KR20140098195A

KR20140098195A - 연속 주조용 침지 노즐 및 그 제조방법, 및, 그것을 이용한 연속 주조 방법

Info

Publication number: KR20140098195A
Application number: KR1020147017360A
Authority: KR
Inventors: 유타카 아와지야; 준 쿠보타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-08-07
Also published as: CN104039479A; JPWO2013100127A1; JP5360334B1; WO2013100127A1; KR101598739B1; CN104039479B

Abstract

본 발명의 목적은, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 우수한 연속 주조용 침지 노즐 및 그것을 이용한 연속 주조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 연속 주조용 침지 노즐은, 용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐로서, 상기 침지 노즐이, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성되어 있고, 상기 내벽면이, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료로 형성되는 영역 A으로 구성되며, 상기 영역 A을 구성하는 재료의 1500℃에 있어서의 선 팽창률이, 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 선 팽창률보다 크고, 상기 내벽면에 있어서의 1500℃의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면에 있어서의 900℃의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치의 차가, 0.40∼0.60%인 연속 주조용 침지 노즐이다.

Description

연속 주조용 침지 노즐 및 그것을 이용한 연속 주조 방법{IMMERSION NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING AND CONTINUOUS CASTING METHOD USING SAME}

본 발명은, 연속 주조용 침지 노즐 및 그것을 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다.

연속 주조에서는, 래들(ladle)로부터 턴디시(tundish)에 용융 금속을 주입할 때나, 턴디시로부터 주형에 용융 금속을 주입할 때에는, 롱 노즐, 침지 노즐, 슬라이딩 노즐 등으로 불리는 내화물로 만든 노즐이 사용되고 있다.

이들 노즐은, 용융 금속의 공기에 의한 산화 방지, 주형에의 안정 주입 확보 등의 목적에서 사용되고 있으며, 용융 금속에 대한 내용손성(耐溶損性), 내마모성 및 내스폴링성(spalling resistance) 등이 뛰어난 이유 때문에, 알루미나－탄소질의 내화물로 구성되는 경우가 많다.

그러나 알루미나－탄소질의 내화물은 용융 금속 중의 알루미나가 부착하기 쉽기 때문에, 알루미나－탄소질의 내화물로 구성되는 노즐을 이용한 경우에는, 용융 금속의 유로(流路)가 되는 노즐의 내벽면이나 토출 구멍에 알루미나가 부착ㆍ퇴적하여, 노즐 폐색에 의한 주조의 중지, 용융 금속의 주형 내에 있어서의 유동의 편류화(偏流化), 부착한 알루미나의 박리ㆍ탈락에 의한 주편(鑄片) 품질 저하 등의 문제를 일으키는 경우가 있었다.

그리고 이러한 문제에 대해, 알루미나가 부착하기 어려운 성질의 내화물의 개발 등, 노즐의 품질 개선이 널리 행해지고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, 「본체 내화재 및 용강(溶鋼)과 접하는 부분의 내화재로 구성되는 강의 연속 주조 내화 부재의 적어도 용강과 접하는 부분의 내화재로서 사용되는 내화물이, CaO:5∼40질량%, SiO₂:2∼30질량%, ZrO₂:35∼80질량%이고, 카본:5질량% 미만(제로를 포함)인 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조 내화 부재용 내화물」이 개시되어 있으며, 특허문헌 2에는, 「강의 연속 주조용 노즐로서 사용되는 내화물로서, 그 내화물을 구성하는 화학 조성이, 적어도 Al₂O₃:40∼80질량%, C:10∼40질량%, SiO₂:6∼40질량%, ZrO₂:0.1∼10질량%, 잔부(殘部)가 그 외의 내화성 물질 및 공업적으로 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강의 연속 주조용 노즐용 내화물」이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특개 2003－40672호 공보 특허문헌 2 : 일본 특개 2004－331462호 공보

본 발명자는, 특허문헌 1 및 2에 기재된 내화재(물)에 대해 검토한바, 제작되는 노즐의 내스폴링성은 양호하지만, 알루미나의 난부착성(이하, 「알루미나 난부착성」이라 한다.)에 대해서는 개선의 여지가 있는 것을 분명히 하였다.

그래서 본 발명은, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 뛰어난 연속 주조용 침지 노즐 및 그것을 이용한 연속 주조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 용융 금속의 유로를 구성하는 내벽면의 1500℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 900℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차(이하, 「내열충격지수」라고도 한다)가 소정 범위 내가 되도록, 내벽면을 열팽창율이 다른 2종 이상의 재료로 형성한 침지 노즐이, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 뛰어난 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다.

또, 본 명세서에서는, 「열팽창율」이란, 선(線) 팽창률을 의미하는 것이며, 또한, 재료의 선 팽창률에 이방성(異方性)이 있는 경우에는, 높이 방향(침지 노즐의 길이 방향)의 선 팽창률을 가리키는 것이다.

즉, 본 발명은, 아래 (1)∼(4)를 제공하는 것이다.

(1) 용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부(底部) 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐로서,

상기 침지 노즐이, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성되어 있고,

상기 내벽면이, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료로 형성되는 영역 A으로 구성되며,

상기 영역 A을 구성하는 재료의 1500℃에 있어서의 선 팽창률이, 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 선 팽창률보다 크고,

상기 내벽면의 1500℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면의 900℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치의 차가, 0.40∼0.60%인 연속 주조용 침지 노즐.

(2) 상기 토출 구멍이, 상기 영역 A에 형성되는 상기 (1)에 기재된 연속 주조용 침지 노즐.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 연속 주조용 침지 노즐을 이용하여 용융 금속을 주입하는 공정을 갖는 연속 주조 방법.

(4) 용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐을 제조하는 제조 방법으로서,

상기 침지 노즐을, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성하고,

상기 내벽면을, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료로 형성되는 영역 A으로 구성하며,

상기 영역 A을 구성하는 재료의 1500℃에 있어서의 선 팽창률을, 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 선 팽창률보다 크게 하고,

상기 내벽면의 1500℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면의 900℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치의 차를, 0.40∼0.60%로 하도록,

상기 영역 A을 구성하는 재료의 선 팽창률, 상기 재료 B의 선 팽창률, 상기 영역 A의 배치 길이, 및, 상기 영역 B의 배치 길이로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 조절 내지 설계하는 공정을 갖는, 연속 주조용 침지 노즐의 제조 방법.

이하에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 뛰어난 연속 주조용 침지 노즐 및 그것을 이용한 연속 주조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 복상(複相)(복수 피스(multiple－piece)) 구조의 침지 노즐의 내화재(물)에 관해, 각 재료의 조합 및 형성 영역 및 열팽창율을 고려하여 설계하는 것에 의해, 주조 전의 사전 평가를 행하는 일없이, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 뛰어난 연속 주조용 침지 노즐을 제작할 수 있기 때문에, 매우 유용하다.

[도 1] 도 1 (A)은 본 발명의 침지 노즐의 바람직한 실시 형태의 일 예를 나타내는 모식적인 사시도이며, 도 1 (B)은 도 1 (A)의 일부를 잘라낸 사시도이다.
[도 2] 도 2 (A)는 도 1 (A)의 절단면선 IA－IA로부터 본 모식적인 단면도이며, 도 2 (B)는 도 1 (A)의 절단면선 IB－IB로부터 본 모식적인 단면도이다.
[도 3] 도 3은 본 발명의 침지 노즐의 다른 실시 형태의 일 예를 나타내는 모식적인 단면도이다.

[침지 노즐]

본 발명의 연속 주조용 침지 노즐(이하, 「본 발명의 침지 노즐」로 약칭한다)은, 용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐이다.

다음으로, 본 발명의 침지 노즐의 전체 구성 및 각부 형상 등에 대해 설명한다.

<전체 형상>

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 침지 노즐(1)은, 용융 금속의 원통 모양 유로(2)를 구성하는 내벽면(3)의 저부(4) 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍(5)을 갖는다.

여기서, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 침지 노즐(1)은, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성되는 것이다.

또한, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 침지 노즐(1)의 내벽면(3)은, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료(이하, 해당 재료가 단독 또는 복수의 재료로 되는 경우를 포함하여 「재료 A」라고 한다)로 형성되는 영역 A으로 구성되어 있다.

본 발명에 있어서는, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 토출 구멍(5)은 영역 A 및 영역 B 중 어느 하나에 형성되어 있어도 좋지만, 침지 노즐의 폐색을 더 억제할 수 있는 이유로부터, 도 2에 나타내는 바와 같이, 토출 구멍(5)은 영역 A에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 재료 B로 형성되는 영역 B은, 침지 노즐(1)의 내벽면(3)에 있어서의 토출 구멍(5)의 상방 영역이어도 하방 영역이어도 좋다.

본 발명에 있어서는, 도 2 및 3에 나타내는 바와 같이, 재료 B는, 내벽면(3)의 영역 B뿐만 아니라, 침지 노즐의 외벽과 저부를 구성하는 것이지만, 침지 노즐의 외벽 중, 연속 주조 주형 내의 용융 플럭스에 접촉하는 부분은, 재료 B보다 내식성이 높은 재료(이하, 본 단락에서 「내식 재료」라고 한다)로 형성되는 원통 모양의 부재(도시하지 않음)에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 또, 이러한 구성은, 예를 들면, 미리 성형한 내식 재료로 구성되는 원통 모양의 부재 및 재료 A로 구성되는 원통 모양의 부재와, 분말 형태의 재료 B와, 결합재를, 정수압 프레스에 의해 프레스 성형하는 것에 의해, 일체로 성형할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 침지 노즐의 두께(도 1 중의 부호 Th), 원통 유로의 길이(도 1 중의 부호 L), 토출 구멍의 개구부 형상, 경사 각도 및 개구 지름 등에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 침지 노즐과 마찬가지로 설계할 수 있다.

<원통 모양 유로(내벽면)>

상기 원통 모양 유로를 구성하는 침지 노즐의 내벽면은, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과 상기 재료 B와 다른 재료 A로 형성되는 영역 A으로 구성되어 있다.

본 발명에 있어서는, 재료 A 및 재료 B는, 재료 A의 1500℃에 있어서의 열팽창율이 재료 B의 1500℃에 있어서의 열팽창율보다 크게 되도록 적당히 선택하는 것이다.

또, 재료 A는, 상술한 바와 같이, 상기 재료 B와 다른 단독 또는 복수의 재료를 말하지만, 재료 A가 복수의 재료로 되는 경우는, 모든 재료의 1500℃에 있어서의 열팽창율이 재료 B의 1500℃에 있어서의 열팽창율보다 크게 되도록 적당히 선택하는 것이다.

(재료 A)

상기 재료 A로서는, 구체적으로는, 예를 들면, MgO－Al₂O₃ 등의 논 카본－스피넬(non-carbon spinel)계 재료; MgO－C－Al 등의 노즐의 계면 장력을 저감하는 재료; CaO－MgO－C 등의 저 융점 물질의 생성에 의해 부착을 방지하는 재료; 등의 알루미나 난부착성 재료를 들 수 있으며, 이들을 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

(재료 B)

상기 재료 B로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 알루미나 그라파이트 등의 알루미나－탄소질 재료 등을 들 수 있으며, 이들을 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

본 발명에 있어서는, 상기 재료 A로 형성되는 영역 A의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 침지 노즐의 살 두께에 대해 10∼50%의 두께인 것이 바람직하며, 15∼40%의 두께인 것이 더 바람직하다.

구체적으로는, 침지 노즐의 살 두께가 20㎜인 경우, 상기 재료 A로 형성되는 영역 A의 두께는 2∼10㎜인 것이 바람직하며, 3∼8㎜인 것이 더 바람직하다.

또, 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 침지 노즐의 살 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 10∼40㎜의 범위에서 적당히 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재료 A로 형성되는 영역 A의 배치 길이(유로의 길이 방향)는, 후술하는 내열충격지수의 산출에 영향을 주는 파라미터이기 때문에, 침지 노즐의 내벽면의 1500℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 900℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차가 0.40∼0.60%가 되는 범위에서 적당히 설계할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들면, 침지 노즐의 원통 유로의 길이가 600㎜인 경우, 상기 재료 A로 형성되는 영역 A의 배치 길이는 120∼240㎜인 것이 바람직하며, 150∼210㎜인 것이 더 바람직하다.

또, 상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 침지 노즐의 원통 유로의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 500∼950㎜의 범위에서 적당히 설계하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 재료 A로 형성되는 영역 A은, 반드시 1개소에 연속해서 배설될 필요는 없으며, 복수 개소에 나누어 배설되어도 좋다.

또한, 영역 A을 형성하는 재료 A도, 상술한 바와 같이, 반드시 1종류로 구성될 필요는 없으며, 복수 종류의 재료를 병용할 수도 있다.

한편, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 침지 노즐의 살 두께와 같은 값, 즉, 상기 재료 B만으로 외벽면까지 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B의 배치 길이(유로의 길이 방향)는, 영역 A과 마찬가지로, 적절히 설계할 수 있으며, 예를 들면, 침지 노즐의 유로의 길이가 600㎜인 경우, 360∼480㎜인 것이 바람직하고, 390∼450㎜인 것이 더 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B은, 영역 A과 마찬가지로, 반드시 1개소에 연속해서 배설될 필요는 없으며, 복수 개소에 나누어 배설되어 있어도 좋다(예를 들면, 도 3 참조).

본 발명에 있어서는, 상기 원통 모양 유로를 구성하는 침지 노즐의 내벽면은, 반드시 평활할 필요는 없고, 용강의 주입을 저해하지 않을 정도의 요철이나, 길이 방향의 단차(段差)(내경의 확대 및/또는 축소) 등의 임의의 내벽면 형상을 갖고 있어도 좋다.

또한, 내벽면의 중심축에 직교하는 단면(斷面) 형상도, 반드시 원형일 필요는 없으며, 예를 들면, 타원과 같은 단면 형상으로 해도 좋다.

<열팽창율>

본 발명의 침지 노즐은, 내벽면의 1500℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 내벽면의 900℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차(내열충격지수)가, 0.40∼0.60%이다.

여기서, 본 발명에 있어서는, 열팽창율의 높이 방향의 평균치는 아래 식 (I)에 의해 산출되는 값을 말하며, 내열충격지수는 아래 식 (Ⅱ)에 의해 산출되는 값을 말한다.

α(T)=(αA×LA/L)+(αB×LB/L)...(I)

내열충격지수=α(1500℃)－α(900℃)...(Ⅱ)

T:온도(℃)

α(T):온도 T에서의 침지 노즐의 내벽면에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치(%)

αA:재료 A의 온도 T에서의 열팽창율(%)

αB:재료 B의 온도 T에서의 열팽창율(%)

LA:재료 A(영역 A)의 높이 방향의 배치 길이(㎜)

LB:재료 B(영역 B)의 높이 방향의 배치 길이(㎜)

L:침지 노즐의 원통 유로의 길이(㎜)

또, 상기 식 (I)에서, 재료 A가 복수의 재료로 되는 경우, αA는 「각 재료의 온도 T에서의 열팽창율(%)의 높이 방향의 평균치」를 말하며, 또한, 영역 A이 복수 개소에 배설되어 있는 경우, LA는 「각 개소의 높이 방향의 배치 길이(㎜)의 합계」를 말하고, 마찬가지로, 영역 B이 복수 개소에 배설되어 있는 경우, LB는 「각 개소의 높이 방향의 배치 길이(㎜)의 합계」를 말한다.

본 발명자는, 상기 내열충격지수가 0.40∼0.60%이면, 열팽창율이 높은 알루미나 난부착성 재료를 이용해도, 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 모두 뛰어난 침지 노즐이 되는 것을 찾아냈다.

즉, 연속 주조에 있어서, 침지 노즐은, 통상, 예열 후에 용융 금속이 주입되지만, 주입되는 용융 금속에 의해 내벽면과 외벽면의 온도 차(온도 구배)가 발생하기 때문에, 종래 공지된 침지 노즐에서는, 열 충격에 의해 스폴링 파괴가 발생하는 경우가 있다.

이에 대해, 본 발명의 침지 노즐은, 내벽면에 접하는 용융 금속의 온도를 상정한 1500℃에 있어서의 침지 노즐 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 예열 후에 자연 냉각된 온도를 상정한 900℃에 있어서의 침지 노즐 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차를 특정 범위가 되도록, 용융 금속의 유로를 구성하는 내벽면을 열팽창율이 다른 2종 이상의 재료로 형성하는 것에 의해, 내스폴링성뿐만 아니라, 알루미나 난부착성도 개선되는 것을 알았다.

본 발명에 있어서는, 상술한 재료 A의 재질과 영역 A의 배치에 관한 자유도를 확보하면서, 내열충격성도 양호해지는 이유로부터, 상기 내열충격지수는 0.50∼0.58%인 것이 바람직하다.

[연속 주조 방법]

본 발명의 연속 주조 방법은, 상술한 본 발명의 침지 노즐을 이용하여 용융 금속을 주입하는 공정을 갖는 연속 주조 방법이다.

여기서, 상기 공정으로서는, 예를 들면, 래들로부터 턴디시에 용융 금속을 주입하는 공정, 턴디시로부터 주형에 용융 금속을 주입하는 공정 등을 들 수 있다. 또, 본 발명에 있어서는, 상기 공정에 있어서의 용융 금속의 주입 속도 등의 조건, 다른 공정(예를 들면, 압연 공정, 냉각 공정 등)에 대해서는, 종래 공지된 연속 주조 방법과 마찬가지로 설계할 수 있다.

또한, 본 발명의 연속 주조 방법은, 예열한 침지 노즐에 용융 금속을 주입하여 주조를 개시하는 경우뿐만 아니라, 연속 주조의 도중에 예열한 침지 노즐의 선단부를 주형 내의 용강 중에 침지한 후, 이 침지 노즐에의 용융 금속의 주입을 개시하는 경우에도 적용할 수 있다. 또, 후자의 경우에 있어서도, 침지 노즐의 내스폴링성을 같은 지표에 의해 평가할 수 있다.

[제조 방법]

본 발명의 제조 방법은, 상술한 본 발명의 침지 노즐을 제조하는 제조 방법으로서, 본 발명의 침지 노즐의 특징, 즉, 침지 노즐을 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성하고, 침지 노즐의 내벽면을 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과 상기 재료 B와 다른 재료 A로 형성되는 영역 A으로 구성하며, 상기 재료 A의 1500℃에 있어서의 열팽창율을 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 열팽창율보다 크게 하고, 상기 내벽면의 1500℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면의 900℃에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차를 0.40∼0.60%로 하도록, 상기 재료 A의 열팽창율, 상기 재료 B의 열팽창율, 상기 영역 A의 배치 길이, 및, 상기 영역 B의 배치 길이로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 조절 내지 설계하는 공정을 갖는 제조 방법이다.

실시예

<노즐 형성 재료>

아래 표 1에 나타내는 노즐 형성 재료에 대해, 이하에 나타내는 방법에 의해 열팽창율을 측정했다.

구체적으로는, 각 재료로부터 시험편(20㎜×20㎜×100㎜)을 제작하고, 제작한 시험편을 비활성 가스 분위기 중에서 가열시켜, 900℃ 및 1500℃에서의 시험편의 길이를 측정하고, 실온에서 측정한 시험편의 길이와 비교함으로써 산출했다. 결과를 아래 표 1에 나타낸다. 또, 아래 표 1 중, 노즐 형성 재료의 괄호 내의 수치(%)는, 금속 알루미늄(Al)의 함유량(질량%)을 나타낸다.

<실시예 1∼3, 비교예 1∼5>

상기 표 1에 기재한 각 재료 중, 아래 표 2에 나타내는 재료를 이용하여, 이하에 나타내는 사이즈의 침지 노즐을 제작했다. 또, 재료 B로 형성한 영역 B 이외의 부분(영역 A)에 대해서는, 재료 A로 형성했다.

ㆍ 침지 노즐의 살 두께 : 20㎜

ㆍ 침지 노즐의 원통 유로의 길이 : 600㎜

ㆍ 재료 A(영역 A)의 두께 : 5㎜

ㆍ 재료 B(영역 B)의 두께 : 20㎜

ㆍ 재료 A(영역 A)의 높이 방향의 배치 길이(㎜) : 아래 표 2 중, 재료란의 괄호 내 기재 참조

ㆍ 재료 B(영역 B)의 높이 방향의 배치 길이(㎜) : 아래 표 2중, 재료란의 괄호 내 기재 참조

<열팽창율 차(내열충격지수)>

제작한 각 침지 노즐에 대해, 상기 식 (I)으로부터 침지 노즐의 내벽면에 있어서의 열팽창율의 높이 방향의 평균치를 산출하고, 상기 식 (Ⅱ)으로부터 내열충격지수를 산출했다. 내열충격지수를 아래 표 2에 나타낸다.

<내스폴링성>

기장 23m, 주편 두께 250㎜, 주편 폭 1900㎜∼2100㎜의 수직 굽힘형 연속 주조기에서, 턴디시로부터 주형에 용융 금속을 주입하는 침지 노즐로 제작한 각 노즐을 사용하고, 내스폴링성을 평가했다.

구체적으로는, 우선, 침지 노즐의 내부 온도가 900℃ 정도가 되도록 예열했다.

그 후, 용융 금속을 턴디시로부터 침지 노즐을 통해 주형에 주입했다.

또, 용융 금속의 초기 주입 속도는, 1000㎏/분 정도로 제어하여 행했다.

또한, 용융 금속의 래들에서의 온도는 약 1560℃이고, 침지 노즐에 도달할 때의 온도는 약 1530℃로 추정할 수 있다.

용융 금속을 주입한 직후의 침지 노즐의 표면을 육안으로 관찰하고, 깨어짐ㆍ균열의 유무를 조사했다. 깨어짐ㆍ균열이 없었던 것을 내스폴링성이 뛰어난 것으로 하여 「○」으로 평가하고, 깨어짐ㆍ균열이 있던 것을 내스폴링성이 떨어지는 것으로 하여 「×」로 평가했다. 결과를 아래 표 2에 나타낸다.

<알루미나 난부착성>

내스폴링성의 평가와 마찬가지의 시험 조건으로, 용융 금속을 턴디시로부터 침지 노즐을 통해 주형에 주입하고, 용융 금속의 정상 주조 상태에서의 주입 속도를 4000㎏/분 정도로 제어했다.

용융 금속의 주입을 개시하고, 180분간 경과한 후에 연속 주조를 중지했다.

그 후, 사용한 각 노즐의 내벽면(특히, 토출 구멍 부근)을 육안으로 확인하고, 알루미나의 부착 유무를 조사했다. 알루미나의 부착이 없었던 것을 알루미나 난부착성이 뛰어난 것으로 하여 「○」로 평가하고, 노즐의 내벽면에의 알루미나의 부착량이 평균해서 10㎜ 두께 이상이었던 것을 알루미나 난부착성이 떨어지는 것으로 하여 「×」로 평가했다. 결과를 아래 표 2에 나타낸다.

또, 내스폴링성이 떨어지는 결과가 되었던 침지 노즐에 대해서는, 안전성의 관점으로부터, 연속 주조를 행할 수 없었기 때문에, 알루미나 난부착성의 평가는 행하지 않았다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 알루미나 그라파이트만으로 내벽면을 형성한 비교예 5의 침지 노즐은, 내스폴링성에는 뛰어나지만, 알루미나 난부착성이 떨어진다.

또한, 용융 금속의 유로를 구성하는 내벽면을 열팽창율이 다른 2종의 재료로 형성한 경우에 있어서도, 1500℃에 있어서의 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 900℃에 있어서의 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차(내열충격지수)가 소정 범위 밖이 되는 비교예 1∼4의 침지 노즐은, 내스폴링성이 떨어지는 것을 알 수 있었다.

이에 대해, 용융 금속의 유로를 구성하는 내벽면을 열팽창율이 다른 2종의 재료로 형성하고, 또, 1500℃에 있어서의 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치와 900℃에 있어서의 내벽면의 열팽창율의 높이 방향의 평균치의 차(내열충격지수)가 소정 범위 내가 되는 침지 노즐은, 모두 내스폴링성 및 알루미나 난부착성이 뛰어난 것을 알 수 있었다(실시예 1∼3). 또한, 실시예 2 또는 3과 같은 재료를 이용한 경우라도, 영역 A 및 영역 B의 배치 길이를 변경하는 것에 의해 열팽창율 차를 소정 범위 밖으로 한 비교예 4 또는 3에서는 내스폴링성이 떨어지는 것으로부터, 재료 A(알루미나 난부착성 재료)의 열팽창 특성과 아울러, 재료 A의 배설 범위의 설계가 중요한 것을 알 수 있다.

1 침지 노즐
2 원통 모양 유로
3 내벽면
4 저부
5 토출 구멍
Th 침지 노즐의 살 두께
L 원통 모양 유로의 길이
A 재료 A
B 재료 B

Claims

용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐로서,
상기 침지 노즐이, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성되어 있고,
상기 내벽면이, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료로 형성되는 영역 A으로 구성되며,
상기 영역 A을 구성하는 재료의 1500℃에 있어서의 선 팽창률이, 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 선 팽창률보다 크고,
상기 내벽면의 1500℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면의 900℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치의 차가, 0.40∼0.60%인 연속 주조용 침지 노즐.
청구항 1에 있어서,
상기 토출 구멍이, 상기 영역 A에 형성되는 연속 주조용 침지 노즐.
청구항 1 또는 2에 기재된 연속 주조용 침지 노즐을 이용하여 용융 금속을 주입하는 공정을 갖는 연속 주조 방법.
용융 금속의 원통 모양 유로를 구성하는 내벽면의 저부 근방의 측면에, 축심에 대해 좌우 대칭인 한 쌍의 토출 구멍을 구비한 연속 주조용 침지 노즐을 제조하는 제조 방법으로서,
상기 침지 노즐을, 높이 방향의 전 길이에 걸쳐 재료 B로 연속적으로 구성하하고,
상기 내벽면을, 상기 재료 B로 형성되는 영역 B과, 상기 재료 B와 다른 재료로 형성되는 영역 A으로 구성하며,
상기 영역 A을 구성하는 재료의 1500℃에 있어서의 선 팽창률을, 상기 재료 B의 1500℃에 있어서의 선 팽창률보다 크게 하고,
상기 내벽면의 1500℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치와 상기 내벽면의 900℃에 있어서의 선 팽창률의 높이 방향의 평균치의 차를, 0.40∼0.60%로 하도록,
상기 영역 A을 구성하는 재료의 선 팽창률, 상기 재료 B의 선 팽창률, 상기 영역 A의 배치 길이, 및, 상기 영역 B의 배치 길이로부터 선택되는 적어도 하나 이상을 조절 내지 설계하는 공정을 갖는, 연속 주조용 침지 노즐의 제조 방법.