(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物粉末の少なくとも１種類以上からなる、連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材であって、溶鋼中の脱酸中の脱酸元素より酸素との結合性が高く且つパッキング材の使用温度におけるその蒸気圧が１気圧以上である金属を含有する合金を０．１〜５０重量％添加したことを特徴とする連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材。
【請求項２】
耐火物粉末の少なくとも１種類以上、または、耐火物粉末の少なくとも１種類以上および繊維、からなる連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材であって、アルミニウム元素の平衡酸素分圧より小さい平衡酸素分圧を持ち且つパッキング材の使用温度でその蒸気圧が１気圧以上である金属を５〜５０重量％含む合金を０．１〜５０重量％添加したことを特徴とする連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材。
【請求項３】
少なくとも２つの耐火物治具を介して溶鋼の注入を行う溶鋼の連続鋳造方法に関し、請求項１または２記載の連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材を耐火物治具と耐火物治具との接合面に介在させるとともに、該耐火物用高気密性パッキング材に含有させた蒸発用金属の蒸気圧が１気圧以上になる温度に維持しながら行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火物と耐火物の接合部に介在させ、溶融金属中への空気の侵入を防止するためのパッキング材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造において、タンディッシュから鋳型内への溶鋼供給はストッパー方式から流量制御性の高いスライディングノズル方式に移行しつつある。スライディングノズル方式の場合、タンディッシュー鋳型間はタンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノズル及び浸漬ノズルから構成されており、各ノズル間の接合部には空気の侵入を防止するためにパッキング材が使用されている。各ノズルを接合し、一つのシステムとして機能させる際、パッキング材の役割は極めて重要であり、十分なシール効果が得られなければ、ノズル間から空気が侵入し、溶鋼を酸化させるといった問題が生じる。このため、パッキング材のシール性を高めることを目的として、特公昭６０−１５５９２号公報に記載されているように、Ａｌ等の低融点金属を添加したパッキング材が開発され、溶鋼の酸化防止にある程度の効果を発揮している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
パッキング材に低融点金属を添加すると、使用中に金属が溶融し、パッキング材を浸透してきた空気中の酸素と反応するため、パッキング材のシール性は向上する。
【０００４】
しかしながら、低融点金属として、例えばＡｌを用いれば、鋳造時間の経過と共にＡｌの表面に強固なＡ１2０3酸化膜が形成され、酸素の拡散が阻害されるため、酸化反応は停止する。このため、鋳造開始初期にはパッキング材のシール性は高いが、鋳造時間が経過するとＡｌ添加の効果はなくなり、シール性は低下する。これらの問題を鑑み、本発明は、ノズル接合部のシール性を向上させ、鋳造全体にわたって空気の侵入を防止できるパッキング材を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
【０００６】
（１）  耐火物粉末の少なくとも１種類以上からなる、連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材であって、溶鋼中の脱酸中の脱酸元素より酸素との結合性が高く且つパッキング材の使用温度におけるその蒸気圧が１気圧以上である金属を含有する合金を０．１〜５０重量％添加したことを特徴とする連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材。
【０００７】
（２）  耐火物粉末の少なくとも１種類以上、または、耐火物粉末の少なくとも１種類以上および繊維、からなる連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材であって、アルミニウム元素の平衡酸素分圧より小さい平衡酸素分圧を持ち且つパッキング材の使用温度でその蒸気圧が１気圧以上である金属を５〜５０重量％含む合金を０．１〜５０重量％添加したことを特徴とする連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材。
【０００８】
（３）少なくとも２つの耐火物治具を介して溶鋼の注入を行う溶鋼の連続鋳造方法に関し、上記（１）または（２）記載の連続鋳造設備におけるノズルの耐火物用高気密性パッキング材を耐火物治具と耐火物治具との接合面に介在させるとともに、該耐火物用高気密性パッキング材に含有させた蒸発用金属の蒸気圧が１気圧以上になる温度に維持しながら行うことを特徴とする鋼の連続鋳造方法にある。
【０００９】
なお、ここで言う耐火物治具とは、上ノズル、下ノズル、注入ノズルあるいは浸漬ノズルなどを意味する。
【００１０】
また、「溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く」とは溶鋼の脱酸元素にはシリコン、アルミウムなどがあるが、それらの元素の平衡酸素分圧より小さい平衡酸素分圧を持つ元素を意味する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
一般に、スライディングノズル方式の場合、タンディッシュー鋳型間はタンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノズル及び浸漬ノズルから構成されており、各ノズル内には１〜２ｍ／ｓ程度の高流速の溶鋼が流れている。このため、ノズル接合部のシール性が悪いと、溶鋼流のエジェクター効果により空気が侵入し、（１）式のように溶鋼中のＡｌと反応することにより介在物を生成する。
【００１２】
４Ａｌ（溶鋼中）＋３Ｏ2（空気中）＝２Ａｌ2Ｏ3（溶鋼中）・・・（１）
このようにして生成したＡｌ2Ｏ3介在物は溶鋼の清浄性を低下させるだけでなく、ノズル内壁に付着し、ノズル詰まりの原因にもなる。したがって、ノズル間のシール性を確保することは、鋳片の品質上及び操業上の両面から極めて重要な課題となっている。
【００１３】
本発明者らは、ノズル間のシール性を向上させるため、ノズル接合部に使用するパッキング材に金属を添加し、侵入してきた空気中の酸素を固定する方法について詳細な検討を行ってきた。その結果、パッキング材に酸素との結合性が高く、且つ蒸気圧の高い金属を合金にして添加することにより、ノズル接合部のシール性が格段に向上することを見いだした。酸素との結合性が高く、且つ蒸気圧の高い金属、例えばＭｇ（沸点１０９７℃）を添加したパッキング材を使用すると、鋳造開始と共にノズル接合部に侵入してきた空気中の酸素は（２）式によりＭｇガスと反応し、ＭｇＯとしてパッキング材に固定される。
【００１４】
２Ｍｇ（パッキング材中）＋Ｏ（空気中）＝２ＭｇＯ（パッキング材中）    ・・・（２）
このため、酸素は溶鋼中まで浸透せず、（１）式の反応で示される溶鋼の酸化は起こらない。また、Ｍｇはパッキング材使用温度（１３００℃程度）でガス化するため、その表面からは常に新しいＭｇガスが供給され、（２）式の反応が停滞することはない。
【００１５】
しかし、純Ｍｇを使用するとガス化反応は急激に進行するため、ノズル割れの原因になったり、鋳造後半までパッキング材中にＭｇが残留せず、シール効果が失われるといった問題が生じる。本発明者らはＭｇの蒸発を抑制するために、ＭｇをＭｇ−Ｎｉ合金等にしてパッキング材中に添加する方法が極めて有効であることを見いだした。
【００１６】
これにより、Ｍｇの蒸発速度が制御できるため、パッキング材のシール効果は鋳造後半まで維持され、ノズル割れ等のトラブルもなく鋳造できる。
【００１７】
一方、金属として低融点のＡｌを使用すると、鋳造開始初期はＭｇ合金と同様、（３）式の反応により空気中の酸素をＡｌ2Ｏ3としてパッキング材中に固定できるが、鋳造時間の経過と共に、Ａｌ表面に強固なＡｌＯ3酸化膜を生成し、（３）式の反応は停止する。
【００１８】
４Ａｌ（パッキング材中）＋３Ｏ2（空気中）＝２Ａｌ2Ｏ3（パッキング材中）・・・（３）
これは、ノズル使用温度で低融点金属は液体状態にあり、変形が容易であるため、表面に生成した酸化膜が容易に剥離しないためである。したがって、パッキング材にＡｌのような低融点金属を添加した場合、（３）式の反応は連続的に進行しないため、鋳造時間の経過と共にＡｌ添加によるシール性向上の効果は失われる。
【００１９】
以上に示したように、Ｍｇ−Ｎｉ合金のように酸素との結合性が高く、且つ蒸気圧の高い金属を含む合金をパッキング材に添加することにより、ノズル間のシール性は向上し、その効果は持続されるため、鋳造時間全体にわたて溶鋼の酸化を防止できる。
【００２０】
本発明におけるパッキング材の配合は、耐火物粉末の少なくとも１種類以上、または、耐火物粉末の少なくとも１種類以上および繊維よりなり、これに酸素との結合性が高く、且つ蒸気圧の高い金属の合金を０．１〜５０重量％含むものであれば良い。これは、金属の添加量が０．１重量％未満では前述した効果がなく５０重量％超では金属の配合率が高くなりすぎ、ノズルとパッキング材が密着し難くなるためである。
【００２１】
本発明のパッキング材のシール効果を発揮させるためには、（１）式の溶鋼酸化が起こらない程度まで空気中の酸素濃度を低減できる金属ガスをノズル接合部に十分に供給し、この金属ガスと侵入してきた空気中酸素との反応を連続的に進行させることが重要である。
【００２２】
よって、添加金属はＭｇに限られたものではなく溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く（溶鋼酸化が起こらない程度まで空気中の酸素濃度を低減するため）且つパッキング材使用温度で蒸気圧が１気圧以上（金属ガスをノズル接合部に十分に供給するため）のものであれば良く、例えばＣａ等も使用することができる。
【００２３】
さらに、合金化するための金属もＮｉに限られたものではなく、蒸気圧が高く、且つ酸素との結合性が高い金属の蒸発速度を十分に抑制できるものであれば良く、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ等でも十分使用できる。
【００２４】
この際、合金中における蒸気圧が高く、且つ酸素との結合性が高い金属の必要含有率はノズル接合部のリーク状態によるため一概に規定できるものではないが、基本的には合金添加量が５０％を超えない範囲で、蒸気圧が高く且つ酸素との結合性が高い金属がパッキング材使用後まで残留する条件を満足するように、オフライン試験または実機試験により決定すれば良い。
【００２５】
耐火性粉末としては、通常金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物の内から任意に選んだ１種類以上のものを、また繊維としては通常の無機質、有機質、金属等を使用することが可能である。
【００２６】
本発明は、ここに述べたタンディッシュ−鋳型間のノズルだけに限られたものではなく、取鍋のノズルの接合部に適用できるものである。
【００２７】
また、パッキング材の使用温度は、突発的な溶鋼中断などにより著しく低下する場合があるが、その時には、局部的にパッキング材部分を誘導加熱やバーナー加熱などにより加熱して蒸発用金属の蒸気圧を１気圧以上に維持するのが好ましい。
【００２８】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明について説明する。
【００２９】
タンディッシュー鋳型間がタンディッシュ上ノズル、スライディングノズル、中間ノズル及び浸漬ノズルから構成されている連続鋳造設備において、各ノズル間の接合部に、表１に示す配合の２ｍｍ厚みのパッキング材を使用し、鋳造速度１６ｍ／ｍｉｎで、成分Ｃ：３０ｐｐｍ、Ｓｉ：０．０１５％、Ｍｎ：０．２５％、Ｐ：０．０２％、Ｓ：０．０１％、Ａｌ：０．０４％の溶鋼１２５０ｔを鋳造した。
【００３０】
タンディッシュー鋳型間のノズル接合部における空気酸化量を評価するために、タンディッシュ出側と鋳型間の溶鋼中Ａｌ濃度の減少量を鋳造初期と、鋳造中期及び鋳造末期で測定した。
【００３１】
表１に示す如く、実施例は、タンディッシュー鋳型問のノズル接合部に、耐火物粉末の少なくとも１種類以上および繊維からなり、これに溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く、且つパッキング材使用温度で蒸気圧が１気圧以上の金属を含むＭｇ−Ｎｉ合金を０．１〜５０重量％添加したパッキング材を使用したことにより、タンディッシュー鋳型間の溶鋼中Ａｌ濃度の減少量を４ｐｐｍ以下に抑えられた。  これにより、ノズル詰まり及び介在物欠陥は全く発生しなかった。
【００３２】
これに対し、比較例１はパッキング材にＡｌが含まれているが、溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く、且つパッキング材使用温度で蒸気圧が１気圧以上の金属を含む合金が添加されていなかったため、鋳造初期にタンディッシュ−鋳型間の溶鋼中Ａｌ濃度の減少量は４ｐｐｍ以下に抑えられたが、鋳造中期以降はＡｌ添加の効果がなくなり、タンディッシュー鋳型間で溶鋼中のＡｌ濃度が大幅に減少した。
【００３３】
その結果、鋳造中期以降で介在物性欠陥が発生し、鋳造末期にはノズル詰まりが発生した。
【００３４】
比較例２はパッキング材に溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く且つパッキング材使用温度で蒸気圧が１気圧以上の金属の合金が含まれていなかったため、比較例３は溶鋼中の脱酸元素より酸素との結合性が高く、且つパッキング材使用温度で蒸気圧が１気圧以上の金属を含むＭｇ―Ｎｉ合金の添加量が多く、パッキング材とノズルの密着性が低下したため、何れも鋳造初期からタンディッシュー鋳型間の溶鋼中Ａｌは大きく低下した。その結果、鋳造全体に渡って介在物性欠陥が発生すると共に、鋳造中期からはノズル詰まりも発生した。
【００３５】
【表１】
0003779785.tif 000002
また、比較例４はパッキング材に純Ｍｇを添加したため、鋳造開始と共にＭｇが急激にガス化し、浸漬ノズルに割れが発生した。このため、鋳造は停止した。
【００３６】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の耐火物用高気密性パッキング材を使用することにより、タンディッシュー鋳型間のノズル接合部における酸化を防止できるため、鋳片の品質は向上し、歩留まりも格段に良くなる。
【００３７】
また、ノズル詰まりに起因する種々の非定常作業を省略することができ、操業性も大きく改善される。