JPH05237610A

JPH05237610A - 連続鋳造ノズル内孔体

Info

Publication number: JPH05237610A
Application number: JP4044149A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Tanaka; 辰児田中; Yukihiro Suekawa; 幸弘末川; Takashi Nishi; 敬西; Shinichi Fukunaga; 新一福永; Ryoji Nishihara; 良治西原; Taijiro Matsui; 泰次郎松井
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-02-29
Filing date: 1992-02-29
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】溶鋼のカーボンピックアップを低減し、鋼中
のアルミナの生成，付着を防止できるアルミナグラファ
イト質ノズルの内孔体の提供。【構成】耐火性骨材としてスピネルクリンカーが１〜
４０重量％、残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以上の
アルミナクリンカーで構成し、耐火物組成としてカーボ
ン含有量が１重量％未満、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未
満の組成で、かつその粒度構成が０．２１ｍｍ以下の粒
度が２０〜７０重量％であることを特徴とする連続鋳造
ノズル内孔体。

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、取鍋, タンディッシュ等に取付けて使用される連続
鋳造用ノズルの内孔体に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造では取鍋からタンディッシュ
へ、あるいはタンディッシュからモールドへロングノズ
ル，タンディッシュノズル、あるいは浸漬ノズル等を介
して溶鋼を順次移送するようになっている。

【０００３】この種のノズルとして、従来は、耐食性，
耐スポーリング性に優れているアルミナグラファイト質
耐火物が使用されている。

【０００４】近年、自動車用鋼板に対する加工性向上の
要求に伴う高純化、ならびにＤＩ缶用ブリキ，シャドー
マスク材等に対する高清浄化の要求は益々強くなってお
り、とくに、連鋳工程においてはカーボンピックアップ
の防止、ならびに表面欠陥，内部欠陥のより少ない鋼の
製造が望まれている。

【０００５】カーボンピックアップ防止対策として、タ
ンディッシュコーティング材のカーボン含有量の低減
や、連鋳用フラックスのカーボン含有量の低減等が行わ
れている。

【０００６】また、介在物対策として、溶鋼の脱ガスや
タンディッシュに設けられた堰による非金属介在物の吸
収、あるいは浮上等により鋼中の介在物の減少の努力が
行われている。

【０００７】ところが、現在のアルミナグラファイト質
のノズルでは、鋳造時の稼動面の損傷によって稼動表面
から鋼中にカーボンの流出が生じ、カーボンピックアッ
プにより製品の安定した加工性が得られにくい欠点があ
る。

【０００８】また、清涼飲料あるいはビール缶用ブリキ
材用のアルミキルド鋼においては、しばしば鋼中のアル
ミナの析出により連続鋳造用ノズルのノズル閉塞が生
じ、鋳造回数が少なくなり生産効率が落ちる。さらに、
ノズル孔の閉塞により鋳型内の溶鋼流が乱れるため、フ
ラックスの巻き込み等による品質悪化が生じる。

【０００９】さらに、アルミナによるノズル閉塞を防止
するためにＡｒガスの吹込みが行われているが、Ａｒガ
スの巻き込み等により鋼の表面欠陥や介在物の捕捉が生
じ、均質で清浄な鋼の製造には種々の問題がある。

【００１０】このアルミナによるノズル閉塞は次の過程
によって生じると考えられる。

【００１１】（１）鋼中のアルミニウムは空気による酸
化，耐火物中のシリカとカーボンの反応により発生する
酸素による酸化等の二次酸化によりアルミナを生成す
る。

【００１２】（２）次いで、このアルミナが拡散凝集
し、アルミナクラスターが形成する。

【００１３】（３）そして、ノズルの稼動表面ではカー
ボンが消失し、表面が凹凸状になる。

【００１４】（４）このノズルの稼動表面近傍には５０
〜１００μｍの流速０に近い層流域が存在し、溶鋼との
比重差又は物理的付着力からアルミナクラスターが内壁
面に付着する。

【００１５】（５）クラスター間には溶鋼中のＭｎＯ，
ＳｉＯ₂，ＣａＯ，ＭｇＯ等の酸化物の液相が付着して
おり、これをボンドとしてアルミナクラスター層が形成
され、順次アルミナクラスター層が厚くなり、ノズル閉
塞となる。

【００１６】このような連続鋳造用ノズルのノズル閉塞
を防止するために、特開昭５６−１６５５４８号公報，
特開昭５７−３８３６６号公報，特開昭５７−５６３７
７号公報等には、アルミナグラファイト質に代わって石
灰・カーボン質れんがの連続鋳造用ノズルが提案されて
いる。

【００１７】このノズルを形成する石灰クリンカーは、
溶鋼中から析出するアルミナと反応して、ＣａＯ・Ａｌ
₂Ｏ₃、３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃等の低融点物質を形成し
てなり、ノズル内壁に留まることなく流れるので、ノズ
ル閉塞の防止効果があるとされている。更に、石灰クリ
ンカーの消化防止にＳｉ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｎｉ等の金属粉
又はＢＮ，Ｂ₄Ｃといった添加物が加えられることによ
って、ある程度までの消化防止が可能となっている。

【００１８】ところが、いかなる安定剤を用いても石灰
クリンカーの消化は抑制できず、通常用いられているア
ルミナ・グラファイト質のノズルと比べると、保管, 使
用に際しては充分すぎるほどの注意を払わなければなら
ない。つまり、石灰クリンカーの消化によるノズルの亀
裂発生を使用現場において充分に点検することは非常に
困難であり、使用上のノズル折れの恐れが常につきまと
う結果になる。

【００１９】さらには石灰・グラファイト質のノズルに
おいて、カーボンは熱衝撃性を高めるが、一方では熱伝
導率がよく、溶鋼を冷却し易いとともにアルミナ生成の
ための酸素供給源となり、介在物の発生原因となる欠点
がある。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の連続鋳造用ノズルの欠点を除き、溶鋼のカーボン
ピックアップを低減し、鋼中のアルミナの生成，付着を
防止すると共に、耐食性に優れたノズル内孔体を提供
し、安定した操業を可能とすることにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造ノズル
内孔体は、耐火性骨材としてスピネルクリンカーが１〜
４０重量％と残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以上の
アルミナクリンカーで構成し、カーボン含有量が１重量
％未満と、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未満の組成を有
し、０．２１ｍｍ以下の粒度が２０〜７０重量％を占め
る粒度構成を有することを特徴とする。

【００２２】さらに、この組成に０．５〜１５重量％の
ＭｇＯを含有することができる。

【００２３】さらに結合材として、ＣａＯの含有量が耐
火性骨材と結合材の合量中、０．５〜６重量％であるア
ルミナ質セメントを用いて成形することができる。

【００２４】

【作用】本発明は、かかる構成によって、耐火物中のシ
リカ量が低減し、稼働表面の平滑化、緻密化による低通
気度、断熱降下の向上、それにカーボンの流出抑制を達
成したものである。

【００２５】使用するスピネルクリンカーは、スピネル
を構成するＡｌ₂Ｏ₃：ＭｇＯの比が必ずしも理論組成
のものでなくてもよく、９５：５〜７０：３０の範囲の
ものが好ましい。また、電融品あるいは焼結品のクリン
カーを使用することができる。ただし、ＳｉＯ₂含有量
は１重量％未満の組成である。

【００２６】スピネルクリンカーの使用量は、スピネル
クリンカーのＡｌ₂Ｏ₃：ＭｇＯ組成比７０：３０のス
ピネルクリンカーを使用した場合、使用量１重量％未満
ではスピネルによる耐溶損性向上の効果が得られず、使
用量４０重量％超では耐溶損性は向上するものの、スラ
グ浸潤量が大きくなり亀裂が発生する。

【００２７】これは、スピネルクリンカーの使用量が過
剰になると、Ｆｅ酸化物との反応が促進されるためであ
る。

【００２８】Ａｌ₂Ｏ₃：ＭｇＯ組成比が９５：５のス
ピネルクリンカーを使用した場合、使用量１〜４０重量
％の範囲では耐溶損性，スラグ浸潤量においてさらに優
れた効果を発揮する。

【００２９】以上の理由によりスピネルクリンカー使用
量を規制する必要があり、その使用量は１〜４０重量
％、好ましくは１０〜３０重量％である。

【００３０】ＭｇＯはスピネルとして添加される以外
に、ＭｇＯ単味として添加されてもよい。添加されるＭ
ｇＯはＡｌ₂Ｏ₃との反応により二次スピネルを生成
し、稼動表面に緻密な組織を形成する。これにより耐ス
ラグ浸潤抑制、すなわち、耐構造スポーリングの向上と
耐溶損性が向上する。しかし、その効果は０．５重量％
未満の添加量では現れず、１５重量％超の添加では過焼
結及び耐消化性面で使用できない。

【００３１】また、使用するクリンカーは、電融品ある
いは焼結品のいずれでもよく、ＳｉＯ₂量が１重量％未
満のものがよい。

【００３２】さらに、アルミナ原料は、電融あるいは焼
結原料を使用することができ、組成的にはアルミナ含有
量９９重量％以上とし、カーボン，シリカ等不純物を極
力除く。

【００３３】また、成形用のバインダーとして、水硬性
バインダーを使用し、たとえば、アルミナセメントを使
用することもできる。アルミナセメントはＣａＯ量０．
５〜６重量％の範囲で充分な強度を発現させることが必
要であり、低ＣａＯ量で強度発現性の良好な高アルミナ
セメント，スーパー高アルミナセメントが適する。

【００３４】微粉のアルミナ原料とアルミナセメントの
使用比率は、アルミナセメント中のＣａＯとアルミナ微
粉の反応で、ＣａＯ・６Ａｌ₂Ｏ₃が生成することによ
り材料に膨張性を付与させていることから、ＣａＯ量に
対し１：６重量％以上のＡｌ₂Ｏ₃が必要である。

【００３５】さらに、ＣａＯ量が６重量％を超えると耐
食性及び熱間強度の低下を招くために、ＣａＯ量は６重
量％以下に調整されなければならない。

【００３６】また、さらに粒度構成は、−０．２１ｍｍ
の粒度で２０〜７０重量％とする。−０．２１ｍｍの粒
度が２０重量％未満であると最密充填組成から外れるた
め、組織の緻密化，通気率の上昇及び表面粗度の関係か
ら、その効果が期待されない。また、−０．２１ｍｍの
粒度が７０重量％を超えると微粉過多となり、容積安定
性での問題が生じる。

【００３７】特に、スピネルについては全体構成が前記
の範囲でスピネルクリンカーの粒度は−０．２１ｍｍ以
上でも以下でもよい。ただし−０．２１ｍｍ以下の粒度
を使用したほうがスラグ浸潤防止により効果的である。

【００３８】さらに、金属ファイバーを添加する場合
は、その材質は耐食性，構造面からステンレス鋼が最も
好ましいが、これに限らずたとえば、鉄，炭素鋼，Ｎｉ
−Ｃｒ鋼，Ｃｒ−Ｖ鋼，Ａｌ，Ａｌ合金等でもよい。

【００３９】形状はビビリ振動切削法により作成された
φ３０〜１００μｍ×２〜２０ｍｍが最も好ましいが、
ストレート，曲線，山型，波型形状等のいずれでもよ
い。

【００４０】金属ファイバーの添加量は８重量％以下の
範囲で各ファイバーの比重等に合わせて適宜決定する。
極少ない割合でも効果が認められるが、８重量％を超え
ると施工時の添加水分が増加すること、及び金属ファイ
バーは低融点物質であることから、著しい耐食性の劣化
を招き、その効果が得られない。また、施工時の流動性
も悪化する。好ましい添加量は０．１〜３重量％であ
る。

【００４１】本発明のノズルの成形には、アルミナグラ
ファイト質ロングノズル、浸漬ノズルに内挿充填させ、
同時成形する方法と、本発明の組成物を金枠等で流し込
み、あるいは加圧成形し、内孔体を成形後、アルミナグ
ラファイト質ノズルに内挿充填する方法のいずれでもよ
い。

【００４２】

【実施例】表１及び表２は、本発明に係る耐火材の組成
からなる内孔体を、アルミナ−グラフアイトノズルと共
に１０００℃で焼成した後の特性を、従来のアルミナ−
グラフアイトとからなる内孔体の比較例と共に示す。

【００４３】

【表１】

【表２】添付各図は、本発明に係る内孔体を適用したノズルの例
を示す。

【００４４】図１〜図４は浸漬ノズルを、図５〜図８は
ロングノズルを示し、各図において１はアルミナ−グラ
ファイト質耐火物を、２は本発明を適用した内孔体を、
また、３はモルタルのような膨張吸収代を示す。

【００４５】また、図９〜図１１は本発明の実施例によ
る効果を従来例と比較して示す。

【００４６】図９はカーボンピックアップの低減効果
を、図１０は内孔体の溶損量の比較を、図１１は内孔体
への付着物の厚みを示す。

【００４７】実施例１表に示す本発明品（１）による連続鋳造の内孔体を図４
と図８に示す浸漬ノズルとロングノズル内孔に内張り
し、極低炭素鋼の連続鋳造におけるカーボンピックアッ
プ防止対策として実機テストに供した。

【００４８】テストの結果、従来のアルミナグラファイ
ト質ノズルを使用した場合に比較して、図９のようにカ
ーボンピックアップの低減効果が見られた。また、浸漬
ノズル，ロングノズルの内孔体，母材ともに亀裂の発生
はなく、図１０に示すように内孔体の溶損はアルミナグ
ラファイト質に比べて非常に軽微であった。

【００４９】実施例２表に示す本発明品（６）をアルミナグラファイトノズル
と同一成形し、ノズル閉塞防止対策として、図３に示す
浸漬ノズルに適用し、実機テストに供した。

【００５０】アルミキルド鋼を鋳造し、従来のアルミナ
グラファイト質ノズルと比較したところ、本発明品の介
在物の付着はほとんどなく、鋳片の非金属介在物並びに
表面欠陥，内面欠陥は図１１及び図１２に示すとおり、
共に少なくなり、良好な結果を示した。また、保熱効果
により本発明品内孔体稼動表面への地金の付着は全く見
られなかった。

【００５１】実施例３表に示す本発明品（２）をＴＤ誘導加熱用スリーブれん
がを想定し、ＴＤ中に配設して使用した。使用後、亀裂
の発生はなく、溶損，メタルやスラグの浸潤はほとんど
見られなかった。更に、付着物による閉塞も見られなか
った。

【００５２】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００５３】（１）本発明品の連続鋳造用ノズル内孔体
を使用することにより、極低炭素鋼鋳造におけるカーボ
ンピックアップを低減し、また、連続鋳造用ノズルのア
ルミナクラスター層の形成によるノズル閉塞を防止、鋼
中の非金属介在物及び表面欠陥、内部欠陥を減少させる
ことができる。

【００５４】（２）したがって、本発明は鋼に対する高
純化、清浄化に対して充分に貢献するものであり、鋼の
品質を大きく向上させ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用できる浸漬ノズルの例を示す。

【図２】同様の第２の浸漬ノズルの例を示す。

【図３】同様の第３の浸漬ノズルの例を示す。

【図４】同様の第４の浸漬ノズルの例を示す。

【図５】本発明を適用できるロングノズルの例を示
す。

【図６】同様の第２のロングノズルの例を示す。

【図７】同様の第３のロングノズルの例を示す。

【図８】同様の第４のロングノズルの例を示す。

【図９】本発明による内孔部でのカーボンピックアッ
プの低減効果を示す。

【図１０】同様に、溶損量の比較例に対する効果を示
す。

【図１１】同様に、内孔体での付着物の厚みの低減効
果を示す。

【図１２】本発明による製品不合発生率の低下を示
す。

【符号の説明】

１アルミナ−グラフアイト質耐火物２内孔体３膨張吸収代

フロントページの続き (72)発明者西敬福岡県北九州市戸畑区飛幡町２番２号黒崎窯業株式会社九州支店内 (72)発明者福永新一福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者西原良治福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者松井泰次郎福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材としてスピネルクリンカーが
１〜４０重量％と残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以
上のアルミナクリンカーで構成し、カーボン含有量が１
重量％未満と、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未満の組成を
有し、その粒度構成が０．２１ｍｍ以下の粒度が２０〜
７０重量％を占める粒度構成を有する連続鋳造ノズル内
孔体。
【請求項２】耐火性骨材としてスピネルクリンカーが
１〜４０重量％と残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以
上のアルミナクリンカーで構成し、カーボン含有量が１
重量％未満と、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未満と、Ｍｇ
Ｏ含有量が０．５〜１５重量％の組成を有し、その粒度
構成が０．２１ｍｍ以下の粒度が２０〜７０重量％を占
める粒度構成を有する連続鋳造ノズル内孔体。
【請求項３】耐火性骨材としてスピネルクリンカーが
１〜４０重量％と残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以
上のアルミナクリンカーで構成し、カーボン含有量が１
重量％未満と、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未満であっ
て、その粒度構成が０．２１ｍｍ以下の粒度が２０〜７
０重量％を占める粒度構成を有する耐火材を、結合材と
して、ＣａＯの含有量が耐火性骨材と結合材の合量中、
０．５〜６重量％であるアルミナ質セメントを用いて成
形した連続鋳造ノズル内孔体。
【請求項４】耐火性骨材としてスピネルクリンカーが
１〜４０重量％と残部をＡｌ₂Ｏ₃含有量９９重量％以
上のアルミナクリンカーで構成し、カーボン含有量が１
重量％未満と、ＳｉＯ₂含有量が１重量％未満と、Ｍｇ
Ｏ含有量が０．５〜１５重量％の組成を有し、その粒度
構成が０．２１ｍｍ以下の粒度が２０〜７０重量％を占
める粒度構成を有する耐火材を、結合材として、ＣａＯ
の含有量が耐火性骨材と結合材の合量中、０．５〜６重
量％であるアルミナ質セメントを用いて成形した連続鋳
造ノズル内孔体。