JPH081293A

JPH081293A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JPH081293A
Application number: JP6130483A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tsukamoto; 昇塚本; Eiji Iida; 栄司飯田; Hiromi Yanagawa; 浩洋柳川; Yukio Okawa; 幸男大川
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2760751B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、モールドパウダーに対する
耐溶損性を向上させた連続鋳造用浸漬ノズルを提供する
ことにある。【構成】本発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、シリカ含
量が０.３０重量％以下であるＣａＯ安定化ジルコニア
原料５０〜９０重量％、バデライト原料０〜３０重量
％、ただしＣａＯ安定化ジルコニア原料とバデライト原
料の合計量６０〜９０重量％、及び黒鉛原料１０〜３５
重量％含有してなるジルコニア・グラファイト材料を、
連続鋳造用浸漬ノズルの溶融モールドパウダーと接触す
る部位に配設することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造用浸漬ノ
ズルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、浸漬ノズルはタ
ンディッシュとモールドの間に配置して使用される。そ
の使用目的は、タンディッシュとモールドの間での溶鋼
と空気の接触による溶鋼の酸化を防ぐこと；モールド内
へ流入した溶鋼の流れを整流化、健全化することにあ
る。この浸漬ノズルの材質として耐スポール性及び溶鋼
に対する耐食性に優れたアルミナ・グラファイト材料が
一般的に使用されている。また、図２に示す浸漬ノズル
断面図のように、浸漬ノズルの溶融モールドパウダーと
接触する部位(以下、パウダーラインという)には、モー
ルドパウダーに対する耐溶損性に優れるジルコニア・グ
ラファイト材質が配設されるのが一般的である。

【０００３】このジルコニア・グラファイト材質はモー
ルドパウダーに対する耐溶損性に優れているものの、パ
ウダーライン溶損は現在も尚ノズル内アルミナ閉塞と共
に浸漬ノズルの寿命を制限する要因であり、特にパウダ
ーライン溶損が大きくなる高速鋳造用の低粘性モールド
パウダー使用時において、パウダーライン溶損をできる
だけ低減することが望まれているのが現状である。

【０００４】ジルコニア・グラファイト材質のモールド
パウダーに対する耐食性をより向上させるためには、ジ
ルコニア・グラファイト材質中のジルコニア含量を単に
高める方法があるが、過度にジルコニア含量を高くした
場合には、熱膨張率が高くなり、耐スポール性が劣る結
果となり、使用中に亀裂発生の問題が発生し易くなる。
また、ジルコニア含量を過度に高くした結果、ジルコニ
ア・グラファイト材質中のグラファイト含量が少なくな
り、ジルコニア・グラファイト材質のれんが組織が不健
全となり、必ずしもモールドパウダーに対する耐溶損性
の上昇につながらないという欠点もある。このような理
由により、ジルコニア・グラファイト材質中のジルコニ
ア含量は最大９０重量％というのが一般的である。

【０００５】上述のように、ジルコニア・グラファイト
材質のモールドパウダーに対する耐溶損性の上昇を図る
には、単にジルコニア含量を増加させることでは限界が
あり、新たな対策が望まれているのが現状である。

【０００６】上述のように、モールドパウダー、特に高
速鋳造用低粘性モールドパウダーに対する耐溶損性を向
上させる目的で、従来のジルコニア・グラファイト材質
中のジルコニア含量を単に増加させる方法では、耐スポ
ール性が低下し、割れトラブルが発生し易くなり、ま
た、耐溶損性に自ずから限界がある。

【０００７】そこで、特開昭63−97344号公報には、パ
ウダーライン部にＺｒＯ₂５５〜８７重量％、黒鉛１０
〜３０重量％、ＳｉＣ３〜２０重量％、Ｓｉ０〜５重量
％よりなることを特徴とする連鋳用浸漬ノズル外挿耐火
材が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
成においては、ジルコニアクリンカー中のシリカ含量が
規定されておらず、従来のごく一般的なジルコニアクリ
ンカーが使用されており、特に溶損の大きくなる低粘性
モールドパウダー使用時には十分な耐食性を得ることは
不可能である。

【０００９】従って、本発明の目的は、モールドパウダ
ーに対する耐溶損性を向上させた連続鋳造用浸漬ノズル
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、連続鋳造用浸
漬ノズルのパウダーラインに配設されているジルコニア
・グラファイト材質に通常使用されているＣａＯ安定化
ジルコニア原料中のシリカ成分がモールドパウダーに対
する耐食性に大きく影響しているとの知見に基づき、従
来のジルコニア・グラファイト材質よりも更に優れた材
質を開発し、この材質をパウダーラインに配設したもの
である。

【００１１】即ち、本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズル
は、シリカ含量が０.３０重量％以下であるＣａＯ安定
化ジルコニア原料５０〜９０重量％、バデライト原料０
〜３０重量％、ただしＣａＯ安定化ジルコニア原料とバ
デライト原料の合計量６０〜９０重量％、及び黒鉛原料
１０〜３５重量％含有してなるジルコニア・グラファイ
ト材料を、連続鋳造用浸漬ノズルの溶融モールドパウダ
ーと接触する部位に配設することを特徴とする。

【００１２】

【作用】上述の通り、ジルコニアは他の耐火性酸化物と
比較し、モールドパウダーに対する耐食性に優れている
ため、浸漬ノズルのパウダーライン材質の主成分として
使用されているが、変態に伴う体積変化が大きいため通
常ＣａＯで部分安定化されたもの(ＣａＯ含量３.５〜
４.５重量％、安定化率約８０％)が一般に使用されてい
る。ところが、このＣａＯ安定化ジルコニアは特定の成
分との反応により容易にジルコニア粒が脱安定化し、粒
子が崩壊してしまうという欠点を有している。一般に、
浸漬ノズルのパウダーライン部の溶損は、ジルコニア・
グラファイト材質中の黒鉛の溶鋼への溶解現象と、上述
のジルコニア粒子がモールドパウダーと接触反応し、分
解もしくは溶解現象との繰り返しによって進行すること
は衆知の事実である。

【００１３】ジルコニア粒子がモールドパウダーと接触
反応し、溶解もしくは分解する現象は、モールドパウダ
ーの成分によって大きく影響される。通常ジルコニア・
グラファイト材質のジルコニア原料として使用されてい
るＣａＯ安定化ジルコニアクリンカー(粒度２〜３ｍ
ｍ、ＺｒＯ₂：９４.８重量％、ＣａＯ：３.９８重量
％、ＳｉＯ₂：０.３１重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０.２７重量
％、ＴｉＯ₂：０.２２重量％、安定化率８０％)と、以
下の表１に示す組成を有する５種類のモールドパウダー
を白金ルツボ中で１４５０℃／３０分間加熱反応させ、
モールドパウダー成分のジルコニア粒の溶解及び分解現
象に及ぼす影響を調査した結果を図３及び４に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】図３は、モールドパウダーの塩基度(Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ₂重量比)のジルコニア粒の溶解に及ぼす影響
を示すグラフであり、ジルコニア粒のモールドパウダー
への溶解は高塩基度モールドパウダー程、また、フラッ
クス成分では高Ｎａ₂Ｏ含有モールドパウダー程、大き
くなることが確認された。

【００１６】また、図４は、モールドパウダーの塩基度
のジルコニア粒の分解(脱安定化)現象に及ぼす影響を示
すグラフであり、ジルコニア粒の分解現象は溶解現象と
は全く逆の傾向にあり、低塩基度(低ＣａＯ／ＳｉＯ₂)
モールドパウダー程、また、フラックス成分では高フッ
素含有モールドパウダー程、大きくなることが確認され
た。

【００１７】溶鋼流動の激しい実機においては、低塩基
度モールドパウダー程、また、高フッ素含有モールドパ
ウダー程、パウダーライン溶損が大きい傾向にあること
より、ジルコニア粒の溶解現象よりも分解(脱安定化)現
象の方がジルコニア・グラファイト材質の溶損に大きく
悪影響を及ぼしているものと考えられる。

【００１８】即ち、浸漬ノズルパウダーラインに配設さ
れたジルコニア・グラファイト材質の溶損は、モールド
パウダーによるジルコニア粒の分解(脱安定化)現象を抑
制することによって低減可能である。ここで、ジルコニ
ア・グラファイト材質の主成分として使用されているＣ
ａＯ安定化ジルコニア粒の分解反応は上述のように低塩
基度モールドパウダー程進行する。これはジルコニア粒
中のＣａＯ成分とモールドパウダー中のシリカ成分が反
応し、ジルコニア粒中に液相を生成し、ジルコニアを微
細化するためと考えられる。

【００１９】そこで、モールドパウダーによって分解し
難いＣａＯ安定化ジルコニアクリンカーを調査するため
に、シリカ含有量の異なる５種類のＣａＯ安定化ジルコ
ニアクリンカーと、２種類のモールドパウダーとを１４
５０℃／３０分で反応させた結果を図１に示す。また、
実験に供した５種類のＣａＯ安定化ジルコニアクリンカ
ーを表２に、２種類のモールドパウダーの組成を表３に
それぞれ記載する。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】図１から、ＣａＯ安定化ジルコニアクリン
カーの分解(脱安定化)反応は、ＣａＯ安定化ジルコニア
クリンカー中のシリカ含量が多い程進行することが判
る。これは、ＣａＯ安定化ジルコニアクリンカー中のシ
リカ成分がモールドパウダーとＣａＯ安定化ジルコニア
クリンカーとの分解(脱安定化)反応を助長するためと考
えられる。

【００２３】本発明者等は、ＣａＯ安定化ジルコニアク
リンカー中のシリカ含量を低減することにより、浸漬ノ
ズルのパウダーラインに配設されたジルコニア・グラフ
ァイト材質中のジルコニア粒のモールドパウダーによる
分解反応を抑制することができることに着目し、シリカ
含量が０.３０重量％以下であるＣａＯ安定化ジルコニ
ア原料を配合した高耐食性ジルコニア・グラファイト材
質をパウダーラインに配設した連続鋳造用浸漬ノズルを
開発したものである。

【００２４】上述のようにジルコニア・グラファイト材
質の耐食性を従来材質に比べて向上させるためには、主
成分であるＣａＯ安定化ジルコニア原料(ＣａＯ安定化
ジルコニアクリンカー)中のシリカ含量を可能な限り低
減して、シリカ成分とモールドパウダーとによるジルコ
ニア粒の分解反応を抑制する必要がある。ＣａＯ安定化
ジルコニア原料中のシリカ含量が０.３０重量％を超え
ると、モールドパウダーとの分解反応を抑制する効果に
乏しく、このシリカ含量を０.３０重量％以下、好まし
くは０.２５重量％以下にする必要がある。

【００２５】また、ＣａＯ安定化ジルコニア原料の配合
量は５０〜９０重量％、好ましくは５５〜９０重量％の
範囲内である。該配合量が５０重量％未満では耐食性の
上昇に効果が少なく、また、９０重量％を超える場合に
は、ジルコニア・グラファイト材質の熱膨張率が高くな
り、耐スポール性に問題があるために好ましくない。

【００２６】更に、コストダウンを目的として上述のＣ
ａＯ安定化ジルコニア原料の一部をバデライト原料(例
えばジルコンサンド)で置換することができる。バデラ
イト原料は、その変態に伴う体積変化が大きいため３０
重量％を超える量で使用すると耐スポーリング性に問題
を生ずる。従って、バデライト原料の配合量は０〜３０
重量％、好ましくは０〜２５重量％にする必要がある。
なお、ＣａＯ安定化ジルコニア原料とバデライトの合計
量は６０〜９０重量％、好ましくは６５〜９０重量％の
範囲内とする必要がある。

【００２７】また、黒鉛原料の配合量は１０〜３５重量
％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲内である。黒鉛
原料の配合量が１０重量％未満では、れんが組織が不良
となるために好ましくなく、また、３５重量％を超える
と必然的にＣａＯ安定化ジルコニア原料の配合量が低下
して耐食性に問題を生ずるために好ましくない。なお、
黒鉛原料としては鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛等を使
用することができる。

【００２８】浸漬ノズルのパウダーラインに配設された
ジルコニア・グラファイト材質の溶損は、ジルコニア・
グラファイト材質中の黒鉛原料の溶鋼への溶解現象にも
影響されることは衆知の事実である。そこで、本発明に
おいては、図５に示す如く上記黒鉛原料に比べ溶鋼に対
して溶解し難い非晶質カーボンを、適宜黒鉛原料の一部
または全てに代替使用し、ジルコニア・グラファイト材
質のモールドパウダーに対する耐溶損性を更に向上させ
た。なお、図５において、溶解速度指数が大きい方が溶
鋼への溶解速度が速いことを示す。

【００２９】本発明において、非晶質カーボンとしては
粉末ピッチ、カーボンブラック、石炭コークス等を使用
することができる。その配合量は１〜１０重量％、好ま
しくは１〜５重量％の範囲内である。非晶質カーボンの
配合量が１重量％未満であると、その添加効果はなく、
また、１０重量％を超えると耐スポール性が低下するた
めに好ましくない。なお、黒鉛原料と非晶質カーボンの
合計量は１０〜３５重量％の範囲内である。

【００３０】本発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、例えば
上述のような配合を有するジルコニア・グラファイト材
質に、結合剤(例えば、フェノール樹脂、タール、ピッ
チ等)を外掛で１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２
０重量％程度添加、混合し、得られた練土を浸漬ノズル
のパウダーライン部に配設し、それ以外の浸漬ノズル本
体部には他の慣用の原料(例えばアルミナ・グラファイ
ト材質、アルミナ・シリカ・グラファイト材質等)に結
合剤(例えばフェノール樹脂、タール、ピッチ等)を外掛
で１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％程度
添加、混練し、得られた練土を配設し、アイソスタティ
ックプレスにより同一成形し、得られた成形体を乾燥
後、還元雰囲気で１０００℃以上、好ましくは１０００
〜１２００℃程度の温度にて焼成することにより製造す
ることができる。

【００３１】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明の連
続鋳造用浸漬ノズルを更に説明する。実施例１以下の表４に示す配合割合を有するジルコニア・グラフ
ァイト材質にフェノール樹脂を外掛で１５重量％添加、
混練し、得られた練土を図６に示すように形状及び寸法
(図６中の数値単位は全てｍｍである)を有する連続鋳造
用浸漬ノズルのパウダーライン部へ配設し、それ以外の
部分にはアルミナ４５重量％、シリカ２５重量％、グラ
ファイト３０重量％よりなる慣用の原料にフェノール樹
脂を外掛で１５重量％添加、混練して得られた練土を配
設し、アイソスタティックプレスにより同一成形し、得
られた成形体を１５０℃で１０時間乾燥後、還元雰囲気
中１０００℃で５時間焼成することにより浸漬ノズルを
製造した。得られた本発明品及び比較品の連続鋳造用浸
漬ノズルについて、実機テストを以下の条件で行って得
られた結果を耐溶損性指数として表４に併記する：鋼種：低炭アルミキルド鋼鋳造速度：１.８ｍ／分鋳造時間：２００〜３００分モールドパウダー組成：ＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比＝０.９
０(ＣａＯ＋ＳｉＯ₂＝６０重量％、Ｆ１０重量％、Ｎａ
₂Ｏ１５重量％) なお、耐溶損性指数は比較品１の溶損量を１００として
溶損量を指数で示したものであり、数値が小さい方が溶
損が少なく良好であることを示す。

【００３２】

【表４】

【００３３】表４中、ＣａＯ安定化ジルコニアクリンカ
ーＡのシリカ含量は０.２５重量％であり、ＣａＯ安定
化ジルコニアクリンカーＢのシリカ含量は０.２１重量
％であり、ＣａＯ安定化ジルコニアクリンカーＣのシリ
カ含量は０.３４重量％である。また、非晶質カーボン
としては粉末ピッチを使用した。

【００３４】実施例２以下の表５に示す配合割合を有するジルコニア・グラフ
ァイト材質にフェノール樹脂を外掛で１５重量％添加、
混練し、得られた練土を図６に示すように形状及び寸法
を有する連続鋳造用浸漬ノズルのパウダーライン部へ配
設し、それ以外の部分にはアルミナ４５重量％、シリカ
２５重量％、グラファイト３０重量％よりなる慣用の原
料にフェノール樹脂を外掛で１５重量％添加、混練して
得られた練土を配設し、アイソスタティックプレスによ
り同一成形し、得られた成形体を１５０℃で１０時間乾
燥後、還元雰囲気中１０００℃で５時間焼成することに
より浸漬ノズルを製造した。得られた本発明品及び比較
品の連続鋳造用浸漬ノズルについて、実機テストを以下
の条件で行って得られた結果を耐溶損性指数として表５
に併記する：鋼種：低炭アルミキルド鋼鋳造速度：１.３ｍ／分鋳造時間：１５０〜２５０分モールドパウダー組成：ＣａＯ／ＳｉＯ₂重量比＝０.８
８(ＣａＯ＋ＳｉＯ₂＝６５重量％、Ｆ７重量％、Ｎａ₂
Ｏ１０重量％) なお、耐溶損性指数は比較品１の溶損量を１００として
溶損量を指数で示したものであり、数値が小さい方が溶
損が少なく良好であることを示す。

【００３５】

【表５】

【００３６】なお、非晶質カーボンとしては粉末ピッチ
を使用した。

【００３７】上述の実施例１及び２においては、図６に
示す寸法及び形状を有する浸漬ノズルについて説明した
が、浸漬ノズルの寸法及び形状は実機毎に全て異なるこ
とは当業者において衆知であり、本発明は図６に示す寸
法及び形状に限定されるものではないことは勿論であ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、連続鋳造用浸漬ノズル
のパウダーラインにモールドパウダーに対する耐食性ジ
ルコニア・グラファイト材質を配設したので、実機使用
中の浸漬ノズルの耐溶損性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各種ＣａＯ安定化ジルコニアクリンカーをモー
ルドパウダーと反応させた時のＣａＯ安定化ジルコニア
クリンカーの安定化率(％)の変化を示すグラフである。

【図２】従来の浸漬ノズルの断面図である。

【図３】モールドパウダーの塩基度のジルコニア粒の溶
解に及ぼす影響を示すグラフである。

【図４】モールドパウダーの塩基度のジルコニア粒の分
解(脱安定化)に及ぼす影響を示すグラフであるる

【図５】各種カーボン原料の溶鋼への溶解速度の比較を
示す図である。

【図６】実施例における本発明品及び比較品の形状及び
寸法を示す図である。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】更に、コストダウンを目的として上述のＣ
ａＯ安定化ジルコニア原料の一部をバデライト原料で置
換することができる。バデライト原料は、その変態に伴
う体積変化が大きいため３０重量％を超える量で使用す
ると耐スポーリング性に問題を生ずる。従って、バデラ
イト原料の配合量は０〜３０重量％、好ましくは０〜２
５重量％にする必要がある。なお、ＣａＯ安定化ジルコ
ニア原料とバデライトの合計量は６０〜９０重量％、好
ましくは６５〜９０重量％の範囲内とする必要がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリカ含量が０.３０重量％以下である
ＣａＯ安定化ジルコニア原料５０〜９０重量％、バデラ
イト原料０〜３０重量％、ただしＣａＯ安定化ジルコニ
ア原料とバデライト原料の合計量６０〜９０重量％、及
び黒鉛原料１０〜３５重量％含有してなるジルコニア・
グラファイト材料を、連続鋳造用浸漬ノズルの溶融モー
ルドパウダーと接触する部位に配設することを特徴とす
る連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】ジルコニア・グラファイト材料が非晶質
カーボンを１〜１０重量％含有してなり、かつ黒鉛原料
と非晶質カーボンの合計量が１０〜３５重量％である請
求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。