JPH02268953A - Nozzle for continuous casting machine and refractory for nozzle thereof - Google Patents

Nozzle for continuous casting machine and refractory for nozzle thereof

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JPH02268953A
JPH02268953A JP1090241A JP9024189A JPH02268953A JP H02268953 A JPH02268953 A JP H02268953A JP 1090241 A JP1090241 A JP 1090241A JP 9024189 A JP9024189 A JP 9024189A JP H02268953 A JPH02268953 A JP H02268953A
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mesophase
continuous casting
refractory
strength
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Seiji Hanagiri
誠司 花桐
Shiro Sukenari
祐成 史郎
Hidetoshi Yuyama
湯山 英俊
Hiroshi Kano
鹿野 弘
Tsutomu Harada
力 原田
Yoshiharu Iizuka
飯塚 祥治
Toshihiro Suruga
俊博 駿河
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Nippon Steel Corp
Krosaki Harima Corp
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Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent the development of breakage in a nozzle and collapse and crack in a refractory and to operate safely casting, etc., by containing the specific quantity of mesophase carbon powder, etc., in the nozzle, slit-shape submerged nozzle and refractory for nozzle in a continuous casting machine. CONSTITUTION:The nozzle contains 1-30% mesophase carbon powder and the balance alumina series raw material and/or zirconia series raw material as aggregate and silicon carbide and graphite powder as fine grain. The slit-shape submerged nozzle for twin belt type continuous casting machine contains 3-15% mesophase carbon powder and the balance of the same material as the above aggregate. The refractory for nozzle contains 1-30% mesophase carbon, which has <=50mum diameter of mesophase grain obtd. by executing heat treatment to pitch at 300-500 deg.C, >=50% mesophase content and <=30% volatile matter content, and the balance of the same material as the above aggregate. All of the above materials are decided under consideration of balance to the strength, spalling resistance and erosion resistance.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、連続鋳造機の各種ノズル及び同ノズル用耐火
物に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to various nozzles for continuous casting machines and refractories for the nozzles.

[従来の技術] 連続鋳造機のノズルとしては、取鍋とタンデイツシュ間
、タンデイツシュとモールド間で流量制御を行うスライ
ディングノズルまたはスライディングプレート、ロング
ノズル、浸漬ノズル等があげられる。
[Prior Art] Examples of nozzles for continuous casting machines include sliding nozzles or sliding plates, long nozzles, and immersion nozzles that control the flow rate between the ladle and the tundish, and between the tundish and the mold.

これらのノズルは、安定した溶湯の注出・注入、鋳造が
行なえること、良好な品質が得られることを目的として
、耐スポーリング性、耐食性、気密性が要求される。
These nozzles are required to have spalling resistance, corrosion resistance, and airtightness in order to be able to perform stable pouring/injection of molten metal and casting, and to obtain good quality.

このため材質として、酸化物−非酸化物(カーボンを含
む)の複合体が広く使用されている。
For this reason, composites of oxides and non-oxides (including carbon) are widely used as materials.

例えばスライディングノズルまたはスライディングプレ
ートには、アルミナカーボン質、ロングノズルまたは浸
漬ノズルには、アルミナ−黒鉛質や、ジルコニア−黒鉛
質が使用されている。これは、溶鋼に対する耐食性に優
れたアルミナやスラグに対する耐食性に優れたカーボン
(黒鉛)、熱伝導率が高く耐スポーリング性に優れたカ
ーボン(黒鉛)を組合せ配合したものである。
For example, alumina-carbon materials are used for sliding nozzles or sliding plates, and alumina-graphite materials or zirconia-graphite materials are used for long nozzles or immersion nozzles. This is a combination of alumina, which has excellent corrosion resistance against molten steel, carbon (graphite), which has excellent corrosion resistance against slag, and carbon (graphite), which has high thermal conductivity and excellent spalling resistance.

更に、こうしたノズルは、溶鋼流や、操業時のaam的
制動により発生する大きな機械的荷重や衝撃に耐える必
要で高い機械的強度が必要である。
Furthermore, such nozzles must have high mechanical strength to withstand large mechanical loads and shocks generated by molten steel flow and AAM braking during operation.

従来の技術において、こうした機械的強度を向上するた
めの手段としては、結合剤として使用する樹脂を多量に
添加する方法、粒度の細かい超微粉骨材を添加し組織を
緻密にする方法、アルミニウム、シリコンなどの金属を
添加し耐火物の焼成過程において金属起因の結合を発揮
させる方法、耐火物の成形圧力を高くし、組織を緻密化
する方法等が開発されてきた。
In conventional technology, methods for improving such mechanical strength include adding a large amount of resin used as a binder, adding fine-grained ultrafine aggregate to make the structure dense, aluminum, A method of adding a metal such as silicon to exhibit metal-induced bonding during the firing process of refractories, and a method of increasing the molding pressure of refractories to make the structure denser have been developed.

[発明が解決しようとする課題] しかし、このような方法により該ノズルの強度を向上さ
せた場合、材質の弾性率は、強度の向上と同じ程度或い
はそれ以上に向上してしまう。弾性率の向上は耐スポー
リングの低下を意味する。連続鋳造機のノズルとしては
、強度、耐スポーリング性、耐食性のバランスが最も重
要であり、強度を高くしたいが為に、耐スポーリング性
を犠牲にすることは、実際の使用上好ましくない。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the strength of the nozzle is improved by such a method, the elastic modulus of the material is improved to the same extent or more than the improvement in strength. An increase in elastic modulus means a decrease in spalling resistance. For a nozzle for a continuous casting machine, the most important thing is a balance between strength, spalling resistance, and corrosion resistance, and sacrificing spalling resistance in order to increase strength is not desirable in actual use.

例えば、最近注目されている溶鋼などの溶融金属から最
終断面形状に近い数mm−数+lllIm厚みの金属薄
帯を直接的に製造するツインベルト方式の連続鋳造機の
スリット状浸漬ノズルについて説明する。
For example, a slit-like immersion nozzle of a twin-belt continuous casting machine that directly produces a metal ribbon with a thickness of several mm to several + lllIm close to the final cross-sectional shape from molten metal such as molten steel, which has been attracting attention recently, will be described.

ツインベルト方式の連続鋳造機では、一対のベルトと短
辺で形成した広幅、薄厚の鋳造領域で形状の良好な凝固
シェルを生成・生長させるためには、溶融金属を前記鋳
造領域に均一に供給することが必要である。
In a twin-belt continuous casting machine, in order to generate and grow a well-shaped solidified shell in a wide, thin casting area formed by a pair of belts and short sides, it is necessary to uniformly supply molten metal to the casting area. It is necessary to.

そこで、これに適した浸漬ノズルとして数1間隔で数百
1幅の所謂スリット状の浸漬ノズルが用いられている。
Therefore, as a suitable immersion nozzle for this purpose, a so-called slit-shaped immersion nozzle with widths of several hundred meters spaced at intervals of several meters is used.

第1図と第2図にスリット状の浸漬ノズル(以下単にス
リットノズルと称する)を、該鋳造領域の溶融金属に先
端部を浸漬している状態を示す。
FIGS. 1 and 2 show a state in which a slit-shaped immersion nozzle (hereinafter simply referred to as a slit nozzle) is immersed in the molten metal in the casting region.

即ち、このスリットノズルSは、長矩形横断面を有する
筒体16を有し、底部が開放されて注出口17となって
いる。また筒体16の上部は、溶湯流入用開口21を穿
設した頭板19が取り付けられている。この溶湯流入用
開口21を介して筒体16内に流入した溶融金属は、筒
体16内の長矩形横断面に広がり注出口17から均一な
流れとなって該鋳造領域に流出する。
That is, this slit nozzle S has a cylindrical body 16 having an elongated rectangular cross section, and the bottom thereof is open to form a spout 17. Further, a head plate 19 having an opening 21 for molten metal inflow is attached to the upper part of the cylinder 16. The molten metal that has flowed into the cylinder 16 through the molten metal inflow opening 21 spreads over a long rectangular cross section within the cylinder 16 and flows out from the spout 17 into the casting region.

図中3a、3bはベルト、4は短片鋳型、6は溶融金属
、7は鋳造領域、20は湯面を示す。
In the figure, 3a and 3b are belts, 4 is a short piece mold, 6 is molten metal, 7 is a casting area, and 20 is a molten metal surface.

従って、上記スリットノズルは、溶融金属と接触して高
温となりて特に鋳造開始時に空のスリットノズル内に溶
融金属が流入するため、ノズル内壁温度が急激に上昇す
る。そのためにスリットノズルは、耐熱性とともに耐熱
衝撃性が要求される。
Therefore, the slit nozzle comes into contact with the molten metal and becomes high in temperature, and especially at the start of casting, the molten metal flows into the empty slit nozzle, causing the nozzle inner wall temperature to rise rapidly. Therefore, the slit nozzle is required to have not only heat resistance but also thermal shock resistance.

又、スリットノズル内は負圧になることがある。すなわ
ち、通常タンデイツシュ内に設けたストッパまたはタン
デイツシュと注入ノズルとの間に設けたスライディング
ノズルにより、スリットノズル内の溶融金属の流量調整
を行っている。鋳造中に何らかの異常が生じた場合、ス
リットノズルへの溶融金属の供給を急に停止すると、ス
リットノズル内は空となって負正になる。
Moreover, the inside of the slit nozzle may become negative pressure. That is, the flow rate of the molten metal in the slit nozzle is usually adjusted by a stopper provided within the tundish or a sliding nozzle provided between the tundish and the injection nozzle. If some abnormality occurs during casting, if the supply of molten metal to the slit nozzle is abruptly stopped, the inside of the slit nozzle becomes empty and becomes negative and positive.

スリットノズルの壁厚は通常数〜士数口のと薄く、曲げ
強度は比較的に低い、したがって、スリットノズルの幅
広の主壁が外圧により圧壊し、溶融金属が流出する虞れ
があった。溶融金属が流出すると、鋳造作業は緊急に停
止せねばならず、また周辺の機器を破損する。さらには
、冷却水などと接触して水蒸気爆発を起こし、非常に危
険でもある。
The wall thickness of the slit nozzle is usually as thin as a few to a few inches, and the bending strength is relatively low.Therefore, there is a risk that the wide main wall of the slit nozzle will collapse under external pressure and the molten metal will flow out. If molten metal spills out, the casting operation must be stopped immediately and surrounding equipment will be damaged. Furthermore, it can cause a steam explosion when it comes into contact with cooling water, which is extremely dangerous.

なお、強度を上げるために、スリットノズルの壁厚を厚
くすることが考えられる。しかし、スリットノズルは幅
の狭い鋳型内に挿入されるために、鋳型内面(ベルト面
)とスリットノズル外面との間の間隔が狭く、壁厚を十
分に厚くすることはできない。
Note that in order to increase the strength, it is possible to increase the wall thickness of the slit nozzle. However, since the slit nozzle is inserted into a narrow mold, the distance between the inner surface of the mold (belt surface) and the outer surface of the slit nozzle is narrow, making it impossible to increase the wall thickness sufficiently.

[課題を解決するための手段] 前記課題を解決するための本発明の特徴とする手段は、
メソフェーズカーボン粉末を1〜30%含有し、残部が
骨材としてアルミナ系原料及び又はジルコニア系原料を
、微粒として炭化珪素と黒鉛粉末を含有することを特徴
とする連続鋳造機のノズル及び、前記メソフェーズカー
ボン粉末を3〜15%含有し、残部が骨材としてアルミ
ナ系原料及び又はジルコニア系原料を、微粒として炭化
珪素と黒鉛粉末を含有することを特徴とするツインベル
ト方式等の連続鋳造機用のスリット状浸漬ノズル、更に
ピッチを300〜500℃で熱処理して得たメソフェー
ズ粒径50μm以下、メソフェーズ含有量50%以上、
揮発分含有量30%以下のメソフェーズカーボンを1〜
30%残部が骨材としてアルミナ系原料及び又はジルコ
ニア系原料を、微粒として炭化珪素と黒鉛粉末を含有す
ることを特徴とする連続鋳造機のノズル用耐火物にある
[Means for Solving the Problems] The features of the present invention for solving the problems described above are as follows:
A nozzle for a continuous casting machine, characterized in that the mesophase carbon powder is contained in an amount of 1 to 30%, and the remainder contains an alumina-based raw material and/or a zirconia-based raw material as an aggregate, and silicon carbide and graphite powder as fine particles; Contains 3 to 15% carbon powder, and the remainder contains alumina-based raw materials and/or zirconia-based raw materials as aggregate, and silicon carbide and graphite powder as fine particles for continuous casting machines such as twin belt type. A slit-shaped immersion nozzle, and a mesophase obtained by heat-treating the pitch at 300 to 500°C, with a particle size of 50 μm or less and a mesophase content of 50% or more,
Mesophase carbon with a volatile content of 30% or less
The refractory for a nozzle of a continuous casting machine is characterized in that the remaining 30% contains an alumina-based raw material and/or a zirconia-based raw material as an aggregate, and silicon carbide and graphite powder as fine particles.

而して、本発明におけるメソフェーズカーボン粉末の構
成は、ピッチ300〜500℃で熱処理して得たもので
メソフェーズと揮発分を主成分とし場合によっては残留
ピッチを含有する。
The composition of the mesophase carbon powder in the present invention is obtained by heat-treating the pitch at 300 to 500°C, and contains mesophase and volatile matter as main components, and may contain residual pitch.

[作  用  ] 本発明者らは、前述の問題点の解決を図って、各種のカ
ーボン材料を検討した結果、ある種のメソフェーズカー
ボンが有効であることを見いだした。
[Function] The present inventors investigated various carbon materials in an attempt to solve the above-mentioned problems and found that a certain type of mesophase carbon is effective.

カーボン材料を大きく分類するとコークスのような易黒
鉛化炭素と、樹脂の炭化物(チャー)のような難黒鉛化
炭素に分けられる。この二つはその弾性的特徴からそれ
ぞれ、ソフトカーボン、ハードカーボンと呼ばれる。
Carbon materials can be broadly classified into easily graphitizable carbon such as coke and non-graphitizable carbon such as resin carbide (char). These two are called soft carbon and hard carbon, respectively, due to their elastic characteristics.

本発明者らはコークス生成時に経由する軟化溶融状態で
見られる、炭素質メソフェーズに注目した。石油系、ま
たは石炭系のピッチを加熱するとフリーカーボンや炭化
水素類がある配列性をもって集合し、光学的異方性をも
った液晶を生成する。これはマイクロメソフェーズと呼
ばれる数ミクロンから数10ミクロンの大きさの球体で
ある。これをさらに加熱すると微小な小球が合体し、バ
ルクメソフェーズと呼ばれる塊を形成する。さらにバル
クメソフェーズは炭化によりコークスとなるわけである
が、本発明者らはマイクロメソフェーズがバルクメソフ
ェーズに合体する過程で強い結合作用を発現することに
注目し、これを耐火物の強度付与剤として使用する試み
を行った。
The present inventors focused on the carbonaceous mesophase that is observed in the softened and molten state that occurs during coke formation. When petroleum-based or coal-based pitch is heated, free carbon and hydrocarbons aggregate in a certain alignment, producing liquid crystals with optical anisotropy. This is a sphere with a size of several microns to several tens of microns called a micro mesophase. When this is heated further, the tiny globules coalesce to form a mass called bulk mesophase. Furthermore, bulk mesophase becomes coke through carbonization, and the present inventors focused on the fact that micromesophase develops a strong bonding effect during the process of coalescing into bulk mesophase, and used this as a strength-imparting agent for refractories. An attempt was made to do so.

その結果マイクロメソフェーズは強度向上に効果がある
と同時に、弾性率の向上を抑制することにより、耐スポ
ーリング性の低下を防止することが可能であることを知
見した。
As a result, it was found that micro mesophase is effective in improving strength, and at the same time, it is possible to prevent a decrease in spalling resistance by suppressing an increase in elastic modulus.

以下に発明の内容を詳細に述べる。The content of the invention will be described in detail below.

まず、マイクロメソフェーズであるが、加熱により合体
しバルクメソフェーズになる前の段階のものを使用する
必要がある。このために熱処理温度は300〜500℃
であることが必要であり、メソフェーズの合体が進行し
て球体サイズが大きくなる前の段階を規定するために球
体サイズは50ミクロン以下とした。熱処理が過度に′
なると、メソフェーズの合体が進行し、バルクメソフェ
ーズがすでに生成してしまい、耐火物に使用する段階に
おいてバルクメソフェーズ生成過程の結合作用が十分に
発揮されない。
First, it is necessary to use a micro mesophase that has not yet coalesced into a bulk mesophase by heating. For this purpose, the heat treatment temperature is 300-500℃.
The sphere size was set to 50 microns or less in order to define the stage before the mesophase coalescence progresses and the sphere size increases. Excessive heat treatment
In this case, coalescence of mesophases progresses and bulk mesophase is already generated, and the binding effect of the bulk mesophase generation process is not sufficiently exhibited at the stage of use in refractories.

ここでメソフェーズの生成が不十分でメソフェーズ含有
量が少ないと、ピッチに起因する揮発分が増加し、耐火
物を焼成する際に気孔を形成し、組織を脆弱化してしま
うため、メソフェーズ含有量は50%以上、揮発分は3
0%以下であるメソフェーズカーボンを使用することが
望ましい。
If mesophase is insufficiently generated and the mesophase content is low, volatile matter due to pitch will increase, forming pores when firing the refractory and weakening the structure. More than 50%, volatile content is 3
It is desirable to use mesophase carbon with a content of 0% or less.

ここで言うところのメソフェーズカーボンは熱間では光
学的異方性を持つ液晶であるが、室温に冷却すると固体
であり、メソフェーズ球体が凝集した粒子として利用す
ることができる。
The mesophase carbon referred to here is a liquid crystal with optical anisotropy when hot, but becomes solid when cooled to room temperature, and can be used as particles of aggregated mesophase spheres.

凝集粒子サイズは数ミクロンから数千ミクロンまで任意
に選択できる。
The aggregate particle size can be arbitrarily selected from several microns to several thousand microns.

本発明者らは各種の連続鋳造用耐火物にメソフェーズカ
ーボンを適用したが、その効果は■ 耐火物焼成時の加
熱によりメソフェーズ球体の合体作用、軟化溶融による
、空隙充填作用により強い結合効果を発現し、強固なカ
ーボン結合を形成する。少量の添加でも強度向上効果が
見られる。
The present inventors have applied mesophase carbon to various continuous casting refractories, and the effects are as follows: (1) A strong bonding effect is produced due to the coalescence of mesophase spheres, softening and melting, and void-filling effect due to heating during firing of the refractories. and form strong carbon bonds. Strength improvement effects can be seen even when added in small amounts.

■ ソフトカーボンによる結合形態のため、従来の方法
と比較すると、弾性率の上昇が少ない。このため、耐ス
ポーリング性の向上に効果的である。
■ Due to the bonding form using soft carbon, the increase in elastic modulus is small compared to conventional methods. Therefore, it is effective in improving spalling resistance.

■ 少量でも効果があるが、過剰に使用するとカーボン
本来の耐摩耗性の低さ、溶鋼への溶解などの問題があり
、使用量1〜30%好ましくは3〜15%の範囲が適当
である。
■ A small amount is effective, but if used in excess, there are problems such as carbon's inherent low wear resistance and dissolution into molten steel, so a range of 1 to 30%, preferably 3 to 15%, is appropriate. .

次に、前記メソフェーズカーボン粉末の各限定理由につ
いて第5図〜第10図に示すデータと共に詳述する。
Next, the reasons for each limitation of the mesophase carbon powder will be explained in detail together with the data shown in FIGS. 5 to 10.

■ メソフェーズカーボン粉末を1〜30%含有させる
理由 鱗状黒鉛粉末35%、アルミナ粒58%、炭化珪素微粒
5%、シリコン微粒2%からなる配合物をフェノール樹
脂で混練し、成形、焼成した浸漬ノズル用材質において
、鱗状黒鉛粉末の一部をメソフェーズカーボンに置き替
えた場合の熱間曲げ強さを第5図に、溶損指数を第6図
に示す。第5図より、メソフェーズカーボンはわずか1
%の添加でも強度向上効果があり、30%以上の添加で
も高い強度を示す。しかし第6図にあるように10%以
上の添加により、溶損が大きくなっている。特に30以
上の添加では溶損は著しく大きい。従って含有量は1〜
30%にした。
■ Reason for containing 1 to 30% mesophase carbon powder An immersion nozzle made by kneading a mixture of 35% scaly graphite powder, 58% alumina particles, 5% silicon carbide particles, and 2% silicon particles with phenol resin, molding, and firing. FIG. 5 shows the hot bending strength and FIG. 6 shows the melting loss index when part of the scaly graphite powder is replaced with mesophase carbon. From Figure 5, mesophase carbon is only 1
% addition has an effect of improving strength, and even addition of 30% or more shows high strength. However, as shown in FIG. 6, addition of 10% or more increases melting loss. Particularly when the addition amount is 30 or more, the melting loss is extremely large. Therefore, the content is 1~
It was set to 30%.

第4図において溶損指数は、電解鉄2.5kg +スラ
グ(GaO/5i02・2)62.5gの1600℃の
溶鋼に20分間浸漬した時のスラグ−メタル界面の減寸
率をメソフェーズカーボン0%の試料を100として指
数化した。数字が大きい程溶損が大きい。
In Figure 4, the erosion index is the reduction rate of the slag-metal interface when 2.5 kg of electrolytic iron + 62.5 g of slag (GaO/5i02.2) is immersed in molten steel at 1600°C for 20 minutes. % of the sample was set as 100 and indexed. The larger the number, the greater the melting loss.

■ スリットノズルの場合、メソフェーズカーボン粉末
を3〜15%含有させる理由 光に述べたように、スリットノズルはその肉厚が数mm
−10数mmと薄いため、高強度が必要で・あり、しか
も溶損は極力少なくする必要がある。第5図においてメ
ソフェーズカーボンの添加量が1%でも強度の向上は見
られるがわずかであり、スリットノズルに適用するため
に3%以上の添加が好ましい。また第6図にあるように
メソフェーズカーボンの添加により溶損は大きくなる傾
向を示す。溶損量はメソフェーズカーボン10%添加で
2%増加、15%添加で5%増加、20%以上添加する
と約10%増加、30%以上添加すると20%以上の増
加となると、肉厚の厚い通常の鋳造用ノズルであれば3
0%添加までは問題のない範囲であるがスリットノズル
の場合は15%以下の添加が好ましい。以上の理由によ
りスリットノズルの場合、メソフェーズカーボンの含有
量は3〜15%とした。
■ Reason for containing 3 to 15% mesophase carbon powder in the case of slit nozzles As mentioned in Hikari, the wall thickness of slit nozzles is several mm.
- Because it is thin, about 10 mm, it must have high strength, and melting loss must be minimized. In FIG. 5, even if the amount of mesophase carbon added is 1%, the strength is improved, but it is small, and in order to apply it to a slit nozzle, it is preferable to add 3% or more. Furthermore, as shown in FIG. 6, the addition of mesophase carbon tends to increase the melting loss. The amount of melting loss increases by 2% when adding 10% mesophase carbon, by 5% when adding 15%, by about 10% when adding 20% or more, and by more than 20% when adding 30% or more. If the casting nozzle is 3
Addition up to 0% is acceptable, but in the case of a slit nozzle, addition of 15% or less is preferable. For the above reasons, in the case of the slit nozzle, the content of mesophase carbon was set to 3 to 15%.

■ ピッチを300〜500℃で処理する理由鱗状黒鉛
粉末25%、アルミナ粒58%、炭化珪素微粒5%、シ
リコン微粒2%からなる配合物に原料ピッチの熱処理温
度が異なるメソフェーズカーボンを10%添加した浸漬
ノズル用材質の熱間強度を第7図に示す。熱処理温度が
300℃未満ではメソフェーズの生成が十分でないため
強度が低い、また熱処理温度が500℃以上ではメソフ
ェーズの合体が進み、バルクメソフェーズが生成してし
まい強度が低い。原料ピッチの熱処理温度は300〜5
00℃が好ましい。
■ Reason for treating pitch at 300 to 500°C 10% mesophase carbon, which is heat-treated at a different temperature for raw pitch, is added to a mixture consisting of 25% scaly graphite powder, 58% alumina particles, 5% silicon carbide particles, and 2% silicon particles. Figure 7 shows the hot strength of the material for the immersion nozzle. If the heat treatment temperature is less than 300°C, the mesophase will not be sufficiently generated, resulting in low strength. If the heat treatment temperature is 500°C or higher, the mesophases will coalesce, forming bulk mesophase, resulting in low strength. The heat treatment temperature of raw material pitch is 300-5
00°C is preferred.

■ メソフェーズ粒系50Bm以下にする理由鱗状黒鉛
粉末25%、アルミナ粒58%、炭化珪素微粒5%、シ
リコン微粒2%からなる配金物にメソフェーズ粒径の異
なるメソフェーズカーボンを10%添加した浸漬ノズル
用材質の熱間強度を第8図に示す。メソフェーズの合体
が進み、メソフェーズ粒径が50μmを越えるとメソフ
ェーズ合体過程での強度発現が少なくなり強度が得られ
ない。従ってメソフェーズ粒径は50μm以下が好まし
い。
■ Reason for setting the mesophase particle system to 50 Bm or less For an immersion nozzle in which 10% mesophase carbon with different mesophase particle sizes is added to a metal distribution consisting of 25% scaly graphite powder, 58% alumina particles, 5% silicon carbide fine particles, and 2% silicon fine particles. Figure 8 shows the hot strength of the material. If the coalescence of the mesophases progresses and the mesophase particle size exceeds 50 μm, the strength development during the mesophase coalescence process will decrease and no strength will be obtained. Therefore, the mesophase particle size is preferably 50 μm or less.

■ メソフェーズ含有量を50%以上にする理由 鱗状黒鉛粉末25%、アルミナ粒58%、炭化珪素微粒
5%、シリコン微粒2%からなる配合物にメソフェーズ
含有量の異なるメソフェーズカーボンを10%添加した
浸漬ノズル用材質の熱間強度、見かけ気孔率を第9図に
示す、メソフェーズ含有量が50%未満の場合は、見掛
は気孔率が高くなり、強度発現も十分でない。
■ Reasons for setting the mesophase content to 50% or more Immersion in which 10% mesophase carbon with different mesophase contents was added to a mixture consisting of 25% scaly graphite powder, 58% alumina particles, 5% silicon carbide fine particles, and 2% silicon fine particles. The hot strength and apparent porosity of the nozzle material are shown in FIG. 9. If the mesophase content is less than 50%, the apparent porosity is high and the strength is not sufficiently developed.

メソフェーズ含有量は50%以上が好ましい。The mesophase content is preferably 50% or more.

■ 揮発分含有量を30%以下にする理由鱗状黒鉛粉末
25%、アルミナ粒58%、炭化珪素微粒5%、シリコ
ン微粒2%からなる配合物に揮発分含有量の異なるメソ
フェーズカーボンを10%添加した浸漬ノズル用材質の
熱間強度、見掛は気孔率を第10図に示す。揮発分の含
有量が30%を越える場合は、見掛は気孔率が高くなり
、強度発現も十分でない。揮発分含有量は30%以下が
好ましい。
■ Reason for keeping the volatile content below 30% 10% mesophase carbon with different volatile content is added to a mixture consisting of 25% scaly graphite powder, 58% alumina particles, 5% silicon carbide particles, and 2% silicon particles. Figure 10 shows the hot strength and apparent porosity of the material for the immersion nozzle. When the content of volatile matter exceeds 30%, the porosity appears to be high and the strength is not sufficiently developed. The volatile content is preferably 30% or less.

■ 残部が骨材をアルミナ系原料及び又はジルコニア系
原料、微粒を炭化珪素と黒鉛粉末にした理由 連続鋳造用ノズル耐火物の具備特性として、高強度、溶
鋼に対する耐食性、耐摩耗性、スラグに対する耐食性、
温度変化に対する耐スポーリング性、耐酸化性が挙げら
れる。これに対応するため骨材としては強度が高く、耐
食性に優れたアルミナやジルコニアが使用される。また
黒鉛は熱膨張が低く、熱伝導率が高いため耐スポーリン
グ性に優れ、スラグに対する耐食性も高い、炭化珪素は
黒鉛やボンドカーボンの酸化を抑制する効果を持ってい
る。
■ Why the remainder was made of alumina-based raw materials and/or zirconia-based raw materials for the aggregate, and silicon carbide and graphite powder for the fine particles The characteristics of continuous casting nozzle refractories include high strength, corrosion resistance to molten steel, wear resistance, and corrosion resistance to slag. ,
Examples include spalling resistance against temperature changes and oxidation resistance. To cope with this, alumina and zirconia, which have high strength and excellent corrosion resistance, are used as aggregates. In addition, graphite has low thermal expansion and high thermal conductivity, so it has excellent spalling resistance and high corrosion resistance against slag, and silicon carbide has the effect of suppressing oxidation of graphite and bonded carbon.

〔実施例] 実施例−1 広幅薄鋼スラブを製造するベルト方式連続鋳造機のベル
ト鋳型内溶鋼中に浸漬するスリットノズルを使用した場
合を実施例として説明する。
[Example] Example 1 A case will be described as an example in which a slit nozzle immersed in molten steel in a belt mold of a belt type continuous casting machine for manufacturing a wide thin steel slab is used.

第3図は上記スリットノズルの詳細図である。図面に示
すように、スリットノズルの頂板19に溶鋼の流入用間
口21が設けられており、該流入用開口は、スライディ
ングノズルに貫通している。スリットノズルの胴部16
は、広幅の主壁22と狭幅の側壁23とから薄い箱型に
形成されている。この実施例の注入ノズルは、表1に示
す耐火原料の配合物に、バインダーとして、フェノール
樹脂を用いて製造した。
FIG. 3 is a detailed view of the slit nozzle. As shown in the drawings, a molten steel inflow opening 21 is provided in the top plate 19 of the slit nozzle, and the inflow opening passes through the sliding nozzle. Slit nozzle body 16
is formed into a thin box shape with a wide main wall 22 and narrow side walls 23. The injection nozzle of this example was manufactured using a blend of refractory raw materials shown in Table 1 and a phenolic resin as a binder.

また、スリットノズルのスリットの寸法は、幅450m
m、長さ1050mm、厚み30 n+m、壁厚10m
mである。
In addition, the slit size of the slit nozzle is 450m wide.
m, length 1050mm, thickness 30n+m, wall thickness 10m
It is m.

上記スリットノズルを用いて鋼スラグを鋳造し、スリッ
トノズルに割れ及び亀裂の発生状況を調べた。尚、注入
した溶鋼量は20 Ton、注入速度4 Ton/mi
n、注入時間約5分とした。
Steel slag was cast using the above slit nozzle, and the occurrence of cracks and cracks in the slit nozzle was investigated. The amount of molten steel injected was 20 tons, and the injection rate was 4 tons/mi.
n, the injection time was about 5 minutes.

第4図に注油後ノズル表面に発生していた亀裂長さを調
べた結果を示す。比較例1は従来の手法によるアルミナ
−黒鉛質浸漬ノズルである。比較例2は金属シリコンを
多量に使用して強度向上を図ったものである6強度は、
向上しているが、それ以上に、弾性率が向上し、耐スポ
ーリング性が著しく低下することがわかる。
Figure 4 shows the results of examining the length of cracks that had occurred on the nozzle surface after oiling. Comparative Example 1 is an alumina-graphite immersion nozzle made using a conventional method. Comparative Example 2 uses a large amount of metal silicon to improve strength.6 Strength is as follows:
However, it can be seen that the elastic modulus is improved more than that, and the spalling resistance is significantly reduced.

実施例1〜5(本発明)は、天然のりん状黒鉛をメソフ
ェーズカーボンに置t!tAえて使用している0本発明
においては、強度向上があるにもかかわらず、弾性率が
わずかな上昇にとどまり、耐スポーリング性は向上して
いる。即ち、亀裂の発生は殆んど認められない。また、
比較例3はメソフェーズカーボンを本発明の範囲以上に
使用した場合であるが、第5図に示すように亀裂の発生
は本発明範囲の材質と同等であるが、耐食性の低下を招
き、試験後のノズル断面を見ると約2.Oa++sの溶
損が認められた。ベルト式連続鋳造機に使用される浸漬
ノズルのように形状が限定され、肉厚が10mm〜15
11111程度の場合、耐食性が低下することは実用上
好ましくない。
In Examples 1 to 5 (the present invention), natural phosphorous graphite was placed on mesophase carbon! In the present invention, which uses tA, despite the improvement in strength, the elastic modulus increases only slightly, and the spalling resistance improves. That is, almost no cracks are observed. Also,
Comparative Example 3 is a case in which mesophase carbon is used in an amount exceeding the range of the present invention, and as shown in Figure 5, the occurrence of cracks is equivalent to that of the material within the range of the present invention, but the corrosion resistance decreases, and after the test Looking at the cross section of the nozzle, it is approximately 2. Melting loss of Oa++s was observed. The shape is limited, such as the immersion nozzle used in belt-type continuous casting machines, and the wall thickness is 10 mm to 15 mm.
In the case of about 11111, it is practically undesirable that the corrosion resistance decreases.

実施例−2 アルミナ−カーボン買スライディングノズルプレートに
関する実施例 表2に示す耐火物原料の配合物に、バインダーとしてフ
ェノール樹脂を用いて成形用配合物を調整した。それを
、成形→焼成→ピッチ含浸→焼成工程を経て、目的とす
るスライディングノズルプレートを得た。これを実施例
の成品とし、その特性を表2の下欄に比較例と対比して
示した。
Example 2 Example of Alumina-Carbon Sliding Nozzle Plate A molding compound was prepared by adding a phenol resin to the refractory raw material compound shown in Table 2 as a binder. The desired sliding nozzle plate was obtained through the steps of molding, firing, pitch impregnation, and firing. This was used as an example product, and its characteristics are shown in the lower column of Table 2 in comparison with a comparative example.

更に、各スライディングノズルプレートを実際の操業に
適用した場合の寿命について調べた。その結果も表1の
下欄に示した。各テスト共20セット使用して各使用先
での使用限界基準までのチャージ回数を測定し、それを
寿命とした。
Furthermore, the lifespan of each sliding nozzle plate when applied to actual operations was investigated. The results are also shown in the lower column of Table 1. For each test, 20 sets were used, and the number of times of charging up to the usage limit standard at each place of use was measured, and this was defined as the service life.

表2から明らかなように、本発明実施例によるスライデ
ィングノズル用プレートの場合は、比較例に比べて熱間
強度・耐スポーリング性が大巾に向上し、また実炉テス
トにおいてもライフアップが確認された。
As is clear from Table 2, in the case of the sliding nozzle plate according to the example of the present invention, the hot strength and spalling resistance are greatly improved compared to the comparative example, and the life is also extended in the actual furnace test. confirmed.

実施例−3 アルミナ−カーボン質浸漬ノズルに関する実施例 表3に示す耐火原料の配合物に、バインダーとしてフェ
ノール樹脂を用いて成形用配合物を調整した。それをア
イソスタチックプレス→乾燥−焼成工程を経て、浸漬ノ
ズルを得た。その特性を比較例とともに示す。
Example 3 Example of alumina-carbon submerged nozzle A molding compound was prepared by adding a phenol resin to the refractory raw material compound shown in Table 3 as a binder. It was subjected to an isostatic press->drying-firing process to obtain an immersion nozzle. Its characteristics are shown together with comparative examples.

比較例1は従来の手法によるアルミナ・カーボン買浸漬
ノズルである。比較例2は金属シリコンを多量に使用し
て強度向上を計ったものである。強度は向上しているが
、それ以上に弾性率が向上し、耐スポーリング性が著し
く低下する。実施例は本発明の範囲のメソフェーズカー
ボンを使用している。実施例では強度向上があるにもか
かわらず、弾性率はわずかな上昇にとどまり、耐スポー
リング性は向上している。比較例3はメソフェーズカー
ボンを本発明範囲以上に使用した場合であるが、耐食性
の低下が著しい。
Comparative Example 1 is an alumina carbon immersion nozzle made using a conventional method. Comparative Example 2 uses a large amount of metal silicon to improve strength. Although the strength is improved, the elastic modulus is further improved and the spalling resistance is significantly reduced. The examples use mesophase carbon within the scope of the present invention. In the examples, although the strength was improved, the elastic modulus was only slightly increased, and the spalling resistance was improved. Comparative Example 3 is a case where mesophase carbon was used in an amount exceeding the range of the present invention, but the corrosion resistance was significantly lowered.

浸漬ノズルのように耐スポーリング性が重視される耐火
物にとって、耐スポーリング性を犠牲にすることなく、
強度を向上させることは実用上非常に有効である。
For refractories such as immersion nozzles where spalling resistance is important, it is possible to
Improving strength is very effective in practice.

[発明の効果コ 以上に説明したように、本発明は、高強度で耐スポーリ
ング性、耐食性のバランスのとれた連続鋳造用ノズル及
び同ノズル用耐火物であり、例えばツインベルト方式連
続鋳造機のスリットノズルに適用してもノズル内が負圧
、正圧等の内圧が負荷された時、耐火物の圧壊、亀裂の
発生するのを防ぎ、注入ノズルの破損によって湯洩れが
生じることはなく、安全に溶湯注入・注出・鋳込み等の
操業を行うことができる顕著な効果を奏するものである
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention provides a continuous casting nozzle and a refractory for the nozzle that have high strength and a well-balanced spalling resistance and corrosion resistance. Even when applied to a slit nozzle, it prevents the refractory from collapsing or cracking when internal pressure such as negative pressure or positive pressure is applied to the inside of the nozzle, and prevents leakage due to damage to the injection nozzle. This has the remarkable effect of allowing operations such as molten metal injection, pouring, and casting to be carried out safely.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はスリットノズルとツインベルト間の湯溜り部に
浸漬した状態の説明図、第2図は第1図のA−A断面図
、第3図は本発明実施例に用いた浸漬ノズルの詳細斜視
図、第4図はノズルの亀裂発生状況を示すグラフ、第5
図はメソフェーズカーボン添加量と熱間曲げ強さとの関
係を示すグラフ、第6図はメソフェーズ添加量と溶損指
数との関係を示すグラフ、第7図はピッチの熱処理温度
と熱間曲げ強さとの関係を示すグラフ、第8図はメソフ
ェーズ粒径と熱間曲げ強さとの関係を示すグラフ、第9
図はメソフェーズ含有量と熱間曲げ強度及び見掛気孔率
の関係を示すグラフ、第10図は、揮発分含有量と熱間
曲げ強度及び見掛気孔率の関係を示すグラフである。 3a、3b・・・ベルト 6・・・溶融金属 16・・・ノズル筒体 19・・・頂板 21・・・溶湯の流入用開口 23・・・ノズル胴部側壁 4・・・短辺鋳型 7・・・鋳造領域 17・・・注出孔 20・・・湯面 22・・・ノズル主壁 他4名 16:ノズル筒体 17:注出孔 19:@板 22: ノズル主壁 ノズル筒体 注出孔 噴板 溶湯の流入用開口 ノズル主壁 ノズル胴部側壁 第 図 第 図 メソフェイズカーボン添加it(%) 第 図 メソフェイズカーボン添加量(%) 第 図 ピンチの熱処理温度(°C) 第 図 第 図 メソフェイズ含有量(%) 第 図 3゜ 揮発分含有量(%)
Fig. 1 is an explanatory diagram of the slit nozzle and the twin belt immersed in the pool of water, Fig. 2 is a sectional view taken along the line A-A in Fig. 1, and Fig. 3 is the immersion nozzle used in the embodiment of the present invention. Detailed perspective view, Figure 4 is a graph showing the occurrence of cracks in the nozzle, Figure 5
The figure is a graph showing the relationship between the amount of mesophase carbon added and the hot bending strength. Figure 6 is a graph showing the relationship between the amount of mesophase added and the melting index. Figure 7 is the graph showing the relationship between the heat treatment temperature of pitch and the hot bending strength. Figure 8 is a graph showing the relationship between mesophase grain size and hot bending strength.
The figure is a graph showing the relationship between mesophase content, hot bending strength and apparent porosity, and FIG. 10 is a graph showing the relationship between volatile content, hot bending strength and apparent porosity. 3a, 3b... Belt 6... Molten metal 16... Nozzle cylinder 19... Top plate 21... Molten metal inflow opening 23... Nozzle body side wall 4... Short side mold 7 ... Casting area 17 ... Pour hole 20 ... Molten water level 22 ... Nozzle main wall and other 4 people 16: Nozzle cylinder body 17: Pour hole 19: @ plate 22: Nozzle main wall Nozzle cylinder body Pouring hole Spout plate Opening for molten metal inflow Nozzle Main wall Nozzle body side wall Fig. Mesophase carbon addition it (%) Fig. Mesophase carbon addition amount (%) Fig. Pinch heat treatment temperature (°C) Fig. Figure 3 Mesophase content (%) Figure 3 Volatile content (%)

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 メソフェーズカーボン粉末を1〜30%含有し、残
部が骨材としてアルミナ系原料及び又はジルコニア系原
料を、微粒として炭化珪素と黒鉛粉末を含有することを
特徴とする連続鋳造機のノズル 2 メソフェーズカーボン粉末を3〜15%残部が骨材
としてアルミナ系原料及び又はジルコニア系原料を、微
粒として炭化珪素と黒鉛粉末を含有することを特徴とす
るツインベルト方式の連続鋳造機用のスリット状浸漬ノ
ズル 3 ピッチを300〜500℃で熱処理して得たメソフ
ェーズ粒径50μm以下、メソフェーズ含有量50%以
上、揮発分含有量30%以下のメソフェーズカーボンを
1〜30%残部が骨材としてアルミナ系原料及び又はジ
ルコニア系原料を、微粒として炭化珪素と黒鉛粉末を含
有することを特徴とする連続鋳造機のノズル用耐火物
[Claims] 1. Continuous casting characterized by containing 1 to 30% of mesophase carbon powder, and the remainder containing alumina-based raw materials and/or zirconia-based raw materials as aggregate, and silicon carbide and graphite powder as fine particles. Machine nozzle 2 For a twin-belt type continuous casting machine characterized by containing 3 to 15% mesophase carbon powder, the balance containing alumina-based raw materials and/or zirconia-based raw materials as aggregate, and silicon carbide and graphite powder as fine particles. Slit-shaped immersion nozzle 3 Mesophase carbon obtained by heat treating pitch at 300 to 500°C, with a mesophase particle size of 50 μm or less, a mesophase content of 50% or more, and a volatile content of 30% or less, with 1 to 30% of the balance being aggregate. A refractory for a nozzle of a continuous casting machine, characterized by containing an alumina-based raw material and/or a zirconia-based raw material as fine particles, and silicon carbide and graphite powder as fine particles.
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