JPH11320049A

JPH11320049A - 連続鋳造用ロングノズル

Info

Publication number: JPH11320049A
Application number: JP10140099A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nomura; 修野村; Masamichi Takai; 政道高井; Toshio Horiuchi; 俊男堀内; Shuji Yotsuya; 修二四家
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JP3312373B2

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鋼耐磨耗や耐スポ−リング性で耐溶損性の
優れた連続鋳造用ロングノズルを提供すること。【解決手段】アルミナ35〜64wt％，仮焼アルミナ 1〜
10wt％，溶融石英20〜40wt％，炭素15〜30wt％を含有
し、かつ、溶融石英／炭素の重量比率が 0.5〜3 である
耐火物で、浸漬部２より上部１Ａを構成した連続鋳造用
ロングノズル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に溶鋼に対する
耐磨耗性に優れ、かつ、耐スポーリング性及び耐食性に
も優れた連続鋳造用ロングノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼の連続鋳造において、溶鋼を取
鍋からタンデイツシュ、あるいはタンデイツシュからモ
ールドへ移送させるノズルは、溶鋼の酸化や乱流の防
止、溶鋼注出量の調整などの役割を持ち、その材質の良
否は鋼製品の品質に大きく影響するため連続鋳造用設備
の中でも特に重要な部分である。

【０００３】この様な連続鋳造用ノズルに要求される特
性としては、溶鋼流によりノズル内孔部は高温下で激し
い摩耗にさらされるため、溶鋼に対する耐摩耗性に優れ
るとともに鋳造初期においてノズル内面から急激に加熱
されることによりノズルの内面と外周との間に大きな温
度勾配を生ずることから耐スポーリング性を有すること
が挙げられる。

【０００４】これらの特性を満足する材料として、Al₂O
₃-SiO₂-C系の耐火物が多用されている。該耐火物は、高
耐火性の_Al2O₃骨材と優れた熱伝導性を有する黒鉛とを
組み合わせることにより、耐溶損性と耐スポーリング性
に優れた特性を発揮させたものである。そして、さらに
過酷な熱衝撃に対処するために低熱膨張性の溶融石英を
配合し、バインダーとしてタールピッチ，樹脂等の有機
物を添加して混練、成形後還元焼成するのが一般的であ
る。

【０００５】連続鋳造用ノズルとして多用されているAl
₂O₃-SiO₂-C質ノズルについてはその要求される具備特性
である耐食性と耐スポーリング性を向上させるため種々
の改良が提案されている。例えば、特公昭63-48823号公
報に記載の発明では、炭化ホウ素を0．05〜2wt％添加し
たAl₂O₃-SiO₂-C質ノズルにおいて、炭素の一部に平均粒
径5μｍ以下のカーポンプラックを配合することにより
炭素の粒度調整を行い、炭化ホウ素の添加にともなう耐
スポーリング性及び熱間強度の低下を防止し、炭化ホウ
素の持つ酸化防止作用を効果的に発揮させている。

【０００６】特開平_1- 212274号公報に記載の発明で
は、ノズルの構成成分のアルミナについて、粒径45μｍ
以下の微粉アルミナが全アルミナ量の30〜60wt％を占め
る粒度分布としてアルミナに粗粒化傾向を与えることに
より耐スポーリング性と耐溶損性を大巾に向上させてい
る。特開平4-100664号公報に記載の発明では、ノズルの
構成成分のアルミナを0．05mm以下₄₀〜75wt％としアル
ミナの粒度構成を微細化して耐溶鋼磨耗性を向上させる
とともに特殊なピッチを使用することにより耐スポーリ
ング性の劣化を防いでいる。

【０００７】特開平5-339046号公報に記載の発明では、
炭素量 50wt％以下で残部がAl₂O₃，SiO₂，ZrO₂，MgO，C
aOの酸化物系耐火物において、自硬化性特殊高分子フェ
ノール樹脂を使用し、耐食性と機械的強度を向上させる
としている。特開平5-228591号公報に記載の発明では、
アルミナ40〜70wt％，シリカ 0〜20wt％，炭素15〜30wt
％を含有しているノズルにおいて，炭素の粒度が300μ
ｍ以下のものを炭素添加量の50wt％以下として耐スポー
リング性の低下を防止している。特開平_6-23501号公報
に記載の発明では、Al₂O₃-SiO₂-C質ノズルにおいて、溶
融石英の一部をクリストバライトで置換することにより
耐スポーリング性を向上させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のような種々の改
良を行ったAl₂O₃-SiO₂-C質ノズルにおいても実際の使用
に当たっては問題を生ずることが多い。特に、取鍋とタ
ンデイツシュとの間に位置するロングノズルにおいて
は、その上部に設置されているスライディングノズルの
絞り方によっては溶鋼に激しい偏流が生じノズルの上部
に激しく衝突する。その溶鋼流による摩耗により局部溶
損を生じ耐用性を大きく損なうという問題がしばしば生
じた。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、溶鋼耐磨耗や耐
スポ−リング性で耐溶損性の優れた連続鋳造用ロングノ
ズル（以下、単に「ロングノズル」ということがある）
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のように、溶鋼流に
よる摩耗により局部溶損を起こしたロングノズルを詳細
に観察すると、稼動面側が脱炭され脆化層が生じている
ことが多く、また、この様な脆化層に接して直接溶鋼が
固まって固着していることが多いことに気づいた。

【００１１】また、本発明者等は、『耐火物』 49（1
1）（1997）において、アルミナ-溶融石英-黒鉛質材料
におけるスラグとの反応性について、黒鉛量を減少させ
溶融石英を増量させることによって耐火物の表面に反
応層が形成し易くなるということを明らかにしている。

【００１２】そして、本発明者等は、ロングノズルにお
いて、使用時の溶鋼と接する内孔部稼動面に該ノズルと
溶鋼及びスラグと反応してAl₂O₃-SiO₂-C-MgO系の少なく
とも3成分から成るAl₂O₃-SiO₂-CaO又はAl₂O₃-SiO₂-Mg
O，Al₂O₃-SiO₂-MgO系の反応層を形成し、この反応層が
溶鋼流による摩耗や脱炭等の侵食を制御することを知見
し、本発明を完成したものである。

【００１３】本発明は、使用時において溶鋼と接する内
孔部位の稼動面側に反応層を形成することにより溶鋼流
に対する耐磨耗性を高め、かつ、耐スポ−リング性，耐
溶損性の優れた連続鋳造用ロングノズルを提供するもの
である。

【００１４】即ち、本発明に係る連続鋳造用ロングノズ
ルは、「アルミナ35〜64wt％，仮焼アルミナ1〜10wt
％，溶融石英20〜40wt％，炭素 15〜30wt％含有し、か
つ、溶融石英／炭素の重量比率が 0.5〜3 である耐火物
で内孔部の少なくとも一部を構成したことを特徴とする
連続鋳造用ロングノズル。」（請求項１）を要旨（発明
を特定する事項）とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、使用時において溶鋼と
接するノズル内孔部位の稼動面側に反応層を形成するこ
とを特徴とする連続鋳造用ロングノズルの発明である。
即ち、本発明のロングノズルは、使用時において溶鋼と
接するノズル内孔部位の稼動面側に、該ノズルと溶鋼及
びスラグとが反応してAl₂O₃-SiO₂-C-MgO系の少なくとも
3 成分から成るAl₂O₃-SiO₂-CaO系，Al₂O₃-SiO₂-MgO系，
Al₂O₃-SiO₂-MgO系の反応層を形成し、この反応層が溶鋼
流による摩耗や脱炭等の侵食を制御するものである。

【００１６】以下において、詳細に本発明のロングノズ
ルについて説明する。通常、ロングノズルを接続する取
鍋には溶鋼上部にスラグが存在している。このスラグ組
成は一定ではなく内張耐火物や吹き付け材の種類，溶鋼
の種類によって変化するが、主にCaO-MgO-SiO₂系からな
ることが多い。これらのスラグは溶鋼上に浮上している
が、鋳造末期には溶鋼面が下がるために、スラグはロン
グノズルを通して排出されるようになる。特に、鋳造終
了時には溶鋼が渦流を形成しながら排出されるため、ス
ラグも渦に巻き込まれて排出される。

【００１７】排出されるスラグは、ロングノズル通過時
にロングノズル耐火物と反応する。この時、本発明のロ
ングノズルは、表面にスラグとの反応による反応層を形
成する。この反応層がその後の鋳造において溶鋼からロ
ングノズルを保護するコーティング層の役割をするもの
と考える。通常、ロングノズルは多数回使用されるた
め、１回目の使用後においてこの様な保護層が形成され
れば、その後の使用において損傷量が少なくなり耐用性
がより向上するものである。

【００１８】また、ロングノズル稼動面の溶鋼と接して
いる部分は、ほぼ溶鋼温度に達していると推定される
が、ロングノズル外部から冷却されるため、稼動面内部
では溶鋼温度よりかなり温度が低下していると堆定され
る。そのため、スラグと反応して生成した反応層の温度
は元の融点より低くなっていることが堆定をされ、鋳造
中もこの反応層によってロングノズル表面が保護されて
いるものと考えられる。そのため、この様な反応層が保
護層とし機能しているものと堆定される。

【００１９】ロングノズル内孔部の表面に生成する反応
層は、一般的には、CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgOの４成分系から
成ることが多い。これらの反応層は、C／Sが大きくなる
程粘性が上がり、高融点となる。場所によっては４成分
であったり３成分，ときには２成分であったりする。し
かし、基本的にはCaO-Al₂O₃-SiO₂-MgOの４成分あるいは
CaO-Al₂O₃-SiO₂，Al₂O₃-SiO₂-MgO，CaO-Al₂O₃-MgOの３
成分からなることが多い。

【００２０】そして、これらの反応層の組成は、もちろ
ん耐火物組成の影響を受けている。ロングノズルの耐火
物をある組成範囲にしたとき、スラグとロングノズル耐
火物との反応層が生じ易くなり、コーティング層が形成
される。ロングノズル耐火物の組成は何でも良いと言う
わけではなく、ある一定の範囲にある場合にこの様なス
ラグコーティング性が良好となる。

【００２１】即ち、耐火物の組成が、アルミナ35〜64wt
％，仮焼アルミナ 1〜10wt％，溶融石英20〜40wt％，炭
素15〜30wt％含有し、かつ、溶融石英／炭素の重量比率
が0.5〜3である場合にこの様なスラグコーティング性が
良好となるのである。

【００２２】「アルミナ」は、「仮焼アルミナ以外のア
ルミナ」で、電融アルミナ，焼結アルミナのいずれでも
良く、その割合は35〜64wt％である。さらに好ましくは
40〜55wt％である。アルミナの量が、35wt％未満では耐
食性が得られないし、64wt％を超えると反応層が生じ難
くなり不適当である。

【００２３】仮焼アルミナは、Al₂O₃含有量が99.0wt％
以上のものが望ましく、そして、粒径は0.03mm以下のも
のが望ましい。粒径は、より好ましくは 0.004mm以下を
主体とすることが該ノズルの成形性とマトリックス部の
組成強化において好ましい。仮焼アルミナの量は、1〜1
0wt％である。さらに好ましくは 2〜7wt％である。1 wt
％未満では成形性と緻密な組織が得られない。10wt％を
超えると鋳造時に過焼結が進行し易くなり耐熱スボーリ
ング性が低下し不適当である。

【００２４】溶融石英の割合は、20〜40wt％である。20
wt％未満では反応層が生じ難く、溶鋼による摩耗溶損が
大きくなる。一方、40wt％を超えると溶融石英の分解に
よる高気孔率化の影響が大きくなり、稼動面の組織も悪
くなり耐食性も低下する。添加する溶融石英の粒度とし
ては0．1mm以上の粒径のものが、添加する溶融石英量全
体の中で50wt％以上であることが望ましい。これは0．1
mm以下の粒度の溶融石英分が多いとスラグとの反応性が
低下する為である．

【００２５】本発明の炭素は結晶質，非結晶質を問わず
使用でき、鱗状黒鉛，土状黒鉛，コークス，カーボンブ
ラック等が使用出来るが、鱗状黒鉛を主体とすることが
好ましい。その割合は15〜30wt％である。炭素含有量が
30wt％を超えると耐火物とスラグの濡れ性が悪くなり、
スラグと耐火物の反応が起き難くなるため好ましくな
い。通常、耐火物はスラグと濡れ難い程、耐食性につい
て良好であるのが常識であるが、ロングノズル内孔部の
損傷を抑制する場合は炭素含有量が少ない方が良いとい
うことを見出した。一方、炭素含有量の下限値は15wt％
である。スラグとの濡れ性は炭素が少ないほど良いが、
少なすぎると耐火物の耐熱スボーリング性が低下し、溶
鋼通過時の熱衝撃で割れる危険がある。そのため、炭素
の下限値は15wt％である。炭素の大きさについては特に
規定するものではない。

【００２６】溶融石英と炭素の割合は、重量比で2：1〜
3：1が好ましく、溶融石英の重量比が2未満では反応層
の生成が薄くなり、一方、溶融石英の重量比が3を超え
ると反応層が溶損され易くなる。

【００２７】また、本発明の効果を損なわない程度であ
れば他にムライト，ジルコニア，電融ジルコニアームラ
イト，アルミナージルコニア等の成分も含有させること
ができるが、これらの添加成分は、その添加量が耐火物
中20％以下であることが好ましい。

【００２８】本発明では、更に、Si，SiC，B₄C，Si₃N₄
等の成分を添加することができる。通常、これらの添加
物は、酸化防止剤や強度発現のための微量成分として添
加されるが、本発明においても、これらの添加物を耐火
物中５wt％以下の絶囲で添加することができる。５wt％
以上であると反応層の生成が抑制されのため不適当であ
る。

【００２９】本発明のロングノズルの製造方法は、特に
限定するものではないが、例えば、次のような方法によ
って製造することが出来る。結合材としては、フェノー
ル樹脂，タールピッチ等を使用できる。成形にあたって
は常温ないし加熱混練し、必要に応じて加圧混練し、ア
イソスタティツクプレスで成形後、900℃以上の還元な
いし低酸素分圧雰囲気で焼成する。

【００３０】本発明のロングノズル１を構成する耐火物
は、ロングノズル全体に使用することは勿論のこと、図
１に示す様に、浸漬部２より上部の特定耐火物部分１Ａ
の材質として、あるいは浸漬部２より上部の特定耐火物
部分１Ａの内孔部の材質として使用するのが適当であ
る。

【００３１】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本
発明を具体的に説明する。実施例１〜１１及び比較例１〜３表１に示した各原料を配合し、混練し、プレス成形後、
アルゴン雰囲気中1600℃で３時間加熱焼成した。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例１〜１１及び比較例１〜３で得られ
た試料について、以下のような試験を行ない、その結果
を表１に示す。曲強度は、表１に示した試料から25×25
×120mmの試験片を切出し、JIS R2213にしたがって、50
mmのスパンで測定した。弾性率は、その曲強度の試験片
について、打撃法による動弾性率の測定を実施した。

【００３４】スラグ反応試験は、表１に示した試料から
外径50mm¢，内径30mm¢，深さ30mmの試験片を切出して
坩堝を作成し、この坩堝に取鍋スラグを想定した合成ス
ラグ（C／S＝3.4）を充填し、Ar雰囲気中で1600℃，3時
間加熱し、切断面，顕微鏡観察，EPMA観察から煉瓦に対
するスラグ浸透の有無を確認した。（表１に示されてい
るように、実施例１〜１１では煉瓦とスラグが反応層を
形成したが、比較例１では溶融石英が無く、反応層を形
成せず、また比較例２では仮焼アルミナが無く、反応層
が形成せず、そして比較例３では黒鉛添加量が多くスラ
グと濡れ難くなり反応層が形成されなかった。）

【００３５】本発明の実施例３，４，８で得られた試料
を実炉に適用した。比較として比較例２を使用した。図
１に示したロングノズルの特定耐火物部分１Ａの部分
に、それぞれ使用後の残厚を測定し、鋳造時間で割って
単位時間当たりの溶損量を比較した。その結果を表２に
示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】上記の試験結果から、本発明のロングノズ
ルは、比較のためのロングノズルに比べ内管部溶損に対
し効果的であることが明かである。また、使用後の組織
観察を行った結果、本発明のロングノズル内孔部にはス
ラグとの反応による反応層が認められたが、比較のため
のロングノズルには反応層は認められなかった。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、アルミ
ナ35〜64wt％，仮焼アルミナ 1〜10wt％，溶融石英20〜
40wt％，炭素15〜30wt％を含有し、かつ、溶融石英／炭
素の重量比率が0.5〜3である耐火物で内孔部の少なくと
も一部を構成したことにより、特に、溶鋼に対する耐磨
耗性に優れており、また、耐スポーリング性及び耐食性
にも優れた連続鋳造用ノズルを提供することができると
いう優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造用ロングノズルの縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ロングノズル１Ａ特定耐火物部分２浸漬部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ35〜64wt％，仮焼アルミナ 1〜
10wt％，溶融石英20〜40wt％，炭素15〜30wt％を含有
し、かつ、溶融石英／炭素の重量比率が 0.5〜3 である
耐火物で内孔部の少なくとも一部を構成したことを特徴
とする連続鋳造用ロングノズル。