JPH08150467A - 連続鋳造用ノズルの製造方法 - Google Patents

連続鋳造用ノズルの製造方法

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JPH08150467A
JPH08150467A JP6312382A JP31238294A JPH08150467A JP H08150467 A JPH08150467 A JP H08150467A JP 6312382 A JP6312382 A JP 6312382A JP 31238294 A JP31238294 A JP 31238294A JP H08150467 A JPH08150467 A JP H08150467A
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JP
Japan
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continuous casting
nozzle
added
silica particles
refractory oxide
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JP6312382A
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English (en)
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Atsushi Nakao
淳 中尾
Hisashi Nakamura
壽志 中村
Shinichi Tamura
信一 田村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は急激な加熱並びに急冷といった過酷
な使用条件下でも亀裂が発生することのない耐熱衝撃性
に優れた連続鋳造用ノズルの製造方法を提供する。 【構成】 耐火性酸化物と炭素材料を主成分とした配合
物、または、耐火性酸化物と炭素材料を主成分とし、こ
れにAlまたはSiの粉末を添加した配合物、或いは、
耐火性酸化物と炭素材料を主成分とし、これにAlまた
はSiの粉末及び炭化物を添加した配合物に対して、粒
径10μm以下のシリカ粒子をその3〜10重量%外掛
けで、または、シリカ換算でその3〜10重量%のシリ
コンアルコキシドを外掛けで添加し、混合、成形、乾燥
後、1400℃〜1600℃の範囲内で焼成することに
よって、連続鋳造用ノズルの耐熱衝撃性を向上させ、連
続鋳造用ノズルのコスト削減、予熱条件の緩和等の作業
費削減が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼業で使用される連続
鋳造用ノズルの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造用ノズルは、鋼の連続鋳造工程
において、溶融金属を取鍋からタンディッシュへ注入す
る際、或は、タンディッシュからモールドへ鋳込む際等
に使用される重要な部材である。このノズルを用いるこ
とによって溶融金属の酸化、非金属介在物の巻き込み、
或は、乱流スプラッシュ等を防止することができる。一
方、このような連続鋳造用ノズルの使用条件は極めて過
酷であるため、特に、耐熱衝撃性、耐食性及び機械的強
度に優れたものが要求される。
【0003】従来、連続鋳造用ノズルにはシリカ質材料
が用いられてきた。しかし、最近では、主としてフェノ
ール樹脂をバインダーとして用い、炭素結合を有するア
ルミナ−グラファイト質(AG質)材料、ジルコニア−
グラファイト質(ZG質)材料等が用いられている。
(例えば、特開昭57−3258号公報)、このAG質
材料やZG質材料を用いた連続鋳造用ノズルは、その組
織内部に炭素結合を有するために、高強度を示し、耐熱
衝撃性に優れ、また、耐食性にも優れている。これらの
ノズルを製造する際には、ノズル配合物を成形後、約1
000℃の非酸化雰囲気下で焼成し、バインダーとして
一般に使用されているフェノール樹脂の揮発分を除去し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温下
の酸化雰囲気中では炭素結合を有している炭素が酸化或
は脱炭し、強度が著しく低下するという欠点を有してい
る。しかも、急激な加熱並びに急冷といった過酷な使用
条件下では耐熱衝撃性も十分とはいえない。例えば、高
温の溶鋼と接触して急熱された連続鋳造用ノズルの内面
或は表面には多数の亀裂が発生し、発生した亀裂が進
展、拡大して、連続鋳造用ノズルを構成している上記耐
火物が剥落することがしばしば認められる。その結果、
酸素の巻き込み等を生じ、得られる鋼の品質が低下する
という問題を有している。そこで、本発明は、急激な加
熱並びに冷却といった過酷な使用条件下でも亀裂が発生
することのない優れた耐熱衝撃性と高強度を有する連続
鋳造用ノズルの製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による連続鋳造用
ノズルの製造方法は、耐熱衝撃性を向上させるために、
耐火性酸化物と炭素材料を主成分とした配合物に対し
て、粒径10μm以下のシリカ粒子をその3〜10重量
%外掛けで添加し、混合、成形、乾燥後、1400℃〜
1600℃の範囲内で焼成することを特徴とする。
【0006】或いは、耐火性酸化物と炭素材料を主成分
とし、これにAlまたはSiの粉末を添加した配合物に
対して、粒径10μm以下のシリカ粒子をその3〜10
重量%外掛けで添加し、混合、成形、乾燥後、1400
℃〜1600℃の範囲内で焼成することによって、更に
強度が向上する。
【0007】更に、耐火性酸化物と炭素材料を主成分と
し、これにAlまたはSiの粉末と、炭化物とを添加し
た配合物に対して、粒径10μm以下のシリカ粒子をそ
の3〜10重量%外掛けで添加し、混合、成形、乾燥
後、1400℃〜1600℃の範囲内で焼成すること
で、耐酸化性も改善できる。
【0008】これらの方法において、シリカ換算で3〜
10重量%のシリコンアルコキシドを含む溶液を添加す
る。
【0009】
【作用】本発明の連続鋳造用ノズルは、スラブ連続鋳造
機、ブルーム連続鋳造機、ビレット連続鋳造機、双ロー
ル式連続鋳造機、双ベルト式連続鋳造機、単ロール式連
続鋳造機等に使用されるロングノズル、浸漬ノズルを言
う。本発明による連続鋳造用ノズルの製造において、耐
火性酸化物としては、耐食性に優れ、カーボンと難反応
性である中性または酸性の耐火性酸化物、例えば電融ア
ルミナ、焼結アルミナ、電融ジルコニア、焼結ジルコニ
ア、電融カルシウムジルコネート等が使用可能であり、
不純物による耐食性の低下を防止するために90%以上
の純度であることが望ましい。
【0010】炭素材料としては、天然或は人造の黒鉛、
メソフェーズカーボン、コークス、カーボンブラック等
を用い、不純物による耐食性の低下を防止するために9
0%以上の純度のものが望ましい。シリカ粒子の粒径を
10μm以下としたのは、図1に示す電融アルミナと鱗
状黒鉛を用いて行った本発明者らの実験結果から、熱間
強度に優れるからである。シリカ粒子の粒径が10μm
を超えると、熱間強度が劣るために好ましくない。
【0011】シリカ粒子の添加量を耐火性酸化物と炭素
材料を主成分とした配合物に対してその3〜10重量%
外掛けとしたのは、図2に示す電融アルミナと鱗状黒鉛
を用いて行った本発明者らの実験結果から、熱間強度に
優れるからである。シリカ粒子の添加量が3重量%未満
或は10重量%を超えると、熱間強度が劣るために好ま
しくない。
【0012】本発明の連続鋳造用ノズルの製造方法によ
って、シリカ粒子は1400〜1600℃の焼成工程で
還元反応によって気孔中にSiCウィスカーを生成し、
連続鋳造用ノズルの組織を強化する。生成したSiCウ
ィスカーは、以下のように機能し耐熱衝撃性を向上す
る。連続鋳造用ノズルが急熱或いは急冷によって熱衝撃
を受けた場合、亀裂の発生、進展が起こる。この亀裂の
進展方向にSiCウィスカーが存在することによって、
亀裂進展エネルギーの吸収や亀裂進展方向の変化を起こ
し、熱衝撃破壊を起こすのに必要なエネルギーを大きく
する。このため、耐熱衝撃性の改善が可能となる。
【0013】更に、SiCウィスカーを生成した後のシ
リカ粒子が存在していた空隙部は気孔として残存するた
め、熱衝撃を受けた際の発生熱応力を緩和することがで
き、これもまた耐熱衝撃性の向上に寄与する。金属Al
及びSiは、耐火物内部での反応によって酸化されると
共に炭素を析出することによって組織を緻密化し、強度
向上に寄与する。炭化物は、酸化反応によって酸化物被
膜を生成して連続鋳造用ノズルの構成成分である炭素の
酸化を抑制し、強度の低下を防止する。
【0014】シリコンアルコキシドは、シリカ粒子と同
様にSiCウィスカーを生成するが、シリコンアルコキ
シドからの析出物は0.1μm以下の非常に微細な粒子
となるため、ウィスカーを生成した後の空隙が非常に小
さく、更に強度向上が可能となる。焼成温度を1400
〜1600℃としたのは、1400℃未満ではウィスカ
ー生成が不十分であり、1600℃を超えると連続鋳造
用ノズルの構成成分である炭素の存在によって還元反応
が生じ、組織劣化を引き起こすためである。
【0015】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。 実施例1 本発明の製造方法によって得られた連続鋳造用ノズルを
使用した実施例を示す。表1に示す原料組成100に対
して、粒径1μm以下のシリカ粒子を添加した後、フェ
ノール樹脂をバインダーとして用いて混練、ラバープレ
ス成形、乾燥(90℃×24時間)、還元焼成(3時
間)を実施して本発明の連続鋳造用ノズルを製造した。
【0016】
【表1A】
【0017】
【表1B】
【0018】ここでは、耐火性酸化物として、電融アル
ミナ、焼結アルミナ、電融ジルコニア、焼結ジルコニ
ア、電融カルシウムジルコネートを、炭素材料として純
度99%の鱗状黒鉛を、金属粉末としてAl及びSi
を、炭化物として炭化珪素を、シリコンアルコキシドと
してシリコンブトキシド溶液を使用した。
【0019】本発明の連続鋳造用ノズルの耐熱衝撃性評
価は、サンプルを、1回につき1600℃の溶鋼へ浸漬
90秒、水冷15秒、空冷60秒のサイクルを剥落する
まで繰り返して行った。このときの試験の評価は、30
回目で剥落したもの及び剥落しなかったものを◎、25
から29回目で剥落したものを○、25回未満で剥落し
たものを×とした。
【0020】一方、これに対する比較例を表2に示す。
この場合も原料組成100に対して、シリカ粒子を添加
または添加せずに、フェノール樹脂をバインダーとして
用いて混練、ラバープレス成形、乾燥(90℃×24時
間)、還元焼成(3時間)を実施して連続鋳造用ノズル
を製造した。
【0021】
【表2A】
【0022】
【表2B】
【0023】ここでも前述の実施例と同様に、耐火性酸
化物として、電融アルミナ、焼結アルミナ、電融ジルコ
ニア、焼結ジルコニア、電融カルシウムジルコネート
を、炭素材料として純度99%の鱗状黒鉛を、金属粉末
としてAl及びSiを、炭化物として炭化珪素を、シリ
コンアルコキシドとしてシリコンブトキシド溶液を使用
した。
【0024】また、この比較例の連続鋳造用ノズルの耐
熱衝撃性評価は、実施例の場合と同様にサンプルを、1
回につき1600℃の溶鋼へ浸漬90秒、水冷15秒、
空冷60秒のサイクルを剥落するまで繰り返して行っ
た。このときの試験の評価は、30回目で剥落したもの
及び剥落しなかったものを◎、25から29回目で剥落
したものを○、25回未満で剥落したものを×とした。
【0025】表1から明らかなように、本発明の製造方
法によって得た連続鋳造用ノズルは何れも優れた耐熱衝
撃性を示す。これに対して、表2に示した比較例では耐
熱衝撃性に劣る。
【0026】
【発明の効果】本発明によって以下のような効果を奏す
ることができる。従来の連続鋳造用ノズルにとって技術
的な壁であった耐熱衝撃性の向上が可能となり、連続鋳
造用ノズルのコスト削減、予熱条件の緩和等による作業
費削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電融アルミナ(80重量%)と鱗状黒鉛(20
重量%)を用い、各種粒径のシリカ粒子を5重量%添加
して、混練、成形、焼成した後のサンプルについて、シ
リカ粒子の粒径と曲げ強さの関係を示した図である。
【図2】電融アルミナ(80重量%)と鱗状黒鉛(20
重量%)を用い、粒径1μmのシリカ粒子の添加量を変
えて、混練、成形、焼成した後のサンプルについて、シ
リカ粒子の添加量と曲げ強さの関係を示した図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐火性酸化物と炭素材料を主成分とした
    配合物に対して、粒径10μm以下のシリカ粒子をその
    3〜10重量%外掛けで添加し、混合、成形、乾燥後、
    1400℃〜1600℃の範囲内で焼成することを特徴
    とする連続鋳造用ノズルの製造方法。
  2. 【請求項2】 耐火性酸化物と炭素材料を主成分とし、
    これにAlまたはSiの粉末を添加した配合物に対し
    て、粒径10μm以下のシリカ粒子をその3〜10重量
    %外掛けで添加し、混合、成形、乾燥後、1400℃〜
    1600℃の範囲内で焼成することを特徴とする連続鋳
    造用ノズルの製造方法。
  3. 【請求項3】 耐火性酸化物と炭素材料を主成分とし、
    これにAlまたはSiの粉末と、炭化物とを添加した配
    合物に対して、粒径10μm以下のシリカ粒子をその3
    〜10重量%外掛けで添加し、混合、成形、乾燥後、1
    400℃〜1600℃の範囲内で焼成することを特徴と
    する連続鋳造用ノズルの製造方法。
  4. 【請求項4】 シリカ換算で3〜10重量%のシリコン
    アルコキシドを含む溶液を添加することを特徴とする請
    求項1〜3のいずれかに記載の連続鋳造用ノズルの製造
    方法。
JP6312382A 1994-11-24 1994-11-24 連続鋳造用ノズルの製造方法 Withdrawn JPH08150467A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001543B2 (en) 2001-10-23 2006-02-21 Kyocera Corporation Apparatus and method for manufacturing semiconductor grains
JP2011212720A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Kurosaki Harima Corp 通気性耐火物及び連続鋳造用ノズル
JP2012236230A (ja) * 2008-07-18 2012-12-06 Cadic:Kk 耐火物成型品を得る方法、および耐火物成型品

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012236230A (ja) * 2008-07-18 2012-12-06 Cadic:Kk 耐火物成型品を得る方法、および耐火物成型品
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Effective date: 20020205