JP2796524B2 - 複合浸漬ノズル - Google Patents
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- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶鋼を吐出するた
めに使用する浸漬ノズルに係わり、２種以上の材料を配
置して構成される複合浸漬ノズルに関するものである。
めに使用する浸漬ノズルに係わり、２種以上の材料を配
置して構成される複合浸漬ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造用の設備において、タンディッ
シュから鋳型へ溶鋼を注入する際に使用する浸漬ノズル
は、その先端からスラグラインまで鋳型内に満たされた
溶鋼に浸漬して、溶鋼注入時に生ずる飛沫の発生を防止
するとともに、注入する溶鋼が空気と接触して酸化する
のを防止し、また、溶鋼湯面上のモールドパウダーやそ
の他の異物等の浮遊物（以下スラグという）を溶鋼中に
巻き込むことを防止する機能を有している。
シュから鋳型へ溶鋼を注入する際に使用する浸漬ノズル
は、その先端からスラグラインまで鋳型内に満たされた
溶鋼に浸漬して、溶鋼注入時に生ずる飛沫の発生を防止
するとともに、注入する溶鋼が空気と接触して酸化する
のを防止し、また、溶鋼湯面上のモールドパウダーやそ
の他の異物等の浮遊物（以下スラグという）を溶鋼中に
巻き込むことを防止する機能を有している。
【０００３】このような浸漬ノズルは、溶鋼やスラグに
対する耐食性、耐スポーリング性に優れ、ノズル閉鎖を
起こしにくく、熱間強度が大きな材料で構成される。し
かしながら、単一の耐火材料で構成した場合には、溶鋼
が注入されるノズル上端部、スラグライン部、ノズル内
面等各部によって曝される環境が異なるため、各環境に
対応したものとすることは困難である。そこで、従来ア
ルミナ−カーボン系耐火物からなる本体に、スラグと接
触するスラグライン部（外面）にジルコニア−カーボン
系耐火物層を一体的に成形したもの（特開平３−２４３
２５９号公報）、ノズル内面にアルミナ等が付着するの
を防止する層、又はノズル内孔部の溶損を防止する層を
設けてノズルが閉塞、または孔径溶損するのを防止する
ようにしたもの（特公平６−４５０９号公報）など、各
部位に要求される特性を満たすようにした複合浸漬ノズ
ルが知られている。また、亀裂の防止においては、本体
の材料と内面側の材料の膨張率の差を０．１５％以内に
したもの（特開昭５６−３３１５５号公報）、高膨張性
原料であるジルコニアの配合量を制限したもの（特開昭
５６−４１０５３号公報）など、各部材料の配合や特性
を調整してその目的を得ようとした複合浸漬ノズルが知
られている。
対する耐食性、耐スポーリング性に優れ、ノズル閉鎖を
起こしにくく、熱間強度が大きな材料で構成される。し
かしながら、単一の耐火材料で構成した場合には、溶鋼
が注入されるノズル上端部、スラグライン部、ノズル内
面等各部によって曝される環境が異なるため、各環境に
対応したものとすることは困難である。そこで、従来ア
ルミナ−カーボン系耐火物からなる本体に、スラグと接
触するスラグライン部（外面）にジルコニア−カーボン
系耐火物層を一体的に成形したもの（特開平３−２４３
２５９号公報）、ノズル内面にアルミナ等が付着するの
を防止する層、又はノズル内孔部の溶損を防止する層を
設けてノズルが閉塞、または孔径溶損するのを防止する
ようにしたもの（特公平６−４５０９号公報）など、各
部位に要求される特性を満たすようにした複合浸漬ノズ
ルが知られている。また、亀裂の防止においては、本体
の材料と内面側の材料の膨張率の差を０．１５％以内に
したもの（特開昭５６−３３１５５号公報）、高膨張性
原料であるジルコニアの配合量を制限したもの（特開昭
５６−４１０５３号公報）など、各部材料の配合や特性
を調整してその目的を得ようとした複合浸漬ノズルが知
られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】複合浸漬ノズルは各部
位の材料の特性値が異なるために、受鋼したときの熱応
力によって亀裂が発生することがある。この亀裂防止方
法として、特開昭５６−４１０５３号公報では、ノズル
内面側の材料の膨張率をノズル本体に材料と同等もしく
はそれ以下で、その差を約０．１５％以内にするという
条件が示されている。また、特開昭５６−３３１５５号
公報では、ノズル内面側の材料のジルコニアの配合量を
限定（９０％以下）して膨張率を低くし、亀裂を防止し
ようとしている。しかしながら、充分な鋳片の品質、溶
鋼注入の安定性を得るためには、このような条件を確保
できない場合が多い。
位の材料の特性値が異なるために、受鋼したときの熱応
力によって亀裂が発生することがある。この亀裂防止方
法として、特開昭５６−４１０５３号公報では、ノズル
内面側の材料の膨張率をノズル本体に材料と同等もしく
はそれ以下で、その差を約０．１５％以内にするという
条件が示されている。また、特開昭５６−３３１５５号
公報では、ノズル内面側の材料のジルコニアの配合量を
限定（９０％以下）して膨張率を低くし、亀裂を防止し
ようとしている。しかしながら、充分な鋳片の品質、溶
鋼注入の安定性を得るためには、このような条件を確保
できない場合が多い。
【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、２種以上の材料を配置して構成される浸漬ノズルに
おいて、それぞれの材料の熱膨張率等の材料特性を制限
することなく、耐食性やアルミナ付着防止等のそれぞれ
の材料に求められる特性を活かしつつ、ノズルに発生す
る熱応力を軽減して亀裂の発生を防止した複合浸漬ノズ
ルを提供することを目的とする。
で、２種以上の材料を配置して構成される浸漬ノズルに
おいて、それぞれの材料の熱膨張率等の材料特性を制限
することなく、耐食性やアルミナ付着防止等のそれぞれ
の材料に求められる特性を活かしつつ、ノズルに発生す
る熱応力を軽減して亀裂の発生を防止した複合浸漬ノズ
ルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、浸漬ノズ
ルにおける様々な亀裂発生、割れの現象について熱応力
計算によってシミュレートし、亀裂発生の可能性の少な
い浸漬ノズル形状を検討してきた。その中で、２種以上
の材料を配置して構成される複合浸漬ノズルの場合、ノ
ズル全体の形状は同じであっても、各材料の配置構成に
よってノズルに発生する亀裂の直接原因である熱応力の
大小に違いが生じることを見いだし、本発明に至ったも
のである。本発明の複合浸漬ノズルは２種以上の材料で
構成されるもので、内面側にノズル本体よりも熱膨張率
の大きい材料を配置したとき、内面側に配置した材料の
厚さが全厚に対して２５％以下であることを特徴とする
ものであり、また、ノズル外面側にノズル本体と異なる
材料を配置するとき、内面側と外面側の材料の間に、ノ
ズル本体材料を挟み込むことを特徴とする。
ルにおける様々な亀裂発生、割れの現象について熱応力
計算によってシミュレートし、亀裂発生の可能性の少な
い浸漬ノズル形状を検討してきた。その中で、２種以上
の材料を配置して構成される複合浸漬ノズルの場合、ノ
ズル全体の形状は同じであっても、各材料の配置構成に
よってノズルに発生する亀裂の直接原因である熱応力の
大小に違いが生じることを見いだし、本発明に至ったも
のである。本発明の複合浸漬ノズルは２種以上の材料で
構成されるもので、内面側にノズル本体よりも熱膨張率
の大きい材料を配置したとき、内面側に配置した材料の
厚さが全厚に対して２５％以下であることを特徴とする
ものであり、また、ノズル外面側にノズル本体と異なる
材料を配置するとき、内面側と外面側の材料の間に、ノ
ズル本体材料を挟み込むことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は熱応力の発生を検討した複合浸漬ノズルの構造を
模式的に示した断面図である。タンディッシュから出て
きた約１６００℃の溶鋼が、浸漬ノズルの上部注入孔２
から入り、下部の吐出孔３から排出され、鋳型に流し込
まれる。このとき、溶鋼が外気と触れて酸化するのを防
止し、鋳型内の溶鋼に浮いているスラグを攪拌しないた
め、浸漬ノズルは鋳型内の溶鋼に漬されている。
図１は熱応力の発生を検討した複合浸漬ノズルの構造を
模式的に示した断面図である。タンディッシュから出て
きた約１６００℃の溶鋼が、浸漬ノズルの上部注入孔２
から入り、下部の吐出孔３から排出され、鋳型に流し込
まれる。このとき、溶鋼が外気と触れて酸化するのを防
止し、鋳型内の溶鋼に浮いているスラグを攪拌しないた
め、浸漬ノズルは鋳型内の溶鋼に漬されている。
【０００８】以上のような条件で使用される浸漬ノズル
は、溶鋼が流れる内面側５、スラグと接触している外面
側４はそれぞれ本体とは違った性質が要求される。本体
１の材料は、約１６００℃の溶鋼が注入され始める際の
急加熱に対して割れにくい性質を持つことが重要であ
る。内面側５の材料は、例えばアルミナ含有量が多い鋼
種を扱う場合、内面側にアルミナが付着してノズル内の
穴が詰まってしまうのを防止する性質を持たせ、また、
本体１の材料を浸食しやすい鋼種を扱う場合は、その溶
鋼に対して浸食されにくい性質を持たせる必要がある。
外面側４の材料はスラグと接触する部分であり、また、
スラグは溶鋼に比べ耐火物を浸食させ易い性質があるた
め、本体１より耐食性の高い性質を持たせる必要があ
る。このようにそれぞれの部位に求められる性質が異な
るので、本体１、内面側５、外面側４の材料の機械的性
質（例えば強度や熱膨張率）は当然のことながら異なっ
たものになる。
は、溶鋼が流れる内面側５、スラグと接触している外面
側４はそれぞれ本体とは違った性質が要求される。本体
１の材料は、約１６００℃の溶鋼が注入され始める際の
急加熱に対して割れにくい性質を持つことが重要であ
る。内面側５の材料は、例えばアルミナ含有量が多い鋼
種を扱う場合、内面側にアルミナが付着してノズル内の
穴が詰まってしまうのを防止する性質を持たせ、また、
本体１の材料を浸食しやすい鋼種を扱う場合は、その溶
鋼に対して浸食されにくい性質を持たせる必要がある。
外面側４の材料はスラグと接触する部分であり、また、
スラグは溶鋼に比べ耐火物を浸食させ易い性質があるた
め、本体１より耐食性の高い性質を持たせる必要があ
る。このようにそれぞれの部位に求められる性質が異な
るので、本体１、内面側５、外面側４の材料の機械的性
質（例えば強度や熱膨張率）は当然のことながら異なっ
たものになる。
【０００９】以下において、本体、内面側、外面側の材
料のそれぞれの厚さをそれぞれ本体厚さ、内面側厚さ、
外面側厚さとした。すなわち、図１に示すように、外面
側厚さとはノズル外面から内面側に向かって、画面側の
材料が別の材料と接触している部分までの寸法をいい、
内面側厚さとはノズル内面から外面側に向かって内面側
の材料が別の材料と接触している部分までの寸法をい
う。また、内面側の材料が別の材料と接触している部分
から外面側の材料が別の材料と接触している部分までの
寸法を本体厚さといい、そしてこれら本体厚さ、内面側
厚さ、外面側厚さの合計寸法、すなわちノズルの内面か
ら外面までの寸法を全厚という。
料のそれぞれの厚さをそれぞれ本体厚さ、内面側厚さ、
外面側厚さとした。すなわち、図１に示すように、外面
側厚さとはノズル外面から内面側に向かって、画面側の
材料が別の材料と接触している部分までの寸法をいい、
内面側厚さとはノズル内面から外面側に向かって内面側
の材料が別の材料と接触している部分までの寸法をい
う。また、内面側の材料が別の材料と接触している部分
から外面側の材料が別の材料と接触している部分までの
寸法を本体厚さといい、そしてこれら本体厚さ、内面側
厚さ、外面側厚さの合計寸法、すなわちノズルの内面か
ら外面までの寸法を全厚という。
【００１０】一般に、温度変化及び異なる材料の組合せ
によって発生する応力がその部位の材料強度を越える場
合、亀裂等の損傷が発生することが知られている。すな
わち、発生応力が材料強度以下であれば亀裂は発生しな
い。ここで述べられている発生応力と材料強度の関係
は、引張応力に対しては引張強度、圧縮応力に対しては
圧縮強度にそれぞれ対応する。
によって発生する応力がその部位の材料強度を越える場
合、亀裂等の損傷が発生することが知られている。すな
わち、発生応力が材料強度以下であれば亀裂は発生しな
い。ここで述べられている発生応力と材料強度の関係
は、引張応力に対しては引張強度、圧縮応力に対しては
圧縮強度にそれぞれ対応する。
【００１１】以上の理由から計算によって予想される発
生応力の大きさと材料強度との関係から亀裂発生につい
て詳細に検討した。 〔計算の基礎条件〕内面側の材料の厚さと、本体の材料
の膨張率と内面側の材料の膨張率の差が、ノズルに発生
する亀裂にどのように影響を及ぼすかを検討するため、
本体にアルミナ−カーボン質、外面側にジルコニア−カ
ーボン質やマグネシア−カーボン質、内面側にカルシア
・チタニア−カルシア・ジルコニア−カーボン質やカル
シア・ジニコニア−カーボン質やジルコニア−カーボン
質を配置したノズルを基本とし、全厚を１５〜５０〔ｍ
ｍ〕、内面側厚さを０〜２５〔ｍｍ〕の範囲で、全厚と
内面側の材料の厚さの組合せを種々に変えた場合を想定
して計算を行った。
生応力の大きさと材料強度との関係から亀裂発生につい
て詳細に検討した。 〔計算の基礎条件〕内面側の材料の厚さと、本体の材料
の膨張率と内面側の材料の膨張率の差が、ノズルに発生
する亀裂にどのように影響を及ぼすかを検討するため、
本体にアルミナ−カーボン質、外面側にジルコニア−カ
ーボン質やマグネシア−カーボン質、内面側にカルシア
・チタニア−カルシア・ジルコニア−カーボン質やカル
シア・ジニコニア−カーボン質やジルコニア−カーボン
質を配置したノズルを基本とし、全厚を１５〜５０〔ｍ
ｍ〕、内面側厚さを０〜２５〔ｍｍ〕の範囲で、全厚と
内面側の材料の厚さの組合せを種々に変えた場合を想定
して計算を行った。
【００１２】〔内面側厚さの検討〕まず、内面側の材料
の厚さの影響を明確にする（すなわち、本体の材料の膨
張率と、内面側の材料の膨張率の差の影響を排除する）
ため、上記の材料の組合せの中から、本体の材料の膨張
率と、内面側の材料の膨張率の差が０．３０〜０．３５
の範囲に入るものに限定して検討を行った。
の厚さの影響を明確にする（すなわち、本体の材料の膨
張率と、内面側の材料の膨張率の差の影響を排除する）
ため、上記の材料の組合せの中から、本体の材料の膨張
率と、内面側の材料の膨張率の差が０．３０〜０．３５
の範囲に入るものに限定して検討を行った。
【００１３】図２は、この時に発生した応力を全厚に対
する内面側の材料の厚さの割合で示した図である。内面
側厚さの比率を小さくするに従って発生応力が減少して
いる（すなわち、亀裂が発生しにくくなる）ことが判
る。ここで、図２に示した各領域の内、割れ無しは実際
の使用において割れが発生しなかった領域、割れ有りは
実際の使用において割れが発生した領域、危険領域は実
際の使用において割れが発生したものと割れが発生しな
かったものが混在した領域を示している。したがって、
この結果から割れを発生させない為に必要な内面側の材
料の厚さは、約２５％以下となる。
する内面側の材料の厚さの割合で示した図である。内面
側厚さの比率を小さくするに従って発生応力が減少して
いる（すなわち、亀裂が発生しにくくなる）ことが判
る。ここで、図２に示した各領域の内、割れ無しは実際
の使用において割れが発生しなかった領域、割れ有りは
実際の使用において割れが発生した領域、危険領域は実
際の使用において割れが発生したものと割れが発生しな
かったものが混在した領域を示している。したがって、
この結果から割れを発生させない為に必要な内面側の材
料の厚さは、約２５％以下となる。
【００１４】〔膨張率の差の検討〕図２では、本体の材
料の膨張率と、内面側の材料の膨張率の差がほぼ一定と
した為、本体の材料と内面側の材料の膨張率の差が発生
応力にどのような影響を与えるかがはっきりしていなか
った。以下にその検討結果を示す。図３は、全厚にたい
する内面側の材料の厚さの割合が約２５％の場合と、約
１０％の場合で本体の材料の膨張率と、内面側の材料の
膨張率の差を種々に変えて検討した結果を示している。
全厚に対する内面側の材料の厚さの割合が約２５％の場
合（図３●）では、本体の材料と内面側の材料の膨張率
の差が増加するに従って、発生応力は増加するものの
「割れ無し」領域上限値に向かって収束している（本体
の材料と内面側の材料の膨張率の差をどんなに大きくし
ても危険領域の応力は発生せず、割れが発生しない）こ
とが判る。また、全厚に対する内面側の材料の厚さの割
合が約１０％の場合（図３○）では全厚に対する内面側
のと材料の厚さの割合が約２５の場合に比べ、極端に小
さな値となっている。すなわち、全厚に対する内面側の
材料の厚さの割合が約２５％以下であれば、本体の材料
の膨張率と内面側の材料の膨張率の差に関係なく、割れ
は発生しない。
料の膨張率と、内面側の材料の膨張率の差がほぼ一定と
した為、本体の材料と内面側の材料の膨張率の差が発生
応力にどのような影響を与えるかがはっきりしていなか
った。以下にその検討結果を示す。図３は、全厚にたい
する内面側の材料の厚さの割合が約２５％の場合と、約
１０％の場合で本体の材料の膨張率と、内面側の材料の
膨張率の差を種々に変えて検討した結果を示している。
全厚に対する内面側の材料の厚さの割合が約２５％の場
合（図３●）では、本体の材料と内面側の材料の膨張率
の差が増加するに従って、発生応力は増加するものの
「割れ無し」領域上限値に向かって収束している（本体
の材料と内面側の材料の膨張率の差をどんなに大きくし
ても危険領域の応力は発生せず、割れが発生しない）こ
とが判る。また、全厚に対する内面側の材料の厚さの割
合が約１０％の場合（図３○）では全厚に対する内面側
のと材料の厚さの割合が約２５の場合に比べ、極端に小
さな値となっている。すなわち、全厚に対する内面側の
材料の厚さの割合が約２５％以下であれば、本体の材料
の膨張率と内面側の材料の膨張率の差に関係なく、割れ
は発生しない。
【００１５】内面側の材料の高さ方向の長さの影響を調
べるため吐出孔から上方向にノズルの長さの３％だけ配
置した場合の応力を計算した。その結果、全厚に対する
内面側の材料の厚さの割合に関係なく、高さ方向全てに
配置した場合とノズルの長さの３％だけ配置した場合共
に全く同じ大きさの応力が発生した。すなわち、内面側
材料を吐出孔付近のみに配置した場合と、高さ方向全て
に拡大して配置した場合どちらでも全厚に対する内面側
の材料の厚さの割合が約２５％以下であれば、本体の材
料の膨張率と、内面側の材料の膨張率の差に関係なく、
割れは発生しない。また、内面側の材料を複数箇所に分
けて配置してもよい。内面側の材料を吐出孔の周囲まで
拡大して使用した場合（図４ａ）を計算した結果、応力
が危険領域に達した組合せはなく、内面側厚さが２５％
以下の領域では亀裂は発生しない。
べるため吐出孔から上方向にノズルの長さの３％だけ配
置した場合の応力を計算した。その結果、全厚に対する
内面側の材料の厚さの割合に関係なく、高さ方向全てに
配置した場合とノズルの長さの３％だけ配置した場合共
に全く同じ大きさの応力が発生した。すなわち、内面側
材料を吐出孔付近のみに配置した場合と、高さ方向全て
に拡大して配置した場合どちらでも全厚に対する内面側
の材料の厚さの割合が約２５％以下であれば、本体の材
料の膨張率と、内面側の材料の膨張率の差に関係なく、
割れは発生しない。また、内面側の材料を複数箇所に分
けて配置してもよい。内面側の材料を吐出孔の周囲まで
拡大して使用した場合（図４ａ）を計算した結果、応力
が危険領域に達した組合せはなく、内面側厚さが２５％
以下の領域では亀裂は発生しない。
【００１６】本体先端に内面側と同じ材料を使用した場
合（図４ｂ）の応力は、本体材料を使用した場合の応力
と比べると、応力増加はなく、逆に低下傾向にあった。
したがって、本体先端に別の材料（本体の材料と内面側
の材料の間の膨張率を持つ材料）を使用しても、全厚に
対する内面側の材料の厚さの割合が２５％以下であれば
亀裂は発生しない。
合（図４ｂ）の応力は、本体材料を使用した場合の応力
と比べると、応力増加はなく、逆に低下傾向にあった。
したがって、本体先端に別の材料（本体の材料と内面側
の材料の間の膨張率を持つ材料）を使用しても、全厚に
対する内面側の材料の厚さの割合が２５％以下であれば
亀裂は発生しない。
【００１７】ノズルに使用される本体、外面側、内面側
の材料には、各種のものがあるが、現在多く使用されて
いる材料、例えばアルミナまたはジルコニアとカーボン
を組み合わせた材料や、ＣａＯ・ＺｒＯ2 、ＣａＯ・Ｔ
ｉＯ2 、ＣａＯ・ＳｉＯ2 等のＣａＯ含有鉱物とカーボ
ンを組み合わせた材料等では、通常、弾性率と強度の関
係は次式の範囲に入っている（弾性率、強度共に常温で
の値）。 ０．７×１０-3≦曲げ強度／弾性率≦１．０×１０-3 ………（１） ただし、曲げ強度は３点曲げにて測定、弾性率は音波法
にて測定 （１）式の範囲内であれば、割れを発生させないために
必要な内面側の材料の厚さは、約２５％以下となる。た
だし、特殊な場合には（１）式の範囲をはずれる材料も
あり得る。この場合、（１）式で計算されて値が０．７
×１０-3未満の場合は、相対的に強度が低くなることを
示しているので、発生する応力をより低く抑えるため、
内面側の材料の厚さは、約２０％以下が望ましい。
の材料には、各種のものがあるが、現在多く使用されて
いる材料、例えばアルミナまたはジルコニアとカーボン
を組み合わせた材料や、ＣａＯ・ＺｒＯ2 、ＣａＯ・Ｔ
ｉＯ2 、ＣａＯ・ＳｉＯ2 等のＣａＯ含有鉱物とカーボ
ンを組み合わせた材料等では、通常、弾性率と強度の関
係は次式の範囲に入っている（弾性率、強度共に常温で
の値）。 ０．７×１０-3≦曲げ強度／弾性率≦１．０×１０-3 ………（１） ただし、曲げ強度は３点曲げにて測定、弾性率は音波法
にて測定 （１）式の範囲内であれば、割れを発生させないために
必要な内面側の材料の厚さは、約２５％以下となる。た
だし、特殊な場合には（１）式の範囲をはずれる材料も
あり得る。この場合、（１）式で計算されて値が０．７
×１０-3未満の場合は、相対的に強度が低くなることを
示しているので、発生する応力をより低く抑えるため、
内面側の材料の厚さは、約２０％以下が望ましい。
【００１８】さらに、ノズルに使用される材料の相対的
な強度が低い場合、すなわち、（１）式で計算された値
が、０．５×１０-3未満の場合では、内面側の材料の厚
さは約１５％以下が望ましい。また、（１）式で計算さ
れた値が１．０×１０-3を越える場合は、相対的に強度
が高くなることを示しているので、発生する応力が高く
ても亀裂は発生しないため、内面側の材料の厚さは、約
４０％以下まで厚くすることができる。
な強度が低い場合、すなわち、（１）式で計算された値
が、０．５×１０-3未満の場合では、内面側の材料の厚
さは約１５％以下が望ましい。また、（１）式で計算さ
れた値が１．０×１０-3を越える場合は、相対的に強度
が高くなることを示しているので、発生する応力が高く
ても亀裂は発生しないため、内面側の材料の厚さは、約
４０％以下まで厚くすることができる。
【００１９】〔３種材料の場合〕繰り返して応力が発生
する場合、その部位の材料強度よりも小さな応力で損傷
が生じることが知られている。このような場合に対応す
るため、更なる応力低下をはかる方法を検討した。その
結果を図５に示す。図５の実線は、全厚に対する内面側
の材料の厚さの割合が約２５％の場合を示し、破線は内
面側の材料の厚さが約１０％の場合を示している。ここ
で、内面側の材料の厚さが２５％の場合、外面側の材料
の厚さが７５％であれば、内面側の材料の厚さと外面側
の材料の厚さの合計が１００％となるので、内面側の材
料と外面側の材料の間に本体材料は挿入されていない
（図６ａ）ことを示し、内面側の材料の厚さが２５％の
場合、外面側の材料の厚さが５０％であれば、内面側の
材料と外面側の材料の間に本体材料が２５％の場合、外
面側の材料の厚さが５０％であれば、内面側の材料と外
面側の材料の間に本体材料が２５％挿入されている（図
１）ことを示す。また、外面側の材料の厚さが０％であ
れば、外面側の材料を使用していない（図６ｂ）ことと
なる。
する場合、その部位の材料強度よりも小さな応力で損傷
が生じることが知られている。このような場合に対応す
るため、更なる応力低下をはかる方法を検討した。その
結果を図５に示す。図５の実線は、全厚に対する内面側
の材料の厚さの割合が約２５％の場合を示し、破線は内
面側の材料の厚さが約１０％の場合を示している。ここ
で、内面側の材料の厚さが２５％の場合、外面側の材料
の厚さが７５％であれば、内面側の材料の厚さと外面側
の材料の厚さの合計が１００％となるので、内面側の材
料と外面側の材料の間に本体材料は挿入されていない
（図６ａ）ことを示し、内面側の材料の厚さが２５％の
場合、外面側の材料の厚さが５０％であれば、内面側の
材料と外面側の材料の間に本体材料が２５％の場合、外
面側の材料の厚さが５０％であれば、内面側の材料と外
面側の材料の間に本体材料が２５％挿入されている（図
１）ことを示す。また、外面側の材料の厚さが０％であ
れば、外面側の材料を使用していない（図６ｂ）ことと
なる。
【００２０】図５から明らかなように、外面側の材料の
厚さを薄くする（外面側と内面側の間に本体材料を挿入
する）ことによって、大幅に応力が低減され、振動、温
度の変動等によって繰り返し応力が発生する場合でも、
全厚に対する内面側の材料の厚さの割合が２５％以下
で、外面側と内面側の間に本体材料を挿入することによ
り、亀裂は発生しない。
厚さを薄くする（外面側と内面側の間に本体材料を挿入
する）ことによって、大幅に応力が低減され、振動、温
度の変動等によって繰り返し応力が発生する場合でも、
全厚に対する内面側の材料の厚さの割合が２５％以下
で、外面側と内面側の間に本体材料を挿入することによ
り、亀裂は発生しない。
【００２１】〔本発明に使用される耐火材料〕本発明の
複合浸漬ノズルに使用できる耐火物の材料には、特に限
定はなく、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 、
ＣａＯ、ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 等からなる酸化物単独も
しくは鱗状黒鉛や人造黒鉛、カーボンブラック等のカー
ボンとを組み合わせた耐火物が使用できる。出発原料と
しては、前記酸化物の１種を主体とする、例えばアルミ
ナやジルコニア等を用いることができるし、２種以上か
らなるもの、例えばＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 からなるムラ
イトやＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯからなるスピネル等を用い
て、これらを浸漬ノズルの各部位の特性を満足させるよ
うに調整、配合して耐火物が製造される。また、ＳｉＣ
やＴｉＣやＣｒ2 Ｃ3 等の炭化物やＺｒＢやＴｉＢ等の
酸化物を酸化防止や焼結調整の目的で添加されることも
ある。
複合浸漬ノズルに使用できる耐火物の材料には、特に限
定はなく、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＭｇＯ、ＺｒＯ2 、
ＣａＯ、ＴｉＯ2 、Ｃｒ2 Ｏ3 等からなる酸化物単独も
しくは鱗状黒鉛や人造黒鉛、カーボンブラック等のカー
ボンとを組み合わせた耐火物が使用できる。出発原料と
しては、前記酸化物の１種を主体とする、例えばアルミ
ナやジルコニア等を用いることができるし、２種以上か
らなるもの、例えばＡｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 からなるムラ
イトやＡｌ2 Ｏ3 とＭｇＯからなるスピネル等を用い
て、これらを浸漬ノズルの各部位の特性を満足させるよ
うに調整、配合して耐火物が製造される。また、ＳｉＣ
やＴｉＣやＣｒ2 Ｃ3 等の炭化物やＺｒＢやＴｉＢ等の
酸化物を酸化防止や焼結調整の目的で添加されることも
ある。
【００２２】〔実施例〕本発明の効果を検証するため、
実際の連続鋳造用の設備でテストを行った。実験に用い
たノズルは図７で示した各種の材料を組合せ、また、ノ
ズルの全厚を種々変えて作製した。３回連続して使用し
た後、亀裂の状況を観察した結果と、材料の組合せ、ノ
ズルの全厚、材料の配置構成を図８に示す。
実際の連続鋳造用の設備でテストを行った。実験に用い
たノズルは図７で示した各種の材料を組合せ、また、ノ
ズルの全厚を種々変えて作製した。３回連続して使用し
た後、亀裂の状況を観察した結果と、材料の組合せ、ノ
ズルの全厚、材料の配置構成を図８に示す。
【００２３】
【発明の効果】図８から明らかなように、従来法の比較
例２では１回目で亀裂が発生し、脱落に至った。また、
比較例２に比べ、比較例１は膨張率の差が小さかったた
め、脱落には至らなかったが、亀裂が発生して連続使用
に耐えられなかった。これに対して、発明例では全て実
験後に亀裂はなく、連続使用に充分耐えうる結果となっ
た。
例２では１回目で亀裂が発生し、脱落に至った。また、
比較例２に比べ、比較例１は膨張率の差が小さかったた
め、脱落には至らなかったが、亀裂が発生して連続使用
に耐えられなかった。これに対して、発明例では全て実
験後に亀裂はなく、連続使用に充分耐えうる結果となっ
た。
【図１】 複合浸漬ノズルの構造を模式的に示した断面
図である。
図である。
【図２】 ノズル肉厚に対する内面側厚さと応力の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 本体材料の膨張率と内面側膨張率の差と発生
応力の関係を示す図である。
応力の関係を示す図である。
【図４】 複合浸漬ノズルの構造を模式的に示した断面
図である。
図である。
【図５】 ノズル肉厚に対する外面側厚さと応力の関係
を示す図である。
を示す図である。
【図６】 複合浸漬ノズルの構造を模式的に示した断面
図である。
図である。
【図７】 ノズルを構成する材料を説明する図である。
【図８】 実施例と比較例のテスト結果を示す図であ
る。
る。
１…ノズル本体、２…注入孔、３…吐出孔、４…外面
側、５…内面側。
側、５…内面側。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 41/50 520 B22D 11/10 330 B22D 41/54
Claims (2)
- 【請求項１】 ２種以上の材料で構成される浸漬ノズル
において、内面側にノズル本体よりも熱膨張率の大きい
材料が配置され、内面側に配置された材料の厚さが全厚
に対して２５％以下であることを特徴とする複合浸漬ノ
ズル。 - 【請求項２】 ノズル外面側にノズル本体と異なる材料
が配置され、内面側と外面側の材料の間にノズル本体材
料が挟み込まれていることを特徴とする請求項１の複合
浸漬ノズル。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089402A JP2796524B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 複合浸漬ノズル |
| US09/018,856 US6321953B1 (en) | 1996-04-11 | 1998-02-04 | Composite immersion nozzle |
| CA002229119A CA2229119A1 (en) | 1996-04-11 | 1998-02-09 | Composite immersion nozzle |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8089402A JP2796524B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 複合浸漬ノズル |
| US09/018,856 US6321953B1 (en) | 1996-04-11 | 1998-02-04 | Composite immersion nozzle |
| CA002229119A CA2229119A1 (en) | 1996-04-11 | 1998-02-09 | Composite immersion nozzle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277031A JPH09277031A (ja) | 1997-10-28 |
| JP2796524B2 true JP2796524B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=31949984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8089402A Expired - Fee Related JP2796524B2 (ja) | 1996-04-11 | 1996-04-11 | 複合浸漬ノズル |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6321953B1 (ja) |
| JP (1) | JP2796524B2 (ja) |
| CA (1) | CA2229119A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2796524B2 (ja) * | 1996-04-11 | 1998-09-10 | 品川白煉瓦株式会社 | 複合浸漬ノズル |
| DE50301315D1 (de) * | 2003-08-01 | 2006-02-16 | Hof Te Fiennes N V | Giesssystem und Verfahren zum Vergiessen von NE-Metallschmelzen |
| MX2007000764A (es) * | 2004-07-20 | 2007-03-28 | Vesuvius Crucible Co | Barra obturadora para suministrar gas a un metal fundido. |
| JP5129636B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-01-30 | 黒崎播磨株式会社 | 連続鋳造用ノズル |
| PL2769786T3 (pl) * | 2013-02-25 | 2017-08-31 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Wylew zanurzeniowy |
| JP6292869B2 (ja) * | 2013-12-26 | 2018-03-14 | 黒崎播磨株式会社 | ロングノズルの製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3300166C2 (de) * | 1983-01-05 | 1986-07-17 | ARBED Saarstahl GmbH, 6620 Völklingen | Mehrteiliger Tauchausguß für Stranggießanlagen |
| US4877705A (en) * | 1988-03-03 | 1989-10-31 | Vesuvius Crucible Company | Plasma spray coated ceramic bodies and method of making same |
| JPH03221249A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-30 | Akechi Ceramics Kk | 連続鋳造用浸漬ノズル |
| JP2796524B2 (ja) * | 1996-04-11 | 1998-09-10 | 品川白煉瓦株式会社 | 複合浸漬ノズル |
-
1996
- 1996-04-11 JP JP8089402A patent/JP2796524B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-02-04 US US09/018,856 patent/US6321953B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-02-09 CA CA002229119A patent/CA2229119A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09277031A (ja) | 1997-10-28 |
| US6321953B1 (en) | 2001-11-27 |
| CA2229119A1 (en) | 1999-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |