JPH05318058A - 連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属の連続鋳造に際して、鋳型内の溶融
金属上の溶融パウダ層との接触による連続鋳造用浸漬ノ
ズルの溶損を解消する。 【構成】 鋳型９内の溶鋼10の湯面上の溶融パウダ層12
の温度よりも高融点の材料からなり、連続鋳造用浸漬ノ
ズル１のパウダライン部２を包囲して溶鋼10の湯面に存
在するパウダ層４および溶融パウダ層12と接触する高さ
に、連続鋳造用浸漬ノズル１に離間して設置され、上下
方向へ移動自在に設置されるパウダ遮蔽部材３を備えた
溶損防止装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、溶融金属の連
続鋳造に際して、鋳型内の溶融金属上の溶融パウダ層と
の接触による連続鋳造用浸漬ノズルの溶損を解消できる
連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属（以下、本明細書においては溶
鋼を例にとって説明するが、溶鋼の種類としては普通鋼
のみならずステンレス鋼も包含する）の連続鋳造におい
て、タンディッシュから鋳型へと溶鋼を注入する場合に
は、溶鋼の酸化を防止するとともにスプラッシュ等の発
生を抑制して安定して注入を行うため、連続鋳造用浸漬
ノズルが使用される。連続鋳造用浸漬ノズルは、周知の
ように、タンディッシュの底部に設置されて鋳型内の未
凝固の溶鋼に完全に浸漬されて使用される。

【０００３】ところで、近年に至り、かかる連続鋳造用
浸漬ノズルを用いて行われる溶鋼の連続鋳造では、主と
してコストダウンのために多連鋳操業が盛んに行われて
おり、この多連鋳操業の採用に伴って連続鋳造用浸漬ノ
ズルに対しても多数回の連続使用を行っても溶損しない
高い耐用性が求められるようになってきた。

【０００４】図２(a) は、従来の連続鋳造用浸漬ノズル
１の構造例を一部省略して示す縦断面図である。通常の
場合、連続鋳造用浸漬ノズル１の外壁の一部であってパ
ウダ層４が接触するパウダライン部２には、鋳型内に注
入された溶鋼10の上部に位置する溶融パウダ層12および
パウダ層４が接触するために、溶融パウダ層12による浸
食が著しい。そこで、パウダライン部２の近傍には耐食
性に優れるZrO₂−Ｃ質が部分的に (斜線部) 施工されて
きた。しかし、これによってもパウダライン部２の溶損
は他の部位よりも著しく、その改善が必要であった。そ
こで、近年に至り、パウダライン部の溶損を抑制し、ま
たはパウダライン部と他部との溶損の均衡を図ることを
目的とした提案が種々行われている。

【０００５】例えば、実開平２−123347号公報には、頂
部に円形の凹陥部を形成するとともにこの凹陥部に円形
のカセットブロックを取替え可能に装着し、さらに浸漬
部がカセットブロックに接続された連続鋳造用浸漬ノズ
ルが提案されており、連続鋳造により損傷した浸漬部を
カセットブロック毎本体から簡単に取り外して交換でき
るように構成されている。

【０００６】実開平２−114152号公報には、連続鋳造用
浸漬ノズルの本体のうち、溶鋼中へ浸漬する部分を残し
て他の部分の外周を鉄系材で被覆した連続鋳造用浸漬ノ
ズルが提案されており、この提案によれば、極めて簡単
な構造であるが連続鋳造用浸漬ノズルの外周からの酸素
の溶鋼への混入を完全に防止することができ、連続鋳造
鋳片の品質向上を期待できるとされている。

【０００７】特開平３−114639号公報には、連続鋳造用
ノズルの本体を、特定量の溶融シリカを含有するアルミ
ナ−黒鉛系材質により構成するとともに溶鋼に直接接触
する本体部分の溶融シリカ含有量を低減することによ
り、溶鋼による溶損が少なく全体としての耐スポーリン
グ性および耐食性に優れた連続鋳造用ノズルが提案され
ている。

【０００８】特公平３− 12987号公報には、母体部を A
l₂O₃−Ｃ質で形成するとともに、母体部のパウダライン
部ならびに吐出口の入側近傍のノズル内孔部をZrO₂−Ｃ
質で形成した連続鋳造用浸漬ノズルが提案されており、
パウダライン部の溶損、消耗と吐出口周辺の溶損とを抑
制できるため、連続鋳造用浸漬ノズルの寿命を延長でき
るとされている。

【０００９】また、これらの提案とは別に、連続鋳造時
の一般的な操業方法として、鋳型への鋳込み中に湯面レ
ベルを一定量だけ上下に動かして、連続鋳造用浸漬ノズ
ルの溶損範囲を拡大するとともに溶損深さを浅く均一化
することにより、連続鋳造用浸漬ノズルの寿命の延長を
図る対策が行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の技術にはそれぞれ問題がある。実開平２−123347号公
報により提案された技術では、連続鋳造用浸漬ノズルの
構造が複雑となりその製造コストが上昇してしまう。ま
た、連続鋳造用浸漬ノズル本体へはくり返し熱負荷が作
用するため、数ヒート目にはカセットブロックおよび浸
漬部が破損してしまうおそれがある。

【００１１】実開平２−114152号公報または特開平３−
114639号公報により提案された連続鋳造用ノズルは、一
般的には、本体の材質（Al₂O₃ −Ｃ )からなる耐火物の
粉粒とパウダライン部の材質からなる耐火物の粉粒とを
同一の型に充填して一定圧力を印加した後焼成して製造
されるが、ZrO₂−Ｃ粉粒とAl₂O₃ −Ｃ粉粒との境界部で
は両者が混入してしまうため、本来の性能よりも低下し
てしまう。したがって、鋳込み時に剥離等のトラブルが
発生し易く、実際に使用することは難しい。

【００１２】特公平３−12987 号公報により提案された
技術では、ZrO₂−Ｃ材において、ZrO₂の配分比を高くす
ると熱膨張率が大きくなり本体との熱膨張率の差が大き
くなってしまう。その結果、溶鋼を受けた際の急激な温
度変化による熱衝撃割れが発生し易くなってしまう。

【００１３】さらに、鋳型への鋳込み中に鋳型内の溶鋼
の湯面レベルを一定量だけ上下に動かす従来から行われ
てきた対策では、メニスカス (パウダライン部より数mm
〜数10mm下方) が一定周期で上下するため、初期凝固シ
ェルの生成形態が一定周期で変化してしまう。そのため
に、鋳型内溶鋼の表面性状が変わり、不均一凝固が発生
する可能性が高い。このような不均一凝固の生成によ
り、鋳片に縦割れ疵やピンホールが増加してしまう。こ
こに、本発明の目的は、上記課題を解決し、鋳型内の溶
鋼の湯面に位置する溶融パウダによる連続鋳造用浸漬ノ
ズルの溶損を防止できる装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、連続鋳造
用浸漬ノズルと溶鋼上に位置する溶融パウダとの直接的
な接触を防止すればよいとの認識に立ち検討を重ねた結
果、上記課題を解決するには、連続鋳造用浸漬ノズルの
パウダライン部の外周に、パウダの融点よりも高融点の
材料からなるパウダ遮蔽部材を、望ましくは溶鋼とは可
及的接触しない高さに、連続鋳造用浸漬ノズルの周囲に
離間して設置することが最も確実かつ簡単であることを
知見し、さらに鋭意検討を重ね、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、溶
融金属の連続鋳造の際に、鋳型内の溶融金属に浸漬され
て使用される連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置であ
って、溶融金属の湯面に添加されるパウダの融点よりも
高融点の材料からなり、前記連続鋳造用浸漬ノズルのパ
ウダライン部を包囲して離間して設置されるパウダ遮蔽
部材を備えたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの
溶損防止装置である。

【００１６】また、パウダ遮蔽部材は、連続鋳造用浸漬
ノズルの長手方向へ移動自在に設置されることが操業条
件による湯面変動に対応するためには望ましい。さら
に、長手方向への移動の駆動源としてはステッピングシ
リンダを例示できる。図１は、連続鋳造用浸漬ノズルお
よび本発明にかかる溶損防止装置の一例の構成を示す説
明図であり、図２(b) は、図１の連続鋳造用浸漬ノズル
１の外壁近傍を拡大して示す説明図である。

【００１７】両図に示す本発明にかかる連続鋳造用浸漬
ノズルの溶損防止装置は、基本的には、連続鋳造用浸漬
ノズル１のパウダライン部２の外周に離間して、望まし
くは溶鋼10の湯面上のパウダ層４と溶融パウダ層12とに
は接触するようにして設置される、パウダの融点よりも
高融点の材料からなるパウダ遮蔽部材３により構成され
る。パウダ遮蔽部材３は、連続鋳造用浸漬ノズル１のパ
ウダライン部２を包囲して連続鋳造用浸漬ノズル１に離
間して設置される、例えば筒状体である。

【００１８】さらにこの例では、パウダ遮蔽部材３を連
続鋳造用浸漬ノズル１の長手方向（図１および図２(b)
に示す例では上下方向）に移動自在に支持して溶鋼10の
湯面変動にパウダ遮蔽部材３を追従させることにより可
及的に溶鋼10に接触させないため、溶鋼10の湯面変動に
関係なく溶鋼10による溶損を解消する支持部材６、連続
鋳造用浸漬ノズル１およびパウダ遮蔽部材３の間へ不活
性ガスを吹き込み溶鋼10の二次酸化を防止する不活性ガ
ス吹込管13、および連続鋳造用浸漬ノズル１の温度低下
を防ぐための誘導加熱装置８が連続鋳造用浸漬ノズル１
の本体の加熱帯11に設置されている。

【００１９】図１に示すように、パウダ遮蔽部材３は支
持部材６を介してステッピングシリンダ７に連結され
る。ステッピングシリンダはシリンダ構造が従来のシリ
ンダに比較して精密であり、油圧の応答速度が従来より
も５〜10倍程度速くなったシリンダである。本実施例で
は、ステッピングシリンダを用いているために給湯制御
の精度が向上し、鋳型内湯面変動が大幅に緩和されるた
め、連続鋳造制御用コンピュータであるDDC からの鋳込
速度、スライディングノズル開度信号および湯面レベル
信号を増幅装置(AMP) を介してステッピングシリンダ７
に出力し、ステッピングシリンダ７を作動させることに
より、常に、パウダ遮蔽部材３を溶鋼10に接触しない位
置に制御できる。これらの制御因子、方法等は公知の手
段によればよく、特定の手段に限定する必要はない。な
お、図１における符号５は支持部材６の一部としての支
持金具を、符号９は鋳型をそれぞれ示す。

【００２０】

【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明にかかる連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置にお
けるパウダ遮蔽部材と、支持部材、不活性ガス吹込管お
よび誘導加熱装置とは、それぞれ以下の作用を奏する。

【００２１】(i) パウダ遮蔽部材 パウダの融点 (約1100〜1300℃) よりも高い融点の材
料、例えば普通鋼や合金鋼 (普通鋼をベースにNi、Cr、
Nb、Ｖ等の合金を添加した鋼) から構成されており、連
続鋳造用浸漬ノズルのパウダライン部を包囲して連続鋳
造用浸漬ノズルに離間して設置され、望ましくは溶鋼と
は殆ど接触せずパウダ層および溶融パウダ層とのみ接触
する高さに設置される。したがって、連続鋳造用浸漬ノ
ズルの外面が溶融パウダ層に接触することがなくなり、
溶融パウダによる連続鋳造用浸漬ノズルの溶損を防止す
ることができる。このように、パウダ遮蔽部材は溶融パ
ウダ層には溶損せず、設置位置を制御して溶鋼にも接触
させないことにより、溶鋼に対しても溶損しない。

【００２２】(ii)支持部材 支持部材は、鋳型内の溶鋼の湯面の検出信号 (例えば渦
流センサー信号) により、操業条件により変動する湯面
レベルと連動して連続鋳造用浸漬ノズルの長手方向に昇
降自在に移動する。したがって、支持部材により支持さ
れたパウダ遮蔽部材は湯面レベルの変動に応じて昇降で
きるため、湯面レベルの変動にかかわらず絶えず溶融パ
ウダ層およびパウダ層のみと接触する高さを維持するこ
とができる。したがって、操業条件の変動に関係なく、
溶融パウダ層による連続鋳造用浸漬ノズルの溶損を解消
できるとともに溶鋼による溶損防止装置の溶損を解消で
きる。

【００２３】このように、本発明におけるパウダ遮蔽部
材、さらに必要に応じて支持部材を用いることにより、
溶融パウダと連続鋳造用浸漬ノズルとの接触を防止でき
るため、連続鋳造用浸漬ノズルの溶損を防止できる。

【００２４】(iii) 本発明にかかる連続鋳造用浸漬ノズ
ルの溶損防止装置を使用した場合、連続鋳造用浸漬ノズ
ルとパウダ遮蔽部材との間隙にはパウダは存在しないた
めにパウダによる溶鋼のシールができない。そこで、溶
鋼の二次酸化を完全に防止するためにはこの間隙にはAr
ガス等の不活性ガスを吹き込むことが望ましく、そのた
めには、連続鋳造用浸漬ノズルおよびパウダ遮蔽部材の
間隙へ不活性ガスを吹き込むための不活性ガス吹込管を
設置することが望ましい。なお、パウダ遮蔽部材を昇降
自在に設置する場合には、不活性ガス吹込管も適宜手段
により昇降自在に設置することが望ましい。例えば、パ
ウダ遮蔽部材の上端に不活性ガス吹込管を固定し、不活
性ガス吹込管もパウダ遮蔽部材の移動に追従できるよう
に構成しておくことが望ましい。

【００２５】なお、本発明の適用対象である連続鋳造用
浸漬ノズルは、通常使用されている公知のものであれば
よく、特定の型式のものに限定されるものではない。た
だし、パウダ遮蔽部材と連続鋳造用浸漬ノズルとの間に
発生する溶鋼の地金付きを防止するという観点から、連
続鋳造用浸漬ノズルの材質としては、外周部には熱伝導
率が高い耐火物を施工し、またはパウダライン部の上方
に連続鋳造用浸漬ノズルを囲むようにして例えば誘導加
熱装置等の加熱装置を設置して加熱帯を構成し連続鋳造
用浸漬ノズルを誘導加熱することが望ましい。加熱帯の
表層部分の材質は、ZrO₂−C 、 Al₂O₃−Ｃ、SiO₂等一般
的に耐火物に使用されているものであればよく、特に限
定を要するものではない。

【００２６】また、パウダの組成等についても何ら限定
を要さない。このようにして、本発明によれば、連続鋳
造用浸漬ノズルの溶損が長期間にわたって防止されるこ
とになり、操業トラブルの発生がなく多連鋳化を図るこ
とが可能となる。さらに、本発明を実施例を参照しなが
ら詳述するが、これは本発明の例示であり、これにより
本発明が限定されるものではない。

【００２７】

【実施例】図１に示す本発明にかかる連続鋳造用浸漬ノ
ズルの溶損防止装置を鋼の連続鋳造設備に設置し、これ
を設置しない従来の連続鋳造設備を比較例として、多連
鋳鋳造を行った。表１には連続鋳造条件を、図３および
図４には結果をグラフで示す。なお、本発明例として
は、パウダ遮蔽部材３の駆動源として、油圧シリンダを
用いたものと、ステッピングシリンダを用いたものとの
２種を用意した。

【００２８】

【表１】

【００２９】図３に示すように、多連鋳化した際の浸漬
ノズルの寿命の律速要因は、比較例は前述しているよう
に浸漬ノズルの溶損である。これに対し、本発明例では
溶損が低減されたためにパウダ遮蔽部材への地金付着厚
みとなることがわかった。

【００３０】そこで、各々の律速条件の限界までの総鋳
込量を調査した結果、従来品ではMax 1500ton (300ton
×５heat) であるのに対し、本発明では3000ton (300to
n ×10heat) 鋳造してもパウダ遮蔽部材への地金付着は
限界値より下回っており、少なくとも、従来の倍の回数
の鋳造を行うことが可能である。

【００３１】さらに、スライディングノズルならびにパ
ウダ遮蔽部材の駆動にステッピングシリンダを用い、湯
面変動を従来の1/2 、パウダ遮蔽部材の追従性能を1.5
倍にした場合、通常の油圧シリンダーを用いた場合のさ
らに倍の鋳造が可能となった。ステッピングシリンダを
用いることにより鋳型内の湯面変動が抑制されたためで
ある。

【００３２】図４には、本発明例および比較例により得
たパウダ性欠陥の発生率の推移を示す。図４におけるパ
ウダ性欠陥発生指数とは、冷延鋼板におけるパウダに起
因した欠陥の発生数を１トン当たりに換算して指数化し
た数値である。本発明により湯面変動が小さくなるとと
もに、湯面レベルの変更が不要になること、ならびに溶
損による形状変化が起こらないことによって、従来３ch
目以降多発する傾向にあったパウダ性欠陥の発生が大幅
に抑制されることもわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、連
続鋳造用浸漬ノズルの溶損量を1/2 以下に抑制するこ
と、換言すると、連続鋳造用浸漬ノズルの交換・補修を
同一のタイミングで行う場合には従来の倍の速度での連
続鋳造が可能となり、さらにステッピングシリンダーを
パウダ遮蔽部材の駆動源として用いることにより、従来
の４倍の速度での連続鋳造が可能となる。したがって、
本発明によれば、連続鋳造用浸漬ノズルの溶損は著しく
抑制でき、さらに、湯面レベルならびに遮蔽部材のレベ
ル制御により、地金付着等の操業阻害因子が解消され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防
止装置の全体の構成例を示す説明図である。

【図２】連続鋳造用浸漬ノズル近傍の構成例を一部省略
して示す説明図であり、図２(a) は従来例を、図２(b)
は本発明例をそれぞれ示す。

【図３】実施例の結果を示すグラフである。

【図４】実施例の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１：連続鋳造用浸漬ノズル ２：パウダライン部 ３：パウダ遮蔽部材 ４：パウダ層 ５：支持金具 ６：支持部材 ７：ステッピングシリンダ ８：誘導加熱装置 ９：鋳型 10：溶鋼 11：加熱帯 12：溶融パウダ層 13：不活性ガス吹き込み管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属の連続鋳造の際に、鋳型内の溶
   融金属に浸漬されて使用される連続鋳造用浸漬ノズルの
   溶損防止装置であって、前記溶融金属の湯面に添加され
   るパウダの融点よりも高融点の材料からなり、前記連続
   鋳造用浸漬ノズルのパウダライン部を包囲して離間して
   設置されるパウダ遮蔽部材を備えたことを特徴とする連
   続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置。
2. 【請求項２】 前記パウダ遮蔽部材は、連続鋳造用浸漬
   ノズルの長手方向へ移動自在に設置される請求項１記載
   の連続鋳造用浸漬ノズルの溶損防止装置。
3. 【請求項３】 前記長手方向へのパウダ遮蔽部材の駆動
   源はステッピングシリンダである請求項２記載の連続鋳
   造用浸漬ノズルの溶損防止装置。