JPH05367A - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋼片の連続鋳造に際し、モールドパウダーの
滓化を良好にし、かつ溶融スラグ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】 胴体部中に断熱スリットをほぼ全長に及んで
同心状に形成し、胴体部の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する。 【効果】 ノズル内を通過して溶鋼から胴体部を伝わっ
て外界へ逃げる熱量が減少し、ノズル近傍の溶鋼温度が
上昇するので、溶鋼表面のモールドパウダーの滓化が良
好となって均一に溶融スラグとなって鋼片表面のスラグ
層が均一となる。ジルコニア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、上記スラグ層の均一化
と相俟って溶融スラグの特性に影響を及ぼさず、鋼片に
縦割れ等が発生しない。

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
のが提案されている。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、モールドパウダーの滓化状
態、並びに溶鋼および／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、溶鋼がノズル内を通る際に、
ノズルの胴体部（筒壁）を介して外に熱量が逃げ、ノズ
ル近傍の溶鋼の温度が下がることにより、溶鋼表面のモ
ールドパウダーの滓化が不均一となる。また、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
層が不均一となり、また、そ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、胴
体部の断熱構造、およびジルコニア−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
難い、スラグライン部の耐火物の組織構造を研究した結
果、本発明を完成したものである。

【０００６】本発明は、特に長時間にわたる鋳込みが可
能で、モールドパウダーの滓化を良好にし、かつ溶鋼お
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、胴体部
中に断熱スリットがほぼ全長に及んで同心状に形成され
ており、胴体部の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、ノズル内を通過している溶鋼
から胴体部を伝わって外界へ逃げる熱量が減少し、ノズ
ル近傍の溶鋼温度が上昇する。また、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１２５μｍ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。溶鋼温度上昇による溶鋼表面のモールドパ
ウダーの滓化の均一化および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ことによって、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】断熱スリットはセラミックスファイバー、
あるいは焼成時に焼失する材質（焼成後には空隙にな
る）を成形時にあらかじめセットしておいて焼成するこ
とによって形成されるものであり、胴体部の厚さのほぼ
中間に、１mm〜１０mmの厚さに形成することが好まし
い。

【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。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。

【００２０】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。

【００２１】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（Si）が、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。

【００２２】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。

【００２４】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％）により、胴体部中の厚さのほぼ中間部に
断熱スリットとなるセラミックファイバーをほぼ全長に
及んで同心状に埋設してノズル本体部を形成し、これに
上記各種の配合土からなるスラグライン部を組み合わ
せ、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１０００℃にて
焼成して各種の浸漬ノズルを得た。これらの断面図を図
１に示す。図中１はノズル本体部、２は断熱スリット、
３はスラグライン部、４は吐出口である。また、これら
の物理的特性を表１に示す（表中、番号１〜６，１０〜
１２）。比較例（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。

【００２５】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鋼片表面のスラグ層と観
察および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、スラグ層が不均一となっている部分が見受
けられ、および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。

【００２６】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２，図３に示す。図２は本発明品で
あり、図３は従来品である。図中５はスラグライン部耐
火物８を構成するジルコニア粒子、６は鱗状黒鉛粒子で
ある。鋳造中にスラグと接する稼動面９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７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。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】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。さらに第１図から本発
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。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ノズル内
を通過している溶鋼から胴体部を伝わって外界へ逃げる
熱量が減少し、ノズル近傍の溶鋼温度が上昇するので、
溶鋼表面のモールドパウダーの滓化が向上して均一な溶
鋼スラグとなり、鋼片表面のスラグ層が均一となる一
方、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、前記スラグ層の均一化と相俟って縦割れなどの
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断面図である。

【図２】そ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３】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 ノズル本体部 ２ 断熱スリット ３ スラグライン部 ４ 吐出口 ５ ジルコニア粒子 ６ 鱗状黒鉛粒子 ７ 溶融スラグ ８ スラグライン部耐火物 ９ 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 白岩 信也 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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】胴体部中に断熱スリットがほぼ全長に及ん
   で同心状に形成されており、胴体部の少なくとも溶融ス
   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，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、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。