JPH0556306B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は溶鋼を連続鋳造するときにタンデイツ
シユからモールドへ溶鋼を注入するために使用す
るイマージヨンノズルに関するものである。 〔従来の技術〕 イマージヨンノズルの材質としては、当初溶融
シリカ質のものも使用されたが、現在ではアルミ
ナ・カーボン質がもつとも多く使用されるように
なつている。例えば特開昭58−84173号公報記載
のものはアルミナ・カーボン質は、主原料として
焼結アルミナ又は電融アルミナにカーボン源とし
て20〜40wt％（以下同じ）の鱗状黒鉛を配合さ
せたものである。使用条件によつては、アルミナ
とカーボンの組合せでは耐熱衝撃性が不足するた
め５〜30％の溶融シリカを添加する。これらの耐
火物原料に、結合剤として、フエノール樹脂、ピ
ツチ等の有機質結合剤を加えて混練、成形し、少
くとも700℃以上の温度で焼成して有機質結合剤
を炭素化して製品としたものである。アルミナ・
カーボン質の材料はモールドに添加されるパウダ
ーに侵食され易いため、パウダーに接する部分は
ジルコニア・カーボン質の材料を用いるのが普通
である。例えば特開昭57−7366号公報、特開昭57
−32358号公報がある。 〔発明を解決しようとする問題点〕 アルミナ・カーボン質ノズルの一つの問題点
は、溶鋼に脱酸剤として添加されたアルミニウム
から生成したアルミナがノズル内孔壁に析出付着
する現象が起ることで、アルミナ閉塞、アルミナ
づまりと呼ばれている。これは、溶鋼の円滑な流
動を妨げるために、多数回連鋳を連続して行う多
連鋳操業の障害になるだけでなく、付着したアル
ミナの剥離したものが大型非金属介在物となり鋼
片の品質を劣化させる。 この対策として、特開昭56−102357号公報の記
載のようにポーラスプラグをノズルの側壁にはめ
こんで、そこからアルゴンガスをノズル内へ吹込
む方法、ノズル側壁内に設けたスリツトから或は
耐火物Vol.32、４月1980年耐火物技術協会発行第
179頁に示すような側壁の気孔を通じてアルゴン
をノズル内へ吹込む方法、等が行われている。し
かしながら、アルゴンの消費や、配管の必要とす
るノズルの構造の複雑等の問題点がある。 〔問題点を解決するための手段〕 発明者等は種々の材質について実験を試みた結
果、硼化ジルコニウム（ZrB₂）、カーボン、ジル
コニアを組合せることにより非常にアルミナ付着
を起しにくいのみならず、パウダーに対する耐侵
食性を有する材質を見出し本発明を完成させたも
のである。すなわち本発明は硼化ジルコニウムを
５〜49wt％、カーボン５〜30wt％、残部がジル
コニアから成る耐火物粉末の混合物に有機質結合
剤を加えて混練、加圧成形した後700℃以上の温
度で還元雰囲気中で焼成した材質で少くともノズ
ルの一部を構成してなる、溶鋼鋳造用ノズルであ
る。 〔作用〕 発明者等は硼化ジルコニウムを１，３，５，
10，20，30，40，50，60，80wt％と変化させカ
ーボンを20wt％、残部をジルコニアとし、これ
に有機質結合剤としてフエノール樹脂2wt％（外
掛）、硬ピツチ粉7wt％（外掛）加えて混練、成
形し1000℃で５時間還元雰囲気中で焼成したブリ
ケツトを作り、これから20×20×120mmのテスト
ピースを切出し、高周波炉で溶解した鋼にアルミ
ニウム１％を溶解し、これにテストピースを1600
℃で15分浸漬後引上げてアルミナの付着状態を観
察した。比較としてカーボン20wt％含むアルミ
ナ・カーボン質の材料を用いた。その結果硼化ジ
ルコニウム3wt％までは著るしいアルミナ付着が
認められたが5wt％では急速に付着量は小さくな
り、硼化ジルコニウムの添加量が多くなるほどア
ルミナ付着が少なくなる傾向が認められた。しか
し50wt％以上では顕著な差はない。硼化ジルコ
ニウムは高価であるので50wt％以上の添加は不
経済である。以上の実験結果に基づき硼化ジルコ
コニウムの配合量は５〜49wt％とした。 ジルコニアと硼化ジルコニウムの組合せのみで
は通常の使用条件では耐熱衝撃性が不足するため
割れることがあるのでカーボンを添加する。その
添加量は少なくとも5wt％以上でないと耐熱衝撃
性を向上する効果が得られない。30wt％を越え
ると溶鋼、パウダーによる耐食性が低下するので
好ましくない。 本発明に使用する硼化ジルコニウムは、
ZrB₂98wt％以上で微量のＣ，Ｎ，Ｏを含むもの
である。ジルコニアはCaO，MgO，Y₂O₃の何れ
かを３〜10重量％添加した安定化ジルコニアであ
る。カーボン源としては固定炭素量90wt％以上
の鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、ピツチコーク
ス等が使用出来るが、耐熱衝撃性の向上効果の点
で鱗状黒鉛がもつとも好ましい。 結合剤としては還元焼成によつてカーボンボン
ドさせるために固定炭素量の多いものがよく、タ
ールピツチ、フエノール樹脂、フラン樹脂等を単
独又は混合して使用する。この他に添加物として
耐酸化性を向上する目的で炭化硼素（B₄C）、炭
化珪素（SiC）を添加してもよい。 アルミナ・カーボン質ノズルがアルミナづまり
を起す理由については諸説あるが、一説によると
脱酸生成物として溶鋼内に分散存在している微細
なアルミナ粒子（１〜4μとされる）が表面エネ
ルギーを最少にするように凝集成長して行くと云
われる。発明者の推定するところでは、耐火物中
のアルミナと溶鋼、鋼中酸素が反応して、Al₂O₃
＋Fe＋〔Ｏ〕→FeO・Al₂O₃なる反応により耐火
物表面には融点が1450℃のFeO・Al₂O₃が生成し
ており、これは溶鋼の温度では液相となつている
ので、溶鋼中に分散している微細なアルミナが接
触すると、そこに捕えられる。これが核となつて
アルミナの成長が進んで行くと推定される。 これに対して硼化ジルコニウムは、溶鋼とは反
応しにくいため表面に液相が生成せず、溶鋼中に
分散したアルミナが接触しても捕えられないため
に、アルミナづまりが起りにくいと推定される。 更に硼化ジルコニウムを配合したものは、従来
のジルコニア・カーボン質ノズルよりもパウダー
に対する侵食に強くなる。従つてパウダーライン
の材質としても使用できる。 以上のことから、本発明においては、本発明に
なる材質を用いてノズル主体を作ることは勿論の
こと、ノズル本体を従来の材質で作り、ノズル内
面の一部又は全面、ノズル外面の一部又は全面か
ら選択された部位を本発明になる材質で構成する
ものである。 〔実施例〕 本発明品及び比較品の配合割合を第１表に示
す。比較品は本発明品と同じ原料の組合である
が、その配合割合が本発明の限定範囲外にあるも
のである。結合剤としてピツチとフエノール樹脂
を組合せている場合には、耐火物原料にピツチを
添加して180℃で熱間混練した後、30℃に冷却し
フエノール樹脂を加えて混練した結合剤がフエノ
ール樹脂のみの場合には常温で混練した。ついで
オイルプレスを用いて114×114×65mmの形状に
1000Kg/cm²の圧力で成形した後、さやに納めてコ
ークスブリーズで充填し還元雰囲気中1000℃で５
時間焼成して製品を得た。 物性値を第１表に示す。従来品のジルコニア・
カーボンに比較して、硼化ジルコニウムを添加し
た本発明品は、熱間強度が大きい。パウダーによ
る侵食も硼化ジルコニウムが多くなるほど小さく
なる。アルミナ付着テストでは、本発明の限定範
囲より硼化ジルコニウム配合量が３％と少ない比
較品Ｄはアルミナ付着が大きいのに対して、硼化
ジルコニウム配合量７％の本発明品Ａでは中程
度、更に硼化ジルコニウム量20％のＢ、40％のＣ
ではアルミナ付着は小さい。

〔発明の効果〕

以上特許請求範囲及び明細書より明らかなよう
に硼化ジルコニウム、ジルコニア、カーボンの組
合せをカーボンボンドした材料は溶鋼中の脱酸剤
起源のアルミナが付着しにくいためアルミナづま
りを起さず、従来のアルミナカーボンのようにこ
れを防ぐためにアルゴンを吹込む必要もなく、円
滑な連続鋳造作業ができる。従つてアルゴンの消
費がなくなり経済的である。又配管の必要がなく
なる。ノズルの構造もポーラスプラグをはめ込ん
だり側壁内にガスの通路となるスリツトを設ける
必要もなくなるので簡単になる。 更にパウダーに対する耐侵食性を有するもので
あり連続鋳造のイマージヨンノズルとして多大の
効果を奏するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 硼化ジルコニウムを５〜49wt％、カーボン
   ５〜30wt％、残部がジルコニアから成る耐火物
   粉末の混合物に有機質結合剤を加えて混練、加圧
   成形した後700℃以上の温度で還元雰囲気中で焼
   成した材質で少くともノズルの一部を構成してな
   る、溶鋼鋳造用ノズル。