JPH0839214A - 連続鋳造用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼中介在物・地金等の難付着性に優れ、ま
た、極低炭素鋼の鋳造においてはカーボンピックアップ
を防止し、鋼の品質向上、操業の安定化を図る連続鋳造
用ノズル、とくに、使用中に液相を生成し、アルミナや
Ｆｅ酸化物との反応によりさらに低融点化・溶損し、溶
鋼中介在物を付着しにくい組成物からなる連続鋳造用ノ
ズルの提供。 【構成】 同組成物はＣａＯを５〜８７重量％と、Ｍｇ
Ｏを１０〜９２重量％と、ＳｉＯ₂ を２〜１５重量％含
有し、さらに、これに、Ａｌ₂ Ｏ₃ を３重量％以下とを
含有する組成物からなる。またこれらの組成物をカーボ
ンを含む耐火物からなる本体の溶鋼と接する箇所に耐火
組成物層として設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造において、取
鍋、タンディッシュ等に取り付けて使用される連続鋳造
用ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用鋼板、ＤＩ缶用ブリキ材
等の加工性向上のニーズに伴い、溶鋼の精練、連続鋳造
工程においても溶鋼の高純度化、高清浄度化の要求は益
々強くなっている。現在、精錬工程においては超極低炭
素鋼の溶製に伴い、連続鋳造工程におけるカーボンピッ
クアップ防止は重要な課題となっている。

【０００３】また、溶鋼中介在物低減対策として、溶鋼
の脱ガスやタンディッシュの堰による介在物の吸収ある
いは浮上等の努力が行われている。

【０００４】連続鋳造では取鍋からタンディッシュヘ、
あるいはタンディッシュからモールドヘ溶鋼を順次移送
するに当たって、ロングノズル、タンディッシュノズ
ル、浸潰ノズル等のノズルが使用されている。このノズ
ルには耐食性、耐スポーリング性に優れているアルミナ
・グラファイト質耐火物が使用されている。

【０００５】このアルミナ・グラファイト質のノズル
は、溶鋼の鋳造において鋼中の介在物の析出・付着によ
りしばしばノズル閉塞が生じ、とくにアルミキルド鋼の
鋳造におけるアルミナ介在物の析出・付着が顕著であ
る。ノズル閉塞の発生は、鋳型内の溶綱流を乱し連続鋳
造用フラックスの巻き込みによる品質悪化の原因とな
り、また、連続鋳造回数が減少し、生産効率の低下を招
く。

【０００６】介在物によるノズル閉塞を防止するために
ノズル内へのＡｒガスの吹込みにより介在物の除去を行
なっているが、一方ではＡｒガスの吹込みに起因したパ
ウダーの巻き込みによる鋼の表面欠陥も生じている。

【０００７】介在物によるノズル閉塞、とくにアルミナ
介在物によるノズル閉塞は次のようにして生じると考え
られる。

【０００８】すなわち、（１）鋼中のアルミニウムは空
気による酸化、耐火物中のシリカとの酸化・還元反応に
より供給される酸素による酸化等の二次酸化によりアル
ミナを生成する。（２）このアルミナが拡散・凝集し、
アルミナクラスターが形成される。（３）ノズルの稼働
表面ではカーボンが消失し、表面が凹凸状になる。
（４）このノズルの稼働表面近傍には溶鋼流において、
５０〜１００μｍの流速の無いよどみが存在し、溶鋼と
の比重差または物理的付着力からアルミナクラスターが
内壁面に付着する。（５）クラスター間には溶鋼中の酸
化物（ＭｎＯ、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯ、ＭｇＯ等）の液相が
付着しており、これをボンドとしてアルミナクラスター
層が形成され、順次アルミナクラスター層が厚くなり、
ノズル閉塞となる。

【０００９】このような連続鋳造用ノズルのノズル閉塞
を防止するために、特開昭５６−１６５５４８号公報、
特開昭５７−３８３６６８号公報、特開昭５７−５６３
７７号公報等には、石灰・カーボン質煉瓦を用いた連続
鋳造用ノズルが開示されている。この石灰・カーボン質
連続鋳造用ノズルの石灰成分は溶鋼中から析出するアル
ミナと反応してＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 、３ＣａＯ・Ａｌ₂
Ｏ₃ 等の低融点物質を生成しノズル内壁に留まることな
く流れ、これによってノズル閉塞の防止効果があるとさ
れている。

【００１０】しかしながら、このＣａＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系
の低融点物質生成による介在物付着防止は、１５００℃
近傍での液相生成領域が狭いため、また、液相を生成す
るのがＣａＯとＡｌ₂ Ｏ₃ の量比がほぼ１：ｌの領域に
限られ、とくに、長時間の鋳造では、初期に付着防止効
果を発揮しても、時間の経過と共に付着しはじめて遂に
はノズルが閉塞してしまう。

【００１１】また、アルミナ・グラファイト質の素材の
耐スポーリング性、耐侵食性を損なうことなく表面の耐
酸化性を向上させた耐火物組成が、特公昭４９−４８０
４７号公報によって公知であるが、低融物を生成しにく
く、介在物の付着防止効果に劣ること、また、炭酸カル
シウムからガスが発生するため施工体の組織が悪化し良
くない。また、施工厚さが薄いため、持続時間が短いと
いう欠点がある。さらに、アルミナ・グラファイト質ノ
ズルは耐スポーリング性向上のため、適常グラファィト
を２０〜３０重量％程度含有している。体積比では４０
％程度となり、稼働面にも広く露出している。溶綱の鋳
造においては、ノズル稼働表面のカーボンは摩耗によ
り、あるいは溶鋼中酸素との反応により溶鋼中へ取り込
まれてしまう。近年の精錬技術はシングルｐｐｍオーダ
ーの超極低炭素鋼の溶製を可能としており、連続鋳造工
程においてもカーボンビックアップの防止は必須となっ
てきている。取鋼用耐火物、ＴＤ用耐火物、連鋳用パウ
ダー等のカーボンレス化が進められており、アルミナ・
グラファイト質ノズルについてもカーボンレス化のニー
ズは強い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶鋼
中介在物・地金等の難付着性に優れ、また、極低炭素鋼
の鋳造においてはカーボンピックアップを防止し、鋼の
品質向上、操業の安定化を図る連続鋳造用ノズル、とく
に、使用中に液相を生成し、アルミナやＦｅ酸化物との
反応によりさらに低融点化・溶損し、溶鋼中介在物を付
着しにくい組成物からなる連続鋳造用ノズルを提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、カーボンを含
まないＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系の組成物からなる連
続鋳造用ノズルであって、同組成物はＣａＯを５〜８７
重量％と、ＭｇＯを１０〜９２重量％と、ＳｉＯ₂ を２
〜１５重量％含有する組成物からなることを特徴とす
る。

【００１４】また、この組成物は３重量％以下のＡｌ₂
Ｏ₃ を含有せしめることができる。本発明の耐火組成物
は介在物付着防止のために溶鋼温度で液層を生じやすい
組成となっている。また、付着防止、カーボンピックア
ップ防止のために従来耐スポーリング性向上を目的に使
用していたグラファイトを含んでいない。

【００１５】本発明の組成物において最も注目すべき点
はＳｉＯ₂ の含有量である。ノズル使用中にＭｇＯ−Ｃ
ａＯ−ＳｉＯ₂ 系低融点化合物を積極的に生成するには
少なくとも２％以上のＳｉＯ₂ が必要である。また、Ｓ
ｉＯ₂ 量の増加に伴い液相生成量が増加するが、１５重
量％を越えると溶損が著しく大きくなり、使用不能とな
る。望ましいＳｉＯ₂ 含有量は３〜１２重量％である。
また、付着防止機能を十分に発揮するためには液相を容
易に生成することが望ましいので、ＳｉＯ₂ 成分は０．
２１ｍｍ以下の微粉で添加する方が良く、珪石の微粉
や、非晶質超微粉シリカの使用が好ましい。

【００１６】ＣａＯとＭｇＯも低融点化合物生成のため
に、ＣａＯは最低５重量％、ＭｇＯは最低１０重量％必
要である。また、ＣａＯとＭｇＯの比はＣａＯが豊富な
方が良い。粒度構成上、特にカルシア、ドロマイト原料
等の粗粒部分は耐火度維持のためにＣａＯ含有量が多い
方が良い。ＭｇＯ単味であると液相生成量が多くなり、
耐火度が下がり溶損過多となる。ＣａＯとＭｇＯの上限
値は他成分との閲係より、ＣａＯが８７重量％、ＭｇＯ
が９２重量％である。

【００１７】ただし、ＣａＯを多量に含有した場合、消
化により実使用上安定性に欠ける。そのため、粒度構成
上ＣａＯは０．５ｍｍ以上の粒径でより多く添加する方
が好ましく量的にも２０〜５０重量％の範囲が好まし
い。

【００１８】この耐火組成物の原料としては、マグネシ
アクリンカー、ドロマイトクリンカー、カルシアクリン
カー、珪石、非晶質超微粉シリカ、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント等を使用することができる。

【００１９】アルミナセメントはＡｌ₂ Ｏ₃ を多量に含
有するために、耐火度の低下を招く。それで、先に述べ
たようにＡｌ₂ Ｏ₃ 含有量３％以下での使用が好まし
い。ボルトランドセメントはＣａＯ、ＳｉＯ₂ を主成分
としており、特に、微粉部分のＣａＯ量あるいはＳｉＯ
₂ 量増加に役立つ。その使用量は、先に述べたようにＣ
ａＯ５〜８７重量％、ＳｉＯ₂ ２〜１５重量％にてなさ
れる。

【００２０】耐スポーリング性向上、あるいは靱性アッ
プを目的に、金属ファイバーを添加すると良い。

【００２１】添加するファイバーの材質は耐食性、構造
面から、ステンレス鋼が最も望ましいが、これに限ら
ず、例えば、普通鋼、炭素鋼、Ｎｉ−Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍ
ｏ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｖ鋼、Ａｌ，Ａｌ合金等の非鉄金
属でも構わない。形状はビビリ振動切削法により作成さ
れたφ３０〜２００μｍ×長さ２〜２０ｍｍが最も好ま
しいが、その形状は、ストレート、曲線、山形、波形な
どのいずれでも良い。金属ファイバーの添加量は５重量
％以下が良く、各ファイバーの比重等に合わせて適宜決
定する。

【００２２】さらに、本発明の連続鋳造用ノズルは、ア
ルミナ・グラファイト質のようなＣ含有耐火物から形成
したノズルの溶鋼の通過する内孔部、底部、吐出孔部
等、溶綱と接触する面を、上記耐火組成物によって被覆
した構造とすることもできる。

【００２３】被覆方法としては、事前に成形した円筒状
の成形品を縦方向あるいほ横方向に２分劃以上にしたも
のをアルミナ・グラファイト質ノズルにセットする方
法、ノズルの内孔部および外周部に中子をセットし、そ
の隙間に流し込み成形する方法等が可能である。また、
この時、内孔部、底部、及び吐出孔部ではアルミナ・グ
ラファイト質ノズルとの間に０．５ｍｍ以上の目地を設
け、外周部は目地不要の構造とする。この目地は本発明
品とアルミナ・グラファイト質ノズルの膨張差を吸収す
るために設けるもので、０．５ｍｍ未満では本発明品の
膨張によりアルミナ・グラファイト質ノズルに亀裂が発
生する。被覆の厚みは耐食性を考慮すると５ｍｍ以上が
望ましい。

【００２４】本発明の組成物は、従来のアルミナ・グラ
ファイト質ノズルと比較して耐火度が低く、耐スポーリ
ング性にも劣る。そこで、本発明品を有効に使用するに
は従来のアルミナ・グラファイト質、ジルコニア・グラ
ファイト質、マグネシア・グラファイト質等のカーボン
含有耐火物のノズルの被覆材として使用することができ
る。

【００２５】特に本体が耐スポーリング性、耐食性、強
度等に優れるアルミナ・グラファイト質、ジルコニア・
グラファイト質の場合、カーボンを含有していても本被
覆耐火組成物と組み合わせると、その複合成形体も製造
し易く、且つ、両方の特性を失うことなく効果が発揮で
きる。

【００２６】

【作用】ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系はＳｉＯ₂ リッチ
の領域で従来のＡｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ系耐火組成物より低
融点化合物を形成し、１５００〜１５５０℃近傍で広い
液相生成領域を持つ。また、アルミナとの反応によって
さらに低融点化する。

【００２７】

【実施例】添付各図は、本発明の耐火組成物を適用した
ノズルの構造を示すもので、本発明の耐火組成物によっ
て溶鋼と接する面を被覆した例を示す。

【００２８】図１は、鍋下ノズルＡの下に配置されたロ
ングノズルを示し、本体１をアルミナ・グラファイト質
耐火物で作成し、スラグラインにジルコニア・グラファ
イト質耐火物２を取付けたもので、その内孔面３と下方
外周４に目地材５を介してカーボンを含有しない耐火物
層６を設けている。

【００２９】また、図２はタンディッシュ下ノズルＢの
下に配置された浸漬ノズルの例を示し、本体１の内孔面
３と溶鋼吐出孔７と下方外周４に目地材５を介してカー
ボンを含有しない耐火物層６を設けた例を示す。

【００３０】さらに、図３は一体型の浸漬ノズルに適用
した例を示し、本体１の開口朝顔部８を含め、内孔面３
と溶鋼吐出孔７と下方外周４に目地材５を介してカーボ
ンを含有しない耐火物層６を設けた例を示す。

【００３１】上記各図に示す例において、各ノズルを本
発明のカーボンを含有しない耐火組成物によって形成す
ることもできる。

【００３２】表１は、上記各図に示すカーボンを含有し
ない耐火物層６の組成物と化学組成と構成原料の配合組
成を重量％によって示すもので、比較例として本体を構
成する耐火組成物との特性比較を示す。

【表１】 ★

【００３３】同表に示す組成物を用いて、上記各図に示
すノズルを製造し、ノズル閉塞防止対策として実炉テス
トに供した。

【００３４】アルミキルド鋼を鋳造し、従来のアルミナ
・グラファイト質ノズルと比較した結果を表１の介在物
付着厚さに示す。本発明の組成物を使用したノズルにお
ける介在物の付着はほとんど無く、また、鋳片の非金属
介在物数、表面欠陥、内部欠陥は減少し、良好な結果を
示した。また、本発明により、ノズル閉塞は発生しにく
くなり、安定した操業が行えるようになった。

【００３５】また、極低炭素鋼の鋳造に使用した結果、
従来のアルミナ・グラファイト質ノズルを使用した場合
と比較、ロングノズルで３．５ｐｐｍ、浸漬ノズルで
１．５ｐｐｍのカーボンピックアップ防止効果が得られ
た（図４）。

【００３６】図４は、２次精錬終了後の取鍋、鋳造中の
タンディッシュから採取したサンプル及び製品のＣ含有
量を測定したものであり、ΔＣは、取鍋−タンディッシ
ュ間、タンディッシュ−製品間のカーボンピックアップ
量を示す。

【００３７】

【発明の効果】本発明の耐火組成物の使用によって以下
の効果を奏する。

【００３８】（１） 溶鋼の鋳造に耐え得る耐火度を有
する一方、低融点の広い液相生成領域を持つ低融点化合
物を形成するので、従来のＡｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ系耐火組
成物より難付着性に優れたものとなる。

【００３９】（２） 極低炭素鋼の鋳造においても、溶
鋼へのカーボンピックアップが効果的に防止できる。

【００４０】（３） カーボンを含む耐火物からなる本
体とカーボンを含まない耐火組成物の被覆層との組み合
わせの場合、上述（１），（２）の効果と共に連続鋳造
用ノズルとして長寿命化が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ロングノズルに適用した実施例を示す。

【図２】 浸漬ノズルに適用した実施例を示す。

【図３】 一体型の浸漬ノズルの実施例を示す。

【図４】 各工程のＣピックアップを示す。

【符号の説明】

Ａ 鍋下ノズル Ｂ タンディッシュ下
ノズル １ ノズル本体 ２ スラグライン耐火
物 ３ ノズル内孔面 ４ ノズル下方外周面 ５ 目地材 ６ カーボンを含有し
ない耐火物層 ７ 溶鋼吐出孔 ８ 開口朝顔部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/043 (72)発明者 松尾 幸久 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内 (72)発明者 西原 良治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 稲田 知光 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 石松 宏之 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 松井 泰次郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーボンを含まないＭｇＯ−ＣａＯ−Ｓ
   ｉＯ₂ 系の組成物からなる連続鋳造用ノズルであって、
   同組成物はＣａＯを５〜８７重量％と、ＭｇＯを１０〜
   ９２重量％と、ＳｉＯ₂ を２〜１５重量％含有する組成
   物からなることを特徴とする連続鋳造用ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、カーボンを含
   まないＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系の組成物がＡｌ₂ Ｏ
   ₃ を３重量％以下とを含有する組成物からなることを特
   徴とする連続鋳造用ノズル。
3. 【請求項３】 カーボンを含む耐火物からなる本体の溶
   鋼と接する箇所にカーボンを含まない耐火組成物層を設
   けた連続鋳造用ノズルであって、前記耐火組成物層はＭ
   ｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系の組成物からなり、ＣａＯを
   ５〜８７重量％と、ＭｇＯを１０〜９２重量％と、Ｓｉ
   Ｏ₂ を２〜１５重量％含有する組成物からなることを特
   徴とする連続鋳造用ノズル。
4. 【請求項４】 請求項３の記載において、カーボンを含
   まないＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系の組成物がＡｌ₂ Ｏ
   ₃ を３重量％以下とを含有する組成物からなることを特
   徴とする連続鋳造用ノズル。