(57)【要約】【課題】加熱温度が低い場合でも、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを抑制できる連続鋳造用ノズルを提供する。【解決手段】本発明の連続鋳造用ノズル１は、ノズル本体２と、ノズル本体２内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔３とを有し、ノズル内孔３の内孔面４には、アルミナとロー石と黒鉛とを主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理した耐火物５が配されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体と、該ノズル本体内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔とを有し、該ノズル内孔の内孔面には、アルミナとロー石と黒鉛とを主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されていることを特徴とする連続鋳造用ノズル。
【請求項２】
前記シリカの配合量は、１〜１０重量％である請求項１に記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項３】
前記蛍石の配合量は、１〜５重量％である請求項１または２に記載の連続鋳造用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンディッシュからモールドに溶鋼を注入する浸漬ノズル、ロングノズル、タンディッシュ上ノズル等の連続鋳造に用いられるノズルに関するものである。より詳しくは、溶鋼と接触する内孔面がアルミナ付着防止機能を備えた耐火物で構成された連続鋳造用ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼片の鋳造に際して、連続鋳造用ノズルの内孔面には、溶鋼中のアルミナ介在物が付着・合体・脱落を繰り返し、それらが溶鋼流と共に鋼片内に取り込まれて鋼片の欠陥となり品質の低下を招いている。また、連続鋳造用ノズルの内孔面にアルミナ介在物が付着して内孔の狭窄ひいては閉塞を生起させることがある。特に、これらアルミナ介在物の内孔面への付着は、アルミキルド鋼の連続鋳造において顕著である。
【０００３】
この問題を解決する方法として、本出願人らは先に、連続鋳造用ノズルを構成する耐火物や内孔面を構成する耐火物に、アルミナとロー石を主成分として組成された耐火物を使用した連続鋳造用ノズルを提案した。
【０００４】
しかし、この連続鋳造用ノズルは高い温度で予め加熱して使用する場合は良いが、加熱温度が低い場合、付着抑制性能が十分に発揮されないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１０１６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、加熱温度が低い場合でも、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを抑制できる連続鋳造用ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するものは、ノズル本体と、該ノズル本体内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔とを有し、該ノズル内孔の内孔面には、アルミナとロー石と黒鉛を主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されていることを特徴とする連続鋳造用ノズルである。
【０００８】
前記シリカの配合量は、１〜１０重量％であることが好ましい。前記蛍石の配合量は、１〜５重量％であることが好ましい。前記ロー石は粒径２５０μｍ以下を全ロー石配合比量の６０重量％以下としたものであることが好ましい。
前記ロー石は、パイロフィライト（Ａｌ2 Ｏ3
・４ＳｉＯ2・Ｈ2
Ｏ）を主成分とするものであることが好ましい。前記ロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を消失させたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した連続鋳造用ノズルによれば、加熱温度が低い場合でも、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを抑制できる。
請求項２に記載した連続鋳造用ノズルによれば、ノズル内孔の内孔面に低融点化合物を生成しやすくなり緻密な組織層がより確実に形成されため、アルミナの付着をより抑制することができる。
請求項３に記載した連続鋳造用ノズルによれば、ノズル内孔の内孔面に低融点化合物を生成しやすくなり緻密な組織層がより確実に形成されるため、アルミナの付着をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の連続鋳造用ノズルの一実施例の縦断面図である。
【図２】本発明の連続鋳造用ノズルの他の実施例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明では、ノズル内孔３の内孔面４に、アルミナとロー石と黒鉛とを主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理した耐火物５を配したことで、ノズル内孔３の内孔面４に低融点化合物を生成しやすくなり緻密な組織層が形成され、加熱温度が低い場合でも、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを抑制できる連続鋳造用ノズル１を実現した。
【実施例１】
【００１２】
本発明の連続鋳造用ノズルを図面に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の連続鋳造用ノズル１は、図１に示すように、ノズル本体２と、ノズル本体２内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔３とを有し、ノズル内孔３の内孔面４には、アルミナとロー石と黒鉛とを主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理した耐火物５が配されている。以下、各構成について順次詳述する。
【００１３】
連続鋳造用ノズル１は、タンディッシュとモールドとの間に配置され、溶鋼をタンディッシュからモールドへ注入する際に使用される浸漬ノズルである。連続鋳造用ノズル１の溶鋼が流れるノズル内孔３の表層部が上記耐火物５にて形成され、ノズル本体２は従来のアルミナ−黒鉛質耐火物にて構成されている。
【００１４】
ノズル本体２は、略円筒体でその上部には上方に向かって拡径した首部７が一体成形されている。ノズル本体２の中心部には、溶鋼が流れるノズル内孔３がノズル本体２の上端から下方に向かって貫通して形成されている。ノズル内孔３は、上端開口８に連通しており、下部においては水平方向に対向して設けられた吐出口６ａ，６ｂに連通している。
【００１５】
連続鋳造用ノズル１の寸法は、例えば全長が約１ｍ、ノズル内孔３の直径が約６ｃｍ、ノズル本体２の直径が１６ｃｍであり、肉厚が約５ｃｍである。そして、耐火物５の厚みは２から１５ｍｍ程度である。なお、この寸法は一例であって、本発明を限定するものではなく、鋳造される鋳片の寸法により適宜設計変更される。
【００１６】
他方、図２に示した連続鋳造用ノズル１０は、鋳型内溶鋼に浸漬される部分全体を上記耐火物５で製作したノズルであり、他は連続鋳造用ノズル１と同様である。連続鋳造用ノズル１と同一構成部分について同一符号を付す。
【００１７】
そして、ノズル内孔３の内孔面４の内側には耐火物５が配されている。この耐火物５は、アルミナとロー石と黒鉛とを主成分とし、シリカおよび蛍石を添加して混練、成形および熱処理されたものである。
【００１８】
耐火物５の主成分の一つであるアルミナは、耐火物５の強度を付与する成分であり、１５〜４５重量％配合することが好ましい。なお、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を主成分とする骨材として、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 ，４ＳｉＯ2 ）をアルミナの代わり、またはアルミナと共に配合してもよい。
【００１９】
耐火物５の主成分の他の一つであるロー石は、半溶融温度が１５００℃前後であり、溶鋼と接触する稼動面においては溶融し、ガラス皮膜を成形することから、稼動面の組織を平滑にし、またガラス皮膜により耐火物組織を通しての空気の巻き込みを抑制する。
【００２０】
ロー石は、内孔面４にガラス皮膜を積極的に生成させ、かつ、耐スポーリング性を維持するためには、ロー石の配合重量比率は４０重量％以上が望ましく、また８６重量％以上では軟化変形が大きくなり、また溶鋼に対する耐蝕性が劣ることから８５重量％以下が望ましい。
【００２１】
ロー石の種類としては、パイロフィライト質ロー石、カオリン質ロー石、セリサイト質ロー石の三種類いずれも使用できるが、使用時に溶鋼と接触する内孔面４が半溶融化し、ガラス層の形成と溶鋼との耐溶損性を考えると耐火度ＳＫ２９〜３２のパイロフィライト質ロー石が好ましい。カオリン質ロー石では耐火度がＳＫ３３〜３６と高く、逆にセリサイト質ロー石では耐火度ＳＫ２６〜２９と低いのでいずれも望ましくないからである。
【００２２】
ロー石としては、８００℃以上で仮焼し、結晶水を消失させたロー石を使用することが好ましい。仮焼しないロー石を配合して成形したノズルを焼成すると、ロー石中の結晶水が５００〜８００℃で放出され、この時、熱膨張率が異常に大きくなり、成形体に亀裂が入るためである。
【００２３】
ロー石は、粒径２５０μｍ以下を全ロー石配合比量の６０重量％以下としたものであることが好ましい。ロー石の粒度が平均粒径２５０μｍ以下をロー石配合重量比の６０％以上とした場合には、成形時のラミネーション等の組織欠陥を生じやすく、また連続鋳造用ノズルとしての使用時においては、ロー石粒子の軟化変形が生じやすいため６０％以下であることが好ましい。
【００２４】
耐火物５の他の主成分の一つである黒鉛は、耐熱スポーリング性を向上させることができるため、図２に示したような鋳型内溶鋼に浸漬される部分全体を耐火物５で形成したノズル、さらには、全体を耐火物５で形成したノズルがより作製可能となる。また、黒鉛が配合されることにより耐溶解性を向上させることができる。
【００２５】
黒鉛の配合量は、１０〜３０重量％であることが好ましい。１０重量％未満であると、スポーリングの発生率が高くなり、３０重量％を越えると、溶綱流による摩耗損量が増加するからである。
【００２６】
上記二種類の主成分に添加するシリカ（ＳｉＯ２）および蛍石（ＣａＦ２）は、ノズル内孔３の内孔面４に低融点化合物を生成しやすくし緻密な組織層を形成するためのものである。これにより、連続鋳造用ノズル１の加熱温度が低い場合でも、連続鋳造用ノズル１の溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを防止できる
【００２７】
シリカの配合量は、１〜１０重量％であることが好ましい。１重量％未満であると、緻密な組織層の形成反応が少なく、アルミナ付着抑制効果が低くなるからである。１０重量％を越えると、溶損が大きくなる傾向が現れるからである。
【００２８】
蛍石の配合量は、１〜５重量％であることが好ましい。１重量％未満であると、緻密な組織層の形成反応が少なく、アルミナ付着抑制効果が低くなるからである。５重量％を越えると、溶損が大きくなる傾向が現れるからである。
【００２９】
上記主成分であるアルミナとロー石と黒鉛にシリカおよび蛍石を添加した組成物を耐火物５に成形するためには、結合材として、熱硬化性樹脂、例えばフェーノル樹脂、フラン樹脂等を５から１５重量％配合し、ノズルの形状に成形し焼成する。この成形方法は、ＣＩＰが均一に成形体を圧縮する点で好ましい。また、焼成温度は１０００から１３００℃程度が好ましい。さらに、焼成雰囲気としては酸化性雰囲気よりも還元性雰囲気、即ち非酸化性雰囲気が、配合した樹脂を酸化させない点から好ましい。
【００３０】
内孔３の内孔面３ａに耐火物５を配する方法としては、ノズル本体２の成形と同時に一体成形する方法、ノズル本体２のみを成形した後、ノズル内孔３の内孔面にコーティングしたり流し込み成形する方法、さらには、耐火物５を別に成形および焼成しておき、モルタル等を介してノズル本体２に配置する方法等が挙げられる。
【００３１】
（試験）
成分組成の異なる７個の混合物に５〜１０重量％の範囲内の粉末及び溶液のフェノール樹脂を添加し、それらを混合及び混練して得られた組成物から次のような成形体を調製した。
【００３２】
第１の成形体（以下、成形体１という）は、アルミナ等の非金属介在物の付着量及び溶鋼に対する耐蝕性を試験するための３０ｍｍ×３０ｍｍ×２３０ｍｍの寸法を有する成形体である。第２の成形体（以下、成形体２という）は、耐熱スポーリング性を試験するための外径１００ｍｍ、内径６０ｍｍ及び長さ２５０ｍｍの寸法を有する成形体である。得られた成形体の各々を１０００℃から１２００℃の範囲内の温度で還元焼成してサンプル１から７をそれぞれ調整した。
【００３３】
上述したサンプル１から３（以下、本発明例１から３という）およびサンプル４から７( 以下、比較例４から７という）それぞれの配合組成、気孔率、嵩密度および曲げ強さを以下の表１に示した。
【００３４】
また、成形体２の本発明例１から３および比較例サンプル４から７のそれぞれを電気炉において１５００℃の温度で３０分間加熱し、そして、水によって急冷して耐熱スポーリング性を調査した。その結果についても以下の表１に示した。
【００３５】
さらに、成形体１の本発明例１から３および比較例サンプル４から７をそれぞれ０．０２から０．０５重量％の範囲内のアルミニウムを含有する１５２０℃の温度の溶鋼中に１８０分間侵漬して溶損率（％）およびアルミナ付着量（ｍｍ）を調査した。それらの結果についても以下の表１に示した。
【００３６】
【表１】
2014073528.tif 000003
【００３７】
（考察）
本発明例および比較例いずれも亀裂はなかった。
本発明例１はフッ化シリコンにより緻密なアルミナ層が形成されているため、アルミナ付着量が１．１ｍｍと少なかった。本発明例２もフッ化シリコンにより緻密なアルミナ層が形成されているため、アルミナ付着量が１．０ｍｍと少なかった。本発明例３もフッ化シリコンにより緻密なアルミナ層が形成されているため、アルミナ付着量が１．０ｍｍと少なかった。比較例４はロー石が主成分に配合されておらず、蛍石も添加されていないため、アルミナ付着量が２．５ｍｍと多かった。比較例５は蛍石が添加されていないため、アルミナ付着量が２．０ｍｍと多かった。比較例６はロー石が主成分に配合されていないため、アルミナ付着量が１．８ｍｍと多かった。比較例７はロー石が主成分に配合されておらず、シリカおよび蛍石も添加されていないため、アルミナ付着が２．２ｍｍと多かった。
【００３８】
上記から、アルミナ付着量は比較例４から７に比して本発明例１から３が少なく、シリカおよび蛍石を主成分であるアルミナ、ロー石および黒鉛に添加して作製した耐火物を内孔面に配置することにより、アルミナの付着を低減でき、連続鋳造用ノズルの内孔狭窄、さらには閉塞を抑制できる効果が確認された。
【符号の説明】
【００３９】
１    連続鋳造用ノズル
２    ノズル本体
３    ノズル内孔
４    内孔面
５    耐火物
６    吐出口
７    首部
８    上端開口
【図１】
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【図２】
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