JPH0648818A

JPH0648818A - 連続鋳造用耐火物

Info

Publication number: JPH0648818A
Application number: JP4204906A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Uchinokura; 克巳内之倉; Seiji Hanagiri; 誠司花桐; Shiyuuji Nakamura; 州児中村; Norimitsu Takai; 宣光鷹居; Yoichi Yokoyama; 洋一横山; Yoshinori Yamamoto; 芳範山本
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的安価に溶鋼中に存在する脱酸生成物が
浸漬ノズル等に付着するのを防止する。【構成】浸漬ノズル１１の吐出孔１２を含むノズル本
体１１ａの下部および内孔部１３の壁面に、炭素：１０
〜５０重量％，耐火材料：５０〜９０重量％からなる配
合物に対して、不可避成分として１０重量％以下のＳｉ
Ｏ₂を含有するＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを外掛で
０．５〜１０重量％添加してなる耐火材を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造においてタ
ンディッシュからモールドに溶鋼を供給する際に使用さ
れる浸漬ノズル，ストッパーヘッド，上ノズル等の連続
鋳造用耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においてタンディッシュか
らモールドに溶鋼を供給する際には浸漬ノズル，ストッ
パーヘッド，上ノズル等の耐火物が使用される。これら
耐火物は溶鋼の供給という本来の機能の他に流量の制
御，鋳込みの際の溶鋼流の乱れ防止，溶鋼の酸化防止，
スラグの巻き込み防止等の機能を果たしている。したが
って、これら耐火物は溶鋼から得られる鋳片中の非金属
介在物（脱酸生成物）を減少させ、この鋳片の品質向上
にも重要な役割を担っている。

【０００３】以下に浸漬ノズルを例にとって説明する。
この浸漬ノズルはその使用条件から耐スポール性，耐摩
耗性，耐食性について高いレベルが要求されるためその
材質としてＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物（アルミナ）が多用
され、さらにパウダーライン部の材質としては一般に耐
食性に優れるＺｒＯ₂−Ｃ質耐火物（ジルコニア）が多
用される。このような構成とされた浸漬ノズルにおいて
は、この浸漬ノズルに供給される溶鋼中に含有される脱
酸生成物（例えばアルミナ）がその浸漬ノズルの内孔部
壁面に付着し、この脱酸生成物が次第に成長することよ
りその内孔部が狭窄し、ついには浸漬ノズルが閉塞を起
こして、この浸漬ノズルの耐用性が低下するという問題
点がある。また、前記アルミナ等の付着物が溶鋼に捕捉
されるとその溶鋼から得られる鋳片の品質劣化を招くと
いう問題点もある。なお、この内孔部の狭窄，閉塞は特
にアルミキルド鋼，アルミシリコンキルド鋼等の鋳造の
際に顕著となる。

【０００４】これらの問題点を解決するために、（１）浸漬ノズルの内孔部壁面からアルゴンガス等の不
活性ガスを吹き出させてその内孔部壁面にアルミナ等が
付着するのを防止する、例えばガスブロータイプの浸漬
ノズルが実用化されている。また、（２）例えば特開平４−２８４６２号公報に記載されて
いるように、浸漬ノズルの材質としてアルミナ難付着性
の電融ＺｒＯ₂−ＣａＯ原料より得られるＺｒＯ ₂−Ｃ
ａＯ−Ｃ質耐火物を用いることが提案され、また、特開
平３−４７６７１号公報においては前述された上ノズ
ル，ストッパヘッドの材質として前記ＺｒＯ ₂−ＣａＯ
−Ｃ質耐火物を用いることが提案されている。ここで、このＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物を材質とし
て用いた浸漬ノズルに対して溶鋼が供給されると、Ｃａ
Ｏが前記ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物から析出して溶
鋼中に存在する脱酸生成物であるアルミナと反応するこ
とにより、浸漬ノズルの内孔部壁面に低融点のカルシウ
ムアルミネートが生成する。したがって、浸漬ノズルの
内孔部壁面が溶鋼流に洗われる際に前記カルシウムアル
ミネートが溶出され、この内孔部壁面は適度な溶損が与
えられて更新される。この結果、浸漬ノズルの内孔部壁
面にアルミナが付着，堆積されるのが防止される。な
お、前記ＺｒＯ₂−ＣａＯ原料はその生成鉱物がキュー
ビックＺｒＯ₂とＺｒＣａＯ ₃から構成されるものであ
り、通常ＣａＯを添加したＺｒＯ₂を電融して得られる
電融クリンカーである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）ガスブロータイプの浸漬ノズルでは、連続鋳造の
操業が続けられるとその浸漬ノズルの内孔部壁面におけ
るアルミナ等の脱酸生成物の付着，堆積を完全に阻止で
きない場合が多い。また、鋼種によってはアルゴンガス
の吹き込みそのものがその鋼の品質上好ましくない場合
もある。（２）浸漬ノズルの材質としてＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質
耐火物を用いると、このＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物
は高価な電融原料（ＺｒＯ₂−ＣａＯ）から得られるも
のであるためコスト高となり、工業的に普及する上で難
点となる。

【０００６】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、溶鋼中に存在する脱酸生成物の付着
を比較的安価に防止できる連続鋳造用耐火物を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するために種々の実験を試みた結果、通常的に使
用されている炭素を含有する耐火材料にＮａ₂Ｏ−Ｐ₂
Ｏ₅系フリットを添加することによりその耐火材料の表
面のアルミナ付着が防止できることを見い出した。すな
わち、本発明による連続鋳造用耐火物は、炭素：１０〜
５０重量％，耐火材料：５０〜９０重量％からなる配合
物に対してＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを外掛で０．
５〜１０重量％添加してなることを特徴とする。また、
前記Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットは、不可避成分とし
て１０重量％以下のＳｉＯ₂を含有するものである。

【０００８】ここで、Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットの
添加量を外掛で０．５〜１０重量％としているのは、
０．５重量％未満ではアルミナ付着防止の機能が不十分
であり、１０重量％を超えると低融物が多く生成されて
耐食性が劣化するためである。また、Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ
₅系フリット中の不可避成分としてのＳｉＯ₂の構成比
を１０重量％以下としているのは、１０重量％を越える
とアルミナ付着が生じ易くなるためである。すなわち、
ＳｉＯ₂は溶鋼温度域では還元されて、ＳｉＯ₂→ＳｉＯ＋Ｏなる反応を生じるため、溶鋼中に存在するＡｌが酸化さ
れてＡｌ₂Ｏ₃が生成される。したがって、前記不可避
成分としてのＳｉＯ₂の構成比をできるだけ低くするこ
とにより耐火材料の表面におけるＡｌ₂Ｏ₃付着が抑止
される。なお、前記フリットはＡＳＴＭによれば融剤な
る材料を含むガラスであって釉，素地あるいは他のセラ
ミック組成の一成分として用いられるものを言う。

【０００９】また、炭素を１０〜５０重量％，耐火材料
を５０〜９０重量％としているのは、炭素が１０重量％
未満では耐スポール性に難点が生じ、５０重量％を超え
ると耐食性が劣化するためである。前記炭素としては鱗
状黒鉛，土状黒鉛，コークスカーボンブラック等の少な
くとも１種を用いるとよい。前記耐火材料は特に限定さ
れるものではなく、アルミナ，ジルコニア，スピネル，
炭化珪素等の少なくとも１種を用いることができるが、
耐スポール性等の使用条件，コスト等を考えるとアルミ
ナ（Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物）をベースとしたものが望
ましい。なお、アルミナとしては焼結アルミナ，電融ア
ルミナさらにβ−アルミナのいずれを使用することもで
きる。

【００１０】本発明における連続鋳造用耐火物は、炭素
として例えば鱗状黒鉛：１０〜５０重量％および耐火材
料として例えばアルミナ：５０〜９０重量％にＮａ₂Ｏ
−Ｐ ₂Ｏ₅系フリットを外掛で０．５〜１０重量％添加
混合して、この混合物に所定量のピッチ，レジン等の有
機バインダーを加えて混練して加圧成形した後、乾燥し
たものを非酸化雰囲気で焼成することにより得られる。

【００１１】

【作用】Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットは、融点が約７
００℃であるが、溶鋼の温度である約１５５０℃付近の
温度域においても液相として存在している。この結果、
炭素：１０〜５０重量％，耐火材料：５０〜９０重量％
からなる配合物に対してアルカリ源としてのＮａ₂Ｏ−
Ｐ₂Ｏ₅系フリットが外掛で０．５〜１０重量％添加さ
れた連続鋳造用耐火物の稼働面に溶鋼中のアルミナが接
触した際、このアルミナはＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリッ
トのＮａ₂Ｏ成分と反応してＡｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ等の
低融点の液相（低融物）が生成されることが本発明者ら
の研究によって確認されている。このことは図３に示さ
れるＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系状態図（Phase Diagramsfo
r Ceramist,(1964))と一致する。この低融物が前記連続
鋳造用耐火物の稼働面に生成されるとその低融物は溶鋼
流により洗われてその連続鋳造用耐火物の稼働面が常に
更新される状態になるため、この稼働面におけるアルミ
ナの付着，堆積が防止される。したがって、このような
連続鋳造用耐火物により例えば浸漬ノズルを構成した場
合、この浸漬ノズルの内孔部における狭窄，閉塞が防止
される。

【００１２】

【実施例】次に、本発明による連続鋳造用耐火物の実施
例について図面を参照しつつ説明する。

【００１３】まず、表１に示される原料を表２に示され
る配合割合で混練した後、ラバープレスにより１０００
ｋｇ／ｃｍ²の圧力で成形して、約１５０℃で乾燥して
非酸化性雰囲気のもとで１０００℃で焼成することによ
りれんがサンプルを作成した。表２にはそれられんがサ
ンプルの物性，特性値も合わせて示されている。なお、
測定は次の方法によるものである。

【００１４】ａ．アルミナ付着テスト（Ａｌ₂Ｏ₃付着
状況，付着厚み）：２０×２０×１５０ｍｍのテストピ
ースを切り出し、鋼５ｋｇを１５８０℃で熔解した高周
波炉に浸漬し、次いで浸漬直後，１５分後，３０分後そ
れぞれにアルミニウム１０ｇを投入して脱酸生成物であ
るアルミナを溶鋼中に作り、始めから６０分後のアルミ
ナ付着厚みを測定した。ｂ．溶鋼浸食試験：高周波炉のるつぼに２０×２０×１
５０ｍｍのテストピースをモルタルにより貼り付けて鋼
を溶解した後、ハイアルミナれんがで作った攪拌羽根に
より溶鋼を５０ｒｐｍで攪拌して１５８０℃で２時間保
持した後、溶損量を測定した。なおａ、ｂのテストとも
溶鋼表面はＡｒガスによりシールした。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】表２中、配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６は本発明
例であり配合Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１１は比較例である。本
発明例中配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐
火物（アルミナ）をベースとしてＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系
フリットを添加したものであり、比較例中配合Ｎｏ．８
（Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリット無添加）に比べるとア
ルミナ付着がなく、配合Ｎｏ．１１（ＺｒＯ₂−ＣａＯ
−Ｃ質耐火物をベースとしているためコスト高とな
る。）に近い状態である。また、配合Ｎｏ．５〜Ｎｏ．
６からは、ＭｇＯ−Ｃ質耐火物（マグネシア），ＺｒＯ
₂−Ｃ質耐火物（ジルコニア）をベースとし、これにＮ
ａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを添加してもアルミナ付着
防止効果があることが確認される。なお、アルミナ付着
テスト後におけるれんがサンプル（配合Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．６）をＥＰＭＡによりミクロ組織調査すると稼働面
にＡｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏを主成分とする低融物が生成さ
れているのが確認された。

【００１８】しかしながら、配合Ｎｏ．７のようにＮａ
₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットの添加量が多いと耐食性が悪
くなるとともに熱間強度も劣る。また、配合Ｎｏ．９の
ようにアルカリ源として例えばＮａ₂ＣＯ₃を添加した
もの、および配合Ｎｏ．１０のようにＮａ₂Ｏ・１１Ａ
ｌ₂Ｏ₃の組成を有するベータアルミナ（β−Ａｌ₂Ｏ
₃）を、アルカリ源を兼ねるベースとしたもののアルミ
ナ付着テストの結果はＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリット添
加品よりも劣っている。

【００１９】すなわち、比較例中配合Ｎｏ．９のように
アルカリ源としてＮａ₂ＣＯ₃を使用した場合、このＮ
ａ₂ＣＯ₃は約４００℃から分解して、Ｎａ₂ＣＯ₃→ Ｎａ₂Ｏ＋ＣＯ₂↑ となり、さらにＮａ₂Ｏも４００℃位から分解して、２Ｎａ₂Ｏ → ２Ｎａ＋Ｎａ₂Ｏ₂ となる。なお、ここで生成するＮａやＮａ₂Ｏ₂も８０
０℃位までに蒸発あるいは分解する物質である。すなわ
ちＮａ₂ＣＯ₃を添加してもそのＮａ₂ＣＯ₃は溶鋼の
温度（１５５０℃）ではほとんどが揮散してしまい稼働
面にＡｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏを主成分とする低融物が形成
されなくなるため、アルミナ付着防止効果が得られない
と考えられる。

【００２０】また、比較例中配合Ｎｏ．１０のようにア
ルカリ源を兼ねるベースとしてβ−Ａｌ₂Ｏ₃を使用し
た場合、このβ−Ａｌ₂Ｏ₃は１６００℃に加熱された
際、アルファアルミナ（α−Ａｌ₂Ｏ₃）に転移すると
ともにＮａ₂Ｏを放出する。すなわち、β−Ａｌ₂Ｏ₃
は１６００℃までは安定である。しかしながら、連続鋳
造が行われる温度は通常１５５０℃〜１５８０℃程度で
あるのでβ−Ａｌ₂Ｏ ₃のβ→α転移は起こらずそのβ
−Ａｌ₂Ｏ₃からはＮａ₂Ｏが放出されない。したがっ
て、稼働面にＡｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏを主成分とする低融
物が形成されなくなるため、アルミナ付着防止効果が充
分に発揮できないと考えられる。

【００２１】本発明例中配合Ｎｏ．３のれんがサンプル
（以下、サンプルと表記する。）が適用された浸漬ノ
ズルの一例が図１に示されている。この浸漬ノズル１１
は、吐出孔１２を含むノズル本体１１ａの下部および内
孔部１３の壁面、すなわちその浸漬ノズル１１に供給さ
れる溶鋼が接する部分にサンプルが配設されている。
なお、ノズル本体１１ａの上部はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火
物により形成され、パウダーライン部１４はＺｒＯ₂−
Ｃ質耐火物により形成されている。この浸漬ノズル１１
と、比較例中配合Ｎｏ．８のれんがサンプルを適用した
ガスブロータイプの浸漬ノズルとに対してアルミキルド
鋼を対象とした連続鋳造を行ったところ、本発明例の浸
漬ノズル１１はアルミナ付着を生じることなく平均７．
５チャージの寿命で使用されたが、比較例の浸漬ノズル
は５チャージ程度で閉塞して廃却された。

【００２２】また、本発明例中配合Ｎｏ．２のれんがサ
ンプル（以下、サンプルと表記する。）が適用された
上ノズルおよびストッパーヘッドの一例が図２に示され
ている。この上ノズル２１の内周部と、ロングストッパ
２２の先端部に固設されたストッパーヘッド２３の外周
部とにはサンプルが配設されている。なお、これら上
ノズル２１の内周部とストッパーヘッド２３の外周部を
除く部分（図において符号２１ａ，２３ａで示す。）お
よびロングストッパ２２は、比較例中配合Ｎｏ．８のれ
んがサンプルにより形成されている。このように構成さ
れた上ノズル２１およびストッパーヘッド２３に対して
アルミキルド鋼を対象とした連続鋳造を行ったところ、
これら上ノズル２１，ストッパーヘッド２３の接合部に
アルミナ付着を全く生じることなく、鋳造終了の際に生
じることがあった湯止まり不良等のトラブルを完全に解
消することが可能となった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の連続鋳造用耐火物によれば、Ｎ
ａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットが特定範囲で添加されてい
るので、例えば浸漬ノズル，ストッパーヘッド，上ノズ
ル等にその連続鋳造用耐火物を適用することにより浸漬
ノズルのアルミナ閉塞，ストッパーヘッドと上ノズルの
接合部におけるアルミナ付着に起因する湯止まり不良等
の連続鋳造におけるトラブルを防止できる。またＺｒＯ
₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物よりも安価に連続鋳造用耐火物
を提供することが可能となり、その工業的価値は顕著で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の連続鋳造用耐火物が適用され
た浸漬ノズルの縦断面図である。

【図２】本発明の実施例の連続鋳造用耐火物が適用され
た上ノズルおよびストッパーヘッドの縦断面図である。

【図３】本発明の連続鋳造用耐火物に対して溶鋼が供給
された際にその連続鋳造用耐火物の表面に生成するＮａ
₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃を説明するＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系状
態図である。

【符号の説明】

１１浸漬ノズル１１ａノズル本体２１上ノズル２３ストッパーヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村州児大分県大分市大字西ノ洲一番地新日本製鐵株式會社大分製鐵所内 (72)発明者鷹居宣光大分県大分市大字西ノ洲一番地新日本製鐵株式會社大分製鐵所内 (72)発明者横山洋一兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者山本芳範兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素：１０〜５０重量％，耐火材料：５
０〜９０重量％からなる配合物に対してＮａ₂Ｏ−Ｐ₂
Ｏ₅系フリットを外掛で０．５〜１０重量％添加してな
ることを特徴とする連続鋳造用耐火物。
【請求項２】前記Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットは、
不可避成分として１０重量％以下のＳｉＯ₂を含有する
請求項１に記載の連続鋳造用耐火物。