JPH1034295A - 連続鋳造用ノズル内孔体 - Google Patents

連続鋳造用ノズル内孔体

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JPH1034295A
JPH1034295A JP8215448A JP21544896A JPH1034295A JP H1034295 A JPH1034295 A JP H1034295A JP 8215448 A JP8215448 A JP 8215448A JP 21544896 A JP21544896 A JP 21544896A JP H1034295 A JPH1034295 A JP H1034295A
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JP
Japan
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alumina
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steel
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JP8215448A
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Taijiro Matsui
泰次郎 松井
Sumio Sakaki
澄生 榊
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼のカーボンピックアップを低減し、鋼中
のアルミナの生成、付着を防止でき、更には割れ難いと
いうアルミナ質ノズルの連続鋳造用ノズル内孔体を提供
する。 【解決手段】 アルミナ含有量99重量%以上のアルミ
ナクリンカーを主成分とし、アルミナ含有量が70重量
%以上、カーボン含有量が1重量%未満、シリカ含有量
が1重量%以上の耐火物組成を有し、しかも、0.21
mm以下の粒度の素材が20〜70%を占める粒度構成
となっている。

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
いて、取鍋、タンディッシュ等に取付けて使用される連
続鋳造用のノズルの孔部に内挿する内孔体に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造では取鍋からタンディッシュ
へ、あるいはタンディッシュからモールドへロングノズ
ル、タンディッシュノズル、あるいは浸漬ノズル等のノ
ズルを介して溶鋼を移送する。このノズルには耐食性,
耐スポーリング性に優れているアルミナ・グラファイト
質耐火物が使用されている。近年、自動車用鋼板を初め
とする鋼の加工性向上の要求に伴う高純化並びにDI缶
用ブリキ、シャドーマスク材等に対する介在物のない高
清浄化の要求はますます強くなっており、連鋳工程にお
けるカーボンピックアップの防止並びに表面欠陥と内部
欠陥のより少ない鋼の製造が望まれている。このカーボ
ンピックアップ防止対策として、タンディッシュコーテ
ィング材のカーボン含有量の低減や、連鋳用フラックス
のカーボン含有量の低減等の技術開発が行われている。
また、介在物対策として、溶鋼の高清浄化あるいはタン
ディッシュの堰による非金属介在物の吸収、あるいは浮
上等により鋼中介在物の減少の努力が行われている。
【0003】ところが、現状のアルミナ・グラファイト
質のノズルでは、鋳造時の稼動面の損傷箇所から鋼中に
カーボンの流出が生じ、カーボンピックアップによる製
品の安定した加工性が得難い欠点がある。また、各種缶
用ブリキ材等のアルミキルド鋼においては、しばしば鋼
中のアルミナの析出により連続鋳造用ノズルのノズル閉
塞が生じ、連続鋳造回数が少なく、生産効率が落ちると
共に、一部閉塞による溶鋼流の乱れが生じノズルを磨耗
し、耐火物による介在物が増加する。このアルミナによ
るノズル閉塞を防止するためにArガスの吹込みが行わ
れているが、溶鋼流の乱れによる連鋳用フラックスの巻
き込み、Arガスの巻き込み等により鋼の表面欠陥や介
在物の捕捉が生じ、均質で清浄な鋼の製造には種々の問
題がある。このアルミナ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。 鋼中のアルミニウムの空気による酸化と、耐火物中の
シリカとカーボンの反応により発生する酸素による二次
酸化によってアルミナが生成する。 このアルミナの拡散凝集によってアルミナクラスター
が形成する。 ノズルの稼動表面でのカーボンの消失によって表面が
凹凸状になる。 このノズルの稼動表面近傍の50〜100μm厚には
流速0に近い層流域が存在し、この層流域において溶鋼
との比重差又は物理的付着力からアルミナクラスターが
内壁面に付着する。 クラスター間には溶鋼中のMn、Si、Ca、Mg等
の酸化物の液相が付着しており、強固なアルミナクラス
ター層が形成され、順次アルミナクラスター層が厚くな
りノズル閉塞となる。
【0004】このような連続鋳造用ノズルのノズル閉塞
を防止するために、特開昭56−165548号公報、
特開昭57−38366号公報及び特開昭57−563
77号公報には、石灰・カーボン質れんがを使用した連
続鋳造用ノズルが提案されている。この石灰・カーボン
質の連続鋳造用ノズルの石灰クリンカーは、溶鋼中から
析出するアルミナと反応してCaO・Al2 3 、3C
aO・Al2 3 等の抵融点物質となり、ノズル内壁に
留まることなく流れるので、ノズル閉塞の防止効果があ
るとされている。更に、この石灰を形成する石灰クリン
カーの消化防止にSi、Al、Fe、Ni等の金属粉又
はBN、B4 C等の安定剤を加えることによって、ある
程度までの消化防止が可能となっている。しかし、いか
なる安定剤を用いても石灰クリンカーの消化は抑制でき
ず、アルミナ・グラファイト質のノズルと比較して使用
と管理の面で種々の制限を受ける。つまり、石灰クリン
カーの消化によるノズルの亀裂発生を使用現場において
充分に点検することは非常に困難であり、使用上のノズ
ル折れの恐れが常につきまとう結果になる。更には、石
灰・グラファイト質のノズルにおいてカーボンは熱衝撃
抵抗性を高めるが、一方では熱伝導率がよく溶鋼を冷却
し易いと共にアルミナ生成のための酸素供給源となり介
在物の発生原因となる欠点がある。そこで、連続鋳造用
ノズルの内側に筒体からなるノズル内孔体を配置し、ア
ルミナ・カーボンが直接溶鋼に接触しないようにする
か、あるいは特開平3−243258号公報に記載のよ
うにノズル内孔体の炭素含有量とSiO2 の含有量を低
減する対策が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、提案さ
れた前記ノズル内孔体においては、カーボンピックアッ
プの防止、アルミナ介在物の抑制のために、カーボンレ
スとSiO2 の量を減らすように工夫されている。とこ
ろが、種々実験の結果、SiO2 の量を減らすと材料自
体が脆くなって割れ易いことが分かった。本発明はかか
る事情に鑑みてなされたもので、溶鋼のカーボンピック
アップを低減し、鋼中のアルミナの生成、付着を防止で
き、更には割れ難いというアルミナ質ノズルの連続鋳造
用ノズル内孔体を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項1
記載の連続鋳造用ノズル内孔体は、アルミナ含有量99
重量%以上のアルミナクリンカーを主成分とし、アルミ
ナ含有量が70重量%以上、カーボン含有量が1重量%
未満、シリカ含有量が1重量%以上の耐火物組成を有
し、しかも、0.21mm以下の粒度の素材が20〜7
0%を占める粒度構成となっている。また、請求項2記
載の連続鋳造用ノズル内孔体は、請求項1記載の連続鋳
造用ノズル内孔体において、前記シリカ含有量は5重量
%を超え28重量%以下となっている。
【0007】請求項1、2記載の連続鋳造用ノズル内孔
体に用いるアルミナ原料は、電融あるいは焼結クリンカ
ーを使用することができ、組成的にはAl2 3 含有量
が99重量%以上である。上記耐火物組成として、その
基地強化のために金属ファイバーを添加することもでき
る。金属ファイバーは抵融点物質でもあり、過剰添加に
なれば添加水分の増加から耐食性の劣化を招き、本発明
の効果が得られない。更に、好ましい添加量は0.1〜
3重量%である。
【0008】連続鋳造用ノズル内孔体を成形するに際し
ては、アルミナ・グラファイト質ロングノズル、浸漬ノ
ズルに内挿充填させ、同時に成形する方法と、あるい
は、金枠等に流し込み、あるいは加圧形成し、内孔体作
成後アルミナ・グラファイト質ノズルに内挿充填する方
法のいずれでもよい。その成形に際しては、水硬性バイ
ンダーを使用し、たとえば、アルミナセメントを使用す
ることもできる。アルミナセメントはCaO量0.5〜
5重量%の範囲で充分な強度を発現させることが必要で
あり、低CaO量で強度発現性の良好な高アルミナセメ
ント、スーパー高アルミナセメントが適する。微粉のア
ルミナ原料とアルミナセメントの使用比率は、材料の生
成鉱物としてアルミナセメント中のCaOとアルミナ微
粉が反応し、CaO・6Al2 3 の生成により膨張性
を付与させていることから、CaO量に対し1:6重量
%以上のAl2 3 が必要である。
【0009】本発明は、耐火物の熱間割れ特性の改
善、稼動表面粗度の平滑化、低通気化すなわち緻密
化、断熱効果の向上、カーボンの流出抑制の5つの
要素から検討し、この結果、溶鋼のカーボンピックアッ
プを低減し、鋼中のアルミナの生成と付着を防止するア
ルミナ・グラファイト質ノズルの内孔体を得た。アルミ
ナ含有量を70重量%以上としたのは、高酸素鋼や弱脱
酸鋼等を鋳造する際に、鋼中のFeO、MnO濃度が高
いため、アルミナ含有量が70重量%未満であると、溶
損が大きく内孔体の機能を発現することができないため
である。また、高酸素鋼や弱脱酸鋼等の特殊鋼以外の一
般鋼についても、溶損速度のレベルは異なるものの傾向
は同一であるため、ノズル内孔体の耐用面及び鋼の高清
浄化の観点からアルミナ含有量としては70重量%以上
が必要である。そして、SiO2 の量を減らすと、材料
自体に熱間で割れ易くなるので、SiO2 を全体の1重
量%以上の範囲で添加して耐割れ性を向上している。更
に、以上の理由からノズル内孔体中のSiO2 は5重量
%を超えるようにすることで、ノズル内孔体及びノズル
内孔体を組み込んだノズル自体の耐スポーリング性が更
に向上するのでより好ましい。使用粒度構成として、
0.21mm以下が20重量%未満であると、最密充填
組成から外れるため、組織の緻密化、通気率の上昇及び
表面粗度の関係から、本発明の効果が期待されない。ま
た、70重量%超であると微粉過多となり、容積安定性
の問題が生じる。
【0010】
【発明の実施の形態】図1(A)、(B)は本発明の一
実施の形態に係る浸漬ノズル10及びロングノズル11
を示す。これらの図において、12、13はアルミナ−
グラファイト質耐火物、14、15は本発明に係るノズ
ル内孔体の配置を示すもので、ノズル内孔体14、15
の厚みよりもアルミナ−グラファイト質耐火物12、1
3の厚みをそれぞれ厚く形成している。そして、ノズル
内孔体14、15は上下方向に複数個の筒体に分割さ
れ、それぞれは目地16、17によって連結され、更に
外側のアルミナ−グラファイト質耐火物12、13と、
ノズル内孔体14、15が独立して双方の材料の熱膨張
差によってクラック等が生じないようになっている。そ
して、前記ノズル内孔体14、15には、以下の実施例
1、実施例2に示すような材料を使用している。
【0011】
【実施例1】アルミナ99重量%以上を有する耐火骨材
で、0.21mm径以上の粒子を45重量%、0.21
mm径未満の粒子を40重量%に、スーパー高アルミナ
セメント15重量%の耐火物を得た。これの組成を表1
に示す。この耐火物に90μm×6mmのSUSからな
る金属(メタル)ファイバーを外掛けで2%添加した。
この特性を同じく表1に示す。比較のために、表1の比
較品の組成と従来のアルミナ−グラファイト耐火物を調
整した。
【0012】
【表1】
【0013】これらの耐火物から連続鋳造用ノズル内孔
体をロングノズル及び浸漬ノズル内孔に内張りし、図1
に示すように浸漬ノズル10及びロングノズル11を得
た。極低炭素鋼の連続鋳造におけるカーボンピックアッ
プ防止対策として実機テストに供した。テストの結果、
従来のアルミナグラファイト質ノズルを使用した場合に
比較して図2のようにカーボンピックアップの低減効果
が見られた。また、浸漬ノズル10、ロングノズル11
のノズル内孔体14、15及びアルミナ−グラファイト
質耐火物12、13共に割れや亀裂の発生はなく、ノズ
ル内孔体14、15の溶損は図3に示すようにアルミナ
グラファイト質に比べて非常に軽微であり、浸漬ノズル
10については再使用も可能であった。
【0014】
【実施例2】表1に示すアルミナ99重量%以上を有す
る耐火骨材で、0.21mm以上の径を有する粒子が5
0重量%、0.21mm未満の径を有する粒子が50重
量%の粒度構成を有し、同表の特性を有する耐火物から
図1に示すようなノズルを作成し実機テストに供した。
アルミキルド鋼を鋳造し、従来のアルミナグラファイト
質ノズルと比較したところ、図4、図5に示すように、
本発明品は介在物の付着がほとんどなく、鋳片の非金属
介在物数並びに表面欠陥、内部欠陥は共に少なくなり、
良好な結果を示した。また、保熱効果により、本発明品
のノズル内孔体の稼動表面への地金の付着は全く見られ
なかった。
【0015】ここで、ノズル内孔体14、15に混入す
るSiO2 の量を変化させた場合の浸漬ノズル割れ指数
を図6に示すが、図に示すように、SiO2 の量が1%
未満で炭素ピックアップを防止したカーボンレスでSi
2 を低減した比較品においては割れ指数が高く、Si
2 の混入量が1〜20重量%の場合には比較的割れ指
数が小さいことが分かる。また、実験によれば、SiO
2 の混入量が1〜28重量%の場合には比較的割れが少
ないことが確認されている。
【0016】
【発明の効果】本発明の連続鋳造用ノズル内孔体を使用
することにより、極低炭素鋼鋳造におけるカーボンピッ
クアップや割れを低減し、また、連続鋳造用ノズルのア
ルミナクラスター層の形成によるノズル閉塞を防止し、
鋼中の非金属介在物及び表面欠陥、内部欠陥を減少させ
ることができる。したがって、鋼に対する高純化、清浄
化に対して充分に貢献するものであり、鋼の品質を大き
く向上させ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係る浸漬ノズル及びロングノズルの断面図である。
【図2】本発明の実施例と比較例との実施効果としてC
のピックアップの状態の比較を示す。
【図3】内孔部での溶損量の比較を示す。
【図4】介在物付着の厚みの比較を示す。
【図5】製品不合格発生率の比較を示す。
【図6】SiO2 を変化させた場合の割れ指数を示す。
【符号の説明】
10 浸漬ノズル 11 ロングノ
ズル 12 アルミナ−グラファイト質耐火物 13 アルミナ−グラファイト質耐火物 14 ノズル内孔体 15 ノズル内
孔体 16 目地 17 目地

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ含有量99重量%以上のアルミ
    ナクリンカーを主成分とし、アルミナ含有量が70重量
    %以上、カーボン含有量が1重量%未満、シリカ含有量
    が1重量%以上の耐火物組成を有し、 しかも、0.21mm以下の粒度の素材が20〜70%
    を占める粒度構成となった連続鋳造用ノズル内孔体。
  2. 【請求項2】 前記シリカ含有量は5重量%を超え28
    重量%以下である請求項1記載の連続鋳造用ノズル内孔
    体。
JP8215448A 1996-07-25 1996-07-25 連続鋳造用ノズル内孔体 Withdrawn JPH1034295A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100362669B1 (ko) * 1998-12-21 2003-01-24 주식회사 포스코 저용손형침적노즐
JP2011147940A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼の連続鋳造方法

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KR100362669B1 (ko) * 1998-12-21 2003-01-24 주식회사 포스코 저용손형침적노즐
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Effective date: 20031007