JPH10258342A

JPH10258342A - 溶鋼の流量制御装置

Info

Publication number: JPH10258342A
Application number: JP9076687A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nishio; 浩明西尾; Takeshi Kawashima; 健川島
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1998-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】連続鋳造において欠陥のない製品を従来よりも
効率良く製造することができる溶鋼の流量制御装置を提
供すること。【解決手段】溶鋼取鍋とタンディッシュ間またはタンデ
ィッシュとモールド間に設けられ、ロングストッパー4
およびノズル3により溶鋼の流量を制御する溶鋼の流量
制御装置において、ロングストッパー4およびノズル3
は、これらを接触させた際の接触点5からストッパー側
およびノズル側の各１０ｍｍまでの範囲の溶鋼との接触
表面から少なくとも３ｍｍ以内の厚さの部分を、ＢＮ：
２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／およびＡｌＯＮ：４
〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ％以下とした材料で構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造にお
ける取鍋とタンディッシュの間、およびタンディッシュ
とモールドの間に配置され、ストッパーおよびノズルを
有する溶鋼流量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造において、溶鋼は取鍋から
タンディッシュへ輸送され、さらに、タンディッシュか
らモールドへ輸送され、そこで冷却されて凝固し、鋳片
となる。例えば、タンディッシュとモールドはタンディ
ッシュ下部に配設されたノズルを介して連結される。こ
のノズル部においてモールド内の溶鋼レベルを一定に保
つようにモールド内へ流入する溶鋼の流量が制御され
る。

【０００３】流量制御の方法の１つとして、タンディッ
シュ上部よりロングストッパーをその先端がノズルの開
口直上に来るように配設し、ロングストッパーの昇降に
よって両者の間隙の大きさを変えることにより、溶鋼流
量を制御する方法が知られている。これに用いられるノ
ズルには一体のもの、浸漬ノズルの上部に上ノズルを内
装したもの、上部の上ノズルと下部の浸漬ノズルに分か
れたもの等が知られている。

【０００４】ところで、溶鋼中には脱酸生成物、スラグ
等の非金属介在物が含まれている。これらの非金属介在
物は溶鋼がロングストッパーとノズルにより形成される
間隙を通過するときにこの間隙に付着し、成長する。こ
のような付着物は溶鋼の通過の障害となって溶鋼流を乱
し、溶鋼の流量制御を困難にし、甚だしい場合には溶鋼
の通過が困難となって鋳造不能をもたらす。また、鋳造
を終了する際に、ロングストッパーを降下させても間隙
が残って溶鋼流を完全に停止できず、溶鋼漏洩事故を引
き起こすおそれがある。

【０００５】ロングストッパーの材料としては、アルミ
ナ−黒鉛質材料が一般的であるが、先端部の流量制御部
位のみをジルコニア−黒鉛質材料とし、それ以外の部位
をアルミナ−黒鉛質材料としたロングストッパーも実用
に供されている。流量制御部位にアルミナ等の非金属介
在物の付着成長が問題になる場合にはロングストッパー
の先端やノズルに吹き込み孔を設けてアルゴンガスを吹
き込む方法が一般的に採用されている。

【０００６】この流量制御部位への非金属介在物の付着
を防止するために、特開平０３−４７６７１号公報で
は、ストッパー先端部と上ノズルの接触する部分の耐火
物を特定ｗｔ％のＣ、ＣａＯ、ＺｒＯ₂の組成とするこ
とを提案している。この方法は材料にＣａＯを含有さ
せ、このＣａＯと溶鋼中のアルミナとを反応させて低融
点のカルシウムアルミネートに変え、この低融点物を溶
鋼流によって洗い流し、アルミナの付着成長を防止する
ことを意図するものである。

【０００７】特開昭６３−８４７５０号公報は、連続鋳
造ノズルに係わり特に脱酸鋼の連続鋳造に用いて好適な
連続鋳造ノズルに関するものであり、窒化ホウ素２０〜
７０重量部、窒化アルミニウム１０〜４０重量部および
黒鉛１０〜３０重量部を配合するノズルを開示してい
る。そして、その効果として窒化ホウ素、窒化アルミニ
ウムおよび黒鉛を所定の割合で配合したノズルは、溶鋼
に対する濡れ性が小さいことからノズル内面への介在物
付着を防止できることを挙げている。

【０００８】また、Ｉｎｔｅｒｃｅｒａｍ，Ｓｐｅｃｉ
ａｌＩｓｓｕｅ（１９８７）７０頁には、窒化ホウ素
基の連続鋳造用ノズルとして５２．６ｗｔ％ＢＮ、２
７．０ｗｔ％ＡｌＮ、２．０ｗｔ％ＳｉＯ₂、ＣとＳｉ
Ｃの合計で１７．５ｗｔ％の組成が示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ストッパーとノズルに
より形成される間隙に非金属介在物の付着するのを防止
するためにストッパー先端部位やノズルからアルゴンガ
スを吹き込む方法は、アルミナ等の非金属介在物の付着
成長をある程度抑制できるが、成長が進むことは避けら
れず、さらに、鋼種によってはアルゴンガスの吹き込み
そのものが製品にとって好ましくない場合も多く、アル
ゴン吹き込みは十分な対策とはならない。

【００１０】特開平０３−４７６７１号公報に記載の耐
火物中のＣａＯによるアルミナの低融点化を図る方法は
鋳造初期には効果があるが、耐火物からのＣａＯの供給
が次第に低下するので、結局、アルミナの付着付着成長
は避けられず、また、ＣａＯの消耗およびＣの溶鋼への
溶解によってロングストッパーおよびノズルの表面が荒
れるのでアルミナが引っかかり易くなり、アルミナ付着
防止の点でむしろ不利になる場合もある。

【００１１】特開昭６３−８４７５０号公報に記載のＢ
Ｎ、ＡｌＮ、Ｃを配合したノズルはノズルへのアルミナ
付着防止には効果があるが、ロングストッパーには配合
されないのでロングストッパー側にアルミナが付着す
る。このため、流量制御部位へのアルミナ付着および閉
塞は避けられず、Ｉｎｔｅｒｃｅｒａｍ，Ｓｐｅｃｉａ
ｌＩｓｓｕｅ（１９８７）７０頁に記載されているよ
うにアルゴン吹き込みとの併用が必要となり、また、配
合されるＣは溶鋼に溶解するので鋳造の進行に伴って面
が荒れアルミナが付着し易くなる欠点があるので好まし
くない。

【００１２】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、連続鋳造において欠陥のない製品を従来よ
りも効率良く製造することができる溶鋼の流量制御装置
を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、溶鋼容器相互間または溶鋼容器とモール
ド間に設けられ、ストッパーおよびノズルにより溶鋼の
流量を制御する溶鋼の流量制御装置であって、前記スト
ッパーおよびノズルは、これらを接触させた際の接触点
からストッパー側およびノズル側の各１０ｍｍまでの範
囲の溶鋼との接触表面から少なくとも３ｍｍ以内の厚さ
の部分を、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／お
よびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ％以
下とした材料で構成することを特徴とする溶鋼の流量制
御装置を提供する。

【００１４】すなわち、本発明は、ストッパーとノズル
の接触部分を中心にして両者の所定距離の部分をアルミ
ナ等の非金属介在物が付着せず、良好な溶鋼流量制御状
態を保つことができる材料で構成することにより、上記
課題を解決するものである。

【００１５】本発明に係る溶鋼流量制御装置は、溶鋼容
器相互間または溶鋼容器とモールド間、具体的には取鍋
とタンディッシュの間、およびタンディッシュとモール
ドとの間に設けられ、ストッパー（一般的にはロングス
トッパー）とノズルとを有しており、これらの所定部分
が上記組成を有している。

【００１６】上記材料を構成するＢＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯ
Ｎはいずれも溶鋼が濡れ難く、したがって、溶鋼中に含
まれるアルミナが付着し難い。これらのうちＢＮは熱衝
撃に強いが軟らかく摩耗し易い欠点があり、一方、Ａｌ
ＮおよびＡｌＯＮは摩耗し難いが熱衝撃に弱い。したが
って、ＢＮとＡｌＮおよびＡｌＯＮの少なくとも一方と
を組み合わせることによって熱衝撃に強く摩耗にも強い
材料とすることができる。このような観点から、本発明
では、ストッパーとノズルの接触部分を中心にして両者
の所定距離の部分について、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、
ＡｌＮまたは／およびＡｌＯＮを４〜４８ｗｔ％の範囲
とする。Ｃは熱衝撃に強いので添加しても良いが、溶鋼
に溶解して耐火物の面を荒らし、非金属介在物が付着し
易くなる。したがって、Ｃは少ない方がよく９ｗｔ％以
下とする。好ましくは１ｗｔ％以下である。

【００１７】ＡｌＯＮはＡｌ、Ｏ、Ｎの固溶体の総称で
あるが、その組成については、本発明では特に限定され
るものではなく、また、ＡｌＯＮのＡｌの一部がＳｉで
置換されてもよい。ただし、Ｓｉ／Ａｌのモル比で１．
０以下であることが耐食性の観点から好ましい。１．０
を超えると溶融物、特に溶鋼、溶融スラグに対する耐食
性が低下するからである。このようなＡｌＯＮの例とし
ては、Ａｌ₁₁Ｏ₁₅Ｎ、ＡｌＯＮ、Ａｌ₁₉₈Ｏ₂₈₈Ｎ₄、Ａ
ｌ₂₇Ｏ₃₉Ｎ、Ａｌ₁₀Ｎ₈Ｏ₃、Ａｌ₉Ｏ₃Ｎ₇、ＳｉＡｌ₇Ｏ
₂Ｎ₇、Ｓｉ₃Ａｌ₃Ｏ_4.5Ｎ₅が挙げられる。

【００１８】本発明の材料は、上述したようにＢＮ：２
２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／およびＡｌＯＮ：４〜
４８ｗｔ％、Ｃ：９ｗｔ％以下であるが、その残部とし
ては、耐食性、耐熱性に比較的優れた、融点１７００℃
以上の酸化物、窒化物、酸窒化物、ホウ化物、炭化物が
許容される。

【００１９】酸化物としては、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｃｒ
₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂の中から選択された
１種または複数の酸化物、これらの酸化物のなかの少な
くとも１つを含む複合酸化物が挙げられる。このような
複酸化物としては２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂、３ＭｇＯ・２Ｓ
ｉＯ₂、ＭｇＯ・ＳｉＯ₂、ＭｇＯ・ＣａＯ、ＭｇＯ・Ｃ
ｒ₂Ｏ₃、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、２ＭｇＯ・ＴｉＯ₂、Ｍｇ
Ｏ・ＺｒＯ₂、３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂等が例示される。
窒化物としては、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｃｒ₂Ｎが挙げられ
る。ホウ化物としてはＭｇＢ₂、ＣａＢ₆、ＴｉＢ₂、Ｚ
ｒＢ₂、ＡｌＢ₂の中から選択された１種または複数のホ
ウ化物が入ってもよい。また炭化物としては、ＳｉＣ、
ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、Ｃｒ₇Ｃ₃、Ａｌ₄Ｃ₃の中か
ら選択された１種または複数の炭化物が入ってもよい。

【００２０】また、金属の中では、Ａｌ、Ｔｉは１０ｗ
ｔ％未満であれば入っていてもよい。Ａｌ、Ｔｉは材料
中の酸素を吸収してＡｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂に転化させて固
定する好ましい働きをするが、１０ｗｔ％を超えると材
料の高温強度低下をもたらすので１０ｗｔ％以下が好ま
しい。

【００２１】ストッパーの最下限の位置はノズルと接触
する位置である。良好な溶鋼流量制御を行うには、スト
ッパーとノズルとを接触させた場合の接触点近傍おける
非金属介在物の付着を防止することが重要である。この
ためには接触点から少なくとも上下１０ｍｍの範囲にあ
るストッパーとノズルの溶鋼との接触表面を、上記範囲
でＢＮと、ＡｌＮまたは／およびＡｌＯＮを含み、かつ
Ｃを少なくした材料とするのである。少なくともこの２
０ｍｍ幅の範囲が前記材料で構成されていないと、前記
材料以外の部分で発生するアルミナ付着が溶鋼流量制御
を乱すこととなり好ましくない。また、前記材料で構成
されている部分の厚さは少なくとも３ｍｍとする。３ｍ
ｍ未満になるとロングストッパーの開閉操作による機械
的衝撃によって前記材料が剥離する恐れがあるからであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】第１の実施の形態を図１に従って
説明する。タンディッシュ（図示せず）の底部にとりつ
けられたノズル１はタンディッシュとモールド（図示せ
ず）を連結し、タンディッシュからモールドへ溶鋼を輸
送する管である。浸漬ノズル２の上部に上ノズル３を挿
入してモルタルで固定した構造となっている。ロングス
トッパー４が上ノズル３に接触することにより溶鋼の通
路を塞ぐことができる。ロングストッパー４を上昇させ
ると間隙が形成され、図示するように、溶鋼は両者の間
隙を通過して上ノズル３と浸漬ノズル２を経由してモー
ルドに到る。

【００２３】浸漬ノズル２、上ノズル３、ロングストッ
パー４をすべて、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまた
は／およびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗ
ｔ％以下とした材料で構成した。この材料には溶鋼中の
非金属介在物が付着しない。すなわち、ロングストッパ
ー４、上ノズル３、浸漬ノズル２の溶鋼接触面は清浄に
保たれる。このため、ロングストッパー４の昇降による
溶鋼の流量制御は長時間に亘って安定して実施できる。

【００２４】第２の実施の形態を図２に従って説明す
る。この形態では、上ノズル３とロングストッパー４
を、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／およびＡ
ｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ％以下とし
た材料で構成した。このようにすることによってロング
ストッパー４の閉止点（ノズル３との接触点）５を基準
として上下１０ｍｍ、合計２０ｍｍ以上の幅における溶
鋼との接触表面に非金属介在物が付着しないので、ロン
グストッパー４の昇降による溶鋼の流量制御は長時間に
亘って安定して実施できる。

【００２５】第３の実施の形態を図３に従って説明す
る。この形態では、ロングストッパー４の閉止点５を基
準として上下２５ｍｍ、合計５０ｍｍのロングストッパ
ー４と上ノズル３の領域、すなわち、上ノズル上部３ｂ
とロングストッパー下端部４ｂを、ＢＮ：２２〜９０ｗ
ｔ％、ＡｌＮまたは／およびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％
を含み、Ｃ：９ｗｔ％以下とした材料で構成した。

【００２６】上ノズル下部３ａは従来材料の９４ｗｔ％
Ａｌ₂Ｏ₃−３ｗｔ％ＳｉＯ₂で構成し、またロングスト
ッパー本体４ａは従来材料の５７ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃−２３
ｗｔ％Ｃ−９ｗｔ％ＳｉＯ₂−５ｗｔ％ＳｉＣで構成し
た。

【００２７】このような材料構成にすることにより、ロ
ングストッパー４の閉止点５近傍をに非金属介在物が付
着しないので、ロングストッパー４の昇降による溶鋼の
流量制御は長時間に亘って安定して実施できる。

【００２８】第４の実施の形態を図４に従って説明す
る。この形態では、ロングストッパー４の閉止点５を基
準として上へ５０ｍｍ、下へ８０ｍｍ、合計１３０ｍｍ
の幅に対応するロングストッパー４と上ノズル３の領域
の溶鋼接触表面、すなわち、上ノズル内表面３ｄとロン
グストッパー下端部表面４ｄのそれぞれ肉厚５ｍｍと８
ｍｍの部分を、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは
／およびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ
％以下とした材料で構成した。

【００２９】上ノズル本体３ｃは従来材料の９４ｗｔ％
Ａｌ₂Ｏ₃−３ｗｔ％ＳｉＯ₂で構成しし、また、ロング
ストッパー本体４ａは従来材料の５７ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃−
２３ｗｔ％Ｃ−９ｗｔ％ＳｉＯ₂−５ｗｔ％ＳｉＣで構
成した。

【００３０】このような材料構成とすることにより、ロ
ングストッパー４の閉止点５近傍に非金属介在物が付着
しないので、ロングストッパー４の昇降による溶鋼の流
量制御は長時間に亘って安定して実施できる。

【００３１】

【実施例】

（実施例１）ＢＮ：２９．７ｗｔ％、Ａｌ₂₇０₃₉Ｎ：３
８．２ｗｔ％、ＡｌＮ：５．０ｗｔ％、Ａｌ：４．７ｗ
ｔ％、ＳｉＣ：１２．０ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ_3:１０．４ｗ
ｔ％の組成を有し、気孔率が３０％の材料により、図２
に示すように、ロングストッパー４と上ノズル３を作
り、この上ノズル３を従来材料の９４ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃−
３ｗｔ％ＳｉＯ₂、気孔率１９％の浸漬ノズル２に挿入
してモルタルで固定した。このような鋳造用部品を有す
る溶鋼流量制御装置を用いて、軸受け鋼の丸ビレット製
造を行った。

【００３２】ノズル１本当たり２０８Ｔの溶鋼を通過さ
せたが、溶鋼流量の制御に問題はなく、完鋳することが
できた。冷却後、ロングストッパー端部と上ノズルから
なる部分を回収して観察したところ、アルミナ、スラグ
等の付着は認められず、溶損も見られなかった。

【００３３】このように、ロングストッパーと上ノズル
の双方を、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／お
よびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ％以
下とした材料で構成したことにより、アルゴンガスを吹
き込むことなく制御部位への非金属介在物の付着が防止
され、溶鋼流量を安定して制御できることが確認され
た。

【００３４】（比較例１）図５に示す構成において、上
ノズル３のみを、上述したＢＮ：２９．７ｗｔ％、Ａｌ
₂₇０₃₉Ｎ：３８．２ｗｔ％、ＡｌＮ：５．０ｗｔ％、Ａ
ｌ：４．７ｗｔ％、ＳｉＣ：１２．０ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ
_3:１０．４ｗｔ％の組成を有し、気孔率が３０％の材料
により形成した。浸漬ノズル２は従来材料である４７ｗ
ｔ％Ａｌ₂Ｏ₃−２８ｗｔ％Ｃ−２５ｗｔ％ＳｉＯ₂の組
成を有し、気孔率が１９％の材料により、ロングストッ
パー４の本体４ｅは従来材料の５７ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃−２
３ｗｔ％Ｃ−９ｗｔ％ＳｉＯ₂−５ｗｔ％ＳｉＣの組成
を有し、気孔率が１０％の材料により、ロングストッパ
ー４の先端部４ｆは従来材料の７８ｗｔ％ＺｒＯ₂−１
５ｗｔ％Ｃ−５ｗｔ％ＣａＯ₂の組成を有し、気孔率が
１９％の材料により、それぞれ構成した。この鋳造用部
品を有する溶鋼流量制御装置を使用して、軸受け鋼の丸
ビレット製造を行った。

【００３５】実施例と同様に２０８Ｔの溶鋼を通過させ
る予定であったが、累計８０Ｔを通鋼した頃からロング
ストッパーの開度が大きくなり溶鋼流量確保が困難とな
った。そこで、溶鋼流量の自動制御を断念し、ロング
ストッパーの開閉を繰り返して制御部位の付着物を除去
する操作を繰り返しながら操業を継続したが、累計１４
０Ｔを通鋼した頃から溶鋼流量の低下が顕著となり流量
制御不能となったので、ロングストッパーを降下させて
通鋼を止め、鋳造を中止した。

【００３６】冷却後、ロングストッパー端部と上ノズル
からなる部分を回収して観察したところ、上ノズル３は
原型を保っていたが、ストッパー４の先端部４ｆは損耗
していた。図５に示すように、非金属介在物のアルミナ
とロングストッパーが損耗して発生したジルコニアから
なる付着物６によりロングストッパー４と上ノズル３間
は完全に閉塞していることが確認された。閉塞の原因は
ロングストッパー４の先端部４ｆへのアルミナの付着成
長によるものである。このように、ロングストッパーま
たは上ノズルの一方でも従来材料を適用すると非金属介
在物の付着が避けられないことが確認された。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ロングストッパーとノズルの少なくとも接触点近傍の両
者の溶鋼接触面を、非金属介在物の付着し難いＢＮ、Ａ
ｌＮまたは／およびＡｌＯＮを主成分とする材料で構成
したので、アルゴンガスを吹き込まなくても非金属介在
物の付着が発生せず、溶鋼流量の安定した自動制御を実
施することができる。その結果、アルゴンガス吹き込み
に伴う製品欠陥も発生せず、連続鋳造において欠陥のな
い良質の製品を効率良くしかも安定して製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る溶鋼の流量制
御装置を示す断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る溶鋼の流量制
御装置を示す断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る溶鋼の流量制
御装置を示す断面図。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る溶鋼の流量制
御装置を示す断面図。

【図５】比較例に係る溶鋼の流量制御装置を示す断面
図。

【符号の説明】

１……ノズル２……浸漬ノズル３……上ノズル３ａ……上ノズル下部３ｂ……上ノズル上部４……ロングストッパー４ａ、４ｃ、４ｅ……ロングストッパー本体４ｂ……ロングストッパー下端部４ｄ……ロングストッパー下端部表面４ｆ……比較例に係るロングストッパー下端部５……ロングストッパーの閉止点６……付着物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶鋼容器相互間または溶鋼容器とモール
ド間に設けられ、ストッパーおよびノズルにより溶鋼の
流量を制御する溶鋼の流量制御装置であって、前記スト
ッパーおよびノズルは、これらを接触させた際の接触点
からストッパー側およびノズル側の各１０ｍｍまでの範
囲の溶鋼との接触表面から少なくとも３ｍｍ以内の厚さ
の部分を、ＢＮ：２２〜９０ｗｔ％、ＡｌＮまたは／お
よびＡｌＯＮ：４〜４８ｗｔ％を含み、Ｃ：９ｗｔ％以
下とした材料で構成することを特徴とする溶鋼の流量制
御装置。