JPH0299252A - Nozzle for continuous casting - Google Patents

Nozzle for continuous casting

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Publication number
JPH0299252A
JPH0299252A JP24737588A JP24737588A JPH0299252A JP H0299252 A JPH0299252 A JP H0299252A JP 24737588 A JP24737588 A JP 24737588A JP 24737588 A JP24737588 A JP 24737588A JP H0299252 A JPH0299252 A JP H0299252A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sleeve
corrosion resistance
nozzle
zro2
thermal shock
Prior art date
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Pending
Application number
JP24737588A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouichirou Kataoka
厚一郎 片岡
Hatsuo Taira
初雄 平
Shiro Sukenari
祐成 史郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP24737588A priority Critical patent/JPH0299252A/en
Publication of JPH0299252A publication Critical patent/JPH0299252A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50Pouring-nozzles
    • B22D41/505Rings, inserts or other means preventing external nozzle erosion by the slag

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance corrosion resistance and thermal impact resistance by specifying the contents of ZrO2, 3Al2O3.2SiO2, and Al2O3 as the material of a sleeve for preventing erosion to be mounted to the powder line of the nozzle. CONSTITUTION:The sleeve is made of the ceramics consisting, by wt.%, of >=10 ZrO2, 10 to 40 3Al2O3.2SiO2, and the balance Al2O3. The 3Al2O3.2SiO2 have a small coefft. of thermal expansion and forms the liquid phase having plasticity at a high temp. of >=1200 deg.C and, therefore, there is an effect of relieving thermal stress. However, the corrosion resistance thereof is low and, therefore, the corrosion resistance is improved by adopting the Al2O3-ZrO2-3Al2O3.2 SiO2 system. This ceramics sleeve is mounted to the outside surface of the immersion nozzle, by which the immersion nozzle for continuous casting having the high corrosion resistance and the high thermal impact resistance is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、t8 mを連続鋳造するときにタンデイツシ
ュからモールドへ溶鋼を注入する為に使用する浸漬ノズ
ルに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a submerged nozzle used for injecting molten steel from a tundish into a mold during continuous casting of T8 m.

(従来の技術) 溶融金属の連続鋳造において、取鍋からタンデイツシュ
、タンデイツシュからモールド間に第1図に示した様な
ロングノズル2、浸漬ノズル4が使用されているが、た
とえば、浸漬ノズル4の場合、溶融金属の酸化防止、鋳
型、シェル間の潤滑の為に主に酸化カルシウム、酸化珪
素、酸化アルミニウム、酸化鉄、アルカリ等からなる通
称モールドパウダーが使用されている。
(Prior Art) In continuous casting of molten metal, a long nozzle 2 and an immersion nozzle 4 as shown in FIG. 1 are used between the ladle and the tundish and from the tundish to the mold. In this case, mold powder, which is mainly composed of calcium oxide, silicon oxide, aluminum oxide, iron oxide, alkali, etc., is used to prevent oxidation of the molten metal and to lubricate between the mold and the shell.

現状の浸漬ノズルは、ノズル本体4がAl2O,−C質
で成っており、パウダーと接している部分5(パウダー
ライン部)はZrO,−C質より成っている。このパウ
ダーは、浸漬ノズルを非常に激しく損傷し、局部的損傷
を生じせしめる。この局部的損傷の為、浸漬ノズルは他
の部分が使用できるにもかかわらず、パウダーライン部
の寿命がネックとなり、浸漬ノズル使用限界を決定して
いる。
In the current immersion nozzle, the nozzle body 4 is made of Al2O, -C, and the part 5 in contact with powder (powder line part) is made of ZrO, -C. This powder damages the submerged nozzle very severely, causing localized damage. Due to this local damage, even though other parts of the immersion nozzle can be used, the lifespan of the powder line section becomes a bottleneck, and this determines the limit of the use of the immersion nozzle.

従って現状ノズルは、耐食性の向上が切望されている。Therefore, it is desired that the corrosion resistance of current nozzles be improved.

ただ現状ノズルは、耐熱衝撃性は、問題がない。However, the current nozzle has no problems with thermal shock resistance.

従来、この浸漬ノズルパウダーライン部の耐用性向上対
策として、(1)ノズル自体にジルコニアグラファイト
質等の高耐食性材料を使用する。
Conventionally, as a measure to improve the durability of the powder line portion of the immersion nozzle, (1) a highly corrosion-resistant material such as zirconia graphite is used for the nozzle itself.

(2)パウダーライン部外表面へ溶損防止用のスリーブ
を装着する。(実公昭4.6−26241号。
(2) Attach a sleeve to the outer surface of the powder line to prevent erosion. (Jitko No. 4.6-26241.

実公昭53−42568号)(3)パウダーライン部へ
高耐用性材料を溶射する、等があるが、耐食性に関して
は、(1)、 (3)の対策では、充分でない。
Utility Model Publication No. 53-42568) (3) Spraying a highly durable material onto the powder line area, etc. However, measures (1) and (3) are not sufficient for corrosion resistance.

(2)の方法を採用する場合、スリーブ材質が、高純度
、高密度のファインセラミックス相当品(A Q 20
3 HZ r○2等)の耐食性(現状ノズルの2〜3倍
の耐食性)を有すると、実用化メリッ1−がある。しか
し、その様な材質は、緻密質なるが為に溶鋼へスリーブ
を浸漬させた場合、熱衝撃の為に損傷、或いは、亀裂を
生じ実用に耐えられなかった。従って、ファインセラミ
ックス程度の耐食性を有し、且つ熱衝撃に十分耐えうる
スリーブ材質の開発が、浸漬ノズルパウダーライン部の
耐用性向上対策の大きな課題である。
When method (2) is adopted, the sleeve material must be made of high-purity, high-density fine ceramics equivalent (A Q 20
3 HZ r○2 etc.) (corrosion resistance 2 to 3 times that of current nozzles) has the advantage of practical use. However, since such a material is dense, when the sleeve is immersed in molten steel, it is damaged or cracked due to thermal shock, making it impractical for practical use. Therefore, the development of a sleeve material that has corrosion resistance comparable to that of fine ceramics and can sufficiently withstand thermal shock is a major challenge in improving the durability of the immersion nozzle powder line section.

ところで、ファインセラミックスの様な熱衝撃に対して
、脆性破壊により割れる材料は、耐熱衝撃性を次の指数
で評価できる。
By the way, for materials such as fine ceramics that crack due to brittle fracture when subjected to thermal shock, the thermal shock resistance can be evaluated using the following index.

E α 従って「R4」の値が大きい程耐熱衝撃性に優れている
E α Therefore, the larger the value of “R4”, the better the thermal shock resistance.

従来の技術では、耐熱衝撃向上策として前記の実公昭5
3−42568号公報に示されている如く、スリーブに
高熱伝導材料の金属線を内包し、スリーブの熱伝導率「
λ」を大きくし、「R4」の増大による耐熱衝撃性の向
上を狙っているが、上記の対策は、スリーブの溶鋼浸漬
部が高温となる為、金属線が溶解し、結果として耐食性
に問題があった。
In the conventional technology, as a measure to improve thermal shock resistance, the above-mentioned
As shown in Japanese Patent No. 3-42568, a metal wire made of a highly thermally conductive material is enclosed in a sleeve, and the thermal conductivity of the sleeve is
The aim is to increase thermal shock resistance by increasing R4 by increasing R4, but the above measures cause the metal wire to melt due to the high temperature of the molten steel immersion part of the sleeve, resulting in problems with corrosion resistance. was there.

従って、現状では、耐食性且つ耐熱衝撃性の両方を満足
するスリーブ材質は実用化されていない。
Therefore, at present, a sleeve material that satisfies both corrosion resistance and thermal shock resistance has not been put into practical use.

(発明が解決しようとする課題無) 前述のごとくノズルの耐用性向上策としてパウダーライ
ン部外表面への溶損防止用のスリーブ装着法では、耐食
性且つ耐熱衝撃性の両方を満足するスリーブ材質は現状
迄見出せていない。
(No problem to be solved by the invention) As mentioned above, in the method of attaching a sleeve to the outer surface of the powder line part to prevent erosion damage as a measure to improve the durability of the nozzle, it is necessary to select a sleeve material that satisfies both corrosion resistance and thermal shock resistance. I have not been able to find it until now.

従って、本発明の目的は、これらの問題を解決した耐食
性、耐熱衝撃性の両方の機能を有する浸漬ノズルパウダ
ーライン部保護スリーブ材質を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a material for a protection sleeve for the powder line portion of an immersion nozzle that solves these problems and has both corrosion resistance and thermal shock resistance.

(課題を解決する為の手段) 本発明は、前述の問題点の解決を計ったパウダーに対し
て耐食性が有り、且つ、実機使用に耐用可能な耐熱衝撃
性を有したもので、Al2O。
(Means for Solving the Problems) The present invention aims to solve the above-mentioned problems by providing a powder that has corrosion resistance and thermal shock resistance that can be used in actual equipment, and is made of Al2O.

ZrO,−3Al2O.・2Sin2系よりなりZrO
2:10wt%以上、(ZrO2は、CaO,MgO,
Y2O,等で安定化された材料もしくは未安定化材料ど
ちらでも良い。)3Al2O3−2SiO2:10〜4
0wt2、残部をAQ、○□で成形、焼成されたセラミ
ックススリーブである。
ZrO, -3Al2O.・Constructed from 2Sin2 series ZrO
2: 10 wt% or more, (ZrO2 is CaO, MgO,
Either a material stabilized with Y2O, etc. or an unstabilized material may be used. )3Al2O3-2SiO2:10-4
This is a ceramic sleeve molded and fired with 0wt2 and the rest with AQ, ○□.

従来より、ZrO2,Al2O,のファインセラミック
スは、高耐食性材料であり、特にZrO,は耐食性に優
れ、浸漬ノズルパウダーライン部保護スリーブとして注
目されて来たが、耐熱衝撃性が低い為実機適用は困難で
あった。
Traditionally, fine ceramics such as ZrO2 and Al2O have been highly corrosion-resistant materials, and ZrO in particular has excellent corrosion resistance and has attracted attention as a protective sleeve for the powder line of immersion nozzles, but due to its low thermal shock resistance, it has not been applied to actual equipment. It was difficult.

そこで、本発明者らは、スリーブの耐熱衝撃性を上げる
為に、ノズル材質として熱応力が発生し難い材料、つま
り、熱膨張率の小さい材料をAQ、03.ZrO2等に
混合し、スリーブの熱応力を緩和させることを考え、そ
の材料として3Al2O.・2SiO,に着目した。3
/120.・2SiO,は、高温下で耐食性をある程度
有し、且つ、熱膨張率が第1表に示した様に小さな材料
である。
Therefore, in order to improve the thermal shock resistance of the sleeve, the present inventors selected AQ, 03. We considered that 3Al2O.・We focused on 2SiO. 3
/120. -2SiO is a material that has a certain degree of corrosion resistance at high temperatures and has a small coefficient of thermal expansion as shown in Table 1.

第1表 各材料の熱膨張率 また3AQz03・2SiO,セラミックスは、120
0℃以上の高温下では、可塑性のある液相を生成する為
、熱応力の緩和により効果がある。
Table 1 The thermal expansion coefficient of each material and 3AQz03・2SiO, ceramics is 120
At high temperatures of 0° C. or higher, a plastic liquid phase is generated, which is effective in alleviating thermal stress.

但し、3AQ、03”2Sin、は、ZrO2に比較し
て耐食性が劣る為、実際のスリーブ材質は。
However, since 3AQ, 03"2Sin, has inferior corrosion resistance compared to ZrO2, the actual sleeve material should be

A QzO,−ZrO,−3A Q、O,” 2 Si
n、系とした。第2表は今回試作した材料と、ZrO2
゜Al2O3セラミックス材料の物性値及びこれらの溶
鋼への浸漬テストによる耐熱衝撃性評価試験を行った結
果を示したものである。溶鋼浸漬テストは、実機操業と
同じスリーブ900℃予熱の後。
A QzO, -ZrO, -3A Q, O," 2 Si
n, system. Table 2 shows the materials prototyped this time and ZrO2
゜The physical property values of Al2O3 ceramic materials and the results of a thermal shock resistance evaluation test conducted by immersion test in molten steel are shown. The molten steel immersion test was conducted after the sleeve was preheated to 900°C, which is the same as in actual machine operation.

浸漬させた。尚スリーブ材質を取り付けたノズル材質は
、Al2O3: 48wt%、C:28wt%、残部S
iC+SiO2である。
Soaked. The nozzle material to which the sleeve material was attached was Al2O3: 48wt%, C: 28wt%, and the remainder S.
iC+SiO2.

第2表 耐熱衝撃性比較テスト結果 結果として第2表に示す様にAQ 20.−ZrO,−
3AQ、O,セラミックス(サンプル1)は、現状ノズ
ルに比較し、耐熱衝撃性は若干者るがZ r O。
Table 2 Thermal shock resistance comparison test results As shown in Table 2, AQ 20. -ZrO,-
3AQ, O, ceramics (sample 1) has Z r O, although its thermal shock resistance is slightly higher than that of the current nozzle.

−AQ、03 に比べ数段価れていた。尚、現状ノズル
材質は耐食性に劣るために、スリーブとしては使用でき
ない。従って実機使用時の耐熱衝撃性に問題がなく、か
つ耐食性に優れたスリーブ材質はサンプル1と考えられ
る。
-It was several steps more expensive than AQ, 03. Note that the current nozzle material has poor corrosion resistance, so it cannot be used as a sleeve. Therefore, sample 1 is considered to be a sleeve material that has no problems in thermal shock resistance and has excellent corrosion resistance when used in actual equipment.

次にサンプル1の組成を中心にAQzozpZrchp
3AQ□03・2Sin、混合比を変えたスリーブを作
成し、基礎実験として、300)cg誘導炉を用いてパ
ウダー浸漬テストを実施した。浸漬テストは2時間であ
った。パウダーは溶損量の大きい低粘性パウダーとした
。そのパウダー組成を第3表に示した。テスト結果を第
4表に示した。
Next, AQzozpZrchp focusing on the composition of sample 1
3AQ□03・2Sin, sleeves with different mixing ratios were created, and as a basic experiment, a powder immersion test was conducted using a 300) cg induction furnace. The soak test was for 2 hours. The powder was a low viscosity powder with a large amount of erosion loss. The powder composition is shown in Table 3. The test results are shown in Table 4.

融点:1108℃、粘性(1300℃):1.lpoi
sA Q 203− Z r O2−3A n 20 
:l ’ 2 S 102 系セラミックススリーブの
耐食性は現状のノズルの2倍以上が要求されている。従
って、現状ノズルの2倍以上の耐食性を有し、且つ耐熱
衝撃性に優れたスリーブの開発を目標とした。
Melting point: 1108°C, viscosity (1300°C): 1. lpoi
sA Q 203- Z r O2-3A n 20
The corrosion resistance of the l' 2 S 102 ceramic sleeve is required to be at least twice that of the current nozzle. Therefore, our goal was to develop a sleeve that has twice the corrosion resistance of current nozzles and has excellent thermal shock resistance.

3 A Q 203・2SiO□添加の影響では、耐食
性は、3Afl、O,・2SiO,が50wt’!:以
上のサンプル3では耐食性が劣り、それ以下では、耐食
性は良好である。一方3An20.−28in2が10
wt1以下(サンプル5)では耐熱衝撃性に問題がある
3 A Q Due to the influence of the addition of 203.2SiO□, the corrosion resistance was 50wt'! : The above sample 3 has poor corrosion resistance, and below that, the corrosion resistance is good. On the other hand, 3An20. -28in2 is 10
If wt is less than 1 (sample 5), there is a problem in thermal shock resistance.

従って3AI220,2Si○2添加量10i+t%〜
40wt%(サンプル1,2,4.6)が良い。
Therefore, 3AI220, 2Si○2 addition amount 10i+t%~
40 wt% (samples 1, 2, 4.6) is good.

ZrO2添加影響ではZrO2が10tit%以下(サ
ンプル8,9)では耐食性が悪くなる。従ってZrO。
Regarding the effect of ZrO2 addition, when ZrO2 is less than 10 tit% (Samples 8 and 9), corrosion resistance deteriorates. Therefore, ZrO.

の添加量は、10tzt%以上(サンプル1,7)が必
要である。
The amount of addition must be 10 tzt% or more (Samples 1 and 7).

これより、高耐食性を有し、且つ耐熱衝撃性に優れたセ
ラミックススリーブ材質はAQz○、−ZrO2−3A
Q 20. ・2Sio、系でZrO2:10wt%以
上、  3 A (120,−2Sin、 : 10w
t% 〜40Ilt%系材質である。またZrO,をC
ab、Y2O,。
From this, the ceramic sleeve material with high corrosion resistance and excellent thermal shock resistance is AQz○, -ZrO2-3A.
Q20.・2Sio, ZrO2: 10wt% or more in the system, 3A (120, -2Sin, : 10w
It is a t% to 40Ilt% type material. Also, ZrO, is C
ab,Y2O,.

MgO等で安定化したZrO2を適用した場合も、同等
の耐食性、耐熱衝撃性を有するセラミックススリーブを
得ることが可能となった。
Even when ZrO2 stabilized with MgO or the like is applied, it has become possible to obtain a ceramic sleeve with equivalent corrosion resistance and thermal shock resistance.

次に実機での確認テストをサンプル1を用いて行ったと
ころ、従来材の2.5倍の寿命延長が確認できた。
Next, when we conducted a confirmation test on an actual machine using Sample 1, we confirmed that the product's lifespan was 2.5 times longer than that of conventional materials.

(発明の効果) この様にA” z O3−Z r○2−3Al2O.・
2Si02系セラミツクススリーブを浸漬ノズル外表面
に装着することにより、パウダーに対して高耐食性且つ
高耐熱衝撃性の、連続鋳造用浸漬ノズルが期待できる。
(Effect of the invention) In this way, A"z O3-Z r○2-3Al2O.・
By attaching a 2Si02 ceramic sleeve to the outer surface of the immersion nozzle, a continuous casting immersion nozzle with high corrosion resistance against powder and high thermal shock resistance can be expected.

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

第1図は、連続鋳造のタンデイツシュにおいて、ロング
ノズル、浸漬ノズルが使用されている状態を示す断面図
、第2図は本発明によるパウダーライン部外表面へスリ
ーブ設置した断面図である。 1・・・タンデイツシュ  2・・・ロングノズル3・
・ストッパー    4・・・連続鋳造用ノズル5・・
・鋳型 6・・・本発明セラミックススリーブ 第 11! 篤 2 図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a long nozzle and a submerged nozzle being used in a continuous casting tandy cloth, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a sleeve installed on the outer surface of a powder line portion according to the present invention. 1... Tandite shu 2... Long nozzle 3.
・Stopper 4... Continuous casting nozzle 5...
・Mold 6... Ceramic sleeve of the present invention No. 11! Atsushi 2 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 連続鋳造用ノズルのパウダーラインに位置する、外表面
部に溶損防止用スリーブを取り付けてなる溶融金属の連
続鋳造用ノズルにおいて、該スリーブとしてZrO_2
10wt%以上、3Al_2O_3・2SiO_210
wt%〜40wt%、残部がAl_2O_3から成るス
リーブを用いることを特徴とした連続鋳造用ノズル。
In a continuous casting nozzle for molten metal, which is located in the powder line of the continuous casting nozzle and has a sleeve for preventing erosion damage attached to the outer surface, ZrO_2 is used as the sleeve.
10wt% or more, 3Al_2O_3・2SiO_210
A continuous casting nozzle characterized in that it uses a sleeve consisting of Al_2O_3 in wt% to 40wt%, the balance being Al_2O_3.
JP24737588A 1988-10-03 1988-10-03 Nozzle for continuous casting Pending JPH0299252A (en)

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