JPH05361A

JPH05361A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JPH05361A
Application number: JP3180102A
Authority: JP
Inventors: Kunio Hayamizu; 邦夫速水; Kunishige Tokunaga; 邦繁徳永; Hiroshi Otsuka; 大塚　　博; Kiyonori Hara; 清訓原; Atsushi Sato; 敦佐藤; Hidemasa Nakajima; 英雅中島; Hiroshi Kiguchi; 弘城口; Hiroshi Hikima; 弘引間
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1993-01-08
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2649618B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼片の連続鋳造に際し、耐熱衝撃性、溶融ス
ラグ等に対する耐蝕性を向上させ、縦割れ等のない鋼片
の鋳造を可能とする。【構成】少なくともスラグライン部はジルコニア、鱗
状黒鉛を含有し、ジルコニアの粒度分布を偏りのないも
のとし、かつその大径粒子間に鱗状黒鉛が存する組織構
造の耐火物で構成し、この耐火物の外側表面に、内層ほ
ど融点が高くなる２層以上のコーティング層を形成す
る。【効果】耐火物の受ける熱衝撃が２層以上のコーティ
ング層によって緩和される。又、予熱中及び浸漬後間も
ない時の耐火物中の黒鉛の酸化を防止できる。更に、完
全に滓化していいないモールドパウダー中に耐火物から
の脱落粒子が混入するのを防止できる。鋳造中、粒子が
緻密に充填され、大径粒子が鱗状黒鉛によって保持され
るので、耐火物からのジルコニア粒子の脱落がなく、溶
融スラグの特性に影響を及ぼさず、鋳片の縦割れ等を誘
発しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用浸漬ノズルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造用浸漬ノズルとしては種々のも
のが提案されたいる。そして、モールド内に投入された
モールドパウダーが滓化した溶融スラグと接触して、局
部的な損耗が激しいスラグライン部（溶融スラグと接触
する部分）の材質には特に注意が払われており、従来よ
りジルコニアーカーボン系の材質が優れた耐蝕性を示す
ものとして使用されてきた。例えば特公昭５９−１２２
９号公報にはスラグライン部の材質として炭素２〜１０
重量％、ジルコニア７０〜９３重量％、炭化珪素質およ
び／または溶融シリカ５〜３０重量％からなるものが開
示されており、特開昭６３−９７３４４号公報、特開昭
６０−１４８６４９号公報、特開平１−１７６２７１号
公報にも類似の組成を持つジルコニアーカーボン系の材
質が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の材質ではスラグライン部の耐蝕性の改善のみに重
点が置かれており、主にそのジルコニア原料は粗粒粉と
微粒粉を単に混合したものであった。

【０００４】本発明者らは製鋼時の最も重要な用件であ
る鋼片の品質に対する浸漬ノズルの影響について着目
し、製造される鋼片の表面における縦割れ（傷）などの
発生過程を研究した結果、溶鋼および／または溶融スラ
グとの接触により化学的に変化して溶鋼および／または
溶融スラグ中に溶けこむジルコニアではなく、マトリッ
クスから脱落するジルコニア粒子が溶融スラグの物性に
影響を及ぼし、ひいては製造される鋼片の品質に影響を
及ぼしていることが判明した。すなわち、溶鋼および／
または溶融スラグとの接触により、黒鉛および微粒のジ
ルコニア粉で形成されるマトリックスが侵蝕され、脱落
した比較的大径のジルコニア粒子が溶融スラグ中に混合
され、浸漬ノズル周辺部の溶融スラグの組成を変化さ
せ、ひいてはその物性、特に凝固シェル−モールド間へ
の流入および冷却時の挙動を変化させる。したがってモ
ールドから引き出させる鋼片の表面に付着するスラグ層
の性質が比較的大径のジルコニア粒子の位置する部分の
み異なり、その結果鋼片表面に縦割れなどの欠陥を生じ
ていた。

【０００５】本発明者らは、上記の事情を考慮して、ジ
ルコニア−カーボン系材質の持つ耐蝕性を損なうこと無
く、ジルコニア粒子が脱落し難く、縦割れなどの無い良
好な鋼片を鋳造できるスラグライン部の耐火物の組織構
造などを研究した結果、本発明を完成したものである。

【０００６】本発明は、特に浸漬直後の耐熱衝撃性に優
れ、長時間にわたる鋳込みが可能で、溶鋼および／また
は溶融スラグに対する優れた耐蝕性を有し、縦割れなど
の無い良質の鋼片を製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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる連続鋳造
用浸漬ノズルは、上記の目的を達成するために、少なく
とも溶融スラグと接触する部分が、ジルコニア：７０〜
９０重量％、粒径５００μｍ以下の鱗状黒鉛：１０〜３
０重量％を含有し、前記ジルコニアの粒子は下記のａ、
ｂを満たすように分布され、かつ隣接する１２５μｍを
越えるジルコニ粒子間の８０％以上には鱗状黒鉛が存在
する組織構造を有する耐火物で構成されており、この耐
火物の外側表面に、内層になるほど融点の高くなる材質
によって少なくとも２層のコーティング層が形成されて
いることを特徴としている。

【０００８】ａ：ジルコニア粒子全体の粒度分布（以
下、全体粒度分布という）が、１２５μｍを越える粒子
が３０〜６５重量％、１２５〜４５μｍの粒子が２０〜
５５重量％、４５μｍ未満の粒子が１５〜４５重量％か
ら構成される。

【０００９】ｂ：ジルコニア粒子全体に対し，ＪＩＳ
Ｚ８８０１で規定された標準ふるいの４５〜３５５μｍ
間では、隣り合う篩間である３５５〜２５０μｍ、２５
０〜１８０μｍ、１８０〜１２５μｍ、１２５〜９０μ
ｍ、９０〜６３μｍ、６３〜４５μｍのそれぞれにジル
コニア粒子が少なくとも３重量％存在する（以下、中間
粒度分布という）。

【００１０】

【作用】本発明によれば、少なくとも溶融スラグと接触
する部分の耐火物が２層以上のコーティング層によって
覆われ、かつ熱衝撃が緩和される。また、鋳造中は粒度
分布の偏りのないジルコニア粒子を用いることにより、
耐火物中の粒子が非常に緻密に充填され、かつ１２５μ
ｍを越えるやや大きめの粒子間に存在する鱗状黒鉛によ
って大きな粒子が保持され、脱落して溶融スラグ中に混
合されるのを防止できる。この粒子の連続分布性と鱗状
黒鉛による粒子の保持性とが相俟ってジルコニア粒子の
脱落が阻止されるのであり、よって製造される鋼片表面
のスラグ層の物性を局所的に変化させず表面に縦割れな
どの無い良質な鋼片を製造することが可能となる。

【００１１】最内層となる第１層のコーティング層はろ
う石系の粉体とソーダ水ガラスのスラリーをコーティン
グして形成し、融点１２００℃程度とし、その厚さを１
００〜５００μｍとすることが好ましく、また、２層目
以降のコーティング層は、低融点のフリットに有機系、
無機系の粘着剤を混合したものをコーティングして形成
し融点を約７００℃と外層になるほど低くなるようにす
る。内層になるほど低くなるようにすると、内層側が先
に溶触して外層側を保持できなくなる。また、２層以上
とすることにより、長時間、コーティングの効果を維持
できる。

【００１２】ジルコニアと溶鋼および／または溶融スラ
グとの接触による溶損形態には物理的な溶損と化学的な
溶損があるが、本発明は溶鋼および／または溶融スラグ
に対する耐化学的溶損性を高めるものではなく、溶損さ
れる際に、黒鉛や小径のジルコニア粒子あるいは他の材
料で形成されるマトリックスのみが溶損されて、大径の
ジルコニア粒子が脱落するのを防止するものであり、そ
の結果溶融スラグの物性を局部的に変化させること無く
良質の鋼片が得られるのである。

【００１３】本発明に利用されるジルコニアは安定化さ
れていないものでも良いが、好ましくは安定化度３０〜
９０の部分安定化ジルコニアを使用する。これは安定化
されていないものに比べ熱サイクル時の容積安定性が良
好となり耐熱衝撃性を向上させる点で好ましく、かつこ
の効果は上記範囲内で最も効果的である。安定化度はジ
ルコニア粒子中の立方晶の割合を百分率で示したもので
ある。

【００１４】ジルコニアの含有量が７０重量％未満では
耐蝕性が劣り、溶損されやすくなる。また90重量％を越
えると他の原料の含有量が少なくなり、耐スポーリング
性、機械的強度がさがる。

【００１５】ジルコニアの全体粒度分布が規定範囲外と
なると、粒子の稠密な充填ができなくなり粒子の脱落を
生じやすくなる。特に粒子が粗い方向に外れると機械的
強度が充分に上がらず、すなわちジルコニア粒子の保持
力低下のため粒子脱落防止効果が薄れてしまい、また、
細かい方向に外れると耐熱衝撃抵抗が減じてしまう。

【００１６】また、ジルコニアの中間粒度分布において
３重量％未満の区間があると、耐火物全体の粒子の充填
性が低下し、大径のジルコニア粒子が脱落しやすくな
る。

【００１７】鱗状黒鉛は１０〜３０重量％含有されるこ
とが必要である。鱗状黒鉛はマトリックスの一部を形成
してジルコニア粒子を包むように保持し、脱落を防止す
る。鱗状黒鉛を含まない、例えば、粒状黒鉛あるいは無
定型炭素等をマトリックスとする場合にはジルコニア粒
子を包み込み保持する効果が劣り、充分な脱落防止効果
を得られない。本発明において鱗状黒鉛とこれらの炭素
質材料とを併用することは差支えない。

【００１８】鱗状黒鉛が１０重量％未満では充分な脱落
防止効果を得られず、３０重量％を越えると溶鋼に対す
る耐蝕性が劣り、また、酸化消耗する量が増加してマト
リックスの脆弱化を招き、充分な脱落防止効果を得られ
ない。

【００１９】さらに隣接する１２５μｍを越えるジルコ
ニア粒子間には８０％以上の割合で前記鱗状黒鉛が存在
することにより、粒子を包み込む効果を増大し、より一
層の脱落防止効果を奏する。

【００２０】これらの諸条件を満足することにより、均
一かつ稠密にジルコニア粒子および鱗状黒鉛が充填され
た耐火物を得ることができる。これにより、溶鋼および
／または溶融スラグとの接触面において、選択的に侵蝕
されやすいはっきりとしたマトリックス部をなくすと共
に、黒鉛の酸化消耗速度、ジルコニア粒子の溶鋼および
／または溶融スラグへの溶解速度を調和させ、ジルコニ
ア粒子の脱落を防止することができる。

【００２１】本発明のノズルは原料を調整したのみでは
得られない。本発明の粒度分布を持つ原料は、容易に均
一に分散し難く、調整された原料を長時間注意深く混練
したり、あるいは少量ずつ徐々に量を増やしていくよう
に混合することが必要である。

【００２２】本発明の技術的思想の範囲の中で浸漬ノズ
ルの製造に用いられる種々の公知の添加剤が耐火物に使
用でき、それらは本発明の権利範囲に含まれる。例え
ば、金属シリコンが（Si）、黒鉛又はバインダーに由来
する結合炭素の酸化防止や、熱間での強度保持の目的で
添加される。金属シリコンの含有量は２重量％以下が好
ましい。２重量％を越えると炭素と反応して組織の緻密
化が進み耐熱衝撃性が低下し、耐蝕性も低下する。また
炭化珪素（SiC ）を熱伝導性向上、耐熱衝撃性の向上お
よび酸化防止の目的で添加しても良い。SiC の含有量は
５重量％以下が好ましい。SiC は製造時にSiC 粉末とし
て添加しても、金属Siと炭素分が反応した生成物でもよ
い。５重量％を越えると相対的に他の原料の含有量が減
り、目的とする特性を得られなくなる。さらに炭化硼
素、金属アルミニウムなどを公知の特性向上材として添
加しても良い。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。表１、表２及び表３に示す粒度分布に調整した各種配合
の原料を、各粒度の粒子を予備混合して徐々に混練機中
に投入しながら４５分間凝集などが生じないよう注意深
く撹拌混合し、各原料が均一に混合された各種の配合土
を得た。そして、それぞれの配合土中に存在する、混練
中に形成された塊（不均一な原料状態を有する粘結粒）
を除くために、一度所定の篩（３mm）を通し、それらを
除去し各種のスラグライン部用配合土を得た。別に用意
したノズル本体部用配合土（アルミナ５５重量％、黒鉛
３０重量％、シリカ１０重量％、金属シリコン５重量
％）と一緒に公知の方法で１０００ Kgf／cm² の圧力で
ラバープレス成形したのち、非酸化性雰囲気中で１００
０℃にて焼成して各種の焼結体を得た。ついで、各焼結
体の外側表面に、SiO₂６０〜８０重量％、Al₂O₃ １０〜
２５重量％、Na₂O５〜１５重量％のろう石系の粉体とソ
ーダ水ガラスを融点約１２００℃となるように調製し粉
砕混合したスラリーを厚さ約３００μｍにスプレーコー
ト（刷毛塗りを可能）して第１層のコーティング層を形
成し、しかる後第１層のコーティング層上に、低融点の
フリットと有機系又は無機系の粘着剤を融点約７００℃
となるように調製し混合したスラリーをスプレーコート
（刷毛塗りを可能）して第２層のコーティング層を形成
した各種の浸漬ノズルを得た。これらの物理的特性を第
１表に示す（表中、番号１〜６，１０〜１２）。比較例
（第１表中、番号７〜８）は従来の主として粗粒と微粒
（および中粒）からなる配合物の粒度分布を分析して記
入したものであり、常法により４５分間混練、成形焼成
したものである。

【００２４】表１、表２及び表３に示す本発明および比
較例の連続鋳造用浸漬ノズルを、一般的に縦割れが多く
発生しやすい鋼中の炭素量が０．０９〜０．１６％の中
炭素鋼材の連続鋳造に１か月間使用した。このときの縦
割れ不良発生指数を表１、表２及び表３に合せて示す
（縦割れ発生指数は、番号７のものを１００とした）。
また、縦割れ不良が発生した時のモールド内壁に付着し
たスラグ凝固物塊を分析したところ、ジルコニア濃度の
異常に高くなっている部分が観察された。

【００２５】また、侵蝕された部分の組織の粒子構造を
表す顕微鏡写真を図１，図２に示す。図１は本発明品で
あり（各コーティング層は消滅している。）、図２は従
来品である。図中１はスラグライン部耐火物４を構成す
るジルコニア粒子、２は鱗状黒鉛粒子である。鋳造中に
溶融スラグと接する稼動面５を観察すると従来品はジル
コニア粒子の脱落してできた凹凸面や黒く穴の開いた部
分、及びマトリックス部が酸化消耗して、溶融スラグ３
と同様に白っぽく見える部分が存在する。これに対し、
本発明品はジルコニア粒子の脱落は見られず、黒鉛粒子
がジルコニア粒子を包むように存在している。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】表１、表２及び表３から明らかなように、
本発明の連続鋳造用浸漬ノズルは従来のノズルに比して
非常に優れた耐蝕性を示し、溶融スラグに悪影響を及ぼ
さず、したがって鋼片の縦割れ不良発生率が著しく改善
されていることが明らかである。さらに図１から本発明
のノズルの組織構造が従来のものに比してジルコニア粒
子の脱落がないことが明らかに理解される。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も溶融スラグと接触する部分の耐火物が２層以上のコー
ティング層によって覆われ、かつ熱衝撃を緩和されるの
で、浸漬後まもない時の耐火物中の黒鉛の酸化を防止で
き、かつ完全に滓化していないモールドパウダー中に耐
火物から脱落粒子が混入するのを防止できる。鋳造中
は、ジルコニア及び黒鉛を含有しているので、溶融金属
および／または溶融スラグに対し極めて優れた耐蝕性を
有し、耐用性が高く長期間安定した使用が可能であり、
また粒子が非常に緻密に充填され、かつ鱗状黒鉛によっ
て大きな粒子が保持されるので、スラグライン部耐火物
からのジルコニア粒子の脱落がないため、溶融スラグに
影響を及ぼさず、縦割れなどの不良の発生のない良質の
鋼片を鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬ノズルのスラグライン部耐火物の
組織の粒子構造を示す顕微鏡写真である。

【図２】従来の浸漬ノズルのスラグライン部耐火物の組
織の粒子構造を示す顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１ジルコニア粒子２鱗状黒鉛粒子３溶融スラグ４スラグライン部耐火物５稼動面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚博愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミツクス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者原清訓愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミツクス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者佐藤敦茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者中島英雅茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者城口弘茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者引間弘茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】少なくとも溶融スラグと接触する部分
が、ジルコニア：７０〜９０重量％、粒径５００μｍ以
下の鱗状黒鉛：１０〜３０重量％を含有し、前記ジルコ
ニアの粒子は下記のａ、ｂを満たすように分布され、か
つ隣接する１２５μｍを越えるジルコニア粒子間の８０
％以上には鱗状黒鉛が存在する組織構造を有する耐火物
で構成されており、この耐火物の外側表面に、内層にな
るほど融点の高くなる材質によって少なくとも２層のコ
ーティング層が形成されていることを特徴とする連続鋳
造用浸漬ノズル。ａ：ジルコニア粒子全体の粒度分布が、１２５μｍを越
える粒子が３０〜６５重量％、１２５〜４５μｍの粒子
が２０〜５５重量％、４５μｍ未満の粒子が１５〜４５
重量％から構成される。ｂ：ジルコニア粒子全体に対し，ＪＩＳＺ８８０１で
規定された標準ふるいの４５〜３５５μｍ間では、隣り
合う篩間である３５５〜２５０μｍ、２５０〜１８０μ
ｍ、１８０〜１２５μｍ、１２５〜９０μｍ、９０〜６
３μｍ、６３〜４５μｍのそれぞれにジルコニア粒子が
少なくとも３重量％存在する。