JPH06135763A

JPH06135763A - 連続鋳造用耐火物

Info

Publication number: JPH06135763A
Application number: JP4291542A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Uchinokura; 克巳内之倉; Seiji Hanagiri; 誠司花桐; Hiroshi Sakamoto; 浩坂本; Masao Saito; 正夫斎藤; Yoichi Yokoyama; 洋一横山; Yoshinori Yamamoto; 芳範山本
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的安価に溶鋼中に存在する脱酸生成物が
浸漬ノズル等に付着するのを防止する。【構成】浸漬ノズル１１の吐出孔１２を含むノズル本
体１１ａの下部および内孔部１３の壁面に、炭素：１０
〜５０重量％，耐火材料：５０〜９０重量％からなる配
合物に対して、氷晶石および不可避成分として１０重量
％以下のＳｉＯ₂を含有するＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリ
ットを合量外掛で０．５〜１０重量％添加してなる耐火
材を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼の連続鋳造においてタ
ンディッシュからモールドに溶鋼を供給する際に使用さ
れる浸漬ノズル，ストッパーヘッド，上ノズル等の連続
鋳造用耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においてタンディッシュか
らモールドに溶鋼を供給する際には浸漬ノズル，ストッ
パーヘッド，上ノズル等の耐火物が使用される。これら
耐火物は溶鋼の供給という本来の機能の他に流量の制
御，鋳込みの際の溶鋼流の乱れ防止，溶鋼の酸化防止，
スラグの巻き込み防止等の機能を果たしている。したが
って、これら耐火物は溶鋼から得られる鋳片中の非金属
介在物（脱酸生成物）を減少させ、この鋳片の品質向上
にも重要な役割を担っている。

【０００３】以下に浸漬ノズルを例にとって説明する。
この浸漬ノズルはその使用条件から耐スポール性，耐摩
耗性，耐食性について高いレベルが要求されるためその
材質としてＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物（アルミナ）が多用
され、さらにパウダーライン部の材質としては一般に耐
食性に優れるＺｒＯ₂−Ｃ質耐火物（ジルコニア）が多
用される。このような構成とされた浸漬ノズルにおいて
は、この浸漬ノズルに供給される溶鋼中に含有される脱
酸生成物（例えばアルミナ）がその浸漬ノズルの内孔部
壁面に付着し、この脱酸生成物が次第に成長することよ
りその内孔部が狭窄し、ついには浸漬ノズルが閉塞を起
こして、この浸漬ノズルの耐用性が低下するという問題
点がある。また、前記アルミナ等の付着物が溶鋼に捕捉
されるとその溶鋼から得られる鋳片の品質劣化を招くと
いう問題点もある。なお、この内孔部の狭窄，閉塞は特
にアルミキルド鋼，アルミシリコンキルド鋼等の鋳造の
際に顕著となる。

【０００４】これらの問題点を解決するために、（１）
浸漬ノズルの内孔部壁面からアルゴンガス等の不活性ガ
スを吹き出させてその内孔部壁面にアルミナ等が付着す
るのを防止する、例えばガスブロータイプの浸漬ノズル
が実用化されている。また、（２）例えば特開平４−２
８４６２号公報に記載されているように、浸漬ノズルの
材質としてアルミナ難付着性の電融ＺｒＯ₂−ＣａＯ原
料より得られるＺｒＯ ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物を用いる
ことが提案され、また、特開平３−４７６７１号公報に
おいては前述された上ノズル，ストッパヘッドの材質と
して前記ＺｒＯ ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物を用いることが
提案されている。ここで、このＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質
耐火物を材質として用いた浸漬ノズルに対して溶鋼が供
給されると、ＣａＯが前記ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火
物から析出して溶鋼中に存在する脱酸生成物であるアル
ミナと反応することにより、浸漬ノズルの内孔部壁面に
低融点のカルシウムアルミネートが生成する。したがっ
て、浸漬ノズルの内孔部壁面が溶鋼流に洗われる際に前
記カルシウムアルミネートが溶出され、この内孔部壁面
は適度な溶損が与えられて更新される。この結果、浸漬
ノズルの内孔部壁面にアルミナが付着，堆積されるのが
防止される。なお、前記ＺｒＯ₂−ＣａＯ原料はその生
成鉱物がキュービックＺｒＯ₂とＺｒＣａＯ ₃から構成
されるものであり、通常ＣａＯを添加したＺｒＯ₂を電
融して得られる電融クリンカーである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）ガスブロータイプの浸漬ノズルでは、連続鋳造の
操業が続けられるとその浸漬ノズルの内孔部壁面におけ
るアルミナ等の脱酸生成物の付着，堆積を完全に阻止で
きない場合が多い。また、鋼種によってはアルゴンガス
の吹き込みそのものがその鋼の品質上好ましくない場合
もある。（２）浸漬ノズルの材質としてＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質
耐火物を用いると、このＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物
は高価な電融原料（ＺｒＯ₂−ＣａＯ）から得られるも
のであるためコスト高となり、工業的に普及する上で難
点となる。

【０００６】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、溶鋼中に存在する脱酸生成物の付着
を比較的安価に防止できる連続鋳造用耐火物を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前述された
問題点を解決するために種々の実験を試みた結果、通常
的に使用されている炭素（１０〜５０重量％）を含有す
る耐火材料（５０〜９０重量％）に外掛で０．５〜１０
重量％の氷晶石（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）を添加することによ
りその耐火材料の表面のアルミナ付着を防止できること
を見い出し、これを既に提案している（特願平４−１４
１９７７号）。さらに、本発明者らは、通常的に使用さ
れている炭素（１０〜５０重量％）を含有する耐火材料
（５０〜９０重量％）に外掛で０．５〜１０重量％のＮ
ａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを添加することによりその
耐火材料の表面のアルミナ付着を防止できることも確認
し、これについても提案している（特願平４−２０４９
０６号）。

【０００８】本発明者らは、このような事象に基づいて
さらに研究をかさねた結果、次のような事象が現出する
のを確認した。炭素を含有する耐火材料に氷晶石を単独
で添加した場合、これら炭素，耐火材料および氷晶石よ
り形成される連続鋳造用耐火物の使用の際、この氷晶石
のＮａ成分がその連続鋳造用耐火物の稼働面に析出す
る。このＮａ成分は溶鋼中のＡｌ ₂Ｏ₃と反応してＮａ
₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系の低融物を生成し、この低融物が溶
鋼流により洗われてその連続鋳造用耐火物の稼働面が常
に更新される状態になるため、この稼働面におけるアル
ミナの付着，堆積が防止される。しかしながら、連続１
０チャージを超えるような多連続鋳造の際には氷晶石の
逸散が進行して前記連続鋳造用耐火物の稼働面にアルミ
ナ付着が始まることがある。一方、炭素を含有する耐火
材料にＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを単独で添加した
場合、同様にＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃等の低融物が生成し
て連続鋳造用耐火物の稼働面におけるアルミナの付着，
堆積が防止される。しかしながら、Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅
系フリットは熱間での粘性が高いためにそのＮａ₂Ｏ−
Ｐ₂Ｏ₅系フリットのＮａ成分の連続鋳造用耐火物の稼
働面への析出が遅れる。この結果、溶鋼の種類によって
は鋳造初期に前記連続鋳造用耐火物の稼働面にアルミナ
が付着することがある。

【０００９】本発明者らは、このような事象に基づい
て、炭素を含有する耐火材料に、使用温度域において稼
働初期から稼働面へＮａ成分が析出する氷晶石および前
記使用温度域においてその氷晶石よりもＮａ成分の稼働
面への析出が緩慢なＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを添
加すれば、これら氷晶石，Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリッ
トそれぞれを単独で前記耐火材料に添加する場合に比
べ、この耐火材料により形成される連続鋳造用耐火物の
稼働面において稼働初期から終期に亙って長時間安定し
てアルミナ付着を防止でき、特にＡｌ₂Ｏ₃含有量の多
い溶鋼についても長時間安定して前記稼働面におけるア
ルミナ付着を防止できることを見い出した。すなわち、
本発明による連続鋳造用耐火物は、炭素：１０〜５０重
量％，耐火材料：５０〜９０重量％からなる配合物に対
して氷晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ ₅系フリットを合量
外掛で０．５〜１０重量％添加してなることを特徴とす
る。また、前記Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットは、不可
避成分として１０重量％以下のＳｉＯ₂を含有するもの
とするのがよい。

【００１０】ここで、氷晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅
系フリットの添加量を合量外掛で０．５〜１０重量％と
しているのは、０．５重量％未満ではアルミナ付着防止
の機能が不十分であり、１０重量％を超えると低融物が
多く生成されて耐食性が劣化するためである。なお、前
記配合物に添加されるそれら氷晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ
₂Ｏ₅系フリットの使用比率は特に限定されるものでは
ないが、氷晶石：３０〜７０重量％，Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ
₅系フリット：７０〜３０重量％とするのが好ましい。
また、Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリット中の不可避成分と
してのＳｉＯ₂の構成比を１０重量％以下としているの
は、１０重量％を越えるとアルミナ付着が生じ易くなる
ためである。すなわち、ＳｉＯ₂は溶鋼温度域では還元
されて、ＳｉＯ₂→ＳｉＯ＋Ｏなる反応を生じるため、
溶鋼中に存在するＡｌが酸化されてＡｌ₂Ｏ₃が生成さ
れる。したがって、前記不可避成分としてのＳｉＯ₂の
構成比をできるだけ低くすることにより耐火材料の表面
におけるＡｌ₂Ｏ₃付着が抑止される。

【００１１】なお、氷晶石はＮａ₃ＡｌＦ₆の組成を有
し、通常、アルミニウムの精錬において融材として用い
られるものである。また、フリットはＡＳＴＭによれば
融剤となる材料を含むガラスであって釉，素地あるいは
他のセラミック組成の一成分として用いられるものを言
う。

【００１２】また、炭素を１０〜５０重量％，耐火材料
を５０〜９０重量％としているのは、炭素が１０重量％
未満では耐スポール性に難点が生じ、５０重量％を超え
ると耐食性が劣化するためである。前記炭素としては鱗
状黒鉛，土状黒鉛，コークス，カーボンブラック等の少
なくとも１種を用いるとよい。前記耐火材料としては特
に限定されるものではなく、アルミナ，ジルコニア，マ
グネシア，スピネル，炭化珪素等の少なくとも１種を用
いることができるが、耐スポール性等の使用条件，コス
ト等を考えるとアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物）を
ベースとしたものが望ましい。なお、アルミナとしては
焼結アルミナ，電融アルミナさらにβ−アルミナのいず
れを使用することもできる。

【００１３】本発明における連続鋳造用耐火物は、炭素
として例えば鱗状黒鉛：１０〜５０重量％および耐火材
料として例えばアルミナ：５０〜９０重量％に氷晶石お
よびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを合量外掛で０．５
〜１０重量％添加混合して、この混合物に所定量のピッ
チ，レジン等の有機バインダーを加えて混練して加圧成
形した後、乾燥したものを非酸化雰囲気で焼成すること
により得られる。

【００１４】

【作用】炭素：１０〜５０重量％，耐火材料：５０〜９
０重量％からなる配合物に対して氷晶石（Ｎａ₃ＡｌＦ
₆）が添加された連続鋳造用耐火物の稼働面に溶鋼中の
アルミナが接触した際、このアルミナはＮａ₃ＡｌＦ₆
と反応して低融点の液相（低融物）が生成されることが
本発明者らの研究によって確認されている。このこと
は、図３に示されるＮａ₃ＡｌＦ₆−Ａｌ₂Ｏ₃系状態
図（Phase Diagramsfor Ceramist,(1964)) と一致す
る。また、同様に、炭素：１０〜５０重量％，耐火材
料：５０〜９０重量％からなる配合物に対してＮａ₂Ｏ
−Ｐ₂Ｏ₅系フリットが添加された連続鋳造用耐火物の
稼働面に溶鋼中のアルミナが接触した際、このアルミナ
はＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットのＮａ₂Ｏ成分と反応
してＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃等の低融点の液相（低融物）
が生成されることが本発明者らの研究によって確認され
ている。このことは図４に示されるＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ
₃系状態図（Phase Diagrams for Ceramist,(1964)) と
一致する。

【００１５】したがって、いずれも低融物が連続鋳造用
耐火物の稼働面に生成されるとそれら低融物は溶鋼流に
より洗われてその連続鋳造用耐火物の稼働面が常に更新
される状態になるため、この稼働面におけるアルミナの
付着，堆積が防止されることになる。このため、このよ
うな連続鋳造用耐火物により例えば浸漬ノズルを構成し
た場合、この浸漬ノズルの内孔部における狭窄，閉塞が
防止される。

【００１６】

【実施例】次に、本発明による連続鋳造用耐火物の実施
例について図面を参照しつつ説明する。

【００１７】まず、表１に示される原料を表２に示され
る配合割合で混練した後、ラバープレスにより１０００
ｋｇ／ｃｍ²の圧力で成形して、約１５０℃で乾燥して
非酸化性雰囲気のもとで１０００℃で焼成することによ
りれんがサンプルを作成した。表２にはそれられんがサ
ンプルの物性，特性値も合わせて示されている。なお、
測定は次の方法によるものである。

【００１８】ａ．アルミナ付着テスト（Ａｌ₂Ｏ₃付着
状況，付着厚み）：２０×２０×１５０ｍｍのテストピ
ースを切り出し、鋼５ｋｇを１５８０℃で熔解した高周
波炉に浸漬し、次いで浸漬直後，１５分後，３０分後そ
れぞれにアルミニウム１０ｇを投入して脱酸生成物であ
るアルミナを溶鋼中に作り、始めから６０分後のアルミ
ナ付着厚みを測定した。ｂ．溶鋼侵食試験：高周波炉のるつぼに２０×２０×１
５０ｍｍのテストピースをモルタルにより貼り付けて鋼
を溶解した後、ハイアルミナれんがで作った攪拌羽根に
より溶鋼を５０ｒｐｍで攪拌して１５８０℃で２時間保
持した後、溶損量を測定した。なおａ、ｂのテストとも
溶鋼表面はＡｒガスによりシールした。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】表２中、配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７は本発明
例であり配合Ｎｏ．８〜Ｎｏ．９は比較例である。本発
明例中配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火
物（アルミナ）をベースとして氷晶石およびＮａ₂Ｏ−
Ｐ₂Ｏ₅系フリットを添加したものであり、比較例中配
合Ｎｏ．８（氷晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリッ
ト無添加）に比べるとアルミナ付着がなく良好である。
しかしながら、配合Ｎｏ．９のように氷晶石およびＮａ
₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットの添加量が多いと耐食性が悪
くなるとともに熱間強度も劣る。また、配合Ｎｏ．６〜
Ｎｏ．７からはＺｒＯ₂−Ｃ質耐火物（ジルコニア），
ＭｇＯ−Ｃ質耐火物（マグネシア）をベースとし、これ
に氷晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを添加し
てもアルミナ付着防止効果があることが確認される。

【００２２】なお、アルミナ付着テスト後におけるれん
がサンプル（配合Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７）をＥＰＭＡによ
りミクロ組織調査すると稼働面にＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃
を主成分とする低融物が生成されているのが確認され
た。

【００２３】これられんがサンプルの稼働面に生成する
低融物は溶鋼流によりその稼働面から洗われるため、前
記れんがサンプルの稼働面（表面）が常に更新された状
態となってその表面におけるアルミナの付着成長が抑止
されるものと考えられる。

【００２４】本発明例中配合Ｎｏ．３のれんがサンプル
（以下、サンプルと表記する。）が適用された浸漬ノ
ズルの一例が図１に示されている。この浸漬ノズル１１
は、吐出孔１２を含むノズル本体１１ａの下部および内
孔部１３の壁面、すなわちその浸漬ノズル１１に供給さ
れる溶鋼が接する部分にサンプルが配設されている。
なお、ノズル本体１１ａの上部はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火
物により形成され、パウダーライン部１４はＺｒＯ₂−
Ｃ質耐火物により形成されている。この浸漬ノズル１１
に対して、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物により形成されたガ
スブロータイプの浸漬ノズルにおいてアルミナ閉塞を生
起し易かったアルミキルド鋼を対象とした連続鋳造を行
ったところ、本発明例の浸漬ノズル１１は最高１４チャ
ージの使用に対してアルミナ付着を生じることなく良好
であった。

【００２５】また、本発明例中配合Ｎｏ．２のれんがサ
ンプル（以下、サンプルと表記する。）が適用された
上ノズルおよびストッパーヘッドの一例が図２に示され
ている。この上ノズル２１の内周部とロングストッパ２
２の先端部に固設されたストッパーヘッド２３の外周部
とにはサンプルが配設されている。なお、これら上ノ
ズル２１の内周部とストッパーヘッド２３の外周部を除
く部分（図において符号２１ａ，２３ａで示す。）およ
びロングストッパ２２はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質耐火物により
形成されている。このように構成された上ノズル２１お
よびストッパーヘッド２３に対して前述されたアルミキ
ルド鋼を対象とした連続鋳造を行ったところ、これら上
ノズル２１，ストッパーヘッド２３の接合部にアルミナ
付着を全く生じることなく、鋳造終了の際に生じること
があった湯止まり不良等のトラブルを完全に解消するこ
とが可能となった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の連続鋳造用耐火物によれば、氷
晶石およびＮａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットが特定範囲で
添加されているので、例えば浸漬ノズル，ストッパーヘ
ッド，上ノズル等にその連続鋳造用耐火物を適用するこ
とにより浸漬ノズルのアルミナ閉塞，ストッパーヘッド
と上ノズルの接合部におけるアルミナ付着に起因する湯
止まり不良等の連続鋳造におけるトラブルを防止でき
る。またＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質耐火物よりも安価に連
続鋳造用耐火物を提供することが可能となり、その工業
的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の連続鋳造用耐火物が適用され
た浸漬ノズルの縦断面図である。

【図２】本発明の実施例の連続鋳造用耐火物が適用され
た上ノズルおよびストッパーヘッドの縦断面図である。

【図３】本発明の連続鋳造用耐火物に対して溶鋼が供給
された際にその連続鋳造用耐火物の表面に生成する低融
物を説明するＮａ₃ＡｌＦ₆−Ａｌ₂Ｏ₃系状態図であ
る。

【図４】本発明の連続鋳造用耐火物に対して溶鋼が供給
された際にその連続鋳造用耐火物の表面に生成する低融
物を説明するＮａ₂Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系状態図である。

【符号の説明】

１１浸漬ノズル１１ａノズル本体２１上ノズル２３ストッパーヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂本浩北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式會社室蘭製鐵所内 (72)発明者斎藤正夫北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式會社室蘭製鐵所内 (72)発明者横山洋一兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者山本芳範兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号ハリマセラミック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素：１０〜５０重量％，耐火材料：５
０〜９０重量％からなる配合物に対して氷晶石およびＮ
ａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットを合量外掛で０．５〜１０
重量％添加してなることを特徴とする連続鋳造用耐火
物。
【請求項２】前記Ｎａ₂Ｏ−Ｐ₂Ｏ₅系フリットは、
不可避成分として１０重量％以下のＳｉＯ₂を含有する
請求項１に記載の連続鋳造用耐火物。