JPS5864260A - 高耐食性連続鋳造用ノズルの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明性、溶融金属、特に鋼の鋳造用ノズルに関するも
のである。

鋼の鋳造用ノズルとしては、代表的なものに、製鋼用取
鍋−タンディツシュ−モールド間を連結するロングノズ
ル、浸漬ノズルが挙げられ゛、湿鋼の酸化防止および散
り防止などの目的で使用されており、連続鋳造用として
特に重要ガ耐火物である。これら連続鋳造用ノズルは、
使用時において、ノズル内側から溶鋼流により急激に加
熱されるため、内壁と外周の間に大きな温度差が生じ、
材料　−内部に廖脹差による大きな熱応力を受ける。こ
のため特に、（１；耐熱衝撃性に優れることが必要とさ
れる。また、ノズル内孔は、ときにシール漏れによる空
気の巻き込みを伴なった溶鋼流による激しい摩耗にさら
されるため、（２：耐摩耗性および耐酸化性に優れるこ
とが必要とされる。さらに、通常の連鋳法では、ノズル
下端は溶鋼に浸漬された伏線で使用されるが、この場合
、溶鋼上面には種々の組成の溶融スラグがあり、ノズル
は外周からスラグのアタックを受けるため、（３）耐ス
ラグ侵食性に優れることが必要とされている。

このような連鋳用ノズル材質として１ま、従来、溶融シ
リカ質、アルミナ−黒鉛質等が使用されてきたが、最近
、多連鋳化の傾向にある我国の製鋼法においては、後者
のアルミナ−黒鉛質が、その耐食性において前者に勝る
ため、主流になってきている。しかしながら、このアル
ミナ−黒鉛質においては、前述したノズルとして必要と
される特性のうち、（ｌ）耐熱衝撃性と１２１　、１３
１耐摩耗性、耐食性の関Ｋｔｊうらはらの関係があり、
従来、耐熱衝撃性を向上させるために、これに優れた性
質？有する黒鉛の割合を増していくと、１２１　、１３
１の性質に劣り、充分門耐用が得られなくなり、逆に耐
用性を上げる九めに、強度、耐食性の点で優れたアルミ
ナを増していくと、（ｌ）の耐熱衝撃性が低下し、割れ
の危険率が高くなるために使用に供せないという問題点
があり、耐用＃ｉ頭打ちになっているのが現状である。

本発明は、これら従来のノズルの欠点を克服し、耐熱衡
撃性ジよび耐食性に同一に優れ喪材料の開発に成功した
ものであり、以下にその詳細を述べる。

本発明における主たる鉱物相がコランダム、単斜型ジル
コニアよりなり、化学組成でＡｌ４０．８０〜９８　％
　、ＺｊＯ，・２〜２０重量峙有する耐火性原料を以下
ＡＺと称する。ＡＺ原料は、フランダム結晶中に単斜型
ジルコニアが分散した構造を有し、通常のコランダム原
料と比較すると、粒子強度には大きな差はないが、弾性
率が着しく低く、耐熱衝撃性に富んだ原料である。また
、通常コランダムが１００００で約０．８嗟の＊＊を示
すのに対し、コノＡｚＩｊＡ料は約０．７５−と低く、
高温ではさらに膨張係数が小さくなる性質を持っている
ため、黒鉛と組合せ良場合にも、従来のものと比べ耐熱
衝撃性が大きく改善される。ム２原料についての詳細な
データを表１に示す。このＡＺｆｉ料を適当量使用する
ことにより、前述した口）耐熱衝撃性が大きく改善され
ることが予想できる。

表１　ＡｚＪｌ料の品質内 （注１）それぞれ３２５μ〜０に粉砕し、アラビアゴム
を用いて混練し、測定サンプル用形状に成形した後、乾
＃１１（１１０ＣＸ２４Ｈｒ）して、膨鰻用サンプルと
しえ。

（注２）それぞれ５〜１關５０重量−１１〜０．２１２
０重量饅、０．０７４〜０鶴５０重量−の混合扮に７エ
ノール樹脂を＋２囁加え、混練して！Ｉｆを成形した後
、１４５０ＣαＩズ焼成したものをサンプルとした。

次に、前述した鋳造用ノズルに必要とされる項目の（２
）耐摩耗性についてであるが、従来のＡム０．−黒鉛質
では、稼働面において溶鋼の摩耗による骨材粒子の脱落
を防ぐため、少量のＳｉｎｇ成分を添加し、ムムへ−ｓ
ｉｏ、系の溶融物で稼働表面を覆うとと４に％Ａ／４０
．粒子同志が焼結し易くするというのが一般的な手法で
あった。しかしながら、Ａ／、０゜−Ｓｉ偽系ては、溶
鋼からくるＭｎ０−１ＦｅＯ等の成分によって融点が下
がり、稼働面における粘性が低下して、耐人物の溶損會
促進するという問題点があり、特に鋼の成分、温度の影
響を受は易い材質上あり、時に急激な溶損によりトラブ
ルを起むすことが多かった。

しかるに、本発明におけるＡＺ−黒鉛質においては、適
当量の８１偽成分を添加するのは勿論、前述した効果が
でて有効であるが、さらに、Ａｌ４０．−５ｉＯ，系溶
融物中には、ム２からくる微小なＺｒＱ、粒子が懸濁浮
遊して液の粘性を上け、稼働面を完全に保護し、かつ溶
鋼に流されにくくなるため、従来のノズルになかった耐
摩耗性および鋼種の変動に対する安定性を材質に対して
付与させることができる。また、この粘稠な溶融物層は
、鋼中にて１まれるＯ２さらには上部の外−ル不良によ
るエアーからくる偽から材料中のカーボンを守るためＫ
も有効であるのは勿論である。

最後に、（３）耐スラグ侵食性についてであるが、本来
ＺｒＯ，Ｆｉスラグに対して侵食を受けに＜＜、特に溶
鋼−スラグ界面では、他の耐火性原料にない強い耐食性
を示すことは周知であり、本発明における鋳造用ノズル
においても、従来のものより＾耐食性を示すことが確認
された。

次に、Ａｚ原料の化学組成であるが、ＡＴＯｓが８０重
量％未満では、通常コランダムが有する強度、硬さなど
有用な性質が著しく低下するため好ましくなく、９８重
量−を超えると、従来のコランダム原料との前述した点
（耐熱衝撃性、耐岸耗性、耐食性）における優位性が明
らかでなくなる。

また、ｚｒＯｌは同様に２重量−未満では効果が薄く、
″２０重量Ｓを超えると粒子強度が低下し、さらに、Ｚ
ｒ０１　（単斜型）の異状膨張の影響が強く出て、大型
のものを作るときに製造が困難であり、好ま（２＜１１
４〜１５重量−の範囲が適当である。また、原料の製造
方法としては、電融法、焼結法等が通常考えられるが、
このような方法については、本発明においては特に言及
するものではない。ただ、現在の技術面、価格面を考え
ると、電気炉での溶融が有利である。また、主たる鉱物
としては、コランダム、単斜型ジルコニアが挙げられる
が、不純物の混入による立方型ジルコニア、粒界におけ
るＡ＾Ｏ，−Ｓｉｎｇ系ガラスなどは、少量含まれてい
ても原料の特性を大きく変えるものではない。

次に、このようなＡＺ原料の使用量比であるが、１０重
量−未満では、前述した梱々の原料特性が生かされず、
また７０重量％を超えると、組合せる黒鉛の量が少なく
なりすぎ、耐熱衝撃性が十分でなくなる。また、黒鉛量
は２０重ｉｔチ未満では、上述したように耐熱衝撃性が
十分でなく、４０重ｔチを超えると、組織が弱くなり、
十分な強度を　、付与させることができないので、かえ
って割れやすくなる。また、残部の耐火性骨材粉につい
ては通常耐火物工業で使用されるＡ／、０３　、ＺｒＯ
，、ＭｇＯ。

Ｃｒ１Ｑ、、ＣａＯ１ｓｉｏ、およびこれらの２種以上
を混合して作られる耐火性原料等、何を使用［２ても力
・まわないが、適当な耐食性、熱膨張係数を有するＡ４
０．を使用したものが実用に供しやすい。

さらに、本発明においてｄ１稼働面の安九性および熱膨
張率の調整の目的で、Ｓｉｎ、成分を１〜２０重量％含
有させることが、より効果的である。この場合、１重量
−未満では効果が小さく、また、２０重量−を超えると
耐食性において十分なものでなくなる。

装置−において、熱間での強度付与剤と１１、通常カー
ボンを含む耐火物に使用されるシリコン、粘土の他、ア
ルミニウム、ＢＮ、Ｂ４Ｃ，８ｉＣ等必要に応じて添加
すると、ノズルの性能をさらに上けることができる。ま
た、有機質または無機質粘結剤としては、禎々の樹脂、
タールピッチ、珪酸塩、リン酸塩等、通常耐火物工業で
用いられる種々の粘結剤が考えられるが、耐熱衝撃性、
耐食性、価格、作り易さの点で、フェノール樹脂が最適
である。

また、混練工程以降−については、通常耐火物工業で用
いられる方法はすべて本発明に適用できるが、焼成につ
いては、素地中の黒鉛が酸化されないように、非酸化性
雰囲気中で行うことが必要である。

次に、本発明の実施例を述べる。ＡＺ原料を・使用し、
種々のノズルを製造した結果を表２に示す。

製造はすべてフェノール樹脂を用いて、高速アイ１」ツ
ヒミキサーにより混練し、ラバープレスで゛ノズル形状
に成形（成形圧１．ｏｔ／ｃｄｔ）した後、コークスマ
ツフル中で９５０℃の偏度で焼成したものである。

ＡＺ原料の使用により、弾性率が下がり、膨張率も低く
なっている。これに伴って１艮ポーリング状の向上があ
る。

表イ中の比較例１の材質をロングノズルとして、４常使
用している連続鋳造工場において（２５０を容蓋鍋、ｓ
　ｏ　ｔ　Ｔ、、Ｄ、）実施例３の材質を使用したとこ
ろ、割れもなく順調に使用され、従来ライフが６　ｃｈ
であったものが、７〜８　ｃｈ、にライ７アツプし九。

さらに、ｓＩｏ、成分を含まない実施例１を使用したと
ころ、これも割れなく順調に使用され、ライフ１０〜Ｉ
　Ｓ　ｃｈと従来め屯のに対し約２倍の耐用を示した。

また、従来比較例２の材質を浸漬ノズルとして使用して
いる連鋳工場１００を鍋、１０　ｔ　Ｔ、Ｄ、で割れが
頻発し、対策を要請されたため、対策として実施例２の
ものを使用したところ、割れもなく順調に使用され、従
来品に代わって現在使用されている。

手　　続　　補　　正　　書 昭和５７年１月７日 特許庁長官　島田春樹　殿 １　事件の表示 ％顧昭５６−１５９４４５号 ２５＃明の名称 高耐食性連続鋳造用ノズル ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 黒崎窯業株式会社 ４代理人 東京都港区虎ノ門−丁目２番２９号虎ノ門産業ビル５階
（６８２３）　　　　弁理士　　消　　水　　　　　眸
５　補正の対象　　　　　　　　　　　　　、、７、・
明細書の発明の詳細な説明の欄 ６　補正の内容 明細書の記ｔ！を次のとおり補正する、１１１、第５頁
の表１を下記のとおり補正する。

ｒ３１　Ａシ原料の品質例 　２− （２１，９１０頁１６行の 「グ状の向上がある。」を 「グ性の向上がめる。」 と訂正する。

（３１、第１２頁表２の（注１）の ［Ａ　Ｚ　−４’Ａｌ４ｏｓ９６１！　Ｚｒ０．４％」
をｒＡＺ−４Ａ／、０．９５％　Ｚｒ０，５％Ｊ（！：
［Ａ　Ｚ　　９　Ａ４０ｍ　９１　％−Ｚｒ０１９％Ｊ
　’（［’　ＡＺ−９Ａ１１）＠Ｂ７’ｌｋ　　Ｚｒ０
ｔ　１３％Ｊとそれぞれ訂正する。

代理人　消　水　　　１、碑、、−や 、５゜ 　３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主たる鉱物相がコランダム、単斜型ジルコ−ニアよ
   シなり、化学組成でＡ４０．．８０〜９８重量％、Ｚｒ
   Ｏ１２〜２０重量嘩を含む耐火性原料粉末１０〜７０重
   量−１黒鉛粉末２０〜４０重ｉ％、残部が通常の耐火性
   骨材粉末または必要に応じて熱間での強度付与剤からな
   る混合粉末を、有機質または無機質の粘結４１を・用い
   て充分に混合、混練し、成形後、非酸化性雰囲気中で焼
   成してなることを特徴とする高耐食性鋳造用ノズル。 ２、残部の通常の耐火性′骨材粉末が、その中に１〜２
   ０重量％のＳｔＯ，成分を含むものである％許請求の範
   囲第１項記載の高耐食性連続鋳造用ノズル。