JPH06285599A

JPH06285599A - 連続鋳造用ノズル

Info

Publication number: JPH06285599A
Application number: JP4244844A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ichikawa; 健治市川; Noboru Tsukamoto; 昇塚本; Osamu Nomura; 修野村; Yukio Okawa; 幸男大川; Makoto Nakamura; 真中村
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-10-11
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2567553B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ系
材質から、耐スポール性をできる限り損なわず、シリカ
成分の排除を行った、実質上シリカを含まない耐火物を
少なくとも浸漬部及び本体部に配した連続鋳造用ノズル
を提供することにある。【構成】本発明に係る連続鋳造用ノズルは、連続鋳造
用ノズルにおいて、少なくとも浸漬部及び本体部が、炭
素原料及びアルミナを含有してなる耐火物からなること
を特徴とし、適宜ＳｉＣを配合することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用ノズルに関
する。

【０００２】

【従来の技術・課題】連続鋳造用耐火物は、取鍋とタン
ディッシュ、タンディッシュとモールドを連結し、溶鋼
の流量制御をつかさどるものであり、溶鋼流による熱
的、機械的衝撃や、物理的、化学的な侵食作用を受け
る。これらの耐火物には優れた熱衝撃抵抗性と機械的強
度、耐食性が要求される。

【０００３】このなかで、連続鋳造用ノズルは、溶鋼の
二次酸化や乱流、スラグの巻き込みを防止し、良好な鋼
品質を得るという重要な役割を担っている。連続鋳造用
ノズルは円筒形に類する形状のため耐スポール性を特に
重視し、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ系材質が多く使用され
ている。この材質は、耐食性に優れたアルミナに、熱伝
導率が高く、熱膨張率の小さいカーボンと熱膨張率の小
さいシリカとを組み合わせた高耐スポール性材質であ
る。

【０００４】シリカは耐スポール性の上では有利な原料
であるが、他元素と低融点物質を作り易いこと、還元雰
囲気中では１４００℃以上の高温で不安定なことから、
一般に耐食性の点では排除すべき原料である。従って、
シリカが連続鋳造用ノズルの耐火原料として使用される
限り、ノズルの寿命は頭打ちとなる。

【０００５】その対策として、第一に、溶損の大きな箇
所に高耐食性のＺｒＯ₂−Ｃ質材質等を配する方法が考
えられ、例えば実公昭55−32699号公報には、溶鋼の連
続鋳造用アルミナ−グラファイト質浸漬ノズルにおい
て、該浸漬ノズルがパウダーと接触して局部溶損を生じ
る個所あるいはその個所より以下の部分をジルコニア−
グラファイト質またはＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃系スピネル−グ
ラファイト質で構成させたことを特徴とする連続鋳造用
多層式浸漬ノズルが開示されている。しかし、ＺｒＯ₂
−Ｃ質材質はＡｌ₂Ｏ₃質材質と比べ相当に熱膨張が大き
いためノズル外層部にしか配材できないし、この場合に
も熱膨張差によって層間に亀裂が生じ易いという問題が
ある。

【０００６】第二に、最も耐食性が求められる浸漬部の
ＳｉＯ₂配合量の低減が試みられ、例えば特公平１−407
90号公報には、アルミナ−黒鉛質溶鋼鋳造用ノズルにお
いて、本体にシリカを１０〜３５重量％含有し、溶鋼浸
漬部及び／またはノズル内周孔には、シリカを含有しな
いか、あるいはシリカを前記本体より少なく含有した溶
鋼鋳造用ノズルが開示されている。しかし、浸漬部の耐
食性が向上してくると、パウダーライン、スラグライン
の溶損により律速されていたノズルの寿命が、ノズル内
管の物理損耗により律速されるようになる。特公平１−
40790号公報の発明では、ノズル内管の物理損耗律速を
想定したものではなく、充分な補強とは言えない。ま
た、ＺｒＯ₂−Ｃ質材質の場合と同様に、熱膨張率の高
い材質を内管側に配置する不安定な構造となる問題があ
る。

【０００７】低熱膨張のシリカは、耐スポール性の上で
は有利な原料である。しかし、スラグ中のＭｎやＦｅな
どの酸化物と低融点物質を生成し易い。還元雰囲気下で
は１４００℃以上でＳｉＯ＋Ｏガスとして飛散し、結果
として炭素原料の酸化、シリカ粒部分の空洞化を招く。
これはノズル材質の脆化の原因となり、耐食性の上で不
利である。また、微粒アルミナとムライトを生成し、過
焼結の一因ともなり、多量のアルミナ微粉を活用する場
合には注意を要する。ノズル材質の高耐食性化を達成す
るにはシリカ分の排除が必要である。

【０００８】従って、本発明の目的は、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂
Ｏ₃−Ｃ系材質から、耐スポール性をできる限り損なわ
ず、シリカ成分の排除を行った、実質上シリカを含まな
い耐火物を少なくとも浸漬部及び本体部に配した連続鋳
造用ノズルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る連続
鋳造用ノズルは、少なくとも浸漬部及び本体部が、炭素
原料及びアルミナを含有してなる耐火物からなることを
特徴とする。

【００１０】更に、本発明に係る連続鋳造用ノズルは、
少なくとも浸漬部及び本体部が、炭素原料、アルミナ及
びＳｉＣを含有してなる耐火物からなることを特徴とす
る。

【００１１】

【作用】従来の連続鋳造用ノズル材質のシリカ源として
は、配合材料として添加する溶融シリカの他に、各原料
の不純物に由来するシリカ分がある。本発明の連続鋳造
用ノズルの少なくとも浸漬部及び本体部に使用される耐
火物の主要な原料は、炭素原料及びアルミナまたは炭素
原料、アルミナ及びＳｉＣである。

【００１２】アルミナは、電融アルミナ、焼結アルミ
ナ、仮焼アルミナのいずれもを使用することができ、通
常純度９９重量％以上のものが使用される。主な不純物
は鉄分であり、シリカについての特別な注意は必要な
い。

【００１３】炭素原料は、鱗状黒鉛等各種黒鉛原料及び
非晶質炭素原料等が活用できるが、純度と形状効果の上
から鱗状黒鉛が良い。炭素原料の主な不純成分には、Ｓ
ｉＯ₂が含まれるので、純度は９８重量％以上が好まし
い。

【００１４】ＳｉＣを使用する場合、ＳｉＣが９６重量
％以上の高純度品では、不純成分は鉄分やカーボンであ
るが、純度が落ちるに従い主な不純成分はシリカに変わ
ってくる。そのためＳｉＣの純度は９６重量％以上でな
ければならない。

【００１５】ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ系材質から、耐ス
ポール性をできる限り損なわず、シリカ成分の排除を行
うには、シリカと炭素原料との置換が考えられるが、炭
素は鋼に溶脱し易く、耐食性の上で著しく不利となる。
本発明では、シリカの使用により得られる低熱膨張特性
を最小限の炭素原料の増加で補い、それによる耐食性の
低下をアルミナ微粒原料の増分により補充、更には上積
みするものである。

【００１６】次に、本発明の連続鋳造用ノズルの少なく
とも浸漬部及び本体部に使用する耐火物の組成について
説明する。まず、アルミナは溶鋼に対する耐食性に優れ
ていることに特徴がある。本発明に使用する耐火物のア
ルミナの配合量は６３〜７８重量％の範囲内である。ア
ルミナの配合量が７８重量％を超えると耐スポール性が
低下し、耐食性の向上も見られないために好ましくな
く、また、６３重量％未満では、耐食性が不充分である
ために好ましくない。

【００１７】アルミナは骨材と微粒を使用する。アルミ
ナ骨材は粒度０.５〜０.０５ｍｍ程度のものであり、ア
ルミナ微粒は０.０５ｍｍ未満のものである。アルミナ
骨材とアルミナ微粒の使用割合は重量比で３：１〜１：
３の範囲が好ましい。なお、アルミナ微粒は０.０５ｍ
ｍ未満のものをさすが、このうちの半分以上がミクロン
オーダーであることが強固なマトリックスを形成する上
で好ましい。

【００１８】炭素原料は、高熱伝導性と低膨張性による
耐スポール性の良さと、スラグに対する耐食性の良さを
特徴とする。炭素原料の配合量は、アルミナと同じ理由
から２２〜３７重量％の範囲である。

【００１９】本発明の連続鋳造用ノズルの少なくとも浸
漬部及び本体部に使用する耐火物は、アルミナと炭素原
料を必須とするが、１５重量％以下のＳｉＣをアルミナ
の代わりに使用することもできる。ＳｉＣは、炭素原料
の酸化防止材としての働きと、アルミナよりやや低い膨
張率による耐スポール性への寄与が期待できる。ＳｉＣ
の置換量が１５重量％を超えると耐食性が劣化するため
に好ましくない。

【００２０】また、本発明の効果を損なわない範囲で、
炭素原料の酸化防止効果のあるＢ₄Ｃなどの硼化物、各
種金属粉などを添加することができる。

【００２１】所定の配合物は混合後、バインダーと共に
混練、成形、非酸化雰囲気下８００〜１４００℃で２〜
５時間焼成することにより連続鋳造用ノズルとして製造
される。バインダーとしてはフェノール樹脂等の有機樹
脂やタール、ピッチを用いることができるが、成形性に
優れるフェノール樹脂が好ましい。成形は、材質の均一
性を得るために等圧プレスを使用することが望ましい。

【００２２】ロングノズルを初めとする円筒状の連続鋳
造用ノズルは、嵌合部から浸漬部へ向かって、嵌合部、
首部、本体部、浸漬部の４つの箇所に分けて考えられ、
本発明の連続鋳造用ノズルにおいては上記配合を有する
耐火物を少なくとも浸漬部と本体部に配するものである
が、場合によってはそれぞれ異なった材質の耐火物を配
材することもできる。

【００２３】

【実施例】

供試耐火物の調製表１に示す配合割合にて配合物を調製し、所定の形状に
等圧プレスして成形後、非酸化雰囲気下で１０００℃で
３時間焼成することにより供試試料を得た。供試試料の
耐スポール性を表す熱衝撃抵抗係数、侵食試験の結果を
表１に併記する。なお、各試料は、耐スポール性がほ
ぼ同じになるように配合したが、カーボン量が少なくな
るほど耐スポール性を確保するのは困難であった。

【００２４】

【表１】

【００２５】熱衝撃抵抗係数：曲げ強度は３点曲げ、弾
性率は音波法、熱膨張率は市販の熱膨張計により１００
０℃の値を計測、次式により算出。 (曲げ強度)／[(弾性率)×(熱膨張率)］耐食性(指数)：試験片を内張りしたるつぼを高周波炉に
設置、ＳＳ４１鋼を溶融し、１６００℃で６０分間保持
した後の溶損量を減少率で測定評価。数値の大きい方が
高耐食性。

【００２６】比較材２の鱗状黒鉛の配合量が２０重量％
の供試試料では、耐スポール性が劣化し、耐食性も比較
材１の従来材質と大差なかった。これは、アルミナ微粒
による耐食性の補強が不充分であったためである。ま
た、比較材３の黒鉛含有量の多い供試試料では、かなり
の量のアルミナ微粒を添加したにも拘わらず耐食性は不
充分であった。比較材４はアルミナに代えてＳｉＣを２
０重量％配合したものであるが、耐食性の低下が観察さ
れた。

【００２７】実施例図１に本発明の連続鋳造用ノズルの実施態様を掲げる。
図１に示される５つの配材パターンに表１に示す配合を
有する供試試料を適用し、スラブ用連鋳機のロングノズ
ルとして実機試験を行った。ロングノズルは各５〜１０
本準備し、極低炭及び低炭アルミキルド鋼の鋳造に供し
た。廃棄に至ったチャージ(１チャージの所要時間約４
０分)数の平均を採り評価した。

【００２８】

【表２】

【００２９】比較例１の廃却原因は浸漬部スラグライン
の溶損によるものであったが、それ以外の比較例２、実
施例１、実施例２、実施例３では、浸漬部スラグライン
の耐食性は非常に高く、いずれも廃却原因はノズル内部
の溶損によるものであった。

【００３０】しかし、比較例２では、内部溶損が進行す
るに伴い、本体部と浸漬部の材質の境界部が耐食性の差
から局部溶損を引き起こし、実施例１と比べると寿命を
大きく短縮してしまった。

【００３１】実施例２と実施例３とでは、耐用の差は見
られなかったが、特に内管溶損の著しい高Ｍｎ鋼やほう
ろう用鋼材等の鋳造時に本体部と首部の境界で局部溶損
が見られるときには、実施例３に示す配材バターンを用
いることが望ましい。

【００３２】実施例３に示す配材パターンは、熱応力や
溶鋼流による機械的応力が厳しいときにも、適用が有効
である。これら応力が集中し、使用上厳しいロングノズ
ル首部が、シリカによる材質脆化を免れ、充分なアルミ
ナ微粒の活用による必要強度が長く維持できるためであ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る連続鋳造用ノズルは、少な
くとも浸漬部と本体部に使用する耐火物をシリカ不在の
ものとしたことにより、連続鋳造用ノズルを高耐用化す
ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例の連続鋳造用ノズルの配材パ
ターンを示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造用ノズルにおいて、少なくとも
浸漬部及び本体部が、炭素原料及びアルミナを含有して
なる耐火物からなることを特徴とする連続鋳造用ノズ
ル。
【請求項２】連続鋳造用ノズルにおいて、少なくとも
浸漬部及び本体部が、炭素原料、アルミナ及びＳｉＣを
含有してなる耐火物からなることを特徴とする連続鋳造
用ノズル。