JPH0857601A - 連続鋳造用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼のカーボンピックアップを低減し、鋼中
のアルミナの生成、付着を防止できるアルミナ・カーボ
ン質ノズルの内孔部、外周部の被覆層の提供。 【構成】 アルミナ・カーボン質ノズルの母体との間
に、被覆層の加熱時膨張吸収代として内孔直胴部では
０．５〜１．０ｍｍ厚の目地を設けて、事前に成形した
被覆層をセットし、内孔下底部、吐出孔部では１〜５ｍ
ｍ厚の目地を設けて、流し込み、圧入又は減圧下で圧入
施工し、又は内孔直胴部、内孔下底部、吐出孔部一体で
各々必要厚みの目地を設けて流し込み、圧入又は減圧下
で圧入施工し、外周部では被覆層の膨張代としての目地
を必要とせず、事前に成形された被覆層をセットし、又
は中子を外挿して流し込み、圧入又は減圧下て圧入施工
により被覆層成形体を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取鍋からタンディッシ
ュに注入するロングノズル、およびタンディッシュから
鋳型（モールド）に溶鋼を注入する浸漬ノズル等の連続
鋳造用ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】この連続鋳造用ノズルは、溶鋼注入の際
に溶鋼が大気と接触し酸化するのを防止する機能を有
し、溶鋼との接触による機械的、熱的なスポーリングに
対する耐スポーリング性に優れた耐火材料から形成され
ている。

【０００３】この耐火材料としてはアルミナ−黒鉛質が
使用されており、耐スポーリング性付与のために５〜３
０重量％の黒鉛および黒鉛以外のカーボン源を含有し、
製造に際してのバインダーとしてフェノールレジンなど
のカーボン系が使用されている。

【０００４】ところが、近年、鋼の高級鋼ニーズが高ま
り、溶鋼の高純度化、高清浄度化が求められており、な
かでも、極低炭鋼においては溶鋼中のカーボンが［Ｃ］
≦１０ｐｐｍと厳しく規定されている。この極低炭鋼の
製造において、溶鋼の精錬工程におけるＲＨ・ＤＨなど
の真空脱ガス処理工程で極低炭鋼を溶製しても、連続鋳
造においては、カーボン質を含有したロングノズル、浸
漬ノズル中を通して鋳造されるために、その過程でノズ
ル中のカーボン質が溶鋼中に固溶し、溶鋼のカーボンピ
ックアップによる品質低下の原因となる。

【０００５】また、浸漬ノズル自体においても、加熱に
よって消失した耐火材料中のカーボン跡がノズル表面に
凹凸となって残り、そこに鋼中のアルミナクラスターが
付着集積してノズル閉塞の原因ともなっている。

【０００６】このノズルを構成する耐火材料中に含有す
るカーボンによる問題を解決するために、浸漬ノズルの
内孔部の一部および内孔面全体をカーボンを含まない耐
火物で被覆することが、特開昭５１−５４８３６号公
報、特開平３−２４３２５８号公報などに開示されてい
る。

【０００７】しかし、被覆している部分が浸漬ノズルの
内孔部一部分では他の被覆していない内孔部および浸漬
部分の外周部からのカーボンピックアップあるいは黒鉛
が消失した部分が凹凸となり鋼中のアルミナクラスター
の付着、集積などの介在物によるノズル閉塞が発生す
る。また、内孔部全体を彼覆した場合でも溶鋼浸漬部の
外周部分はノズルを形成する耐火材料が黒鉛を含有する
ために溶鋼中へのカーボンピックアップは完全に防止で
きているとは言えない。

【０００８】一方、従来、ノズルの内孔部の形成は、例
えば特開平５−１５４６２８号公報、特開昭５６−１３
９２６０号公報に記載されているように、内孔面を形成
する原料配合物とノズル母体原料配合物とを同時に加圧
成形するか、あるいは先に成形されたノズル母体の内孔
面に内孔面を形成する原料配合物を内挿充填されるが、
これらの方法ではノズルの加圧成形後の焼成時、使用前
の予熱時等の加熱時に亀裂を生じさせる問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ノズ
ル自体から溶鋼へのカーボン固溶を確実に防止でき、ノ
ズル表面でのカーボン消失もないため介在物付着による
ノズル閉塞防止にも可能な優れた機能を安定して発揮で
きる連続鋳造用ノズルを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用ノズ
ルは、本体をカーボン源を含有する耐火材料によって形
成し、その内外面をカーボン源を含有しない耐火材料に
よって内孔直胴部、内孔下底部、吐出孔部及び溶鋼に浸
漬する外周部等の溶鋼が通過する部位および溶鋼と接触
する部位を被覆した連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、前
記被覆部分を成形された円筒状体とし、同円筒状体を内
孔直胴部では０．５〜２．０ｍｍ厚の目地を設け、内孔
下底部、吐出孔部では１〜５ｍｍ厚の目地を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】黒鉛もしくは黒鉛以外のカーボン源を含有
しない耐火材料からなる円筒状体を内孔体として、縦方
向あるいは横方向に分割して形成した構造とすることが
できる。

【００１２】内孔直胴部への円筒状体の分割部材の本体
への取付けに当たっては、ノズル孔内面においては、
０．５〜２．０ｍｍの目地を設けてセットし、外周部に
は目地なしで取付ける。

【００１３】その製造に際しては、ノズル本体にカーボ
ン源を含有しない耐火材料によって形成した円筒状体
を、内孔下底部、吐出孔部には予め１〜５ｍｍ厚みの目
地形成材を塗布又は貼り付けた後、中子を設けて圧入ま
たは流し込み施工によって形成被覆する手段を採用でき
る。

【００１４】その流し込み施工に際しては、圧入施工、
減圧圧入施工の何れの手段も採用できる。

【００１５】本発明においては、ノズル本体としては、
アルミナ−黒鉛質から形成されスラグライン部の外周は
ジルコニア−黒鉛からなる耐火材料を使用し、カーボン
源を含有しない耐火材料としては、シリカ、マグネシ
ア、アルミナ、スピネル、ドロマイト、ジルコン、ジル
コニア、カルシアの少なくとも１種以上の耐火骨材から
なる耐火物を使用することができる。

【００１６】この成形体は、耐火骨材をアルミナセメン
ト、珪酸塩ソーダー、リン酸塩ソーダー、リン酸アルミ
等の水系バインダーの１種又は２種以上の組み合わせで
混練後、浸漬ノズルとは別個に流し込み成形又は圧入成
形されたものである。

【００１７】

【作用】本発明においては、カーボン源を含有している
ノズル本体の溶鋼が通過する内孔部および吐出孔部、更
に外周の溶鋼浸漬部分をカーボン源を含有しない耐火材
料で被覆しているため溶鋼中へのカーボンピックアップ
を防止可能である。同時に、溶鋼中の介在物がノズル表
面に付着集積するノズル閉塞も防止できる。

【００１８】

【実施例】添付各図は、本発明に係る連続鋳造用ノズル
として、浸漬ノズルに本発明を適用した例を示す。

【００１９】本発明による連続鋳造用ロングノズル、浸
漬ノズルを図に基づいて説明する。

【００２０】図１は分割した内孔面形成用円筒状体を有
する浸漬ノズルの断面構造を示し、図２は流し込み施工
あるいは圧入機により圧入施工した内孔面形成用円筒状
体（カーボンレス内孔体）の斜視図を示す。

【００２１】これらの図において、１は浸漬ノズル本体
を示し、２はノズル外面のパウダーラインに設けられた
ジルコニア−グラファイト質からなるパウダーライン用
耐火物を示す。３は浸漬ノズル本体１の内孔面に取付け
られるカーボン質材料を含有しない円筒状のカーボンレ
ス内孔体を示し、この場合、円筒状のカーボンレス成形
体は長さ方向に３１、３２と３３に分割されている。４
は円筒状のカーボンレス内孔体３とノズル本体１との
間、各カーボンレス内孔体の分割部３１、３２、３３間
に介在している目地を示すもので、これによって、ノズ
ルの使用前の予熱、使用中の加熱による膨張吸収代とし
て０．５〜２．０ｍｍの目地を浸漬ノズル母体との間に
設け、一般モルタル、耐熱モルタル等の成形体の組成を
主成分とするもので固定する。内孔体３と浸漬ノズル本
体１との間には、セットの前にセラミックウール、軟質
ゴム、軟質ビニール、布地等の可縮性のある、流し込み
又は圧入時においても耐火材料に侵食されることなく厚
みを保てる材料を貼り付けておき膨張吸収代として１〜
５ｍｍの目地４を確保する。

【００２２】円筒状のカーボンレス内孔体３の流し込み
施工、又は圧入施工するに際しては、中子をセットする
前に予め浸漬ノズル母体の表面の内孔直胴部には０．５
〜２．０ｍｍ厚みのセラミックウール、木工ボンド、ロ
ウ等の目地形成材料を塗布、又は貼り付け、内孔下底
部、吐出孔部には１〜５ｍｍ厚みのセラミックウール、
軟質ゴム、軟質ビニール、布地等の可縮性のある、流し
込み又は圧入時においても耐火材料に侵食されることな
く厚みを保てる材料を貼り付けておき膨張吸収代を確保
しておく。

【００２３】円筒状成形体である内孔体３と外周面成形
体６における溶鋼に接する面の表面粗度を小さくする手
段として減圧下での圧入施工が選択され、耐溶損性、耐
付着性の向上が認められ、その結果、ノズルの耐用性を
より長く維持できる。

【００２４】勿論、この円筒状のカーボンレス成形体３
は分割せずに一体構造体とすることもできる。

【００２５】図３および図４は、内孔面形成用の円筒状
のカーボンレス成形体である内孔体３のみならず、ノズ
ルの溶鋼吐出孔５の外開口を含めて外周面にも円筒状の
カーボンレス内孔体６を形成した例を示す。この外周面
の円筒状のカーボンレス成形体６は、カーボンレス耐火
材料を本体とは別個に流し込み成形、又は圧入成形した
物を外挿入し、浸漬ノズルに対してモルタル、又は耐火
物製のピンにより固定される。成形体５は浸漬ノズル外
表面に直接流し込み施工、又は圧入施工されてもよい。
なお外周面の円筒状のカーボンレス成形体６と本体ノズ
ルとの間には膨張吸収代としての目地は必要ない。

【００２６】図５および図６は、上記円筒状成形体３，
６の加熱時の膨張吸収代としての目地の取り方の説明図
である。図５に示す円周方向目地４１の適正厚みは０．
５〜２．０ｍｍである。目地の厚みが０．５ｍｍ未満だ
とカーボンを含有するノズル本体材質に比べ、カーボン
を含有しない被覆層材質の方が膨張率が大きいために予
熱中や使用中の加熱により亀裂を生じる。

【００２７】また、カーボンを有するノズル本体材質の
熱伝導率が高いのに対し、カーボンを含有しない被覆層
材質は熱伝導率が低く、更にその両者の間に２ｍｍを越
す目地があればこの目地部での断熱作用が大きくなる。
従って、ノズル予熱中にノズルの内孔からの伝熱でノズ
ル本体が予熱されるノズル直胴部位では、目地厚みが２
ｍｍを超えると断熱作用が大きくなりノズル本体の予熱
が不十分となり、操業中に溶鋼を通した際にノズル本体
の熱的スポーリングが発生する。このことよりノズル本
体の熱的スポーリングを防ぐため、予熱中のノズル本体
を十分予熱するには目地厚みの上限は２ｍｍとなる。

【００２８】一方、図６に示す高さ方向の目地４２の適
正厚みは１．０〜５．０ｍｍである。

【００２９】目地厚みが１．０ｍｍ未満だと円周方向の
目地同様にノズル本体と被覆層の膨張差により亀裂を生
じる。目地厚みが５ｍｍを超えるものは、円周方向の目
地同様にノズル本体と被覆層の熱伝導率差、目地部での
断熱作用によりノズル本体の吐出孔のまわり部の予熱が
不十分となり、熱的スポーリングが発生するため、目地
厚の上限が５ｍｍとなる。この吐出孔のまわりの高さ方
向の目地が５ｍｍまで可能な理由は、直胴部は内孔から
の伝熱のみで予熱される部位があるのに対し、吐出部ま
わり部は内孔およびノズル外周部からの両方の予熱が可
能であるためである。

【００３０】上記各図には、本発明を浸漬ノズルに適用
した構造例を示しているが、ロングノズルにも同様にし
てカーボンレス内孔体３を適用でき、内孔体３、外周部
の成形体６の形成方法は、前述の浸漬ノズルの場合と全
く同じである。

【００３１】表１に本発明に係るロングノズルと浸漬ノ
ズルに使用した本体を構成する耐火物の組成とカーボン
レス内孔体を構成する耐火物の組成と物性を示す。

【００３２】

【表１】 また、表２は、図１に示す３分割した本発明の円筒状カ
ーボンレス成形体を形成するための施工例と品質を示
す。

【００３３】

【表２】 同表に示す流し込み施工は、振動テーブルの上に施工す
る浸漬ノズルを固定し、型枠をセットし振動をかけなが
ら黒鉛および黒鉛以外のカーボン源を含有しない耐火材
料を流し込むことによって行った。

【００３４】流し込み施工では、浸漬ノズルが長くな
り、流し込みの高さが高くなると、先端部には振動が伝
わりにくくなり、上、中、下部で流し込み施工体の品質
のバラツキが大きくなる。したがって、施工体高さが６
００ｍｍ以上の物については、均一な品質を得る方法と
して圧入施工が有効である。表２に示すように、施工体
高さが１０００ｍｍを越える形状でも上、中、下部の品
質のバラツキは小さく、かつ流し込み施工によるものよ
り気孔率が小さい緻密な組織を得ることができる。この
ように浸漬ノズルの耐用性を更に向上させる方法とし
て、減圧下での圧入施工がより効果的である。また、表
２に示すように減圧下で圧入施工した施工体は、流し込
み施工、圧入施工に比べて更に低気孔率の施工体が得ら
れ、溶損されにくくノズル孔内のアルミナ付着をより効
果的に防止できる。

【００３５】黒鉛および黒鉛以外のカーボン源を含有し
ない耐火材料で本発明の被覆層を設けた連鋳ノズルは、
いずれもカーボンピックアップおよび付着防止に優れた
効果を示しているが、その被覆層の形成にあっては、被
覆層の形状（高さ）およびノズルの耐用性に応じて、流
し込み施工、圧入施工、又減圧下での圧入施工のいずれ
かの方法が選択される。

【００３６】本発明に基づきロングノズルを試作し、極
低炭鋼の鋳造に使用した結果を表３に示す。

【００３７】

【表３】 同表に示すように、内孔面にカーボンフリーの被覆を施
さない従来のアルミナ−黒鉛質ノズルを使用した場合、
鋳造中のカーボンピックアップはタンディッシュで＋３
ｐｐｍであった。図１の浸漬ノズルと同様に、内孔部全
面を被覆したロングノズルにおいては、タンディッシュ
内でのカーボンピックアップ量は１ｐｐｍに抑制するこ
とができ、さらに図３と同様に、外周部まで被覆したノ
ズルではカーボンピックアップ量を０までに抑制するこ
とができた。

【００３８】次に、図１、図３に示す浸漬ノズルを試作
し、極低炭鋼の鋳造に使用した結果を表４に示す。

【００３９】

【表４】 タンディッシュ内の溶鋼中の〔Ｃ〕量が１２ｐｐｍであ
るのに対して本発明品の内孔部全面被覆したノズルでは
カーボンピックアップ量を０．５ｐｐｍに抑制すること
ができ、さらに外周部まで被覆したノズルではカーボン
ピックアップ量を０までに抑制することができたのに対
して、アルミナ−黒鉛質ノズルおよび内孔未浸漬部を被
覆した従来品では、モールド内で１４ｐｐｍと２ｐｐｍ
のカーボンピックアップであった。また表５は、図４に
示す流し込み施工で内孔体を設けた本発明の実施例の浸
漬ノズルと、圧入施工で内孔体を設けた実施例の浸漬ノ
ズルと、減圧下の圧入施工で内孔体を形成した実施例に
おけるそれぞれの場合のアルミナ析出物の付着状況を、
被覆層を設けない従来品と内孔未浸漬部を被覆した従来
品３とを比較した結果を示す。

【００４０】

【表５】 本発明の実施例の場合、それぞれ付着厚みが４ｍｍ、３
ｍｍと薄く４チャージ完鋳でき、５チャージ完鋳後も付
着厚み０という結果が得られた。これに対して、従来品
の場合は、それぞれ、内孔直胴部から吐出孔部にかけ付
着物が２０〜３５ｍｍ厚みで付着し、３チャージでの途
中交換が必要であり、また、内孔の溶鋼浸漬部に２０〜
３５ｍｍ厚みで付着し、３チャージの途中交換が必要で
あった。

【００４１】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００４２】（１）本体自体を構成する耐火物の耐スポ
ーリングを阻害することなく、連続鋳造中の溶鋼へのカ
ーボンのピックアップが防止できて極低炭素鋼の品質を
低下させることがない。

【００４３】（２）溶鋼に接触する部分をカーボンレス
の耐火材料成形体とし、更に、成形体の施工をノズルの
形状、操業に合わせて流込み施工、圧入施工、減圧圧入
施工することにより溶鋼中アルミナ介在物のノズル内付
着を防止でき、鋼の品質が向上し、かつ、操業も安定化
させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を浸漬ノズルに適用した実施例を示す
もので、内孔体を３つに分割した例を示す。

【図２】 図１の内孔体の構造を示す図である。

【図３】 本発明を浸漬ノズルに適用した実施例を示す
もので、内孔体を一体的に形成した例を示す。

【図４】 図３の内孔体の構造を示す図である。

【図５】 円筒状内孔体の加熱時の膨張吸収代としての
目地の取り方の説明図である。

【図６】 外周方向の目地の取り方の説明図である。

【符号の説明】

１ 浸漬ノズル本体 ２ パウダーライン用耐火
物 ３，３１，３２，３３ カーボンレス内孔体 ４，４１，４２ 目地 ５ 溶鋼吐出孔 ６ 外周面のカーボンレス成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西 敬 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 大森 戦治 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 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鉄所内 (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鉄所内 (72)発明者 西原 良二 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鉄所内 (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鉄所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体をカーボン源を含有する耐火材料に
   よって形成し、溶鋼が通過する部位および溶鋼と接触す
   る部位をカーボン源を含有しない耐火材料によって被覆
   した連続鋳造用ノズルにおいて、 前記カーボン源を含有しない耐火材料による被覆部位が
   内孔直胴部、内孔下底部、吐出孔部および溶鋼に浸漬す
   る外周部であり、 前記被覆部位がカーボン源を含有しない耐火材料の円筒
   状体によって形成され、 且つ、 前記円筒状体が前記直胴部では０．５〜２．０ｍｍ厚の
   目地を介して、また、前記内孔下底部および吐出孔部で
   は１〜５ｍｍ厚の目地を介して設けられていることを特
   徴とする連続鋳造用ノズル。