説明

連続鋳造用ノズル

【課題】連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを防止すると共に、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持できる連続鋳造用ノズルを提供する。
【解決手段】本発明の連続鋳造用ノズル1は、ノズル本体2と、ノズル本体2内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔3とを有し、ノズル内孔3の内孔面3aには、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タンディッシュからモールドに溶鋼を注入する浸漬ノズル、ロングノズル、タンディッシュ上ノズル等の連続鋳造に用いられるノズルに関するものである。より詳しくは、溶鋼と接触する内孔にアルミナ付着防止機能を有する耐火物を配置した連続鋳造用ノズルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋼片の鋳造に際して、連続鋳造用ノズルの内孔面には、溶鋼中のアルミナ介在物が付着・合体・脱落を繰り返し、それらが溶鋼流と共に鋼片内に取り込まれて鋼片の欠陥となり品質の低下を招いている。特に、これらアルミナ介在物の内孔面への付着は、アルミキルド鋼の連続鋳造において顕著である。
【0003】
この問題を解決する方法として、連続鋳造用ノズルを構成する耐火物や内孔面を構成する耐火物に、石灰クリンカー、ドロマイトクリンカー、カルシウムジルコネート等の骨材をCaO源として含有させ、付着したアルミナとの反応によってCaO−Al系の低融物を生成させるという方法が提案されている。
【0004】
しかし、CaO源として上記従来のアルミナ難付着性材料を使用して形成された耐火物は、保管中に水和が進行して成形状態および強度を保持できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006−68799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、すなわち、本発明の課題は、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを防止すると共に、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持できる連続鋳造用ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するものは、ノズル本体と、該ノズル本体内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔とを有し、該ノズル内孔の内孔面には、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されていることを特徴とする連続鋳造用ノズルである。
【0008】
前記ノズル内孔の内孔面に配された耐火物は、CaO成分の含有量W1と、MgO成分、Al成分およびSiO成分の含有量W2との質量比W1/W2が0.05〜0.50となるように配合されるとともに、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して構成されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に記載した連続鋳造用ノズルによれば、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートがCaO源として機能するため、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することを防止できる。また、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは常温では自然に水和しないため、保管中に水和が進行することなく、内孔面を構成した耐火物の成形状態および強度を保持できる。
【0010】
請求項2に記載した連続鋳造用ノズルによれば、上記請求項1の効果に加え、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位におけるアルミナの付着を防止できると共に、耐食性にも優れた連続鋳造用ノズルを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の連続鋳造用ノズルの一実施例の縦断面図である。
【図2】本発明の連続鋳造用ノズルの作用を説明するためのノズル本体の縦断面写真である。
【図3】従来の連続鋳造用ノズルのノズル本体の縦断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明では、ノズル内孔3の内孔面3aに、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物を配したことで、連続鋳造用ノズル1の溶鋼と接触する部位にアルミナが付着することが防止され、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度を保持できる連続鋳造用ノズル1を実現した。
【実施例1】
【0013】
本発明の連続鋳造用ノズルを図1に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の連続鋳造用ノズル1は、図1に示すように、ノズル本体2と、ノズル本体2内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔3とを有し、ノズル内孔3の内孔面3aには、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されている。以下、各構成について順次詳述する。
【0014】
ノズル本体2は、黒鉛等や有機樹脂等の炭素含有原料と様々な酸化物を組み合わせて形成した耐火物により構成されており、略円筒体で、その上部には上方に向かって徐々に拡径した首部が一体成形されている。
【0015】
ノズル本体2の中心部には、溶鋼が流れるノズル内孔3がノズル本体2の上端から下端まで貫通して形成されている。より具体的には、ノズル内孔3は、上部においては略円錐状に上方に向かって拡径し上端開口に連通しており、下部においては吐出口5に連通している。なお、この実施例の吐出口5は単孔であるが、一般的には水平方向に2つの吐出口が設置されていてもよい。
【0016】
ノズル内孔3の内孔面3aの内側には円筒状の耐火物4が配されている。この耐火物4は、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して形成されている。
【0017】
カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは、CaOとSiOを主成分とする耐火原料であり、CaO源として添加されると共に、これらが常温では自然に水和しないとの知見に基づき、保管時の水和防止を目的として添加されている。
【0018】
より具体的には、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは、CaOとSiOを主成分とするものであるため、ノズル内孔3の内孔面3aに配された耐火物4に溶鋼を通過させた場合、溶鋼中のAlは耐火物4の稼動面に付着する。稼動面に付着したAlは、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート中のCaOと反応し、CaO−Al−SiO系化合物を生成し溶鋼と共に流出するため、耐火物4の稼動面にAlが付着することが防止さる。また、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケートは常温では自然に水和しないため、保管中に水和が進行することなく成形状態および強度が保持される。
【0019】
バインダーとしては、一般的に耐火物に使用される無機バインダーまたは有機バインダーであればどのようなものでもよいが、好ましくは有機バインダーである。有機バインダーは、カーボンボンドを形成するために使用され、例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂、タール、ピッチ等が好適に使用できる。
【0020】
なお、この実施例の耐火物4は、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーから形成されているが、これら以外の原料も悪影響を与えない範囲であれば、それぞれの原料の特有な効果を期待して添加したものも本発明の範疇に包含される。例えば、アルミナ、ムライト、ロー石、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、カーボンフラッグ、Al、Si等の金属粉、B4Cのような酸化防止剤、ガラス成分等は少量であれば使用可能である。
【0021】
耐火物4は配合物にバインダーを添加して、公知の方法にて混練し、成形、熱処理することで得られる。成形後には、使用しているバインダー等に応じて適切な温度で熱処理して耐火物を作製する。
【0022】
内孔3の内孔面3aに耐火物4を配する方法としては、ノズル本体2の成形と同時に一体成形する方法、ノズル本体2のみを成形した後、ノズル内孔3の内孔面にコーティングしたり流し込み成形する方法、さらには、耐火物4を別に製造しておき、モルタル等を介してノズル本体2に配置する方法等が挙げられる。この実施例は、耐火物4を別に製造しノズル本体2に配置する方法で作製されている。
【0023】
また、耐火物4は、CaO成分の含有量W1と、MgO成分、Al成分およびSiO成分の含有量W2との質量比W1/W2が0.05〜0.50となるように配合されて構成されていることが好ましい。
【0024】
これは、W1/W2が0.05未満となるよう配合すると、CaO成分が少なすぎて、CaO−Al系の低融物が形成されないため、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接触する部位におけるアルミナの付着が顕著化してしまうからであり、他方、W1/W2が0.5を越えると、CaO成分が多すぎて、溶鋼中のAlとの反応によってCaO−Al系の低融物が大量に生成され、その結果、溶損が大きくなり耐食性に問題が発生するからである。
【0025】
(アルミナ付着性試験1)
以下の表1に示すように各耐火原料を配合して混練した後、成形した成形体を800℃で熱処理して比較例1または実施例1のサンプル体を作製した。
【0026】
高周波誘導炉により低炭素アルミキルド鋼を1550℃に溶解し、比較例1または実施例1のサンプル体を回転させることによって1.5m/secの周速を与えながら溶鋼中に2時間浸漬した後、引き上げてアルミナの付着量をそれぞれ測定した。
【0027】
実施例1の付着指数は比較例1を100とした指数で表示し、指数は小さいほどアルミナの付着が少ないことを意味するが、実施例1の付着指数は3であり、比較例1に比してアルミナ難付着性が著しく向上していることが確認された。
【0028】
【表1】

【0029】
(アルミナ付着性試験2)
上記表1に示した比較例1と実施例1の配合組成によりそれぞれ作製した耐火物4(円筒体)を、図1に示すように内孔面3aに配した浸漬ノズルをアルミキド鋼の鋳造にそれぞれ用いた。鋳造時間180分の後、浸漬ノズルをカットして縦断面をそれぞれ観察した。
【0030】
その結果、比較例1で耐火物を形成したものは、図3に示すように、内孔面にアルミナが多量に付着して白くなっているのに対して、実施例1で耐火物を形成したものは、アルミナが目視できずその付着が非常に軽微であることが確認された。
【0031】
(水和性試験)
上記表1の実施例1の配合組成により作製したサンプル体を、湿度90%、温度25℃に調製した装置に7日間放置した後、X線回析装置にて水和物を計測したが水和物は検出されなかった。これにより、実施例1は水和が進行せず、CaOの耐消化性に優れていることが確認された。
【0032】
(アルミナ付着性および耐食性試験)
以下の表2に示すように、W1/W2の質量比(CaO成分の含有量W1と、MgO成分、Al成分およびSiO成分の含有量W2との質量比)が異なるように各耐火原料を配合して混練した後、成形した成形体を800℃で熱処理して、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6のサンプル体をそれぞれ作製した。
【0033】
つぎに、高周波誘導炉により低炭素アルミキルド鋼を1550℃に溶解し、実施例2ないし実施例6のサンプル体を回転させることによって1.5m/secの周速を与えながら溶鋼中に2時間浸漬した後、引き上げてアルミナの付着量および溶損量をそれぞれ測定した。
【0034】
さらに、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5、実施例6のサンプル体について、W1/W2の質量比が0.2である実施例4のアルミナ付着量または溶損量をそれぞれ溶損指数1.00、アルミナ付着指数1.00として、それぞれの付着指数および溶損指数を算出して以下の表2の結果を得た。
【0035】
【表2】

【0036】
さらに、表2の付着指数および溶損指数を用いて、W1/W2と付着指数・溶損指数との相関関係をグラフに表したところ、以下の表3を得た。
【0037】
【表3】

【0038】
表3より、W1/W2が0.05より小さくなると、CaO成分が少なすぎて、アルミナの付着指数が著しく高くなり、アルミナの付着が顕著化してしまうことが確認された(W1/W2が0.03の実施例2参照)。他方、W1/W2が0.5を越えると、CaO成分が多すぎて、溶鋼中のAlとの反応によってCaO−Al系の低融物が大量に生成され、その結果、溶損が大きくなって耐食性に問題が発生することが確認された(W1/W2が0.60の実施例6参照)。
【0039】
これにより、ノズル内孔3の内孔面3aに配される耐火物4としては、CaO成分の含有量W1と、MgO成分、Al成分およびSiO成分の含有量W2との質量比W1/W2が0.05〜0.50となるように配合されると、アルミナの付着を防止できると共に、耐食性にも優れた連続鋳造用ノズルを構成できることが検証された。
【符号の説明】
【0040】
1 連続鋳造用ノズル
2 ノズル本体
3 ノズル内孔
3a 内孔面
4 耐火物
5 吐出口

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ノズル本体と、該ノズル本体内を貫通して形成され溶鋼が流通するためのノズル内孔とを有し、該ノズル内孔の内孔面には、カルシウムシリケートまたはダイカルシウムシリケート、マグネシア、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理した耐火物が配されていることを特徴とする連続鋳造用ノズル。
【請求項2】
前記ノズル内孔の内孔面に配された耐火物は、CaO成分の含有量W1と、MgO成分、Al2O3成分およびSiO2成分の含有量W2との質量比W1/W2が0.05〜0.50となるように配合されるとともに、黒鉛およびバインダーを添加して混練、成形および熱処理して構成されたものである請求項1に記載の連続鋳造用ノズル。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2011−206781(P2011−206781A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−74352(P2010−74352)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【出願人】(000244176)明智セラミックス株式会社 (40)
【Fターム(参考)】