JPS591229B2 - 溶鋼の連続鋳造用浸漬ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、溶鋼の連続鋳造において、取鍋からタンデ
ィツシュ内に供給された溶鋼を鋳型内に鋳込むための、
長時間使用に耐える浸漬ノズルに関するものである。

溶鋼の連続鋳造においては、モールドパウダーおよび浸
漬ノズルが使用されている。

モールドパウダー（たとえば、Ｓ １０２ ： ３５．
４６重量係、Ａ７２０３： ６．０８８重量係ＣａＯ：
３６．８７重量係、Ｎａ２Ｏ： ８．０５重量係、Ｉ
ｇＡｏｓｓ ： ５．３３重量係、および不純物からな
る組成のものが知られている）は、鋳型内の溶鋼表面上
に投与されて前記溶鋼のもつ熱によりガラス状に溶融し
て、溶鋼表面を被うと共に、凝固した溶鋼の外面と鋳型
内面との隙間に浸透して、鋳片の表面を覆う。

したがって、溶鋼および鋳片は、空気から遮断されるの
で、酸化からのがれられる。

また、溶融モールドパウダーの層は、溶鋼表面上に浮上
した非金属介在物を吸収する。

一方、浸漬ノズルは、クンディツシュの底に、実質的に
垂直に突出して取付けられ、その下部が、溶融モールド
パウダ一層を貫いて、鋳型内の溶鋼中に浸漬される。

したがって、クンディツシュ内の溶鋼は、浸漬ノズルを
通って鋳込みの初期を除き、空気に曝されることなく鋳
型内に鋳込まれる。

このように、連続鋳造において、浸漬ノズルとモールド
パウダーとを併用すると、鋳型内の溶鋼および鋳型から
抽出される鋳片の酸化、溶鋼中の乱流の発生、空気、モ
ールドパウダーおよびスラグの巻込み、溶鋼のスプラッ
シュ等の不利益が、効果的に防止されて、表面性状およ
び内部性状の良好な鋳片が得られる。

上述した浸漬ノズルの材料としては、溶融シリカ系、ジ
ルコン−グラファイト系、およびアルミナ−グラファイ
ト系の耐火物が知られており、浸漬ノズルは、これらの
耐火物を、公知の方法により、たとえば、第１図に概略
断面図で示されるような構造に成型し、ついで前記成型
体を焼成することによって製造される。

第１図に示されるように、１はノズル本体、２はカラ一
部、３は内孔、４は吐出口である。

タンディツシュ内の溶鋼は、浸漬ノズルのカラ一部２、
内孔３、および吐出口４を経て、鋳型内に流し込まれる
。

浸漬ノズルは、その内孔３内を高温の溶鋼が流下するの
で、特に鋳込みの初期において、急激な温度変化および
熱衝撃を受けるばかりでなく、内孔３を形成する面が、
溶鋼によって侵蝕される。

また、ノズル本体１の外面のうち、溶融モールドパウダ
一層と接触する部分は、溶鋼および溶融モールドパウダ
ーによって、他の部分に比べて最も多く侵蝕される。

なお、最近、連続鋳造機の大型化に伴ない、取鍋５杯分
以上の溶鋼を連続して鋳込むことが少なくない。

したがって、浸漬ノズルには、上述したような苛酷な使
用条件から、種々の特性が要求されるが、とりわけ、耐
用寿命に最も大きい影響があり満足させなければならな
い特性は、溶鋼の鋳込初期における耐スポーリング性、
溶鋼に対する耐侵蝕性および溶融モールドパウダーに対
する耐侵蝕性である。

この３つの特性を同時に満足していない浸漬ノズルは、
取鍋５杯分以上の溶鋼の鋳型内への連続鋳造に耐えるこ
とができない。

しかしながら、上述した、溶融シリカ系、ジルコン−グ
ラファイト系、およびアルミナ−グラファイト系の耐火
物は、いずれも一長一短があり、これらの耐火物単味で
は、上述した３つの特性を同時に満足する浸漬ノズルを
製造することは、甚だ困難である。

すなわち、溶融シリカ系耐火物は、熱膨張率がきわめて
小さく、また、溶融モールドパウダーに対する耐侵蝕性
が、厚（径）方向の侵蝕量が、取鍋１杯分の溶鋼の連続
鋳造当り２〜３ｍ’ｔｔｔであることから、比較的良好
であるが、その反面、長時間使用している間に、溶融シ
リカが転移するので、亀裂が生じやすくなり、また、溶
鋼、とくに高Ｍｎ溶鋼に対する耐侵蝕性が比較的低いと
いう問題がある。

また、ジルコン−グラファイト系耐火物は、溶鋼に対す
る耐侵蝕性が比較的良好であるが、その反面、溶融モー
ルドパウダーに対する耐侵蝕性に問題がある。

さらに、アルミナ−グラファイト系耐火物は、溶鋼に対
する耐侵蝕性が良好である。

しかし、ジルコン−グラファイト系耐火物、およびアル
ミナ−グラファイト系耐火物はいずれも、グラファイト
を含有しているので、熱伝率が高く、したがって急激な
温度変化および熱衝撃によく耐えることができるのであ
るが、その反面、グラファイトが、酸化および／または
溶鋼中に溶出して、組織がポーラスになり、ポーラスに
なった部分に、溶鋼および溶融モールドパウダーが侵入
して侵蝕されるという、共通した欠点をもっている。

したがって、上述したような問題点を解決して、溶鋼の
連続鋳造用浸漬ノズルに要求される、溶鋼に対する耐侵
蝕性および溶融モールドパウダーに対する耐侵蝕性を改
善するために、 （イ）第２図に概略断面図で示されるように、主として
、溶融シリカからなるノズル本体５の内孔６および吐出
ロアを形成する面８と、前記ノズル本体５の下部にして
、溶融モールドパウダ一層と接触する部分９との、少な
くとも１箇所に、ジルコニア質耐火物のような耐溶損性
の高い耐火物層を配置した（前記耐溶損性の高い耐火物
としては、ジルコニア系、シリカ−ジルコニア系、ジル
コニア−ムライト系、ムライト系、および酸化クロム系
の耐火物が適している）浸漬ノズル（以下従来ノズル１
という）、 （ロ）溶鋼に対する耐侵蝕性に優れた耐火物からなるノ
ズル本体の外面全部、または溶融モールドパウダ一層と
接触する部分に、（溶融モールドパウダ一層と接触する
部分の場合は、その上下端部の外面を、その上下の前記
ノズル本体の外面と、軸方向にそって平滑に連続させ、
または前記ノズル本体の外面よりも高くなるように）溶
融モールドパウダーに対する耐侵蝕性に優れた耐火物層
を装着した（前記溶鋼に対する耐侵蝕性に優れた耐火物
としては、アルミナ−グラファイト系耐火物が適してお
り、また、前記溶融モールドパウダーに対する耐侵蝕性
に優れた耐火物としては、溶融シリカ系耐火物が適して
いる）浸漬ノズル（以下従来ノズル２という）、（ハ）
第３図に概略断面図で示されるように、ノズル本体１０
の下部にして、溶融モールドパウダ一層と接触する位置
の部分１１、または前記部分１１およびこれに続く下の
部分１２を、ジルコニア−グラファイト系耐火物、また
はＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３スピネル−グラファイト系耐火物
で形成し、また前記ノズル本体１０のその他の部分を、
アルミナ−グラファイト系耐火物で形成した（前記ジル
コニア−グラファイト系耐火物としては、 炭素：１５〜３０％、 ジルコニア：３０〜７０係、 シリカ：２０％以下、 （以上重量係）からなる耐火物が、 前記ＭｇＯ・Ａｌ２Ｏ３スピネル−グラファイト系耐火
物としては、 炭素：２０〜３０チ、 シリカ：１０係以下、 マグネシア：３０〜６５％、 アルミナ＝１０〜４０％、 その他二５％以下、 （以上重量係）からなる耐火物が、 それぞれ最も好ましい）浸漬ノズル（以下従来ノズル３
という）、 が提案されている。

しかしながら、従来ノズル１においては、ノズル本体５
の主材料である溶融シリカは、前述したように、熱膨張
率がきわめて小さく、また、溶融モールドパウダーに対
する耐侵蝕性が比較的良好であるが、その反面、溶鋼に
対する耐侵蝕性が比較的低く、一方、耐溶損性の高い耐
火物層の主材料であるジルコニアが、溶融モールドパウ
ダーに対する耐侵蝕性がきわめて優れているが、その反
面、熱膨張率が高いから、焼成時に、配置された耐火物
層と熱膨張率のきわめて小さい溶融シリカからなるノズ
ル本体５との間に大きな熱膨張差が生じ、この結果、両
者に亀裂が発生するおそれがあり、かくて、欠陥のない
浸漬ノズルを得ることが困難である。

したがって、従来ノズル１は、取鍋５杯分以上の溶鋼の
連続鋳造という、苛酷な使用条件に耐えることが困難で
あるという問題がある。

従来ノズル２においては、耐火物層の主材料である溶融
シリカが、溶鋼、とくに高Ｍｎ溶鋼に対する耐侵蝕性が
低く、また、長時間使用している間に転移するので亀裂
が生じやすくなり、しかも、前記耐火物層は、単に溶融
モールドパウダーに接触するだけでなく、溶鋼にも接触
することから、溶鋼に対する耐侵蝕性の点で問題があり
、結局、取鍋５杯分以上の溶鋼の連続鋳造は困難である
。

従来ノズル３においては、溶融モールドパウダーと接触
する位置の部分１１（この部分も、溶鋼と接触する）お
よびこれに続く下の部分１２の耐大物が、炭素含有量が
１５〜３０係と高いので、炭素が酸化および／または溶
鋼中に溶出してその組織がポーラスとなり、ポーラスに
なった部分に溶鋼および溶融モールドパウダーが侵入し
て、ジルコニアが侵され、この結果、侵蝕が早められる
という問題がある。

したがって、従来ノズル３も、取鍋５杯分以上の溶鋼の
連続鋳造という、苛酷な使用条件に耐えることは困難で
ある。

そこで本発明者は、以上のようｔ問題を解消し、溶鋼の
連続鋳造に際して、鋳型内の溶鋼表面上の溶融モールド
パウダ一層と接触する部分が、溶鋼に対する耐侵蝕性は
もとより、とくに溶融モールドパウダーに対する耐侵蝕
性に優れた浸漬ノズルであって、長時間使用、とくに取
鍋５杯分以上の溶鋼の連続鋳造に耐える、浸漬ノズルを
提供すべく研究を行なった結果、 浸漬ノズルを、 アルミナ−グラファイト系耐火物からなるノズル本体と
、 前記ノズル本体の下部にして、前記ノズル本体が鋳型自
溶鋼中に浸漬されたときに前記溶鋼表面上の溶融モール
ドパウダ一層と接触する部分に配置した、 炭素：２〜１０チ、 ジルコニアニア０〜９３係、 炭化ケイ素および溶融シリカのうちの１種又は２種：５
〜３０係 （以上重量係）からなる耐火物層とを備え、前記ノズル
本体と、前記耐火物層とを、一体的に形成し、 前記耐火物層の上下端部の外面を、前記耐火物層の上下
位置の前記ノズル本体外面と、前記ノズル本体の軸方向
にそって平滑にして連続させたものとして構成すれば、 長時間使用、とくに取鍋５杯分以上の溶鋼の連続鋳造に
耐えることができるという知見を得たのである。

この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下に上述のように数値限定した理由について説明す
る。

（１）炭素（Ｃ）、 炭素は、耐火物の熱伝導率を高めると共にその熱膨張率
を下げる作用があり、さらに、耐火物の耐スポーリング
性およびその溶鋼に対するぬれ難さ性を向上させる作用
があるが、２％未満では、上述した作用に所望の効果が
得られず、一方、１０％を越えると、その一部が酸化お
よび溶鋼中に溶出して、耐火物がポーラスになり、ポー
ラスになった部分に、溶鋼および溶融モールドパウダー
が侵入して、後述するジルコニアを侵蝕することから、
その含有量を２〜１０％と定めた。

なお炭素としては、グラファイト、無定型炭素のいずれ
でもよい。

（２）ジルコニア（Ｚｒ０２） ジルコニアは、溶融モールドパウダーに対する耐侵蝕性
がきわめて高いので、溶融モールドパウダーによる侵蝕
を防止するために含有させるが、７０％未満では、溶融
モールドパウダーに対する所望の耐侵蝕性が得られない
。

一方、ジルコニアは熱膨張率が高いので、９３％を越え
ると、溶鋼の鋳込み初期に亀裂が発生しやすい。

したがって、ジルコニアの含有量ヲ、７０〜９３係と定
めた。

なお、ジルコニアとしては、安定化ジルコニア、未安定
化ジルコニアのいずれでもよい。

（３）炭化ケイ素（ＳｉＣ）および溶融シリカ（Ｓｉｎ
２：炭化ケイ素は、安定した炭化物であり、炭素が酸化
または溶鋼中に溶出する傾向があることから、この不利
益を補うために必要に応じて添加する。

すなわち、炭化ケイ素は、炭素に比して、酸化され難い
長所を有するし、たとえ酸化しても、シリカ被膜が生成
され、このシリカ被膜が炭素の酸化または溶鋼中への溶
出を防止するので、炭素の酸化または溶鋼中への溶出に
よる耐火物のポーラス化が緩和される。

また、炭化ケイ素は、熱伝導率が比較的高いから、これ
を添加することによって耐火物の熱伝導率を改善するこ
とができる。

溶融シリカは、熱膨張率がきわめて小さいことから、ジ
ルコニアの筒い熱膨張率を緩和して耐火物の熱膨張率を
下げるために必要に応じて添加する。

また溶融シリカは、溶融モールドパウダーに対する耐侵
蝕性に優れている。

しかしながら、炭化ケイ素および／または溶融シリカの
含有量が、５％未満では、上述した所望の効果が得られ
ず、一方、３０係を越えると、上述したジルコニアの含
有量が相対的に低下して溶融モールドパウダーに対する
所望の耐侵蝕性が得られないことから、溶融シリカおよ
び／または炭化ケイ素の含有量を５〜３０ｆ０と定めた
。

第４図は、この発明を適用した、溶鋼の連続鋳造用浸漬
ノズルの概略断面図であり、図示されるように、１３は
ノズル本体、１４は前記ノズル本体１３のカラ一部、１
５は前記ノズル本体１３の内孔、１６は前記内孔１５の
吐出口、１７は鋳型、１８は前記鋳型１７内の溶鋼、１
９は前記溶鋼１８の表面上の溶融モールドパウダ一層で
あり、２０は、前記ノズル本体１３の下部にして、前記
溶融モールドパウダ一層１９と接触する部分に配置した
耐火物層である。

前記ノズル本体１３の材料としては、公知の組成をもつ
アルミナ−グラファイト系耐火物でよいが、とくに、た
とえば、アルミナ：４８．Ｏ〜５１．０重量係、炭素：
ｉ９．０〜２１．０重量係、およびその他：２８．０〜
３１．０重量係の組成をもつもの、またはアルミナ：４
４．Ｏ〜４８．０重量係、炭素：２５．０〜２８．０重
量覧およびその他：２６．Ｏ〜２９．０重量係の組成を
もつものが、好ましい。

アルミナ−グラファイト系耐火物は、溶鋼に対する耐蝕
性に優れており、また、炭素を含有しているので、熱伝
導率が高い。

したがって、アルミナ−グラファイト系耐火物からなる
ノズル本体１３の内孔１５、吐出口１６および溶鋼内に
浸漬された部分は、溶鋼による侵蝕が少ないと共に、溶
鋼の鋳込み初期における温度変化および熱衝撃が緩和さ
れ、亀裂の発生が防止される。

また、前記耐火物層２０の厚さは、たとえば、ノズル本
体１３の肉厚が２０〜３０ｍｍの場合、１０〜１５ｍｍ
で充分である。

ついてこの発明の実施例について説明する。

〔実施例 １〕 第４図に示す通りの構造のノズルを作成すべく、ノズル
本体１３の材料として、通常のアルミナ−グラファイト
系耐火物を準備し、耐火物層２０の材料として、 グラファイト：３％、 未安定化ジルコニアニア２％、 炭化ケイ素＝１５％、および、 溶融シリカ：１０％、 （以上重量％）からなる耐火物に、結合剤さしてタール
およびピッチを混合したものを準備した。

そして、これらの耐火物を、通常のラバープレス法によ
って成型し、ついで焼成して、肉厚が、３０ｍｍ（耐火
物層２０の肉厚は１５龍）のサイズの本発明浸漬ノズル
１を作成した。

そして、このようにして得た本発明浸漬ノズル１を用い
て、容量２５０ ＋−ンの取鍋６杯のアルミキルト鋼を
、２ストランドで、連続鋳造したところ、耐火物層の肉
厚方向の最大侵蝕量は、僅かに１０１ｍであった。

一方比較の目的で、アルミナ−グラファイト系耐火物単
味からなる、第１図に示す通りの構造の従来浸漬ノズル
（肉厚３０ｍｍ）を用いて、容量２５０トンの取鍋３杯
のアルミキルド鋼を、２ストランドで、連続鋳造したと
ころ、前記従来浸漬ノズルの、溶融モールドパウダ一層
と接触した部分の肉厚方向の最大侵蝕量は、２５１ｒＬ
１ｆｔに達し、それ以上の連続鋳造は不可能であった。

〔実施例 ２〕 耐火物層２０の材料として、 グラファイト：２ｆ０、 炭化ケイ素：１０％、および、 ＭｇＯ安定化ジルコニア：８８係、 （以上重量％）からなる耐火物に、結合剤として、フェ
ノールレジンを使用したものを用いた以外は、実施例１
と同じ条件で、実施例１と同じ構造をもつ本発明浸漬ノ
ズル２を作成した。

そして、このようにして得た本発明浸漬ノズル２を用い
て、容量１００トンの取鍋８杯のアルミ・シリコンキル
ド鋼を、■ストランドで、連続鋳造したところ、耐火物
層２０の肉厚方向の最大侵蝕量は、１６間で、不安なく
使用することができた。

一方、比較の目的で、実施例１において用いたものと同
じ従来浸漬ノズルを用いて、容量１００トンの取鍋３杯
のアルミ・シリコンキルド鋼を、１ストランドで、連続
鋳造したところ、前記従来浸漬ノズルは溶断してしまっ
た。

以上説明したように、この発明においては、取鍋５杯分
以上の溶鋼の使用に耐え、従来の浸漬ノズルに比して、
２〜３倍以上の耐用寿命をもつ、溶鋼の連続鋳造用浸漬
ノズルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、それぞれ別の従来の溶鋼の連続鋳造
用浸漬ノズルの概略断面図、第４図は、この発明を適用
した溶鋼の連続鋳造用浸漬ノズルの概略断面図である。 Ｌ５，１０，１３・・・・・・ノズル本体、２，１４゜
・・・・・・カラ一部、３，６，１５・・・・・・内孔
、４，７゜１６・・・・・・吐出口、８・・・・・・面
、９，１１，１２・・・・・・部分、１７・・・・・・
鋳型、１８・・・・・・溶鋼、２０・・・・・・耐火物
層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミナ−グラファイト系耐火物からなるノズル本
   体と、 前記ノズル本体の下部にして、前記ノズル本体が鋳型内
   ＠束中に浸漬されたときに前記溶鋼表面上の溶融モール
   ドパウダ一層と接触する部分に配置した、 炭素：２〜１０％、 ジルコニアニア０〜９３％、 炭化ケイ素および溶融シリカのうちの１種又は２種：５
   〜３０係（以上重量％）からなる耐火物層とを備え、 前記ノズル本体と、前記耐火物層とを、一体的に形成し
   、 前記耐火物層の上下端部の外面を、前記耐火物層の上下
   位置の前記ノズル本体外面と、前記ノズル本体の軸方向
   にそって平滑にして連続させたことを特徴とする溶鋼の
   連続鋳造用浸漬ノズル。