JPH04100661A - 連続鋳造用上部ノズル - 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〉 本発明は鉄鋼の連続鋳造に用いられるタンデイツシュや
溶鋼取鍋に配される連続鋳造用上部ノズルに関する。

〈従来の技術〉 連続鋳造において、溶鋼取鍋よりタンデイツシュに、あ
るいはタンデイツシュより鋳型に溶鋼を注入するための
用いられる上部ノズルには、鋳造中に溶鋼が通過する内
孔が閉塞することなく、均一な鋳込速度が維持できるこ
とが要求される。　ところが、通常のノズルでは使用を
重ねるうちに内孔に脱酸生成物等が付着してしまい、内
孔の径が変化して、均一な鋳込み速度を維持することが
できなくなり、更にノズルの内孔が詰まってしまう、い
わゆるノズル閉塞を起こしてしまう。

そのため、通常の連続鋳造では、ガススリーブノズル、
ポーラスノズル、あるいはガス吹き込みストッパー等、
溶鋼が通過する内孔に不活性ガス（以下、ガスとする）
による被膜を形成することによって内孔に脱酸生成物等
が析出してノズル閉塞を起こすのを防止する、いわゆる
ガス吹き込みを行っている。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが従来のガス吹き込みタイプのノズルの場合、下
記のような問題点があり、ノズル閉塞を完全に防止する
ことはできていない。

ガス吹き込みタイプの上部ノズルでは、ガスが供給され
る部分（ガスによる被膜が形成される部分）については
ノズル閉塞の防止効果を発揮するが、ガスが内孔部の全
面に供給されない場合には、ガスが供給されない部分で
はノズル閉塞の防止効果は発揮されず、この部分に脱酸
生成物が付着してゆき結果的にノズル閉塞に至らしめて
しまう。

また、ガス吹き込みタイプの上部ノズルは、外部より内
孔にガスを吹き込むため、ノズル内孔壁および溶鋼の界
面が冷却されてしまい、内孔壁の近傍を通過する溶鋼が
冷却され、この部分の粘性が高くなってしまう。　その
ため、これが内孔壁面に付着してしまい、地金によって
もノズル閉塞が起こってしまう。

さらに、前述のようにして溶鋼が冷却されることにより
、鋼中のＡｊ２成分や酸化物の析出が助長され、これに
よっても脱酸生成物の付着堆積が助長され、ノズル閉塞
を起こす。

しかも、このようなノズル閉塞の問題に加えて、ガス吹
き込みタイプの上部ノズルでは吹き込まれるガスの気泡
によってブローホール等の鋳辺欠陥を生じてしまう。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決すること
にあり、不活性ガスの吹き込みを行わなくても、長期に
亘って鋼中脱酸生成物および地金によるノズル閉塞を生
じない連続鋳造用上部ノズルを提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するために、本発明は、連続鋳造用のタ
ンデイツシュあるいは溶鋼取鍋の底部に装着される溶鋼
の連続鋳造用上部ノズルであって、溶鋼が通過する内孔
壁に少なくともジルコニアとカーボンと炭化ケイ素とを
含有する被覆層を有することを特徴とする連続鋳造用上
部ノズルを提供する。

また、前記被覆１が、０〜３０ｗｔ％の酸化カルシウム
を含有するジルコニアを６０〜９５ｗｔ％、黒鉛および
／またはカーボンブラックを５〜３５ｗｔ％、および炭
化ケイ素を５〜１５ｗｔ％含有するものであるのが好ま
しい。

また、前記被覆層におけるジルコニア粒および炭化ケイ
素粒が粒径４４μｍ以下であるのが好ましい。

また、被覆層の厚さが５〜２０ｍｍであるのが好ましい
。

以下、本発明に係る連続鋳造用上部ノズルに付いて詳細
に説明する。

第１図に、本発明に係る連続鋳造用上部ノズルの一例の
概略断面図が示される。

本発明の連続鋳造用上部ノズル１０（以下、ノズル１０
とする）は、ノズル本体１２の溶鋼が通過する内孔１４
の壁面に、少なくともジルコニアとカーボンと炭化ケイ
素とを含有する被覆層であるジルコニア−黒鉛質層１６
を有するものであり、従来の連続鋳造用上部ノズルとは
異なり脱酸生成物の付着・堆積防止用のガス吹きを有さ
ない。

本発明において、ノズル本体１２の形状、サイズ等には
特に限定はな（、浸漬ノズル、オーブンキャスティング
方式用等、用途や規模等に応じて公知のものがいずれも
適用可能である。

また、その材質もアルミナ−黒鉛等、通常の連続鋳造用
上部ノズルに適用される公知の材質がいずれも適用可能
である。

本発明のノズル１０は、このようなノズル本体１２の内
孔１４の壁面に、主に、ジルコニアとカーボンと炭化ケ
イ素とからなるジルコニア−黒鉛質層１６を有するもの
である。　このようなジルコニア−黒鉛質層１６は、溶
鋼および鋼中の脱酸生成物との濡れ性が低く、これらが
内孔１４の壁面に付着・堆積することを防止するので、
長期に亘ってノズル閉塞が発生することがない。　しか
も、ジルコニア−黒鉛質層１６は溶鋼との接触により表
面に厚さ１ｍｍ程度の脱炭層を形成するが、この脱炭層
はジルコニア、酸化ケイ素、酸化カルシウム、およびア
ルミナ等からなる、優れた断熱性を有して高粘性で、か
つ平滑な層であるため、本発明のノズル１０はガス吹き
を行わないことと相俟って、溶鋼（地金）が付着するこ
とによるノズル閉塞も発生することがない。

このようなジルコニア−黒鉛質層１６は、前述のように
主としてジルコニア（ＺｒＯ２）と、カーボン（Ｃ）と
、炭化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｃ）とからなるものであるが、
ジルコニア−黒鉛質層１６におけるジルコニアの含有量
は６０〜９５ｗｔ％であるのが好ましい。　ジルコニア
の含有量を６０ｗｔ％以上とすることにより、良好な耐
食性を得ることができ、また、９５ｗｔ％以下とするこ
とにより、耐熱衝撃性を確保できる。　ジルコニア−黒
鉛質層１６の原料として適用されるジルコニアには、加
熱時の結晶の安定性を良好にするために通常Ｏ〜７ｗｔ
％の酸化カルシウム（Ｃａｂ）が固溶されているが、本
発明におけるジルコニア−黒鉛質層１６に含有されるジ
ルコニアにも０〜３０ｗｔ％の酸化カルシウムが固溶さ
れるのが好ましい。

ジルコニアに固溶される酸化カルシウムは、結晶の安定
性に付与される以外の過剰なものはジルコニアとの間で
Ｚ　ｒ　Ｏ２Ｃａ　Ｏとなる生成物を作る。　ここで、
ジルコニアに固溶される酸化カルシウムは、熱履歴を受
けることによりジルコニア粒内より解離するが、解離し
た酸化カルシウムはアルミナ等の鋼中脱酸生成物と反応
し、例えばＣａ０−Ａｃｉｔｓ系の低融点生成物を形成
するので、このような脱酸生成物が内孔１４の壁面に付
着・堆積することを防止する。

ジルコニアに固溶される酸化カルシウムの量は３０ｗｔ
％以下とすることにより、酸化カルシウムのジルコニア
からの遊離による水和現象を好適に防止することができ
、ジルコニア−黒鉛質層１６の安定性等の点で好ましい
結果を得る。

ジルコニア−黒鉛質層１６におけるカーボンは、天然あ
るいは人工の黒鉛および／またはカーボンブラックから
なるものである。　ジルコニア−黒鉛質層１６において
、カーボンの含有量は５〜３５ｗｔ％であるのが好まし
い。

カーボンの含有量を５ｗｔ％以上とすることにより、ジ
ルコニア−黒鉛質層１６に良好な熱スポーリング性を付
与することができ、カーボンの含有量を３５ｗｔ％以下
とすることにより良好な耐食性を確保することができる
。

本発明のノズル１０においては、ジルコニア−黒鉛質１
１Ｆ１６には上記の各成分の他に、炭化ケイ素が含有さ
れる。　前述のように、ジルコニア−黒鉛質層１６にお
いてはジルコニアに酸化カルシウムが固溶されており、
熱履歴を受けてジルコニアより解離した酸化カルシウム
が脱酸生成物と結合して低融点化合物を生成することに
より、脱酸生成物が内孔１４の壁面に付着することを防
止する。　この際にはジルコニア−黒鉛質層１６の酸化
が進行してしまうが、ジルコニア−黒鉛質層１６が炭化
ケイ素を含有することにより、この炭化ケイ素が酸化さ
れ、ジルコニア−黒鉛質層１６が実質的に酸化されるこ
とを防止する。　しかも、炭化ケイ素の酸化によって生
成する酸化ケイ素（Ｓｉｎ、）がジルコニアから酸化カ
ルシウムを解離することを促進するため、脱酸生成物の
付着をより良好に防止することができる。

また、前述のように、このようにして形成される脱炭層
は、ジルコニア、酸化ケイ素、酸化カルシウム、および
アルミナ等からなる、優れた断熱性を有するものである
。

ジルコニア−黒鉛質層１６における炭化ケイ素の含有量
は、５〜１５ｗｔ％であるのが好ましい。　炭化ケイ素
の含有量を５ｗｔ％以上とすることにより、より確実な
酸化防止効果を得ることができ、１５ｗｔ％以下とする
ことにより良好な耐食性を確保することができる。

本発明のノズル１０のジルコニア−黒鉛質層１６におい
ては、ここに含まれるジルコニア粒および炭化ケイ素粒
の粒径が４４μｍ以下であるのが好ましい。

前述のように、ジルコニア−黒鉛質層１６においては、
炭化ケイ素に含まれる炭素は徐々に酸化消失するが、こ
れによりジルコニア−黒鉛質層１６表面は凹凸が形成さ
れ、溶鋼や脱酸生成物が付着し易（なってしまう。　し
かしながら、ジルコニア粒や炭化ケイ素粒の粒径を４４
μｍ以下とすることにより、脱炭後も十分な表面平滑性
を確保することができ、溶鋼や脱酸生成物の付着を好適
に防止することができる。

なお、ジルコニア−黒鉛質Ｍ１６におけるジルコニア粒
および炭化ケイ素粒の粒径の調整は、原料ジルコニア粒
の粒径を４４μｍ以下にする等、各種の方法が適用可能
である。

このようなジルコニア−黒鉛質層１６の厚さは特に限定
はないが５〜２０ｍｍ程度であるのが好ましい。　ジル
コニア−黒鉛質層１６の厚さを５ｍｍ以上とすることに
より、より確実なノズル閉塞防止効果を得ることができ
、２０ｍｍ以下とすることにより、経済性も確保するこ
とができる。

このようなジルコニア−黒鉛質層１６の形成方法には特
に限定はなく、公知の各種の方法が適用可能であるが、
−例としては、上記の物質の原料粒を適当な樹脂組成物
等のバインダーに混錬したのち、この混合物をノズル本
体１２の内孔壁面部へ投入し、一体成型によってジルコ
ニア−黒鉛質層１６を形成する方法が挙げられる。　こ
の他にもノズル本体１２とジルコニア−黒鉛質１６とを
個々に製造し、モルタル等によって、接着後一体構造と
なす方法等が好適に適用される。

前述のように、不活性ガス吹き付はタイプのノズルでは
、ノズル内孔壁面の温度低下によって／１２０ｓ等の鋼
中脱酸生成物が内孔壁に付着し易（なる。　このことを
確認するために、本発明者らは下記の測定を行った。

溶鋼のノズル内通過時の温度が１５７０℃、ガス吹きの
Ａｒガス流量１５ＮＩ２．／ｍｉｎとした場合、内孔壁
面よりｌｏｍｔｎ離れたノズル内部の温度は、ガスによ
って内孔壁面が冷却されたことにより１４７０℃となっ
てしまい、溶鋼が融点以下に冷却されて非常に壁面に付
着しゃすい状態となっている。　これに対し、前述の構
成を有するジルコニア−黒鉛質層１６を内孔１４の壁面
に形成した本発明のノズル１ｏでは、ガス拭きを行わな
いことによりノズル内部の温度低下が少なく、内孔１４
の壁面より１０ｍｍの位置の温度は１５４０℃程度とす
ることができるので、溶鋼の析出による地金の付着は皆
無とすることができる。

以上、本発明の連続鋳造用上部ノズルについて詳細に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
（、本発明の要旨を逸脱しない範囲において各種の変更
および改良を行ってもよいのはもちろんのことである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を示し、本発明をより具体的に説
明する。

酸化カルシウムを３０ｗｔ％含むジルコニア７８ｗｔ％
、天然鱗状黒鉛１０’ｗｔ％、炭化ケイ素１２ｗｔ％か
らなる混合物を、フェノール樹脂で混練した。　なお、
各材料の粒径はいずれも４４μｍ以下であった。

このような混合物を、第１図に示されるような連続鋳造
用上部ノズル本体１２の内孔壁面に投入し一体成型する
ことにより、ジルコニア−黒鉛質層１６を形成した。

このようにして作製したノズル１ｏを、連続鋳造用タン
デイツシュに装着し、 ［Ｃ；０．０９．Ｓｉ；０．０１．Ｍｎ：０．３ｇ、Ｐ
；０．０１４．Ｓ；０．０１２゜ｓｏｌ　Ａｌ；０．１
５　、残部Ｆｅ］の組成を有する溶鋼で１８連々鋳を１
０チヤンス使用した結果、ノズル閉塞を起こすことがな
く、ノズル閉塞による鋳込み中止がなく問題なく使用す
ることができた。

比較例として、従来のガス拭き込み型ノズル（ポーラス
ノズル　Ａｌ２Ｏ，７８％、　Ｃｒ２Ｌ　２％）を用い
た多連鋳の１００チヤンス程度の実績を下記表１に示す
。　なお、ガスの吹き込みは。

Ａｒガスをガス流量１０〜２０　Ｎ　Ｒ／　ｍ　ｉ　ｎ
で行った。

表　　１ 上記衣１より、従来のノズルでは１３連々鋳でノズル閉
塞が１０％発生し、１８連々鋳では実に８５．８％もの
ノズル閉塞が発生しているのがわかる。

以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したとおり、本発明の連続鋳造用上部ノ
ズルによれば、長期に亘ってノズル閉塞を防止すること
ができ、ノズル閉塞による鋳込み中止のない、多連鋳回
数の大幅な向上を行うことができる。

また従来の連続鋳造用上部ノズルでは、ノズル閉塞防止
のために必要であったガス吹きが不要となるため、吹き
込まれる不活性ガスが溶鋼に巻き込まれることによって
生じるブローホール等の鋳造スラブの欠陥も無くすこと
ができる。

ＦＩＧ、１

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続鋳造用上部ノズルの一例を
示す概略断面図である。 符号の説明 １０・・・連続鋳造用上部ノズル、 １２・・・ノズル本体、 １４・・・内孔、 １６・・・ジルコニア−黒鉛質層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造用のタンディッシュあるいは溶鋼取鍋の
   底部に装着される溶鋼の連続鋳造用上部ノズルであって
   、溶鋼が通過する内孔壁に少なくともジルコニアとカー
   ボンと炭化ケイ素とを含有する被覆層を有することを特
   徴とする連続鋳造用上部ノズル。
2. （２）前記被覆層が、０〜３０ｗｔ％の酸化カルシウム
   を含有するジルコニアを６０〜９５ｗｔ％、黒鉛および
   ／またはカーボンブラックを５〜３５ｗｔ％、および炭
   化ケイ素を５〜１５ｗｔ％含有するものである請求項１
   に記載の連続鋳造用上部ノズル。
3. （３）前記被覆層におけるジルコニア粒および炭化ケイ
   素粒が粒径４４μｍ以下である請求項１または２に記載
   の連続鋳造用上部ノズル。