JPS62144868A - 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】 ［技術分野１ 本発明は、各種溶融金属容器等に用いられるロングノズ
ル、浸漬ノズル、スライディング／Ｘニル等の各種鋳造
用ノズルに関するものである。

［背景技術］ 連続初造設備における溶湯の供給部は第２図に示すよう
に構成されている。すなわちタンディシュ８の下端の流
出口９の下側に上プレート１０と下プレート１１とから
形成されるスライディングプレートを設け、そして下プ
レート１１と浸漬ノズル１２との間にスライディングノ
ズル用の／ズルＡが取り付けられる。かかるノズルＡは
耐火レンがのような耐火物で作成されるが、ノズルＡ内
を溶湯１３が通過する際の熱衝撃で破損されたり、ある
いは溶湯１３によって溶損されたりして、溶湯１３がノ
ズルＡから漏れたり噴き出したりすると重大な事故につ
ながることになるため、従来よ’）！ｆｆ１１図に示す
ように耐火物で形成されるノズル本体１の外周に筒状の
金属製ケース２をはめ込んでノズル本体１をケース２に
よって補強したノズルＡとして作成することがなされて
いる。

そしてかかる／ズルＡにあって、ノズル本体１への金属
製ケース２の固定をおこなうため、さらにはノズル本体
１の外周とケース２の内周との間の間隙を埋めるために
、ノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙に
充填層３を充填する必要がある。そして従来はこの充填
ＷＪ３としてキャスタブルまたはモルタルを用いるのが
一般的であった。

しかしながらこのようにノズル本体１の外周とケース２
の内周との間の間隙にキャスタブルを充填するにあたっ
ては、その作業が非常に繁雑となると共に長時間を要す
るものである。すなわち、まず水を添加してキャスタブ
ルをミキサーで混練し、次にケース２内にノズル本体１
を挿入してセットし、ケース２とノズル本体１との中心
を合わせる芯出しをおこなって、キャスタブルをノズル
本体１とケース２との間の間隙内に流し込む、キャスタ
ブルは硬化に伴って収縮するためにさらにキャスタブル
を継ぎ足しで流し込む。このようにキャスタブルの流し
込みをおこなったのちに２４時間程度放置してキャスタ
ブルを硬化させる。次にキャスタブルの吹きこぼれ汚染
付着物を除去し、キャスタブルの目地詰めをしたのちに
全体の掃除をして仕上げ、こののちに６０〜１００°Ｃ
程度の温度で２４時間以上キャスタブルの乾燥をおこな
って仕上げるのである。

このように、充填層３としてキャスタブルを用いると、
液状であるキャスタブルがケース２の外面に付着するこ
とによって生じる汚れを拭き取る作業や、キャスタブル
の流し込みのあとの継ぎ足しの流し込み作業などキャス
タブルを用いることに伴う作業が必要となって作業が繁
雑となり、またキャスタブルの硬化や乾燥には長時間が
必要となって製造の時間が良くなることになるものであ
る。

またこのように充ｊｉ１３としてキャスタブルを用いる
場合、ノズル本体１へのキャスタブルの水分の浸透は完
全には避けられないものであり、ノズル本体１を構成す
る耐火物レンガの気孔への水分の浸透で耐火物中の成分
と反応したり、またキャスタブルのアルカリ分によって
もこれらが反応したりするおそれがあり、ノズル本体１
の強度低下などの問題が発生することがあり、さらにキ
ャスタブルは硬化乾燥時の［縮が大さくて硬化乾燥時に
キャスタブルにクラックが入り易く、ノズル本体１の内
周がら溶湯１３がノズル本体１のクラックなどを通って
キャスタブルに至ると溶湯１３はこのキャスタブルのク
ラックを通ってケース２に至り、ケース２を溶湯１３の
熱で溶解させて溶湯１３が噴き出すおそれがあるという
問題もある。

加えて、キャスタブルは比較的ち密で熱伝導性が良好で
あり、／ズルＡに断続的に溶湯１３を通過させるような
繰り返し使用をする場合、熱伝導性の良好なキャスタブ
ルを通じてノズル本体１は冷却され易いところ、断続的
にノズル本体１に溶湯１３を通過させるにあたって／７
：ル本体１には大きな温度差で冷却加熱が繰り返して作
用することになり、この冷却加熱の繰り返しの作用でノ
ズル本体１は収縮膨張が繰り返して生じ、ノズル本体１
にタラツクが発生し易いという問題もある。

［発明の目的Ｊ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、耐火
物のノズル本体への水分やアルカリの作用のおそれがな
り、マたクラックの発生を低減することのできる猜遺用
ノズルを提供することを第１の目的とし、また製造を作
業煩雑となることなく短時間でおこなうことができる鋳
造用ノズルの製造方法を提供することを第２の目的とす
るものである。

［発明の開示１ 本発明に係る鋳造用ノズルは、耐火物で形成されるノズ
ル本体１の外周に金属製のケース２が外嵌され、ノズル
本体１の外周とケース２の内周との間隙内に７二／−ル
樹脂バインダー４によっ゛ζ結合された耐火骨材粒５に
よる充填層３が充填されて成ることを特徴とし、また本
発明に係る鵞遺用ノズルの製造方法は、耐火物で形成さ
れる／７：ル本体１の外周に金属製のケース２を外嵌し
、表面に７二／−ル樹脂による被覆層６を被覆した耐火
骨材粒５をノズル本体１の外周とケース２の内周との間
の間際内に流し込み、これを加熱して７エ７−ル樹脂の
被覆Ｍ６を溶融硬化させてこの溶融硬化したフェノール
樹脂バインダー４によって結合された耐火骨材粒５によ
る充填層３でノズル本体１の外周とケース２の内周との
間の間隙を充填することを特徴とするものであり、以下
本発明の詳細な説明する。

フェノール樹脂としてはノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型フェノール樹脂およびノボラック型フェノー
ル樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合物のいずれ
でも用いることができる。このフェノール樹脂には、フ
ェノール樹脂あるいはその炭化物の酸化を防止したり中
温温度を向上させたりするためにガラス化剤として珪酸
ソーダや珪酸カリなどの珪酸塩、あるいはリン酸アルミ
ニウムやリン酸ケイ素などのリン酸塩を配合して被覆屑
６にこれら珪酸塩やリン酸塩を含有させるようにするの
がよい。例えば珪酸ソーダの場合、メタ珪酸ソーダやセ
スキ珪酸ソーダ、オルソ珪酸ソーダのいずれでも用いる
ことができ、珪酸ソーダ溶液や粉末珪酸ソーダとしての
形態で７二／−ル樹脂に配合することができる。珪酸塩
やリン酸塩は一種を単独であるいは数種を組み合わせて
用いることができる。またフェノール樹脂にはさらに、
フェノール樹脂あるいはその炭化物の酸化を防止したり
中温温度を向上させたりするために熱時溶融する金属非
酸化物、例えばＡ１、Ｍｇ、　Ｓｉ、　Ｎｉ、Ｃｒ％Ｔ
ｉ、Ｎｂ、Ｖを一種もしくは二種以上の組み合わせで配
合したりまたは合金として配合したりするのがよい。こ
れらの他に必要に応じた添加材を配合することができる
が、これら添加材の粒度としては混合性などの見地から
３００μＩｌｌ以丁のものがよい。

そして、このフェノール樹層を耐火骨材粒５の表面にコ
ーティングして第３図に示すようにフェノール樹脂の被
覆層６を形成させるものであるが、耐火骨材粒５にフェ
ノール樹脂粘結剤をコーティングするにあたっては、ド
ライホットコート法、コールドコート法、セミホットコ
ート法、粉末溶剤法などでおこなうことができる。ドラ
イホットフート法は、固形フェノール樹脂を１３０〜１
８０℃に加熱した耐火骨材粒５に添加して混合し、耐火
骨材粒５による加熱によって固形フェノール樹脂を溶融
させて溶融７ヱノール樹脂で耐火骨材粒の表面を濡らし
て被覆層６としてコートさせ、そののちにこの被覆層を
保持した＊ま冷却し、粒状でさらさらした樹脂被覆粒１
４を得るものである。コールドフート法は、フェノール
樹脂をメタノールなどの溶剤に溶解して液状になし、こ
れを耐火骨材粒５に添加して混合し、溶層を揮発させろ
ことによって樹脂被覆粒１４を得るものである。

セミホットコート法は、上記溶剤に溶解した液状フェノ
ール樹脂を５０〜９０℃に加熱した耐火骨材粒５に添加
混合して樹脂被覆粒１４を得るものである。粉末溶剤法
は、固形の上記フェノール樹脂を粉砕し、この粉砕樹脂
を耐火骨材粒５に添加してさらにメタノールなどの溶剤
を添加し、これを混合して樹脂被覆粒１４を得るもので
ある。以上いずれの方法においても粒状でさらさらし、
流動性に優れた樹脂被覆粒１４を得ることができるが、
作業性などの、くにおいてドライホットコート法が好ま
しい。耐火骨材粒５と７ヱノール樹脂との混合割合は、
要求される性能によって変動があるが、一般的に耐火骨
材粒１００重量部に対して７ヱノール樹脂を樹脂固形分
換算で２〜１５重量部程度が好ましく、また珪酸塩やリ
ン酸塩、金属非酸化物は０．０１〜１０重量部の配合量
に？！４整するのがよい。またこの混合の際に必要に応
じて硬化剤、その他耐火骨材粒５とフェノール用脂とを
親和させるためのシランカップリング剤などの各種カッ
プリング剤、またワックスなどを配合することができる
。

例えば、耐火骨材粒５としてはジルコニヤ、シ′ルコン
、アルミナ、ムライト、シリカ等があるが、ここではＳ
ｉｎ：成分に富むものが好ましく、例えば珪砂を用いる
のがよい。そして充填性を向上させるために耐火骨材粒
５は粒径の小さなものであることが好ましく、平均粒度
（Ａ　Ｆ　Ｓ　）が１００以上の微細なものであること
が望ましい。

そして、このように形成した樹脂被覆粒１４を用いて第
１図のように耐火物レンガで形成されるノズル本体１と
鋼材など金属で形成されるケース２どの間の間隙を充填
させるのであるが、この作業にあたっては、まずケース
２内にノズル本体１を挿入してセットし、ケース２とノ
ズル本体１との中心を合わせる芯出しをおこなう。そし
て樹脂被覆粒１４をノズル本体１とケース２との間の間
隙内１こ流し込み、樹脂被覆粒１４によってこの間隙を
充填させる。樹脂被覆粒１４はさらさらした粒状である
ために振動を利用して良好にノズル本体１とケース２と
の間の間隙に流れ込ませることができ、容易にこの間隙
を充填させろことができる。このように樹脂被覆粒１４
をノズル本体１とケース２との間の間隙に充填したのち
に、ノズル本体１とケース２との間の間隙の上下の開口
をキャスタブルで目止めして、樹脂被覆粒１４が流出し
ないようにした状態で加熱乾燥をおこなう。加熱は１５
０〜３００℃程度の温度のオーブン中で３０〜１２０分
程度おこなうのが一般的である。このように加熱をおこ
なうことによって、樹脂被覆粒１４における被覆層６の
フェノール樹脂は一旦溶融して隣合つｕノ脂被覆粒１４
における被覆層６のフェノール樹脂同士が溶着されると
共にこの状態でフェノール樹脂は硬化し、第４図に示す
ように硬化したフェノール樹脂がバインダー４となって
各耐火骨材粒５が結合されることになり、この７二／−
ル樹脂バインダー４で結合された耐火骨材粒５が充Ｊｌ
ｔ層３となって、第１図に示すようにノズル本体１とケ
ース２どの間の間隙な充」眞層３で充填することができ
ることになるものである。

そしてこののち、必要に応じて全体を掃除して鋳造用ノ
ズルＡとして仕上げることができる。

このようにノズル本体１とケース２との間の間隙に、耐
火骨材粒５を７二ノール樹脂バインダー４で結合した充
填層３によって充填することで製造されるＩｌ）進用ノ
ズルＡにおいて、連続鋳造設備など実機において用いる
際の／ズルＡに流れる１５００℃以上の溶湯１３の高温
の作用で、フェノール樹脂バインダー４は焼成されて炭
化されることになる。

上記のようにしてノズル本体１とノズル本体１の外周に
外嵌した金属製ケース２との間の間隙に充填層３を充填
することによって、鋳造用ノズルＡを得ることができる
ものであるが、この製造作業にあたって、ノズル本体１
とケース２との間隙に流し込んで充填する樹脂被覆粒１
４は粒状でそれ自体流動性があって、水分と混合して液
状にするような必要がないために、キャスタブルを用い
る場合のように予め水を添加してミキサーで混練したり
する工程が不要となり、またキャスタブルのような継ぎ
足しの流し込みの工程も不要となり、キャスタブルを用
いる場合のような作業が煩雑になることはない。そして
充填Ｉ？Ａ３の形成はフェ／−ル樹脂を加熱硬化させる
ことによっておこなうことができるものであり、キャス
タブルの場合のように硬化乾燥に艮時間を要することな
く短時間の加熱でフェノール樹脂を硬化させて鋳造用ノ
ズルＡの製造をおこなうことができることになるもので
ある。また、キャスタブルを用いる場合のような耐火物
のノズル本体１への水分の影響やアルカリの影響がなく
、ノズル本体１の強度を低下させるなどのおそれはない
ものである。加えて耐火骨材粒５がフェノール樹脂バイ
ンダー４によって結合されることによって形成される充
ｊｉｌｔＪｆＪ３はキャスタブルのように硬化乾燥時に
大きく収縮するようなことがなく、充填層３にクラック
が生じるようなおそれはない。さらに、充填層３は断熱
性に優れるものであり、ノズルＡに断続的に溶湯１３を
通過させるような繰り返し使用をする場合、断熱性に優
れた充填層３に上ってノズル本体１は冷却され難く、断
続的にノズル本体１に溶ン５１３を通過させるにあたっ
てノズル本体１には大きな温度差で冷却加熱が繰り返し
て作用するようなことがなく、この冷却加熱の繰り返し
の作用でノズル本体１に大きな寸法差で収縮膨張が繰り
返して生じてノズル本体１にクラックが発生するという
ようなお七オｔはないものである。

尚、上記したように耐火骨材粒５としてＳ　ｉ　Ｏ２成
分に富む珪砂を用いると、充填層４における中温（５０
０〜９００°Ｃ）での熱膨張を大きくすることができ、
／ズルＡを鋳込みに用いるときにおいて常にノズル本体
１とケース２との間の隙間を隙間なく充填させることが
できることになる。また上記したようにフェノール樹脂
に珪酸塩やリン酸塩を配合することによって、珪酸塩や
リン酸塩は溶湯１３による焼成によってガラス質のバイ
ンダーとして作用することになり、また７ヱノール樹脂
に金属非酸化物を配合することによって、金属非酸化物
が溶１＠１３による焼成によって酸化物バインダーとし
て作用することになり、この結果このがラス質のバイン
ダーや酸化物バインダーによって充填層４を７レキシプ
ル性を付与することができ、ノズル本体１の膨張収縮を
吸収してケース２への応力負荷を軽減することができる
ものである。

（以下余白） 次に本発明を実施例によって具体的に説明する。

及１鮭１ １４０℃に加熱した平均粒度１００メツシユ、Ｓ　ｉ　
Ｏ２含有９８％の珪砂３０Ｋｇをワールミキサーに仕込
み、これに軟化点９０℃の７ボラツク型フェノール樹脂
２．４Ｋｇ（対珪砂８重量％）を加え、３０秒間混練し
たのちに、ヘキサメチレンテトラミン２４０ｇを３００
ｇの水に溶解して添加し、砂粒の塊が崩壊するまで混練
した。次いでさらにこれにステアリン酸カルシウム１５
ｇを添加して３０秒間混練したのち、これを払い出して
樹脂被覆粒を得た。

犬」「医」一 実施例１における／ボラック型フェノール樹脂に対珪砂
４重量％の粉末珪酸ソーダ１号を予め加熱混合しておき
、他は実施例１と同様にして樹脂被覆粒を得た。

Ｋ施１」一 実施例１で得た樹脂被覆粒に粉末珪酸ソー７１号を１．
５Ｋｇ（対珪砂４重量％）加え、ワールミキサー中で３
０秒間混合して粉末珪砂ソーダを分散した樹脂被覆粒を
得た。

匿鼠■ユ上り 比較のために用いるキャスタブルの品質を第１表に示す
。

上記実施例１乃至実施例３で得た樹脂被覆粒及び比較例
１．２におけるキャスタブルについて各種の試験をおこ
なった。結果を第２表に示す。第２表において、融着点
（”Ｃ）はＪＡＣＴ試験法　５Ｍ−１に、常温曲げ強度
（Ｋｇ／ａｍ：）はＪＡＣＴ拭験法　Ｃ−１にそれぞれ
準拠し、急熱膨張率（％）はＪＡＣＴ試験法　５Ｍ−７
に準拠してＮ２ｔｔス中で１０００℃の測定温度でそれ
ぞれ試験をおこなった。熱間曲げ強度（Ｋｇ／Ｃｍ２）
はＪＡＣＴ試験法　５Ｍ−１によって作成したテストピ
ースを１０００℃にセットした電気炉に入れ、１分間処
理した後に１０００℃で曲げ強度を測定することによっ
ておこなった。耐酸化性はＪＡＣＴ試験法５Ｍ−７に準
じて作成したテストピース（２０φＸ５０ｍｍ）１００
０℃にセットした電気炉中に並べて５分間処理したのち
取り出し、冷却したのちに振動フルイに乗せて１分間振
動させた後に重さを量り、次式によって計算して残留物
の重量％を算出して評価とした。

（処理後の重さ／処理前の重さ）Ｘ１００　　（％）硬
化物の収縮率は、実施例１乃至３のものについては金型
温度３００℃、焼成時間４５秒で１２０Ｘ　６０　Ｘ　
５　ｍｍのシェルを焼成し、離型したのちに直ちにこの
テストピースの長手方向の一方端部を固定して他方端部
の端面にマイクロデージ（１／１００１）を当て、経過
時間毎にデージを読み取り、次式より計算して収縮率（
％）を評価した。

収縮率＝（測定値／１２０）Ｘ１００ キヤスタブルについでは４０Ｘ４０Ｘｂ二連金型に流し
込んで４８時間後に脱型し、艮手方向についての上記と
同様にしてマイクロデージの読みから次式より計算して
収縮率（％）を評価した。

収縮率＝（測定値／１５０）Ｘ１００ 表面安定性は、５０Ｘ１００Ｘ５ｍ＋ｅのテストピース
を６００°Ｃに５分間暴露したのち取り出して、外観を
目視で観察することによって評価した。

第２表の結果、各実施例のものはキャスタブルよりも収
縮率が低く、また表面安定性に優れてクラックの発生が
ないことが確認されるものである。

また実施例１乃至３及び比較例１ｔ２のものについてそ
の作業性等を評価するために、実物ノズルにおいてノズ
ル本体とケースとの間に樹脂被覆粒やキャスタブルを流
し込み、これを乾燥硬化させる作業をおこなった。結果
をｔＪＪ３表に示す。第３表において、充填性は各々１
０本のノズルについてＯ（脂被覆粒やキャスタブルを流
し込み、ハンマーでケースを打撃する打音テスＦをおこ
なって評価した。乾燥硬化後の状態は、ノズル本体とケ
ースとの間に樹脂被覆粒やキャスタブルを流し込み、こ
れを乾燥硬化させたのちにノズルのケースを切断し、充
填層を露出させて目視でｍ察することによって評価した
。焼成後の状態は、ノズルを８００℃で３時間焼成した
のち、ケースのぐらつき共合や打音による確認で評価し
、さらにケースを切断することで充ＭＡＮを露出させて
目視で観察することによって評価した。

第３表の結果、各実施例のものはキャスタブルを用いた
各比較例のものと比較して、作業性や充填性、乾燥硬化
後の状態、焼成後の状態においてそれぞれ優れることが
確認される。

［発明の効果］ 上述のように本発明に係る′１１！逍用ノズルは、耐火
物で形成されるノズル本体の外周に金属製のケースが外
嵌され、ノズル本体の外周とケースの内周との間隙内に
７二／−ル樹脂バインダーによって結合された耐火骨材
粒による充填層が充填されたものであるから、光ｘＡ層
としてキャスタブルを用いる場合のような耐火物のノズ
ル本体への水分の影響やアルカリの影響がなく、ノズル
本体の強度を低下させるなどのおそれがないものであり
、また耐火骨材粒が７二／−ル樹脂バインダーによって
結合されることによって形成される充填層はキャスタブ
ルのように硬化乾燥時に大きく収縮するようなことがな
く、充填１ηにクラックが生じることを防止することが
できるものである。また本発明に係る鋳造用ノズルの製
造方法は、ノズル本体の外周にケースを外嵌し、表面に
７二ノール樹脂による被覆層を被覆した耐火骨材粒をノ
ズル本体の外周とケースの内周との間の間隙内に流し込
み、これを加熱してフェノール８１　Ｎの被覆層を溶融
硬化させてこの溶融硬化したフェノール樹脂バインダー
によって結合された耐火骨材粒による充填層でノズル本
体の外周とケースの内周との間の間隙を充填するように
したので、キャスタブルを用いる場合のような水添加混
練作業や継ぎ足しの流し込みの作業などが不要となり、
作業が煩雑になることなく製造をおこなうことができる
ものであり、しかも充填層の形成は７エ７−ル樹脂を加
熱硬化させることによっておこなうことができるもので
あって、キャスタブルの場合のように養生硬化乾燥に長
時間を要することなく短時間で製造をおこなうことがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造用ノズルを示す断面図、第２図は勾遣用ノ
ズルの使用の態様を示す縮小断面図、第３図は耐火骨材
粒に被覆層を被覆したｔｌｌ（脂被覆粒の拡大断面図、
第４図は耐火骨材粒が７二７−ル樹脂バインダーによっ
て結合されｔこ状態の拡大断面図である。 １はノズル本体、２はケース、３は充填層、４はフェノ
ール樹脂バインダー、５は耐火骨材粒、６は被覆層であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐火物で形成されるノズル本体の外周に金属製の
   ケースが外嵌され、ノズル本体の外周とケースの内周と
   の間隙内にフェノール樹脂バインダーによって結合され
   た耐火骨材粒による充填層が充填されて成ることを特徴
   とする鋳造用ノズル。
2. （２）耐火物で形成されるノズル本体の外周に金属製の
   ケースを外嵌し、表面にフェノール樹脂による被覆層を
   被覆した耐火骨材粒をノズル本体の外周とケースの内周
   との間の間隙内に流し込み、これを加熱してフェノール
   樹脂の被覆層を溶融硬化させてこの溶融硬化したフェノ
   ール樹脂バインダーによって結合された耐火骨材粒によ
   る充填層でノズル本体の外周とケースの内周との間の間
   隙を充填することを特徴とする鋳造用ノズルの製造方法
   。