JPH09314292A - 連続鋳造用上部ノズルおよびストッパーヘッド - Google Patents

連続鋳造用上部ノズルおよびストッパーヘッド

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JPH09314292A
JPH09314292A JP8151805A JP15180596A JPH09314292A JP H09314292 A JPH09314292 A JP H09314292A JP 8151805 A JP8151805 A JP 8151805A JP 15180596 A JP15180596 A JP 15180596A JP H09314292 A JPH09314292 A JP H09314292A
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Yutaka Hiraga
由多可 平賀
Takashi Fujimoto
孝士 藤本
Yoshio Nakajima
義夫 中島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼の連続鋳造、特に各種キルド鋼またはス
テンレス鋼等の連続鋳造において、ノズル閉塞の抑制効
果が著しい耐火材をタンディッシュ上部ノズルおよびス
トッパ−ヘッドに配設する。 【解決手段】タンディッシュノズル、特に上部ノズル上
端部,またはその近くの主要部分、並びに上部ノズルに
接する部分のストッパ−ヘッドに、見掛け気孔率15%
以下、骨材部分を除いた構成耐火物の80%以上が10
0μm以下の粒子で、(a) Al23:93重量%以上、S
iO2:5重量%未満、Cおよびその他の不純物元素は不
可避的含有量とする高純度、高密度アルミナ質耐火物、
(b)MgO: 93重量%以上、SiO2:5重量%未満、C
その他の不純物は不可避的含有量とする高純度、高密度
マグネシヤ質耐火物、からなる緻密かつ平滑な表面を有
する(a)または(b)耐火材の一方もしくは双方を配
設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は溶鋼の連続鋳造、特
に各種キルド鋼、またはステンレス鋼等の連続鋳造にお
いて、ノズル閉塞を抑制するタンディッシュ上部ノズル
およびストッパ−ヘッドの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】鋼中濃度が50ppm 以上のアルミニウム
またはチタンを含み、これらの元素によって脱酸された
溶鋼を連続鋳造する場合、タンディッシュノズル内孔部
にアルミナを主体とする溶鋼中の介在物やこれを多量に
内包する地金(凝固した鋼)が附着堆積して、しばしば
ノズルの狭窄・閉塞を引き起こしている。この閉塞現象
は連続鋳造操業を阻害するのみならず、鋳造した鋼(鋳
片)の内質、表面性状に悪影響を及ぼすことが多い。
【0003】閉塞したノズル部分が、例えば浸漬ノズル
のように交換可能なものであれば鋳造を一旦停止する必
要はあるものの、交換して鋳造を再開することができ
る。しかし、スライディングノズル前後の中間ノズル、
特に上部ノズルはタンディッシュに内装されているから
上部ノズルが閉塞すると、タンディッシュ全体を交換し
なければならない。そこで、通常はタンディッシュスト
ッパーの開閉を短時間内に繰り返して閉塞物を除去する
応急的な処置、いわゆる「ユスリ」作業で対応している
が、しかしこの作業は鋳型内溶鋼湯面レベルの急激な変
化を伴い、その変化が該溶鋼面に浮遊するモールドパウ
ダーを巻き込んで鋳片品質が低下することは周知であ
る。
【0004】このため、特に上部ノズル部分の閉塞を防
止する方策が幾つか提案されてきた。例えば特開昭57
−071860号公報によれば、ZrO2 −CaO−C質の
耐火物が耐火物表層に附着するアルミナ粒子と反応し、
その結果生ずる低融点化合物を流出させる方法が開示さ
れている。また特開平3−268849号公報にはBN
の使用が提案され、グラファイトに似た六方晶系のBN
は全く異質の介在物とは反応せず、表面の平滑性を保持
して附着を防止すると述べられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特に上部ノズル上端部
分に起こる狭窄・閉塞を耐火物の改良によって防止しよ
うとする前述の提案はいづれも耐火物としては高価な材
質のものであり、したがってその使用は鋳造コストの上
昇となる。しかも、ZrO2 −CaO−C質耐火物では耐火
物自体がアルミナと反応して構成成分を消失するから、
成分消失の進行とともに表面粗度が増大し、耐火物表面
の凹凸が却って介在物およびそれを多量に包含する地金
の附着・堆積を促進することが懸念される。このことは
ストッパーヘッドについても同様であり、耐火物構成成
分の溶損は鋳造停止時のストッパーの機能を阻害する。
【0006】また従来から上部ノズルおよびストッパー
ヘッドの介在物付着対策として多孔質耐火材が汎用され
ているが、これは耐火物を通して不活性ガスをノズル内
孔面あるいはストッパ−ヘッド面から噴出させて附着を
抑制するものである。しかし、ガスは上部ノズルの底部
に多く供給され、先端まで到達するガスは少ない。した
がって、最も必要とする先端部の附着抑制効果は十分で
はない状況にある。多量のガスを吹き込めば附着抑制効
果は向上するが、ガスが鋳込み後の鋳片に補足されて表
面欠陥の原因になることも知られている。
【0007】本発明の目的は溶鋼中の介在物によって起
こる上部ノズル付近の閉塞を防止することにあり、溶鋼
が縮流する部分に接する上部ノズル上端部およびストッ
パーヘッドの上部ノズルに接する部分に閉塞抑制効果が
著しい耐火材を配設することによって目的は達成され
る。
【0008】
【問題を解決するめの手段】上記目的は中間ノズル、特
に上部ノズル上端部もしくは上端に近い主要部分、およ
び上部ノズルに接触するストッパ−ヘッドの部分に見か
け気孔率15%以下、骨材として必要な最小限の粒を除
いた構成耐火物の80%以上が100μm以下の粒子か
らなる緻密かつ平滑な耐火物を配設することであって、
その耐火物の組成がそれぞれ、
【0009】(a) Al23:93重量%以上、SiO2:5
重量%未満、Cおよびその他の不純物元素については不
可避的含有量とする高純度高密度アルミナ質、
【0010】(b)MgO:93重量%以上、SiO2:5重
量%未満、Cおよびその他の不純物元素については不可
避的含有量とする高純度高密度マグネシヤ質、
【0011】からなる耐火材の一方または双方を使用す
ることによって達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】発明者らは鋳造に使用した多数の
ノズルを詳細に調査し、さらに行った基礎実験からタン
ディッシュ上部ノズルの上端部分および該部分に接する
ストッパ−ヘッド部分に緻密、平滑で、化学的にも物理
的にも溶鋼中で安定な素材の使用が最も効果的であるこ
とを見出した。すなわち、前記(a)、(b)の耐火物
は主要成分の Al23 またはMgOが見かけの気孔率15
%以下、80%以上が100μm以下の微細粒子からな
る緻密、平滑な表面構造のものであるから、溶鋼中の主
要介在物、 Al23 およびSiO2 が該耐火物表面と接触
しても、反応を開始する活性点が見出せず、流れに抗し
て其処に留まることはできないと思われる。しかし、Mg
OとSiO2 は最も結合し易い物質であるから、(b)Mg
O系耐火物と介在物SiO2 の反応が想定されるが、MgO
がSiO2 中に侵入して生ずるMg−O−Si結合は強固
で、高融点物質となり、その物質によって作られる表面
層が該耐火物の更なる反応を抑制すると考えられる。該
耐火物の介在物 Al23 に対する関係も同様であり、更
に(a) Al23 系耐火物の介在物SiO2 に対する関係
も同様と考えられる。以上のような化学的効果によって
該耐火物の緻密かつ平滑な表面が維持され、この表面が
物理的にも介在物の付着を抑制すると思考される。
【0013】図1は上部ノズルを中心にしたタンディッ
シュノズル部分およびストッパ−等の配置図である。1
はタンディッシュ本体、2は溶鋼、3は鋳型である。溶
鋼は10の上部ノズル、16、17のスライディングノ
ズル、18の下部ノズル、19の浸漬ノズルを経て鋳型
に注入される。上部ノズル10の上端部分11は縮流し
て流れる溶鋼に曝される箇所で、此処に上記(a),
(b)耐火材のいずれか一方、または双方が図示のよう
に11全体に、もしくは図2のように直接溶鋼に接する
部分だけに適用される。20で示すストッパ−ヘッド部
分もストッパ−が最大限降下したときに上部ノズルと接
触する面(図1の21)部分だけに該耐火材を適用する
か、または図3のように上部ノズルに接する部分以下全
面に適用するかの何れかを行なう。ただし、図4のよう
にストッパ−ヘッドをポ−ラスにして、通常操業のガス
吹込みをしている場合などはあえて先端部分に該耐火材
を用いる必要はなく、従来通りの材質を用いることがで
きる。
【0014】図2の上部ノズル本体部分12には上部ノ
ズル材質として一般に用いられる材質を使用し、例えば
高アルミナポ−ラス質耐火材を使用して15の不活性ガ
スをノズル内孔面13から噴出させることができる。ま
た、ストッパ−ヘッドについてもストッパ−ヘッド本体
部分22にはストッパ−ヘッドとして一般に用いられる
材質、例えばアルミナ−黒鉛質またはジルコン質等の耐
火材をそのまま用いればよい。
【0015】上述の(a)または(b)の耐火材におい
て、該耐火材の骨材部分を除く構成耐火物の粒度が−1
00μmが80%未満の場合、もしくは粒子全部が10
0μm以上である場合は該耐火材の整形後の表面は緻
密、平滑に仕上げるのが困難になる。
【0016】
【実施例】
(実施例1)1チャ−ジあたり185t,タンデイッシ
ュ容量60t,2ストランドの湾曲型スラブ連続鋳造機
において本発明に係る上部ノズルが使用された。極低炭
素Ti添加 Al キルド鋼を鋳造するに際し、上部ノズル先
端部に93重量%Al23 、3 重量%SiO2 、残りは不
可避的混入不純物から成る高純度、高密度Al23 質耐
火材を図1のように使用した。この耐火材の見掛け気孔
率は12%であった。鋳造は4チャージ連続で行なわ
れ、1ストランドあたりの溶鋼通過量は370t、鋳造
時間は合計150分であった。
【0017】鋳造中のスライデイングノズル開度の変化
を図5に示した。またこの間の「ユスリ」作業の実施ポ
イントを図中に▼で示した。ノズル閉塞が進行すると、
スライディングノズルの開度は大きくなるから、この時
点でオペレータは「ユスリ」作業を実施し、閉塞状況の
軽減を図る。本実施例では150分間の鋳造中、「ユス
リ」は最終チャージに1回行っただけで、鋳造は極めて
順調であった。また、熱間圧延後の超音波探傷試験にお
いても欠陥は全く検出されず、鋳片品質は良好であるこ
とを示した。
【0018】(実施例2)上部ノズル上端部に94重量
%MgO、3重量%SiO2 、残りは不可避的混入不純
物から成る高純度、高密度MgO質耐火材を図2のよう
に配設し、他は実施例1と同条件で鋳造試験を行った。
この耐火材の見掛け気孔率は14%であった。
【0019】155分の鋳造を行ない、その間のスライ
ディングノズル開度の変化、「ユスリ」作業の実施ポイ
ントを図6に示した。「ユスリ」は最終チャ−ジに2回
実施されたが、それ以外、鋳造は略順調に進行し、鋳造
後の超音波探傷試験の結果も欠陥検出が一ケ所にとどま
った。
【0020】(実施例3)実施例1と同じ条件である
が、上部ノズルと同一の耐火材をストッパ−ヘッドにも
図1のように併用した。
【0021】鋳造時間、147分中のスライディングノ
ズル開度を図7に示す。この間、「ユスリ」作業は行わ
ず、順調に鋳造された。超音波探傷試験でも欠陥は全く
検出されなかった。
【0022】(比較例)鋳造条件は実施例と略同様と
し、上部ノズルに通常の高アルミナポ−ラス質(96重
量% Al23 、残部はZrO2 およびCr23 から成
る)、見掛け気孔率25%の耐火材を使用した。
【0023】鋳造中のスライデイングノズル開度の変
化、および「ユスリ」作業の実施ポイントを図8に示し
た。165分の鋳造中、「ユスリ」は6回行われた。内
訳は2チャ−ジと3チャ−ジの間、および3チャ−ジと
4チャ−ジの間にそれぞれ1回行われ、4チャ−ジ中は
およそ10分に1回の頻度で行われた。熱間圧延後の超
音波探傷試験の結果、多数の欠陥が見出され、特に最終
チャ−ジには6ケ所の欠陥が検出された。
【0024】
【発明の効果】実施例と比較例の結果から明らかなよう
にタンディッシュ上部ノズル、ストッパ−ヘッドの主要
部分に本発明による耐火材を配設することによって連続
鋳造における上部ノズル付近の狭窄・閉塞は著しく抑
制、軽減される。そのため「ユスリ」作業も軽減され、
同時に鋳片品質の向上をもたらすことになり、しかも閉
塞の低減は普通鋼のみならず、各種のキルド鋼またはス
テンレス鋼等の多連鋳を可能にし、製造原価の低減に大
きく寄与することになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タンディッシュ上部ノズル、ストッパ−ヘッド
を中心としたタンディッシュ本体の配置図である。
【図2】上部ノズル上端部の溶鋼に接する部分にのみ本
発明の耐火材を配設する上部ノズル断面図である。
【図3】上部ノズルに接する部分以下全面に本発明の耐
火材を配設したストッパ−ヘッドの先端部分側面図であ
る。
【図4】ストッパ−ヘッド先端部にポ−ラス質耐火材を
使用してガス吹込みを行なう装置略図である。
【図5】実施例1の鋳造時間とスライディングノズル開
度を示す図である。
【図6】実施例2の鋳造時間とスライディングノズル開
度を示す図である。
【図7】実施例3の鋳造時間とスライディングノズル開
度を示す図である。
【図8】比較例の鋳造時間とスライディングノズル開度
を示す図である。
【符号の説明】
1 タンディッシュ本体 2 溶鋼 3 鋳型 10 タンディッシュ上部ノズル 11 耐火材を配設した上部ノズル上端部 12 上部ノズル本体 13 上部ノズル内孔面 15 不活性ガス導入管 16 スライディングノズル上プレ−ト 17 スライディングノズル下プレ−ト 18 下部ノズル 20 タンディッシュストッパ−ヘッド 21 ストッパ−ヘッドの耐火材配設部 22 ストッパ−ヘッド本体 25 ストッパ−ロッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/043 C04B 35/04 E 35/103 35/10 G

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶鋼の連続鋳造において、タンディッシ
    ュから鋳型へ溶鋼を供給する耐火物製ノズルの内、直接
    タンディッシュに接続される上部ノズルについて、溶鋼
    が縮流するノズル上端部分もしくは上端に近い主要部分
    に、見かけ気孔率15%以下でかつ骨材として必要な最
    小限の粒を除く構成耐火物の80%以上が粒径100μ
    m以下の粒子からなる緻密且つ表面が平滑な耐火材を配
    設することを特徴とする連続鋳造用上部ノズル。
  2. 【請求項2】 緻密且つ表面が平滑な耐火材が (a)Al23:93重量%以上、SiO2:5 重量%未満、
    Cおよびその他の不純物元素については不可避的含有量
    とする高純度高密度アルミナ質、 (b)MgO:93重量%以上、SiO2:5重量%未満、C
    およびその他の不純物元素については不可避的含有量と
    する高純度高密度マグネシヤ質、 のいずれか一方または双方を組み合わせた材料からなる
    請求項1に記載の連続鋳造用上部ノズル。
  3. 【請求項3】 溶鋼の連続鋳造において、タンディッシ
    ュから鋳型への溶鋼の供給を調節または停止するために
    使用するタンディッシュストッパ−について、ストッパ
    −ヘッドが上部ノズルに接する部分または該部分以下全
    面に、見かけ気孔率15%以下でかつ骨材として必要な
    最小限の粒を除く構成耐火物の80%以上が粒径100
    μm以下の粒子からなる緻密かつ表面が平滑な耐火材を
    配設することを特徴とする連続鋳造用タンディッシュス
    トッパ−ヘッド。
  4. 【請求項4】 緻密且つ表面が平滑な耐火材が (a)Al23:93重量%以上、SiO2:5 重量%未満、
    Cおよびその他の不純物元素については不可避的含有量
    とする高純度高密度アルミナ質、 (b)MgO:93重量%以上、SiO2:5重量%未満、C
    およびその他の不純物元素については不可避的含有量と
    する高純度高密度マグネシヤ質、 のいずれか一方または双方を組み合わせた材料からなる
    請求項3に記載の連続鋳造用タンディッシュストッパ−
    ヘッド。
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