JPH05154629A

JPH05154629A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JPH05154629A
Application number: JP3341724A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sasai; 勝浩笹井; Yoshimasa Mizukami; 義正水上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1991-12-02
Publication date: 1993-06-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ふくれ欠陥防止の観点からＡｒガ
ス流量を大幅に低減するか、あるいはＡｒガス吹き込み
を全く実施しない状態でもノズル閉塞が生じない連続鋳
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。【構成】アルミナ黒鉛質連続鋳造用浸漬ノズルにおい
て、溶鋼と接触するノズル内壁をシリカ含有率５ｗｔ％
以下、チタン酸アルミニウム含有率を１０〜９０ｗｔ％
の材質で構成し、且つ浸漬ノズル本体にはチタン酸アル
ミニウムを含有しないことを特徴とする連続鋳造用浸漬
ノズル。

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】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、浸漬ノズルが使用されている。浸漬ノズルの
材質としては、アルミナ及び黒鉛を主体とし、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
もに鋼中析出物であるアルミナがノズル内壁に付着し、
激しい場合にはノズル閉塞を引起し鋳造を停止する場合
もあった。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、大きなもの程熱間圧延、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５０
ｐｐｍ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
取り分け多く発生し、製品歩留りの大幅な低下を招いて
いる。これらの問題点を鑑み、本発明は、ふくれ欠陥防
止の観点からＡｒガス流量を大幅に低減するか、あるい
はＡｒガス吹き込みを全く実施しない状態でもノズル閉
塞が生じない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。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、アルミナ黒鉛
質連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、溶鋼と接触するノズ
ル内壁をシリカ含有率５ｗｔ％以下、チタン酸アルミニ
ウム含有率１０〜９０ｗｔ％の材質で構成し、且つ浸漬
ノズル本体にはチタン酸アルミニウムを含有しないこと
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。

【０００５】

【作用】発明者等は、ノズル閉塞の防止を目的として、
ノズル内壁への溶鋼中アルミナ付着機構について詳細な
検討を行ってきた。その結果、浸漬ノズルと溶鋼中のＡ
ｌが反応してできた反応生成アルミナが付着の起点とな
り、これに溶鋼中のアルミナが付着堆積し、ノズル閉塞
が進行することを見いだした。ここで、浸漬ノズルと溶
鋼中アルミナの反応は、（１）、（２）、（３）式で示
されるような間接反応で、シリカがノズル中に共存する
黒鉛と反応し、ＳｉＯガス、ＣＯガスを生（ノズル内部）ＳｉＯ₂(ｓ)＋Ｃ(ｓ)＝ＳｉＯ(ｇ)＋ＣＯ(ｇ) （１）（ノズル内壁）３ＳｉＯ(ｇ)＋２Ａｌ＝Ａｌ₂Ｏ₃(ｓ)＋３Ｓｉ（２）３ＣＯ(ｇ)＋２Ａｌ＝Ａｌ₂Ｏ₃(ｓ)＋３Ｃ（３）成し、これらガスがノズル内壁で溶鋼中のＡｌにより還
元されるものである。

【０００６】このように、浸漬ノズルと溶鋼の反応はガ
スを介して進行するため、生成するアルミナはノズル内
壁全体を被覆する。これに対し、ノズル基材中のアルミ
ナは表面が平滑であり、さらにその含有率も５０ｗｔ％
程度でノズル内壁全体を覆うには至らない。その結果、
反応生成アルミナはノズル基材中のアルミナ粒に比べ
て、溶鋼中アルミナの付着起点に成り易い。よって、ノ
ズル閉塞を抑制するためには、付着起点になり易い反応
生成アルミナをつくらないことが必要であり、その方法
として浸漬ノズル中のシリカ含有率を低減することが有
効である。

【０００７】本方法により、ノズル閉塞防止に必要なＡ
ｒ流量を大幅に低減することはできるが、全くＡｒガス
を吹き込まない条件で確実にアルミナ付着を防止できる
レベルには至らない。そこで、本発明者等は、更にアル
ミナ付着防止の効果を高めるための研究開発を続けた結
果、溶鋼中アルミナの付着防止にチタン酸アルミニウム
（Ａｌ₂Ｏ₃ＴｉＯ₂）を含有したノズルが有効であるこ
とを見いだした。

【０００８】これは、溶鋼中でアルミナ粒子間に引力が
働くのに対し、チタン酸アルミニウムとアルミナ間には
反発力が生じるためである。さらに、チタン酸アルミニ
ウムの熱膨張率は−０．５×１０^-6〜２．０×１０^-6ｌ
／℃の範囲にあり、耐火物全体として負の熱膨張率をと
ることも可能で、耐スポーリング性にも優れている。し
たがって、浸漬ノズル中にチタン酸アルミニウムを含有
させれば、ノズル内壁へのアルミナ付着を防止できると
共に、耐スポーリング性が従来よりも向上することにな
る。

【０００９】ここで、本発明の材質は、図１に示すよう
に、溶鋼１と接触する浸漬ノズル内壁２に使用する。こ
れは、チタン酸アルミニウムの強度がアルミナに比べて
低いという欠点を有するためである。アルミナの引張強
さが２１００ｋｇ／ｃｍ²であるのに対し、チタン酸ア
ルミニウムの引張強さは４００ｋｇ／ｃｍ²と小さい。
このため、浸漬ノズル中のアルミナが減少し、チタン酸
アルミニウムの含有率が増大してくると、ノズル全体の
強度が低下する。

【００１０】これを補うために、アルミナ付着に関係し
ない浸漬ノズル本体についてはチタン酸アルミニウムを
含有しないアルミナ黒鉛材質を使用しノズル全体の強度
を確保した上で、浸漬ノズル内壁に本発明の材質を適用
することが有効である。なお、本発明の材質は浸漬ノズ
ル内壁全体に用いることが望ましいが、その一部が本体
材質にしてアルミナ付着の激しい部分で重点的に用いる
ことも可能である。

【００１１】以上で説明したように、シリカ含有率を低
減し、且チタン酸アルミニウムを含有させた材質で浸漬
ノズル内壁を構成し、ノズル本体にはチタン酸アルミニ
ウムを含有しないアルミナ黒鉛材質を使用した浸漬ノズ
ルは、Ａｒガスを全く吹き込まない条件でも確実にアル
ミナ付着を防止でき、且つ強度不足の問題もなく、耐ス
ポーリング性にも優れている。したがって、本発明によ
り、割れ発生等の問題もなく、長時間にわたって常に安
定したノズル閉塞防止の効果が得られ、操業面及び品質
面でも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、浸漬ノズル内壁のシリカ
含有率は０にすることが望ましいが、必要な場合には５
ｗｔ％以下に限って使用しても良い。５ｗｔ％を超えて
シリカを使用すると、反応生成アルミナの量が増えノズ
ル付着が進行するためである。これに対して、浸漬ノズ
ル本体のシリカ含有率は１０〜４０ｗｔ％好ましい。１
０ｗｔ％未満では耐スポーリング性が低下し、４０ｗｔ
％を超えると耐蝕性が低下するためである。

【００１３】浸漬ノズル内壁へのチタン酸アルミニウム
の添加は、１０〜９０ｗｔ％の範囲である。１０ｗｔ％
未満ではアルミナ付着防止の効果が十分ではなく、９０
ｗｔ％を超えると相対的に黒鉛の含有率が低下するため
熱伝導率が低下し耐スポーリング性が低下するためであ
る。

【００１４】黒鉛は耐スポーリング性に優れており、さ
らにチタン酸アルミニウムと同様アルミナ付着を抑制す
る効果を有していることから、耐蝕性を低下させない範
囲で黒鉛を添加することが効果的である。浸漬ノズル内
壁への好ましい含有率は１０〜４０ｗｔ％である。１０
ｗｔ％未満では熱伝導率が低下し耐スポーリング性に劣
り、４０ｗｔ％を超えると溶鋼中への溶出により耐蝕性
が低下する。また、浸漬ノズル本体の黒鉛含有率は、内
壁と同様の理由で、１０〜４０ｗｔ％の範囲が望まし
い。

【００１５】アルミナは耐蝕性を付与する効果を有する
ことから、必要な場合には浸漬ノズル内壁面には６０ｗ
ｔ％以下の添加が好ましい。これは、アルミナ含有率が
６０ｗｔ％を超えるとアルミナ付着の傾向が現れ始める
ためである。本体については、アルミナの含有率は３０
〜８０ｗｔ％が好ましい。これは、３０ｗｔ％未満では
耐蝕性が低下し、８０ｗｔ％を超えると耐スポーリング
性が低下するためである。浸漬ノズルの基本的な構成成
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良い。

【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。さらに、この成形体
を１２００℃の温度で還元焼成し、連続鋳造用浸漬ノズ
ル（内径９０ｍｍφ、吐出孔後径７０ｍｍφ、吐出孔角
度３５度の逆Ｙ型ノズル）を作製した。

【００１７】このようにして得られた浸漬ノズルを用い
て炭素濃度３０ｐｐｍの極低炭素鋼を４００分間鋳造し
た。この際、浸漬ノズルの詰まり防止効果を正確に把握
するため、Ａｒガス吹き込みは全く実施しなかった。浸
漬ノズルの詰まり状態は、鋳造後ノズルのアルミナ付着
厚みを鋳造時間で割った値、すなわち付着速度で評価し
た。また、ノズル詰まりによって湯面変動が生じ品質の
劣化を招くことから、湯面変動幅についても同時に評価
を行った。耐スポーリング性及びノズル強度については
浸漬ノズルに亀裂が生じた時間を指標として評価した。

【００１８】

【表１Ａ】

【００１９】

【表１Ｂ】

【００２０】

【表２Ａ】

【００２１】

【表２Ｂ】

【００２２】表２に示す如く、実施例では、浸漬ノズル
内壁の構成成分をシリカ含有率５ｗｔ％以下、チタン酸
アルミニウム含有率１０〜９０ｗｔ％にしたことで、ノ
ズルの詰まりの発生もなく、常に湯面変動が安定し、鋳
片品質は良好であった。

【００２３】これに対し、比較例１はシリカを含有して
いないが、チタン酸アルミニウムの含有率が低かったた
め鋳造後半でノズルが若干詰まり傾向を示し、湯面変動
を生じた。比較例２は、チタン酸アルミニウムの含有率
が高くなり黒鉛含有率が相対的に低下したため、ノズル
詰まりは生じなかったが、耐スポーリング性が劣化し鋳
造開始後２５０分でノズルに亀裂が発生した。また、比
較例３は、シリカの含有率が５ｗｔ％を超えたため、チ
タン酸アルミニウムを含有しているにも関わらず、ノズ
ル内壁にアルミナ付着の起点を形成し、ノズル詰まりが
生じた。このため、鋳造後半で湯面が変動し、鋳片の品
質が劣化した。最後に、比較例４は、シリカを含有し、
且つチタン酸アルミニウムを含有しない従来ノズルであ
るため、鋳造前半からノズル詰まりが生じ湯面変動が激
しかった。このため、鋳造末期にはモールド内への溶鋼
注入が不可能となり鋳造を停止した。

【００２４】

【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、ノズル詰まりの発生がなく、
常に湯面変動が安定するため、鋳片の品質は良好とな
る。また、ノズル詰まりが生じた場合の非定常な作業が
なくなるため、操業面でも大幅な改善効果が期待でき
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】

１：溶鋼２：浸漬ノズル内壁３：浸漬ノズル本体代理人弁理士吉島寧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ黒鉛質連続鋳造用浸漬ノズルに
おいて、溶鋼と接触するノズル内壁をシリカ含有率５ｗ
ｔ％以下、チタン酸アルミニウム含有率１０〜９０ｗｔ
％の材質で構成し、且つ浸漬ノズル本体にはチタン酸ア
ルミニウムを含有しないことを特徴とする連続鋳造用浸
漬ノズル。