(57)【要約】【課題】本発明の目的は、アルミキルド鋼等の連続鋳造用ノズル内へのアルミナ付着を起し易い鋼種を連続鋳造するに際し、吐出孔を有する連続鋳造用ノズルの内管へのアルミナ付着を抑制することができる連続鋳造用ノズルを提供することにある。【解決手段】本発明の連続鋳造用ノズルは、ノズル本体及びパウダーライン部から構成され、且つ吐出孔を有する連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面及び／または該稼働面から所定の間隔をあけた内部に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料を配設することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体及びパウダーライン部から構成され、且つ吐出孔を有する連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面及び／または該稼働面から所定の間隔をあけた内部に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料を配設することを特徴とする連続鋳造用ノズル。
【請求項２】
ノズル本体が、アルミナ４０〜９０質量％、カーボン１０〜４０質量％及びシリカ０〜３０質量％よりなるアルミナ−カーボン質耐火材料より構成され、パウダーライン部が、部分安定化ジルコニア７０〜９０質量％及びカーボン１０〜３０質量％よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料より構成される、請求項１記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項３】
５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え２０％未満の深さの内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の厚みで配設される、請求項１または２記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項４】
５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料、カーボン不在のジルコニア質耐火材料及びバルーン状アルミナ質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上である、請求項３記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項５】
５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上５０％未満の厚みで配設される、請求項１または２記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項６】
５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料及びカーボン不在のジルコニア質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上である、請求項５記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項７】
５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上４０％未満の厚みで、及びノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え８０％未満の深さの内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の厚みで配設される、請求項１または２記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項８】
ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料及びカーボン不在のジルコニア質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上であり、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え８０％未満の深さの内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料、カーボン不在のジルコニア質耐火材料及びバルーン状アルミナ質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上である、請求項７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、製鋼工程の連続鋳造に使用される取鍋またはタンディッシュ等の容器から排出される溶鋼の流路に使用される浸漬ノズル等の連続鋳造用ノズルに関し、更に詳細には、アルミナ付着を防止することができる連続鋳造用ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造工程に使用される連続鋳造用ノズルは、溶鋼の酸化防止、溶鋼流制御等に使用され、鋼品質に重大な影響を与えている。使用される連続鋳造用ノズルは、鋼種の影響を受け、特に、アルミニウムを脱酸剤として使用した溶鋼を鋳造すると、連続鋳造用ノズルの内管面にアルミナが付着し、ノズル閉塞の問題を起すことが知られている。この問題は、溶鋼流制御不能による操業の制限または停止、ノズル寿命の低下、鋼品質の低下等の原因となっている。この問題を解決するために、以下のような従来技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、溶融金属を導くノズルにおいて、その周囲部の全部又は殆ど全部を不焼成耐火物となし、外周部は焼成耐火物とせる構成を特徴とする連続鋳造用ノズル（第１項）；内周部を形成する不焼成耐火物をアルミナ−黒鉛質、ジルコニア−黒鉛質、マグネシア−黒鉛質又は溶融シリカ質等とした連続鋳造用ノズル（第２項）；アルミナ−黒鉛質、ジルコニア−黒鉛質、マグネシア−黒鉛質又は溶融シリカ質等よりなる焼成耐火物で外周部を形成した連続鋳造用ノズル（第３項）が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、少なくとも溶鋼と接触する内面が酸化ジルコニウム８５〜９７モル％と酸化マグネシウム３〜１５モル％とからなる焼結体をもって構成されることを特徴とする連続鋳造用ノズルが開示されている。
【０００５】
更に、特許文献３には、溶鋼と接触するノズル内壁を酸化ジルコニウム層、該酸化ジルコニウム層の背面に相接して導電性物質層を形成してなる連続鋳造用ノズル（第１項）；ノズル内壁を構成する酸化ジルコニウム層がジルコニア粉末に安定化剤を添加して焼結せしめた後粉砕した部分安定化ジルコニア粉末１０〜５０重量％（質量％）と、ジルコニア粉末と安定化剤９０〜５０重量％（質量％）の割合で混合、成形し、該成形体を焼結し、次いで、５００〜１５００℃の温度で熱処理せしめることにより焼結体組成が７０重量％（質量％）以下のキュービック体の結晶構造を有する酸化ジルコニウム体である連続鋳造用ノズル（第２項）；導電性物質が炭素又は炭素含有物質である連続鋳造用ノズル（第３項）が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、タンディッシュ内溶鋼を鋳型内に連続注入するための浸漬ノズルおよびこの浸漬ノズルの上部に接続される中間ノズルの一方または両方の内面を、（ａ）５重量％（質量％）を超えるＳｉＯ２を含まず、Ａｌ２Ｏ３が９０重量％（質量％）以上のカーボンレス高アルミナ質耐火物、（ｂ）５重量％（質量％）を超えるＳｉＯ２を含まず、ＭｇＯが９０重量％（質量％）以上のカーボンレス高マグネシア質耐火物、（ｃ）５重量％（質量％）を超えるＳｉＯ２を含まず、ＺｒＯ２が９０重量％（質量％）以上のカーボンレス高ジルコニア質耐火物のいずれか一種または二種以上を組み合わせた耐火物材料で構成した連続鋳造用ノズル（請求項１）；該耐火物材料は、円筒状のスリーブに構成され、このスリーブが該浸漬ノズルおよび／または中間ノズルの内孔に挿入される連続鋳造用ノズル（請求項２）；該スリーブは、鋳造中の鋳型内溶鋼のメニスカスレベルよりも上方位置のノズル内孔に挿入される連続鋳造用ノズル（請求項３）が開示されている。
【０００７】
更に、特許文献５には、カーボン含有量が１重量％（質量％）未満で、かつフリーのシリカ含有量が１重量％（質量％）未満のカルシウムジルコネート、酸化カルシウムを固溶したジルコニア、ジルコン質耐火物、アルミナ−ジルコニア、もしくはマグネシア−ジルコン質耐火物のうちのいずれかの材料で内孔壁面を形成したことを特徴とするノズルが開示されている。
【０００８】
また、特許文献６には、溶融金属をモールド内に供給する浸漬ノズルにおいて、１．５〜４．０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持ち内孔側に配設された内側耐火物と、この内側耐火物の外側に配設され１５〜２８Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つ外側耐火物とで２層構造にしたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル（請求項１）；上記内側耐火物と外側耐火物との間に１〜６ｍｍの断熱ファイバー層または空隙層よりなる断熱層を設けたことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル（請求項２）が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５７−１５５０号公報  特許請求の範囲
【特許文献２】特開昭６２−１０４６５４号公報  特許請求の範囲
【特許文献３】特開昭６２−１０４６５５号公報  特許請求の範囲
【特許文献４】特開平３−２４３２５８号公報  特許請求の範囲
【特許文献５】特開平８−２８１４１９号公報  特許請求の範囲
【特許文献６】特開２０００−３１２９５２号公報  特許請求の範囲
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような先行技術の開示があるにも拘わらず、依然として操業の制限または停止、ノズル寿命の低下、鋼品質の低下等の課題は解決されていない。例えば、特許文献１は、不焼成耐火物を連続鋳造用ノズルの内周部に配設することを特徴とするものであるが、不焼成耐火物であるが故に、揮発分を内包しており、使用中の急昇温により内周部に亀裂が発生する。更に、特許文献１の連続鋳造用ノズルは、焼成した外周部（ノズル本体）と不焼成耐火物よりなる内周部とから構成されているため、連続鋳造用ノズルの製造に複雑な工程を多く要するという課題がある。
【００１１】
また、特許文献２及び３は、別個に作成したジルコニア焼結体をノズル本体部に嵌合して用いることを特徴とするものであるが、製造コストが掛かり、また、焼結体であるが故に、耐スポーリング性に劣り、更に、緻密質であるので、熱伝導率が高く、抜熱防止の効果が得られない。更に、特許文献４において、カーボンレス高アルミナ質耐火物にあっては、使用中に焼結が進み割れ易いという欠点を有する。また、カーボンレス高マグネシア質耐火物にあっては、マグネシアの高熱膨張率特性のために、熱スポーリングを起こし易いという欠点を有する。更に、カーボンレス高ジルコニア質にあっては、使用中の高温度によりノズル内管の稼働面部分のジルコニアが容易に焼結し、焼結していない低温度部分との間で組織ギャップを生じ、それ故、耐スポーリング性に劣り、耐用が低下するという欠点を有する。また、特許文献５は、カーボン含有量が１質量％未満であるため、使用中に高温度に晒されると、稼働面側から急速にジルコニアの焼結が進行して組織ギャップを生ずるために、使用中に割れが生じ、耐用が低下するという欠点を有している。更に、特許文献６は、熱伝導率が１．５〜４．０Ｗ／ｍ・Ｋの内側耐火物として、アルミナ、アルミナ−マグネシア、アルミナ−ムライト、ムライト材質が例示されているが、熱伝導率は、連続鋳造用ノズルが定常的状態になった時には、熱伝導率は、抜熱の抑制、溶鋼温度低下等を検討する指標になるが、浸漬ノズル内の温度が時間とともに変化する非定常的状態では、熱伝導率は、有効な指標とはならない。そのため、例示されているような材質では、アルミナ付着の抑制を充分に行うことができない。
【００１２】
以上のように、上記いずれの特許文献によっても、連続鋳造用ノズルの充分な耐用が得られず、それが原因になって、操業の制限または停止、鋼品質の低下等の課題が依然として解決されていない。
【００１３】
従って、本発明の目的は、アルミキルド鋼等の連続鋳造用ノズル内へのアルミナ付着を起し易い鋼種を連続鋳造するに際し、吐出孔を有する連続鋳造用ノズルの内管へのアルミナ付着を抑制することが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】
【００１４】
即ち、本発明の連続鋳造用ノズルは、ノズル本体及びパウダーライン部から構成され、且つ吐出孔を有する連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面及び／または該稼働面から所定の間隔をあけた内部に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料を配設することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の連続鋳造用ノズルは、ノズル本体が、アルミナ４０〜９０質量％、カーボン１０〜４０質量％及びシリカ０〜３０質量％よりなるアルミナ−カーボン質耐火材料より構成され、パウダーライン部が、部分安定化ジルコニア７０〜９０質量％及びカーボン１０〜３０質量％よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料より構成されることを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明の連続鋳造用ノズルは、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え２０％未満の深さの内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の厚みで配設されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の連続鋳造用ノズルは、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料、カーボン不在のジルコニア質耐火材料及びバルーン状アルミナ質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上であることを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明の連続鋳造用ノズルは、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上５０％未満の厚みで配設されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の連続鋳造用ノズルは、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料及びカーボン不在のジルコニア質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上であることを特徴とする。
【００２０】
更に、本発明の連続鋳造用ノズルは、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料は、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上４０％未満の厚みで、及びノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え８０％未満の深さの内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の厚みで配設されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の連続鋳造用ノズルは、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料及びカーボン不在のジルコニア質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上であり、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え８０％未満の深さの内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下である耐火材料が、カーボン量１質量％以上５質量％未満及び部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下よりなるジルコニア−カーボン質耐火材料、カーボン不在のジルコニア質耐火材料及びバルーン状アルミナ質耐火材料からなる群から選択される１種または２種以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の連続鋳造用ノズルによれば、ノズル内管内へのアルミナ付着を大幅に抑制できるので、ノズル寿命を大幅に向上することができ、その結果、安定した連続鋳造が可能になり、更に、アルミナ付着が抑制されているので、ノズル内及びタンディッシュ内及びモールド内を溶鋼がスムーズに流れ、そのためにスラグ、パウダーの巻き込みがなく、鋼品質を向上できるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明者らは、吐出孔を有する連続鋳造用ノズルの一例として浸漬ノズルを用い、その内管稼働面へのアルミナ付着現象に関して、使用中の浸漬ノズルの内管稼働面の温度の上昇速度について検討を行った。通常、鋳造開始直前の浸漬ノズルの内管稼働面の温度は、溶鋼の温度よりもはるかに低い。このことがアルミナ付着の駆動力となる。即ち、鋳造初期の内管稼働面付近を流れる溶鋼は、内管稼働面と接触して冷却され、固化するが、溶鋼中には、もともと鋼中介在物であるアルミナ微粒子が存在しているので、溶鋼の固化中にアルミナ微粒子が凝集してアルミナ付着層の核を形成する。しかも、固化する鋼が多い程、核になるアルミナ凝集物が大きくなり、それ故に、核になるアルミナ凝集物上にアルミナ付着層がより速く、しかもより大きく形成されることとなる。
【００２４】
従って、鋳造初期における浸漬ノズルの内管稼働面付近の溶鋼の固化を抑制することが、アルミナ付着を抑制するために重要となる。そのため、溶鋼と接触する浸漬ノズルの内管稼働面の温度を速やかに上昇させ、溶鋼と内管稼働面との温度差を素早く小さくすることにより、アルミナ付着層の生成を抑制することができる。内管稼働面の温度の上昇は、溶鋼から熱を奪うことにより実現されるが、溶鋼からの熱は、内管稼働面の温度の上昇にのみ使用されるのが理想的である。しかし、実際には、溶鋼からの熱は、（１）浸漬ノズルの内部温度の上昇に使用される熱；（２）浸漬ノズルの外表面から大気に放射される熱；及び（３）内管稼働面付近の温度上昇に使用される熱に大別される。従って、（１）と（２）に消費される熱を少なくし、（３）を多くすることができる耐火材料を連続鋳造用ノズルの所定の位置に配材すれば、溶鋼と内管稼働面との温度差を素早く小さくすることができる。
【００２５】
そこで、本発明者らは、更に検討を重ねた結果、連続鋳造用ノズルの内管稼働面に、温度伝導率の低い耐火材料を使用することにより、（１）、（２）の熱量を少なくし、（３）の熱量を多くすることができることを見出した。連続鋳造用ノズルの内管並びにノズル本体を構成する耐火材料の熱伝導率に着目した特許文献は既に開示されているが、連続鋳造用ノズルの内管稼働面へのアルミナ付着を抑制するために重要に特性は、温度伝導率である。ここで、温度伝導率（ａ）は、下記の（１）式で与えられる：
ａ＝λ／（ｃ・ρ）      （１）式
ここで、λは熱伝導率を；ｃは比熱を；ρは比質量をそれぞれ表す。
（１）式から分かるように、温度伝導率（ａ）は、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の熱伝導率（λ）、比熱（ｃ）、比質量（ρ）から得られる値であり、温度伝導率（ａ）の値が大きい程、温度変化が速いことを示すものであり、上述の特許文献６に示されるような連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料を熱伝導率から特定するものとは異なるものである。
【００２６】
連続鋳造用ノズルを構成する耐火材料の内部温度が定常的状態になった時は熱伝導率がアルミナ付着抑制に有効な特性値であるが、非定常的状態では温度伝導率が有効な特性値となる。即ち、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料が溶鋼から抜熱する単位時間当たりの熱量は、ノズル内温度が定常的状態では、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料が持つ熱伝導率特性値と強い相関性を示すが、非定常的状態では、温度伝導率と強い相関性を示す。溶鋼から抜熱した熱は、連続鋳造用ノズルの内部への蓄熱と連続鋳造用ノズル外部（外気）への放熱に分けられる。ここで、定常的状態になった時には、連続鋳造用ノズルの内部への蓄熱がなく、ノズル外部（外気）への放熱だけになる。また、定常的状態に近くなれば、ほぼ放熱だけと考えても差し支えない。即ち、蓄熱に関連する連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の比熱、比質量のデータは無視でき、熱伝導率だけを考えれば良いことになる。一方、非定常的状態では、耐火材料内部への蓄熱とノズル外部への放熱の両方とも無視できないので、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の比熱、比質量、熱伝導率のデータはいずれも無視できなくなる。従って、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の比熱、比質量、熱伝導率から得られる温度伝導率が重要となる。即ち、溶鋼からの抜熱の程度を表す特性値として、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の内部温度が、定常的状態にあるか、若しくは非定常的状態であるかにより、有効な特性値が異なることになる。本発明者らの研究によれば、鋳造初期の非定常的状態にある時にアルミナ付着の駆動力が生まれるので、温度伝導率が重要な特性になる。
【００２７】
また、本発明者らは、使用中の連続鋳造用ノズルの内管稼働面温度、内部温度、及び内部への蓄熱量と連続鋳造用ノズルから外気への放熱量を下記の方法により推定した。この推定方法は、有限要素法を用いた伝熱解析によるものである。伝熱解析には、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の比熱、比質量、熱伝導率がデータとして用いられ、連続鋳造用ノズルを多くの細かい要素（区画）に分け、各要素と要素との接点で、温度を算出することができ、結果として、各要素の平均温度を算出することができる。更に、この平均温度は、連続鋳造用ノズルの稼働中に、時間を追って逐次得ることができる。即ち、全ての要素の平均温度が同様にして得られ、この要素温度が時間を追って分かれば、任意時刻までにその要素内に蓄熱される熱量が、比熱データ、比質量、要素体積と任意時刻から次の任意時刻までの温度差から求められる。全ての要素で同様の操作を繰り返せば、結局、連続鋳造用ノズル内の蓄熱量が求められることになる。次に、放熱量は、連続鋳造用ノズルの外表面温度（外気と接している面）と外気温度等から求められる。上述のように、外表面を構成している要素毎に各要素の外表面での平均温度が判り、１つの要素の外表面を考慮すると、その外表面の平均温度と外気温度との温度差、その要素の外表面面積、及び熱伝達率とから単位時間あたりの放熱量が求められる。更に、例えば、１分間の放熱量を求める場合には、先程の単位時間あたりの放熱量を１分間にわたり積分すれば求めることができる。同様にして他の外表面を構成している要素全てについて算出し、それらを合算すれば、求める放熱量となる。ここで、熱伝達率は、ノズルと外気とがやり取りする熱量であり、パラメーターとして伝熱解析を行う時に設定するデータである。このパラメーターの精度は、解析全体の精度に影響を与えるが、本発明者らの研究（実機で測定したノズル温度、外気温度、溶鋼温度等のデータから熱伝達率を求める研究）から、妥当な値が求められており、そのデータを利用したものである。温度伝導率は、伝熱解析で、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料の熱伝熱率、比熱並びに比質量のデータを通して取り込まれている。
【００２８】
図１は、連続鋳造用ノズルの一例である一般的な形状の浸漬ノズルを１／４に分割した図である。ここで、浸漬ノズルは、ノズル本体（１）及びパウダーライン部（２）から構成されている。上記有限要素法を用いた伝熱解析によれば、鋳造初期、浸漬ノズルの内管稼働面のうち、反吐出孔側側壁稼働面（３）の温度は、吐出孔側側壁稼働面（４）の温度よりも低いこと、鋳造開始から１分前後に両者の差が大きくなる時期があり、そのときの温度差は１００℃を超えることが判った。特に、温度の低い部位は、反吐出孔側側壁稼働面（３）と底面の稼働面（５）とが交わる部位（Ｂ）である。即ち、鋳造初期、浸漬ノズルの内管稼働面のうちで、この部位の温度が最も低く、また、アルミナ付着を起し易いことが推定できる。実際に、実炉で使用した後の浸漬ノズルを観察すると、当該部位（Ｂ）にアルミナが多く付着していることが観察されている。
【００２９】
一例として、上記有限要素法を用いた伝熱解析によって得られた鋳造初期における浸漬ノズルの内管稼働面の温度推移状況の結果を図２に示す。図２は、浸漬ノズルを単一材料で構成した時の図１中に示す吐出孔側の部位（Ｃ）と反吐出孔側の部位（Ｂ：稼働面側で最も温度の低い箇所）の温度を示している。図２から、ジルコニア製浸漬ノズル（５００℃以上の温度領域での温度伝導率＝０．００２ｍ２／時間）では、両部位の温度差は鋳造開始から約３０秒後に最も大きく約１６０℃となり、バルーン状アルミナ製浸漬ノズル（５００℃以上の温度領域での温度伝導率＝０．００４ｍ２／時間）では、両部位の温度差は鋳造開始から約２０秒後に最も大きく約２００℃になり、黒鉛製浸漬ノズル（５００℃以上の温度領域での温度伝導率＝０．１１ｍ２／時間）では、約１分後に約１９０℃となることが判る。
【００３０】
また、ジルコニア製浸漬ノズル、バルーン状アルミナ製浸漬ノズルと黒鉛製浸漬ノズルの温度上昇速度にも大きな差があり、ジルコニア製浸漬ノズル及びバルーン状アルミナ製浸漬ノズルにおける両部位の温度は急増しているのに対して、黒鉛製浸漬ノズルにおける両部位の温度は漸増していた。このように、浸漬ノズルの構成材料により、鋳造初期の稼働面温度の上昇速度及び稼働面内の温度差が異なることが判る。更に、鋳造初期は内管稼働面内で、上述のように温度差が生じているが、鋳造が進むと、内管稼働面内の温度差はほとんどなくなることも判り、いかに鋳造初期の温度状況を考慮することが重要であるかが判る。
【００３１】
なお、上記ジルコニア製浸漬ノズル、バルーン状アルミナ製浸漬ノズル並びに黒鉛製浸漬ノズルは、実際に製造したものではなく、ジルコニア、バルーン状アルミナまたは黒鉛で浸漬ノズルを製造したとすると、伝熱特性が上述のような結果となるということを有限要素法を用いた伝熱解析によって仮想したものである。
【００３２】
また、同様の方法によりアルミナ製浸漬ノズル（５００℃以上の温度領域での温度伝導率＝０．０２ｍ２／時間）またはアルミナ−黒鉛製浸漬ノズル（５００℃以上の温度領域での温度伝導率＝０．０５ｍ２／時間）についても伝熱解析を行ない、鋳造開始から１分間に浸漬ノズル内に蓄熱される熱量及び浸漬ノズルから外気に放熱される熱量を試算した結果を以下の表１に示す。
【００３３】
【表１】
2006312188.tif 000003
【００３４】
上述の結果から、浸漬ノズルを構成する耐火材料によって、蓄熱量及び放熱量に多少の差があるが、大きな差ではないことが判った。従って、図２と表１の結果を照らし合わせて考察した場合、鋳造初期において、ジルコニア製浸漬ノズル及びバルーン状アルミナ製浸漬ノズルでは、溶鋼から奪われた熱のほとんどが稼働面付近の温度上昇に使用されていることが判る。即ち、バルーン状アルミナ製浸漬ノズルは、上述の（１）〜（３）の熱量の比較的理想的な使い方がなされている耐火材料であることが判る。一方の黒鉛製浸漬ノズルでは、溶鋼から奪われた熱は稼働面温度上昇にはあまり使用されず、むしろノズル内部への蓄熱に使用されていることも判り、望ましい耐火材料ではないことが判る。
【００３５】
上述のように、種々の耐火材料で構成された浸漬ノズルについて、その温度特性を調べた結果、連続鋳造用ノズルの内管稼働面を構成する耐火材料を温度伝導率の差異によって差別化することができる。その中で、バルーン状アルミナのような材料は、伝熱特性の点からは望ましい耐火材料であるが、実機使用においては難点があった。即ち、激しく流れる溶鋼と接触するノズル内管の稼働面にバルーン状アルミナを配材すると、溶鋼摩耗を容易に受け、バルーン状アルミナが損傷してしまい、バルーン状アルミナのような耐火材料の伝熱特性が生かされないこととなる。一方、ジルコニアのような耐火材料は、ノズル内管の稼働面側に配設しても溶鋼摩耗を受けることはない。
【００３６】
本発明の第１の実施態様では、連続鋳造用ノズルのノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面からノズル肉厚の４％を超え、２０％未満の内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の層厚みで、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設してなるものである。ここで、反吐出孔側側壁は、図１に示す領域（３）で示される部分を示すものである。図２に示すように、反吐出孔側側壁の稼働面の部位（Ｂ）の温度は、吐出孔側側壁の稼働面の部位（Ｃ）の温度よりもかなり低く、また、温度差も大きい。そこで、連続鋳造用ノズルのノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面から所定の間隔をあけた内部に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下、好ましくは０．００５ｍ２／時間以下の耐火材料を配設することにより、部位（Ｂ）の温度を迅速に引き上げて温度差を小さくすることができ、その結果としてアルミナ付着を抑制することができる。また、アルミナが仮に付着するとしても、稼働面の部位（Ｂ）と（Ｃ）の温度差が小さくなるので、ノズル内管内で円周方向に比較的均一に付着することになり、従来の連続鋳造用ノズルのように反吐出孔側側壁の稼働面に偏って付着することはなくなる。即ち、ノズル内管内を流れる溶鋼の流れは、アルミナ付着前とほとんど変わらなくなり、これは、安定した鋳造を実現するのに有利に働くことを意味する。なお、吐出孔側側壁の稼働面と反吐出孔側側壁の稼働面の全面の内部に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設すれば、稼働面温度を更に迅速に上昇させることができる。
【００３７】
ここで、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料は、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面からノズル肉厚の４％を超え、２０％未満、好ましくは６〜１０％の内部に配設することが良い。該耐火材料の配設位置が、稼働面からノズル肉厚の４％以下の位置では、稼働面側にノズル本体を構成する耐火材料を配設しても、この耐火材料が少量損傷しただけで、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料が稼働面に露出してしまい、例えば、該耐火材料がバルーン状アルミナから構成される場合には、以降、急激な溶鋼摩耗損傷を起こすために望ましくない。一方、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の配設位置が、稼働面からノズル肉厚の２０％以上の位置では、稼働面側に配設されるノズル本体を構成する耐火材料の厚みが厚くなりすぎて、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の性能が発揮されず、アルミナ付着を抑制することができなくなる。また、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料より構成される内部層の厚さは、ノズル肉厚の５％以上９６％未満、望ましくは１０％以上５０％以下が良く、更に望ましくは２０％以上４０％以下が良い。内部層の厚みがノズル肉厚の５％未満では、薄すぎるために、溶鋼から抜熱した熱が容易に内部層の外側に逃げ、更には、連続鋳造用ノズルの外表面から外気に容易に逃げるので好ましくない。また、内部層の厚みがノズル肉厚の９６％以上となると、内部層が連続鋳造用ノズルの外表面に露出することになり、鋳造初期を過ぎて溶鋼がモールド内に溜まり、連続鋳造用ノズルが溶鋼に漬かりだすと、摩耗損傷を受けることになる。更に、内部層を構成する耐火材料の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間を超えると、稼働面温度の迅速な上昇が得られず、アルミナ付着抑制効果が得られないために好ましくない。
【００３８】
本発明の第１の実施態様において、内部層を構成する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料としては、バルーン状アルミナ質耐火材料、ジルコニア−カーボン質耐火材料、ジルコニア質耐火材料等を使用することができる。
【００３９】
ここで、バルーン状アルミナ質耐火材料は、アルミナ質原料の一部または全量として、中空状アルミナを使用したアルミナ純度９５％以上のアルミナ質耐火材料である。また、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満、好ましくは１〜３質量％、部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下、好ましくは９７〜９９質量％の組成を有するものである。ここで、カーボン量が１質量％未満であると、耐スポーリング性に劣るために好ましくなく、カーボン量が５質量％以上となると、温度伝導率が０．０１ｍ２／秒を超えるために好ましくない。なお、部分安定化ジルコニアは、安定化剤として、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ等を用いることができる。更に、ジルコニア質耐火材料は、部分安定化ジルコニア粒に、バルーン状及び／またはファイバー状のジルコニアを添加してなる耐火材料である。
【００４０】
また、本発明の連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル本体を構成する耐火材料としてはアルミナ−カーボン質耐火材料を、パウダーライン部を構成する耐火材料としてはジルコニア−カーボン質耐火材料をそれぞれ用いることができる。アルミナ−カーボン質耐火材料は、アルミナ４０〜９０質量％、好ましくは５０質量％前後、カーボン１０〜４０質量％、好ましくは３０質量％前後、シリカ０（不在）〜３０質量％（３０質量％以下）、好ましくは２０質量％前後の組成を有し、見かけ気孔率が１０〜３０％、好ましくは２０％前後と比較的高い気孔率を有するものである。なお、アルミナ−カーボン質耐火材料には、酸化防止剤として例えば炭化硼素、炭化珪素等を１〜５質量％、好ましくは１〜３質量％の範囲内で適宜配合することができる。また、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、ジルコニア７０〜９０質量％、好ましくは８０質量％前後、カーボン１０〜３０質量％、好ましくは２０質量％前後の範囲内の組成を有するものである。
【００４１】
なお、本発明による連続鋳造用ノズルの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、通常の一体成形方法を使用できる。一体成形方法とは、予め混練して作成している内層部用練土、本体部用練土、パウダーライン部用練土を複合ノズル作成用型枠に装填し、しかる後に常法による一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形にて成形体を作成する方法である。なお、各材料の境界部分を両者が入り交じったボカシ構造にしても良い。成形体の乾燥、焼成は常法にて行うことができる。
【００４２】
ここで、ボカシ構造とは、各耐火材料の境界部分に、１〜１０ｍｍ厚み程度の境界層を設けた構成である。なお、この境界層は、境界を構成する耐火材料（以下、「境界材料」という）を混合して形成される（境界材料を混合して作成した材料を「境界層材料」という）。混合方法は、予め作成した境界層材料（例えば、境界材料を５０：５０で混合して作成）の練り土を使用する方法、あるいは境界材料の一方を成形用型枠に投入後、境界部分に境界層厚み程度の凹凸を作り、続いて、もう一方の境界材料を型枠に投入することからなる方法等により作成することができる。
【００４３】
本発明の第２の状態態様では、連続鋳造用ノズルのノズル内管の底部の稼働面及び少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上５０％以下の厚みで、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設してなるものである。ここで、図２に示すように、反吐出孔側側壁の稼働面の部位（Ｂ）の温度は、吐出孔側の稼働面の部位（Ｃ）の温度よりもかなり低く、また、温度差も大きい。そこで、連続鋳造用ノズルの連続鋳造用ノズルの底部稼働面及び少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下、好ましくは０．００５ｍ２／時間以下の耐火材料を配設することにより、部位（Ｂ）の温度を迅速に引き上げて温度差を小さくすることができ、その結果としてアルミナ付着を抑制することができる。また、アルミナが仮に付着するとしても、稼働面の温度差が小さくなるので、ノズル内管内で円周方向に比較的均一に付着することになり、従来の連続鋳造用ノズルのように反吐出孔側側壁の稼働面に偏って付着することはなくなる。即ち、ノズル内管内を流れる溶鋼の流れは、アルミナ付着前とほとんど変わらなくなり、これは、安定した鋳造を実現するのに有利に働くことを意味する。なお、吐出孔側側壁の稼働面と反吐出孔側側壁の稼働面に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設すれば、稼働面温度を更に迅速に上昇させることができる。また、反吐出孔側側壁の稼働面の吐出孔上部付近に対応する位置から下側だけに５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設してもアルミナ付着抑制効果を得ることができる。
【００４４】
なお、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みは、ノズル肉厚の４％以上５０％以下、好ましくは１０〜３０とすることができる。５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みがノズル肉厚の４％未満では、薄すぎて溶鋼から抜熱した熱量は稼働面付近からその背後に容易に移り、稼働面付近で充分な蓄熱量を確保することができず、そのため稼働面温度を迅速に上昇させることができないために好ましくない。また、該耐火材料の厚みが、ノズル肉厚の５０％を超えると、ノズル本体の耐火材料とは異なる耐火材料を配設することになり、耐スポーリング性が劣るために好ましくない。更に、上記耐火材料の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間を超えると、稼働面温度の迅速な上昇が得られず、アルミナ付着抑制効果が得られないために好ましくない。
【００４５】
本発明の第２の実施態様において、稼働面を構成する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料としては、ジルコニア−カーボン質耐火材料、ジルコニア質耐火材料等を使用することができる。
【００４６】
ここで、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満、好ましくは１〜３質量％、部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下、好ましくは９７〜９９質量％の組成を有するものである。ここで、カーボン量が１質量％未満であると、耐スポーリング性に劣るために好ましくなく、カーボン量が５質量％以上となると、温度伝導率が０．０１ｍ２／秒を超えるために好ましくない。なお、部分安定化ジルコニアは、安定化剤として、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ等を用いることができる。更に、ジルコニア質耐火材料は、部分安定化ジルコニア粒に、バルーン状及び／またはファイバー状のジルコニアを添加した耐火材料である。
【００４７】
また、本発明の連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル本体を構成する耐火材料としてはアルミナ−カーボン質耐火材料を、パウダーライン部を構成する耐火材料としてはジルコニア−カーボン質耐火材料をそれぞれ用いることができる。アルミナ−カーボン質耐火材料は、アルミナ４０〜９０質量％、好ましくは５０質量％前後、カーボン１０〜４０質量％、好ましくは３０質量％前後、シリカ０（不在）〜３０質量％（３０質量％以下）、好ましくは２０質量％前後の組成を有し、見かけ気孔率が１０〜３０％、好ましくは２０％前後と比較的高い気孔率を有するものである。なお、アルミナ−カーボン質耐火材料には、酸化防止剤として例えば炭化硼素、炭化珪素等を１〜５質量％、好ましくは１〜３質量％の範囲内で適宜配合することができる。また、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、ジルコニア１０〜３０質量％、好ましくは８０質量％前後、カーボン１０〜３０質量％、好ましくは２０質量％前後の範囲内の組成を有するものである。
【００４８】
なお、本発明による連続鋳造用ノズルの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、通常の一体成形方法を使用できる。一体成形方法とは、予め混練して作成している稼働面に配設する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の練土、ノズル本体部用練土、パウダーライン部用練土を複合ノズル作成用型枠に装填し、しかる後に常法による一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形にて成形体を作成する方法である。また、ノズル本体部用練土のみを一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形により仮成形した後、稼働面に配設する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の練土をノズル本体の仮成形体の内面側に装填し、一軸プレス及び／またはＣＩＰ成形により本成形を行ない成形体を作成する方法である。なお、各材料の境界部分を両者が入り交じったボカシ構造にしても良い。成形体の乾燥、焼成は常法にて行うことができる。
【００４９】
本発明の第３の実施態様では、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に、ノズル肉厚の４％以上４０％未満の厚みで、及びノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面のノズル肉厚の４％を超え８０％未満の深さの内部に、ノズル肉厚の５％以上９６％未満の厚みで  ５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設してなるものである。ここで、図２に示すように、反吐出孔側側壁の稼働面の部位（Ｂ）の温度は、吐出孔側側壁の稼働面の部位（Ｃ）の温度よりもかなり低く、また、温度差も大きい。そこで、連続鋳造用ノズルの連続鋳造用ノズルの底部の稼働面及び少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下、好ましくは０．００５ｍ２／時間以下の耐火材料を配設することにより、部位（Ｂ）の温度を迅速に引き上げて温度差を小さくすることができ、その結果としてアルミナ付着を抑制することができる。また、アルミナが仮に付着するとしても、稼働面の温度差が小さくなるので、ノズル内管内で円周方向に比較的均一に付着することになり、従来の連続鋳造用ノズルのように反吐出孔側側壁に偏って付着することはなくなる。即ち、ノズル内管内を流れる溶鋼の流れは、アルミナ付着前とほとんど変わらなくなり、これは、安定した鋳造を実現するのに有利に働くことを意味する。なお、吐出孔側側壁の稼働面と反吐出孔側側壁の稼働面に、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設すれば、稼働面温度を更に迅速に上昇させることができる。また、反吐出孔側側壁の稼働面の吐出孔上部付近に対応する位置から下側だけに５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料を配設してもアルミナ付着抑制効果を得ることができる。
【００５０】
なお、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みは、ノズル肉厚の４％以上４０％以下、好ましくは１０〜３０％とすることができる。５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みがノズル肉厚の４％未満では、薄すぎて充分な強度を保持できず、容易に溶鋼摩耗を受けて脱落することがあるために好ましくない。また、該耐火材料の厚みが、ノズル肉厚の４０％を超えると、背後に配設する内層部を構成する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料やノズル本体を構成する耐火材料と異なる耐火材料を配設することになるので、耐スポーリング性に劣り好ましくない。
【００５１】
また、ノズル内管の少なくとも反吐出孔側側壁の稼働面及び底部の稼働面から所定の間隔をあけた内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の配材位置は、ノズル内管の稼働面からノズル肉厚の４％を超え８０％未満の位置であり、好ましくは６％以上１０％以下が良い。配材位置がノズル内管の稼働面からノズル肉厚の４％以下であると、稼働面側の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みがノズル肉厚の４％未満となり、上記理由により好ましくない。また、配材位置が、ノズル内管の稼働面からノズル肉厚の８０％以上であると、ノズル内管の稼働面側には、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料とノズル本体を構成する耐火材料が配設されることになり、ノズル本体を構成する耐火材料の厚みが厚くなるために、５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の特徴を生かせず、ノズル内管へのアルミナ付着を抑制することができないために好ましくない。なお、ノズル内管の内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の厚みは、ノズル肉厚の５％以上９６％未満、望ましくは１０％以上５０％以下が良く、更に望ましくは２０％以上４０％以下が良い。なお、該耐火材料の厚みが５％未満では薄すぎるために、溶鋼から抜熱した熱が容易に５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の背後のノズル本体に逃げ、更には、連続鋳造用ノズルの外表面から外気に容易に逃げるため好ましくない。また、該耐火材料の厚みがノズル肉厚の９６％以上であると、この耐火材料が連続鋳造用ノズルの外表面に露出することになり、鋳造初期を過ぎて溶鋼がモールド内に溜まり、連続鋳造用ノズルが溶鋼に漬かりだすと、連続鋳造用ノズルの外表面側に露出した５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料が溶鋼から容易に摩耗損傷を受けるため好ましくない。更に、上記耐火材料の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間を超えると、稼働面温度の迅速な上昇が得られず、アルミナ付着抑制効果が得られないために好ましくない。なお、稼働面に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料と、内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料との間に、ノズル本体を構成する耐火材料等を配設することもできるが、より良好な効果を得るためには、稼働面に配設する耐火材料に連続して内部に配設する耐火材料を配材することが好ましい。
【００５２】
本発明の第３の実施態様において、稼働面を構成する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料としては、ジルコニア−カーボン質耐火材料、ジルコニア質耐火材料等を使用することができる。また、内部に配設される５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料としては、ジルコニア−カーボン質耐火材料、ジルコニア質耐火材料、バルーン状アルミナ質耐火材料等を使用することができる。
【００５３】
ここで、バルーン状アルミナ質耐火材料は、アルミナ質原料の一部または全量として、中空状アルミナを使用したアルミナ純度９５％以上のアルミナ質耐火材料である。また、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、カーボン量１質量％以上５質量％未満、好ましくは１〜３質量％、部分安定化ジルコニア量９５質量％超９９質量％以下、好ましくは９７〜９９質量％の組成を有するものである。ここで、カーボン量が１質量％未満であると、耐スポーリング性に劣るために好ましくなく、カーボン量が５質量％以上となると、温度伝導率が０．０１ｍ２／秒を超えるために好ましくない。なお、部分安定化ジルコニアは、安定化剤として、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ等を用いることができる。更に、ジルコニア質耐火材料は、部分安定化ジルコニア粒に、バルーン状及び／またはファイバー状のジルコニアを添加した耐火材料である。
【００５４】
また、本発明の連続鋳造用ノズルにおいて、ノズル本体を構成する耐火材料としてはアルミナ−カーボン質耐火材料を、パウダーライン部を構成する耐火材料としてはジルコニア−カーボン質耐火材料をそれぞれ用いることができる。アルミナ−カーボン質耐火材料は、アルミナ４０〜９０質量％、好ましくは５０質量％前後、カーボン１０〜４０質量％、好ましくは３０質量％前後、シリカ０（不在）〜３０質量％（３０質量％以下）、好ましくは２０質量％前後の組成を有し、見かけ気孔率が１０〜３０％、好ましくは２０％前後と比較的高い気孔率を有するものである。なお、アルミナ−カーボン質耐火材料には、酸化防止剤として例えば炭化硼素、炭化珪素等を１〜５質量％、好ましくは１〜３質量％の範囲内で適宜配合することができる。また、ジルコニア−カーボン質耐火材料は、ジルコニア７０〜９０質量％、好ましくは８０質量％前後、カーボン１０〜３０質量％、好ましくは２０質量％前後の範囲内の組成を有するものである。
【００５５】
なお、本発明による連続鋳造用ノズルの製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、通常の一体成形方法を使用できる。一体成形方法とは、予め混練して作成している稼働面に配設する５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料の稼働面用練土、内部用練り土、ノズル本体部用練土、パウダーライン部用練土を複合ノズル作成用型枠に装填し、しかる後に常法による一軸プレス成形及び／またはＣＩＰ成形にて成形体を作成する方法である。なお、各材料の境界部分を両者が入り交じったボカシ構造にしても良い。成形体の乾燥、焼成は常法にて行うことができる。
【実施例】
【００５６】
実施例１
本発明による連続鋳造用ノズルの効果を実施例にて示す。
図３（ａ）ないし（ｄ）は、実施例１で製造した本発明品の浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。図３（ａ）ないし（ｄ）に示す浸漬ノズルは、ノズル本体（６）、パウダーライン部（７）及び内層部の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料（８）から構成されている。ここで、ノズル本体（６）は、アルミナ５２質量％、黒鉛２８質量％及び溶融シリカ２０質量％より構成され、見掛け気孔率が２０％のアルミナ−黒鉛質耐火材料より構成されている。また、パウダーライン部（７）は、カルシア安定化ジルコニア（ジルコニア１００質量％に対してカルシアを５質量％含有する）８５質量％及び鱗状黒鉛１５質量％よりなるジルコニア−黒鉛質耐火材料より構成されている。
また、耐火材料（８）として、本発明品１ないし４に使用したバルーン状アルミナ質耐火材料は、純度９９％以上、嵩比重１．２の多孔質中空アルミナ粒よりなり、見掛け気孔率が８０％の耐火材料であり、本発明品５ないし８に使用したバルーン状アルミナ質耐火材料は、純度９９％以上、嵩比重１．５の多孔質中空アルミナ粒よりなり、見掛け気孔率が７０％の耐火材料であり、本発明品９ないし１２に使用したバルーン状アルミナ質耐火材料は、純度９９％以上、嵩比重１．４の多孔質中空アルミナ粒よりなり、見掛け気孔率が７５％の耐火材料であり、本発明品１３ないし１６に使用したジルコニア−黒鉛質耐火材料は、ジルコニア９７質量％、黒鉛３質量％よりなり、見掛け気孔率が１５％の耐火材料である。
【００５７】
【表２】
2006312188.tif 000004
【００５８】
【表３】
2006312188.tif 000005
【００５９】
また、得られた本発明品の浸漬ノズルを実機に適用した結果を表２に併記する。実機では、本発明品の浸漬ノズルと比較品の浸漬ノズル［ノズル本体及びパウダーライン部からなり、ノズル本体がアルミナ５２質量％、黒鉛２８質量％及び溶融シリカ２０質量％より構成され、見掛け気孔率が２０％のアルミナ−黒鉛質耐火材料より構成され、パウダーライン部がカルシア安定化ジルコニア（ジルコニア１００質量％に対してカルシアを５質量％含有する）８５質量％及び鱗状黒鉛１５質量％よりなるジルコニア−黒鉛質耐火材料より構成されている］の２本を同時に使用し、アルミナの付着状況及び安定鋳造の目安であるモールド内湯面変動を調べた。得られた結果を比較品の浸漬ノズルを基準にして指数化して評価した。即ち、アルミナの平均的付着厚みを測定し、比較品の浸漬ノズルを１００にした時の本発明品の浸漬ノズルの平均的付着厚みの指数（アルミナ付着指数と称する）を得た。アルミナ付着指数は、小さい程アルミナ付着が少なく良好であることを意味する。また、湯面変動量は、鋳造末期におけるモールド内湯面変動を測定し、比較の標準的浸漬ノズルを使用している方のモールド内湯面変動量を１００として指数化し、同時に使用している本発明の浸漬ノズルを使用している方のモールド内湯面変動の指数を得た。このモールド内湯面変動指数は、小さい程鋳造が安定し良好であることを意味する。なお、実機試験に使用した鋼は、Ａｌ含量が０．０２質量％以上のアルミキルド鋼で、溶鋼温度１５８０℃の溶鋼を用いた。
【００６０】
実施例２
図４（ａ）ないし（ｄ）は、実施例２で製造した本発明品の浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。図４（ａ）ないし（ｄ）に示す浸漬ノズルは、ノズル本体（６）、パウダーライン部（７）及び稼働面の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料（９）から構成されている。ここで、ノズル本体（６）は、アルミナ５２質量％、黒鉛２８質量％及び溶融シリカ２０質量％より構成され、見掛け気孔率が２０％のアルミナ−黒鉛質耐火材料より構成されている。また、パウダーライン部（７）は、カルシア安定化ジルコニア（ジルコニア１００質量％に対してカルシアを５質量％含有する）８５質量％及び鱗状黒鉛１５質量％よりなるジルコニア−黒鉛質耐火材料より構成されている。
また、耐火材料（９）として、本発明品１７ないし２０に使用したジルコニア質耐火材料は、カルシア安定化ジルコニア粒８０質量％、多孔質中空ジルコニア粒２０質量％よりなり、見掛け気孔率が１８％の耐火材料であり、本発明品２１ないし２４に使用したジルコニア質耐火材料は、カルシア安定化ジルコニア粒８０質量％、多孔質中空ジルコニア粒２０質量％よりなり、見掛け気孔率が１５％の耐火材料であり、本発明品２５ないし２８に使用したジルコニア−黒鉛質耐火材料は、ジルコニア９８質量％、黒鉛２質量％よりなり、見掛け気孔率が１７％の耐火材料である。
なお、得られた本発明品の浸漬ノズルを実機に適用した結果を表３に併記する。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
【表５】
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【００６３】
実施例３
図５（ａ）ないし（ｄ）は、実施例３で製造した本発明品の浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。図５（ａ）ないし（ｄ）に示す浸漬ノズルは、ノズル本体（６）、パウダーライン部（７）、内層部の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料（８）及び稼働面の５００℃以上の温度領域での温度伝導率が０．０１ｍ２／時間以下の耐火材料（９）から構成されている。ここで、ノズル本体（６）は、アルミナ５２質量％、黒鉛２８質量％及び溶融シリカ２０質量％より構成され、見掛け気孔率が２０％のアルミナ−黒鉛質耐火材料より構成されている。また、パウダーライン部（７）は、カルシア安定化ジルコニア（ジルコニア１００質量％に対してカルシアを５質量％含有する）８５質量％及び鱗状黒鉛１５質量％よりなるジルコニア−黒鉛質耐火材料より構成されている。
また、耐火材料（８）として、本発明品２９ないし４０に使用したバルーン状アルミナ質耐火材料は、純度９９％以上、嵩比重１．２の多孔質中空アルミナ粒よりなり、見掛け気孔率が８０％の耐火材料である。
更に、耐火材料（９）として、本発明品２９ないし３２に使用したジルコニア質耐火材料は、多孔質中空ジルコニア粒２０質量％、マグネシア安定化ジルコニア粒８０質量％よりなり、見掛け気孔率が１７％の耐火材料であり、本発明品３３ないし３６に使用したジルコニア質耐火材料は、ジルコニアファイバー３０質量％、マグネシア安定化ジルコニア粒７０質量％よりなり、見掛け気孔率が２０％の耐火材料であり、本発明品３７ないし４０に使用したジルコニア−黒鉛質耐火材料は、イットリア安定化ジルコニア９７質量％、黒鉛３質量％よりなり、見掛け気孔率が１５％の耐火材料である。
なお、得られた本発明品の浸漬ノズルを実機に適用した結果を表４に併記する。
【００６４】
【表６】
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【００６５】
【表７】
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【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の連続鋳造用ノズルは、浸漬ノズル等に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】浸漬ノズルの１／４断面図である。
【図２】浸漬ノズルの所定の部位における鋳造時の温度変化を示すグラフである。
【図３】実施例１で得られた浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。
【図４】実施例２で得られた浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。
【図５】実施例３で得られた浸漬ノズルの配材パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ノズル本体
２  パウダーライン部
３  反吐出孔側側壁稼働面
４  吐出孔側側壁稼働面
５  底面の稼働面
６  ノズル本体
７  パウダーライン部
８  耐火材料
９  耐火材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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