
ることで、内孔面での地金の付着堆積を抑制する効果を
得るものであって、その結果として前述したトータルと
しての多大の有益なる効果をもたらす連続鋳造用ノズル
を提供することにある。

【０００９】次にこの発明を鋼の連続鋳造で取鍋とタン
ディッシュ間で使用されるロングノズルの場合の図面に
より詳細に説明する。なお、ロングノズルの材質例とし
て、アルミナ、シリカ、黒鉛質としその内容としてアル
ミナ４３．１重量％とシリカ（二酸化珪素）２５．７重
量％、そして黒鉛３１．２重量％より成る骨材配合物部
に９．５重量％のフェノール樹脂をバインダーとして添
加し混練後粒度調整して得られた坏土をプレスにより加
圧成形し、焼成したものを使用した。

【００１０】上述のロングノズルでの断熱層の配置例を
図５に示す。図の様に断熱層２をロングノズル１上部の
取鍋コレクターとの結合部近傍の高さより首部直下迄の
肉厚中心部に１ミリメートルの厚さの空間として配置し
た。この断熱層２はその配設に対して焼失性素材にワッ
クス含浸した物を母材として使用し、前述の焼成時に燃
焼々失させたものであって、この母材の素材は熱伝導率
の低い非焼失性の素材で例えばアルミナ、シリカ、ムラ
イトなども適用出来るが、断熱層２を境とした内孔部側
と外表面側を広範囲で接続させることはロングノズル１
の安定化のために出来れば避けた方が良い、即ちロング
ノズル１は前述の如く高温熱間に於いて極めて苛酷な熱
的条件下に曝されて使用されるものであるために焼失性
の素材を使用した断熱層２により構造強度上連通される
一部分の補強部を除いた大部分が接続されない空間断熱
層２とした図６に示す水平断面の形態の如くの２重の中
空円筒が組み合わされた形では、断熱層２である空間部
Ｓが熱衝撃を受けた時の応力に対する緩衝部になり、ロ
ングノズル１の破壊に対して有利な作用を及ぼすのに対
して前記の様にその総てが連通された形の断熱層２構造
に於いては前記の熱応力が緩衝されずに外表面におおき
な引張り力として加わる形となり、内孔面と外表面の温
度差が大きくなった場合に熱衝撃に対する抵抗性が著し
く損われて不安定となってクラックの発生を招くなどの
不利益な現象となるからである。

【００１１】ここで断熱層２の配置部位とその厚さにつ
いてその限定理由を述べる。先ず軸方向全長に対して非
浸漬部を対象としたのは熱の移動による地金付現象がこ
こに限定されるからであり、そして断熱層２は表面に露
出しないことが肝要な点である。

【００１２】次に肉厚に対して内孔面と外表面からそれ
ぞれ２５％を除外した残りの５０％の部分としたのは、
第１の理由として構造としての強度上の安定度を一定値
以上に保つ為であり、第２の理由として内孔側は溶湯流
による損耗の進展があることと外表面では大気による酸
化が進むなどの物理的及び化学的な肉厚減少と耐用命数
を考慮してのことである。

【００１３】そして断熱層２厚さを０．２ミリメートル
から８ミリメートルとしたのは０．２ミリメートル以下
では断熱効果が期待値をクリヤー出来ないことと、８ミ
リメートル以上では製造上の歩留が悪く経済的に成り立
たないことと、断熱効果に大差のないこと、更にロング
ノズルの構造強度が必要レベル以下となり、操業上のメ
リットを相殺してしまうからである。

【００１４】又断熱層の配置を連続又は不連続としたの
は局部への配置から広範囲への配置などの可能性からと
、配置による強度とのバランスを考えたからであり形状
や使用条件により微妙に違う形態が採られるからである
。そして、この断熱層２の配置は肉の厚いノズルに於い
てはその中心より内孔側へ配置することが拔熱量を考慮
する場合望ましい。次にこの様に策定されたロングノズ
ル１の実施例についてその結果を述べる。前記及び表１
に示した組成の材質で成るロングノズル１を図７に示す
形状で鋼の連続鋳造で２５０トンの取鍋に取付けて従来
品と比較し、１８本を使用した。

【００１５】

【発明の効果】従来のロングノズルでは１５００トンの
溶鋼をタンディッシュへ注入するのに平均４．３回で時
間にして合計７分１５秒の酸素バーナーに依る洗滌が必
要であったが、本発明のロングノズル実施例では全く酸
素洗滌が不要で鋳造を完了することが出来た。又取鍋と
の接合部が従来品では３回目の取鍋交換以降面荒れが著
しく進展し、気密性が損われて鋳片のＮ２のピックアッ
プが順次高くなったのに較べて本発明品では終始低値で
安定した結果を得た。

【００１６】そして同実施例品を図８の如く熱伝対によ
り鋼の溶湯通過時の温度の推移を測定した結果、図９の
様な測温結果となり従来品に較べて本発明品は短い時間
で温度が安定域に達した結果を得た。以上の様に本発明
は、金属の連続鋳造操業に於いて使用されるノズルの非
溶湯浴浸漬部に於ける内孔面の拔熱を大巾に抑制するこ
とによって内孔への地金の付着を低値に抑制することを
可能にすることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロングノズル使用部位の説明図である。

【図２】ロングノズルの縦断面図である。

【図３】円筒形での熱応力と亀裂態様を示す説明図であ
る。

【図４】ロングノズル内壁への地金付着状況を示す説明
図である。

【図５】断熱層を配置したロングノズルの一例を示す説
明図である。

【図６】断熱層を配置した場合の熱応力を示す説明図で
ある。

【図７】実施例ロングノズルの縦断面図である。

【図８】同実施例での測温位置を示す説明図である。

【図９】同測温結果の図表グラフである。

【符号の説明】

１　　ロングノズル １ａ　　ロングノズル ２　　断熱層 ２ａ　　取鍋 ３ａ　　コレクターノズル ４ａ　　タンディッシュ Ａ　　コレクターノズル Ｂ　　ロングノズル Ｃ　　凝固付着した鋼 Ｄ　　タンディッシュ湯面 Ｔ１…内表面温度 Ｔ２…外表面温度 ｆ…引張り応力 Ｃ…亀裂

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸方向全長に対してその非浸漬部の全域中の任意の部分
   に、そして肉厚に対して内孔面及び外周面より夫々２５
   ％を除いた範囲内に０．２ミリメートルから８ミリメー
   トルの厚さの断熱層を連続又は不連続で形成した構造に
   より成ることを特徴とする連続鋳造用ノズル。