JPS62202860A - 溶鋼鋳造用ノズル - Google Patents

溶鋼鋳造用ノズル

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JPS62202860A
JPS62202860A JP61042821A JP4282186A JPS62202860A JP S62202860 A JPS62202860 A JP S62202860A JP 61042821 A JP61042821 A JP 61042821A JP 4282186 A JP4282186 A JP 4282186A JP S62202860 A JPS62202860 A JP S62202860A
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JP
Japan
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alumina
carbon
molten steel
zirconium boride
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JP61042821A
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倉田 浩輔
幸弘 中村
松村 龍雄
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Harima Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Harima Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶鋼を連続鋳造するときにタンディツシュから
モールドへ溶鋼を注入するために使用するイマージョン
ノズルに関するものである。
〔従来の技術〕
イマージョンノズルの材質としては、当初溶融シリカ質
のものも使用されたが、現在ではアルミナ・カーボン質
がもつとも多く使用されるようになっている。例えば特
開昭58−84173号公報記載のものはアルミナ・カ
ーボン質は、主原料として焼結アルミナ又は電融アルミ
ナにカーボン源として20〜40wt%(以下同じ)の
鱗状黒鉛を配合させたものである。使用条件によっては
、アルミナとカーボンの組合せでは耐熱衝撃性が不足す
るため5〜30チの溶融シリカを添加する。
これらの耐火物原料に、結合剤として、フェノール樹脂
、ピッチ等の有機質結合剤を加えて混練、成形し、少く
とも700℃以上の温度で焼成して有機質結合剤を炭素
化して製品としたものである。
アルミナ・カーボン質の材料はモールドに添加されるパ
ウダーに侵食され易いため、パウダーに接する部分はジ
ルコニア・カーボン質の材料を用いるのが普通である。
例えは特開昭57−7366号公報、特開昭57−32
358号公報がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
アルミナ・カーボン質ノズルの一つの問題点は、溶鋼に
脱酸剤として添加されたアルミニウムから生成したアル
ミナがノズル内孔壁に析出付着する現象が起ることで、
アルミナ閉塞、アルミナづまシと呼ばれている。これは
、溶鋼の円滑な流動を妨げるために、多数回連鋳を連続
して行う多連鋳操業の障害になるだけでなく、付着した
アルミナの剥離したものが大型非金属介在物となり、鋼
片の品質を劣化させる。
この対策として、特開昭56−102357号公報の記
載のようにポーラスプラグをノズルの側壁にはめこんで
、そこからアルゴンガスをノズル第179頁に示すよう
な側壁の気孔を通じてアルゴンをノズル内へ吹込む方法
、等が行われている。
しかしながら、アルゴンの消費や、配管の必要とするノ
ズルの構造の複雑等の問題点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
発明者等は種々の材質について実験を試みた結果、硼化
ジルコニウム(ZrB2 ) 、  カーボン、ジルコ
ニア全組合せることにより非常にアルミナ付着を起しに
くいのみならず、パウダーに対する耐侵食性を有する材
質全見出し本発明を完成させたものである。すなわち本
発明は硼化ジルコニウム  −を5〜49wt%、カー
ボン5〜30 wt%、残部がジルコニアから成る耐火
物粉末の混合物に有機質結合剤を加えて混練、加圧成形
した後700℃以上の温度で還元雰囲気中で焼成した材
質で少くともノズルの一部を構成してなる、溶鋼鋳造用
ノズルである。
〔作用〕
発明者等は硼化ジルコニウムを1,3,5゜10.20
,30,40,50,60,80wt%と変化させカー
ボンizowt%、残部をジルコニアとし、これに有機
質結合剤としてフェノール樹脂2 vrt%(外掛)、
硬ピッチ粉7 wt% (外掛)加えて混練、成形し1
000℃で5時間還元雰囲気中で焼成したブリケットを
作り、これから20×20X120m+のテストピース
を切出し、高周波炉で溶解した鋼にアルミニウム1%を
溶解し、これにテストピースを1600℃で15分浸漬
後引上げてアルミナの付着状態を観察した。比較として
カーボン20 wt%含むアルミナ・カーボン質の材料
を用いた。その結果硼化ジルコニウム3 wt%°まで
は著るしいアルミナ付着が認められたが5wtチでは急
速に付着量は小さくなり、硼化ジルコニウムの添加量が
多魔くなるほどアルミナ付着が少なくなる傾向が認めら
れた。しかし5ovt%  以上では顕著な差はない。
硼化ジルコニウムは高価であるので50 wt%以上の
添加は不経済である。
以上の実験結果に基づき硼化ジルコニウムの配合量は5
〜49wt%とじた。
ジルコニアと硼化ジルコニウムの組合せのみでは通常の
使用条件では耐熱衝撃性が不足するため割れることがあ
るのでカーボンを添加する。その添加量は少なくとも5
 wt% 以上でないと耐熱衝撃性を向上する効果が得
られない。30 vrtチ を越えると溶鋼、パウダー
による耐食性が低下するので好ましくない。
本発明に使用する硼化ジルコニウムは、ZrB298 
vrt% 以上で微量のC,N、O金倉むものである。
ジルコニアはCcLO、MfO、Y2O3の何れかを3
〜10重量%添加した安定化ジルコニアである。カーボ
ン源としては固定炭素量90 wt%以上の鱗状黒鉛、
土状黒鉛、人造黒鉛、ピッチコークス等が使用出来るが
、耐熱衝撃性の向上効果の点で鱗状黒鉛がもつとも好ま
しい。
結合剤としては還元焼成によってカーボンボンドさせる
ために固定炭素量の多いものがよく、タールピッチ、フ
ェノール樹脂、フラン樹脂等を単独又は混合して使用す
る。この他に添加物として耐酸化性を向上する目的で炭
化硼素(B4C>、炭化珪素(SiC)を添加してもよ
い。
アルミナ・カーボン質ノズルがアルミナ付着シを起す理
由については諸説あるが、−説によると脱酸生成物とし
て溶鋼内に分散存在している微細なアルミナ粒子(1〜
4μとされる)が表面エネルギーを最少にするように凝
集成長して行くと云われる。発明者の推定するところで
は、耐火物中のアルミナと溶鋼、鋼中酸素が反応して、
M203 +Fe + (0) →FeO・Al2O3
なる反応により耐大物表面には融点が1450℃のFe
0−AJ、203が生成しており、これは溶鋼の温度で
は液相となっているので、溶鋼中に分散している微細な
アルミナが接触すると、そこに捕えられる。これが核と
なってアルミナの成長が進んで行くと推定される。
これに対して硼化ジルコニウムは、溶鋼とは反応しにく
いため表面に液相が生成せず、溶鋼中に分散したアルミ
ナが接触しても捕えられないために、アルミナづまりが
起りにくいと推定される。
更に硼化ジルコニウムを配合したものは、従来OX) 
/l/ ニア =ア・カーボン質ノズルよシモパウダー
に対する侵食に強くなる。従ってパウダーラインの材質
としても使用できる。
以上のことから、本発明においては、本発明になる材質
を用いてノズル主体を作ることは勿論のこと、ノズル本
体を従来の材質で作り、ノズル内面の一部又は全面、ノ
ズル外面の一部又は全面から選択された部位を本発明に
なる材質で構成するものである。
〔実施例〕
本発明品及び比較品の配合割合を第1表に示す。
比較品は本発明品と同じ原料の組合であるが、その配合
割合が本発明の限定範囲外にあるものである。結合剤と
してピッチとフェノール樹脂を組合せている場合には、
耐火物原料にピッチを添加して180℃で熱間混線した
後、30℃に冷却しフェノール樹脂を加えて混練した結
合剤がフェノール樹脂のみの場合には常温で混練した。
ついでオイルプレスを用いて114Xl14X65Nn
の形状に100OIQ/−の圧力で成形した後、さやに
納めてコークスプリーズで充填し還元雰囲気中1000
℃で5時間焼成して製品を得た。
物性値を第1表に示す。従来品のジルコニア・カーボン
に比較して、硼化ジルコニウムを添加した本発明品は、
熱間強度が大きい。パウダーによる侵食も硼化ジルコニ
ウムが多くなるほど小さくなる。アルミナ付着テストで
は、本発明の限定範囲より硼化ジルコニウム配合量が1
1少ない比較品りはアルミナ付着が大きいのに対して、
硼化ジルコニウム配合量7%の本発明品Aでは中程度、
更に硼化ジルコニウム量20%のB140%のCではア
ルミナ付着は小さい。
更に本発明の範囲外である硼化ジルコニウム60チの比
較品Gでもアルミ付着は小であるが、本発明品Cと比較
すると差がなく、硼化ジルコニウムは高価であるのでこ
のような多量配合は無益である。比較品Eは本発明の限
定範囲より鱗状黒鉛の量が2%と少ない例であり、スポ
ール試験で亀裂を発生している。
次に実用に使用するイマージョンノズルの形状のものを
作った。即ち本発明品Cを用いて作ったノズルH、ノズ
ル本体を従来品のアルミナ・カーボンで作シ、パウダー
ライン部を同じ〈従来品のジルコニアカーボンとしたノ
ズルJ1ノズル内面と外面のパウダーライン部を本発明
品Cで構成し、ノズル本体を従来品のアルミナカーボン
で作ったノズルKを夫々作った。製造の条件は前述の1
14Xl14X65−形状品と同じであるが、成形はラ
バープレスで圧力は1200Ky/−とした。このノズ
ルを夕/ディツシュに取付け、アルミキルド鋼の連続鋳
造を行ったところ、従来のノズルJは400tの溶鋼通
過でノズルづまりを起したのに対して、本発明のノズル
H,ノズルには共に異常なかった。また、ノズルH,に
のパウダーライン部の溶損はノズルJに比べ、はるかに
小さかった。
〔発明の効果〕
以上特許請求範囲及び明細書より明らかなように硼化ジ
ルコニウム、ジルコニア、カー・ボンの組合せをカーボ
ンボンドした材料は溶鋼中の脱酸剤起源のアルミナが付
着しにくいためアルミナづまシを起さず、従来のアルミ
ナカーボンのようにこれを防ぐためにアルゴンを吹込む
必要もなく、円滑な連続鋳造作業ができる。従ってアル
ゴンの消費がなくなり経済的である。又配管の必要がな
くなる。ノズルの構造もポーラスプラグをはめ込んだり
側壁内にガスの通路となるスリットを設ける必要もなく
なるので簡単になる。
更にパウダーに対する耐侵食性を有するものであり連続
鋳造のイマージョンノズルとして多大の効果を奏するも
のである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  硼化ジルコニウムを5〜49wt%、カーボン5〜3
    0wt%、残部がジルコニアから成る耐火物粉末の混合
    物に有機質結合剤を加えて混練、加圧成形した後700
    ℃以上の温度で還元雰囲気中で焼成した材質で少くとも
    ノズルの一部を構成してなる、溶鋼鋳造用ノズル。
JP61042821A 1986-03-01 1986-03-01 溶鋼鋳造用ノズル Granted JPS62202860A (ja)

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