(57)【要約】【課題】ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止すると共に、鋼の品質向上に資することが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、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物５が配置されている。【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、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物が配置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】
前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、１≦Ｃ≦４０重量％の範囲内でＣ成分が調製されている請求項１に記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項３】
前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、３０≦ＭｇＯ≦８０重量％の範囲内でＭｇＯ成分が調製されている請求項１または２に記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項４】
前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、５≦ＣａＯ≦３０重量％の範囲内でＣａＯ成分が調製されている請求項１ないし３のいずれかに記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項５】
前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、５≦ＳｉＯ２≦４０重量％の範囲内でＳｉＯ２成分が調製されている請求項１ないし４のいずれかに記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項６】
前記アルミナ難付着材質耐火物の厚さは、５〜１０ｍｍである請求項１ないし５のいずれかに記載の連続鋳造用ノズル。
【請求項７】
前記連続鋳造用ノズルは、浸漬ノズルである請求項１ないし６のいずれか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連続鋳造用ノズルに関するものである。より詳しくは、溶鋼中に存在する介在物と反応する材質を内孔面に配置し、介在物付着防止および鋼の品質向上に資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、予熱完了からノズル内孔に溶鋼が流通するまでにノズル温度が低下すると、介在物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、ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止すると共に、鋼の品質向上に資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】
【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、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物が配置されていることを特徴とする連続鋳造用ノズルである（請求項１）。
【０００８】
前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、１≦Ｃ≦４０重量％の範囲内でＣ成分が調製されていてもよい（請求項２）。前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、３０≦ＭｇＯ≦８０重量％の範囲内でＭｇＯ成分が調製されていることが好ましい（請求項３）。前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、５≦ＣａＯ≦３０重量％の範囲内でＣａＯ成分が調製されていることが好ましい（請求項４）。前記アルミナ難付着材質耐火物の原料として、５≦ＳｉＯ２≦４０重量％の範囲内でＳｉＯ２成分が調製されていることが好ましい（請求項５）。前記アルミナ難付着材質耐火物の厚さは、５〜１０ｍｍであることが好ましい（請求項６）。前記連続鋳造用ノズルは、浸漬ノズルであることが好ましい（請求項７）。
【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、ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止すると共に、鋼の品質向上に資することができる。
請求項２に記載した連続鋳造用ノズルによれば、より耐熱スポール性の高い連続鋳造用ノズルを構成できる。
請求項３に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果をより良好に奏することができる連続鋳造用ノズルが構成される。
請求項４に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果をより良好に奏することができる連続鋳造用ノズルが構成される。
請求項５に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果をより良好に奏することができる連続鋳造用ノズルが構成される。
請求項６に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項１の効果をより良好に奏することができる連続鋳造用ノズルが構成される。
請求項７に記載した浸漬ノズルによれば、ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止すると共に、鋼の品質向上に資することができる。
【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作用効果を示すための試験方法の説明図である。
【図３】図２の試験方法による試験結果を表に纏めた説明図である。
【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、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物５を配置したことで、溶鋼中のアルミナがアルミナ難付着材質耐火物と反応して溶融層（溶鋼温度以下の温度で液相）を形成するため、ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止すると共に、鋼の品質向上に資することが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、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物５が配置されている。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の表層部はアルミナ難付着材質耐火物５にて形成されており、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。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等により適宜設計変更される。そして、アルミナ難付着材質耐火物５の厚みは５〜１０ｍｍ程度が好ましい。５ｍ未満ではアルミナ難付着性能に持続性がなく、１０ｍｍを超えるとアルミナ難付着材質耐火物５が折れてしまう可能性があるからである。
【００１６】
ノズル内孔３の内孔面４の内側に配置されるアルミナ難付着材質耐火物５は、ＭｇＯ（マグネシア）、ＣａＯ（カルシア）およびＳｉＯ２（酸化ケイ素）の各成分を原料とするものであり、好ましくはＣ（黒鉛）を配合して、混練、成形および熱処理し、作製したものである。
【００１７】
本発明では、ノズル内孔３の内孔面４に、ＭｇＯ、ＣａＯおよびＳｉＯ２の各成分を含有したアルミナ難付着材質耐火物５を配置したことで、溶鋼温度１３００℃以上の溶鋼温度においてアルミナがアルミナ難付着材質耐火物５と反応し、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ3−ＳｉＯ２の組成からなる溶融層（溶鋼温度以下の温度で液相）を形成するため、ノズルの温度が低い場合でも、溶鋼と接触する部位に溶鋼中の介在物が付着することを抑制できノズル内孔の閉塞を防止できると共に、内孔付着物が鋼中に取り込まれて鋼の品質を低下させることを防止できる。
【００１８】
アルミナ難付着材質耐火物５の原料は、３０≦ＭｇＯ≦８０重量％、５≦ＣａＯ≦３０重量％、５≦ＳｉＯ２≦４０重量％、０≦Ｃ≦４０重量％の範囲内で、各成分が配合されていることが好ましい。
【００１９】
ＭｇＯは骨材として機能するものである。また、これまで骨材として、Ａｌ２Ｏ3、あるいはＺｒＯ２を使用したアルミナ難付着材質耐火物は存在したが、ＭｇＯ成分単体を配合して骨材としたものは存在しなかった。溶鋼中のＡｌ２Ｏ3と反応する溶融系のアルミナ難付着材質耐火物では骨材が重いと鋳片にトラップされる可能性があるが、ＭｇＯはＺｒＯ２より軽いため鋳片にトラップされる可能性が低くなる効果を有する。
【００２０】
ＭｇＯの含有量としては、３０≦ＭｇＯ≦８０重量％であることが好ましい。３０重量％未満であると、骨材としてアルミナ難付着材質耐火物５の最小限の強度を維持できないからであり、８０重量％を超えると耐熱スポール性が低くヒートショックによる亀裂発生に繋がるからである。
【００２１】
ＣａＯは、１３００℃前後からＡｌ２Ｏ3に反応するため、溶鋼中のＡｌ２Ｏ3との反応材として機能するものである。ＣａＯの含有量としては、５≦ＣａＯ≦３０重量％であることが好ましい。５重量％未満であると、少なすぎてＡｌ２Ｏ3との反応が不十分になるからであり、３０重量％を超えると、材質強度不足、製品構造の強度不足になることに加え、反応しすぎて溶鋼と共に早く流れ過ぎてしまうからである。
【００２２】
ＳｉＯ２も、１３００℃前後からＡｌ２Ｏ3に反応するため、溶鋼中のＡｌ２Ｏ3との反応材として機能するものである。ＳｉＯ２の含有量としては、５≦ＳｉＯ２≦４０重量％であることが好ましい。５重量％未満であると、少なすぎてＡｌ２Ｏ3との反応が不十分になるからであり、４０重量％を超えると、材質強度不足、製品構造の強度不足になることに加え、反応しすぎて溶鋼と共に早く流れ過ぎてしまうからである。なお、本願発明においては、ＣａＯ成分とＳｉＯ２成分の双方を配合することが重要である。アルミナ難付着材質耐火物５内にＣａＯ−ＳｉＯ２が存在することで、そのものが溶融し介在物の付着を抑制することができるからである。また、本願発明においては、各成分をそれぞれ単体で別個に配合することが好ましい。それぞれの成分をアルミナ難付着材質耐火物５内に所要量確実に存在させるためである。ただし、ＣａＯおよびＳｉＯ２に関しては、ＣａＯ−ＳｉＯ2系の混在物を使用することにより配合したものも本発明の範疇に包含される。
【００２３】
Ｃ（黒鉛）は、耐熱スポール性または耐溶解性を向上させることができるため、アルミナ難付着材質耐火物５の原料として配合されることが好ましい。
【００２４】
なお、Ｃは溶鋼中のＡｌ２Ｏ3との反応材としては機能しないものであり、ＭｇＯが存在するため必須の配合原料でもなく、０≦Ｃ≦４０重量％の範囲で調製されることが好ましい。耐熱スポール性を考慮するとＣは少しでも配合されることが好ましく、配合量が４０重量％を越えると、製品が強度不足になることに加え、溶綱流による摩耗損量が増加し好ましくない。
【００２５】
上記アルミナ難付着材質耐火物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、フラン樹脂等を添加し、ノズルの形状に成形し焼成する。この成形方法としては、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。
【００２６】
内孔３の内孔面３ａにアルミナ難付着材質耐火物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、アルミナ難付着材質耐火物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。
【００２７】
（アルミナ難付着材質耐火物の材質評価試験）
図３に示すように、成分組成の異なる３０種類の混合物（ＣａＯ、ＳｉＯ２を０〜３０重量％、残りを骨材ＭｇＯとした混合物）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円盤状の各成形体を作製した。
【００２８】
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円盤状の耐火物Ｂをそれぞれ作製した。
【００２９】
図２に示すように、電気炉１０内でアルゴンによる還元雰囲気下、円盤状のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）Ａを３０種類の円盤状の耐火物Ｂ上にそれぞれ載置した状態で、１５００℃、２時間の熱処理を行い、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）との反応性テストを行った。
【００３０】
（試験結果）
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）Ａと各耐火物Ｂとの反応層を電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）で分析したところ、図３に示した耐火物（ＣａＯを５〜３０重量％、ＳｉＯ２を５〜４０重量％とした１２種類の耐火物）にＣａＯ−Ａｌ２Ｏ3−ＳｉＯ２の組成からなる溶融層が確認された。
【００３１】
また、骨材のＭｇＯ（溶融系）を、ＺｒＯ２（溶融系）またはＡｌ２Ｏ3（非溶融系）にそれぞれ代えて作製した耐火物に対して、ＭｇＯ（溶融系）の耐火物との対比試験として、上記と同様の試験を行ったところ、ＭｇＯ（溶融系）の耐火物に最もＣａＯ−Ａｌ２Ｏ3−ＳｉＯ２の組成からなる溶融層が確認された。
【符号の説明】
【００３２】
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    アルミナ難付着材質耐火物
６    吐出口
７    首部
８    上端開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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