(57)【要約】【課題】  非金属介在物や地金の付着を防止して連続鋳造終了後のメンテナンス作業を簡素化することができると共に鋳片の品質向上と製造歩留りの向上を図ることが可能な連続鋳造用上ノズル及びその使用方法を提供する。【解決手段】  溶鋼の流量制御を行なうスライディングノズル１１の流出孔１３の上端部に連通して設置される連続鋳造用上ノズル１０のノズル孔１４の内面全部又は一部には、ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する耐火物１５が内張りされており、耐火物１５に含有されるＭｇＯは２０質量％以上で７０質量％以下であり、耐火物１５の厚みＴは３ｍｍ以上で、厚みＴと耐火物１５の長さＬは０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０の関係を満たすことが好ましい。【選択図】        図１
2005342761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼の流量制御を行なうスライディングノズルの流出孔の上端部に連通し中央にノズル孔を有する連続鋳造用上ノズルにおいて、
前記ノズル孔の内面全部又は一部には、ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する耐火物が内張りされていることを特徴とする連続鋳造用上ノズル。
【請求項２】
請求項１記載の連続鋳造用上ノズルにおいて、前記耐火物に含有されるＭｇＯが２０質量％以上で７０質量％以下であることを特徴とする連続鋳造用上ノズル。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の連続鋳造用上ノズルにおいて、前記耐火物の厚みＴは３ｍｍ以上で、該厚みＴと該耐火物の長さＬとの間に
０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０
の関係が成立することを特徴とする連続鋳造用上ノズル。
【請求項４】
連続鋳造に用いる取鍋及びタンディッシュのいずれか一方又は双方に設置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造用上ノズルの使用が終了した後、該連続鋳造用上ノズルから内張りした前記耐火物を除去し、前記ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する別の耐火物を内張りして再使用することを特徴とする連続鋳造用上ノズルの使用方法。
【請求項５】
請求項４記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法において、前記連続鋳造用上ノズルに内張りした前記耐火物の除去は、該耐火物に酸素を含有するガス及び水のいずれか一方又は双方を吹き付けて行なうことを特徴とする連続鋳造用上ノズルの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ系介在物や地金の付着を防止した溶鋼の連続鋳造用上ノズル及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造に使用する取鍋に設けられた上ノズルを介してタンディッシュへの溶鋼の注入が終了すると、次の連続鋳造に備えるため取鍋内に残留する溶鋼とスラグを上ノズルから排出する作業が開始される。このとき、溶鋼とスラグは急激に冷却されるため上ノズルのノズル孔内で凝固し易く、ノズル詰まりが発生する。ノズル孔内で凝固した鋼（地金）及びスラグを除去するには、ノズル孔内の酸素洗浄、及び、地金とスラグの機械的破砕のいずれか一方又は双方が行なわれるが、このときに上ノズルのノズル孔内面側に損傷が発生すると、上ノズルの交換が必要になる。
そこで、上ノズルを上ノズル本体と上ノズル本体内に嵌装されノズル孔部分を形成する内筒とを有する二重構造とし、酸素洗浄や機械的破砕で内筒内面側に損傷が発生すると内筒のみを交換し、上ノズル本体は繰り返し使用できる取鍋の上ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。更に、取鍋の上ノズルのノズル孔内に詰まった地金及びスラグを除去する方法として、上ノズルの周囲に誘導コイルを設置し、地金を誘導加熱して溶解させて除去する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、タンディッシュからモールドに溶鋼を注入して鋳造を行なうと、上ノズルの内面側に溶鋼中の非金属介在物や地金が徐々に付着してくる。このため、鋳造開始から鋳片が所定の速度で引き抜かれる安定操業状態に達するまでの鋳造初期段階における非金属介在物や地金の付着を防止する技術として、上ノズル本体に上ノズル本体よりも溶損し易い材質で形成した内装体を挿入した上ノズルが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開昭５６−１７６８号公報
【特許文献２】特開昭５９−３０４６８号公報
【特許文献３】特開２０００−２７１７０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された上ノズルは、内筒内の地金及びスラグを除去する際に生じた損傷がまだ内筒の範囲内に限定され、上ノズル本体にまで波及していない場合に、この内筒を短時間で容易に取り替えることを可能にするものであり、鋳造中に上ノズルの内面側に地金が付着するのを防止する技術ではない。このため、内筒内に地金が付着する度に、酸素洗浄や機械的除去により地金の除去を行なわねばならず、このとき上ノズル本体に損傷が発生する可能性も高く、上ノズル本体の寿命が短くなるという問題がある。更に、内筒を形成する耐火物についても、どのような材質で、どのようなサイズのものが適しているかについて何ら開示が行なわれていない。
【０００５】
特許文献２に記載された発明は、上ノズルの周囲に誘導コイルを設置するため、大規模の設備投資が必要になるという問題がある。また、上ノズルが破損して誘導コイル内に溶鋼が流入した場合、回路が接地し使用できなくなるという問題がある。
特許文献３に記載された発明は、鋳造初期段階における非金属介在物や地金の付着を防止する技術に関するもので、鋳造開始から鋳造終了までの全鋳造過程で非金属介在物や地金の付着を防止する技術ではない。このため、鋳造初期段階を経過して上ノズル内にノズル詰まりが発生すると、例えば、酸素洗浄により閉塞物の除去を行なわねばならず、このとき上ノズルに損傷が生じて寿命が短くなるという問題がある。また、内装体が溶損し易い材質で形成されているため、溶鋼が汚染されてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、非金属介在物や地金の付着を防止して鋳造終了後のメンテナンス作業を簡素化することができると共に鋳片の品質向上と製造歩留りの向上を図ることが可能な連続鋳造用上ノズル及びその使用方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う請求項１記載の連続鋳造用上ノズルは、溶鋼の流量制御を行なうスライディングノズルの流出孔の上端部に連通し中央にノズル孔を有する連続鋳造用上ノズルにおいて、
前記ノズル孔の内面全部又は一部には、ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する耐火物が内張りされている。
【０００８】
連続鋳造用上ノズルのノズル孔の内面全部又は一部（ノズル孔の内面でアルミナ系介在物や地金が付着し易い、例えば、縮径部や下流側部分）にドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する耐火物を内張りしておくと、溶鋼がこの耐火物と接触した際に、接触面（稼動面ともいう）において溶鋼中のＡｌから生成したアルミナや脱酸により生成したアルミナ等のアルミナ系介在物はドロマイトクリンカー中のＣａＯと反応してＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を生成し、耐火物の稼動面上でアルミナ系介在物としては存在できない。これによって、アルミナ系介在物の付着が防止できる。また、耐火物の稼動面側にはＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を主体とした融液層が形成され、その一部は溶鋼流により洗い流される。このため、地金の付着が防止できる。
ここで、耐火物に含有されるドロマイトクリンカーが１０質量％未満では、アルミナ系介在物と反応するＣａＯ量が少ないため生成するＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物量が少なく、十分な量の融液層が形成できない。このため、耐火物に含有されるドロマイトクリンカーを１０質量％以上とした。なお、耐火物をドロマイトクリンカーのみで構成してもよい。
【０００９】
更に、耐火物の稼動面側に存在する融液層にはドロマイトクリンカー中のＣａＯがＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物の形で継続的に供給されるので、常に稼動面側に融液層を存在させることができる。一方、融液層の中に存在するＭｇＯ粒子は、ＣａＯがＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物の形で融液層に継続的に供給されるのと引き換えに稼動面側から後退しながら徐々に凝集して、融液層の背面側にＭｇＯ粒子のリッチ層を形成する。これによって、耐火物の耐食性が向上する。
なお、ＭｇＯ粒子のリッチ層が形成されても、ＭｇＯ粒子のリッチ層の背部に存在するドロマイトクリンカー中のＣａＯがＭｇＯ粒子の粒間を介してＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物の形で融液層に持続的に供給されるので、稼動面側の融液層は安定して形成される。
【００１０】
請求項２記載の連続鋳造用上ノズルは、請求項１記載の連続鋳造用上ノズルにおいて、前記耐火物に含有されるＭｇＯが２０質量％以上で７０質量％以下である。
耐火物に含有されるＭｇＯの含有率が２０質量％未満では、耐火物中に含まれるＭｇＯ量が不足し、融液層の背面側に形成されるするＭｇＯ粒子のリッチ層が減少して耐火物の耐食性が低下し寿命が短くなる。一方、全ＭｇＯの含有率が７０質量％を超えると、溶鋼中のアルミナ系介在物と反応してＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を生成するためのＣａＯの供給量が不足し、十分な量の融液層が形成されない。このため、アルミナ系介在物や地金が付着し易くなる。この理由から、ＭｇＯの含有率の下限値を２０質量％、好ましくは２５質量％とし、ＭｇＯの含有率の上限値を７０質量％、好ましくは６５質量％とした。
【００１１】
請求項３記載の連続鋳造用上ノズルは、請求項１及び２記載の連続鋳造用上ノズルにおいて、前記耐火物の厚みＴは３ｍｍ以上で、該厚みＴと該耐火物の長さＬとの間に
０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０
の関係が成立する。
【００１２】
連続鋳造用上ノズルの使用に際しては、連続鋳造用上ノズルの破損を防止するためノズル孔内面部分の予熱が行なわれる。このとき、耐火物の厚みＴが大きくなると、耐火物の表面と背面との間の温度差が大きくなり、割れが発生し易くなる。また、耐火物の厚みＴが大きくなると、溶鋼が通過する内面の内径が小さくなり、溶鋼の供給量が低下するという問題が生じる。一方、耐火物の厚みＴが小さくなり過ぎると、溶損により耐火物が消失し易いという問題がある。更に、耐火物の長さＬが長くなり過ぎると、予熱時に座屈が生じて割れ易くなるという問題が生じる。
そこで、厚みＴと長さＬを変化させた耐火物を作製し連続鋳造用上ノズルに内張りして、連続鋳造に使用した際の状況を調査した。その結果を図７に示す。なお、図７では、○は連続鋳造用上ノズルが連続鋳造に問題なく使用できた場合を示し、×は予熱時に耐火物に亀裂が発生した場合を示す。また、▲は連続鋳造を行なった際に耐火物が溶損して消失した場合を示し、■は連続鋳造時に必要とする量の溶鋼を通過させることができなかった場合を示している。
【００１３】
図７から、耐火物の厚みＴと長さＬをパラメータにした場合、耐火物が内張りされた連続鋳造用上ノズルが連続鋳造に問題なく使用できる領域と、連続鋳造に使用できない領域が存在することが判る。
そこで、耐火物が内張りされた連続鋳造用上ノズルが連続鋳造に問題なく使用できる領域と連続鋳造に使用できない領域の境界条件を表す耐火物の厚みＴと長さＬの関係を求めると、Ｌ＝１０Ｔ2 及びＬ＝０．１Ｔ2 の関係が得られる。すなわち、Ｌ＞１０Ｔ2 （０．１＞Ｔ2 ／Ｌ）かつＴ＜３で規定される領域では、耐火物に割れが発生したり耐火物が溶損で消失し、Ｌ＜０．１Ｔ2 （１０＜Ｔ2 ／Ｌ）で規定される領域では、連続鋳造時に必要とする量の溶鋼を通過させることができない。
従って、耐火物で内張りした連続鋳造用上ノズルが連続鋳造に問題なく使用できるのは、耐火物の厚みＴが３ｍｍ以上で、厚みＴと長さＬとの間に０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０の関係が成立する領域となる。なお、耐火物の厚みＴは、好ましくは４ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上である。
【００１４】
前記目的に沿う請求項４記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法は、連続鋳造に用いる取鍋及びタンディッシュのいずれか一方又は双方に設置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続鋳造用上ノズルの使用が終了した後、該連続鋳造用上ノズルから内張りした前記耐火物を除去し、前記ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する別の耐火物を内張りして再使用する。
連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分を溶鋼が通過すると、耐火物の稼動面ではＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物からなる融液層が生成し、その一部は溶鋼流により洗い流され徐々に溶損して行く。一方、連続鋳造用上ノズルでは、溶鋼との接触が全面的又は部分的に防止されているので、溶損を受け難い。このため、内張りした耐火物を使用後に交換することで、連続鋳造用上ノズルを繰り返し使用することができる。
【００１５】
請求項５記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法は、請求項４記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法において、前記連続鋳造用上ノズルに内張りした前記耐火物の除去は、該耐火物に酸素を含有するガス及び水のいずれか一方又は双方を吹き付けて行なう。
【００１６】
使用後の連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分にスラグや地金が付着している場合、連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分に酸素を含有するガスを吹き付け残熱を利用して地金を燃焼させ、そのとき発生する熱でスラグと地金を溶融させて除去することが行なわれる。このとき、地金の燃焼で生成した酸化鉄は内張りされている耐火物中のドロマイトクリンカーに含まれるＣａＯと反応してＣａＯ・ＦｅＯの低融点化合物を生成し流出する。このため、連続鋳造用上ノズルに損傷を与えないで、内張りされた耐火物を連続鋳造用上ノズルから容易に除去することができる。
また、使用後の連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分にスラグや地金が付着していない場合、連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分に水を吹き付けると、内張りされた耐火物中のドロマイトクリンカーに含まれるＣａＯと水が反応してＣａ（ＯＨ）2 が生成し耐火物は消化して崩壊する。このため、連続鋳造用上ノズルに損傷を与えないで内張りされた耐火物を連続鋳造用上ノズルから容易に除去することができる。なお、連続鋳造用上ノズルに残熱が存在する場合、Ｃａ（ＯＨ）2 の生成反応は促進され、連続鋳造用上ノズルからの耐火物の除去を更に容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１〜３記載の連続鋳造用上ノズルにおいては、連続鋳造用上ノズルの溶鋼と接触するノズル孔の内面全部又は一部に、ドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有する耐火物を内張りしているので、耐火物の稼動面においてＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物からなる融液層が生成してアルミナ系介在物や地金の付着が防止でき、連続鋳造用上ノズルの閉塞を防止することが可能になる。その結果、注湯中の地金の酸素洗浄作業が不要になり、作業が簡素化し、酸素洗浄に起因する溶鋼の汚染を防止でき、鋳片の品質を向上させることが可能になる。また、連続鋳造用上ノズルの閉塞を防止できることから、例えば、取鍋内やタンディッシュ内での溶鋼残りを防止でき、製造歩留りを向上させることが可能になる。
更に、連続鋳造用上ノズルのメンテナンス時に、付着したスラグや地金を除去するための酸素洗浄による連続鋳造用上ノズルの溶損を軽減することができ、連続鋳造用上ノズルの寿命が向上し連続鋳造用上ノズルのコストを低減することが可能になる。
【００１８】
特に、請求項２記載の連続鋳造用上ノズルにおいては、耐火物に含有されるＭｇＯが２０質量％以上で７０質量％以下であるので、融液層の背面側に十分なＭｇＯ粒子のリッチ層を形成させて耐火物の耐食性を確保することができ、耐火物の寿命を向上させることが可能になる。また、耐火物の稼動面側に十分な量の融液層を確保してアルミナ系介在物や地金の付着を防止することができ、連続鋳造用上ノズルの閉塞を確実に防止することが可能になる。
【００１９】
請求項３記載の連続鋳造用上ノズルにおいては、耐火物の厚みＴは３ｍｍ以上で、厚みＴと耐火物の長さＬとの間に０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０の関係が成立するので、使用する連続鋳造用上ノズルの形状や要求される溶鋼流量に応じて耐火物の最適な形状を決定することが可能になる。
【００２０】
請求項４及び５記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法においては、連続鋳造用上ノズルに内張りされた耐火物を除去し、別の耐火物を内張りして再使用するので、連続鋳造用上ノズルのコスト低減を図ることが可能になる。
【００２１】
特に、請求項５記載の連続鋳造用上ノズルの使用方法においては、耐火物の除去は、耐火物に酸素を含有するガス及び水のいずれか一方又は双方を吹き付けて行なうので、連続鋳造用上ノズルに損傷を与えないで耐火物を除去することができ、連続鋳造用上ノズルの繰り返し使用を容易に行なうことが可能になり、連続鋳造用上ノズルの再使用コストを低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用上ノズルの説明図、図２は同連続鋳造用上ノズルの第１の変形例に係る連続鋳造用上ノズルの説明図、図３は同連続鋳造用上ノズルの第２の変形例に係る連続鋳造用上ノズルの説明図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用上ノズルを使用した連続鋳造設備の説明図である。なお、図２〜図３は断面端面で示す。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用上ノズル（以下、単に上ノズルという）１０は、溶鋼の流量制御を行なうスライディングノズル１１の上部プレート１２の流出孔１３の上端部に連通して設置されている。そして、流出孔１３と連通する上ノズル１０のノズル孔１４の内側面の一部（本実施の形態では下流側部分）には、ドロマイトクリンカーを含有する耐火物１５が突出して内張りされている。ここで、上ノズル１０は、例えば、アルミナ−グラファイト質の耐火材料で構成することができる。なお、上ノズル１０は上部プレート１２に耐火性のシール材１６を介して設置されている。
【００２３】
耐火物１５は、骨材としてドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有し、ＭｇＯの含有量が２０質量％以上で７０質量％以下、好ましくはＭｇＯの含有量が２５質量％以上かつ６５質量％以下となるように調製する。
これによって、溶鋼が耐火物１５と接触した際に、稼動面において溶鋼中のアルミナ系介在物とドロマイトクリンカー中のＣａＯを反応させてＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を主体とする融液層を形成させることができ、アルミナ系介在物や地金が付着するのを防止できる。一方、融液層の近傍に存在するＭｇＯ粒子は稼動面から後退しながら凝集し、融液層の背面側にＭｇＯ粒子のリッチ層を形成するので、耐火物の耐食性を向上させることができる。
【００２４】
また、耐火物１５の形状は、例えば、スリーブ形状にすることができ、マグネシア質モルタルが充填された目地１７を介してノズル孔１４の内側面の下流側部分に内張りする。
ここで、耐火物１５の厚みＴは、使用中の溶鋼による溶損を考慮して、３ｍｍ以上、好ましくは４ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上とする。更に、耐火物の厚みＴと長さＬは、０．１≦Ｔ2 ／Ｌ≦１０の関係が成立するように設定する。これによって、上ノズル１０を使用する際に行なわれる連続鋳造用上ノズル１０の予熱において耐火物１５が割れるのを防止できると共に、耐火物１５を内張りしても連続鋳造に必要な量の溶鋼を供給できる有効断面積を確保することができる。
【００２５】
図２に第１の変形例に係る上ノズル１８を示す。上ノズル１８では、ノズル孔１９の内面側の全部に、マグネシア質モルタルが充填された目地１７を介して耐火物２０が内張りされている。このような構成とすることにより、ノズル孔１９の内側面でアルミナ系介在物や地金の付着を完全に防止することができる。
また、図３に第２の変形例に係る上ノズル２１を示す。上ノズル２１では、ノズル孔２２の内側面の一部（下流側部分）に、マグネシア質モルタルが充填された目地１７を介して耐火物２３が嵌め込まれている。このような構成とすることにより、耐火物２３で溶鋼の流れを妨げず、しかも、ノズル孔２２の内側面に強固に内張りすることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る上ノズル及びその使用方法について説明する。
図４に示す連続鋳造設備２４の取鍋２５及びタンディッシュ２６にそれぞれ設けられた取鍋用の上ノズル２７とタンディッシュ用の上ノズル２８において、ノズル孔２９、３０の内側面の下流側部分（図１参照）に、骨材としてドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有し、ＭｇＯの含有量が２０質量％以上で７０質量％以下、好ましくはＭｇＯの含有量が２５質量％以上かつ６５質量％以下となるように調製した耐火物３１、３２を、マグネシア質モルタルを目地材としてそれぞれ内張りした。
そして、各上ノズル２７、２８を７００〜１３００℃、好ましくは１０００〜１３００℃になるまで予熱した。ここで、各上ノズル２７、２８を予熱したときの温度が７００℃未満では、溶鋼３３が各上ノズル２７、２８内を通過する際に生じる急激な温度上昇幅が大きくなって、熱衝撃による亀裂や剥離が発生する。一方、各上ノズル２７、２８を予熱したときの温度が１３００℃を超えると、必要以上の予熱となり、燃料ロスが増加し好ましくない。
【００２７】
取鍋２５内に溶鋼３３を注入した後、スライディングノズル３４を操作して、溶鋼３３を取鍋２５内から取鍋用の上ノズル２７及びスライディングノズル３４に連通したロングノズル３５を介してタンディッシュ２６内に注湯を開始する。
このとき、溶鋼３３中のアルミナ系介在物は耐火物３１の稼動面に付着するが、耐火物３１には骨材としてドロマイトクリンカーが配合されているため、付着したアルミナ系介在物はドロマイトクリンカー内のＣａＯと反応してＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を生成し稼動面に融液層を形成する。そして、融液層は溶鋼３３に洗い流されるため、アルミナ系介在物や地金の付着が発生しない。なお、耐火物３１の稼動面には、溶鋼３３中のアルミナ系介在物が頻繁に付着するので、稼動面側には融液層がほぼ連続して形成される。このため、アルミナ系介在物や地金の付着が継続して防止される。
【００２８】
一方、融液層の近傍に存在するＭｇＯ粒子は、ＣａＯがＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物として稼動面側に移動するのと引き換えに徐々に稼動面側から遠ざかる方向に移動し凝集していく。そして、融液層の背面側でＭｇＯ粒子のリッチ層が連続して形成される。このため、耐火物３１の稼動面側における耐食性が向上する。
なお、ＭｇＯ粒子のリッチ層の背部に存在するドロマイトクリンカー中のＣａＯは、ＭｇＯ粒子のリッチ層を介してＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物の形で稼動面側に供給される。このため、融液層の背面側にＭｇＯ粒子のリッチ層が形成されても、稼動面に融液層を継続して形成することができ、溶鋼３３中のアルミナ系介在物や地金が稼動面側に付着するのを防止できる。
【００２９】
取鍋２５からタンディッシュ２６へ所定量の溶鋼３３の注湯が完了すると、スライディングノズル３４を操作し溶鋼３３の注湯を停止する。そして、溶鋼３３とスラグが残留している取鍋２５を取鍋メンテナンス場に搬送する。このとき、上ノズル２７のノズル孔２９内には溶鋼３３とスラグが進入して固化するので、ノズル孔２９は地金とスラグで閉塞した状態になっている。
取鍋メンテナンス場では、上ノズル２７のノズル孔２９を閉塞させている地金とスラグを除去するため、酸素を含んだガス（例えば、酸素を富化した空気）を吹き付けて酸素洗浄を行なう。このとき、地金が酸化して生じた酸化鉄（例えば、ＦｅＯ）が耐火物３１中のドロマイトに含まれるＣａＯと反応して、ＣａＯ・ＦｅＯの低融点化合物を生成し流出させながら耐火物３１を除去する。
【００３０】
そして、骨材としてドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有し、ＭｇＯの含有量が２０質量％以上で７０質量％以下、好ましくはＭｇＯの含有量が２５質量％以上かつ６５質量％以下となるように調製した別の耐火物をマグネシア質モルタルを介して上ノズル２７に内張りし、連続鋳造設備２４のタンディッシュ２６の上方位置まで搬送して再使用する。なお、耐火物３１の溶損が少ない場合は、ノズル孔２９を閉塞させている地金とスラグだけを除去して再使用する。
また、上ノズル２７に亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズル２７を別の上ノズルに交換する。
【００３１】
取鍋２５からタンディッシュ２６への溶鋼３３の注湯が完了すると、スライディングノズル３６を操作して、タンディッシュ２６内の溶鋼３３をタンディッシュ用の上ノズル２８及びスライディングノズル３６に連通した浸漬ノズル３７を介してモールド３８内に流入させて連続鋳造を行なう。
このとき、溶鋼３３中のアルミナ系介在物は耐火物３２の稼動面に付着するが、耐火物３１の場合と同様に、耐火物３２の稼動面に融液層が形成され溶鋼３３に洗い流されるためアルミナ系介在物や地金の付着が発生しない。また、耐火物３２の稼動面側のＭｇＯ粒子は稼動面側から遠ざかる方向に移動し凝集し、融液層の背面側でＭｇＯ粒子のリッチ層を連続して形成し、耐火物３２の稼動面側における耐食性を向上させる。
このため、鋳造中の上ノズル２８のノズル孔３０の酸素洗浄や、溶鋼３３の流量変動操作（シャクリ動作ともいう）の回数が減少し、安定鋳造を行なうことができる。
【００３２】
連続鋳造を繰り返し行なってタンディッシュ２６を熱間で補修する必要が生じた場合、上ノズル２８には操業中にアルミナ系介在物や地金が付着しないため、上ノズル２８に酸素を含んだガスを吹き付けて酸素洗浄を行なう必要がなくタンディッシュ２６の補修を行なうことができ、短時間で補修が終了して使用を開始することができる。
また、タンディッシュ２６を冷間で補修する必要が生じた場合、タンディッシュ２６をタンディッシュメンテナンス場に搬送し、タンディッシュ２６に水を吹き付けて冷却する。このとき吹き付けられた水は上ノズル２８のノズル孔３０内にも進入し、耐火物３２中のドロマイトクリンカーに含まれるＣａＯと水が反応してＣａ（ＯＨ）2 を生成し耐火物３２は消化し崩壊して耐火物３２を上ノズル２８から除去できる。
【００３３】
なお、消化の進行が遅い場合は、上ノズル２８に付着している地金を加熱しながら酸素を含んだガスを吹き付けて地金を酸化させる。そして、生成した酸化鉄と耐火物３２中のドロマイトに含まれるＣａＯを反応させて、ＣａＯ・ＦｅＯの低融点化合物を生成させ流出させながら耐火物３２を除去する。
そして、骨材としてドロマイトクリンカーを１０質量％以上含有し、ＭｇＯの含有量が２０質量％以上で７０質量％以下、好ましくはＭｇＯの含有量が２５質量％以上かつ６５質量％以下となるように調製した別の耐火物をマグネシア質モルタルを介して上ノズル２８に内張りし、連続鋳造設備２４内の所定位置まで搬送して再使用する。
なお、上ノズル２８に亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズル２８を別の上ノズルに交換する。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。ここで、図５は本発明の実施例１に係る上ノズルの寿命向上効果を示すグラフ、図６は本発明の実施例２に係る上ノズルの寿命向上効果を示すグラフである。
先ず、ドロマイトクリンカー３０質量％以上含有し、ＭｇＯを３０〜６５質量％となるように調合した配合を用いて、厚み１０ｍｍ、長さ１００ｍｍのスリーブ状の耐火物をノズル孔の内側面の下流側部分にマグネシア質モルタルを介して内張りされたアルミナ−グラファイト質の上ノズルを、図４に示す連続鋳造設備の取鍋とタンディッシュにそれぞれ設置した。そして、各上ノズルの温度が１２００℃になるまで予熱した後、３５０トンの低炭素でアルミニウム脱酸した溶鋼を取鍋に供給した。
【００３５】
［実施例１］
取鍋からタンディッシュへ溶鋼の注湯を開始した。注湯中には、耐火物の稼動面にＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を主体とした融液層が形成され溶鋼中のアルミナ系介在物や地金が付着するのが防止されると共に、融液層の背面側にＭｇＯ粒子のリッチ層が形成されて耐火物の溶損が防止される。このため、取鍋からタンディッシュへ溶鋼を注湯する際の注湯量の変動を抑制することができた。
取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注湯が完了した後、取鍋を取鍋メンテナンス場に搬送し、酸素を富化した空気を吹き付けて酸素洗浄を行ない、ノズル孔内を閉塞している地金とスラグを除去すると共に、内張りしたスリーブ状の耐火物を除去した。このとき、耐火物はＣａＯ・ＦｅＯの低融点化合物を生成しながら上ノズルから流出して行くので、上ノズルを損傷させることなく耐火物の除去が行なわれる。そして、別のスリーブ状の耐火物をマグネシア質モルタルを介して上ノズルに再度内張りし、連続鋳造設備のタンディッシュの上方位置まで搬送して使用した。
なお、上ノズルに亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズルを別の上ノズルに交換した。このとき、上ノズルの交換までの使用回数を上ノズルの寿命として、上ノズルの平均寿命を算出すると１６．８回となった。
【００３６】
［従来例１］
アルミナ−グラファイト質の上ノズルを、図４に示す連続鋳造設備の取鍋に設置した。そして、上ノズルの温度が１２００℃になるまで予熱した後、３５０トンの低炭素でアルミニウム脱酸した溶鋼を取鍋に供給した。
取鍋からタンディッシュへ溶鋼の注湯を開始すると、上ノズルのノズル孔の内側面に溶鋼中のアルミナ系介在物や地金が付着し、注湯量の変動が発生した。
取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注湯が完了した後、取鍋を取鍋メンテナンス場に搬送し、酸素を富化した空気を吹き付けて酸素洗浄を行なったが、上ノズルのノズル孔の内側面にはアルミナ系介在物や地金が付着しているため完全に除去することができず、打撃を与えて付着したアルミナ系介在物と地金を除去した。その後、取鍋を連続鋳造設備のタンディッシュの上方位置まで搬送して使用した。
なお、上ノズルに亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズルを別の上ノズルに交換した。このとき、上ノズルの平均寿命を算出すると５．７回となった。実施例１と従来例１における上ノズルの平均寿命の比較を図５に示す。実施例１では、上ノズルを再使用する際に酸素洗浄するだけでよいのに対して、従来例１では酸素洗浄と打撃を併用する必要があり、上ノズルの寿命が短くなったと解される。
【００３７】
［実施例２］
タンディッシュからモールドへ溶鋼の注湯を開始した。注湯中には、耐火物の稼動面にＡｌ2 Ｏ3 −ＣａＯ系の低融点化合物を主体とした融液層が形成され溶鋼中のアルミナ系介在物や地金が付着するのが防止されると共に、融液層の背面側にＭｇＯ粒子のリッチ層が形成されて耐火物の溶損が防止される。このため、鋳造中に上ノズルのノズル孔の酸素洗浄や、溶鋼の流量変動操作の回数が減少し、安定鋳造と鋳片の品質向上が可能になり、鋳片歩留りが向上した。
更に、アルミナ系介在物や地金が付着と耐火物の溶損が防止されるため、タンディッシュからモールドへ溶鋼の注湯、排滓、及びタンディッシュの熱間補修を繰り返し４回行なうことができると共に、酸素洗浄が不要なため補修が簡素化され、補修コストを低減することができた。
【００３８】
また、タンディッシュを冷間で補修する場合、タンディッシュをタンディッシュメンテナンス場に搬送し、タンディッシュに水を吹き付けて冷却した。このとき吹き付けた水は耐火物を消化させて崩壊させ、耐火物を上ノズルから容易に除去できた。そして、別のスリーブ状の耐火物をマグネシア質モルタルを介して上ノズルに再度内張りし、連続鋳造設備内の所定位置まで搬送して再使用した。
上ノズルに内張りした耐火物にアルミナ系介在物や地金の付着がなく、しかも溶損量が少ない場合、空冷した後タンディッシュの補修を行ない、連続鋳造設備内の所定位置まで搬送して再使用した。いずれにおいても、酸素洗浄が不要なためタンディッシュの補修が簡素化され、補修コストを低減することができた。
なお、上ノズルに亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズルを別の上ノズルに交換した。ここで、上ノズルの交換までの使用回数を上ノズルの寿命として、上ノズルの平均寿命を算出すると１１．５回となった。
【００３９】
［従来例２］
アルミナ−グラファイト質の上ノズルを、図４に示す連続鋳造設備のタンディッシュに設置した。そして、上ノズルの温度が１２００℃になるまで予熱した後、３５０トンの低炭素でアルミニウム脱酸した溶鋼を取鍋を介してタンディッシュに供給した。
そして、タンディッシュからモールドへ溶鋼の注湯を開始しすると、上ノズルのノズル孔の内側面に溶鋼中のアルミナ系介在物や地金が付着し、注湯量の変動が発生した。このため、鋳造中に上ノズルのノズル孔の酸素洗浄や、溶鋼の流量変動操作を頻繁に行なった。その結果、鋳片の品質が低下し、鋳片歩留りが低下した。
【００４０】
タンディッシュからモールドへの溶鋼の注湯が完了した後、タンディッシュをタンディッシュメンテナンス場に搬送し、酸素を富化した空気を吹き付けて酸素洗浄を行なったが、上ノズルのノズル孔内面部分にはアルミナ系介在物や地金が付着しているため完全に除去することができず、打撃を与えて付着したアルミナ系介在物や地金を除去した。その後、タンディッシュを連続鋳造設備内の所定位置まで搬送して再使用した。
なお、上ノズルに亀裂や欠けが発生している場合は、上ノズルを別の上ノズルに交換した。このとき、上ノズルの平均寿命を算出すると４．２回となった。実施例２と従来例２における上ノズルの平均寿命の比較を図６に示す。実施例２では、上ノズルを再使用する際に酸素洗浄するだけでよいのに対して、従来例２では酸素洗浄と打撃を併用する必要があり、上ノズルの寿命が短くなったと解される。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の連続鋳造用上ノズル及びその使用方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、上ノズルのノズル孔の内側面の下流側部分に耐火物を一体的に内張りしたが、複数のスリーブを並べて内張りしてもよい。また、上ノズルのノズル孔の下流側部分に耐火物を嵌め込んでも、上ノズルのノズル孔の内側面全体に耐火物を内張りしてもよい。更に、耐火物の形状をスリーブ状としたが、円弧状の小片を組み合わせて内張りするようにしてもよい。
耐火物中のＭｇＯ含有量の調整は、ドロマイトクリンカーの組成を調整することで行なっても、ドロマイトクリンカーにＭｇＯ粒子を添加することにより行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る連続鋳造用上ノズルの説明図である。
【図２】同連続鋳造用上ノズルの第１の変形例に係る連続鋳造用上ノズルの説明図である。
【図３】同連続鋳造用上ノズルの第２の変形例に係る連続鋳造用上ノズルの説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る連続鋳造用上ノズルを使用した連続鋳造設備の説明図である。
【図５】本発明の実施例１に係る上ノズルの寿命向上効果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係る上ノズルの寿命向上効果を示すグラフである。
【図７】連続鋳造用上ノズルのノズル孔内面部分に内張りする耐火物の厚みＴと長さＬの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１０：連続鋳造用上ノズル、１１：スライディングノズル、１２：上部プレート、１３：流出孔、１４：ノズル孔、１５：耐火物、１６：シール材、１７：目地、１８：連続鋳造用上ノズル、１９：ノズル孔、２０：耐火物、２１：連続鋳造用上ノズル、２２：ノズル孔、２３：耐火物、２４：連続鋳造設備、２５：取鍋、２６：タンディッシュ、２７、２８：連続鋳造用上ノズル、２９、３０：ノズル孔、３１、３２：耐火物、３３：溶鋼、３４：スライディングノズル、３５：ロングノズル、３６：スライディングノズル、３７：浸漬ノズル、３８：モールド
【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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【図６】
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【図７】
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