JPH01180761A - 溶融金属鋳造用ノズル耐火物 - Google Patents

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、円筒状の形状を有し、溶融金属をその内孔を
通して流下させる鋳造用ノズルに関する。

従来の技術とその問題点 溶融金属、特に鋼の連続鋳造に使用されるノズルは、溶
鋼の酸化防止、空気等の巻込み防止、スプラッシュ防止
等の役割を果たす重要な耐火物である。

鋳造開始時において、該ノズルはその内孔壁面を高温の
溶鋼流が接触流下することにより、急激に加熱されるが
、その外周部は予め予熱された温度以下にとどまってい
る。従って、ノズル耐火物の内壁面と外壁面の間に大き
な温度差を生じて、ノズル外壁面に発生する引張り応力
により縦割れあるいは輪切れ等の亀裂発生又は切損など
のトラブルを生じ易い。

従来、ノズル耐火物の材質としては、低熱膨張性の溶融
シリカ質、あるいは熱伝導率の高い黒鉛−マグネシア質
、黒鉛−アルミナ質等の黒鉛含有酸化物系の材質が使用
されており、特に後者の黒鉛含有酸化物系のものが耐食
性にも優れていることから、今日の連鋳用ノズル耐火物
の主流となっている。

黒鉛含有耐火物は、黒鉛の持つ低熱膨張、低弾性、高熱
伝導といった特性に加えて、黒鉛ならびに結合部バイン
ダーカーボンの応力緩和能に優れているという特性を利
用して亀裂発生に対する抵抗性すなわち耐熱スポール性
を高めたものであり、更に、溶鋼やスラグと濡れに＜＜
、共融性がないことから耐食性にも比較的優れていると
いう利点を併せ持っている。

黒鉛−マグネシア質、黒鉛−アルミナ質等の黒鉛含有酸
化物系耐火物が、従来の酸化物系耐火物に代って多用さ
れるに至った原因は、この黒鉛の優れた特性に負うとこ
ろが大きいが、一方では黒鉛は、高温下空気中で酸化さ
れ易いという欠点を有していることも周知の事実である
。従って、耐熱スポール性の観点からは、できるだけ高
黒鉛含有量の材質のものが望ましいものの、現実には黒
鉛含有量４０％以上のものは、空気と接する外壁部の酸
化損耗が大きいので、使用困難である。即ち、現在、一
般に使用されているノズル耐火物の黒鉛含有量は、耐酸
化性の観点からやむなく３５％以下程度に限定されてい
るため、耐熱スポール性の点でしばしば問題を生じてい
るのが実情である。

ノズルが、その内孔壁面を高温の溶鋼流が接触流下する
ことによって急激に加熱された場合、熱膨張により内壁
面側に圧縮応力が働き、一方性壁側には引張り応力が働
く。そして、外壁側に働く引張り応力が、その材料の破
壊応力を越えた場合に、亀裂を生ずることになる。した
がって、亀裂を生じ難くするためには、外壁に働く応力
を小さくすること、及び／又は外壁部材料の破壊応力を
大きくすることが有効であることがわかる。

問題点を解決するための手段 一般に、黒鉛−酸化物系複合材料においては、黒鉛は酸
化物に比べて熱膨張率が小さく、一方破壊応力は酸化物
の方が大きいという性質を持ってる。本発明者は、この
黒鉛−酸化物系材料の特異な性質を利用して耐スポール
性に優れ、かつ耐酸化性にも優れたノズルを得るべく種
々研究を重ねた結果、ノズルの外壁面側から内壁面側に
向けて黒鉛含有量を順次増加させることにより、所期の
目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至
ったものである。

即ち、本発明は、溶融金属鋳造用黒鉛−酸化物系ノズル
耐火物において、ノズルの外壁面側から内壁面側に向け
て黒鉛含有量を連続的又は段階的に増加させ、使用時の
亀裂発生抵抗性を高めたことを特徴とする溶融金属鋳造
用ノズル耐火物を提供するものである。

本発明における黒鉛−酸化物系複合材料ノズルの材質は
、ノズル外壁部の黒鉛含有量の最も少ない部分の黒鉛含
有量（黒鉛以外の成分１００重量部に対する添加量によ
り示す）を通常１０〜３０重量％（以下単に％とする）
、望ましくは１５〜２５％とし、内壁部の黒鉛含有量の
最も多い部分の黒鉛含有量を通常３０〜５０％、望まし
くは３５〜４５％とするのが良い。

ノズル外壁部の黒鉛量が１０％未満では本質的に耐スポ
ール性が不充分となり、３０％を上回る場合には耐酸化
性が不充分となる。又、ノズル内壁部の黒鉛量が３０％
未満では本質的に耐スポール性が不充分となり、５０％
を上回る場合には溶鋼流による摩耗損耗が大きくなる。

ノズル内壁部材質と外壁部材質の黒鉛含有量は段階的に
変化させても又、連続的に変化させてもどちらでも良く
、特に限定されないが、連続的に変化させた方がより効
果が大きい。

本発明で使用する複合材料中の黒鉛質以外の成分は、ア
ルミナ、シリカ、ジルコニア、ジルコン、スピネル、マ
グネシア、ライム等の酸化物系成分を主とし、これに５
ｉＣＳＢ４　Ｃ，Ｓｉ２　Ｎ４、ＢＮ、ＡＱＮ、Ｓ　ｉ
等を最大５０％程度まで含有していても良い。

本発明によるノズル耐火物は、以下の様にして製造され
る。

まず、黒鉛含有量を連続的に変化させる場合には、円筒
状の成形用型を回転テーブルの回転中心上にセットし、
型を高速回転させながら、坏土を徐々に投入することに
よって、外側から内側に向けて黒鉛含有量が連続的に増
大した坏土充填体を作製する。これは、黒鉛以外の成分
は、黒鉛に比べて重いので、遠心力によって外側に多く
充填されるためである。その後、この充填体を常法通り
等方圧成形法によって加圧成形し、更に焼成することに
よって製造される。

また、黒鉛含有量を段階的に変化させる場合には、円筒
状の成形用型内に同心円状の仕切り板を１枚以上セット
し、黒鉛含有量を変えて製造した坏土を黒鉛含有量が少
ない坏土から順に、仕切り板によって形成した型内の空
間の外側から投入する。その後、仕切り板を取り去り黒
鉛含有量が段階的に変化した坏土充填体を作製する。そ
の後、この充填体を常法通り等方圧成形法によって加圧
成形し、更に焼成することによって製造される。

発明の効果 本発明によれば、耐スポール性、耐酸化性及び耐摩耗性
に優れた溶融金属鋳造用黒鉛−酸化物系ノズル耐火物が
得られる。

実施例 以下、実施例を示し、本発明の特徴とするところを明ら
かにする。

実施例 高純度アルミナ（ＡＱ２０３９９．５％）６５％、５ｉ
Ｃ２０％、溶融シリカ１５％からなる配合物１００重曾
重量対し、天然黒鉛２０％、３０％及び４０％をそれぞ
れ配合して混練した坏土Ａ１Ｂ、Ｃを用意し、第１表に
示す３種類の方法により坏土をゴム型に充填した後、１
０００　ｋｇｆ／ｃＪの圧力でアイソスタティック・プ
レスによる成形を行なった。

１０００℃で還元焼成した後の試料ノズル内にＡＱ　２
６％、Ｆｅ２０３７４％からなるテルミットパウダーを
詰め、直接着火することによりノズル内孔を急加熱して
、ノズル外面の亀裂発生の有無を調べた。

黒鉛を全体に均質に分布させた従来方法による成形体（
比較例１）では、ノズル縦方向に大亀裂が発生した。こ
れに対し、実施例１では亀裂の発生は全く認められず、
又実施例２ではわずかな表面亀裂を生じたにとどまり、
本発明品の高耐スポール性が確認された。

一方、１０００℃還元焼成した後の試料を１０００℃に
保持した炉内に設置し、試料表面にＳｉＣ砥粒を吹付け
、摩耗による重量減少又は体積減少指数の比較を行なっ
た。

実施例１及び２は比較例１に比べ、１／２以下の摩耗指
数となり、耐酸化抵抗性の著しい向上が認められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属鋳造用黒鉛−酸化物系ノズル耐火物にお
   いて、ノズルの外壁面側から内壁面側に向けて黒鉛含有
   量を連続的又は段階的に増加させ、使用時の亀裂発生抵
   抗性を高めたことを特徴とする溶融金属鋳造用ノズル耐
   火物。