JPH08132193A - 連続鋳造用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造用ノズルの長時間使用での気密性の
維持と、耐用寿命の高位安定化を実現して連続鋳造の操
業の長時間安定化と鋳片品質の向上と安定化図って連続
鋳造の信頼性を高める。 【構成】 金属の連続鋳造において、鋳造中に溶湯と接
触することのない上部に位置する耐火性部材との気密性
嵌合部５ａの内孔４面より少なくとも３ミリメートルの
範囲６を除いた嵌合面２にその上端フラット面３より下
方に５ミリメートルから１２０ミリメートルの範囲に亘
り、低融ガラス成分を含むＺｒＯ₂−ＭgＯ−Ｓｉ−Ｃか
ら成る耐酸化性耐火材質層５を配置して一体として成
る。 【効果】 連続鋳造操業時に嵌合面とその近傍の酸化劣
化を抑制して安全で安定的な鋳造と溶鋼への空気巻込み
や非金属介在物の混入を抑えて鋳片の品質の安定化と歩
留の向上並びにロングノズルの寿命の向上を可能として
経済的にきわめて有用で連続鋳造の信頼性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼などの金属の連続鋳造
に於いて、取鍋とタンディッシュの間及びタンディッシ
ュとモールドの間で金属の溶湯の流下注入に使用される
ロングノズルや浸漬ノズルなどの、連続鋳造用ノズルの
予熱中或いは鋳造中での上部に位置する耐火性部材との
嵌合面と、その近傍での大気との接触による酸化劣化の
抑制と低減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術について、鋼の連続鋳造を行
なう上で取鍋の底部の溶鋼排出孔に取付けて、取鍋より
タンディッシュへ流下注入される溶鋼が大気と接触する
のを防ぎ溶鋼の酸化を抑制し、そしてその際に発生する
溶鋼のスプラッシュの飛散を防止すると共に、溶鋼流を
整流化しながら取鍋よりタンディッシュへの溶鋼の注入
を行う目的で使用する溶鋼流下通路用の耐火性ロングノ
ズル（以下ロングノズルと称す）を例にして図１を参照
しながら以下にその詳細を述べる。

【０００３】鋼の連続鋳造に於いてロングノズルに求め
られる機能は、前記のようにその溶湯が大気と接触して
酸化することにより、鋳片の品質を低下若しくは著しく
不安定化させる要因となる空気酸化を防ぐことや、流下
注入される溶湯の乱流を防いで整流下してタンディッシ
ュの湯面近傍に介在するスラグや、非金属介在物などの
不純物の溶湯浴内への巻込みを抑制すること等により、
鋳片品質への悪影響を軽減化せしめると共に、溶湯の飛
沫の飛散を防いで連続鋳造の操業の安全と安定性を確保
することなどであるが、このロングノズル１ではその材
質構成として一般的に上部に位置する耐火性部材との嵌
合部５ａをＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質として成るものが多用されて
いる。そしてこのロングノズル１は使用前におよそ７０
０℃から１２００℃の範囲の温度域での予熱の時や、更
に高温域である鋳造時でのロングノズル外表面に於ける
空気酸化による材質劣化の進行を抑制するために、前記
の予熱時や鋳造の時にその熱を受けてガラス化して、外
表面と空気との接触を妨げる作用をする酸化防止剤を上
部に位置する耐火性部材との嵌合面２に塗布している。

【０００４】その材質例として、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃を
主骨材として珪酸カリなどをバインダーとしたものが実
用化されているが、特に近時連続鋳造に於けるロングノ
ズルの耐用を極めて長時間に亘って可能とするものが求
められる傾向にあり、この条件下でロングノズル１には
上部に位置する耐火性部材であるコレクターノズルなど
との使用時の嵌合による接触押付作用や、鋳造時の溶鋼
飛沫や地金の付着と脱落などの物理的作用と、鍋交換毎
に実施される同嵌合面でのシール材や付着した地金とス
ラグなど異物除去のためのオペレータによる清掃作業に
よって、同面に予め塗布してある前記の酸化防止剤被膜
が破壊されてしまい、その後の時間経過に正比例してこ
の酸化防止剤被膜の破壊された部位から局部的に、そし
て次第に広範囲に亘ってロングノズル表面が直接大気に
曝されて脱炭現象が進行し、その結果として同嵌合面の
清掃作業が繰返される毎に面荒れが進行してゆく、そし
てこの酸化脱炭によってロングノズルの上部に位置する
耐火性部材との嵌合面が材質劣化となって面荒れをきた
して、その結果連続鋳造に大きな不利益をもたらす不具
合となってしまうのである。即ち上記の嵌合面の劣化は
その後のロングノズルの使用に対して面荒れが生じて上
部に位置する耐火性部材との間での嵌合気密性が、使用
頻度が上がるにつれて次第に損われてしまうことから本
来ロングノズルに求められるエヤーシール性に於ける信
頼性が低下して、鋳造中の鋼に空気が巻き込まれて鋳片
品質の不安定化乃至は低下をきたすこととなり、又空気
の巻込みにより材質の劣化が一層顕著に進行してロング
ノズル自体の寿命に対して、他の部位では以降の使用に
ついて全く問題のないレベルでも、嵌合部の劣化によっ
て以後の使用を不可能と成らしめてしまうのであり、こ
れらは鋼の連続鋳造を行なう上でその信頼性と経済性を
損なう要因となっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した鋼の連続鋳造
用ロングノズルに於いて、従来より次に挙げる様な問題
点が顕在化して、安定的な連続鋳造の操業を確立する上
での障害となっていた。

【０００６】即ちロングノズルの長時間に亘る使用に対
して前記のようにその上部に位置するコレクターノズル
などの耐火性部材との接続のための嵌合面とその近傍
で、予熱時や使用時で同部での化学的や物理的な種々の
作用が加わる条件下で、前記の酸化防止剤被膜が破壊さ
れてロングノズル材質自体が直接大気と接触してしまう
ことに依る酸化脱炭現象としてＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ材質中の骨
材やバインダーのカーボンが脱炭されて消失してしま
い、その部分での組織構造が劣化し、その後の時間の経
過に伴なって嵌合面やその近傍の表層部のみの現象に留
まらず、肉厚方向の内部へ向って次第に深くまで進行し
てゆくこととなるのである。

【０００７】上記の酸化脱炭部は、ロングノズル材質が
備えている本来の物理的強度が骨材やバインダーのカー
ボンの消失を主体とした材質劣化のために、大巾に低下
したり全く失われている処からこの部分が鋳造時や鍋交
換時の清掃手入などでの前記の種々の悪条件に依って、
嵌合面の面荒れや欠損などが発生し、最も重要である気
密性が損われて、空気の巻込を来たしてしまうという許
されざる欠陥となって鋼の連続鋳造の操業に重大なる悪
影響をもたらしてしまうこととなる。

【０００８】以上のことから鋼などの金属の連続鋳造で
のロングノズルの長時間使用に対して、コレクターノズ
ルなどの上部に位置する耐火性部材との嵌合面での酸化
脱炭が発生し難く、強度劣化を起さずに面荒れを防ぐこ
とにより気密性を安全なレベルで維持して、安定した連
続鋳造の操業を可能ならしめるロングノズルの実用化が
待たれる趨勢にあったのである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以上に述べた背
景から、これらの問題点を解消することに依り鋼などの
金属の連続鋳造でのロングノズルの長時間使用での気密
性の維持と、耐用寿命の高位安定化を実現して連続鋳造
の操業の長時間安定化と鋳片品質の向上と安定化を図っ
て、連続鋳造の信頼性を高めるなどを目的としてなされ
たものであり、その詳細について鋼の連続鋳造を行なう
ために使用されるロングノズルを例にして図２を参照し
ながら以下に述べる。

【００１０】鋼の連続鋳造に於いて、取鍋からタンディ
ッシュへ溶鋼を流下注入するのにこの溶湯が大気と接触
して空気酸化し鋳片品質へ悪影響をきたすことから、溶
湯と大気の接触を断つことや溶湯の注入時に発生する飛
沫の飛散を妨げ、そして流下溶湯の乱流の発生を抑制し
て鋼品質の安定化と操業の安全化並びに安定化のために
使用されるロングノズルの予熱中や鋳造中及び鍋交換で
待機中の手入れに於いて、上部に位置するコレクターノ
ズルなどの耐火性部材との接続のための嵌合面の大気と
の直接々触に依る酸化脱炭に対して、酸化し難い材質の
同部への配置適用により、酸化と劣化を抑制防止しその
信頼性を向上せしむるものである。

【００１１】ロングノズルは一般的にＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ−Ｓ
ｉＯ₂材質系やＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ系又はこれらにＳｉＣを加
えて成る材質が主として用いられており、このような材
質での上記嵌合面では前記のようにその表面をＳiＯ₂−
Ａｌ₂Ｏ₃を主骨材として、硅酸カリなどをバインダーと
した酸化防止剤被膜により保護されているが、その被膜
厚さが０．３ミリメートルから０．５ミリメートルと薄
いことから、長時間に亘る使用においては前記の様な使
用時や取鍋交換時の待機中のロングノズルの手入れなど
での種々の悪条件により、酸化防止被膜が破壊されてそ
の部位よりその後の経過時間に正比例して次第に酸化劣
化が進行する。これらの現象が前記のようにその後の鋳
造操業とその鋳片品質に大きな悪影響を及ぼすのであ
る。

【００１２】本発明はこのロングノズル１での上方に位
置するコレクターのズルなどの耐火性部材との接続のた
めの嵌合面２とその近傍を含め上端面３より下方へその
厚さを５ミリメートルから１２０ミリメートルの範囲で
内孔４面より少なくとも３ミリメートルの範囲６を除い
た部分に耐酸化性耐火材質層５を配置して一体としたも
ので、その材質構成として２０〜８０重量パーセントの
ＺｒＯ₂と１５〜７０重量パーセントのＭgＯと１〜１０
重量パーセントのＳｉと１０〜３０重量パーセントのＣ
をそして０．２〜５重量パーセントのフリットなどの低
融ガラス成分とから成る耐酸化性材質としたもので、こ
れらの骨材を混合し有機バインダーを加えて混練し粒度
調整した坏土を前記Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃなどの大体部を成す材
質坏土とを前記の配設となるように組合せて成形用型に
充填して、加圧成形した後、焼成することにより得られ
る連続鋳造用ノズルでのロングノズル例である。

【００１３】このロングノズル１は内孔４面より少なく
とも３ミリメートルを除いた嵌合面２とその近傍が耐酸
化性耐火材質により保護されており、直接大気に曝され
ても嵌合面及びその近傍の酸化劣化は大巾に抑制され
る。そしてこの耐酸化性材質の同部位への適用に併せて
従来より使用されている前記の酸化防止剤の表面被覆を
施せばその効果を更に高めることが出来、有利な結果を
得ることとなる。

【００１４】本発明のロングノズルは以上の様な構成と
してあり、従来のロングノズルに於ける予熱時を含めた
連続鋳造操業時に嵌合面とその近傍の外表面の大気との
接触に依る酸化脱炭と材質劣化を大きく効果的に抑制
し、長時間の鋼の連続鋳造の安全と安定化を図ると共に
鋳片品質の高位安定化を実現して連続鋳造の信頼性を高
めると共に、コストの低減化を可能ならしめるなどの有
用な効果をもたらすものである。

【００１５】尚ここでロングノズルの上部に位置するコ
レクターノズルなどの耐火性部材との接続のための嵌合
面２で、内孔４から少なくとも３ミリメートルの範囲を
除いたその近傍に配置する低融ガラス成分を含むＺｒＯ
₂−ＭgＯ−Ｓｉ−Ｃとから成る耐酸化性耐火材質層５の
厚さを、５ミリメートルから１２０ミリメートルの範囲
としたのは５ミリメートル以下では耐酸化持続効果時間
が短かく、長時間の使用に耐えられないからであり又、
１２０ミリメートル以上ではロングノズル首部近傍に達
することとなり、それ以上は必要性が薄いからである。
そしてロングノズル内孔４から少なくとも３ミリメート
ルの範囲は本体材質としているのは、耐溶鋼性を持たせ
る狙いで配置する本体材質は製造技術上３ミリメートル
以内は不可能だからである。

【００１６】

【作用】この発明のロングノズルでの例は以上の構成と
してあり、鋼の連続鋳造での取鍋とタンディッシュ間で
の長時間に亘る使用に際しての嵌合面とその近傍の酸化
劣化を抑制して、安全で安定的な鋳造と溶鋼への空気巻
込や非金属介在物の混入を抑えて鋳片の品質の安定化と
歩留の向上並びにロングノズルの寿命の向上を可能とし
て、経済的に極めて有用な効果をもたらすなど、連続鋳
造の信頼性を高めることとなったのである。

【００１７】

【発明の効果】本発明のロングノズルの例で効果を確認
した。鋼の連続鋳造で１５０トン容量の取鍋とタンディ
ッシュ間に取付けて普通鋼の連続鋳造を行ない試みた処
以下の結果を得た。

【００１８】試験数２１個で１回１５０トンの溶鋼の鋳
造を１チャージとして合計耐用回数２８６チャージで平
均耐用回数は１４．３チャージ／個となった。尚同鋳造
機での従来のロングノズルの平均耐用回数は１１．６チ
ャージ／個であったことから、本発明のロングノズルで
は２３．３パーセントの耐用向上効果となった。

【００１９】又鋳片品質での効果として気密性について
１０チャージ目の結果で検証した処Ｎ₂濃度で５４．５
％の向上が確認された。

【００２０】

【表１】

【００２１】（※）注 １）表１は従来品と本発明品でのエヤーシール性を鋼中
に取込まれたＮ₂濃度を単位ＰＰｍで表わし比較した。 ２）測定方法は取鍋とタンディッシュよりサンプリング
した鋼を熱伝導度法により測定した。 ３）タンディッシュ内溶鋼のＮ₂濃度から取鍋内溶鋼の
Ｎ₂濃度を減じて得られた値の１０チャージ分の測定値
の平均値を示している。 ４）ロングノズルの耐用はｎ数２１個の平均値であって
従来品比２．７チャージ向上の結果となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロングノズルの縦断説明図である。

【図２】本発明のロングノズルの縦断説明図である。

【符号の説明】

１ ロングノズル ２ 嵌合面 ３ 上端面 ４ 内孔 ５ 耐酸性耐火材質層 ５ａ 嵌合部 ６ 範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属の連続鋳造において、鋳造中に溶湯と接触すること
   のない上部に位置する耐火性部材との気密嵌合部の内孔
   面より少なくとも３ミリメートルの範囲を除いた嵌合面
   にその上端フラット面より下方に５ミリメートルから１
   ２０ミリメートルの範囲に亘り、低融ガラス成分を含む
   ＺｒＯ₂−ＭgＯ−Ｓｉ−Ｃから成る、耐酸化性耐火材質
   層を配置して一体として成ることを特徴とする連続鋳造
   用ノズル。