WO2009072217A1

WO2009072217A1 - 浸漬ノズルおよび連続鋳造方法

Info

Publication number: WO2009072217A1
Application number: PCT/JP2007/073903
Authority: WO
Inventors: Satoru Ito; Shinichi Fukunaga; Masaharu Sato; Taijiro Matsui; Mineo Niitsuma; Tomohide Takeuchi
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-06-11
Also published as: BRPI0722298A2; CN101888910B; BRPI0722298B1; KR20100057095A; CN101888910A

Abstract

本発明は、耐用性を向上できる浸漬ノズル、および、この浸漬ノズルを予熱する予熱工程を含む連続鋳造方法を提供するもので、溶融金属の連続鋳造方法に使用される浸漬ノズルであって、マグネシアと、スピネルと、ドロマイトクリンカーと、マグネシアおよびスピネルの混合物と、マグネシアおよびドロマイトクリンカーの混合物のうちいずれか、および、フリーカーボンを含んで構成された耐火物にて形成されており、高周波誘導加熱によって予熱されることを特徴とする。

Description

浸漬ノズルおよび連続铸造方法

技術分野

本発明は、溶融金属の連続铸造方法に使用される浸漬ノズル、および、この浸漬ノズルを予熱する予熱工程を含む連続鍀造方法に関明

する。

田

背景技術書

従来、溶融金属を連続的に冷却凝固させて所定形状の铸片を形成する連続铸造方法が知られており、この連続铸造方法では、浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールド（水冷铸型）内に溶融金属を注入する铸造工程が実施される。

浸漬ノズルは、タンディッシュの底部に取り付けられて、タンデイツシュ内の溶融金属をノズル下端の吐出口よりモールド内に吐出するように構成されている。この浸漬ノズルは、下端側をモールド内の溶融金属中に浸漬させた状態で使用され、これにより、注入溶融金属の飛散を防止すると共に、注入溶融金属の大気との接触を防止して酸化を抑制している。また、浸漬ノズルは、整流化した状態で注入可能であるため、溶融金属に浮遊するスラグや非金属介在物などの不純物が溶融金属中へ巻き込まれることを防止している。結果、铸片品質を改善できると共に、操業の安定性を確保できる。

このような浸漬ノズルは、一般的に、 A l ₂ O 3 一 S i 0 ₂ 一 C (カーボン）耐火物や A l ₂ O 3 一 C耐火物にて形成されている。これら A 1 ₂ O 3 一 C含有耐火物製の浸漬ノズルは、 A 1 ₂ O 3 が耐火性および溶融金属に対する耐食性に優れ、 Cが介在物（スラグ成分）に対して濡れ難く、低膨張率および高熱伝導性を有することから、現在、溶融金属の連続铸造において最も広く用いられている通常、浸漬ノズルは、その内外層で曝される環境が異なるため、内外層には別材質の耐火物が使われ、また、モールド湯面上に浮遊するスラグからパウダーライン部を保護するためにも、パウダーラィン部には別材質の耐火物が用いられている。

しかしながら、 A 1 ₂ O 3 一 C含有耐火物製の浸漬ノズルは、溶融金属が流通するノズル内周部に析出物が付着しやすいという性質を有している。析出物の付着は、特に非浸漬部のノズル内周部の温度勾配の大きな部分および吐出口付近の溶融金属流速の低下する部分に多く、付着物によって铸造作業が困難になることがある。また、铸造中に付着物を除去する作業を行う必要があり、ここで除去された付着物は铸片中に取り込まれて大型介在物となり、铸片品質を悪化させる原因となる。付着する析出物の主成分は ο; Α 1 ₂ Ο 3 であり、脱酸生成物として溶融金属中に含まれている A 1 ₂ O 3 がノズル内周部に析出して堆積するものと考えられる。ノズル内周部への析出物付着は、特にアルミキルド鋼の連続铸造において顕著に観察される。

この問題に対して、従来、ノズル内周部を C a O : 2 0質量％以上、黒鉛： 3 0質量％以下でぁり、構成粒子の最大粒径が 0 . 5 m m以下である C a O— M g O—黒鉛含有耐火物で形成するものが、例えば、特開平 2 0 0 5 - 6 0 1 2 8号公報に開示されているが、この C a O— M g O —黒鉛含有耐火物では、溶融金属に含まれる A 1 ₂ O 3 が析出してノズル内周部に堆積しょうとしたとき、当該耐火物中の C a Oと堆積した A 1 ₂ O 3 とが反応して低融点物質を形成する。これにより、 A 1 ₂ 0 ₃ がノズル内周部に堆積せずに順次溶融金属で洗い流されることになり、ノズル内周部への析出物の付着を防止できる。

また、上記問題に対して、ノズル内周部をスピネル（M g O * A 1 ₂ O 3 ) : 5 0〜 9 5質量％、ペリクレ一ス（M g O) : 0〜 2 0質量％、黒鉛： 5〜 3 0質量％、不可避的不純物： 3質量％以下のスピネル一べリクレース一黒鉛系の耐火物で形成するものが、例えば、特開平 1 1 一 3 2 0 0 4 7号公報に開示されているが、このスピネル一べリクレース一黒鉛系の耐火物では、溶融金属が流れて耐火物が高温環境下に曝されることにより、耐火物中の M g成分と O成分あるいは C O成分とが反応して、耐火物表面に緻密な M g〇層が生成される。この M g O層は、気孔率が略ゼロに近く非常に緻密な組織を有するため、溶融金属中の A 1 ₂ 0₃ 介在物が M g〇層の上に付着することが少ない。これにより、ノズル内周部への析出物の付着を防止できる。

ところで、上記鍀造工程では、浸漬ノズルの温度が低い場合、溶融金属の注入を開始する際に浸漬ノズルの割れや閉塞が起こる等の不具合が発生することがある。このため、浸漬ノズルを予熱しておくことで、溶融金属の注入を開始した際に浸漬ノズルに生じる温度差を減少させて、上記不具合の発生を防止することが考えられる。

このような予熱法としては、例えば図 4に示すようにバーナー 1 0 0により燃焼ガスを吹き付けるものが考えられる。

また、浸漬ノズルの外周を電熱器で囲み伝熱 · 輻射により加熱する方法も提案されている（例えば、特開平 1 0 — 1 1 8 7 4 6号公報参照）。

しかしながら、上記特開平 2 0 0 5— 6 0 1 2 8号公報に記載の C a O— M g O—黒鉛含有耐火物ゃ、特開平 1 1 — 3 2 0 0 4 7号公報に記載のスピネル一べリクレース一黒鉛系の耐火物は、いずれも高熱膨張材である。このため、これらの耐火物を使用した浸漬ノズルを予熱した後、鐯造工程を実施する場合、次の（A ) 、 ( B ) のような問題がある。

( A ) 図 4に示すようなバーナー 1 0 0 を用いて予熱する場合、ノズルの上端からバーナー 1 0 0 を挿入して、内部に燃焼ガスを吹き付け下端側の吐出孔より排気する。このため、ノズル全体を均一に加熱することが困難であり、この温度差による熱応力や材質間の熱膨張差に起因した割れが発生してしまう。

また、バーナーによる予熱の場合、予熱に要する時間が長く、かつ、燃焼ガスより生じる酸化性雰囲気により、耐火物中の C成分が酸化により c oガスめるいは C O ₂ ガスとなつて消失してしまう。このため、耐火物中に大径の気孔が形成されて、铸造工程において当該気孔内に溶融金属が侵食し易くなり、溶損が進行し易くなってしまう問題がある。

( B ) 特開平 1 1 一 3 2 0 0 4 7号公報に記載の電熱器を用いて予熱する場合、 C成分の消失は防止できるものの、伝熱 · 輻射によりノズルを加熱しているので、部分的には 1 4 0 0 °cに達するが全体を均一に加熱することはやはり難しい発明の開示

本発明の目的は、耐用性を向上できる浸漬ノズル、および、この浸漬ノズルを予熱する予熱工程を含む連続铸造方法を提供することにある。

本発明は、浸漬ノズルを均一に加熱するためには、高周波誘導加熱を用いるのが良いとの知見に基づいて案出されたものであり、本発明の要旨とするところは以下の通りである。

( 1 ) 本発明に係る浸漬ノズルは、溶融金属の連続铸造方法に使用される浸漬ノズルであって、マグネシアと、スピネルと、ドロマイ卜クリンカーと、マグネシアおよびスピネルの混合物と、マグネシァおよびドロマイトクリンカ一の混合物のうちいずれか、および、フリーカーボンを含んで構成された耐火物にて形成されており、高周波誘導加熱によって予熱されることを特徴とする。

本発明の浸漬ノズルは、ノズル内周部のみを上述の耐火物にて形成する構造や、ノズルの全てを上述の耐火物にて形成する構造など、少なくともノズル内周部を上記耐火物にて形成する構造とすることが好ましい。また、予熱終了時の温度は最低でも 1 1 0 o °c以上となることが好まし .い。

マグネシア、スピネルおよびドロマイトクリンカ一は、通常、添加できる石状のものが原料として用いられる。

マグネシアであれば、主成分として M g Oを 9 0質量％以上と不可避的不純物を 1 0質量％以下含むもの、より好ましくは M g〇を 9 5質量％以上と不可避的不純物を 5質量％以下含むものをいう。スピネルは A 1 ₂ O a · M g Oを 9 0質量％以上と不可避的不純物を 1 0質量％以下含むもの、より好ましくは A 1 ₂ 0 ₃ - g O を 9 5質量％以上と不可避的不純物を 5質量％以下含むものをいうドロマイトクリンカ一は天然ドロマイトを高温焼成した、 M g O および C a Oの焼結体を主成分とするものをいう。

フリーカーボンは、例えば、通常、鱗状黒鉛、電極屑、無煙炭、土状黒鉛等の添加黒鉛の他、バインダが焼成した際に残留した炭素分をも含む。

このような浸漬ノズルは、例えば、各種無機物、鱗状黒鉛とバインダとしてのフエノール樹脂などを混練したものを、 C I P法などにて所定の形状に成形し、これを還元焼成することにより形成される。

なお、スピネルとドロマイトクリンカーとの組み合わせは、スピネル中の A 1 ₂ 0 ₃ とドロマイトクリンカー中の C a Oとで低融点物質を形成するため不適である。

この発明によれば、耐火物中にフリーカーボンが存在することにより、高周波誘導加熱にて上述のフリーカーボンを選択的に加熱でき、図 4ゃ特開平 1 0— 1 1 8 7 4 6号公報に示すような従来の加熱法にて予熱する場合に比べて、浸漬ノズルを均一に予熱できる。このため、铸造工程にて溶融金属の注入を開始する際において、溶融金属により浸漬ノズルが受ける熱衝撃を緩和でき、割れ等の不具合が発生することを防止できる。

また、高周波誘導加熱によれば、従来のように燃焼ガスを使用せずに短時間で予熱を完了できるので、耐火物中のフリーカーボンの消失が少なく、溶融金属によるノズル内周部の溶損速度を低減できる。

そして、マグネシア、スピネルおよびドロマイトクリンカ一はそれぞれ M g O成分を含んでいるので、铸造工程においてはノズル内周面に緻密な M g O層を生成でき、 A l ₂ O 3 介在物がノズル内周部に付着することを防止できる。

また、ドロマイトクリン力一を使用してノズルを形成した場合、ドロマイトクリンカ一中の C a Oと溶融金属に含まれる A 1 ₂ O 3 とで低融点物質を形成するので、 A 1 ₂ 0 ₃ 介在物がノズル内周部に付着することを防止できる。さらにこの場合、耐火物中で前述の低融点化合物が形成された後、耐火物中に残存した M g 0粒子同士が合体 · 粗大化して比較的融点の高い反応生成物を形成し、これにより、ノズル内周部の溶損を抑制できる。

さらに、マグネシアとスピネル、あるいはマグネシアとドロマイトクリンカ一との混合物を使用する場合、マグネシアの分量を調整することにより、溶損速度を任意に制御できる。したがって、浸漬ノズルの耐用性を向上させることができる。

( 2 ) 本発明に係る浸漬ノズルは、上記（ 1 ) に記載の浸漬ノズルにおいて、溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる 2層構造となっており、内層は、マグネシアと、スピネルと、ドロマイ卜クリンカーと、マグネシアおよびスピネルの混合物と、マグネシァおよびドロマイトクリンカ一の混合物のうちいずれか、および、フリー力一ボンを含んで構成された耐火物にて形成され、外層は、内層とは組成および配合のいずれかが異なる耐火物であって、アルミナ、ムライト、シリカ、ジルコニァ、 C a O— Z r 〇 ₂ クリン力 ―、スピネル、マグネシア、ジルコ二アムライトおよび炭化珪素のうち 1〜 3種と、フリー力一ボンとを含んで構成された耐火物、または、ドロマイトクリン力一と、ジルコニァ、 C a O— Z r 〇 ₂ クリンカ一およびマグネシアのうち 1種あるいは 2種と、フリーカーボンとを含んで構成された耐火物にて形成されていることを特徴とする。

これらの原料はいずれも天然に採取された、もしくは、合成された原料である。アルミナであれば、 A l ₂ O 3 を主成分とするものである。ムライトは、 3 A 1 ₂ O 3 · 2 S i O a を主成分とするものである。シリカは、 S i 〇 ₂ を主成分とするものである。ジルコニァは、 Z r O 2 を主成分とするも,のである。

C a 0— Z r O 2 クリン力一は、 C a Oおよび Z r 〇 ₂ の焼結体を主成分とするものである。

ジルコ二アムライトは、 Z r〇 ₂ ： 3 2〜 4 2質量％、 A 1 ₂ O 3 : 4 0〜 5 0質量％ぉょび3 1 0₂ : 1 3〜 2 3質量％を主成分とするものである。炭化珪素は、 S i Cを主成分とするものである。なお、マグネシア、スピネルおょぴドロマイトクリンカーについては前述の通りである。

これら原料は、いずれも主成分を 9 0質量％以上と不可避的不純物を 1 0質量％以下含むもの、より好ましくは主成分を 9 5質量％以上と不可避的不純物を 5質量％以下含むものである。

この発明によれば、内層および外層を構成する耐火物中にはいずれもフリーカーボンが存在するので、高周波誘導加熱にてフリー力 —ボンを選択的に加熱でき、浸漬ノズルを均一に予熱できる。このため、铸造工程にて溶融金属の注入を開始する際、割れ等の不具合が発生することを防止できる。

また、外層には、内層と組成が異なる耐火物、あるいは、内層と使用原料が同一でも配合比が異なる耐火物を使用するので、内層および外層のそれぞれに異なる機能を付与することができる。

すなわち、内層の機能により、上記（ 1 ) 記載の浸漬ノズルと同様に、溶融金属中の A 1 ₂ O ₃ 介在物がノズル内周部に付着することを防止でき、かつ、溶融金属による当該内層の溶損を抑制できるそして、例えば、外層を構成する耐火物にマグネシアや、スピネル、ドロマイトクリンカーを含有させた場合、内層および外層の熱膨張係数がほぼ等しくなるので、この熱膨張差に起因する応力割れを防止できる。

また、例えば、外層を構成する耐火物にジルコニァを含有させた場合、モールド内の溶融金属湯面上に浮遊しているスラグに対する耐食性を向上でき、スラグによる外層の溶損を抑制できる。

さらに、例えば、外層を構成する耐火物にアルミナ、シリカ、ムライト、 C a O— Z r〇₂クリン力一、炭化珪素、ジルコニァムライトを外層に使用した場合には、ノズルの構造体として、マグネシァ等よりも、耐熱衝撃性を向上させることが可能である。

( 3 ) 本発明に係る浸漬ノズルは、上記（ 1 ) または（ 2 ) に記載の浸漬ノズルにおいて、少なくとも溶融金属が流通するノズル内周面は、シリカを含む酸化防止材にて被覆されていることを特徴とする。

一般に、酸化防止材は、溶融金属によるノズル内周面の酸化を防止する目的で設けられる。このような酸化防止材は、例えば、シリ力粉体： 6 0〜 1 0 0質量％で構成されていることが好ましい。シリカ粉体が 1 0 0質量％未満の場合、残部としては、 A 1 ₂ O 3 の粉体をバインダで混練してペースト状とし、これをノズル内周面に塗布 ' 焼成することにより形成されている。なお、この酸化防止材は、ノズル内周面を含めノズルの露出面全てを被覆する状態に設けられていてもよい。

そして、従来、このような酸化防止剤にて内周面が被覆された浸漬ノズルを、図 4に示すようなバーナー 1 0 0を用いて予熱した場合、溶融金属によりノズル内周部が激しく溶損されてしまう問題が生じる。すなわち、バーナー 1 0 0 を用いた加熱法では予熱時間が長く、かつ、パーナ一からの熱は酸化防止材を介してノズル内周部側に伝熱されていくために、ノズル内周部よりも酸化防止材の方が高温となってしまう。このため、酸化防止材中の S i O 2 がノズル内周部中に拡散してしまい、ノズル内周部中で低融点物質が形成されてしまう。これにより、溶融金属によりノズル内周部が激しく溶損されてしまう。

この点、本発明によれば、高周波誘導加熱にて耐火物中のフリーカーボンを選択的に加熱するため、酸化防止材を介さずとも耐火物自体を加熱することができ、かつ、予熱時間も短時間で済む。このため、酸化防止材中の S i o ₂ がノズル内周部に拡散することがなく、内部を流通する溶融金属によりノズル内周部が溶損されることを防止できる。したがって、酸化防止材の機能を確保でき、かつ、ノズル内周部の溶損も防止できるので、浸漬ノズルの耐用性をさらに向上できる。

( 4 ) 本発明に係る連続鍀造方法は、上記（ 1 ) 〜 ( 3 ) のいずれかに記載の浸漬ノズルを高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された前記浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶融金属を注入する铸造工程と、を備えることを特徴とする。

このような発明によれば、上記（ 1 ) 〜（ 3 ) のいずれかに記載の効果を奏することができる。したがって、浸漬ノズルの耐用性を向上させることができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態における連続铸造機の概略構成を示す。

図 2は、図 1の実施形態に係る浸漬ノズルを示す側断面図である図 3は、図 1の実施形態における浸漬ノズルが装着された状態の予熱装置を示す側断面図である。

図 4は、従来のバーナーを用いた加熱法により浸漬ノズルを予熱している状態を示す側断面図である。発明を実施するための最良の形態 ' 以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

〔連続铸造機の概略構成〕図 1 に本実施形態における連続铸造機の概略構成を示す。図 1 において、 1 は連続铸造機であって、この連続铸造機 1 は、溶鋼を連続的に冷却凝固させて、所定形状の鋼塊を形成するものである。このような連続铸造機 1は、取鍋 2 と、ロングノズル 3 と、タンディッシュ 4と、複数の浸漬ノズル 5 と、複数のモールド 6 とを備えている。なお、図 1では、浸漬ノズル 5およびモールド 6 をそれぞれ 1つだけ図示している。

取鍋 2は、連続鍀造において最初に溶鋼が導入される耐熱容器であり、底面部には注入口 2 1が設けられている。

ロングノズル 3は、取鍋 2の注入口 2 1 に取り付けられて、取鍋 2内部に貯留された溶鋼をノズル下端開口部 3 1よりタンディッシュ 4内に吐出するように構成されている。

タンディッシュ 4は、ロングノズル 3 の下方に配設されて、取鍋 2からロングノズル 3 を介して注入された溶鋼を貯留する耐熱容器である。このタンディッシュ 4は、底面部には各モ一ルド 6に対応した複数の注入口 4 1が形成されており、この注入口 4 1の内部には注入口 4 1より流出する溶鋼の流量を調整する流量調整機（図示しない）が設けられている。このようなタンディッシュ 4により、取鍋 2からの溶鋼が整流化され、当該溶鋼が各モールド 6に所定量ずつ分配されるようになっている。

浸漬ノズル 5は、具体的には後述するが、タンディッシュ 4における注入口 4 1の下部に取り付けられており、このノズルを介してタンディッシュ 4内の溶鋼がモールド 6内に注入される。

モールド 6は、浸漬ノズル 5の下方に設けられた水冷式の铸型である。このモールド 6内には浸漬ノズル 5を介してタンディッシュ 4からの溶鋼が連続的に注入される。このようなモールド 6により、モールド 6内の溶鋼は冷却されて、モールド 6の内周面側から凝固シェルが形成 · 成長して、凝固した鋼が形成されるようになっている。

また、モールド 6の下方には、モールド 6の内部にて形成された鋼を、モールド 6内の下方開口部から下方に連続的に引き抜く口一ラーエプロンおよび引抜ロールが設けられている（図示省略）。さらに、引抜ロールの下流側には、引抜ロールにて引き抜かれて、モ —ルド 6内から連続して延びた状態の鋼を、所定の長さ寸法に切断する切断機（図示省略）が設けられている。この切断機にて鋼が切断されることにより、例えば板状や棒状など所定形状の鋼塊が形成されるようになっている。

〔浸漬ノズルの構成〕

次に、浸漬ノズル 5の構成について、図 2に基づいて説明する。図 2は、本実施形態に係る浸漬ノズルを示す側断面図である。

図 2において、浸漬ノズル 5は、ノズル本体 5 1 と、注入口 4 1 の下部に取り付けられてノズル本体 5 1 'の上端部を保持するホルダ — 5 2 とを備えている。このような浸漬ノズル 5は、後述する予熱工程において高周波誘導加熱により予熱されてから使用される。

ノズル本体 5 1 は、略円筒状に形成されて、その下端を閉塞する底面部 5 1 1が設けられている。このノズル本体 5 1 における側面部の底面部 5 1 1近傍には、一対の吐出口 5 1 2力 S、互いに対向する状態で設けられている。また、ノズル本体 5 1 は、その下端側がモールド 6内の溶鋼に浸漬された状態で使用される。このようなノズル本体 5 1 により、ノズル本体 5 1 の上端開口より流入した溶鋼が、一対の吐出口 5 1 2を介してモールド 6内へと吐出されるようになっている。

このようなノズル本体 5 1は、図 2に示すように、溶鋼が流通するノズル内周部を形成する内層 5 1 3、および、この内層 5 1 3の外側を被覆する状態に積層形成された外層 5 1 4からなる 2層構造となっている。

内層 5 1 3は、次のいずれかの骨材と、フリーカーボンとを含んで構成された耐火物で形成されている。

1種骨材：マグネシア

スピネル

ドロマイ卜クリンカー

2種骨材：マグネシアとスピネル

マグネシアとドロマイトクリンカ一

外層 5 1 4は、内層 5 1 3 とは組成および配合のいずれかが異なる耐火物であって、前述したように、アルミナ、ムライト、シリカ、ジルコニァ、 C a O— Z r O ₂ クリンカー、スピネル、マグネシァ、ジルコ二アムライトおよび炭化珪素のうち 1〜 3種と、フリー力一ボンとを含んで構成された耐火物、または、ドロマイトクリンカーと、ジルコニァ、 C a 0— Z r O ₂ クリンカーおよびマグネシァのうち 1種あるいは 2種と、フリーカーボンとを含んで構成された耐火物にて形成されている。このうち、例えば次のいずれかの骨材と、フリー力一ボンとを含んで構成された耐火物が通常よく用いられる。

1種骨材：アルミナ

ジルコニァ

C a O— Z r〇 ₂ クリン力一

スピネル

マグネシァ

2種骨材：アルミナとシリカ

アルミナとジルコ二アムライト

アルミナとムライトアルミナとスピネル

スピネルとシリカ

マグネシアとスピネル

ジルコニァと C a 0— Z r O ₂ クリンカー

ドロマイトクリンカ一とジルコニァ

ドロマイ卜クリンカーとマグネシア

3種骨材：アルミナとシリカとジルコ二アムライト

アルミナとシリカとジルコニァ

アルミナとムライ卜とシリカ

アルミナとスピネルとシリカ

アルミナとシリカと炭化珪素

アルミナとジルコ二アムライ 1、と炭化珪素

アルミナとムライトと炭化珪素

マグネシアとスピネルとシリカ

ドロマイ卜クリンカーとジルコニァとマグネシアアルミナとムライ卜とジルコニァ

なお、ノズル本体 5 1 は、上記した 2層構造でなく、次のいずれかの骨材と、フリーカーボンとを含んで構成された耐火物で、一体品として形成されてもよい。

1種骨材：マグネシア

スピネル

ドロマイ卜クリンカー

2種骨材：マグネシアとスピネル

マグネシアとドロマイトクリンカ一

さらに、ノズル本体 5 1 においては、溶鋼が流通するノズル内周面を含めノズル本体 5 1 の露出面全てが、シリカを含む酸化防止材にて被覆されている。これにて、溶鋼によるノズル本体 5 1 の酸化 3903 が防止される。

〔予熱装置の構成〕

次に、上記した構成の浸漬ノズル 5を予熱する予熱装置について、図 3に基づいて説明する。図 3は、浸漬ノズルが装着された状態の予熱装置を示す側断面図である。

図 3において、 7は予熱装置であって、この予熱装置 7は浸漬ノズル 5を高周波誘導加熱により予熱する。このような予熱装置 7は、耐熱容器 7 1 と、外コイル 7 2 と、内コイル 7 3 と、誘導電流印加装置（図示省略）とを備えて構成されている。

外コイル 7 2は、耐熱容器 7 1 の内部に収用された誘導加熱コィルであって、コィル内周側にノズル本体 5 1の下端部から中間部上方までを収容可能に構成されている。

内コイル 7 3は、外コイル 7 2 と同様の誘導加熱コイルであって、ノズル本体 5 1の上部開口より内部に挿入可能に構成されている誘導電流印加装置は、外コイル 7 2および内コイル 7 3のそれぞれに高周波の誘導電流を印加する装置である。

〔連続铸造方法〕

本実施形態に係る連続铸造方法について、上記のような構成の連続铸造機 1および予熱装置 7 を使用した例で説明する。

本実施形態の連続铸造方法は、予熱工程と、銬造工程と、引抜ェ程と、鋼塊形成工程とを備えて構成されている。

予熱工程では、図 3に示す予熱装置 7 を用いて、浸漬ノズル 5を高周波誘導により予熱する。具体的には、まず、タンディッシュ 4 から外された状態の浸漬ノズル 5に対して予熱装置 7 をセットする。このセットされた状態では、ノズル本体 5 1は、外コイル 7 2内に収容され、ノズル本体 5 1 の上部開口より内部に内コイル 7 3が挿入された状態となっている。そして、誘導電流印加装置により、外コイル 7 2および内コイル 7 3に誘導電流を印加する。これにより、ノズル本体 5 1 に含まれるフリ一カーボン近傍に高密度のうず電流が発生して大きなジュール熱が発生し、ノズル本体 5 1全体が均一に加熱される。

この高周波誘導加熱により、例えば 0 . 5〜 2時間程度の加熱時間で、ノズル本体 5 1の温度は 1 1 0 0 °C以上に達する。また、例えばノズル本体 5 1 を 1 1 0 0 °C以上に加熱する場合、従来の如くバーナー 1 0 0 (図 4参照）で加熱する場合には各部間で最大 5 0 0 °C〜 6 0 0 °Cの温度差が生じるが、高周波誘導加熱によれば各部間で最大 3 0 0 °C程度の温度差しか生じない。

そして、高周波誘導加熱によれば、従来のように燃焼ガスを使用せずに短時間で予熱が完了するので、ノズル本体 5 1 中の C成分が消失し難く、ノズル本体 5 1中における気孔の拡大が防止される。また、酸化防止材中の S i O ₂ がノズル内周部に拡散することがなく、ノズル内周部中に低融点物質が形成されることがない。このため、後述する铸造工程において内部を流通する溶鋼により、ノズル内周部が溶損されてしまうことを防止できる。

铸造工程では、図 1 に示した連続錶造機 1 を用いて溶鋼の铸造を行う。まず、予熱工程にて予熱された浸漬ノズル 5をタンディッシュ 4の注入口 4 1 に取り付けた後、取鍋 2の内部に溶鋼を導入する。この溶鋼は、ロングノズル 3を介して取鍋 2からタンディッシュ 4内部へと流動し、タンディッシュ 4の内部にて整流化される。この後、整流化された溶鋼を、流量調整機（図示）にて流出量を調整しながら、浸漬ノズル 5 を介してモールド 6内に注入し、モールド 6において一定の湯面レベルを維持する。

この铸造工程において、溶鋼の注入を開始する際、予熱工程にてノズル本体 5 1 を均一に予熱してあるので、浸漬ノズル 5が溶鋼により受ける熱衝撃が緩和されて、割れ等の不具合の発生を防止できる。そして、ノズル内周部中のマグネシアは言うに及ばず、スピネルおよびドロマイトはそれぞれ M g Oを含み、ドロマイトは C a O を含むので、溶融金属中の A 1 ₂ O 3 介在物がノズル内周部に付着することを防止できる。したがって、浸漬ノズル 5の耐用性を向上できる。

引抜工程では、モールド 6内において冷却 ' 固化された鋼を、図示しないローラ一エプロンおよび引抜ロールにより下方に連続的に引き出す。

鋼塊形成工程では、当該引抜ロールにて引き抜かれた鋼を切断機により所定の長さ寸法で切断して、所定形状の铸片を連続的に形成する。

なお、予熱工程では、浸漬ノズル 5の他にも、ロングノズル 3およびタンディッシュ 4をも予熱する。また、予熱工程において浸漬ノズル 5 をタンディッシュ 4に組み付けない状態で予熱するとしたが、浸漬ノズル 5を夕ンディッシュ 4に組み付けた状態で予熱を施してもよい。実施例

上述した本実施形態の効果を確認するための実施例について説明する。

〔実験試料〕

実験に当たって、以下の浸漬ノズル（実施例 1〜 1 4、比較例 1 〜 3 ) を作成した。これら浸漬ノズルは、図 2に示す上記実施形態の浸漬ノズル 5 と同様の構造であり、ノズル本体 5 1の最大外径寸法は φ 1 4 0 m m、内径寸法は Φ 8 0 m m、長さ寸法は 7 0 0 m m とした。また、各試料におけるノズル本体 5 1 は、各種無機物の微粉と、フリー.カーボンとしての鱗状黒鉛をフエノール樹脂とともに混練したものを C I P法にて成形し、これを還元焼成することにより形成した。以下に各試料の耐火物組成を示す。

また、すべてのノズルについて、ノズル内周面は、酸化防止材で被覆した。酸化防止材は、 S i O ₂ が 8 0質量％、 A 1 ₂ O 3 が 2 0質量％の配合のものに、珪酸ソ一ダを外掛けで 3 0質量％ ( S i 0 ₂ ： 3 5質量％、 N a ₂ 0 : 1 8質量％、残りは水分）添加して混練したものを用い、酸化防止材としては、 S i 〇 ₂ ： 7 8質量 % 、 A 1 2 O 3 ： 1 6質量％、 N a ₂ 0 ： 6質量％のものを採用した。 ' この酸化防止材の塗布方法としては、スプレーによりノズル内周面に塗布し、その後、乾燥させる方法を用いた。

<実施例 1 > ( 2層構造）

(内層）ドロマイトクリン力一 7 9質量％、黒鉛 1 8質量％、バインダー 3質量％

(外層）アルミナ 6 6質量％、シリカ 4質量％、ジルコニァ 5質量％、黒鉛 2 3質量％、バインダー 2質量％

<実施例 2 > ( 2層構造）

(内層）マグネシア 1 7質量％、ドロマイトクリンカー 6 2質量 %、黒鉛 1 8質量％、バインダー 3質量％

<実施例 3 > ( 2層構造）

(内層）マグネシア 1 7質量％、ドロマイトクリン力一 6 2質量 %、黒鉛 1 8質量％、バインダー 3質量％

(外層）マグネシア 7 0質量％、黒鉛 2 8質量％、バインダー 2 質量％

ぐ実施例 4 > (一体品）

マグネシア 7 0質量％、黒鉛 2 8質量％、バインダー 2質量％ <実施例 5 > ( 2層構造）

(外層）アルミナ 8 0質量％、黒鉛 1 7質量％、パインダ一 3質量％

<実施例 6 > ( 2層構造）

(外層） C a O— Z r 〇 ₂ クリン力一 8 0質量％、黒鉛 1 7質量 %、バインダ一 3質量％

ぐ実施例 7 > ( 2層構造）

(外層）アルミナ 7 5質量％、シリカ 5質量％、黒鉛 1 7質量％、バインダ一 3質量％

<実施例 8 > ( 2層構造）

(外層）マグネシア 3 0質量％、スピネル 5 0質量％、黒鉛 1 Ί 質量％、バインダー 3質量％

ぐ実施例 9 > ( 2層構造）

(外層）アルミナ 7 3質量％、シリカ 3質量％、ジルコニァムラィト 4質量％、黒鉛 1 7質量％、バインダー 3質量％

<実施例 1 0〉（ 2層構造）

(外層）アルミナ 7 4質量％、シリカ 3質量％、炭化珪素 3質量 %、黒鉛 1 7質量％、バインダー 3質量％

<実施例 1 1 > ( 2層構造）

(外層）アルミナ 7 0質量％、ムライト 7質量％、ジルコニァ 3 質量％、黒鉛 1 7質量％、バインダー 3質量％

<実施例 1 2 > ( 2層構造）

(外層）アルミナ 7 4質量％、シリカ 3質量％、ジルコニァ 3質量％、黒鉛 1 7質量％、バインダー 3質量％

<実施例 1 3 > ( 2層構造）

(内層）マグネシア 1 7質量％、ドロマイトクリンカ一 6 2質量 %、黒鉛 1 8質量％、バインダ一 3質量％

(外層）マグネシア 5 0質量％、スピネル 2 5質量％、シリカ 5 質量％、黒鉛 1 7質量％、バインダ一 3質量％

<実施例 1 4 > ( 2層構造）

(内層）マグネシア 1 7質量％、ドロマイトクリンカ一 6 2質量 %、黒鉛 1 8質量％、バインダー 3質量％

(外層）マグネシア 1 4質量％、ドロマイトクリンカー 6 5質量 %、黒鉛 1 7質量％、バインダー 3質量％

ぐ比較例 1 > (一体品） W コランダム 6 6質量％、シリカ 4質量％、ジルコニァ 5質量％、黒鉛 2 3質量％、バインダ一 2質量％

<比較例 2 > ( 2層構造）

(内層）ドロマイト 7 9質量％、黒鉛 1 8質量％、バインダー 3 質量％

(外層）コランダム 6 6質量％、シリカ 4質量％、ジルコニァ 5 質量％、黒鉛 2 3質量％、バインダー 2質量％

<比較例 3 > ( 2層構造）

(内層）マグネシア 1 7質量％、ドロマイトクリン力一 6 2質量 %、黒鉛 1 8質量％、バインダ一 3質量％

〔高周波誘導加熱による予熱〕

予熱対象：実施例 1〜 1 4

予熱装置：図 3に示す予熱装置 7と同様である。外コイル 7 2には径寸法 Φ 2 0 0mm、長さ寸法 5 0 0mmのものを使用し、内コィル 7 3には径寸法 φ 7 0 mm、長さ寸法 3 0 0mmのものを使用した。

誘導電流：外コイル 7 2には周波数 3 0 k H z , 電流 2 0 0 A、電力量 1 5 kWの誘導電流を印加した。内コイル 7 3には、周波数 3 7 k H z , 電流 2 0 0 A、電力量 1 2 kWの誘導電流を印加した予熱時間： 4 0分

〔バーナー加熱による予熱〕

予熱対象：比較例 1〜 3

予熱装置：図 4に示すパーナ一 1 0 0を用いて予熱した。図 4において、浸漬ノズル 5を耐熱容器 1 0 1中に収容した状態で、浸漬ノズル 5の上端開口部より内部にバーナー 1 0 0 を挿入して燃焼ガスを吹き付けている。

燃焼ガス： C O G ( Coke-oven Ga s ：コークス炉ガス）

空気比： 1 . 2

予熱時間： 9 0分

〔铸造実験〕

実験対象：実施例 1 〜 1 4、比較例 1 〜 3

連続踌造機：図 1 に示す上記実施形態の連続铸造機 1 と同様のものを使用した（ 8チャージ）。

銬造方法：上記実施形態における铸造工程と同様である。具体的には、各浸漬ノズル 5を単体で予熱した後、それぞれタンディッシュ 4に取り付けて、予熱終了の時点から 5分後に踌造を開始した。鋼種：低炭素鋼

モ一ルドパウダーの塩基度： 1 . 0

操業時間：合計 3 6 0分

〔実験結果〕

実施例 1 〜 1 4、比較例 1〜 3の浸漬ノズル 5について、上記铸造実験の結果（アルミナ付着指数、溶損速度指数、トラブル発生指数）を、各耐火物の組成および構成鉱物と併せて以下の表 1〜 3 に示す。

アルミナ付着指数：比較例 1 についてのアルミナ付着量（铸造後におけるノズル内周面に付着したアルミナ層の最大厚み寸法を操業時間で除算したもの）を 1 0 0 とした場合における、実施例 1〜 1 4および比較例 2 , 3についての当該アルミナ付着量を指数化したものである。

溶損速度指数：比較例 2についての溶損速度（铸造後におけるノズル内周部が溶損した量を操業時間で除算したもの）を 1 0 0 とした場合における、実施例 1〜 1 4および比較例 1、 3についての当該溶損速度を指数化したものである。

トラブル発生指数：比較例 2についてのトラブル発生率（铸造した回数と、折損や割れなどの不具合が発生した回数との比）を 1 0 0 とした場合における、実施例 1〜 1 4および比較例 1、 3についてのトラブル発生率を指数化したものである。

表 1

表 2

表 3

〔検討 1 ：アルミナ付着指数について〕

実施例 1 のノズル内周部はドロマイ卜クリンカーと黒鉛等からなる耐火物で構成され、実施例 2〜 1 4のノズル内周部はマグネシア、ドロマイトクリン力一、黒鉛等からなる耐火物で構成されている。そして、比較例 1 のノズル内周部はアルミナ、シリカ、ジルコ二ァおよび黒鉛等からなる耐火物で構成されており、マグネシアゃド口マイトクリンカ一が含まれていない。

表 1〜 3 のアルミナ付着指数より、比較例 1 のノズル内周部にはアルミナが付着し、実施例 1〜 1 4のノズル内周部にはいずれもァルミナが付着しなかったことが分かる。なお、表 1〜 3 には示さなかったが、ノズル内周部にスピネルを含む場合も同様に、ノズル内周部にはアルミナが付着しなかった。

これより、ノズル内周部に少なくとも M g Oが含まれることで、アルミナの難付着性を向上できることが分かった。

〔検討 2 ：溶損速度指数について〕 W 実施例 1 と比較例 2 とは、内層および外層を構成する耐火物が同一であり、実施例 1の予熱方法が高周波誘導加熱（ I H ) で、比較例 2はバーナーによる予熱であるという点で異なっている。表 1 において、これらについての溶損速度指数を見ると、実施例 1の溶損速度指数は比較例 2に対して 2 0 %低い値となっている。これより、単純に高周波誘導加熱にて予熱するだけで、溶鋼による溶損を抑制できることが分かった。

また、実施例 1では内層の骨材はドロマイトクリンカー 1種を含み、実施例 2、 3では内層の骨材はドロマイトクリンカーおよびマグネシァの 2種を含む。表 1 において、これらについての溶損速度指数を見ると、実施例 2、 3の溶損速度指数は実施例 1 に対して 1 2 . 5 %低い値となっている。これより、内層にマグネシアおよびドロマイトクリンカ一の混合物を使用することにより、溶鋼による溶損をさらに抑制できることが分かった。

そして、実施例 4では骨材はマグネシアのみであり、表 1において溶損速度指数を見ると、実施例 4の溶損速度指数は実施例 1 と同値となっている。これより、ノズル内周部中の骨材としてドロマイ卜のみ、あるいはマグネシアのみを使用した場合、同程度に溶損を抑制できることが分かった。なお、表 1 には示さなかったが、ノズル内周部の骨材としてスピネルのみを使用した場合も同様に、溶損を抑制できた。

〔検討 3 ：トラブル発生指数について〕

実施例 1 と比較例 2 とは、内層および外層を構成する耐火物が同 —であり、実施例 1の予熱方法が高周波誘導加熱（ I H ) で、比較例 2はパーナ一による予熱であるという点で異なっている。表 1 において、これらについてのトラブル発生指数を見ると、実施例 1 のトラブル発生指数は比較例 2に対して 8 0 %低い値となっている。これより、単純に高周波誘導加熱にて予熱するだけで、铸造工程において溶鋼の注入を開始する際に、割れ等の不具合が発生する頻度を著しく減少できることが分かった。

なお、本発明は上述の実施例に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。例えば、各耐火物の組成および構成鉱物は実施例 1 〜 1 4のものに限定されない。すなわち、少なくともノズル内周部にマグネシア、スピネルおよびドロマイトクリンカ一の少なくともいずれかが含まれていれば、本発明に含まれるものである。産業上の利用可能性

本発明によれば、浸漬ノズルを構成する耐火物中にフリ一力一ポンが存在することにより、高周波誘導加熱にて当該フリー力一ボンを選択的に加熱でき、浸漬ノズルを均一に予熱できる。このため、予熱後、铸造開始時において浸漬ノズルに割れ等の不具合が発生することを防止でき、かつ、溶融金属によるノズル内周部の溶損を抑制できる。そして、スピネルおよびドロマイトクリンカーはそれぞれ M g Oを含み、ドロマイトクリンカーは C a Oを含み、これらの鉱物を含む耐火物で浸漬ノズルを形成しているので、溶融金属中の A 1 ₂ 0 ₃ 介在物がノズル内周部に付着することを防止できる。したがって、浸漬ノズルの耐用性を向上できる。

Claims

請求の範囲

1 . 溶融金属の連続铸造方法に使用される浸漬ノズルであって、マグネシアと、スピネルと、ドロマイトクリン力一と、マグネシァおよびスピネルの混合物と、マグネシアおよびドロマイトクリンカーの混合物のうちいずれか、および、フリ一カーボンを含んで構成された耐火物にて形成されており、高周波誘導加熱によつて予熱されることを特徴とする浸漬ノズル。

2 . 請求項 1 に記載の浸漬ノズルにおいて、溶融金属が流通するノズル内周部を形成する内層、および、前記内層の外側を被覆する状態に積層形成された外層からなる 2層構造となっており、前記内層は、マグネシアと、スピネルと、ドロマイトクリンカーと、マグネシァおよびスピネルの混合物と、マグネシアおよびドロマイトクリンカ一の混合物のうちいずれか、および、フリー力一ボンを含んで構成された耐火物にて形成され、前記外層は、前記内層とは組成および配合のいずれかが異なる耐火物であって、アルミナ、ムライ卜、シリカ、ジルコニァ、 C a O— Z r O ₂クリンカー、スピネル

、マグネシア、ジルコ二アムライトおよび炭化珪素のうち 1 〜 3種と、フリーカーボンとを含んで構成された耐火物、または、ドロマイトクリンカーと、ジルコニァ、 &〇ー2 1" 〇₂クリンカーぉょびマグネシアのうち 1種あるいは 2種と、フリー力一ボンとを含んで構成された耐火物にて形成されていることを特徴とする浸漬ノズル。

3 . 請求項 1 または 2に記載の浸漬ノズルにおいて、少なくとも溶融金属が流通するノズル内周面は、シリカを含む酸化防止材にて被覆されていることを特徴とする浸漬ノズル。

4 . 請求項 1〜 3のいずれかに記載の浸漬ノズルを高周波誘導加熱により予熱する予熱工程と、前記予熱工程にて予熱された浸漬ノズルを介してタンディッシュからモールドに溶融金属を注入する铸造工程と、を備えることを特徴とする連続铸造方法。