JPH11302073A - 耐食性に優れるジルコニア−黒鉛質耐火物及びそれを用いた連続鋳造用ノズル - Google Patents

耐食性に優れるジルコニア−黒鉛質耐火物及びそれを用いた連続鋳造用ノズル

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JPH11302073A
JPH11302073A JP10123855A JP12385598A JPH11302073A JP H11302073 A JPH11302073 A JP H11302073A JP 10123855 A JP10123855 A JP 10123855A JP 12385598 A JP12385598 A JP 12385598A JP H11302073 A JPH11302073 A JP H11302073A
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正 池本
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清志 澤野
Kentaro Harada
健太郎 原田
Yoshiharu Iizuka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用ノズルのパウダーライン部に用い
られるジルコニア−黒鉛質耐火物の耐食性を改善する。 【解決手段】 ジルコニア原料70〜95重量%及び黒
鉛5〜30重量%からなり、前記ジルコニアの粒度構成
が、45μm以下のジルコニア粒が70%以上である耐
食性に優れるジルコニア−黒鉛質耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼などの金属の連
続鋳造において、タンディッシュからモールドへの溶融
金属の注入に使用する浸漬ノズル等の連続鋳造用耐火物
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、鋼の連続鋳造においては、耐火
物製浸漬ノズルが、タンディッシュからモールドへ溶鋼
を注入するために使用される。これは、溶鋼の大気との
接触を妨げて溶鋼の酸化を抑制し、また、注入される溶
鋼の飛散を防止し、整流化した状態で溶鋼を注入するこ
とによって溶鋼上に浮遊するスラグや非金属介在物など
の不純物が溶鋼中へ巻き込まれることを防止し、鋼品質
を改善すると同時に操業の安定性を確保するものであ
る。
【0003】鋼の連続鋳造の際、モールド内の溶鋼湯面
上にはモールドパウダーと呼ばれる低塩基度で侵食性の
強いスラグが浮遊している。このモールドパウダーは一
般的にCaO、SiO2 、CaF2 、Na2 O、C(カ
ーボン)を含有しており、塩基度は1程度であるため、
アルミナやシリカは著しく溶損される。このためアルミ
ナ−シリカ−黒鉛質やアルミナ−黒鉛質の耐火物では溶
損による損耗が大きく、長時間の使用は不可能であり、
モールドパウダーに接する部位にはジルコニア−黒鉛質
の耐火物が使用される。
【0004】従来のジルコニア−黒鉛質耐火物は、耐火
原料として500μmから数μmのジルコニアと鱗状黒
鉛を使用し、これにバインダーを加えて配合し、成形後
加熱処理している。ジルコニア原料には多種あるが、連
続鋳造用ノズルにはCaO安定化ジルコニア(以後断り
のない限り、ジルコニアはCaO安定化ジルコニアを指
す)を用いる場合が多い。
【0005】ジルコニア−黒鉛質耐火物において、黒鉛
は低膨張、低弾性率である特性を生かし耐熱衝撃性改善
のために使用される。また、ジルコニアは耐火原料とし
ては高耐食性であるため、主に耐食性向上の目的で使用
される。従って、ジルコニア−黒鉛質耐火物では、耐食
性を向上させるには黒鉛の配合量を少なくしジルコニア
の配合量を増加させることが効果的である。しかし、ジ
ルコニアの増量は耐熱衝撃性の低下を引き起こし、使用
時の割れや折れの問題が発生する。また、耐熱衝撃性の
向上には黒鉛の配合量を増加させジルコニアの配合量を
少なくすることが効果的であるが、耐食性は低下する。
このため、割れや折れ等が生じず実用可能なジルコニア
−黒鉛質耐火物を得るためには、使用条件を考慮し黒鉛
の配合量とジルコニアの配合量のバランスを取ることが
重要となる。
【0006】特開平5−367号公報では、ジルコニア
が70〜90重量%、黒鉛が10〜30重量%で、しか
もジルコニアの粒度が、125μmを越える粒子が30
〜65重量%、125〜45μmの粒子が20〜55重
量%、45μm未満の粒子が15〜45重量%であるジ
ルコニア−黒鉛質耐火物が開示されている。また、特開
昭62−148076号公報では、粒径100μm以下
のジルコニアを最大95重量%、黒鉛を5重量%含有す
るジルコニア−黒鉛質耐火物が開示されている。しか
し、現在では実使用可能でかつ耐食性が良好なジルコニ
ア−黒鉛質耐火物が望まれており、これらの耐火物では
不十分である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のジル
コニア−黒鉛質耐火物よりも耐食性が良好なジルコニア
−黒鉛質耐火物及び連続鋳造用ノズルを提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の耐火物は、ジル
コニア原料70〜95重量%及び黒鉛5〜30重量%か
らなり、前記ジルコニアの粒度構成が、45μm以下の
ジルコニア粒が70%以上であることを特徴とする耐食
性に優れるジルコニア−黒鉛質耐火物である。また、本
発明の連続鋳造用ノズルは、浸漬ノズルの少なくともス
ラグが接触する部分に前記ジルコニア−黒鉛質耐火物を
使用したことを特徴とする連続鋳造用ノズルである。
【0009】
【発明の実施の形態】ジルコニア中のCaOはスラグ中
のAl2 3 やSiO2 等と低融点物質を形成してスラ
グへ溶解し、CaOを失い脱安定化したジルコニアはス
ラグ中へ分散していき、耐火物が溶損することとなる。
【0010】500〜150μmのジルコニア粒(以
後、粗粒ジルコニアという)及び150〜45μmのジ
ルコニア粒(以後、中間粒ジルコニアという)は、45
μm以下のジルコニア粒(以後、微粉ジルコニアとい
う)により形成される母相により耐火物組織内に保持さ
れている。しかし、ジルコニアの溶解により母相の保持
力が失われると、粗粒ジルコニア及び中間粒ジルコニア
は溶解する前にほぼ当初の大きさを保持したまま耐火物
組織内から脱落し、スラグ中へと流失するので、耐火物
の溶損速度は増加する。
【0011】一方、微粉ジルコニアは脱安定化すること
により細粒化してスラグ中へ分散し、分散した脱安定化
ジルコニアによりスラグ中の固相の濃度が増加するため
スラグの見かけ上の粘性が増加し、耐火物へのスラグの
浸潤が抑制される。従って、微粉ジルコニアのスラグ中
への溶解は耐火物の溶損を抑制し、耐用を向上させる。
そこで、本発明においては、微粉ジルコニアの配合量の
増加により耐食性を向上させることとしたのである。
【0012】微粉ジルコニアの配合量は、ジルコニア総
量に対して70重量%以上とする。70重量%未満の場
合は、ジルコニアの溶解によりスラグの見かけ上の粘性
を増加させる効果が減少し、耐用向上効果が得られない
からである。例えば特開昭62−148076号公報記
載の耐火物では100μm以下のジルコニア中の45μ
m以下のジルコニア量はたかだか60重量%程度であ
り、これでは微粉ジルコニアの溶解による耐用向上効果
が得られない。
【0013】本発明ではジルコニアの配合量を70〜9
5重量%と規定しているが、ジルコニアの配合量が70
重量%未満であると耐食性が低下し、ジルコニアの配合
量が95重量%を越えると耐熱衝撃性が低下するためで
ある。
【0014】黒鉛としては、通常鱗状黒鉛、電極屑、無
煙炭、土状黒鉛等が使用可能である。
【0015】酸化防止を目的としたZrB2 、SiC、
CaB6 、B4 C等や、強度向上を目的とした金属S
i、Al、Mg、Zr等の各種添加剤の使用も可能であ
る。
【0016】
【実施例】(実施例1)表1に示す配合に適量のフェノ
ールレジンを添加して混練し、1000kg/cm2
圧力でノズル形状にCIP成形し、コークス中に埋め込
んで最高温度1000℃で還元焼成を行った。
【0017】焼成したノズルの曲げ強度、弾性率、熱膨
張率を測定した。曲げ強度は3点曲げ法により、弾性率
は超音波法により、熱膨張率は市販の熱膨張計で測定し
1500℃までの平均線膨張係数で示した。熱衝撃抵抗
係数はポアソン比がほぼ一定であるため数1により計算
した。数字が大きいほど耐スポール性に優れている。
【0018】
【数1】(曲げ強度:MPa)/[(弾性率:GPa)×
(熱膨張係数:×10-6/℃)]
【0019】耐食性の調査には、前記ノズルから25×
25×250mmのサンプルを切り出し、スラグ浸漬試
験を実施した。るつぼ中に鋼を投入し、高周波誘導炉で
1600℃まで昇温して溶融させ、これにモールドパウ
ダーを投入して溶融させた。この溶鋼及びモールドパウ
ダー中に前記サンプルを1時間浸漬し、溶損速度を計算
し、これを指数化して評価した。
【0020】測定結果を表1に示す。本発明例No.1
〜No.7の方が比較例であるNo.8及びNo.10
〜No.12よりも耐食性が良好であった。
【0021】No.8はNo.1と比較してジルコニア
の配合量が少ないため耐食性に劣った。No.9はN
o.7と比較して耐食性は良好であるが、黒鉛の配合量
が少ないため耐熱衝撃性に劣った。
【0022】No.10〜No.12はジルコニア総量
に対して微粉ジルコニア量が少ないため、No.4〜N
o.6よりも耐食性に劣った。
【0023】
【表1】
【0024】(実施例2)No.3及びNo.11の材
質の耐火物をパウダーラインに用いた浸漬ノズルを作製
し、タンディッシュに取り付けて実炉試験に供した。テ
スト本数は各10本ずつとした。
【0025】どちらの材質のノズルとも割れ等のトラブ
ルもなく、No.3の材質のノズルは1本あたり平均5
80分使用することができ、No.11の材質のノズル
は400分使用することができた。本発明の浸漬ノズル
の耐用時間は増加しており、本発明の有効性が確認され
た。
【0026】
【発明の効果】本発明によりジルコニア−黒鉛質耐火物
及びそれを用いた連続鋳造用ノズルのの耐食性が向上す
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 健太郎 北九州市八幡西区東浜町1−1 黒崎窯業 株式会社技術研究所内 (72)発明者 飯塚 祥治 北九州市八幡西区東浜町1−1 黒崎窯業 株式会社技術研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジルコニア原料70〜95重量%及び黒
    鉛5〜30重量%からなり、前記ジルコニアの粒度構成
    が、45μm以下のジルコニア粒が70%以上であるこ
    とを特徴とする耐食性に優れるジルコニア−黒鉛質耐火
    物。
  2. 【請求項2】 浸漬ノズルの少なくともスラグが接触す
    る部分に請求項1記載のジルコニア−黒鉛質耐火物を使
    用したことを特徴とする連続鋳造用ノズル。
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