JPH04182049A - 連続鋳造用浸漬ノズル - 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］ 本発明は連続鋳造用浸漬ノズルに係り、特にスラグライ
ン部耐火物を改良した連続鋳造用浸漬ノズルに関する。

［従来の技術］ 連続鋳造用浸漬ノズルとしては種々の材質のものが提案
されている。そして、モールド内に投入されてモールド
パウダーが滓化した溶融スラグと接触して、局部的な損
耗が激しいスラグライン部の材質には特に注意が払われ
ており、従来よりジルコニアーカーボン系の材質が優れ
た耐蝕性を示すものとして使用されてきた。例えば特公
昭５９−１２２９号公報にはスラグライン部の材質とし
て炭素２〜１０重量％、ジルコニア７０〜９３％、炭化
珪素質および／または溶融シリカを５〜３０重量％から
なるものが開示されており、特開昭６３−９７３４４号
公報、特開昭６０−１４８６４９号公報、特開平１−１
７６２７１号公報にも類似の組成を持つジルコニア−カ
ーボン系の材質が開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の材質ではスラグライン部の
耐蝕性の改善のみに重点が置かれており、主にそのジル
コニア原料は粗粒粉と微粒粉を単に混合したものであっ
た。

本発明者らは製鋼時の最も重要な用件である鋼片の品質
に対する浸漬ノズルの影響について看目し、製造される
鋼片の表面における縦割れ（傷）などの発生過程を研究
した結果、溶鋼または溶融スラブとの接触により化学的
に変化して溶鋼または／および溶融パウダー（スラグ）
中に溶けこむジルコニアではなく、マトリックスから脱
落するジルコニア粒子が溶融スラグの物性に影響を及ぼ
し、ひいては製造される鋼片の品質に影響を及ぼしてい
ることが判明した。すなわち、溶鋼および溶融スラグと
の接触により、黒鉛および微粒のジルコニア粉で形成さ
れるマトリックスが侵蝕され、脱落した比較的大径のジ
ルコニア粒子が溶融スラグ中に混合され、浸漬ノズル周
辺部の溶融スラグの組成を変化させ、ひいてはその物性
、特に凝固シェル−モールド間への流入および冷却時の
挙動を変化させる。したがってモールドから引き出させ
る鋼片の表面に付着するスラグ層の性質が比較的大径の
ジルコニア粒子の位置する部分のみ異なり、その結果鋼
片表面に縦割れなどの欠陥を生じていた。

本発明者らは、上記の事情を考慮して、ジルコニア−カ
ーボン系材質の持つ耐蝕性を損なうこと無く、ジルコニ
ア粒子が脱落し難（、縦割れなどの無い良好な鋼片を鋳
造できるスラグライン部の耐火物の材質を研究した結果
、本発明を完成したものである。

本発明は、特に長時間にわたる鋳込みが可能で、溶鋼ま
たは溶融スラブに対する優れた耐蝕性を有し、縦割れな
どの無い良質の鋼片を製造できる連続鋳造用浸漬ノズル
を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる連続鋳造用浸漬ノズルは、上記の目的を
達成するために、少なくとも溶融スラグと接触する部分
が、ジルコニアエフ０〜９０重要％、粒径５００μｍ以
下の鱗状黒鉛：１０〜３０重量％を含有し、前記ジルコ
ニアの粒子は下記のａ、ｂを満たすように分布されてお
り、かつ隣接する　１２５μｍを越えるシルコニ粒子間
の８０％以上には鱗状黒鉛が存在する組織構造を有する
耐火物で構成されていることを特徴としている。

ａ：ジルコニア粒子全体の粒度分布（以下、全体粒度分
布という）が、１２５μｍを越える粒子が３０〜６５重
量％、１２５〜４５μｍの粒子が２０〜５５重量％、４
５ｕｍ未満の粒子が１５〜４５重量％から構成される。

ｂ：ジルコニア粒子全体に対し、ＪＩＳ　２８８０１で
短足された標準ふるいの４５〜３５５μｍ間では、隣り
合う篩間である３５５〜２５０μｍ、２５０〜１８０μ
ｍ、ｉｌｌ〜１２５　ｕ　ｍ　、　１２５〜９［１μｍ
、９０〜６３μｍ、６３〜４５μｍのそれぞれにジルコ
ニア粒子が少なくとも３重量％存在する。（以下、中間
粒度分布という。）〔作　用〕 本発明によれば、粒度分布の偏りのないジルコニア粒子
を用いることにより、耐火物中の粒子が非常に緻密に充
填され、かつ１２５μｍを越えるやや大きめの粒子間に
存在する鱗状黒鉛によって大きな粒子が保持され、脱落
して溶融スラグ中に混合されるのを防止できる。この粒
子の連続分布性と鱗状黒鉛による粒子の保持性とが相俟
ってジルコニア粒子の脱落が阻止されるのであり、よっ
て製造される鋼片表面のスラグ層の物性を局所的に変化
させず表面に縦割れなどの無い良質な鋼片を製造するこ
とが可能となる。

ジルコニアと溶鋼または溶融スラグとの接触による溶損
形態には物理的な溶損と化学的な溶損があるが、本発明
は溶鋼または溶融スラグに対する耐化学的溶損性を高め
るものではなく、溶損される際に、黒鉛や小径のジルコ
ニア粒子あるいは他の材料で形成されるマトリックスの
みが溶損されて、大径のジルコニア粒子が脱落するのを
防止するものであり、その結果溶融スラグの物性を局部
的に変化させること無く良質の鋼片が得られるのである
。

本発明に利用されるジルコニアは安定化されていないも
のでも良いが、好ましくは安定化度３０〜９０の部分安
定化ジルコニアを使用する。これは安定化されていない
ものに比べ熱サイクル時の容積安定性が良好となり耐熱
衝撃性を向上させる点で好ましく、かつこの効果は上記
範囲内で最も効果的である。安定化度はジルコニア粒子
中の立方晶の割合を１００分率で示したものである。

ジルコニアの含有量が７０重量％未満では耐蝕性が劣り
、溶損されやすくなる。また９０重量％を越えると他の
原料の含有量が少なくなり、耐スポーリング性、機械的
強度がさがる。

ジルコニアの全体粒度分布が規定範囲外となると、粒子
の稠密な充填ができなくなり粒子の脱落を生じやすくな
る。特に粒子が粗い方向に外れると機械的強度が充分に
上がらず、すなわちジルコニア粒子の保持力低下のため
粒子脱落防止効果が薄れてしまい、また、細かい方向に
外れると耐熱衝撃抵抗が減じてしまう。

また、ジルコニアの中間粒度分布において３重量％未溝
の区間があると、耐火物全体の粒子の充填性が低下し、
大径のジルコニア粒子が脱落しやすくなる。

鱗状黒鉛は１０〜３０重量％含有されることが必要であ
る。鱗状黒鉛はマトリックスの一部を形成してジルコニ
ア粒子を包むように保持し、脱落を防止する。鱗状黒鉛
を含まない、例えば、粒状黒鉛あるいは無定型炭素等を
マトリックスとする場合にはジルコニア粒子を包み込み
保持する効果が劣り、充分な脱落防止効果を得られない
。本発明において鱗状黒鉛とこれらの炭素質材料とを併
用することは差支えない。

鱗状黒鉛が１０重量％未滴では充分な脱落防止効果を得
られず、３０重量％を越えると溶鋼に対する耐蝕性が劣
り、また、酸化消耗する量が増加してマトリックスの脆
弱化を招き、充分な脱落防止効果を得られない。

さらに隣接する　１２５μｍを越えるジルコニア粒子間
には８０％以上の割合で前記鱗状黒鉛が存在することに
より、粒子を包み込む効果を増大し、より一層の脱落防
止効果を奏する。

これらの諸条件を満足することにより、均一かつ稠密に
ジルコニア粒子および鱗状黒鉛が充填された耐火物を得
ることができる。これにより、溶鋼または溶融スラブと
の接触面において、選択的に侵蝕されやすいはっきりと
したマトリックス部をな（すと共に、黒鉛の酸化消耗速
度、ジルコニア粒子の溶鋼または溶融スラグへの溶解速
度を調和させ、ジルコニア粒子の脱落を防止することが
できる。

本発明のノズルは原料を調整したのみでは得られない。

本発明の粒度分布を持つ原料は、容易に均一に分散し難
く、調整された原料を長時間注意深く混練したり、ある
いは少量ずつ徐々に量を増やしてい（ように混合するこ
とが必要である。

本発明の技術的思想の範囲の中で浸漬ノズルの製造に用
いられる種々の公知の添加剤が使用でき、それらは本発
明の権利範囲に含まれる。例えば、金属シリコンが、黒
鉛又はバインダーに由来する結合炭素の酸化防止や、熱
間での強度保持の目的で添加される。金属シリコン（Ｓ
ｉ）の含有量は２重量％以下が好ましい。２重量％を越
えると炭素と反応して組織の緻密化が進み耐熱衝撃性が
低下し、耐蝕性も低下する。また炭化珪素（ＳｉＣｌを
熱伝導性向上、耐熱衝撃性の向上および酸化防止の目的
で添加しても良い、　Ｓｉ（：の含有量は５重量％以下
が好ましい、　ＳｉＣは製造時にＳｉＣ粉末として添加
しても、金属Ｓｉと炭素分が反応した生成物でもよい。

５重量％を越えると相対的に他の原料の含有量が減り、
目的とする特性を得られなくなる。

さらに炭化硼素、金属アルミニウムなどを公知の特性向
上材として添加しても良い。

〔実施例１ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第１表に示す粒度分布に調整した各種配合の原料を、各
粒度の粒子を予備混合して徐々に混線機中に投入しなが
ら４５分間凝集などが生じないよう注意深（撹拌混合し
、各原料が均一に混合された各種の配合土を得た。そし
て、それぞれの配合土中に存在する、混線中に形成され
た塊（不均一な原料状態を有する粘結粒）を除くために
、−度所定の篩（３ｍｍ）を通し、それらを除去し各種
のスラグライン部用配合土を得た。別に用意したノズル
本体部用配合±（アルミナ５５重量％、黒鉛３０重量％
、シリカ１０重量％、金属シリコン５重量％）と−緒に
公知の方法で１００１００Ｏ／ｃｍ”の圧力でラバープ
レス成形したのち、非酸化性雰囲気中で１０００℃にて
焼成し、スラグライン部に配合の異なる本発明の耐火物
を設けた各種の浸漬ノズルを得た。こられの物理的特性
を第１表に示す（表中、番号１〜６，１０〜１２）、比
較例（第１表中、番号７〜８）は従来の主として粗粒と
微粒（および中粒）からなる配合物の粒度分布を分析し
て記入したものであり、常法により４５分間混線、成形
焼成したものである。

第１表に示す本発明および比較例の連続鋳造用浸漬ノズ
ルを、−射的に縦割れが多く発生しやすい鋼中の炭素量
が００９〜０１６％の中炭素鋼材の連続鋳造に１か月間
使用した。このときの縦割れ不良発生指数を第１表に合
せて示す　（縦割れ発生指数は、番号７のものを１００
とした）。また、縦割れ不良が発生した時のモールド内
壁に付着したスラグ凝固物塊を分析したところ、ジルコ
ニア濃度の異常に高くなっている部分が観察された。

また、侵蝕された部分の組織の粒子構造を表す顕微鏡写
真を第１図、第２図に示す。第１図は本発明品であり、
第２図は従来品である。図中１はスラグライン部耐火物
４を構成するジルコニア粒子、２は鱗状黒鉛粒子である
。鋳造中にスラグと接する稼動面５を観察すると従来品
はジルコニア粒子の脱落してできた凹凸面や黒く穴の開
いた部分、及びマトリックス部が酸化消耗して、溶融ス
ラグ３と同様に白っぽく見える部分が存在する。

これに対し、本発明品はジルコニア粒子の脱落は見られ
ず、黒鉛粒子がジルコニア粒子を包むように存在してい
る。

第１表から明らかなように、本発明の連続鋳造用浸漬ノ
ズルは従来のノズルに比して非常に優れた耐蝕性を示し
、溶融スラグに悪影響を及ぼさず、したがって鋼片の縦
割れ不良発生率が著しく改善されていることが明らかで
ある。さらに第１図から本発明のノズルの組織構造が従
来のものに比してジルコニア粒子の脱落がないことが明
らかに理解される。

（効　果〕 以上のように本発明によれば、ジルコニア及び黒鉛を含
有しているので、溶融金属および溶融スラグに対し極め
て優れた耐蝕性を有し、耐用性が高く長期間安定した使
用が可能であり、また粒子が非常に緻密に充填され、か
つ鱗状黒鉛によって大きな粒子が保持されるので、スラ
グライン部耐大物からのジルコニア粒子の脱落がないた
め、溶融スラグに影響を及ぼさず、縦割れなどの不良の
発生のない良質の鋼片を鋳造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の浸漬ノズルのスラグライン部耐火物の
組織の粒子構造を示す顕微鏡写真、第２図は従来の浸漬
ノズルのスラグライン部耐火物の組織の粒子構造を示す
顕微鏡写真である。 １・・・ジルコニア粒子　２・・・鱗状黒鉛粒子３・・
・溶融スラグ　　　４・・・スラグライン部耐火物５・
・・稼動面 出願人　東芝セラミックス株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも溶融スラグと接触する部分が、ジルコ
   ニア：７０〜９０重量％、粒径５００μｍ以下の鱗状黒
   鉛：１０〜３０重量％を含有し、前記ジルコニアの粒子
   は下記のａ、ｂを満たすように分布されており、かつ隣
   接する１２５μｍを越えるジルコニア粒子間の８０％以
   上には鱗状黒鉛が存在する組織構造を有する耐火物で構
   成されていることを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。 ａ：ジルコニア粒子全体の粒度分布が、１２５μｍを越
   える粒子が３０〜６５重量％、１２５〜４５μｍの粒子
   が２０〜５５重量％、４５μｍ未満の粒子が１５〜４５
   重量％から構成される。 ｂ：ジルコニア粒子全体に対し．ＪＩＳＺ８８０１で規
   定された標準ふるいの４５〜３５５μｍ間では、隣り合
   う篩間である３５５〜２５０μｍ、２５０〜１８０μｍ
   、１８０〜１２５μｍ、１２５〜９０μｍ、９０〜６３
   μｍ、６３〜４５μｍのそれぞれにジルコニア粒子が少
   なくとも３重量％存在する。
2. （２）粒子径１００μｍ以下の金属シリコンを２重量％
   以下含有する請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
3. （３）粒子径１００μｍ以下の炭化珪素を５重量％以下
   含有する請求項１記載の連続鋳造用浸漬ノズル。