JPS63248767A - 連続鋳造用ノズル - 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、組成中にＳｉＯ□分がほとんど含有しない（
以下シリカレスという）ノズルであって、耐食性および
耐熱衝撃性にすぐれた高耐用の鋼連続鋳造用ノズルに関
するものである。

（従来の技術および解決すべき開運点）鋼連続鋳造用ノ
ズルには、通常、アルミナ、シリカなどの酸化物と黒鉛
とからなる耐火物がある。

アルミナ−黒鉛質耐人物は溶鋼にたいする耐食性に優れ
ているのであるが、溶鋼表面に浮遊するスラグやパウダ
ーに対する耐食性に劣るほか、耐熱衝撃性が充分でない
。この場合、耐熱衝撃性を改善するためにアルミナ−黒
鉛質に溶融シリカを添加したアルミナ−シリカ−黒鉛質
ノズル（例えば、特公昭４７−４９４０９号公報、特公
昭４８−２８２５４号公報、特公昭４９−４３３６８号
公報および特公昭５７−５２１４１号公報等）が使用さ
れている。しかし、シリカ分の多いノズルは、耐熱衝撃
性にすぐれるのであるが。

溶鋼、スラブ、パウダー等の溶融物に対する耐食性が不
足するという欠点がある。組成中のＳｉＯ２分が溶鋼、
スラグ、パウダー等と反応して低融性物質を生成し溶出
してしまう結果、耐食性が不足してくるので、アルミナ
−シリカ−黒鉛質ノズルにおいても、溶融シリカ分の含
有量が多いほど耐食性が劣ることになる。とくに近年、
高酸素鋼の生産比率が増大し、この鋼種の操業ではＦｅ
０分による侵食が強くなることから、ＳｉＯ□分の少な
いノズル、またはシリカレスノズルの炉材が特に必要と
なっできた、さらに、アルミナ−黒鉛質ノズルやアルミ
ナ−シリカ−黒鉛質ノズルでは、通常、黒鉛およびカー
ボンボンドを形成する炭素が多く含有するために、極低
炭素鋼においてはノズルから溶鋼にＣが溶出するという
問題がある。しかし。

黒鉛を含む炭素の総量が少ないと耐熱衝撃性を低下する
欠点を生じるので、これらを低下することができないで
いた。

本発明の目的はシリカレスで、炭素分の少ない鋼連続鋳
造用ノズル、とくに、極低炭高酸素鋼用の鋼連続鋳造用
ノズルを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は１重量で、アルミナ３０〜６０％、酸窒
化アルミニウム３〜６０％、炭素１０〜４０％、繊維状
膨張黒鉛０．２〜７％の主たる耐火原料と有機結合剤と
を配合し、混練、成形後、還元性雰囲気下で焼成した鋼
連続鋳造用ノズルであって１組成中のＳｉＯ□分が使用
原料の不純物として不可避的に含有する量を限度とした
ことを特徴とする鋼連続鋳造用ノズルに存するものであ
る。

溶融金属に対し高い耐食性を有するアルミナの骨材を３
０〜６０％を使用する。酸窒化アルミニウムは耐火材料
として、最近注目されてきたものであり、その製造法と
して１例えば特開昭６１−１０６４６１号公報が開示さ
れている。第１表に酸窒化アルミニウムの性質を溶融ア
ルミナと比較して示した。

酸窒化アルミニウムは耐火材料として、良好な耐火性、
耐熱性を有しており、とくにアルミナより熱膨張率が小
さく（アルミナの熱膨張率８．２×１０′″＠／℃に対
して、酸窒化アルミニウムの熱膨張率７．３　Ｘ　１０
−’／’Ｃ）、炭化物や窒化物等の非酸化物系材料と同
様に溶融物に対して濡れ難い、という性質をもっている
。したがって、酸窒化アルミニウムを使用した耐火組成
物は耐熱衝撃性および、溶融金属やスラブ等の溶融物に
対して優れた耐食性を有している。アルミナ−黒鉛質ノ
ズルの耐熱衝撃性を改善する目的で、アルミナ−黒鉛質
ノズルに溶融シリカを添加したのがアルミナ−シリカ−
黒鉛質ノズルであるが、溶融シリカの添加によってこの
ような効果を発揮することができたのは。

溶融シリカの低熱膨張性が関係している。同様に。

酸窒化アルミニウムはアルミナより低膨張性であるので
、アルミナ−黒鉛質ノズルに酸窒化アルミニウムを添加
することによって、ノズルの耐熱衝撃性を改善すること
ができる。しかしながら、溶融シリカの熱膨張率は約０
，６　Ｘ　１０−“７℃であるのに対して、酸窒化アル
ミニウムの熱膨張率は７．３ｘ１０−＠／’Ｃであるか
ら溶融シリカに比べて、熱膨張率が大きい、したがって
、酸窒化アルミニウムの添加のみでは溶融シリカを添加
したアルミナ−シリカ−黒鉛質ノズルに匹敵するような
耐熱衝撃性の優れたノズルを得ることができないので、
耐熱衝撃性の改善に対して限界があり、以下に説明する
膨張黒鉛の併用が必要である。酸窒化アルミニウムの溶
融物に濡れ難い性質はノズルの耐食性を向上する。した
がって、鋼スラグの多い鋼種に対して優れた耐食性を示
し、とくに、ＦｅＯ侵食の強い極低炭素鋼においても使
用できる。また、溶融物に濡れ難い性質はノズル内に析
出するアルミナの付着力を弱めるから、ノズル内での閉
塞が少なくなる利点がある。

次に、酸窒化アルミニウムの使用割合について説明する
。酸窒化アルミニウムが３％より少ないと上述の如き耐
食性、耐熱衝撃性の効果が少なくなる。酸窒化アルミニ
ウムの混合割合が多くなる程耐食性及び耐熱衝撃性が向
上するが、６０％以上であるとこれらの性質の向上の度
合は小さくなるとともに、６０％以上であると酸窒化ア
ルミニウムがアルミナより高価であることから経済的で
なく、また他の混合すべき原料割合が低下し、良好なノ
ズルの製造が困難となる。

炭素は１０〜４０％の割合で混合する。本発明での炭素
としては無定形炭素１人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブ
ラック、ノぐイロカーボン、ノ（イログラファイト、炭
素層などが使用できる。本発明の性質上、ここにいう炭
素の中には繊維状膨張黒鉛を含まない。とくに天然黒鉛
が耐熱衝撃性、耐酸化性の向上の面から適している。使
用割合が１０％以下であると、耐熱衝撃性、耐食性が小
さくなり。

４０％以上では極低炭素鋼用として不適であり、熱伝導
率が大きくなりノズル閉塞を起こしやすくなる。

繊維状膨張黒鉛は、一般に、黒鉛粉末を、例えば濃硫酸
と硝酸溶液に浸漬することにより、黒鉛層間化合物を生
成させ、水洗して残余の硫酸および硝酸を充分に除去し
たのち、これを例えば６００〜１０００℃の高温に加熱
して前記層間を２０倍以上に膨張させたものである。こ
のほか、酸を使わずカリウム等アルカリ金属と有機分子
を含む三元層間化合物を黒鉛の層間に生成せしめ、これ
を同様に加熱することによって膨張黒鉛が得られるもの
もある。

本発明の実施例として使用した市販の膨張黒鉛を膨張さ
せたときは、原形の約５０〜１００倍体積が膨張し、通
常７〜１０ｍｍの長さをもつ繊維状を呈する。この繊維
状のものを粉砕すると、厚さ約１０μ重以下の超薄片を
得ることができる。繊維状膨張黒鉛は耐火物に使用した
とき、少量の含有で耐火物の弾性率を著しく小さくする
ことができ、耐火物の耐熱？Ｎ１！性を著しく向上する
ことができる。

したがって膨張黒鉛を使用したときは同一の耐熱衝撃性
の耐火物を得るための炭素量、とくに黒鉛量を減じるこ
とができる。アルミナ−シリカ−黒鉛質ノズルと同等の
耐熱衝撃性をもつアルミナ−酸窒化アルミニウムー黒鉛
質ノズルを得ようとすれば、溶融シリカと酸窒化アルミ
ニウムとの熱膨張率の相違から、後者では多量の黒鉛を
使用しなければならないこととなる。黒鉛を多量に使用
したノズルは機械的強度の低下等地の性質が不十分とな
る。したがって、この発明の完成には膨張黒鉛の利用が
不可欠となる。繊維状膨張黒鉛を使用したときは、黒鉛
を含む炭素の総量を減じることができるので、高酸素鋼
による炭素の酸化の問題を減少することができ、鋳造用
ノズルの耐用向上が図れるのである。繊維状膨張黒鉛は
０．２〜７％使用する。０．２％以下であると添加の効
果が現れない。７％以上であると膨張黒鉛は他の耐火原
料と比べると嵩が高いため、多量に使用すると混合が困
難で、混合時偏析の整置があるほか、性能の向上も著し
く鈍化し、経済的でなくなる。

繊維状膨張黒鉛の使用にあたっては、繊維状に膨張した
黒鉛を個々に分離するよう粉砕して使用すれば好ましい
が、繊維状のまま他の耐火原料に混ぜ、ミキサーで所定
の方法で混練すれば薄片に分離するので粉砕しなくとも
差支えない。

以上のアルミナ、酸窒化アルミニウム、炭素、膨張黒鉛
などの主たる耐火物のほか、必要により炭化珪素、珪素
、アルミニウムおよびこれら金属の合金を添加する。炭
化珪素は耐火物の組織の強度、耐酸化性、溶鋼、スラグ
に対する耐食性を向上させる。珪素、アルミニウムもし
くはこれらの合金は微粉末として使用し、高温における
機械的強度を向上させる。有機結合材としてノボラック
型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂などを使
用する。これらの粉体原料と結合材を上記添加物と共に
配合し、混練して常法のラバープレスで成形したのち、
還元性雰囲気下で焼成し鋳造用ノズルを製造する。

次に本発明の鋳造用ノズルの実施例について説明する。

第２表に本発明品の配合とその諸性質を示す。

本発明品は、比較例に比べると強度等においては、はぼ
、同様であるが耐食性および耐熱衝撃性において著しく
優れている。

第２表 （発明の効果）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 重量で、アルミナ３０〜６０％、酸窒化アルミニウム３
   〜６０％、炭素１０〜４０％、繊維状膨張黒鉛０．２〜
   ７％を主たる耐火原料としこれに有機結合剤を配合し、
   混練、成形後還元性雰囲気下で焼成した鋼連続鋳造用ノ
   ズルであって、組成中のＳｉＯ＿２分が使用原料の不純
   物として不可避的に含有する量を限度としたことを特徴
   とする鋼連続鋳造用ノズル。