(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５質量％以下（０を含まず）のシリカ（ＳｉＯ２）、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、１〜５質量％のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、１〜５質量％のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、残部実質的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるポーラスれんがを耐火物として有することを特徴とする溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズル。
【請求項２】
５質量％以下（０を含まず）のシリカ（ＳｉＯ２）、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、１〜５質量％のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、１〜５質量％のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、残部実質的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる非ポーラスれんがを耐火物としてさらに有することを特徴とする請求項１に記載の溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は溶融金属容器開閉ノズルにおいて、アルゴンなどの不活性ガスをノズル内孔表面から吐出することができるようにポーラスれんがを配した上ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属容器開閉ノズルは、溶鋼など溶融金属の通過時の凝固防止およびアルミナ等の非金属介在物のノズル付着を防止するため、不活性ガスを吹き込むことが可能なポーラスれんがを有する上ノズルを使用することがある。このような上ノズルを使用する場合には、ノズル閉塞防止のために安定してノズル内に不活性ガスを供給する必要がある。
【０００３】
また、鋼の鋳造において上ノズルを使用した後、再度使用するために、上ノズル内に付着した金属を除去する必要があり、そのため、従来から、溶融金属容器を傾動させ、開閉ノズルに取り付けられて上ノズル内の凝固金属へ酸素ガスを吹き付けることにより、凝固金属を酸化反応により発熱せしめ、金属を溶解して取り除くことが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的なガス吹き込み上ノズルは、安定したガス供給を目的に、溶鋼に対する耐食性を考慮されたものであり、酸素洗浄時の溶融酸化物に対する耐食性を重要視されていなかった。例えば、鋼の鋳造において上ノズルを使用した後、上ノズルを再度使用するために上ノズル内で凝固した鋼を酸素洗浄する場合、溶融酸化鉄による溶損により、上ノズルの残存厚み、特にポーラスれんがの残存厚みが不足し、目的である安定したガス供給が不可能となるため、上ノズルの使用回数が制限されていた。したがって、所望の回数にわたってガス吹き込み上ノズルを使用するためには、溶鋼に対する耐食性ばかりでなく、溶融酸化物に対する耐食性に優れた耐火物で構成された上ノズルが求められている。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、多数回、好ましくは１０回以上の再使用を行った後も、構成耐火物の残存厚みが所定値以上確保され、かつ安定したガス吹き込み能力を有する、溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズルを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、５質量％以下（０を含まず）のシリカ（ＳｉＯ２）、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、１〜５質量％のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、１〜５質量％のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、残部実質的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるポーラスれんがを耐火物として有することを特徴とする溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズルを提供する。この場合に、前記上ノズルは、上記組成のポーラスれんがのみから構成されることが好ましい。
【０００７】
また、上記上ノズルにおいて、５質量％以下（０を含まず）のシリカ（ＳｉＯ２）、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、１〜５質量％のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、１〜５質量％のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、残部実質的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる非ポーラスれんがを耐火物としてさらに有することを特徴とする溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズルを提供する。この場合に、上記上ノズル全体が上記組成のポーラスれんがおよび非ポーラスれんがのみから構成されていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係るガス吹き込み上ノズル、上述の組成のポーラスれんがまたはこれに加えて非ポーラスれんがを耐火物として使用するが、これられんがのシリカ（ＳｉＯ２）含有量を５質量％以下に抑えることで、ガラス成分が低減され、その結果耐食性が向上する。そして、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）を添加することで、アルミナ−シリカ−マグネシア（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＭｇＯ）系のセラミック結合を形成し、シリカ成分の減少によるセラミック結合の不足によって強度低下が生じることが防止され、かつ、耐食性が向上する。さらにクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）を１〜５質量％添加することで、クロミアとアルミナとにより溶融酸化物に対する耐食性が優れたクロムスピネルを生成させることにより、耐食性が向上する。さらにまた、ジルコニア（ＺｒＯ２）を１〜５質量％添加することで、シリカ成分の減少による耐スポール性の低下を抑えることができ、溶鋼通過初期の上ノズルのスポーリングを防止することができる。
【０００９】
ここで、マグネシア添加量が２質量％未満では耐食性向上の効果がみられず、５質量％を超えると耐スポール性が著しく低下するため好ましくない。また、クロミアは１質量％未満では耐食性向上の効果がみられず、５質量％を超えると耐食性向上の効果は得られるものの、その効果が飽和するとともにコストが高くなるため好ましくない。さらに、ジルコニア添加量が１質量％未満では耐スポーリング性の低下を抑える効果が不十分であり、５質量％を超えると耐スポーリング性向上の効果が得られるものの、その効果が飽和するとともにコストが高くなるため好ましくない。
【００１０】
このような組成のれんがで耐火物が構成される溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズルは、その目的である安定したガス供給を損なうことなく溶融酸化物に対して優れた耐食性を示すため、酸素洗浄による損傷が軽微であって、多数回使用するのに適している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明が適用される上ノズルの例を示す断面図である。
図１に示す上ノズルは、耐火物であるポーラスれんが１の周囲に鉄皮２を配し、ポーラスれんが１と鉄皮２の間に周回する空間３を設け、不活性ガス供給管４を鉄皮２に接続し、溶鋼通過孔５に向けて不活性ガスを吹き込むものである。
【００１２】
また図２に示す上ノズルは、非ポーラスれんが１１内に上ポーラスれんが１２および下ポーラスれんが１３を配して耐火物を構成し、上ポーラスれんが１２と鉄皮１４の間に周回する空間１５を設け、上ポーラス１２への不活性ガス供給管１６ａを鉄皮１４に接続し、下ポーラス１３への不活性ガス供給管１６ｂを接続した２段ポーラス上ノズルであり、溶鋼通過孔１７に向けて不活性ガスを吹き込むものである。
【００１３】
図３に示すように、このように構成される上ノズル２３は、溶融金属容器であるタンディッシュ２１における開閉ノズル２２の上部に配され、溶鋼を通過する際に溶鋼通過孔２４に上ノズル２３の内孔表面からアルゴンガスを吹き込む。
【００１４】
本実施形態においては、図１に示す上ノズルのポーラスれんが１、または図２に示す上ノズルのポーラスれんが１２および非ポーラスれんが１１が、５質量％以下（０を含まず）のシリカ（ＳｉＯ２）、２〜５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、１〜５質量％のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、１〜５質量％のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み、残部実質的にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる。
【００１５】
このような組成のれんがを用いることにより、安定したガス供給を損なうことなく溶融酸化物に対して優れた耐食性を示す。このため、酸素洗浄による損傷が軽微であって、多数回使用するのに適したものとなる。
【００１６】
すなわち、図３に示すように上ノズルを配して溶鋼を流出した後、再度使用するために上ノズル内に凝固した鋼を溶解して取り除く場合には、例えば、図４に示すように、傾転したタンディッシュ２１の開閉ノズル２２上部に取り付けられた上ノズル２３内の凝固した鋼２５へ、パイプ２６から酸素ガスを吹き付け、凝固した鋼２５を酸化反応により発熱せしめ溶解して取り除くため、溶融酸化鉄による耐火物の溶損が懸念されるが、ポーラスれんが、非ポーラスれんがを上述した組成とすることにより、溶融酸化物に対する耐食性が優れたものとなるため、酸素洗浄する際に発生する溶融酸化鉄による上ノズル耐火物の溶損は軽微なものである。したがって、このように構成されるガス吹き込み用上ノズルは多数回、具体的には１０回以上使用可能となる。
【００１７】
なお、本発明は溶鋼を流出するための開閉ノズルに限らず、他の溶融金属についても適用可能である。また、開閉ノズルとしては、スライディングノズルやロータリーノズルを挙げることができる。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。
表１に示す組成のポーラスれんがおよび非ポーラスれんがを図２の非ポーラスれんが１１およびポーラスれんが１２，１３としてそれぞれ配した上ノズルを、図３のように溶鋼容器開閉ノズルに使用し、平均１５４５℃の溶鋼を１００〜２５０分通過させて使用した。使用後の上ノズルに図４に示すような酸素洗浄を施した後、その上ノズルを再度使用した実施結果を図５および図６に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
図５は下ポーラスれんがの残存厚みの酸素洗浄回数に対する依存性を示したものである。本発明の上ノズルでは、従来材質の耐火物を使用した上ノズルに比べ、酸素溶解回数による耐火物の残存厚み低下量が小さくなった結果、上ノズルの寿命が従来の２回に対して本発明では１０回と大きく向上した。
【００２１】
図６はポーラスれんがから一定流量でアルゴンガスを吹き込んだ際のアルゴン背圧の酸素洗浄回数に対する依存性を示したものである。本発明の上ノズルは従来の上ノズルに比べ酸素洗浄回数が増加してもアルゴン背圧の変化が少なく、多数回使用してもアルゴンガスの吹き込みは安定し均一な吹き込みが可能で、地金差しも生じなかった。
【００２２】
この結果から、耐火物組成を溶融酸化物に対する耐食性が向上するように調整した本発明の上ノズルを採用することで、アルゴンガス吹き込み能を低下させることなく多数回使用に耐え得るガス吹き込み上ノズルが得られることが確認された。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス吹き込み上ノズルによれば、耐火物を特定組成とすることにより、酸素洗浄をともなう多数回使用に耐え得るようになり、かつガス吹き込み能は多数回使用によっても変化しない。したがって、ガス吹き込みの異常によるノズルの閉塞トラブルを発生することなく上ノズルを多数回使用することができるため、上ノズルのコストを大幅に低減することができ、さらに上ノズルの交換作業回数を減らすことができる。したがって、本発明は多数回使用する溶融金属容器開閉ノズル用ガス吹き込み上ノズルとしてきわめて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス吹き込み上ノズルの一例を示す断面図。
【図２】本発明に係るガス吹き込み上ノズルの他の例を示す断面図。
【図３】本発明に係るガス上ノズルを用いた溶融金属容器開閉ノズルを示す断面図。
【図４】上ノズル内の鋼の酸素洗浄作業状態の例を示す断面図。
【図５】本発明の実施例における酸素洗浄回数と上ノズル耐火物の残存厚みとの関係を示す図。
【図６】本発明の実施例における酸素洗浄回数と上ノズルのガス吹き込み能との関係を示す図。
【符号の説明】
１，１２，１３；ポーラスれんが
２，１４；鉄皮
３，１５；空間
４，１６ａ，１６ｂ；不活性ガス供給管
５，１７，２４；溶鋼通過孔
１１；非ポーラスれんが
２１；タンディシュ（溶融金属容器）
２２；開閉ノズル
２３；上ノズル
２５；凝固した溶鋼
２６；パイプ
【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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