JPH0924446A - 連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用浸漬ノズルの溶損軽減と亀裂防
止。 【解決手段】 浸漬ノズルのパウダースラグラインの外
周壁に、炭化物または窒化物系金属化合物の溶射層を形
成する。 【効果】 連続鋳造用パウダー中に含まれているフッ素
との反応による溶損に対して十分な効果が得られる。パ
ウダー消費により発生する流速による機械的溶損に対し
ても効果がある。浸漬ノズルの寿命が延びることによ
り、操業および品質面のトラブルを少なくできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の連続鋳
造に用いる浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】スラブおよび大断面ブルームの連続鋳造
では、通常浸漬ノズルとパウダによる鋳造法が採用され
ている。図７はその浸漬ノズル、パウダ鋳造法を示す概
略図で、１はタンディッシュ、２は浸漬ノズル、３は鋳
型、４は鋳型内パウダである。浸漬ノズルの主目的の１
つは、タンディッシュ１から鋳型３間の溶鋼の酸化防止
であり、もう１つの目的は、鋳型３内に持つ込まれた介
在物を極力浮上させパウダ４に吸収させることであり、
一方、パウダ４は鋳型３内に添加されると溶鋼表面でス
ラグ化し、（１）鋳型内溶鋼表面の酸化防止、（２）鋳
型と鋳片の間の潤滑、（３）浮上した介在物の捕捉、
（４）鋳型内溶鋼表面の保温といった役割を果たし、鋳
片表面欠陥の防止や安定操業の維持に大きな効果を及ぼ
していることは周知の通りである。

【０００３】しかしながら、連続鋳造用パウダは前記し
たごとく多くの効用を有する反面、浸漬ノズルの溶損の
一因となることが判明している。そのパウダによる浸漬
ノズル溶損の主因は、パウダ中に含まれているＦ（フッ
素）との反応と、パウダ消費による流速にて機械的に溶
損させられること等が考えられている。このような原因
により起る浸漬ノズルの溶損は、浸漬ノズル自体の寿命
低下を招くだけでなく、操業及び品質上の問題を発生さ
せる。すなわち、操業的には浸漬ノズル切損によるブレ
ークアウト等を誘発し、パウダーライン孔明きによるパ
ウダー巻込み等の品質トラブルを惹起する。さらに、多
連鋳化を進める上でも大きな障害となる。従って、連続
鋳造操業においては、浸漬ノズルの溶損を減少させ、操
業及び品質面のトラブルを防止することは極めて重要で
ある。

【０００４】従来の浸漬ノズル溶損対策としては、例え
ば、浸漬ノズルの溶湯に浸漬される部分の外壁面をＢＮ
またはＳｉ_３Ｎ_４を成分とする材質で形成する方法（特
開昭５９−１３３９５４号公報参照）や、非酸化物系高
強度セラミックスを浸漬ノズル耐火物の保持用外套とし
て用いる方法（特開昭５７−１３４２５２号公報参照）
等が知られている。そして、前者は溶湯に接する浸漬ノ
ズル表面における溶湯の凝固及び付着が防止され、溶鋼
に対する耐浸蝕性にも優れるという特徴を有し、後者は
浸漬ノズル自体が非酸化物系高強度セラミックス製外套
により保護される結果、溶鋼に対する耐浸蝕性に優れる
という特徴を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の、浸漬ノズル材質にＢＮまたはＳｉ_３Ｎ_４を用
いる方法や、非酸化物系高強度セラミックスを外套とす
る方法は、連続鋳造用パウダー中に含まれているフッ素
との反応による溶損に対しては十分な効果が得られず、
また、パウダー消費により発生する流速による機械的溶
損に対しても十分とは言い得ないものであった。さら
に、浸漬ノズル予熱時の二次酸化による影響で、タンデ
ィッシュから鋳型内へ溶融金属を注入する初期にノズル
溶損を生じ易いという欠点があった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みなされたもので、特に連続鋳造用パウダー中に含ま
れているフッ素との反応による溶損に対して十分な効果
が得られ、かつパウダー消費により発生する流速による
機械的溶損に対しても有効な連続鋳造用浸漬ノズルを提
供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる連続鋳造
用浸漬ノズルは、該ノズルの溶損メカニズムの主因がパ
ウダー中に含まれているフッ素との反応と、パウダー消
費による流速で機械的に溶損させられるという点に着目
し、浸漬ノズルの溶損を軽減させるには、前記フッ素と
の反応が可及的に小さく、かつ融点の高い材質であるこ
とが有効である。溶射層の選択については、浸漬ノズル
亀裂の主因であるセラミックス外套部に加わる熱応力で
あり、溶射層は内部に応力緩和層を設けることが可能で
あり、亀裂防止効果が大きい。よって、最も溶損の著し
いパウダースラグラインのノズル外周壁に炭化物または
窒化物系金属化合物の溶射層を形成した浸漬ノズルを提
供するものである。

【０００８】連続鋳造用浸漬ノズルの溶損は、該ノズル
材質の母材であるＡｌ_２Ｏ_３質との反応で、酸化物とフ
ッ素との反応とされていることは上記した通りである。
従って、ノズル溶損を軽減するためには、パウダー中に
含まれるフッ素との反応と機械的剥離現象をいかに抑え
るかということが重要な技術的ポイントである。また、
浸漬ノズル溶損の度合いは、浸漬ノズル予熱時の二次酸
化にも影響されるため、タンディッシュから鋳型への注
湯初期にいかに溶損を抑制できるかという点も考慮しな
ければならない。

【０００９】本発明は、上記のノズル溶損メカニズムへ
の対応と、二次酸化防止をはかるための保護被膜とし
て、炭化物または窒化物系金属化合物の溶射層が極めて
好適であることを見い出し、この溶射層をパウダースラ
グラインのノズル外周壁に形成する手段をこうじたもの
である。ここで、溶射材として炭化物または窒化物系金
属化合物を用いることとしたのは、炭化物または窒化物
系金属化合物は連鋳パウダー含有素材であるフッ素との
反応が極めて小さいためである。このような作用が得ら
れる好適な炭化物系化合物としてはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ
_３Ｃ_２またはこれらの混合物、窒化物系金属化合物とし
てはＴｉＮ等を挙げることができる。

【００１０】浸漬ノズルの外周壁に形成する上記溶射層
の上下方向幅としては、パウダーとの反応のみを考慮す
ればよいのでメニスカスレベルの±５０ｍｍ程度で十分
であるが、実際には、ノズル溶損に対応してメニスカス
レベルを変更し浸漬ノズルパウダーラインを広範囲に溶
損させて鋳造時間をアップさせているので、本発明の溶
射範囲としては、実操業で使用するメニスカス設定レベ
ル±５０ｍｍ（幅１００ｍｍ）とするのが望ましい。ま
た、この溶射層の最適厚みとしては、特に限定するもの
ではないが、通常の鋳込条件では０．３〜０．５ｍｍ程
度で十分である。層厚を過度に厚くするとその溶射層が
機械的な力によって剥離するおそれが生じるため、層厚
はこの点を考慮して選定すればよい。なお、溶鋼温度が
低い場合あるいは長時間の連続操業の場合でも０．５ｍ
ｍ程度の層厚で十分である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明に係る浸漬ノ
ズルを例示したもので、角筒状で鋳型内に挿入する部分
において断面が細長い四角状の中空孔を有する浸漬ノズ
ルを示す縦断正面図、図２は同上浸漬ノズルの縦断側面
図、図３は図１ＡーＡ線上の横断平面図、図４は同上浸
漬ノズルの使用状態を示す概略図であり、１２は溶射層
である。

【００１２】すなわち、本発明に係る浸漬ノズルは、パ
ウダースラグラインのノズル外周壁に炭化物または窒化
物系金属化合物の溶射層１２を所定の幅にわたって形成
したものである。この溶射層を形成するための溶射方法
としては、各種の加熱炉あるいはコークス炉等の窯炉に
おける内壁面の損傷部分に耐火性粒子を溶射して補修す
る技術、例えば可燃ガスの燃焼炎中に耐火性粒子を投入
する火炎溶射法、ガスプラズマジェットによるプラズマ
法、耐火粉末と金属粉あるいは炭素粉を酸素気流中で搬
送し熱間雰囲気に噴射、燃焼させて火炎を形成する一種
のテルミット反応法等がある。溶射機としては、例えば
テルミット反応法を利用したものとしては、純酸素気流
と粉体搬送ガス気流とをそれぞれ別ラインで送給する構
造となし、ノズル吐出口前にガスと粉体とを均一に混合
する混合室を備えたものを用いることができる。この溶
射機によれば、ＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２等の炭化物系
化合物、またはＴｉＮ等の窒化物系化合物の粉体と純酸
素ガスとをノズル出口前で均一に混合させて粉体を燃焼
させて溶射層を形成することができる。

【００１３】パウダースラグラインのノズル外周壁に形
成する溶射層１２の幅ｌは、前記したごとく通常１００
ｍｍ程度の幅を有し、層厚としては０．３〜０．５ｍｍ
程度である。この溶射層１２の幅、層厚、層形成位置は
浸漬ノズルの長さ、太さ等に応じて適宜定めることはい
うまでもない。具体的に示すと、例えば浸漬ノズルの寸
法がｌ_１＝８９６ｍｍ、Ｗ_１＝１５０ｍｍ、Ｗ_２＝１１
０ｍｍ、Ｗ_３＝６０ｍｍ、Ｗ_４＝３０ｍｍの場合、ノズ
ル下端から溶射層１２の中心高さまでの距離ｌ_２は３３
０ｍｍ程度となる。

【００１４】

【実施例】図１〜図３に示す浸漬ノズルを実機に適用し
て連続鋳造を実施した結果を以下に示す。本実施例で用
いた浸漬ノズルの仕様を表１に、操業条件を表２にそれ
ぞれ示す。本実施例における浸漬ノズル溶損減少率を図
５に、メニスカスレベル変更回数と鋳造時間率アップ率
を図６にそれぞれ示す。図５は溶射層の厚みを種々変え
て実施した場合の結果である。なお、浸漬ノズル溶損減
少率は、下記式で求めた値である。 浸漬ノズル溶損減少率＝（従来浸漬ノズル溶損量ー本発
明浸漬ノズル溶損量）／従来浸漬ノズル溶損量×１００
（％）

【００１５】図５のデータより、パウダースラグライン
のノズル外周壁に炭化物または窒化物系金属化合物の溶
射層を形成することにより、ノズル溶損量を低減するこ
とができ、かつ溶射層の層厚を選定することによりノズ
ル溶損速度を軽減できることがわかる。また、本発明の
浸漬ノズルには亀裂の発生もほとんど確認されなかっ
た。これに対し、浸漬ノズルの溶湯に浸漬される部分の
外壁面をＢＮまたはＳｉ_３Ｎ_４を成分とする材質で形成
した従来の浸漬ノズルの場合は、溶損に対しては本発明
のものとほぼ同等の効果が得られたが、パウダースラグ
ラインに亀裂の発生が確認された。さらに、図６のデー
タより、本発明の浸漬ノズルによれば、パウダースラグ
ラインのノズル溶損を減少できたことにより鋳造時間を
延ばすことができることが明らかである。なお、図６の
従来ノズルは、上記と同じ浸漬ノズルである。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の浸漬ノズ
ルは、パウダースラグラインのノズル外周壁に、連続鋳
造用パウダー中に含まれているフッ素との反応による溶
損に対して十分な効果が得られ、かつパウダー消費によ
り発生する流速による機械的溶損に対しても有効な炭化
物または窒化物系金属化合物の溶射層を形成したことに
より、溶損の最も進行し易い給湯初期においてもノズル
溶損を軽減できるのみならず、ノズルの亀裂の発生を抑
制することができ、浸漬ノズル寿命の延長が可能となる
ことにより、操業の安定化と品質の向上に多大な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浸漬ノズルを例示したもので、角
筒状で鋳型内に挿入する部分において断面が細長い四角
状の中空孔を有する浸漬ノズルを示す縦断正面図であ
る。

【図２】同上浸漬ノズルの縦断側面図である。

【図３】図１ＡーＡ線上の横断平面図である。

【図４】同上浸漬ノズルの使用状態を示す概略図であ
る。

【図５】本発明の実施例における浸漬ノズル溶損減少率
を示す図である。

【図６】同じくメニスカスレベル変更回数と鋳造時間率
アップ率を示す図である。

【図７】本発明の対象とする浸漬ノズル、パウダ鋳造法
を示す概略図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 浸漬ノズル ３ 鋳型 ４ 鋳型内パウダ １２ 溶射層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、該浸漬
   ノズルのパウダースラグラインの外周壁に炭化物または
   窒化物系金属化合物の溶射層を形成したことを特徴とす
   る連続鋳造用浸漬ノズル。
2. 【請求項２】 炭化物系金属化合物としてはＷＣ、Ｔｉ
   Ｃ、Ｃｒ_３Ｃ_２の１種または２種以上の混合物を、窒化
   物系化合物としてはＴｉＮをそれぞれ用いることを特徴
   とする請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。