(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼の連続鋳造において、鋳造時に液体であり、かつ酸素との親和力が鉄よりも大きいＡｌまたはＡｌ合金でノズルの接合部をシールする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】
請求項１に記載のノズル接合部のシール方法に用いるノズルの接合部のシール構造であって、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、接合されるノズル自身によって、ＡｌまたはＡｌ合金からなる液体金属を保持する構造を持つ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３】
接合されるノズルのうち、下に位置するノズル上部の接合面に凹部を設けて、液体金属を充填することを特徴とする請求項２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構造。
【請求項４】
接合されるノズルのうち、上に位置するノズル下部の接合面に凹部を設けて、液体金属を充填することを特徴とする請求項２または３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構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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及びシール部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼の連続鋳造において、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。該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。しかし、固体同士の接合であるため、微細な隙間による気密性の低下が問題であった。また、ノズル内部は溶鋼が高速で流れているため、負圧が発生し、ノズル接合面から空気が吸引される。このため、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していた。
【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開発されている。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。
【０００５】
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ない。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防止することはできない。
【０００６】
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い。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。
【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】
【０００７】
本発明は、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、及び操業トラブルの防止を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明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は、鋼の連続鋳造において、鋳造時に液体であり、かつ酸素との親和力が鉄よりも大きいＡｌまたはＡｌ合金でノズルの接合部をシールすることを特徴とするものである。また、前記のノズル接合部のシール方法に用いるノズルの接合部のシール構造としては、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、接合されるノズル自身によって、ＡｌまたはＡｌ合金からなる液体金属を保持する構造を持つ構造を使用する。さらに好ましくは、下に位置するノズル上面に凹部を設けて、液体を充填することを特徴とした接合部のシール構造を使用する。さらに好ましくは、上に位置するノズル下面に凹部を設けて、液体を充填することを特徴とした接合部のシール構造を使用する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、ノズル接合部を鋳造時に液体であり、かつ酸素との親和力が鉄よりも大きい金属であるＡｌまたはＡｌ合金でシールするため、固体同士の接合による微細な隙間を充填して、大気の吸い込みを完全に防止できる。また、液体金属を用いているため、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。さらに、酸素との親和力が鉄よりも大きい金属であるＡｌまたはＡｌ合金でシールするため、金属が酸化することによって液体の外側まで侵入した大気中の酸素を固定でき、確実なシール効果を得ることができる。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、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、経済的効果が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らは、ノズル接合部のシール性を改善する方法を検討し、ノズル接合部を液体金属でシールする方法が最適であることを見出した。液体金属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る。さらに、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。
【００１１】
液体シール材として、酸素との親和力が鉄よりも大きい金属を用いると、金属が酸化することによって液体の外側まで侵入した大気中の酸素を固定できるのでより好適である。
【００１２】
なお、上記の液体シール材の中でも、ＡｌまたはＡｌ合金は、前記の条件を全て満たしており、より好適である。
【００１３】
また、ノズル接合部をＡｌまたはＡｌ合金からなる液体金属でシールする際に、耐火性原料または不定形耐火物よりなるパッキング材と、浸漬ノズルにより液体を保持する構造をとることにより、液体金属を保持するために改めて設備を設置する必要がない。例えば、図２中の７に示す浸漬ノズル上面に堰１１を周縁に設置する。９で示すパッキング材と堰１１の間に設けられた空間に液体シール１０を充填することにより、浸漬ノズル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。
【００１４】
または、浸漬ノズルと耐火性原料または不定形耐火物よりなるパッキング材で液体を保持する構造として、図３に示す方法も利用することができる。すなわち、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の間に液体１０を充填してシールできる。また、パッキング材として、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体シール材が空隙を完全に充填するため、好適である。
【００１５】
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を設けることができる。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は、液体が溢れてシール性が低下する可能性がある。凹部を設けることで液体シール材の量を多くすることができ、シール性を向上させることができる。
【００１６】
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を設けることができる。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、上部の凹部に液体シール材が入り込むため、液体が溢れてシール性が低下することを防止できる。
【００１７】
なお、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ず、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すべての耐火物同士の接合に適用することができる。
【実施例】
【００１８】
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、表１に示す条件のタンディッシュ下部ノズルと浸漬ノズルの接合部を用いて操業を行った。鋳造速度は1.7m/min、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。実施例、比較例ともにパッキング材としてAl2O3-SiO2系耐火性粉末を熱硬化性樹脂で混練して成型したものを用いた。比較例では、前記のパッキング材を単独で用いた。
【００１９】
【表１】
0004705438.tif 000002
【００２０】
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。
【００２１】
実施例では、液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、大気の吸い込みを防止できた。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かった。また、ノズル閉塞も起こらなかった。
【００２２】
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起こった。そのため、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が起こった。
【００２３】
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。その結果、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。しかし、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】
【００２４】
【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。
【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】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であって、二重環状のパッキング材と液体シール材を組み合わせた構造の縦断面図である。
【図４】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であって、二重環状のパッキング材と液体シール材を組み合わせ、さらに浸漬ノズル上面に環状凹部を設けた構造の縦断面図である。
【図５】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であって、二重環状のパッキング材と液体シール材を組み合わせ、さらにタンディッシュ下部ノズル下面に環状凹部を設けた構造の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
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  液体シール材
１１  堰
１２  円周状凹部
【図１】
0004705438.tif 000003
【図２】
0004705438.tif 000004
【図３】
0004705438.tif 000005
【図４】
0004705438.tif 000006
【図５】
0004705438.tif 000007