JPS63104760A - 連続鋳造用浸漬ノズル - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は連続鋳造用浸漬ノズルの改良に関するものであ
る。

（従来の技術） 鋼の連続鋳造においてタンディツシュからモールドへ溶
鋼を鋳込むに際し、鋳込まれる溶鋼の酸化や溶鋼の乱れ
、さらにスラグの巻き込みを防いで表面肌や内質の点で
良好な鋳片を得るため、溶鋼の流路がタンディツシュと
モールド間で密閉されかつ流れが一体となるようにその
下部がモールド内の溶鋼中に浸漬される浸漬ノズルが使
用されている。

一方、モールド内の溶鋼表面には溶鋼の酸化防止、モー
ルドを溶鋼間の潤滑剤および溶鋼表面に浮上する脱酸生
成物のトラップ作用を目的としてモールドパウダーを浮
遊させており、このモールドパウダーの一部は溶鋼の保
有する熱によって溶融している。

従って、浸漬ノズルはその使用状況として、モールド内
において溶鋼と接触する部分と溶融状と成ったモールド
パウダー（以下「溶融パウダー」という）と接触する部
分の双方があり、とくに溶鋼と溶融パウダーとの界面付
近で局部損耗が発生するのが一般的である。

ところで、このような浸漬ノズルとしては、高珪酸質、
溶融石英質およびアルミナ−黒鉛質材料のものが従来よ
り一般的に使用されている。

しかして、この内高珪酸質および溶融石英質のものは、
溶融パウダーに対してはある程度の耐用性を有している
のであるが、溶鋼中にマンガンが存在する場合には、こ
の溶鋼中のマンガンと浸漬ノズル材中の主成分であるＳ
ｉＯ□が反応してノズル材の溶損が進行する為、長時間
の使用は不可能であった。

そこで、近年では溶鋼に対する安定性の面から、アルミ
ナ−黒鉛質ノズル材の使用が多くなってきている。しか
し、このアルミナ−黒鉛質の浸漬ノズルは、モールド内
の溶鋼と溶融パウダーとの界面において、前述したよう
な局部損耗を生じる欠点がある。この局部損耗は低融点
物を有するパウダー溶融層との接触による黒鉛の酸化、
消失とこれにともなう組織のルーズ化からのアルミナ粒
子の離脱などが挙げられている。

このような浸漬ノズルの局部損耗の進行は、浸漬ノズル
自体は勿論のこと、連続鋳造としての連続鋳込みの中断
も余儀なくされることとなり、製造工程上の大きな問題
点となる。

そこで、最近では溶鋼と溶融パウダーとの界面に位置す
る、浸漬ノズルの相当位置にのみ、あるいは浸漬ノズル
の全体を、耐損耗性に優る骨材であるジルコニアを用い
たジルコニア−黒鉛質浸漬ノズルが使用されてきている
。

（発明が解決しようとする問題点） ジルコニア（ＺｒＯ□）はその高融点（２９５０℃）故
、溶鋼および溶融スラグに対する反応も低く、高耐食性
材料としての特性を有しているのであるが、複雑な相転
移とその大きい線膨張率による耐熱衝撃に劣る欠点があ
る。この耐熱衝撃性の低い点は浸漬ノズルとしての実用
上、ノズルの割れとして現れるため、操業上の不安定要
素となり工業的使用には問題が多い。

このため、ジルコニア特有の安定化処理や部分安定化処
理を行った材料を用いたジルコニア−黒鉛質浸漬ノズル
も使用されていきているのである。

しかし、この種ジルコニアー黒鉛質浸漬ノズルであって
も、溶融パウダーライン部分の局部損耗は従来のアルミ
ナ−黒鉛質浸漬ノズル材に比して、その損耗量が１／３
〜１１５程度向上はしたが、この程度の耐食性では未だ
不十分であり、さらに損耗量を少なくすることが望まれ
ている。

本発明は、かかる実情に鑑みて成されたものであり、鋼
の連続鋳造において、タンディツシュからモールドへ溶
鋼を鋳込む上で長時間にわたる鋳込みが可能な、局部損
耗が生じない連続鋳造用浸漬ノズルを提供せんとするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、連続鋳造用浸漬ノズルのモールドパウダー層
と接触する外表面部位に、炭化珪素を５０重量％以上含
有する耐火物を位置せしめて成ることを要旨とする連続
鋳造用浸漬ノズルである。

すなわち、連続鋳造用浸漬ノズルの溶鋼と溶融パウダー
界面相当部分における局部損耗対策として、本発明者等
が種々の材料についてその耐食性を比較検討した結果、
炭化珪素（ＳｉＣ）の有効性を確認し、本発明を成立せ
しめたのである。

つまり、浸漬ノズルの外周部で溶融パウダーと溶鋼界面
位置に相当する部位に、第１図に示す如く炭化珪素のス
リーブ２を設置した浸漬ノズルｌ、および第２図に示す
如くこの部位のノズル材中の黒鉛の一部を耐火珪素材２
′に代えた浸漬ノズル１によって、該当部位の局部損耗
は大幅に減少できていわゆる局部損耗の現象が見られず
、浸漬ノズル使用上の寿命決定要因からはずれるまでの
状況を呈したのである。

本発明において、炭化珪素の含有率が５０重量％以上の
耐火物とした理由は、後述する実験結果（表）に示す如
く、これ未満では目的とする耐食性が得られないからで
ある。

なお、本発明は前記したモールドパウダー層と接触する
外表面部位に、炭化珪素を５０重量％以上含有する耐火
物を位置せしめればよいのであって、その位置せしめる
方法としては特に限定されるものではないが例えば下記
の如き方法を採用すればよい。

■反応焼結による炭化珪素セラミックスにおける原料構
成とほぼ同様に、５０〜８０重量％の炭化珪素に、金属
珪素を２０〜５０重量％添加混合した配合物を、浸漬ノ
ズル本体における少なくとも溶鋼表面上の溶融パウダ一
層と接触する部分に配置して、アイソスタティックプレ
スによる成形後、還元性雰囲気で焼成することによって
炭化珪素の層を設ける。

■アルミナー黒鉛質材料の黒鉛量の内の６０重量％以上
を炭化珪素で代替した配合物を、浸漬ノズル本体におけ
る少なくとも？８鋼表面上の溶融パウダーと接触する部
分に配置して、アイソスタティックプレスによる成形、
還元性雰囲気での焼成と前記■と同様の方法で、該炭化
珪素含有層を設ける。

■炭化珪素を主成分とするセラミックス焼結体のリング
あるいは分割片の組合せにより、所定の製造法にて製作
された浸漬ノズルの溶融パウダーとの接触面を被覆する
ことによって、炭化珪素の層を設ける。なお、この場合
における炭化珪素セラミックスの製造法までを特に限定
するものではなく、ブロック状あるいはリング状にプレ
ス成形、焼成後期定形状に機械加工する方法、あるいは
当初より所定形状にプレスまたは射出法による成形を行
ない、その後焼成する方法等いずれの方法によるセラミ
ックスでも適用が可能である。また、この場合の炭化珪
素含有量は、耐火珪素セラミックスの製造法によっては
、金属珪素の残留や、焼結助剤の添加等があるため、必
ずしも限定できない。

ところで、前記■に記した金属珪素（Ｓｉ）の添加は、
後の還元雰囲気下での焼成により炭化珪素（ＳｉＣ）に
変化するとともに、自己焼結炭化珪素として、事前に配
合した炭化珪素との間に結合組織を形成し、あたかも当
初より炭化珪素の焼結体を配したのと同様の状況を得る
ことができる。この結合相としての炭化珪素の生成量と
して、珪素２０重量％が必要であり、５０重量％を超え
た珪素を添加すると、炭化珪素に変化しきらず、いわゆ
るフリーの珪素として金属珪素が残留し、その融点（１
４１０℃）より溶鋼との接触で珪素が溶融すると、ノズ
ルとしてその骨組織的に脆弱となるため、添加量として
５０重量％以下に抑えることが必要である。

また、前記■に記したノズルにおける黒鉛を炭化珪素に
変更する比率は本来ノズルに対する必要寿命と関連し、
溶融パウダーに弱い黒鉛量をできるだけ少量とすべきで
あるが、耐熱衝撃性維持の面を含めて、炭化珪素への代
替は６０重量％以上が必要である。当然の耐熱衝撃性を
あまり必要としない使用方法で実操業できる場合には、
黒鉛の全量を炭化珪化に代替することが有効である。

（実　施　例） 本発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの効果を確認するた
め、従来のノズル及び比較ノズルと共に実験を行なった
。その結果を以下に示す。

なお、従来ノズルとしては、アルミナ−黒鉛質とジルコ
ニア−黒鉛質の２材質を用いて既アルミナー黒鉛質ノズ
ルの溶融パウダーラインに各テスト材のスリーブを挿入
したスリーブ方式（第１図）で比較した。

ｉｌｌ基礎実験として、各材質の試験片（２０Ｘ２０Ｘ
１００ｍｍ）を作成し、１５ｋｇ高周波誘導炉で溶解し
たＡ１キルド鋼に、パウダーをのせ溶融した状態で、各
試験片について回転侵食テスト（１５５０℃×３時間）
を行った。

本テストの結果を、各試験片における溶融パウダーライ
ンレベルでの溶損寸法により下記表に示す。

前記表に示す溶損状況で明らかなように、従来材２材質
及び比較材３材質に比して、本発明の材質では５種類と
も高い耐食性を示した上に、溶融パウダーの浸透なども
生じていなかった。

（２）次に浸漬ノズル実体を用いた実験として、１ｔｏ
ｎ高周波誘導炉で溶解した溶鋼に連続鋳造用モールドパ
ウダーを前記したのと同様にのせ、スリーブ方式で各試
験材をセットした実体形状浸漬ノズルの溶鋼、溶融パウ
ダーへの浸漬テス）（１５５０’ｃｘ２時間）を行った
。

本実験による溶融パウダーラインの溶損状況も前記表に
合わせて示したが、前記基礎実験の結果とほぼ同様の傾
向であった。かつ、浸漬時の予熱を従来材の現場状況に
合せて実施した結果、本発明のノズルにおいても、熱衝
撃による割れや、溶鋼レベルでの大きな溶損もなく、連
続鋳造用浸漬ノズルとしての適用性も確認できた。

（３）次に、本発明材のうち前記表に記載したＥをパウ
ダーラインに配置した浸漬ノズルをタンディツシュにセ
ットして７０ｔｏｎ／チヤージの連続鋳造機にて鋳造テ
ストを行った。鋼種はアルミキルド鋼で、鋳込温度は１
５４０℃、モールドパウダーは従来より使用しているの
と同一種類のものを使用した。この結果、従来のパウダ
ーラインにジルコニア−黒鉛質を用いていた場合には、
連続鋳込が４チヤージまでであったのが、本発明材では
６チヤージの連続鋳込を実施でき、鋳込後のノズル残厚
調査ではまださらに２チヤージの鋳込が可能の状況を確
認できた。すなわち、溶損速度として、本発明材では、
ジルコニア−黒鉛質材の１／２以下と判明した。

すなわち、前記表に記した如く、種々の耐火材料の溶融
パウダーに対する耐食性を比較した結果、炭化珪素単体
あるいはアルミナ−黒鉛質の中に炭化珪素を５０重量％
以上含んだ材料の耐食性が、既ノズル材料に比して圧倒
的に良好であった。特に、炭化珪素単体の場合には、５
時間の試験時間を数回繰り返し行った後においても、寸
法的には完全な形状で残存し、損傷の形跡は全くなかっ
た。

（発明の効果） 以上説明したように本発明は、連続鋳造用浸漬ノズルの
モールドパウダー層と接触する外表面部位に、炭化珪素
を５０重量％以上含有する耐火物を位置せしめて成る構
成である為、連続鋳造用浸漬ノズルのモールドパウダー
との接触面の耐食性が大幅に向上し、連続鋳造における
操業の安定化、作業性の向上さらには生産性の向上に大
きく寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る浸漬ノズルの実施例を
示す断面図である。 １は浸漬ノズル、２はスリーブ、２′の炭化珪素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造用浸漬ノズルのモールドパウダー層と接
   触する外表面部位に、炭化珪素を５０重量％以上含有す
   る耐火物を位置せしめて成ることを特徴とする連続鋳造
   用浸漬ノズル。