JPS59209462A - 溶鋼鋳造用ノズルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐スポーリング性にすぐれた溶鋼鋳造用ノズ
ルの製造方法に関するものである。

鋼の連続鋳造において、ｍ鋼を取鍋からタンディツシュ
、あるいはタンディツシュからモールドへ注入する鋳造
用ノズルは溶鋼の酸化防止、溶鋼へのスラグ巻込み防止
、溶鋼の流量調整々どの役割金持つ重要な部材である。

連続鋳造は最近、生産性の向上、製造原価の低減などか
ら、鋳造用ノズルの交換回数を極力減らす傾向がある。

このため鋳造用ノズルは、よシ耐食性にすぐれたものが
要求されるが、セラミック材質の原則から耐食性と耐ス
ポーリング性とは相反する関係にあり、材質的な改良に
は自ずと限界があった。

従来、最初に溶鋼を通す際の熱衝撃を緩和させるために
、鋳造用ノズルを予めがスバーナなどで予熱することが
行なわれている。しかし、それでもなおスポーリングが
生じることがちシ、また予熱に要する工数・時間などの
点でも極めて非能率的であった。

ノズル材質を耐食性にすぐれたものとし、そのノズル内
孔に断熱層を設けることで、耐食性と耐スポーリング性
とを兼ね備えることは知られている。また、目的は累々
るがノズル内孔にセラミックコーティングすることも既
に特公昭４９−３０８９０号公報などで提案されている
。

このセラミックコーティングは、ハケ塗）、吹付など通
常の方法で行なわれている。しかし、狭く、かつ長尺の
ノズル孔内に薄層を均一厚みに形成することは容易なこ
とではない。コーティング層が厚すぎると、ノズル内孔
が狭くなって溶鋼流通量が少なくなシ、また、コーティ
ング層は組織的に耐食性に劣ることから、尚鋼内への介
在物の供給源となシ、鋼製品の品質を低下させる。逆に
薄すぎると、断熱層としての効果がない。

厚みが不均一の場合は、断熱効果が各部位によって異な
シ、温度勾配によるスポーリングを生じやすく、しかも
コーティング層の表面積が大きくなることで溶損しやす
い。

厚さを均一にするためには、コーティング層に相当する
内層を別に製造し、これをノズル孔に嵌合することも考
えられるが、ノズルは同一条件で製造しても寸法が微妙
に異なるため、それぞれのノズルに合致する寸法の内層
を製造することは極めて難しい。しかも、ノズル孔に付
着させるためにモルタルなどを介在させる必要があシ、
その肉厚が増し、薄層を形成することができない。

そこで本発明者らは、電気泳動を利用したセラミックコ
ーティングによシ、上記従来の問題を解これに′電圧を
加えると溶質が陽極または陰極に移動する。この現象を
電気泳動といい、電気運動学的現象の一つでもある。電
気泳動は、溶質の粒子または分子が帯電して生じ、セラ
ミック粒子の帯電は、セラミック粒子が溶媒中の電解質
イオンを吸着することによって得られる。

ノズル内孔を電気泳動によってセラミックコーティング
を行々うには、ノズル自身を一方の電極にしなければ々
ら力い。しかし、ノズル材質は通常、導電性のないセラ
ミック材質ニジなっているため、電極としての作用がな
い。単に導電性を付与するためであれば良導電性の金属
粉を添加すればよいが、このような低融点物質の混在は
ノズルの耐熱性を低下させることになる。

そこで、本発明では炭素を添加した。炭素は高融点・溶
鋼に濡れ難いなどの性質から、ノズルの耐熱性・耐食性
などを向上させることもあって、ノズルへの導電性付与
剤として好適であった。

本発明は以上の結果から見い出されたもので、炭素を５
　ｗｔ　％以上含有させた鋳造用ノズルの内孔に、電極
を挿入すると共にセラミック泥し工う物を入れ、次いで
このノズル−電極間に直流電圧を付加し、電気泳動によ
りノズル内孔にセラミック粒子を付着させた後、乾燥さ
せることを特徴とする溶鋼鋳造用ノズルの製造方法であ
る。

本発明をさらに詳述する。

ノズル材質の母材は特に限定するものでは々く、例えば
マグネシア、クロム、スピネル、ドロマイト、カルシア
、アルミナ、シリカ、ムライト、ジルボン、ジルコニア
などの塩基性、中性、酸性の金属酸化物、炭化けい累、
炭化チタンなどの炭化物、窒化けい素、窒化はう素など
の窒化物から選ばれる１種または２種以上である。

ノズルに４電性を付与するための炭素は、例えば天然黒
鉛、人造黒鉛、′電極屑、石油コークス、鋳物コークス
、カー、Ｊｐンプラックなどから選ばれる１種または２
種以上とし、ノズルの母材中に５ｗｔ％以上、好ましく
は１０〜９０　ｗｔ％含有させる。５ｗｔ％以下ではノ
ズルの導電性が不光分である。また、ノズルに炭素を含
有させていることから、金属粉などの酸化防止剤を少量
添加してもよい。

以上からなる原料を粒度調整し、後は鋳造用ノズル製造
の常法どおシ、無機または有機の結合剤を添加し、混線
、成形する。成形は鋳込み成形法の他、オイルプレス、
フリクションプレス、ラバープレスなどの加圧成形法が
ある。成形後、８焚によシ焼成、あるいは低温ベーキン
グ処理を行なう。本発明で対象とする鋳造ノズルは、炭
素を含有することから、焼成、あるいはベーキング処理
は非酸化雰囲気下で行なうのが好ましい。混線の際に添
加する結合剤は残留炭素分の多いタール、ピッチ、ター
ルピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂などが好ましい
。

こうして得られた鋳造用ノズルを、第１図に示すように
基台１に載置するか、またはノズル内孔３の下方に詰物
をすることでノズル２の下端を水密的に閉塞した後、電
源４の一端をノズル２に接続する。次いで、ノズル内孔
３にセラミック泥しよう物６を投入し、同時に電極７を
挿入する。セラミック泥しよう物６の投入と、電極７の
挿入は、どちらを先に行なってもよい。電極７は銅など
の金属棒、炭素棒などの良導電性材質とする。

セラミック泥しよう物６中のセラミック粒子の材質は、
ノズル２の材質と同様、特に限定するものではなく、酸
性、中性、塩基性の金属酸化物、あるいは炭化物、窒化
物などから選ばれる１種または２種以上である。これを
好ましくは４８メツシユ以下の微粉に調整した後、水な
どの的媒中に５０〜９５　ｗｔ％程度、好ましくは６０
〜９０ｗｔチ分散させる。必要によっては、さらにヘキ
サメタリン酸ナトリウム、トリメタリン酸ナトリウム、
ポリアクリル酸ナトリウム、アルキルスルフオン酸ナト
リウムなどの解とう剤を２ｗｔ％以下、好ましくは０，
０１〜１　ｗｔ％を添加してもよい。

次いで電源４かも、ノズル２−電極７間に直流電圧を付
加する。これにより、泥しよう中のセラミック粒子が電
気泳動でノズル２に向かって移動し、ノズル内孔３に付
着し、コーティング層が形成される。セラミ、り粒子の
多くは、マイナスに帯電するので、ノズル２側に移動す
るよう、図ではノズル２を陽極、セラミック泥しよう物
６中に挿入する電極７を陰極にしたが、プラスに帯電す
るセラミック粒子では、極を逆にすればよい。

移動度（電気泳動による溶質粒子の移動速度をい５）Ｆ
ｉ、セラミック粒子の大きさ、形状、電荷、分子構造、
さらには宕媒の種類、解とう剤、温度などに左右される
ので、最適の電圧、電圧付与時間は一概に定められない
が、工業的生産性の面から、少なくとも５〜５００Ｖの
範囲内で行なうのがよい。

任意の厚さにコーティング層が形成されると、ノズル２
から電源４を切離し、ノズル内孔３がらは電極７を引抜
いて、ノズル内孔の残留派しよう物を排出する。コーテ
ィング層の厚さは０．５〜２０間程度、好ましくは１〜
１０ｗｎとする。

第２図は、このようにしてコーティング層８′を形成し
た鋳造用ノズル２である。コーティング層８を形成後、
自然乾燥、加熱乾燥を行ない、充分に乾燥する。

本発明では、得られた鋳造用ノズル２をさらに焼成して
、コーティング層８の組織強化を図ることを否むもので
はないが、本発明の効果とする剛スポーリング性向上に
殆ど差が認められず、コスト高の面からむしろ不利益で
ある。

本発明は第１図に示す方法に限らず、例えばセラミック
泥しよう物を貯留した容器にノズルを浸漬させ、ノズル
孔に電極全挿入し、この状態でノズル−電極間に直流′
電圧を付加し、電気泳動にょシノズル内孔にセラミック
粒子全付着させてもよい。この場合は、ノズルの下端を
閉塞する必要がナイ。−１ｆｃｍいノズルの場合は、ノ
ズル孔ｋ　同一軸線上に重ね合わせることで、同時に複
数のノズルを処理することもできる。

本発明を適用できる溶鋼鋳造用ノンルの具体例は、ロン
グノズル、ショートノズル、インサートノズル、浸漬ノ
ズル、スライディング上・下ノズルなどと称される、取
鍋あるいはタンディツシュに装置されるものである。

本発明によると、以上に述べたとおシ鋳造ノズルの製造
において、ノズル内孔へのセラミ゛ツクコーティングを
電気泳動で行なうため、次のような効ｆｆｉが得られる
。

（１）ノズル内孔は狭く、がっ長尺であるが容易にコー
ティングすることができ、ノズルの生産性に冨む。

（２）　　コーティング層が均一厚みであシ、厚みが不
均一からくるコーティング層の耐食性低下、ノズルのス
ポーリングなどがない。

（３）　　コーティング層の厚みを電圧付与時間を定め
ることで容易にコントロールできる。

（４ン　　ノズルに電極の役割を付与するために添加す
る炭素は、同時にノズルの耐食性を向上させる。

（５）セラミック粒子がノズル気孔内に侵入し、コーテ
ィング層の付着力が大きい。

（６）　　コーティング層は厚さにムラがないばがシで
はなく、組織的にも均一である。

（７）　　コーティング層は、セラミック粒子間に適度
な空隙を持ち、好ましい断熱性を持つ。

実施例１ アルミナ７　Ｏｗｔ係、鱗状黒鉛３　Ｑ　ｗｔ％にター
ルピッチを外掛で１３ｗｔ％添加し、混練後、ラバープ
レス（１００’Ｏｋｇ／ｃｍ２）にて外径１５０×内径
９０×高さ８００ｗｎのノズル形状に成形し、これをコ
ークスプリーズに詰め、トンネルキルンにて１０００℃
で焼成して得たノズルの内孔に、電気泳動によ）３１ｒ
ａｎのセラミックコーティングを行なった。

直流電圧；　５０Ｖ（０，２５Ａ）ＸＩ　Ｏ分’Ｆｔｊ
　４’ｊ、　（陰極）：長さ８５０Ｘ１６ｍφの銅製セ
ラミック泥しよう物；３２５メツシユ以下の溶融シリカ
８Ｑｗｔ％、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 実施例２ マグネシア７０　ｗｔ％、鱗状黒鉛２　ｓ　ｗｔ％　、
カーボンブラック３ｗｔ％、炭化はう素２ｗｔ％にフェ
ノール樹脂を外掛で１０　ｗｔ％添加し、後は実施例１
と同様に混練、成形、焼成して得たノズルの内孔に、目
ｉ気泳動で４咽のセラミックコーティングを行なった。

直流電圧；４５Ｖ（０，２５Ａ）ＸＩ　０分電極（陰極
）；長さ８５０Ｘ１６謔φの銅製セラミック泥しよう物
；２５０メツシー以下のｍ融シリカ７０ｗｔ％、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 実施例３ ジルコニア３０　ｗｔ％　、Ｍ状黒鉛７Ｑｗｔ％にフラ
ン樹脂を外掛１５　ｗｔ％添加し、後は実施例１と同様
にして混線、成形、焼成後、ノズル内孔に電気泳動で１
０圏のセラミックコーティングを行なった。

直流電圧：　４５Ｖ（０，５Ａ）Ｘｉ　５分電＠け噸）
；長さ８５０Ｘ１６−φの鉄製セラミック泥しよう物；
２５０メツシユ以下のアルミナ９０ｗｔ％、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 実施例４ アルミナ５７　ｗｔ％、鱗状黒鉛３８　ｗｔ％　、シリ
カ５　ｗｔ％にタールピッチを外掛で３　ｗｔ％を添加
し、混線後、ラバープレス（９００に９／ｃＩｎにて外
径５００×内径４００×高さ１５００ｗｎのノズル形状
に成形し、これをコークスプリーズに詰め、トンネルキ
ルンにて１１００℃で焼成して得た鋳造用ノズルに電気
泳動によ、ｊｌ）１０＋ｎ＋ｎのセラミックコーティン
グを行なった。

直流°電圧；４５Ｖ（０，５Ａ）Ｘ３０分電極（陰極）
；長さ１７００Ｘ２０＋ｏ＋φの炭素棒セラミック泥し
よう物；６５メツシユ以下のＧ融シリカ６０　ｗｔ％、
ポリアクリ ル酸ナトリウム０．２　ｗｔチ、 残部水 乾燥；１５０℃×２４時間 実施例５ アルミナ５７　ｖｔｒｔ％、シリカ２５　ｗｔ％、炭化
けい素Ｉ　Ｑ　ｗｔ％、鱗状黒鉛５　ｗｔ％、金属シリ
コン３ｗｔ％に、１７ｗｔ％のポリビニールアルコール
水心液を外掛で１３ｗｔ％添加し、後は実施例１と同様
にして混線、成形、゛焼成後、ノズル内孔に、電気泳動
によシ４叫のセラミックコーティングを行なった。

直流電圧；４５Ｖ（０，５Ａ）Ｘ１５分電極（陰極）；
長さ８５０Ｘ１６＋ｎｍφの銅製セラミック泥しよう物
；２５０メツシユ以下の゛アルミナ９０ｗｔ％、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 比較例１ アルミナ７（１ｗｔ％、シリカ３０　ｗｔ％にフェノー
ル樹脂を外掛で１０ｗｔ％添加し、混線後、ラバープレ
ス（１０００ｋｇ／ｃｒｎ２）にて外径１５０×内径９
０×長さ８００ｆｆｉＩ＋の形状に成形し、トンネルキ
ルン１０００℃で焼成して鋳造用ノズルを得た。

比較例２ 比較例１と同様にして得た鋳造用ノズルの内孔に、ハケ
塗シで３ｗｎのセラミックコーティングを行なった。

セラミックコーティング材；　３２５メツシユ以下の溶
融シリカ８０　Ｗｔチ、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 比較例３ アルミナ７０Ｗｔチ、鱗状黒鉛３０　ｗｔ％にタールピ
ッチを外掛で１０　ｗｔ％添加し、混線後、ラバープレ
ス（１００ｏｋｇ／ｃｍ、’　）で外径１５０×内径９
０×高さ８００−に成形し、コークスプリーズに詰め、
トンネルキルンにて１０００℃焼成し、鋳造用ノズルを
得た。

比較例４ 比較例３と同様にして得られた鋳造用ノズルの内孔ニハ
ケ塗シで３鰭のセラミックコーティングを行なった。

セラミックコーティング材；　３２５メツシユ以下の訂
融シリカ８０ｗｔ％、残部水 乾燥；１５０℃×１６時間 以上の実施例、比較例で得られた鋳造用ノズルについて
、生産性、耐スポーリング性、耐食性を試験し、その結
果を衆に示す。

この結果からも明らか力ように、本発明実施例はセラミ
、クコ−ティングを電気泳動を利用して行なうので、ノ
ズル内孔という狭い個所にもかかわらず、コーティング
が迅速、かつ容易である。

一方、このコーティングをハケ塗シで行なりた比較例２
．４は極めて非能率的で、しかもムラの多い不均一なも
のでおった。

耐スポーリング性は、実際に溶鋼全通し、キレン発生の
有無を試験した。本発明実施例は、いずれも予熱せずし
て使用してもキレンの発生はまったく認められなかった
。比較Ｆ！ｌ　１は、予熱を行なってもキレンが発生し
、使用するととができ々かりたが、これ（ｌ−ｊ鋳造用
ノズルに炭素を含有させていないためである。

比較例２〜３は、７ノズルの表面温度が５００℃以上に
なる才で予熱を必要とし、それに装する工数、時間りど
の点で非能率的でちった。

耐食性は、キレンの発生で全く使用できなかった比較例
１を除いたものについて測定した。本発明実施例に、い
ずれも良好な耐食性を示している。

および紡織の均一性、あるいは付着性々どにすぐれてい
るためと思われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例におけるセラミックコーティング
方法を示す正面断面図、第２図は本発明によシ得られる
鋳造用ノズルの正面断面図である。 １：基台、　　　　　　　２：ノズル、３：ノズル内孔
、　　　　４：電の１ ６：セラミツク泥しよう物、 ７：電極、　　　　　　　８＝コ一テイング層。 第１図 第２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素を５ｗｔ％以上含有させた鋳造用ノズルの内孔に、
   電極を挿入すると共にセラミック泥しよう物を入れ、次
   いでこのノズル−電極間に直流電圧を付加し、電気泳動
   によシノズル内孔にセラミック粒子を付着させた後、乾
   燥させることを特徴とする鼎鋼銑造用ノズルの製造方法
   。