JPH01150449A

JPH01150449A - 急冷金属薄帯製造用ノズル

Info

Publication number: JPH01150449A
Application number: JP30967987A
Authority: JP
Inventors: Toru Sato; 徹佐藤; Nobuyuki Morito; 森戸　延行; Shinji Kobayashi; 真司小林
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1987-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1989-06-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、溶融金属を移動冷却体に射出して急冷金属薄
帯を得る急冷金属薄帯製造用ノズルに関するものであり
、ノズルの組成と構造を特定した耐熱衝撃性に極めて優
れた急冷金属薄帯製造用ノズルに関するものである。

〈従来の技術〉急冷金属薄帯製造用ノズルは、金属溶湯を冷却体表面に
供給するためのものである。急冷金属薄帯を製造する際
の金属溶湯のノズルからの供給量は、一般の鋳造工程に
用いられるノズルなどに比べて少なくすることが必要で
ある。したがってノズルの溶湯射出口は小さ（なるが、
さらに射出口の表面粗さや寸法は厳密に管理されなけれ
ばならない、このため、ノズル材としては、例えば窒化
物、酸化物、硼化物などのなかでもとくに粒子の細かい
もので、耐熱衝撃性に優れ、かつ機械加工性に優れた材
料が要求される。しかし、−船釣にこれらの材料は、価
格が高く経済性の面で不利であり、また要求特性を十分
に満たしていない場合が多い。

このために、実開昭５９−７３０６０号公報には円筒型
ルツボ部に円錐台形の射出口部を脱着自在に装着した構
造になるノズルが提案された。しかしながら上記ノズル
では、射出口部とルツボ部の材質の違いからくる熱膨張
差について考慮されていないため、両者の熱膨張差に起
因した熱応力をうまく吸収できず、射出口部やスラスト
リングなどに割れを生じるおそれが大きいという問題点
がある。

また、特開昭６１−９９５４８号公報、特開昭５６−１
４０５８号公報および特開昭５６−８９３６１号公報に
はＡ／ＮやＢＮなどの窒化物をノズルの材質として用い
ることが提案されている。しかし、この提案はいずれも
ノズルスリット部のみを対象としているものである。

特開昭５６−８９３６１号公報には、溶湯保持部の材質
は一般に金属溶解用るつぼ材質として多用されているア
ルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系などが、さらに
特開昭５６−１４０５８号公報には、−ｉに石英ガラス
質を用いるが高温でクリストバライト化するので５０％
以上の窒素を含む窒化ケイ素質が良いとされている。

しかし、本発明者らの研究によれば、実験室的規模の数
グラム−数百グラムと溶湯量が少ない場合には、直接ノ
ズルの溶湯保持部内で溶解できるのでこれらの材質も適
切ではあるが、工場生産規模では溶湯全量をノズル内で
満たすことができないために、別の容器内からノズルに
溶湯を受けることになり、その時に受ける熱によってノ
ズル内で温度勾配が大きくなり、これが原因でノズル割
れが発生する。

また、工場生産規模のノズルにファインセラミックスを
用いる場合には、ノズルが極めて高価なものとなり製品
コストが高く、実用的ではない。

〈発明が解決しようとする問題点〉本発明は、前述のような問題点を解決−し、耐熱衝撃性
、耐侵食性に優れた象、冷金属薄帯製造用ノズルを提供
するためになされたものである。

〈問題点を解決するための手段〉本発明者らは、安価で耐熱衝撃性、耐侵食性に優れた急
冷薄帯金属製造用ノズルの製造について鋭意研究を重ね
た結果、ノズルの溶湯保持部と射出口部とを分割し、そ
れぞれに要求される材料特性をもった材料を選定するこ
とによって目的を達成できるとの知見をえ、その知見に
基づいて本発明をなすに至った。

本発明は、溶湯保持部の先端に射出口部を着脱自在に装
着して一体化した構造の急冷金属薄帯製造用ノズルであ
って、前記溶湯保持部がジルコン：２０〜９５重景％、
溶融シリカ：５〜８０重量％の組成の複合セラミックス
であることを特徴とする耐熱衝撃性に優れた急冷金属薄
帯製造用ノズルである。

〈作　用〉急冷金属薄帯製造用ノズルは、溶鋼を射出するに必要な
量の溶湯を保持しつつ、たとえば単ロール法では０．５
〜２ｍｍ幅のスリット状である射出口を有する射出口部
を具える必要がある。この場合溶湯保持部の材料には、
耐熱衝撃性と同時に耐侵食性、成型性、加工性も要求さ
れる。一方、射出口部には、上記材料特性の他に緻密加
工性、溶湯との濡れ性などが要求される。これらの材料
特性のすべてを１種類の耐火物材料で満たすことはでき
ない。

本発明はこの点に着目し、溶湯保持部と射出口部とを分
割することにより、それぞれの要求特性を満たす耐火物
材料を選定することで前記問題点を解決したものである
。

また、従来の急冷薄帯金属製造用ノズルは、すべてノズ
ル射出口における要求特性を追求したものであり、溶湯
保持部にはほとんど着目されていなかった。

本発明では、溶湯保持部にジルコン：２０〜９５重量％
（以下％と略す）、溶融シリカ：５〜８０％の組合せで
ある複合セラミックスを用い、耐侵食性。

耐熱衝撃性に極めて優れたノズルを提供するものである
。なお溶湯保持部の組成は、Ｚｒ０ｚ＋　Ｓｔｏｗに換
算５すると実質的にはＺｒ０ｚ　：　１３〜６４％＋　
Ｓｔｏｗ　：　３６〜８７％となる。

ジルコンの含有量を２０〜９５％と限定した理由はつぎ
のとおりである。

ジルコンは、２０％未満では、溶鋼によって高温にさら
された溶融シリカがクリストバライト化し、この部分に
欠落が生じたり、侵食によって凹凸が激しくなり出湯後
の再利用ができない。ジルコンが２０％以上になると、
溶融シリカとの結合性が強化されて耐食性が極めて改善
されるばかりでな（、熱間強度も著しく向上する。した
がってジルコンの下限範囲は２０％と限定する。

一方、ジルコンが９５％を超えると耐熱衝撃性が著しく
低下するために、ノズルの予熱時や溶湯が注がれた時の
熱応力に耐えることができない、これを防止するために
、ノズルを予熱する際に、ノズル内に温度勾配が生じな
いように予熱時の昇温速度を極めて遅くすることが必要
となり、かつ高い溶鋼温度付近まで予熱しなければなら
ず、生産性が著しく阻害される。

したがってジルコンの上限範囲は９５％までと限定する
。

ジルコンと溶融シリカとの比率（％）と、溶鋼侵食比（
％）、ノズル割れ発生臨界温度差（ΔＴ℃）との関係を
第２図に示した。

溶鋼侵食比は、ノズル内壁面に１４００°ＣのＦｅ−Ｂ
−５ｔ系溶湯が１０分間接触したときに、任意の２０角
の内壁面について接触前の内壁面と比べて内壁面が侵食
され減少された面積比（％）で示した。

ノズル割れ発生臨界温度差は、１４００℃の溶鋼をノズ
ルに注入しノズルに割れが発生した温度差（％）である
。

第２図から明らかなように本発明範囲のジルコン＝２０
〜９５％Ｉ溶融シリカ：５〜８０％の範囲では、ジルコ
ン２０％未満に比べて耐侵食性、耐熱衝撃性が飛躍的に
向上する。ジルコツ９５％以上テモ溶ＦＡ侵食比は本発
明材料と大差はないが、割れ発生臨界温度差が急激に低
下し、実用性はない。

本発明に係る材料と従来材料を使用したノズルを予備加
熱し、このノズルに溶湯を１０分間供給し、その後冷却
した過程におけるノズル割れ発生状況を第１表に示した
。

従来材料としてはジルコン単独、溶融シリカ単独、アル
ミナ・シリカ系２窒化珪素・炭化珪素系の４種類を用い
た。

従来材料ノズルは予備加熱、溶湯供給、冷却の過程中に
割れが発生している。

熔融シリカ単独ノズルは溶湯供給後の冷却過程で脆くな
って、無数の割れが発生した。

本発明では、ジルコン中に粒状あるいは不定型の溶融シ
リカを混在させたいわゆる複合セラミックス材料を溶湯
保持部の材料とすることによって、溶融シリカに骨材の
役割を担わせると共に、１０００℃前後においてジルコ
ンの変態熱膨張によってノズル内に発生する熱応力を吸
収する役割を持たせて耐熱衝撃性に優れたノズルを提供
できた。

したがって、溶湯保持部と組み合わせて用いる射出口部
の材質は、窒化はう素系、窒化珪素系等の窒化物の他に
、従来から知られているチタン酸化物系、アルミナ系等
の酸化物であっても何ら差し支えない、これらの材料の
中でもとくに、窒化珪素と窒化はう素の焼結材は耐熱衝
撃性、加工性。

溶湯との濡れ性等に優れ射出口部の材料として有効であ
る。

〈実施例〉（実施例１）ジルコン：２０％、溶融シリカ：８０％の組成の複合セ
ラミックスを溶湯保持部とし、射出口を有する５ｉｓＨ
ａ・ＢＮからなる射出口部を、これに耐熱接着剤で接合
した第１図に示すようなノズル（１，、−＝２５０　ａ
ｍ、　Ｌｚ＝　１．０ｍｍ）を用いて１０００°Ｃに予
熱後、１４００°Ｃの金属溶湯３００　ｋｇを１０分間
注湯し単ロール法で非晶質金属薄帯を作成した。

本実施例では、ノズルは溶湯保持部、射出口部ともに全
く割れなかった。

（実施例２）ジルコン：９０％、溶融シリカ：１０％の組成の複合セ
ラミックスを溶湯保持部とし、射出口を有する５ｉＪａ
・ＢＮからなる射出口部をこれに嵌合した第１図に示す
ようなノズル（Ｌ＋　＝　２５０ｍｍ、　Ｌｚ＝　１．
０ｍｍ）を用いて、１０００’Ｃに予熱後、１４００°
Ｃの金属溶湯３００　ｋｇを１０分間注湯し、単ロール
法で非晶質金属を作成した。

〈発明の効果〉本発明に係る急、冷金属薄帯製造用ノズルは、前述のと
おり耐熱衝撃性、耐侵食性に極めて優れているので、工
業的規模での溶湯射出時に溶湯保持部、射出口部いずれ
にも割れが発生せず、溶湯射出作業が円滑にでき、さら
に材料が従来品よりも安価で経済性の面でも多大の利益
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る急冷金属薄帯製造用ノズルの実
施例の模式図、第２図は、ジルコンと溶融シリカの比率
（％）と、溶鋼侵食比（％）、ノズル割れ発生臨界温度
差（°Ｃ）との関係を示すグラフである。１・・・ノズル、　　　　　　　２・・・溶湯保持部、
３・・・射出口部、　　　　　　４・・・射出口、５・
・・耐熱性接着剤。特許出願人　　　川崎製鉄株式会社第１図射出口第２図溶融シリカ比率（％）シルコニ／比率（％）

Claims

【特許請求の範囲】

溶湯保持部の先端に射出口部を着脱自在に装着して一体
化した構造の急冷金属薄帯製造用ノズルであって、前記
溶湯保持部がジルコン：２０〜９５重量％、溶融シリカ
：５〜８０重量％の組成の複合セラミックスであること
を特徴とする耐熱衝撃性に優れた急冷金属薄帯製造用ノ
ズル。