JP3101651B2 - 連続鋳造用ノズル - Google Patents
連続鋳造用ノズルInfo
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Description
有するアルミキルド鋼等の連続鋳造において溶鋼が通過
するノズル内孔の狭さく、さらには閉塞を効果的に抑制
することができる連続鋳造用ノズルに関する。
目的のために使用される。溶鋼の連続鋳造において連続
鋳造用ノズルはタンディッシュからモールドへ溶鋼を注
入する機能を有するが、この際溶鋼の空気との接触によ
る酸化を防ぎ、又溶鋼の飛散防止を図り、さらには非金
属介在物及びモールド面浮遊物の鋳片内への巻込み防止
のために注湯を整流化する等の目的で使用されている.
として黒鉛、アルミナ、シリカ、シリコンカーバイド等
で構成されているが、しかしながらアルミキルド鋼等を
鋳造する場合は次のような問題点を有している。
て添加されるアルミニウムが溶鋼中に存在する酸素と反
応してα−アルミナ等の非金属介在物が生成する。ま
た、溶鋼がノズルを通過するに際して大気中の酸素と反
応し、さらにアルミナが発生する。そのためアルミキル
ド鋼等を鋳造する際、連続鋳造用ノズルの内孔表面に上
記アルミナ等の非金属介在物が付着し、堆積してその結
果内孔が狭さくし、最悪の場合、内孔を閉塞して安定的
な鋳造を困難にする。あるいはこのようにして付着し堆
積したα−アルミナ等の非金属介在物が剥離或いは脱落
して鋳片に巻込まれ鋳片の品質低下を招くことがある。
よる内孔の狭さく及び閉塞を防止するため、内孔を形成
する連続鋳造用ノズルの内面から前記内孔を通って流れ
る溶鋼に向かって不活性ガスを噴射させ、溶鋼中に存在
するα−アルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用ノズル
内孔面に付着し堆積することを防止する方法が広く用い
られている(例えば、特公平6−59533号公報)。
面から不活性ガスを噴出させる方法には次のような問題
点がある。即ち、噴出させる不活性ガス量が多いと不活
性ガスの気泡が鋳片のなかに巻き込まれ、ピンホールに
基づく欠陥が生じる。逆に噴出させる不活性ガス量が少
ないとα−アルミナ等の非金属介在物が連続鋳造用ノズ
ルの内孔面に付着し、堆積して内孔の狭さく、さらには
最悪の場合ノズルを閉塞する。
孔を通って流れる溶鋼に向かって不活性ガスを均一に吹
き込むことは構造的に困難であり、また長時間鋳造する
際は連続鋳造用ノズル材質の組織劣化及び構造劣化する
に伴い、噴出させる不活性ガスのコントロールが不安定
となる。その結果、α−アルミナ等の非金属介在物が連
続鋳造用ノズルの内孔面に付着し、そして堆積して内孔
を狭さくし、さらには閉塞してしまう。
ルミナ(Al2 O3 )介在物によるノズル閉塞は次のよ
うにして生じると考えられる。すなわち、 (1)鋼中のアルミニウムは耐火物接合部及び耐火物組
繊を通過する空気の巻き込みにより酸化し、また、カー
ボンを含んだ耐火物中のシリカが還元して発生するSi
Oが酸素を供給し、アルミナが生成される。 (2)このアルミナが拡散・凝集しアルミナ介在物が形
成される。 (3)また、ノズルの内孔面では黒鉛、カーボンが消失
し、内孔表面が凹凸状になり、アルミナ介在物が堆積し
やすくなる。
ウム酸化物との反応性が低いことから、SiC、Si3
N4 、BN、ZrB2 、サイアロン等の非酸化物原料を
アルミナ−黒鉛質に添加し、もしくはそれ自体からなる
ノズルが提案されている(例えば、特公昭61−381
52号公報)。
ナ−黒鉛質に上記原料を添加する場合は、多量に添加し
なければ、付着防止効果が認められず、耐食性も劣化す
ることから実用的ではない。また、非酸化物の原料のみ
でノズルを作成する場合も、その効果が期待できる反
面、原料、製造面のコストから実用には不向きである。
O・ZrO2 、CaO・SiO2 、2CaO・SiO2
等)は、CaOとAl2 O3 反応により低融点物質を生
成するので、黒鉛−CaO含有酸化物原料からなるノズ
ルも提案されている(例えば、特公昭62−56101
号公報)。
り、CaOとAl2 O3 反応性は影響を受けやすく、低
融点物質が生成されず、また鋼中に多量のAl2 O3 介
在物が含まれる場合は、耐スポーリング性及び耐食性の
面でCaO量を十分に含有させることはできない。ま
た、材質中から溶鋼へ流れ出た骨材の内、ZrO2 は比
重が高いため浮上効果が少なく、スラグとして浮上しな
い。
ズル内孔面にガラス層を形成し、耐火物を通過する空気
の巻き込みを防止し、アルミナの生成を防止し、また、
ノズル内孔面の組織を平滑化することにより、ノズル内
孔面にアルミナ介在物の堆積と付着を抑制し、内孔の狭
さく、更には閉塞を防止し、安定した鋳造を可能とする
連続鋳造用ノズルを提供することにある。
用ノズルの溶鋼と接触する内孔表層部が、Al2 O3 ま
たはAl2 O3 を主成分とし、その融点が1800℃以
上の骨材が15〜60重量%、炭化珪素が1〜10重量
%、残部がロー石からなる組成物であることを特徴とす
る溶鋼の連続鋳造用ノズルである。
接触する内孔表層部が、アルミナ(Al2 O3 )または
アルミナ(Al2 O3 )を主成分とし、その融点が18
00℃以上の骨材が15〜60重量%、炭化珪素が1〜
10重量%、残部がロー石からなる組成物に、結合材を
添加・混練して成形し、非酸性雰囲気で焼成したことを
特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズルである。
m以下を全ロー石配合比量の60重量%以下としたもの
であることを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズルであ
る。
ライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)を主成分と
することを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズルである。
上で仮焼して結晶水を消失させたことを特徴とする溶鋼
の連続鋳造用ノズルである。
脂であることを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズルであ
る。
は、ノズル耐火物の主成分としてロー石と炭化珪素を共
存させたことにある。即ち炭化珪素の共存下でのロー石
はブローティング現象が発現しやすく、低温度において
も耐火物組織を通しての空気の巻き込みを抑制すること
ができると同時に、従来のノズルに多くの場合配合され
ている黒鉛を配合しない点である。黒鉛はノズル使用時
において、耐火物に含まれているシリカと次のように反
応する。
(g )及びCO(g)が生成し、鋼中への酸素供給源と
なり、鋼中Alと反応してAl2 O3 を生成する。しか
し、ロー石の場合、溶鋼中の酸素との共存下において
も、ロー石の粒子の分解はなくロー石の主鉱物であるパ
イロフィライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)等
のSiO2 は安定である。この点は、ロー石、炭化珪
素、レジン粉末及び炭素微粉からなるブリケットを作成
し、ブリーズ内に埋め込み、1500℃×24hr熱処
理後の顕微鏡観察で粒子の崩壊、気泡発生がないことか
ら判明した。
材質では熱伝導率が9.8(kcal/m/hr/℃)
であるのに対し、本発明の黒鉛を添加しない材質では
3.6(kcal/m/hr/℃)と低く、断熱性に優
れており、地金付着及びα―Al2 O3 等の非金属介在
物が析出しにくい。
酸化した場合、内孔表面の平滑度が低下し、ノズル内孔
を流れる溶鋼は乱流であるため、α―Al2O3 等の非
金属介在物が堆積することになる。しかし、黒鉛を添加
しない場合には平滑度が低下せず、従ってノズル内孔面
が滑らかであり、α―Al2 O3 等の非金属介在物が堆
積しない。
り、溶鋼と接触する稼動面においては溶融し、ガラス皮
膜を形成することから、稼動面の組織を平滑にし、また
ガラス皮膜により耐火物組織を通しての空気の巻き込み
を抑制する。
℃×1hr熱処理後の黒鉛を添加したアルミナ―ロー石
材質の通気率が約6.5×10―2 darcyに対し、
他の条件は同一で黒鉛を添加しない材質では1500℃
×1hrで熱処理後の通気率が1.0×10―5 dar
cyと小さくなり、通気率が低下していることから明ら
かとなった。
hrで熱処理後のアルミナ―ロー石材質の通気率が10
×10―4 darcyなのに対し、他の条件は同一でS
iCを添加した材質では1.0×10―4 darcyと
小さくなり、通気率が低下していることから、低温度に
おいてもロー石のブローティング現象が発現し、耐火物
組織を通しての空気の巻き込みを抑制することができ
る。
内孔面にガラス皮膜を積極的に生成させ、かつ、耐スポ
ーリング性を維持するためには、ロー石の配合重量比率
は30重量%以上が望ましく、また、84重量%超えで
は軟化変形が大きくなり、また溶鋼に対する耐食性が劣
ることから84重量%以下が望ましい。なお、この配合
量は、他の成分の残部である。
ィング現象を積極的に生成させるためには1重量%以上
が望ましく、10重量%超では溶融が著しく、溶損を大
きくするため、10重量%以下が望ましい。
3 を主成分としその融点が1800℃以上の骨材(例え
ばMgO・Al2 O3 )は、15〜60重量%配合す
る。骨材は成形体であるノズルの強度と耐食性を付与す
る作用がある。
ロー石、カオリン質ロー石、セリサイト質ロー石の三種
類いずれも使用できるが、使用時に溶鋼と接触する内孔
面が半溶融化し、ガラス層の形成と溶鋼との耐溶損性を
考えると耐火度SK29〜32のパイロフィライト質ロ
ー石が最も良好である。カオリン質ロー石は耐火度がS
K33〜36と高く、逆にセリサイト質ロー石は耐火度
SK26〜29と低いので、いずれもあまり望ましくな
い。
晶水を消失させたロー石を使用する理由は、仮焼しない
ロー石を配合すると、成形したノズルを焼成すると、ロ
ー石中の結晶水が500〜800℃で放出され、この
時、熱膨張率が異常に大きくなり、成形体に亀裂が入る
ことがあるためである。
ロー石配合重量比の60%を超えて配合すると、成形時
のラミネーション等の組織欠陥を生じやすく、また、連
続鋳造用ノズルとしての使用時においては、ロー石粒子
の軟化変形が生じ易いため60%以下が望ましい。
2 ・H2 O)を主成分とするロー石65〜90重量%の
残部及びSic、Al2 O3 、またはAl2 O3 を主成
分とする骨材15〜60重量%からなる耐火物組成は、
ロー石粒子の分解はなく、SiO2 のような鋼中への酸
素供給源とはならない。また、ロー石の半溶融温度は1
500℃前後で溶鋼の鋳造温度に近く、溶鋼と接触する
稼動面においてガラス皮膜層を形成し、稼動面組織を平
滑にし、かつ、耐火物組織を通しての空気の巻き込みを
抑制することから、Al2 O3 及びメタルの付着を抑制
する効果がある。
ズルに成形するためには、結合材としては熱硬化性樹
脂、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂等を5から15
重量%配合し、ノズルの形状に成形し、焼成する。この
成形方法は、CIP(Cold Isostatic Pressing) プロ
セスが均一に成形体を圧縮する点で望ましい。また、焼
成温度は、1000℃から1300℃程度が望ましい。
また、焼成雰囲気としては酸化性雰囲気よりも還元性雰
囲気、即ち非酸化性雰囲気が、配合した樹脂を酸化させ
ない点から望ましい。
参照しながら説明する。図1は、本発明に係る連続鋳造
用浸漬ノズルの垂直断面の一例を示す。連続鋳造用ノズ
ル10は、タンディッシュとモールドとの間に配置さ
れ、溶鋼をタンディッシュからモールドへ注入する浸漬
ノズルとして使用される。
の溶鋼が流れる内孔1の表層部2が、上述した化学成分
組成を有する耐火物によって形成されている。表層部以
外の部分3は、従来のアルミナー黒鉛質である。
えば、全長が約1m、内孔の直径が約6cm、外直径が
16cmであり、肉厚が約5cmである。そして、本発
明に係る耐火物の厚みは2から15mm程度である。な
お、この寸法は一例であって、本発明を限定するもので
はなく、鋳造される鋳片の寸法により変化する。
全体を本発明の耐火物で製作したノズルの態様を示す。
いずれの場合も、通常ノズル内孔を閉鎖するアルミナは
ノズル下部の内孔に集積する。本発明の浸漬ノズルは内
孔1の表層部2に、溶鋼中に存在するアルミナ等の非金
属介在物が付着・堆積することを抑制する。次に実施例
により本発明を説明する。
0重量%の範囲内の粉末及び溶液のフェノール樹脂を添
加し、それらを混合及び混練して得られた組成物を10
00℃から1200℃で焼成した。この9個の組成物か
ら次のような成形体を調整した。
う。)はアルミナ等の非金属介在物の付着量及び溶鋼に
対する耐食性を試験するための30mm×30mm×2
30mmの寸法を有する成形体である。
う。)は通気率を測定するための50mmφ×20mm
の寸法を有する成形体であり、第3の成形体(以下、
「成形体3」という。)は、耐スポーリング性を試験す
るための外径100mm、内径60mm及び長さ250
mmの寸法を有する成形体である。得られた成形体の各
々を1000℃から1200℃の範囲内の温度で還元焼
成して耐火物サンプル1から9を調整した。
下、「本発明のサンプル)という。)及びサンプル6か
ら9(以下、「比較用サンプル)という。)のそれぞれ
における物理特性値(気孔率及び嵩比重)を図3として
示す表1に示す。上述した本発明の成形体3のサンプル
1から5及び比較用サンプル6から9のそれぞれを電気
炉において1500℃の温度で30分間加熱し、そして
水により急冷して耐スポーリング性を調査した。その結
果を図3として示す表1に示す。
ら5及び比較用サンプル6〜9をそれぞれ0.02から
0.05重量%の範囲内のアルミニウムを含有する15
00℃の温度の溶鋼中に180分間浸漬して溶損率
(%)およびアルミナ等の非金属介在物の付着量を調査
した。その結果を図3として示す表1に示す。
5及び比較用サンプル6〜9、それぞれを電気炉におい
て1450℃の温度で60分間加熱し、冷却後通気率を
測定した。上記の試験結果を図3として示す表1に示
す。
プルは耐スポーリング性に優れており、溶損率の低いに
もかかわらずアルミナ等の非金属介在物が付着せず、従
って溶鋼連続鋳造用ノズルの内孔狭さく、さらには閉塞
を効果的に抑制できる。
とから実使用時において耐火物を通しての空気の巻き込
みが抑制できるので、アルミナ付着量が極めて少なかっ
た。一方、比較用のサンプル6においてはロー石の含有
量が多いことに起因してアルミナ付着量は小さいが、溶
鋼に対する溶損量が大きいことが明らかである。
珪素の含有量が多いことに起因して、ロー石の含有量が
少ないにもかかわらず、ロー石のブローティング性が促
進され、アルミナ付着量が小さいが、溶鋼に対する溶損
量が大きい。また、サンプル8においては、炭化珪素が
含有されているが、アルミナ含有量が多く、ロー石の含
有量が少ないため、通気率が大きく、アルミナ付着量が
大きい。また、耐スポーリング性が著しく劣っている。
ロー石とAl2 O3 から成っているが、黒鉛を含有して
いるため、溶鋼温度が1520±10℃と低い場合、ア
ルミナ付着量がやや多く、また、地金付着量も多かっ
た。
造用ノズルによると、耐火物の組織の劣化を生じること
なく、アルミキルド鋼をアルミナ等の非金属介在物によ
る内孔の狭さく、さらに閉塞を抑制し、安定して鋳造す
ることができた。
00トンの低炭素アルミキルド鋼を2ストランドのスラ
ブ連続鋳造機で鋳造したところ、5から7チャージをノ
ズル閉鎖なく鋳造することができた。なお、従来のノズ
ルにより鋳造すると2から4チャージ鋳造するとノズル
閉鎖が生じて鋳造を中断していた。
る耐火物を備えたノズルの縦断面図である。
分)に本発明に係る耐火物を備えたノズルの断面図であ
る。
表1として示した図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する内孔
表層部が、 Al2 O3 またはAl2 O3 を主成分とし、その融点が
1800℃以上の骨材が15〜60重量%、炭化珪素が
1〜10重量%、残部がロー石からなる組成物であるこ
とを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズル。 - 【請求項2】 連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する内孔
表層部が、 Al2 O3 またはAl2 O3 を主成分とし、その融点が
1800℃以上の骨材が15〜60重量%、炭化珪素が
1〜10重量%、残部がロー石からなる組成物に、結合
材を添加・混練して成形し、非酸性雰囲気で焼成したこ
とを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズル。 - 【請求項3】 前記ロー石は粒径250μm以下を全ロ
ー石配合比量の60重量%以下としたものであることを
特徴とする請求項2記載の溶鋼の連続鋳造用ノズル。 - 【請求項4】 前記ロー石はパイロフィライト(Al2
O3 ・4SiO2 ・H2 O)を主成分とすることを特徴
とする請求項1から3のいずれかに記載の連続鋳造用ノ
ズル。 - 【請求項5】 前記ロー石は800℃以上で仮焼して結
晶水を消失させたことを特徴とする請求項2から4のい
ずれかに記載の溶鋼の連続鋳造用ノズル。 - 【請求項6】 前記結合材が、熱硬化性樹脂であること
を特徴とする請求項2から5のいずれかに記載の溶鋼の
連続鋳造用ノズル。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10101882A JP3101651B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 連続鋳造用ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10101882A JP3101651B2 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 連続鋳造用ノズル |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11285792A JPH11285792A (ja) | 1999-10-19 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP (1) | JP3101651B2 (ja) |
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JP4331924B2 (ja) * | 2002-08-22 | 2009-09-16 | 黒崎播磨株式会社 | 薄板用溶鋼の連続鋳造方法 |
JP5048928B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-10-17 | 黒崎播磨株式会社 | 連続鋳造用通気性耐火材料 |
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1998
- 1998-03-31 JP JP10101882A patent/JP3101651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11285792A (ja) | 1999-10-19 |
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