(57)【要約】【課題】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防止すると共に、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持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３ａには、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されている。【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、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、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】
前記ノズル内孔の内孔面に配された耐火物は、ＣａＯ成分の含有量Ｗ１と、ＭｇＯ成分、Ａｌ２Ｏ３成分およびＳｉＯ２成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．０５〜０．５０となるように配合されるとともに、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して構成されたものである請求項１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にアルミナ付着防止機能を有する耐火物を配置し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。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、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、石灰クリンカー、ドロマイトクリンカー、カルシウムジルコネート等の骨材をＣａＯ源として含有させ、付着したアルミナとの反応によってＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融物を生成させるという方法が提案されている。
【０００４】
しかし、ＣａＯ源として上記従来のアルミナ難付着性材料を使用して形成された耐火物は、保管中に水和が進行して成形状態および強度を保持でき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】特開２００６−６８７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の課題は、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防止すると共に、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持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、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、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】
前記ノズル内孔の内孔面に配された耐火物は、ＣａＯ成分の含有量Ｗ１と、ＭｇＯ成分、Ａｌ２Ｏ３成分およびＳｉＯ２成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．０５〜０．５０となるように配合されるとともに、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して構成され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、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートがＣａＯ源として機能するため、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防止できる。また、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは常温では自然に水和しないため、保管中に水和が進行することなく、内孔面を構成した耐火物の成形状態および強度を保持できる。
【００１０】
請求項２に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果に加え、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位におけるアルミナの付着を防止できると共に、耐食性にも優れた連続鋳造用ノズルを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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作用を説明するためのノズル本体の縦断面写真である。
【図３】従来の連続鋳造用ノズルのノズル本体の縦断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明では、ノズル内孔３の内孔面３ａに、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物を配したことで、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が防止され、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持できる連続鋳造用ノズル１を実現した。
【実施例１】
【００１３】
本発明の連続鋳造用ノズルを図１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３ａには、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されている。以下、各構成について順次詳述する。
【００１４】
ノズル本体２は、黒鉛等や有機樹脂等の炭素含有原料と様々な酸化物を組み合わせて形成した耐火物により構成されており、略円筒体で、その上部には上方に向かって徐々に拡径した首部が一体成形されている。
【００１５】
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の上端から下端まで貫通して形成されている。より具体的には、ノズル内孔３は、上部においては略円錐状に上方に向かって拡径し上端開口に連通しており、下部においては吐出口５に連通している。なお、この実施例の吐出口５は単孔であるが、一般的には水平方向に２つの吐出口が設置されていてもよい。
【００１６】
ノズル内孔３の内孔面３ａの内側には円筒状の耐火物４が配されている。この耐火物４は、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して形成されている。
【００１７】
カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分とする耐火原料であり、ＣａＯ源として添加されると共に、これらが常温では自然に水和しないとの知見に基づき、保管時の水和防止を目的として添加されている。
【００１８】
より具体的には、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは、ＣａＯとＳｉＯ２を主成分とするものであるため、ノズル内孔３の内孔面３ａに配された耐火物４に溶鋼を通過させた場合、溶鋼中のＡｌ２Ｏ３は耐火物４の稼動面に付着する。稼動面に付着したＡｌ２Ｏ３は、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート中のＣａＯと反応し、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系化合物を生成し溶鋼と共に流出するため、耐火物４の稼動面にＡｌ２Ｏ３が付着することが防止さる。また、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは常温では自然に水和しないため、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度が保持される。
【００１９】
バインダーとしては、一般的に耐火物に使用される無機バインダーまたは有機バインダーであればどのようなものでもよいが、好ましくは有機バインダーである。有機バインダーは、カーボンボンドを形成するために使用され、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、タール、ピッチ等が好適に使用できる。
【００２０】
なお、この実施例の耐火物４は、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーから形成されているが、これら以外の原料も悪影響を与えない範囲であれば、それぞれの原料の特有な効果を期待して添加したものも本発明の範疇に包含される。例えば、アルミナ、ムライト、ロー石、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、カーボンフラッグ、Ａｌ、Ｓｉ等の金属粉、Ｂ４Ｃのような酸化防止剤、ガラス成分等は少量であれば使用可能である。
【００２１】
耐火物４は配合物にバインダーを添加して、公知の方法にて混練し、成形、熱処理することで得られる。成形後には、使用しているバインダー等に応じて適切な温度で熱処理して耐火物を作製する。
【００２２】
内孔３の内孔面３ａに耐火物４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４を別に製造しておき、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。この実施例は、耐火物４を別に製造しノズル本体２に配置する方法で作製されている。
【００２３】
また、耐火物４は、ＣａＯ成分の含有量Ｗ１と、ＭｇＯ成分、Ａｌ２Ｏ３成分およびＳｉＯ２成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．０５〜０．５０となるように配合されて構成されていることが好ましい。
【００２４】
これは、Ｗ１／Ｗ２が０．０５未満となるよう配合すると、ＣａＯ成分が少なすぎて、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融物が形成されないため、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位におけるアルミナの付着が顕著化してしまうからであり、他方、Ｗ１／Ｗ２が０．５を越えると、ＣａＯ成分が多すぎて、溶鋼中のＡｌ２Ｏ３との反応によってＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融物が大量に生成され、その結果、溶損が大きくなり耐食性に問題が発生するからである。
【００２５】
（アルミナ付着性試験１）
以下の表１に示すように各耐火原料を配合して混練した後、成形した成形体を８００℃で熱処理して比較例１または実施例１のサンプル体を作製した。
【００２６】
高周波誘導炉により低炭素アルミキルド鋼を１５５０℃に溶解し、比較例１または実施例１のサンプル体を回転させることによって１．５ｍ／ｓｅｃの周速を与えながら溶鋼中に２時間浸漬した後、引き上げてアルミナの付着量をそれぞれ測定した。
【００２７】
実施例１の付着指数は比較例１を１００とした指数で表示し、指数は小さいほどアルミナの付着が少ないことを意味するが、実施例１の付着指数は３であり、比較例１に比してアルミナ難付着性が著しく向上していることが確認された。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
（アルミナ付着性試験２）
上記表１に示した比較例１と実施例１の配合組成によりそれぞれ作製した耐火物４（円筒体）を、図１に示すように内孔面３ａに配した浸漬ノズルをアルミキド鋼の鋳造にそれぞれ用いた。鋳造時間１８０分の後、浸漬ノズルをカットして縦断面をそれぞれ観察した。
【００３０】
その結果、比較例１で耐火物を形成したものは、図３に示すように、内孔面にアルミナが多量に付着して白くなっているのに対して、実施例１で耐火物を形成したものは、アルミナが目視できずその付着が非常に軽微であることが確認された。
【００３１】
（水和性試験）
上記表１の実施例１の配合組成により作製したサンプル体を、湿度９０％、温度２５℃に調製した装置に７日間放置した後、Ｘ線回析装置にて水和物を計測したが水和物は検出されなかった。これにより、実施例１は水和が進行せず、ＣａＯの耐消化性に優れていることが確認された。
【００３２】
（アルミナ付着性および耐食性試験）
以下の表２に示すように、Ｗ１／Ｗ２の質量比（ＣａＯ成分の含有量Ｗ１と、ＭｇＯ成分、Ａｌ２Ｏ３成分およびＳｉＯ２成分の含有量Ｗ２との質量比）が異なるように各耐火原料を配合して混練した後、成形した成形体を８００℃で熱処理して、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６のサンプル体をそれぞれ作製した。
【００３３】
つぎに、高周波誘導炉により低炭素アルミキルド鋼を１５５０℃に溶解し、実施例２ないし実施例６のサンプル体を回転させることによって１．５ｍ／ｓｅｃの周速を与えながら溶鋼中に２時間浸漬した後、引き上げてアルミナの付着量および溶損量をそれぞれ測定した。
【００３４】
さらに、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５、実施例６のサンプル体について、Ｗ１／Ｗ２の質量比が０．２である実施例４のアルミナ付着量または溶損量をそれぞれ溶損指数１．００、アルミナ付着指数１．００として、それぞれの付着指数および溶損指数を算出して以下の表２の結果を得た。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
さらに、表２の付着指数および溶損指数を用いて、Ｗ１／Ｗ２と付着指数・溶損指数との相関関係をグラフに表したところ、以下の表３を得た。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
表３より、Ｗ１／Ｗ２が０．０５より小さくなると、ＣａＯ成分が少なすぎて、アルミナの付着指数が著しく高くなり、アルミナの付着が顕著化してしまうことが確認された（Ｗ１／Ｗ２が０．０３の実施例２参照）。他方、Ｗ１／Ｗ２が０．５を越えると、ＣａＯ成分が多すぎて、溶鋼中のＡｌ２Ｏ３との反応によってＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３系の低融物が大量に生成され、その結果、溶損が大きくなって耐食性に問題が発生することが確認された（Ｗ１／Ｗ２が０．６０の実施例６参照）。
【００３９】
これにより、ノズル内孔３の内孔面３ａに配される耐火物４としては、ＣａＯ成分の含有量Ｗ１と、ＭｇＯ成分、Ａｌ２Ｏ３成分およびＳｉＯ２成分の含有量Ｗ２との質量比Ｗ１／Ｗ２が０．０５〜０．５０となるように配合されると、アルミナの付着を防止できると共に、耐食性にも優れた連続鋳造用ノズルを構成できることが検証された。
【符号の説明】
【００４０】
１    連続鋳造用ノズル
２    ノズル本体
３    ノズル内孔
３ａ  内孔面
４    耐火物
５    吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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