(57)【要約】【課題】ノズル内への空気の巻き込みを防止することができる鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法及びノズル接合部のシール構造を提供する。【解決手段】鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法であって、前記ノズル接合部を非金属融体でシールしてノズル内への空気の巻き込みを防止した鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法と、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造であって、不定形耐火物や難燃性材料からなるパッキング材９と、接合されるノズル接合面との間に、ノズル内への空気の巻き込みを防止する非金属融体１０を保持させた鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法であって、前記ノズル接合部を非金属融体でシールしてノズル内への空気の巻き込みを防止したことを特徴とする鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法。
【請求項２】
非金属融体として、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％以上含有したものを用いる請求項１に記載の鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法。
【請求項３】
鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造であって、不定形耐火物や難燃性材料からなるパッキング材と、接合されるノズル接合面との間に、ノズル内への空気の巻き込みを防止する非金属融体を保持させたことを特徴とする鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造。
【請求項４】
ノズル上部の接合面に凹部を設け、該凹部内に非金属融体を充填した請求項３に記載のノズル接合部のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル内への空気の巻き込みを防止することができる鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法及びシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鋼の連続鋳造においては、取鍋ノズルとロングノズル、タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルをそれぞれ接合することにより、鋳型内に溶鋼を連続的に供給している。この接合面は、不定形耐火物や難燃性材料のパッキング材を用いて接合されているのが普通であるが、固体同士の接合であるため、微細な隙間が存在し完全な気密性の保持はできないものであった。また、ノズル内部は溶鋼が高速で流れているため、アスピレータの原理により、接合部から空気が巻き込まれる結果、製品に気泡が混入することによる製品欠陥や、空気酸化により生成したアルミナクラスターに起因する製品欠陥やノズル閉塞などの問題が発生するという問題点もあった。
一方、空気の巻き込みを防止するために、接合部にアルゴンガス等の不活性ガスを供給する方法も検討されているが、この場合は酸素の巻き込みがなくアルミナクラスターの問題は防止できるものの、鋼中にＡｒ気泡の欠陥を生じるという問題点があった。
【０００３】
上記の問題を解決するため、ノズル接合部の気密性を向上させる技術が種々開発されている。例えば、特許文献１に開示された高耐食性高気密性パッキング材は、耐火性粉末に低融点金属を含有させることにより、外気から混入した酸素を酸化物として固定し、酸素の混入による欠陥を防止している。しかし、固定された酸素は金属表面に酸化膜を生成するため、酸化反応速度が低下し、酸素の吸収能が低下するという問題があった。
【０００４】
これに対して、特許文献２に開示された発明では、パッキング材に酸素との結合力が高く、かつ使用温度における蒸気圧が１気圧以上の金属を含有させている。この発明では、金属蒸気が連続的に供給されるため、酸素を固定する反応の停滞が起こらないとされている。
しかし、いずれの場合も、パッキング材の一部として金属を含有させたのみでは、大気の吸い込みによる酸素を完全に吸収することはできず、また、パッキング材とノズル接合面は固体接触であるため、固体間の微細な隙間を通した大気の吸い込みを完全に防止することはできないものであった。
【０００５】
更に、特許文献３に開示された発明では、使用温度で軟化する材料のパッキング材を用いて、ノズル接合面の密着性を向上させている。ただし、通常の鋼の連続鋳造では、鋳造中にノズルの交換が行われるが、軟化したパッキング材の一部がタンディッシュ下部ノズルもしくは浸漬ノズルの接合面に残留しやすく、このため次に装着したノズルのパッキング材の密着が妨げられ、密封度が低下するという問題点があった。
【特許文献１】特公昭６０−１５５９２号公報
【特許文献２】特開２００１−１０５１０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２５０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記のような問題点を解決して、長時間安定してノズル接合面をシールし、大気の吸い込みによる製品欠陥や操業トラブルの防止をすることができる鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法及びシール構造を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明は、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法であって、前記ノズル接合部を非金属融体でシールしてノズル内への空気の巻き込みを防止したことを特徴とする鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法を第１の発明とし、また、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造であって、不定形耐火物や難燃性材料からなるパッキング材と、接合されるノズル接合面との間に、ノズル内への空気の巻き込みを防止する非金属融体を保持させたことを特徴とする鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール構造を第２の発明とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ノズル接合部を非金属融体でシールすることで、固体同士の接合により生じる微細な隙間を完全に充填し、大気の吸い込みを確実に防止する。また、非金属融体を用いているため、ノズル交換の際に接合面に残留して次に装着したノズルの接合部の密封度を低下させることもない。従って、大気の吸い込みに起因する製品欠陥、操業トラブルを防止することができ、この結果、鋼の生産性と品質の向上に寄与することができる。また、新たな設備の追加なしで操業できるため、経済的効果も大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、鋼の連続鋳造に用いる取鍋、ロングノズル、タンディッシュと浸漬ノズルの模式図である。
図１において、１は取鍋、２はスライディングノズル上プレート、３はスライディングノズル中プレート、４はスライディングノズル下プレート、５はロングノズル、６はタンディッシュ、７は浸漬ノズル、８は鋳型である。また、９はノズルの接合部に装着される不定形耐火物や難燃性材料からなるパッキング材である。
【００１０】
本発明では、鋼の連続鋳造設備におけるノズル接合部のシール方法として、前記ノズル接合部を非金属融体でシールしてノズル内への空気の巻き込みを防止した点に特徴を有する。
【００１１】
本発明者は、ノズル接合部のシール性を改善する方法を種々検討した結果、ノズル接合部を非金属融体でシールする方法が最適であることを見出し、本発明を完成した。
即ち、非金属融体を用いることにより、固体同士の接合部の微細な隙間を完全にシールすることができ、またノズルを構成する耐火物との反応が起こらないため、長時間にわたってシール性能を維持することができることとなる。一方、鋼の連続鋳造においては、ノズルの温度は部位によって７００℃〜１６００℃に変化するが、非金属融体であれば、シール材の位置によって使用する非金属を変えることができるので都合がよい。例えば、シール部の温度が１２００℃であれば、融点１１００℃の非金属を使用すればよい。
非金属としては、例えば、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３のような酸化物、ＮａＣｌ、ＣａＦ２のようなハロゲン化物、ＣａＳ、ＰｂＳのような硫化物、Ｎａ２ＣＯ３、ＣａＣＯ３ような炭酸塩などがあり、またこれらを２種以上含む混合物でもよい。
【００１２】
更に、前記の非金属融体として、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％以上含有したものを用いることが好ましい。非金属融体とノズル耐火物が接触すると、耐火物が溶損されることがあるが、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％以上含有した非金属融体を用いると、耐火物の主成分であるＡｌ２Ｏ３が溶解しないため溶損を防止することができるからである。
【００１３】
非金属融体の具体例を示すと、融点が８６７℃になるように混合したＮａ３ＡｌＦ6-（６０質量％）、ＣａＦ２−（２２質量％）、Ａｌ２Ｏ３-（１８重量％）からなるものや、融点が５００℃になるように混合したＰｂＦ２−（４５質量％）、ＰｂＯ-（５５質量％）からなるものや、融点が９６０℃になるように混合したＮａ３ＡｌＦ6-（９０質量％）、Ａｌ２Ｏ３-（１０重量％）からなるもの等を用いることができる。
【００１４】
前記のノズル内への空気の巻き込みを防止する非金属融体は、ノズル接合面と不定形耐火物あるいは難燃性の材料からなるパッキング材との間に種々の構造で介在させることができる。例えば、ノズル上部の接合面に凹部を設け、該凹部内に非金属融体を充填したものとすることができる。この場合は、非金属融体を保持するために改めて設備を設置する必要がない。
【００１５】
より具体的には、図２に示すように、ノズル接合部を、耐火性原料または不定形耐火物よりなるパッキング材９と、浸漬ノズル７により非金属融体を保持する構造の一例として、例えば、浸漬ノズル７の上面に堰１１を周縁に設置し、パッキング材９と堰１１の間に設けられた空間に液状の非金属融体１０を充填することにより、浸漬ノズル７とタンディッシュ下部ノズル４の間をシールすることができる。
【００１６】
また、図３に示すように、同一平面状で二重円周構造をなす耐火性シール材９ａおよび９ｂの間に液状の非金属融体１０を充填してシールすることもできる。
また、パッキング材９として、熱硬化性樹脂で耐火性原料を混練したものを用いることができる。これは、常温では可塑性を持ち、浸漬ノズルをタンディッシュ下部ノズルに接合するために上下方向に力を加えると圧縮される。このとき、パッキングの空隙に納めた液状の非金属融体１０が空隙を完全に充填するため、好適である。
【００１７】
また、図４に示すように、浸漬ノズル上部の接合面に円周状凹部１２を設けることもできる。パッキングの空隙の容積に対して、液状の非金属融体１０の容積が過剰の場合は、液体が溢れてシール性が低下する可能性があるが、この凹部１２を設けることで液状の非金属融体１０の量を多くすることができ、シール性をより向上させることができ好ましい。
【００１８】
また、図５に示すように、タンディッシュ下部ノズル底部の接合面に円周状凹部１２を設けることもできる。パッキングの空隙の容積に対して、液体シール材の容積が過剰の場合、上部の凹部１２に液状の非金属融体１０が入り込むため、液体が溢れてシール性が低下することを防止できる。
【００１９】
なお、以上のような本発明の接合方法及び接合部の構造は、タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズル間の接合部に限定されるものではなく、鍋スライディングノズルとロングノズル間の接合など、気密性が要求される耐火物同士の全ての接合に適用することができることは勿論である。
【実施例】
【００２０】
タンディッシュ上部ノズル、スライディングノズル、タンディッシュ下部ノズル、浸漬ノズルの組み合わせから構成される鋼の連続鋳造装置において、シール部材として表１に示すものを用い、タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルの接合を行い操業した。また、表２に、非金属融体の組成（重量％）と、それぞれの融点を示す。
操業条件は、鋳造速度が1.7m/min、鋼の鋳造幅は1200mm、鋳造厚みは248mm で、溶鋼1350トンを鋳造した。溶鋼の成分は、Ｃ＝20ppm 、Ｓｉ＝0.01％、Ｍｎ＝0.2 ％、Ｐ＝0.02％、Ｓ＝0.01％、Ａｌ＝0.015 ％である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
また、比較例としてシール部材に非金属融体を用いずにパッキング材のみで接合して、その他は実施例と同一条件で鋼の連続鋳造を行った。
大気の吸い込みに起因する欠陥を評価するために、スラブ表層の段削りを行い、気泡系欠陥の個数を数えた。ここでの気泡系欠陥とは、目視により観察される欠陥のうち、気泡もしくは介在物が気泡を介して凝集した物を指す。また、吸い込まれた大気による酸化量を定量するために、タンディッシュ出側と鋳型内の溶鋼中Ａｌ濃度変化を測定した。
【００２４】
実施例では、非金属融体によってタンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズル間をシールすることにより、大気の吸い込みが防止できており、その結果、気泡系欠陥、アルミナクラスターによる欠陥ともに発生しないことが確認できた。また、ノズル閉塞も起こらなかった。
【００２５】
比較例１では、パッキング材のみを用いて鋳造を行ったため、接合部から大気の吸い込みが発生して、スラブ表面に気泡系欠陥が発生した。また、溶鋼中Ａｌが酸化され、アルミナクラスターによるノズル閉塞も起こった。
比較例２では、パッキング材にＡｌを含有させたものを用いたので、Ａｌによる酸素の固定により、溶鋼中Ａｌの酸化は起こらなかったが、大気の吸い込みにより、スラブ表面に気泡系欠陥が発生した。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】連続鋳造に用いる取鍋、ロングノズル、タンディッシュと浸漬ノズルの模式図である。本発明の実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明の連続鋳造用タンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルの接合部の縦断面図である。
【図３】その他の実施の形態を示す接合部の縦断面図である。
【図４】その他の実施の形態を示す接合部の縦断面図である。
【図５】その他の実施の形態を示す接合部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  取鍋
２  スライディングノズル上プレート
３  スライディングノズル中プレート
４  スライディングノズル下プレート
５  ロングノズル
６  タンディッシュ
７  浸漬ノズル
８  鋳型
９  パッキング材
９a  二重環状パッキング材の外周部
９b  二重環状パッキング材の内周部
１０  液状の非金属融体
１０ａ  溶融アルミニウムあるいはＡｌ合金の層
１１  堰
１２  円周状凹部
【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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