JP4864423B2

JP4864423B2 - 連続鋳造用の浸漬ノズル

Info

Publication number: JP4864423B2
Application number: JP2005324553A
Authority: JP
Inventors: 剛平田; 秀也藏谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: JP2007130653A

Description

本発明は、溶融金属の連続鋳造においてタンディッシュから鋳型内に溶融金属を注入するための浸漬ノズルに関するものである。

溶融金属の連続鋳造においては、溶融金属を取鍋からタンディッシュに注入し、さらにタンディッシュから鋳型内に注入する。鋳型内おいて、溶融金属と鋳型との接触部において凝固シェルが成長し、凝固シェルは下方に引き抜かれつつさらに凝固が進行し、最終的に凝固が完了して鋳片となり、引き出される。

スラブ及び大断面ブルーム連続鋳造においては、タンディッシュの注入口下部に浸漬ノズルと呼ばれる連続鋳造用ノズルを設け、この浸漬ノズル先端の溶融金属吐出孔を鋳型内の溶融金属中に浸漬しつつ溶融金属の注入を行うことにより、注入溶融金属を酸化雰囲気に接触させずに鋳型内に注入することを可能にしている。

浸漬ノズル先端からの溶融金属流出経路としては、有底円筒状の浸漬ノズル１の先端付近に鋳型の短辺方向に向かう２個の吐出孔２を設け、この吐出孔２から溶融金属を吐出する形状が最も一般的である（図５参照）。吐出孔から流出する溶湯流速は大きく、この溶湯流は鋳型の側壁に位置する凝固シェルに衝突して上昇流と下降流に分かれる。下降流の流速が大きすぎると、下降流が溶湯内に深く浸入し、下降流に付随した介在物やアルゴン気泡が浮上できずに凝固シェルに捉えられ、鋳片の介在物欠陥や気泡状欠陥になる。また上昇流の流速が大きすぎると、上昇流は鋳型内メニスカスにおいてメニスカス反転流となり、鋳型内の溶湯のメニスカスを強く揺動させるために、パウダー巻き込みなどの鋳片品質不良の原因となる。鋳型内電磁攪拌によって鋳型内の溶湯に攪拌流を起こさせる場合においては、この攪拌流とメニスカス反転流との衝突部においては十分な攪拌流を得ることができなくなる。

浸漬ノズル１の底部に、下方に向かって外部に開口するスリット３を有するノズルが知られている（例えば特許文献１）（図６参照）。スリット３は、円筒底部４及び左右の吐出孔２の底部６を連ねて開口する。浸漬ノズルを通して鋳型内に流出する溶湯は、左右の吐出孔に加えてこのスリットからも流出するので、吐出孔から流出する溶湯流速を相対的に低減させることができ、吐出流が凝固シェルに衝突して形成される下降流と上昇流の流速も小さくなる。下降流の流速が低減する結果、下降流にともなって溶湯内に深く浸入する介在物やアルゴン気泡を低減することができる。上昇流の流速が低減する結果、鋳型内の溶湯メニスカスにおける溶湯の揺れに伴う品質不良を低減し、また鋳型内電磁攪拌による攪拌流に対する悪影響を低減することができる。このように、２個の吐出孔とスリットとを有する浸漬ノズルを、以下「分散ノズル」ともいう。

浸漬ノズルの材質としては、溶融石英あるいはアルミナグラファイト耐火物が用いられる。アルミナグラファイト耐火物製ノズルは、アルミナの高耐火性とＣの低い溶鋼濡れ性とを組み合わせた特徴があり、溶鋼に対する耐食性が強く、溶融石英質ノズルに比較して耐食性に優れているので、現在では溶鋼の連続鋳造用浸漬ノズルとして最も広く用いられている。

アルミナグラファイト耐火物製浸漬ノズルにおいては、溶融金属が流通するノズル内周部の溶融金属流通部に析出物が付着しやすいという性質を有している。析出物の付着は、特に非浸漬部のノズル内壁の温度勾配の大きな部分および吐出孔付近の溶融金属流速の低下する部分に多く、付着物によって鋳造作業が困難になることがある。また、鋳造中に付着物を除去する作業を行う必要があり、ここで除去された付着物は鋳片中に取り込まれて大型介在物となり、鋳片品質を悪化させる原因となる。付着する析出物の主成分はαＡｌ₂Ｏ₃であり、脱酸生成物として溶融金属中に含まれているＡｌ₂Ｏ₃がノズル内壁に析出して堆積するものと考えられる。浸漬ノズル内壁への析出物付着は、特にアルミキルド鋼の連続鋳造において顕著に観察される。

特許文献２には、連続鋳造用ノズルとして、ノズル内部の少なくとも一部がドロマ／黒鉛から成るノズルが開示されている。ドロマとは耐火物として市販されているのもであり、ドロマイトを焙焼して作られるものであり、最低５６．５％のＣａＯ、４１．５％のＭｇＯを含んでいることが好ましいとされる。本明細書でマグネシアライム系耐火物と呼ぶ耐火物に含まれる。このような材料によって作られたノズルを使用すると、ドロマがノズルを詰まらせない可溶反応産物を作り出すので、アルミナグラファイト耐火物ノズルに見られるような詰まりトラブルを避けることができるとしている。

上記のドロマ／黒鉛質耐火物を採用するに際し、注入する溶融金属が接触するノズル内周面をドロマ／黒鉛質耐火物とし、注入溶融金属が接触しない外側材料としてより廉価な材料でできているものを用いることができる。外側材料には、従来から用いられているアルミナグラファイト耐火物を用いたとしても、ノズル詰まりの問題は発生しないとしている。

特許文献３には、連続鋳造用ノズルの内周面にマグネシアライム系耐火物を採用してノズル内周面への析出物の付着を防止するに際し、連続鋳造用ノズルとその上部の耐火物との接合面における溶損を防止することができ、耐火物の寿命を延ばすことができる発明が記載されている。これにより、普通鋼の連続鋳造においてもマグネシアライム系耐火物を十分に使用することが可能になり、ノズルつまりのない鋳造を実現することができる。

特開２００１−２０５３９６号公報特表平１１−５０６３９３号公報特開２００４−５０２８８号公報

特許文献２、３に記載のように、浸漬ノズルの内周部にマグネシアライム系耐火物を用い、外周部にアルミナグラファイト耐火物を用いる場合、２つの点に注意する必要がある。第１に、マグネシアライム系耐火物とアルミナグラファイト耐火物とが直接接触すると、マグネシアライム系耐火物中のＣａＯとアルミナグラファイト耐火物とが反応して低融点化合物を形成し、接触部の耐火物が溶損するという問題がある。第２に、マグネシアライム系耐火物はアルミナグラファイト耐火物と比較して熱膨張率が高いので、浸漬ノズル内周側と外周側の両耐火物が密着して接合されていると、高温加熱時に外周側のアルミナグラファイト耐火物に引っ張りの熱応力が発生し、耐火物が破損するという問題がある。

以上の２つの問題に対処するため、従来は図５、６に示すように、内周側のマグネシアライム系耐火物２２と外周側のアルミナグラファイト耐火物２７とを別々に成形し、外周側耐火物の内径を内周側耐火物の外径より若干大きめに形成し、両耐火物を成形後に外周側耐火物の内部に内周側耐火物をスリーブ挿入し、両耐火物の間隙に目地耐火物２９を充填する方法が採用されていた。目地耐火物２９としてマグネシア系の材質を用いれば、マグネシアライム系耐火物２２と接触しても低融点化合物を形成しない。また、目地耐火物２９の気孔率を確保することにより、高温加熱時に内周側耐火物が外周側耐火物よりも多く熱膨張した際に目地耐火物２９が収縮して熱応力発生を抑えることができる。

上記のように内周側の耐火物を外周側の耐火物にスリーブ挿入しようとすると、内周側の耐火物の最大外径を外周側の耐火物の内径より小さくする必要がある。その結果、必然的に、吐出孔２が浸漬ノズル外周に開口する先端９付近では、吐出孔２の内面にアルミナグラファイト耐火物２７が露出することとなる（図５）。吐出孔２とともにスリット３を有する浸漬ノズルにおいては、スリット３が浸漬ノズル外周に開口する先端９付近にも、スリット壁面にアルミナグラファイト耐火物２７が露出する（図６）。このようにアルミナグラファイト耐火物２７が露出すると、その部分に溶融金属から析出したＡｌ₂Ｏ₃が堆積し、溶融金属流路が狭まったり閉塞したりするので、浸漬ノズル内周部に難付着性のマグネシアライム系耐火物２２を用いた効果が十分に得られない。

本発明は、浸漬ノズル内周部に配置した難付着性耐火物の効果を十分に発揮し、吐出孔やスリットの先端部分にも析出物堆積が起こらないような連続鋳造用の浸漬ノズルを提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）有底円筒状であり、円筒形の側壁の下部には２個の吐出孔２が円筒に軸対称の位置に配置された連続鋳造用の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルを長手方向に上側部分と下側部分の２部分に区分し、該下側部分は少なくとも吐出孔２を含む領域であり、
前記下側部分の円筒内周部は吐出孔先端９を含めてマグネシアライム系耐火物２２で形成され、前記下側部分の円筒外周部であって前記吐出孔先端のマグネシアライム系耐火物で形成された部分を除く部分はジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物２４で形成され、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物２２と円筒外周部のジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物２４との間は一体成形されてなり、
浸漬ノズルの前記上側部分は、円筒内周部がマグネシアライム系耐火物スリーブ２８であり、円筒外周部がアルミナグラファイト耐火物２７であり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブ２８は円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物２７中にスリーブ挿入されてなり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブ２８と円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物２７の間に目地耐火物を充填してなることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
（２）有底円筒状であり、円筒形の側壁の下部には２個の吐出孔２が円筒に軸対称の位置に配置され、円筒底部４及び両吐出孔の底部６を連ねて外部に開口するスリット３が設けられた連続鋳造用の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルを長手方向に上側部分と下側部分の２部分に区分し、該下側部分は少なくとも吐出孔２を含む領域であり、
前記下側部分の円筒内周部は吐出孔先端９及びスリット先端９を含めてマグネシアライム系耐火物２２で形成され、前記下側部分の円筒外周部であって吐出孔２先端及びスリット３先端のマグネシアライム系耐火物で形成された部分を除く部分はジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物２４で形成され、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物２２と円筒外周部のジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物２４との間は一体成形されてなり、
浸漬ノズルの前記上側部分は、円筒内周部がマグネシアライム系耐火物スリーブ２８であり、円筒外周部がアルミナグラファイト耐火物２７であり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブ２８は円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物２７中にスリーブ挿入されてなり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブ２８と円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物２７の間に目地耐火物を充填してなることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
（３）円筒内周部のマグネシアライム系耐火物２２の厚さは７ｍｍ以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の連続鋳造用の浸漬ノズル。

本発明は、浸漬ノズルの円筒外周部をジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物で形成し、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物と円筒外周部のジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物との間を一体成形することにより、円筒内周部は吐出孔先端及びスリット先端を含めてマグネシアライム系耐火物で形成することを可能にした。これにより、吐出孔やスリットの先端部分にＡｌ₂Ｏ₃析出物が堆積する現象を防止することが可能となった。

本明細書とともに添付する図面において、不規則ドットハッチングの部分はＭＣ系耐火物が露出する部分であり、不規則ドットハッチングと斜線ハッチングが重なる部分はＭＣ系耐火物の断面を示す。また、ハッチングのない部分はＭＣ系耐火物以外の耐火物が露出する部分であり、斜線ハッチングのみの部分はＭＣ系耐火物以外の耐火物の断面を示す。

本発明において、マグネシアライム系耐火物（以下「ＭＣ系耐火物」ともいう。）とは、ＣａＯ、ＭｇＯを含有し、さらに好ましくはＣを含有する耐火物であり、その組成は、０．０３≦ＭｇＯ／ＣａＯ≦３２、０．０５≦Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）≦０．４０、かつＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃの合計が９０質量％以上であると好ましい。

マグネシアライム系耐火物の結晶構造は、ＣａＯ相とＭｇＯ相が混在したものであり、ＣはＣａＯとＭｇＯとが共存する結晶粒の粒子間に板状に充填される形で存在している。ノズル内周面の材質がマグネシアライム系耐火物であるとＡｌ₂Ｏ₃析出物の付着が少ない理由は、溶融金属から析出したＡｌ₂Ｏ₃がノズル内周面に付着したとき、耐火物中のＣａＯ相と付着Ａｌ₂Ｏ₃とが反応して低融点物質を生成し、そのために付着した析出物が再度溶融金属中に浮遊していくためであると考えられる。従って、ノズル内周面を形成する耐火物中にＣａＯ相が存在すれば、析出物付着を防止する能力を有する。マグネシアライム系耐火物中のＭｇＯ／ＣａＯが３２以下であれば、耐火物中に確実にＣａＯ相を存在させることができ、析出物付着防止効果を発揮することができる。ＭｇＯ／ＣａＯ比が低いほどＣａＯ相の存在比率が増大するので、析出物付着防止効果を向上させることができる。ＭｇＯ／ＣａＯ≦１であるとより好ましい。ＭｇＯ／ＣａＯ≦０．７２であるとさらに好ましい。

マグネシアライム系耐火物中のＭｇＯ相は、溶融金属中のＡｌ₂Ｏ₃と比較的融点の高い反応生成物をつくるため、ノズル内面耐火物の溶損を抑制するという機能を有する。この機能を発揮させるためには、ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．０３とすることが必要である。ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．２であるとより好ましい。ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．４２であるとさらに好ましい。

マグネシアライム系耐火物を製造するに際し、耐火物中のＣａＯ−ＭｇＯ源として通常はドロマイトを用いる。ドロマイト中のＣａＣＯ₃とＭｇＣＯ₃の比率が生産地によって異なるので、ドロマイトを用いて製造した耐火物中のＭｇＯ／ＣａＯ比は０．４９〜１の範囲に存在することになる。この範囲であれば上記好ましいＭｇＯ／ＣａＯ比を実現することができる。

マグネシアライム系耐火物中にＣを含有させると、Ｃがもつ高熱伝導性により、耐熱スポーリング性に優れるという機能を有する。この機能を発揮させるためには、Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）を０．０５以上とする必要がある。０．１５以上であればより好ましい。ただし、Ｃ含有量が高すぎると、Ｃの酸化による損耗が大きくなるので、Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）≦０．４０とする。Ｃ／（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃ）≦０．３５であるとより好ましい。

マグネシアライム系耐火物においては、ＣａＯ＋ＭｇＯ＋Ｃの合計を９０質量％以上とする。不純物の含有量が１０％超となると、耐火性が低下するとともに、耐火物の主要物質との低融点物質を形成し易くなるため本発明の内孔体としての特性が得られなくなるためである。

本発明において、ジルコニアライムグラファイト耐火物（以下「ＺＣＧ耐火物」ともいう。）とは、Ａｌ₂Ｏ₃付着防止能を有するＣａＯ含有耐火物で、ジルコニアライムクリンカーを骨材とし、その耐スポール性を黒鉛で補った材質である。

本発明において、ジルコニアグラファイト耐火物（以下「ＺＧ耐火物」ともいう。）とは、化学的に安定で高融点であるジルコニアを骨材とし、その耐スポール性を黒鉛で補った材質である。

本発明において、アルミナグラファイト耐火物（以下「ＡＧ耐火物」ともいう。）とは、ＭｇＯやＺｒＯ₂より低い融点ではあるが、化学的に安定なアルミナを骨材とし、その耐スポール性を黒鉛で補った材質である。

アルミナグラファイト（ＡＧ）耐火物中のＡｌ₂Ｏ₃含有量は６０〜８０質量％程度の含有量となっている。従来、マグネシアライム系（ＭＣ系）耐火物とＡＧ耐火物とを接触させたときに接触部分が溶損するのは、主にＡＧ耐火物中に含有するＡｌ₂Ｏ₃成分がＭＣ系耐火物中のＣａＯと反応し、低融点物質を生成するためである。それに対し、ジルコニアライムグラファイト（ＺＣＧ）耐火物やジルコニアグラファイト（ＺＧ）耐火物中にはＡｌ₂Ｏ₃成分の含有量が少なく、結果としてＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物をＭＣ系耐火物と接触させても接触部分が溶損することがない。

また、１０００℃における熱膨張率を各耐火物種類毎に対比すると、ＡＧ耐火物が０．２％であるのに対し、ＭＣ系耐火物は０．６％と大きな熱膨張率を有し、両者の熱膨張率差が大きかった。外周ＡＧ耐火物、内周ＭＣ系耐火物で一体成形すると、高温加熱時に内周のＭＣ系耐火物の膨張量が外周のＡＧ耐火物の膨張量より大きく、これがために外周ＡＧ耐火物が割れやすいという問題を有していた。一方、ＺＣＧ耐火物は熱膨張率が０．４％、ＺＧ耐火物は熱膨張率が０．４％であって、ＭＣ系耐火物との熱膨張率差がＡＧ耐火物よりも少ない。従って、外周にＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物、内周にＭＣ系耐火物を用いて両者を一体成形したとしても、高温加熱時の熱応力起因の割れ発生を軽減することが可能となる。

本発明は上記知見に基づき、有底円筒形状の浸漬ノズルにおいて、図２、３に示すように、円筒内周部をＭＣ系耐火物２２、円筒外周部をＺＣＧ耐火物又はＺＧ耐火物２４で形成し、円筒内周部のＭＣ系耐火物２２と円筒外周部のＺＣＧ耐火物又はＺＧ耐火物２４との間を一体成形する。スリーブ挿入ではなく一体成形することの利点を生かし、吐出孔先端９を含めてＭＣ系耐火物２２で形成される。吐出孔先端９とは、吐出孔２を形成する内壁のうち浸漬ノズル外周に開口する先端部分を意味する。スリット３を有する浸漬ノズル（図３）においては、スリット先端９を含めてＭＣ系耐火物２２で形成される。円筒内周部のＭＣ系耐火物２２と円筒外周部のＺＣＧ耐火物又はＺＧ耐火物２４との間を一体成形する領域は、浸漬ノズル１の全長である必要はなく、少なくとも吐出孔２を含む領域であれば良い。また、吐出孔２を含む領域の円筒外周部の大部分はＺＣＧ耐火物またはＺＧ耐火物で形成されるが、吐出孔２のごく近傍１０（スリット３を有する場合は吐出孔２及びスリット３のごく近傍１０）については内周側のＭＣ系耐火物２２が露出し、その外側がＭＣ系耐火物２４で形成される（図２（ｄ）、図３（ｄ）参照）。

ＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物２４の熱膨張率が大きいといっても、ＭＣ系耐火物２２の熱膨張率に比較するとまだ小さい。従って、内周部がＭＣ系耐火物２２、外周部がＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物２４で両者が一体成形された浸漬ノズルについては、高温加熱時の熱応力はまだ存在する。本発明においては、円筒内周部のＭＣ系耐火物２２の厚さを７ｍｍ以下と薄くすることにより、ＭＣ系耐火物２２の膨張によってＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物２４を押し広げようとする力を小さくし、結果として熱応力を小さくして耐火物が破損する可能性をより少なくすることができる。

ＭＣ系耐火物２２の厚さを７ｍｍ以下としたのは、７ｍｍ以下であれば外周側の耐火物にかかる熱応力を十分小さくすることができるとともに、７ｍｍ程度の厚さがあれば、連続鋳造中に内周側耐火物が損耗しても損耗しろとして十分であり、浸漬ノズルの寿命を確保することができるからである。

ＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物２４は高価であるから、浸漬ノズルの全長についてその外周部をＺＣＧ耐火物やＺＧ耐火物２４にしたのではコストが上がりすぎるという問題を有する。本発明においては、図１に示すように、浸漬ノズル１の上側部分は、円筒内周部がマグネシアライム系耐火物スリーブ２８であり、円筒外周部がアルミナグラファイト耐火物２７であり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブ２８は円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物２７中にスリーブ挿入することとすると好ましい。スリーブ挿入とするので、外周部耐火物と内周部耐火物との間に目地耐火物２９を充填することが可能である。これにより、外周部のＡＧ耐火物２７と内周部のＭＣ系耐火物スリーブ２８とを接触させず、耐火物の溶損を防止することができるとともに、目地耐火物２９が縮まることによって高温加熱時の熱応力発生を防止することができる。従って、浸漬ノズルの上側部分について、外周部をコストの安いＡＧ耐火物２７とし、内周部の全長を難付着性のＭＣ系耐火物スリーブ２８とすることが可能となる。

図１に示す浸漬ノズル１においては、吐出孔２を含む領域の外周側耐火物としてジルコニアライムグラファイト耐火物２５を用い、浸漬ノズル１のパウダーライン部の外周側耐火物としてジルコニアグラファイト耐火物２６を用いている。このように材質を選択することにより、本発明の耐火物の機能を満たしつつ、最も安価に製造することができる。

上記浸漬ノズルの製造に際しては、内周側のマグネシアライム系耐火物２２、外周側のジルコニアライムグラファイト耐火物２５、ジルコニアグラファイト耐火物２６アルミナグラファイト耐火物２７を一体成形し、その後に浸漬ノズル上方からマグネシアライム系耐火物スリーブ２８をスリーブ挿入し、マグネシアライム系耐火物２８とアルミナグラファイト耐火物２７との間に目地耐火物２９を充填する。

２個の吐出孔とスリットとを有する浸漬ノズルにおいて、浸漬ノズルから流出する溶湯の流出については、浸漬ノズルの下方から吐出孔開口方向までの各方向について、どの方向についても均一に溶湯流が存在することが望ましい。溶湯流が特定の方向のみに向いていると、その方向の流速が大きくなり、溶湯の深部へ向かう流れや吐出孔からの吐出流を増大させることとなるからである。また、タンディッシュから浸漬ノズルを通しての溶湯流量を調整する目的でスライディングノズルを用いた場合、溶湯流量を小さくするためにスライディングノズル開口面積を小さくすると、開口部位が浸漬ノズルの中心軸からずれることとなる。従来の分散ノズルを用いたのでは、スライディングノズルの開口部位が浸漬ノズル中心軸からずれたときに、吐出孔からの溶湯流の方向が吐出孔開口方向からずれを生じることがある。

２個の吐出孔２とスリット３とを有する本発明の浸漬ノズルにおいて、図４に示すように、円筒底部４におけるスリット３と接する部位及び吐出孔底部６におけるスリット３と接する部位は上方に傾斜しており、円筒底部４が形成する面と吐出孔底部６が形成する面との間には実質的に段差を有しない形状とすると好ましい。このような形状にすることで、鋳型内の下向き流れと吐出流れとを連続させることができるとともに、スライディングノズルを用いた場合でも吐出孔からの吐出流がずれを生じない。

浸漬ノズル内の液体流路に滑らかでない角が存在すると、その角で液体の流れに剥離が生じ、負圧になる場合がある。図３に示す浸漬ノズルにおいて液体流路の滑らかでない角としては、吐出孔頂部８における円筒の側壁５と接する部位がある。このような形状の浸漬ノズルを用いた場合、鋳型内メニスカス近傍の流れに乱れが生じて溶融パウダーが吐出孔２の近傍まで潜り込んだときに、溶融パウダーが吐出孔２に吸い込まれるパウダー吸い込みが発生することがある。吐出孔２に吸い込まれた溶融パウダーは、吐出流に伴われて鋳片の深い部分にトラップされ、鋳片内部欠陥となる可能性が高い。

本発明においては、２個の吐出孔２とスリット３とを有する浸漬ノズルにおいて、図４（ａ）に示すように、吐出孔頂部における円筒の側壁と接する部位は円筒の側壁に滑らかに接する曲面１１を形成すると好ましい。これにより、吐出流が吐出孔の頂部で起こす剥離が軽減され、そのために溶融パウダーが吐出孔へ吸い込まれる現象が解消される。

２ストランドの垂直曲げ型スラブ連続鋳造機により、本発明及び比較例の浸漬ノズルを用いて鋼の連続鋳造を行った。スラブ厚さは２４０ｍｍ、スラブ幅は１９００ｍｍ、溶鋼取鍋容量は３００トンである。鋳造品種は低炭Ａｌキルド鋼、連々鋳数（同一のタンディッシュを用いて鋳造するヒート数）は５、鋳造速度は１．５ｍ／ｍｉｎとした。

本発明例として図４に示す浸漬ノズルを用いた。円筒側壁５、スリット３及び吐出孔２先端まで、溶湯流と接する部位についてはすべてＭＣ系耐火物２２を用いている。浸漬ノズルの外周部には、パウダーラインはＺＧ、バウダーラインより吐出孔側はＺＣＧ、それ以外はＡＧ耐火物を用いた。

比較例として図７に示す浸漬ノズルを用いた。浸漬ノズル外周部はＡＧ耐火物２７であり、その内部にスリーブ状にＭＣ系耐火物２２を挿入し、ＡＧ耐火物２７とＭＣ系耐火物２２との間には目地耐火物２９を配置している。吐出孔２先端付近にはＡＧ耐火物２７が露出している。

連続鋳造機の一方のストランドに本発明例の浸漬ノズルを装着し、他方のストランドに比較例の浸漬ノズルを装着し、鋳造を行った。

比較例の浸漬ノズルについては、第４ヒートの中期よりタンディッシュスライディングノズルの開度が増加し始め、浸漬ノズルがつまり始めている徴候を示した。使用後の浸漬ノズルを調査したところ、吐出孔周りに介在物が付着しており、閉塞傾向が確認された。一方、スリット付近の溶損が著しく、スリット幅が初期の１．５倍程度となっていた。これは吐出孔の閉塞により吐出流の分配がスリット側に偏った結果と考えられる。このような形状では、水モデル試験の結果から、健全な形状のノズルに比べ溶鋼の下降流による介在物の浸漬深さが１．４倍程度に増加することが確認されており、鋳片の清浄性悪化が懸念される。

本発明例の浸漬ノズルについては、連々鋳の５ヒートを通じてタンディッシュスライディングノズル開度、その他鋳造状況に変化はなく安定していた。使用後の浸漬ノズルは内面の材質が平均で３ｍｍ程度溶損しているのが確認されたが、各部の溶損はほぼ均一であり、吐出孔、スリットとも溶損後も開口面積のバランスは維持されていた。よって鋳造末期まで狙いとする流動が維持されていたものと考えられる。

本発明の浸漬ノズルを示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面全体図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面部分図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＡ−Ａ矢視断面部分斜視図である。本発明の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。本発明の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＡ−Ａ矢視断面斜視図である。本発明の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。比較例の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。比較例の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。比較例の浸漬ノズルを示す部分図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視断面図、（ｄ）はＤ−Ｄ矢視図である。

符号の説明

１浸漬ノズル
２吐出孔
３スリット
４円筒底部
５円筒側壁
６吐出孔底部
７吐出孔側壁
８吐出孔頂部
９先端
１０吐出孔又はスリットのごく近傍
１１曲面
２２マグネシアライム系耐火物
２４ジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物
２５ジルコニアライムグラファイト耐火物
２６ジルコニアグラファイト耐火物
２７アルミナグラファイト耐火物
２８マグネシアライム系耐火物スリーブ
２９目地耐火物

Claims

有底円筒状であり、円筒形の側壁の下部には２個の吐出孔が円筒に軸対称の位置に配置された連続鋳造用の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルを長手方向に上側部分と下側部分の２部分に区分し、該下側部分は少なくとも吐出孔を含む領域であり、
前記下側部分の円筒内周部は吐出孔先端を含めてマグネシアライム系耐火物で形成され、前記下側部分の円筒外周部であって前記吐出孔先端のマグネシアライム系耐火物で形成された部分を除く部分はジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物で形成され、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物と円筒外周部のジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物との間は一体成形されてなり、
浸漬ノズルの前記上側部分は、円筒内周部がマグネシアライム系耐火物スリーブであり、円筒外周部がアルミナグラファイト耐火物であり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブは円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物中にスリーブ挿入されてなり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブと円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物との間に目地耐火物を充填してなることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
有底円筒状であり、円筒形の側壁の下部には２個の吐出孔が円筒に軸対称の位置に配置され、円筒底部及び両吐出孔の底部を連ねて外部に開口するスリットが設けられた連続鋳造用の浸漬ノズルであって、該浸漬ノズルを長手方向に上側部分と下側部分の２部分に区分し、該下側部分は少なくとも吐出孔を含む領域であり、
前記下側部分の円筒内周部は吐出孔先端及びスリット先端を含めてマグネシアライム系耐火物で形成され、前記下側部分の円筒外周部であって前記吐出孔先端及びスリット先端のマグネシアライム系耐火物で形成された部分を除く部分はジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物で形成され、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物と円筒外周部のジルコニアライムグラファイト耐火物又はジルコニアグラファイト耐火物との間は一体成形されてなり、
浸漬ノズルの前記上側部分は、円筒内周部がマグネシアライム系耐火物スリーブであり、円筒外周部がアルミナグラファイト耐火物であり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブは円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物中にスリーブ挿入されてなり、円筒内周部のマグネシアライム系耐火物スリーブと円筒外周部のアルミナグラファイト耐火物との間に目地耐火物を充填してなることを特徴とする連続鋳造用の浸漬ノズル。
円筒内周部のマグネシアライム系耐火物の厚さは７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用の浸漬ノズル。