JPH10166115A

JPH10166115A - 連続鋳造用ノズル

Info

Publication number: JPH10166115A
Application number: JP8337512A
Authority: JP
Inventors: Naotake Okumura; 尚丈奥村; Toshiyuki Muroi; 利行室井; Kazumi Oguri; 和己小栗
Original assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Current assignee: Akechi Ceramics Co Ltd
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】経済的かつ比較的安易に、また鋳造時の溶鋼
の温度変化に対し影響を受けることなく、安定して内孔
の狭さく、さらには閉塞を防止する連続鋳造用ノズルを
提供する。【解決手段】パイロフィライト（Ａｌ₂Ｏ₃，４Ｓi
Ｏ₂，Ｈ₂Ｏ）を主成分とするロー石４０〜６５重量％、
黒鉛５〜２０重量％，アンダリューサイト，カイヤナイ
ト等の残存膨脹性骨材３〜４０重量％，長石５〜２０重
量％，アルミナ５〜４０重量％からなり、有機バインダ
ー等の結合剤を添加混練、成形し、非酸化雰囲気で焼成
したことを特徴とする連続鋳造用ノズルを提供する。【効果】耐火物の組織を劣化を生じることなくアルミ
ナ等の非金属介在物による内孔の狭さく、さらに閉塞を
抑制し、安定した操業を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルミニウムを含有
するアルミキルド鋼等の連続鋳造において溶鋼が通過す
るノズルの狭さく、さらには閉塞及び内孔の地金付着を
効果的に抑制することができる連続鋳造用ノズルに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の連続鋳造用ノズルは、次のような
目的のために使用される。

【０００３】溶鋼の連続鋳造において連続鋳造用ノズル
はタンディッシュモールド間の溶鋼注入で溶鋼の空気と
の接触による酸化を防ぎ、又溶鋼の飛散防止を計り、さ
らには非金属介在物及びモールド面浮遊物の鋳片への巻
き込み防止のための注湯の整流化などの目的で使用され
ている。

【０００４】従来溶鋼の連続鋳造用ノズル材質は、主と
して黒鉛，アルミナ，シリカ，シリコンカーバイド等で
構成されており、最近ではジルコニアを構成成分として
用いられる場合がある。しかしながらアルミキルド鋼等
を鋳造する場合は次のような問題点を有している。

【０００５】アルミキルド鋼等は脱酸剤として添加され
るアルミニウムが溶鋼中に存在する酸素と反応してα−
アルミナ等の非金属介在物が生成する。そのためアルミ
キルド鋼等を鋳造する際、連続鋳造用ノズルの内孔表面
に脱酸剤として添加されるアルミニウムの酸化により生
成されるα−アルミナ等の非金属介在物が付着し、そし
て堆積してその結果内孔が狭さくし最悪の場合、内孔を
閉塞してしまい安定的な鋳造を困難にする。あるいはこ
のようにして付着し堆積したα−アルミナ等の非金属介
在物が剥離或いは脱落して鋳片に巻き込まれ鋳片の品質
低下を招く。又、連続鋳造用ノズルの高熱伝導性の為、
内側への地金付着から閉塞を招くことがある。

【０００６】上述したα−アルミナや地金等の非金属介
在物による内孔の狭さく及び閉塞を防止するために内孔
を形成する連続鋳造用ノズルの内面から前記内孔を通っ
て流れる溶鋼に向かって不活性ガスを噴射させ、溶鋼中
に存在するα−アルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用
ノズル内孔面に付着し堆積することを防止する方法が広
く用いられている。

【０００７】しかしながら上述した内孔を形成する溶鋼
連続鋳造用ノズルの内面から不活性ガスを噴出させる方
法には次のような問題点がある。

【０００８】即ち、噴出させる不活性ガス量が多いと不
活性ガスによってできた気泡が鋳片のなかに巻き込まれ
ピンホールに基づく欠陥が生じる。逆に噴出させる不活
性ガス量が少ないとα−アルミナ等の非金属介在物が連
続鋳造用ノズルの内孔面に付着し堆積して内孔の狭さ
く、さらには最悪の場合閉塞する。

【０００９】また連続鋳造用ノズルの内面から前記内孔
を通って流れる溶鋼に向かって不活性ガスを均一に吹き
込むことは構造的に不可能であり、また長時間鋳造する
際は連続鋳造用ノズル材質の組織劣化及び構造劣化する
に伴い噴出させる不活性ガスのコントロールが不安定と
なり、さらには不活性ガスを連続鋳造用ノズル内孔面に
均一に噴出させることが困難となり、その結果、α−ア
ルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用ノズルの内孔面に
付着し、そして堆積して内孔の狭さく、さらには閉塞し
てしまう。

【００１０】非金属介在物によるノズル閉塞、とくにア
ルミナ介在物によるノズル閉塞は次のようにして生じる
と考えられる。

【００１１】すなわち（１）鋼中のアルミニウムは耐火
物接合部及び耐火物組織を通しての空気の巻き込みによ
る酸化、カーボンを含んだ耐火物中のシリカは還元反応
により消化し酸素を提供することによる酸化等の二次酸
化によりアルミナを生成する。（２）このアルミナが拡
散、凝集しアルミナ介在物が形成される。（３）ノズル
の稼動面ではカーボンが消失し表面が凹凸状になり、ア
ルミナ介在物が堆積しやすくなる。

【００１２】一方、材質面からの対策として非酸化物原
料（ＳiＣ，Ｓi₃Ｎ₄，ＢＮ，ＺｒＢ₂，サイアロン等）
はアルミニウム酸化物との反応性が低いことから、非酸
化物原料をアルミナ−黒鉛質に添加もしくはそれ自体か
らなるノズルが提案されている。しかしながら、アルミ
ナ−黒鉛質に添加する場合は、多量に添加しなければ、
付着防止効果が認められず、耐蝕性も劣化することから
実用的ではない。また、非酸化物系の原料のみでノズル
を作成する場合も、その効果が期待できる反面、原料，
製造面のコストから実用には不向きである。

【００１３】更に、ＣaＯを含有する酸化物原料（ＣaＯ
・ＺrＯ₂，ＣaＯ・ＳiＯ₂，２ＣaＯ・ＳiＯ₂等）はＣa
ＯとＡｌ₂Ｏ₃反応により低融点物質を生成させ鋼中に溶
出させる目的で、黒鉛−ＣaＯ含有酸化物原料からなる
ノズルが提案されている。しかしながら、鋳造時の溶鋼
温度条件により、ＣaＯとＡｌ₂Ｏ₃反応性は影響を受け
やすく、また鋼中に多量のＡｌ₂Ｏ₃介在物が含まれる場
合は、耐スポーリング性及び耐蝕性の面でＣaＯ量を十
分に確保できない場合がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
中にノズル稼動面にガラス層が形成し、耐火物組織を通
しての空気の巻き込みの防止と、稼動面組織を平滑化す
ることにより、不活性ガスを噴出させる等の機械的な方
法を用いることなく、また耐火物中の骨材と鋼中のアル
ミナとの反応により低融点化による溶損を促進すること
なく、経済的かつ比較的安易に、また鋳造時の溶鋼の温
度変化に対し影響を受けることなく、安定して内孔の狭
さく、さらには閉塞を防止する連続鋳造用ノズルを提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも溶鋼
と接触する内孔表面部が鉱物組成としてパイロフィライ
ト（Ａｌ₂Ｏ₃，４ＳiＯ₂，Ｈ₂Ｏ）を主成分とするロー
石４０〜６５重量％、黒鉛５〜２０重量％，アンダリュ
ーサイト，カイヤナイト等の残存膨脹性骨材３〜４０重
量％，長石５〜２０重量％，およびアルミナ５〜４０重
量％からなり、有機バインダー等の結合材を添加混練、
成形し非酸化雰囲気で焼成したものであることを特徴と
する。

【００１６】また、ロー石は鉱物組成としてパイロフィ
ライト系の天然原料で８００℃以上で仮焼し、結晶水を
飛ばしＫ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ等のアルカリ成分１〜５重量％含
むものを使用する。またロー石の粒度は平均粒径２５０
μｍ以下がロー石配合重量比６０％以下であることを特
徴とする。

【００１７】本発明の鉱物組成において最も注目すべき
点は、ロー石の使用である。黒鉛及びカーボン共存化の
シリカは実使用においてＳiＯ₂（Ｓ）＋Ｃ（Ｓ）＝ＳiＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）ＳiＯ（ｇ）＋２Ａｌ＝２Ａｌ₂Ｏ₃（Ｓ）＋３ＳｉＣＯ₂（ｇ）＋２Ａｌ＝Ａｌ₂Ｏ₃（Ｓ）＋３Ｃ以上の反応によりシリカが消化分解しＳiＯ（ｇ）及び
ＣＯ（ｇ）が生成し、鋼中Ａｌと反応してＡｌ₂Ｏ₃を生
成することにより、鋼中への酸素供給源となる。しかし
ロー石の場合、黒鉛及びカーボン共存化においても、ロ
ー石の粒の消化分解はなくロー石の主鉱物であるＡｌ₂
Ｏ₃，４ＳiＯ₂，Ｈ₂ＯのＳiＯ₂は安定であることが、ロ
ー石＋レジン粉末＋炭素微粉からなるブリケットを作成
しブリーズ内に埋め込み１５００℃×２４ｈｒ熱処理後
の顕微鏡観察で粒の崩壊、気泡発生がないことから判明
した。

【００１８】ロー石の半溶融温度は１５５０℃前後であ
り、溶鋼と接触する稼動面においては溶融しガラス皮膜
を成形することから、稼動面組織を平滑にし、またガラ
ス皮膜により耐火物組織を通しての空気の巻き込みを抑
制していることが１０００℃×１ｈｒ熱処理後の通気率
９５×１０-⁴ｄａｒｃｙ対し、１５００℃で１ｈｒ熱処
理後では９５×１０‐⁵ｄａｒｃｙと小さく、通気率が
低下していることから分かる。

【００１９】ロー石の配合重量比率は連続鋳造用ノズル
として実使用時において、稼動面にガラス皮膜を積極的
に生成させるためには４０重量％以上が望ましく、また
６５重量％以上では軟化変形が大きくなり耐飾性を低下
させることから６５重量％以下が望ましい。

【００２０】黒鉛の配合比率は、ロー石の軟化変形を抑
制するために、また耐熱衝撃性を保持するために５重量
％以上が望ましく、また２０重量％以上では熱伝導率が
大きくなり、内孔への地金付着量が増大することにな
る。また熱伝導率及び耐酸化性を考慮すれば天然黒鉛を
適用することが望ましい。

【００２１】８００℃以上で仮焼し結晶水を飛ばしたロ
ー石を使用する理由はロー石の結晶水の放出は５００〜
８００℃であるためであり、この時、熱膨脹率が異常に
大きくなり、耐火物に亀裂が入るためである。

【００２２】ロー石の粒度は平均粒径２５０μｍ以下が
ロー石配合重量比の６０％以上の場合、成形時のラミネ
ーション等の組織欠陥を生じやすく、また連続鋳造用ノ
ズルとしての実使用時においては、ロー石粒子の軟化変
形が生じやすいため６０％以下が望ましい。

【００２３】ロー石の種類としてはパイロフィライト質
ロー石，カオリン質ロー石，セリサイト質ロー石の三種
類いずれも使用できるが、実使用時に溶鋼と接触する稼
動面が半溶融化しガラス層の形成と溶鋼との耐溶損性を
考えると耐火度ＳＫ２９〜３２のパイロフィライト質ロ
ー石が良好である。カオリン質ロー石では耐火度がＳＫ
３３〜３６と高く、逆にセリサイト質ロー石では耐火度
ＳＫ２６〜２９と低い。（００２３−１）アンダリューサイト，カイヤナイト等
の残存膨脹性のある骨材を３〜４０重量％に規定したの
は、３重量％以下では焼成時に発生する内部亀裂を抑制
する効果が得られないからである。又、４０重量％以上
では組織内の膨脹代が大きくなり、逆に亀裂が発生する
からである。（００２３−２）長石を５〜２０重量％に規定したの
は、５重量％以下では、耐蝕性が低下してしまう。又、
２０重量％以上では、稼動面のガラス膜の形成が不十分
になるからである。（００２３−３）アルミナを５〜４０重量％に規定した
のは５重量％以下では耐蝕性が低下してしまう。又、４
０重量％以上では、稼動面表面のガラス膜が生成しなく
なるからである。

【００２４】（作用）パイロフィライト（Ａｌ₂Ｏ₃，４
ＳiＯ₂，Ｈ₂Ｏを主成分とするロー石４０〜６５重量
％，黒鉛５〜２０重量％，アンダリューサイト，カイヤ
ナイト等の残存膨脹性骨材３〜４０重量％，長石５〜２
０重量％，およびアルミナ５〜４０重量％からなる耐火
物組成は、黒鉛及びカーボン共存化においても、ロー石
粒の消化分解はなく、ＳｉＯ₂の様な鋼中への酸素供給
源にはならない。またロー石の半溶融温度は１５００℃
前後であり、溶鋼と接触する稼動面においてガラス皮膜
を成形し、稼動面組織を平滑にし、かつ、耐火物組織を
通しての空気の巻き込みを抑制することからＡｌ₂Ｏ₃及
びメタルの付着を抑制する効果がある。次に本発明の溶
鋼連続鋳造用ノズル図面を参照しながら説明する。図１
は、本発明の浸漬ノズルとしての溶鋼連続鋳造用ノズル
の実施態様を示す概略垂直断面の一例である。実施態様
の溶鋼連続鋳造用ノズル３は、タンディッシュとモール
ドとの間に配置されている浸漬ノズルとして使用され
る。図１に示すようにそれを通って溶鋼が流れる内孔１
をその軸線に沿って有する浸漬ノズルとしての溶鋼連続
鋳造用ノズル３において、前記内孔１を形成する前記溶
鋼連続鋳造用ノズル３の内孔表層部２は、上述した化学
成分組成を有する耐火物によって形成されている。実施
態様の浸漬ノズルとしての溶鋼連続鋳造用ノズル３によ
ると内孔１を形成する溶鋼連続鋳造用ノズル３の内孔表
層部２に溶鋼中に存在するアルミナ等の非金属介在物が
付着しそして堆積することを抑制する。

【００２５】次に実施例を挙げ、本発明を説明する。

【００２６】

【実施例】表１に示す本発明の範囲内の化学成分組成を
有する配合物１から４（以下“本発明のサンプル”とい
う）及び本発明の範囲外の化学成分組成を有する配合物
５〜７（以下“比較サンプル”という）の各々に５から
１０重量％の範囲内の粉末及び溶液のフェノール樹脂を
添加し、それらを混合及び混練して得られた原料坏土に
よって、アルミナ等の非金属介在物の付着量及び溶鋼に
対する耐蝕性を試験するための３０ｍｍ×３０ｍｍ×２
３０ｍｍの寸法を有する成形体及び通気率を測定するた
めのφ５０ｍｍ×２０ｍｍの寸法を有する成形体及び、
耐スポーリング性を試験するための外径１００ｍｍ，内
径６０ｍｍ及び長さ２５０ｍｍの寸法を有する成形体を
形成し、そして得られた成形体の各々を１０００℃から
１２００℃の範囲内の温度で還元焼成して耐火物１から
７を調整した。

【００２７】

【表１】

【００２８】上述した本発明のサンプル１から４及び比
較用サンプル５から７のそれぞれにおける物理特性値
（気孔率及び嵩比重）を表１に示す。

【００２９】上述した外径１００ｍｍ，内径６０ｍｍ及
び長さ２５０ｍｍの寸法を有する本発明サンプル１から
４及び比較用サンプル５から７のそれぞれを電気炉にお
いて１５００℃の温度で３０分間加熱し、そして水によ
って急冷して耐スポーリンク性を調査した。その結果を
表１に示す。

【００３０】上述した３０ｍｍ×３０ｍｍ×２３０ｍｍ
の寸法を有する本発明のサンプル１から４及び比較用サ
ンプル５〜７、それぞれ０．０２から０．０５重量％の
範囲内のアルミニウムを含有する、１５５０℃の温度の
溶鋼中に１８０分間浸漬して溶損率（％）およびアルミ
ナ等の非金属介在物の付着量を調査した。その結果を表
１に示す。

【００３１】φ５０ｍｍ×２０ｍｍの寸法を有する本発
明のサンプル１から４及び比較用サンプル５〜７、それ
ぞれを電気炉において１５００℃の温度で６０分間加熱
し、冷却後通気率を測定した。その結果を表１に示す。

【００３２】表１からも明らかなように本発明のサンプ
ルは耐スポーリング性に優れており、溶損率の低いにも
かかわらずアルミナ等の非金属介在物が付着せず、従っ
て溶鋼連続鋳造用ノズルの内孔狭さく、さらには閉塞を
効果的に抑制できる。また、本発明サンプルは通気率が
小さいことから実使用時において耐火物を通しての空気
の巻き込みが抑制できる。

【００３３】一方、比較用のサンプル５においてはロー
石の含有量が多いことに起因してアルミナ付着量は小さ
いが、耐スポーリング性は著しく劣り、また溶鋼に対す
る耐蝕性が著しく劣ることが明らかである。

【００３４】また、比較サンプル６に於いては、ロー石
の替りにＡｌ₂Ｏ₃とＳiＯ₂を共有しているためＳiＯ₂が
消化分解して鋼中に酸素を供給するためアルミナの付着
量が著しく多く、また、比較用サンプル７に於いては、
ロー石の替りにＳiＯ₂を含まず、Ａｌ₂Ｏ₃のみの含有で
あり、鋼中に酸素を供給する鉱物を除去したにもかかわ
らず、通気率が高く、アルミナ等の非金属介在物の付着
が多い。

【００３５】

【発明の効果】従って、本発明の溶鋼連続鋳造用ノズル
によると耐火物の組織を劣化を生じることなくアルミナ
等の非金属介在物による内孔の狭さく、さらに閉塞を抑
制し、安定した操業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶鋼に接触する内孔表層部に本発明の組成材料
を設けた場合の縦断面図である。

【図２】内孔表層部及び溶鋼連続鋳造用ノズル下部（溶
鋼浸漬部）に本発明の組成材料を設けた場合の縦断面図
である。

【符号の説明】

１内孔２内孔表層部３溶鋼連続鋳造用ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロー石４０〜６５重量％，アンダリュー
サイト，カイヤナイト等の残存膨脹性を有する骨材３〜
４０重量％，黒鉛５〜２０重量％，長石５〜２０重量％
およびアルミナ５〜４０重量％からなり、結合材を添加
混練成形し、非酸化雰囲気で焼成したことを特徴とする
連続鋳造用ノズル。
【請求項２】ロー石はパイロフィライト（Ａｌ₂Ｏ₃，
４ＳiＯ₂，Ｈ₂Ｏ）を主成分とし、８００℃以上で仮焼
して結晶水を飛ばしアルカリ成分１〜５重量％含むこと
を特徴とする請求項１記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項３】ロー石の粒度は平均粒径２５０μｍ以下
がロー石配合重量比６０％以下であることを特徴とする
請求項１、２記載の連続鋳造用ノズル。