JP2000334550A - 連続鋳造用浸漬ノズルのコーティング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用浸漬ノズルの内・外管面に化学的
に安定な酸化物を形成し、形成した酸化物の被膜を凹凸
の小さい平滑面にすることができるコーティング剤を提
供する。 【解決手段】 （１）耐火性の酸化物、バインダ、有機
系糊剤および分散媒から構成されたコーティング剤にお
いて、粒子径１０〜２００ｎｍの超微粒子の耐火性の酸
化物を有機系糊剤および分散を除く配合量で５０〜８０
重量％含有し、該超微粒子中のＭｇＯを配合量で４０〜
８０重量％含有する。（２）上記（１）に記載の超微粒
子の主成分であるＭｇＯを除く耐火性の酸化物がＭｎ
Ｏ、ＳｉＯ₂ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂
Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ の内の１
種以上である。（３）上記（２）に記載の超微粒子の耐
火性の酸化物の内、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂
の１種以上の合計配合量が有機系糊剤および分散媒を除
く配合量で１０重量％未満である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造用浸漬ノ
ズルの内・外管面に被覆するコーティング剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造では取鍋からタンデシュ、タン
デシュからモ−ルドに溶鋼を移動させているが、それぞ
れは浸漬ノズルを通じて連続化している。この浸漬ノズ
ルには耐食性、耐スポ−リング性に優れたアルミナ・グ
ラファイト質煉瓦が適用されている。特に、アルミナマ
グネシア系の酸化物を被覆した内管は、多数提案されて
いる。アルミナマグネシア系の酸化物に、さらに、鉄酸
化物を内管の溶鋼浸漬面に塗布したものが使用されてい
る。これは、内管の溶鋼浸漬面上で溶鋼中から析出した
アルミナとコーティング剤中の鉄酸化物（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）
とを反応させてアルミナ付着層の形成を防止することを
狙いとしたものである（「耐火物」Ｎｏ．５０、Ｖｏ
ｌ．１０、１９９８、ｐ５１０）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
酸化鉄粉体は粒径が１００μｍ〜１ｍｍと粗粒であるた
め、形成した酸化物の被膜は凹凸が大きく、コーティン
グ剤の添加量によっては内管面で侵食され易く安定した
効果が得られない。また、形成された被膜の剥離、垂れ
落ちまたは球滴化等の問題もあり、安定した被膜を形成
するコーティング剤が必要であった。

【０００４】本発明の目的は、連続鋳造用の浸漬ノズル
の内管面に加えて、外管面にも化学的に安定な凹凸の小
さい平滑な酸化物を形成でき、従来問題になっていた剥
離、垂れ落ちまたは球滴化等の問題を低減できるコーテ
ィング剤を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、各種試験を
重ねた結果、下記の知見を得た。 （Ａ) 耐火性の酸化物、バインダ、有機系糊剤および分
散媒から構成されたコーティング剤において、有機系糊
剤および分散媒を除く配合量で５０〜８０重量％を粒子
径１０〜２００ｎｍの超微粒子の耐火性の各種酸化物を
含有し、超微粒子中のＭｇＯの配合量を有機系糊剤およ
び分散媒を除く配合量で４０〜８０重量％含有するコー
ティング剤を連続鋳造用浸漬ノズルの内・外管面に使用
すると、化学的に安定な酸化物を形成でき、しかも形成
被膜表面を凹凸の小さい平滑面にすることができる。

【０００６】（Ｂ) 上記超微粒子は、、ＭｇＯを主成分
として、ＭｎＯ、ＳｉＯ₂ 、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｆｅ₂
Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｚｒ
Ｏ₂との組合わせからなる混合物を用いると、さらに連
続鋳造用浸漬ノズルの内・外管面に化学的に安定な酸化
物を形成でき、しかも形成被膜表面を凹凸の小さい平滑
面にすることができる。

【０００７】（Ｃ) 上記酸化物の内で、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ は、合計配合量で１０重量％未満の
範囲で使用するのが好ましい。これらの成分は、１０重
量％以上になると連続鋳造用浸漬ノズルの内・外管面の
耐火物を劣化（酸化、侵食）させるため連続操業上好ま
しくない。

【０００８】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、下記のとおりである。

【０００９】（１）耐火性の酸化物、バインダ、有機系
糊剤および分散媒から構成されたコーティング剤におい
て、粒子径１０〜２００ｎｍの超微粒子の耐火性の酸化
物を有機系糊剤および分散を除く配合量で５０〜８０重
量％含有し、該超微粒子中のＭｇＯを配合量で４０〜８
０重量％含有することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズ
ルのコーティング剤。

【００１０】（２）超微粒子の主成分であるＭｇＯを除
く耐火性の酸化物がＭｎＯ、ＳｉＯ₂ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂
Ｏ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｙ₂
Ｏ₃、ＺｒＯ₂ の内の１種以上であることを特徴とする
上記（１）に連続鋳造用浸漬ノズルのコーティング剤。

【００１１】（３）超微粒子の耐火性の酸化物の内、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ の１種以上の合計配合
量が有機系糊剤および分散媒を除く配合量で１０重量％
未満であることを特徴とする上記（２）に記載の連続鋳
造用浸漬ノズルのコーティング剤。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のコーティング剤は耐火性
の酸化物、バインダ、有機系糊剤および分散媒から構成
される。

【００１３】耐火性の酸化物は、粒径１〜１００μｍの
粉体である溶融シリカ、珪砂、長石およびカオリン等が
使用できる。

【００１４】耐火性の酸化物に、必要に応じて粒径が１
〜１００μｍのＳｉＣもしくはＳｉ₃ Ｎ₄ を有機系糊剤
および分散媒を除く配合量で２０重量％（以下、単に％
で重量％を示す）未満の範囲で配合することができる。
これらは、浸漬ノズル昇熱過程で溶融してシリケイトの
被膜となって本体材質を保護するが、２０％以上である
と被膜全体の垂れ落ちが顕著となり、被膜の機能は失わ
れるため、ＳｉＣもしくはＳｉ₃ Ｎ₄ は約１０％が適当
である。

【００１５】上記耐火性の酸化物に加えて、コーティン
グ剤に粒子径１０〜２００ｎｍの超微粒子の酸化物を有
機系糊剤および分散媒を除く配合量で５０〜８０％含有
させることにより、化学的に安定な被膜を形成でき、し
かも形成被膜の表面を凹凸の小さい平滑面にすることが
できる。

【００１６】しかし、超微粒子の粒子径が２００ｎｍ超
えると、形成被膜の凹凸が大きくなり、溶鋼浸漬面にお
いてアルミナクラスタ等の付着が起こり易くなる。ま
た、焼結性が低下するため多量のバインダを要する。さ
らに、分散媒中では沈降しやすくて均一な塗布処理が困
難となる。また、１０ｎｍ未満の超微粒子は大気中で瞬
時に凝集して超微粒子としての効果が発揮できない。超
微粒子の好ましい粒子径の範囲は、２０〜１００ｎｍで
ある。

【００１７】超微粒子のＭｇＯの配合量は、有機系糊剤
および分散を除く、各成分の合計量に対して４０〜８０
％が適当である。理由は、４０％未満では、化学的に安
定な被膜を形成できず、剥離が起き易いからであり、８
０％を超えると安定な被膜を形成する効果が飽和するか
らである。

【００１８】超微粒子の耐火性の酸化物は、好ましく
は、上記ＭｇＯを主成分として、その他、ＭｎＯ、Ｓｉ
Ｏ₂ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｔ
ｉＯ₂、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、およびＺｒＯ₂ から成る群
から選んだ１種もしくは２種以上の組合わせからなる混
合物を使用する。

【００１９】上記超微粒子の耐火性の酸化物の内で、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ は、合計配合量で１０
％未満の範囲で使用できる。これらの成分は、合計配合
量で１０％以上になると連続鋳造用浸漬ノズルの内・外
管面の耐火物を劣化（酸化、侵食）させるため連続操業
上好ましくない。

【００２０】ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂ は、ＭｇＯの
耐食性向上に有効である。しかしながら、経済性を勘案
すると合計配合量は５％程度とするのが好ましい。

【００２１】バインダは、硼酸塩、珪酸ソ−ダ系塩（水
ガラス）、シリコンオイル、板ガラス粉、アルミナセメ
ント等およびその混合物を用いる。バインダの配合量は
２０％未満が適当であり、下限値は５％である。

【００２２】有機系糊剤は、ポリビニルアルコ−ル（Ｐ
ＶＡともいう）、デキストリン等の糊、蔗糖、糖蜜等の
糖類、およびメチルセルロ−ス（ＭＣともいう）等の水
溶性有機物を用いるとよい。有機系糊剤の溶解、混合方
法は、所定量の分散媒で攪拌混合すればよい。混合粒子
が凝集しやすい場合には、超音波を掛けて分散媒中の気
泡を除去すると凝集を防止でき効果的である。

【００２３】分散媒は水が使用できる。水の他に、アル
コール類またはエステル類等が使用できる。分散媒の使
用量は、塗布手段、施工方法によって任意に決められ
る。

【００２４】被覆処理の施工方法は、混合液への浸漬、
スプレイノズルによる吹き付け、刷毛塗り、減圧槽内で
の含浸、電着塗装方式等であればよい。これらの施工方
法を変えて多層に被覆する方式でもよい。

【００２５】

【実施例】（実施例１）各種コーティング剤を調合して
炭素含有耐火物に塗布して所要温度で熱処理して被覆効
果を調査した。表１は、試験に使用した各種コーティン
グ剤の配合構成と評価試験結果を示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例１および２のコーティング剤は、有
機系糊剤としてＰＶＡを、分散媒として水を使用してＰ
ＶＡ３％水溶液を作製し、この水溶液中に表中に示す粒
径１０〜７４μｍの各種基材粉体とバインダを所定量配
合し、分散させてスラリ−状としたものである。

【００２８】本発明例１〜５のコーティング剤は、有機
系糊剤としてＰＶＡを、分散媒として水を使用して２．
７５％水溶液を作製し、この水溶液中に粒径５〜７４μ
ｍの各種基材粉体、粒径２０〜１７０ｎｍの超微粒子の
耐火性の各種酸化物との混合粉体および粒径１〜２０μ
ｍのバインダを所定量配合し、分散させてスラリ−状と
したものである。

【００２９】アルミナ−炭素系（Ａｌ₂ Ｏ₃ ：５０％、
Ｃ：２５％）の材料から切り出した内径φ２０ｍｍ、外
径φ６０ｍｍ、高さ６０ｍｍの円筒形状の被覆試験片の
全面に上記スラリ−状に調整したコーティング剤を刷毛
塗りし、１１５℃で２０時間乾燥した。この後に被覆試
験片を温度５００〜１５００℃のそれぞれの温度で２０
０分間加熱処理を行い、処理温度別の減量率と表面状態
を調査した。なお、減量率は、下記式から求めた。

【００３０】（被覆試験片の加熱処理前の重量−被覆試
験片の加熱処理後の重量）×１００／被覆試験片の加熱
処理前の重量（％）。

【００３１】また、表中の（剥離）等の記載は、各種コ
ーティング剤により形成された被膜の加熱処理時におけ
る観察結果の特記を示す。

【００３２】表１の評価試験結果に示すように、比較例
１では、１５００℃の処理温度で被膜の剥離が生じ、比
較例２では５００℃で被膜の剥離が生じ、１５００℃以
上の処理温度で被膜の垂れ落ちまたは球滴化が生じて安
定した被膜の形成ができなかった。

【００３３】これに対して本発明例１〜５のコーティン
グ剤では広い温度範囲で被膜の剥離等の問題が発生しな
いだけではなく、減量率も比較例１および２に比較して
小さかった。また、形成被膜表面を観察したところ、本
発明例１〜５の被覆試験片の表面は、比較例１および２
に比べて凹凸の小さい平滑面であった。

【００３４】（実施例２）図１（ａ）、（ｂ）は、本実
施例２で使用した浸漬ノズルの概略図を示す。同図に示
す浸漬ノズルの内・外管面に、実施例１で使用した本発
明例１のコーティング剤を刷毛塗りし、比較例１のコー
ティング剤も同様に同一ロットの浸漬ノズルの内・外管
面に刷毛塗りし、共に１０５℃で乾燥して被覆処理し
た。さらに、１２００℃まで昇熱後１００分間、１００
０℃で保温して放冷して熱処理後の酸化状況を調査し
た。

【００３５】なお、浸漬ノズル本体１の部材はアルミナ
−グラファイト質、溶鋼浸漬域部材２はアルミナ−グラ
ファイト質、およびパウダ−ライン部材３はジルコニア
−グラファイト質を使用して試験を実施した。

【００３６】この結果、比較例１のコーティング剤の場
合、浸漬ノズルの内管面では部分的な剥離と酸化が進行
し、浸漬ノズルの外管面で被膜の球滴化が起こり、酸化
も進行した。

【００３７】本発明例１のコーティング剤では、浸漬ノ
ズルの内管面および外管面とも全く被膜の剥離・球滴化
等の問題が発生しなかったし、酸化も進行しなかった。

【００３８】（実施例３）図２（ａ）、（ｂ）は、本実
施例３で使用した浸漬ノズルの概略図を示す。

【００３９】同図に示す浸漬ノズルの内・外管面に、実
施例１で使用した本発明例２のコーティング剤を刷毛塗
りし、比較例２のコーティング剤も同様に同一ロットの
浸漬ノズルの内・外管面に刷毛塗りし、実炉試験を行っ
た。

【００４０】試験した実炉は容量７５トンのスラブ用２
ストランドタンデシュで、使用した溶鋼４はいわゆるア
ルミキルドした極低炭素鋼である。それぞれのストラン
ドに本発明例２のコーティング剤を塗布した浸漬ノズル
と比較例２のコーティング剤を塗布した浸漬ノズルとを
設置して鋳込み温度１５５７℃、鋳込み速度１．７ｍ／
ｍｉｎで連続鋳造した。

【００４１】なお、浸漬ノズル本体１の部材はアルミナ
−グラファイト質、溶鋼浸漬域部材２はアルミナ−グラ
ファイト質、パウダ−ライン部材３はジルコニア−グラ
ファイト質、および浸漬ノズル内管部材６はアルミナ−
マグネシア質を使用して試験を実施した。

【００４２】この結果、比較例２のコーティング剤を塗
布した浸漬ノズルでは４ｃｈ目に湯面変動が発生して５
ｃｈ目に鋳込み速度を１．４ｍ／ｍｉｎに引き下げて終
了させた。

【００４３】一方、本発明例２のコーティング剤を塗布
した浸漬ノズルは、湯面変動等のトラブルがなく、６ｃ
ｈ目以降は１．８５ｍ／ｍｉｎに速度を上げて予定した
７ｃｈの連々指数で操業を終了できた。

【００４４】

【発明の効果】本発明のコーティング剤を使用すること
により、連続鋳造用浸漬ノズルの内・外管面に化学的に
安定な酸化物を形成し、形成した酸化物の被膜を凹凸の
小さい平滑面にすることができ、従来問題になっていた
被膜の剥離、垂れ落ちまたは球滴化等の問題を低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例２で使用した連続鋳造用浸漬ノズルを示
し、図１（ａ）は縦断面を示し、図１（ｂ）は、図１
（ａ）のＡ部の拡大図を示す。

【図２】実施例３で使用した連続鋳造用浸漬ノズルを示
し、図２（ａ）は縦断面を示し、図２（ｂ）は、図２
（ａ）のＢ部の拡大図を示す。の縦断面を示す。

【符号の簡単な説明】

１：浸漬ノズル本体、 ２：溶鋼浸漬域部材、 ３：パウダ−ライン部材、 ４：溶鋼、 ５：溶融パウダ−層、 ６：浸漬ノズル内管部材、 ７：実施例２で使用したコーティング剤により形成され
た被膜、 ８：実施例３で使用したコーティング剤により形成され
た被膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E014 DA00 DA01 DB03 4G030 AA03 AA04 AA07 AA08 AA12 AA16 AA17 AA25 AA27 AA36 AA37 AA60 BA29 GA07 GA14 GA16 PA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火性の酸化物、バインダ、有機系糊剤
   および分散媒から構成されたコーティング剤において、
   粒子径１０〜２００ｎｍの超微粒子の耐火性の酸化物を
   有機系糊剤および分散を除く配合量で５０〜８０重量％
   含有し、該超微粒子中のＭｇＯを配合量で４０〜８０重
   量％含有することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの
   コーティング剤。
2. 【請求項２】 超微粒子の主成分であるＭｇＯを除く耐
   火性の酸化物がＭｎＯ、ＳｉＯ₂ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、
   Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｙ₂ Ｏ
   ₃ 、ＺｒＯ₂ の内の１種以上であることを特徴とする請
   求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズルのコーティング
   剤。
3. 【請求項３】 超微粒子の耐火性の酸化物の内、Ｆｅ₂
   Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＴｉＯ₂ の１種以上の合計配合量が
   有機系糊剤および分散媒を除く配合量で１０重量％未満
   であることを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造用浸
   漬ノズルのコーティング剤。