JPH0655249A

JPH0655249A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JPH0655249A
Application number: JP4229447A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sasai; 勝浩笹井; Yoshimasa Mizukami; 義正水上
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1992-08-06
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ノズル閉塞を防止した上で、常に
安定して気泡系欠陥のない加工用鋼板素材を鋳造できる
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。【構成】鋼の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、ガス吹
き込み部にあたる内孔体のＳｉＯ₂ 含有率を５ｗｔ％以
下にし、且つ少なくとも吐出孔を含む内孔体より下部の
内壁面を、工業的に不可避の成分を除いて、１０〜５０
ｗｔ％のＣａＯ，３０〜８０ｗｔ％のＺｒＯ₂ を含む組
成の耐火物で構成したことを特徴とする連続鋳造用浸漬
ノズル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造におい
て、溶鋼をタンディッシュからモールド内へ鋳込むため
に使用されるガス吹き込み型浸漬ノズルに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】現在、連続鋳造においては、溶鋼を酸化
させることなくタンディッシュからモールド内に供給す
るために、浸漬ノズルが利用されている。浸漬ノズルの
材質としては、Ａｌ₂Ｏ₃及びＣ（Ｂ）を主体とし、これ
に２０ｗｔ％程度のＳｉＯ₂ を含有するものが主流とな
っている。このような浸漬ノズルでは、鋳造時間の経過
とともに鋼中析出物のアルミナ及び地金がノズル内壁に
付着し、激しい場合にはノズル閉塞を引き起こし鋳造を
停止する場合もあった。

【０００３】この問題を解決する手段の１つとして、例
えば、特公昭５８−３４６７号公報に示されるように、
浸漬ノズル内孔と同心円となる多孔質の筒状耐火物（内
孔体）を浸漬ノズル本体に内挿し、この多孔質耐火物内
壁からＡｒその他の不活性ガスを吹き込むことが知られ
ている。このガス吹き込みは、ノズル内面と溶鋼との接
触面積を減少させ、さらに溶鋼を撹拌すること、あるい
は付着物をガス気泡により強制的に剥離させることによ
りノズル内壁面へのアルミナ介在物の付着成長を防止す
る効果がある。

【０００４】また、ノズル閉塞を解決する別の手段とし
て、例えば特開昭６４−４０１５４号公報に記載されて
いるように、ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料からなるノズ
ルの使用が試みられている。このＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ
質材料をノズル内壁に用いることで、耐火物中ＣａＯと
溶鋼中Ａｌ₂Ｏ₃とを反応させカルシウムアルミネートの
低融物を生成させる。この低融物を溶鋼流により洗い流
し、微少な溶損を与えることにより付着を防止するもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浸漬ノ
ズル内壁からのガス吹き込み方法として各種の方法が採
用されているが、これらは主にガス吹き込み部にあたる
内孔体が吐出孔より上部に設けられているため、Ａｒガ
スが行き届かない吐出孔近傍にアルミナの付着堆積が起
こるといった問題があった。また、吹き込まれたＡｒ気
泡は、一部モールド内で浮上中に凝固界面に捕捉され、
熱間圧延、冷間圧延後に発生する気泡系欠陥の原因とな
る。

【０００６】一方、ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料のノズ
ルにおいても、鋳造時間が長いか、或は溶鋼清浄性が低
下する場合には、ノズル内壁に付着したアルミナを低融
点化するに十分なＣａＯを供給できなくなるため、ノズ
ル閉塞が発生する。このため、ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質
ノズルも確実な閉塞防止対策になっていないのが現状で
ある。

【０００７】これらの問題点を鑑み、本発明は、ノズル
閉塞を防止した上で、常に安定して気泡系欠陥のない加
工用鋼板素材を鋳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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼の連続鋳造
用浸漬ノズルにおいて、ガス吹き込み部にあたる内孔体
のＳｉＯ₂ 含有率を５ｗｔ％以下にし、且つ少なくとも
吐出孔を含む内孔体より下部の内壁面を、工業的に不可
避の成分を除いて、１０〜５０ｗｔ％のＣ、１０〜３０
ｗｔ％のＣａＯ、３０〜８０ｗｔ％のＺｒＯ₂ を含む組
成の耐火物で構成したことを特徴とする連続鋳造用浸漬
ノズルに関するものである。

【０００９】

【作用】浸漬ノズルの閉塞を防止するためには、アルミ
ナ付着が進行する部分からＡｒガス等の不活性ガスを吹
き込み溶鋼とノズル内壁の間にガスフィルムを生成する
か、あるいは付着物をガス気泡により強制的に剥離する
ことが最も確実な方法である。しかし、図１に示すよう
に、浸漬ノズル内孔体１からＡｒガスを吹き込む場合、
内孔体１及びその周辺のアルミナ付着は確実に防止でき
るが、吐出孔２近傍のように内壁からの直接ガス吹き込
みがなく、しかも流動が激しく変化し溶鋼中アルミナの
壁面への衝突頻度が増す領域では、Ａｒガスによるノズ
ル閉塞防止の効果が十分に得られない。

【００１０】そこで、本発明者等は、内孔体からのガス
吹き込みと詰まりが進行し易い内孔体下部３の内壁面に
ＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料を併用することにより、浸
漬ノズルの閉塞を確実に防止することに成功した。本発
明ではアルミナ付着をＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料と内
孔体から吹き込まれたＡｒ気泡の付着物剥離の相乗効果
により、鋳造時間が長い場合及び溶鋼清浄性が低下する
場合でも付着防止効果を持続することができる。

【００１１】一方、浸漬ノズル内孔体からのガス吹き込
みを実施する場合には、気泡系欠陥が問題となる。しか
し、Ａｒガス吹き込みを実施すれば全ての鋳片に気泡系
欠陥が発生するのではなく、連々鋳後半で多発する傾向
を示す。また、従来から、鋳片に捕捉されたＡｒ気泡
は、大きなものほど熱間圧延、冷間圧延後も圧着され
ず、鋼板表面にふくれ状欠陥として現れることが知られ
ている。このような知見から、本発明者等は連々鋳後半
におけるＡｒ気泡の粗大化が気泡系欠陥の原因であると
考え、気泡を粗大化させる要因について詳細な調査を実
施してきた。

【００１２】その結果、浸漬ノズル内孔体中のＳｉＯ₂
がＣにより還元され消失するため、連々鋳後半で内孔体
の気孔率及び気孔径が大きくなり、それに伴い生成する
Ａｒ気泡径が粗大化することを見いだした。したがっ
て、内孔体中のＳｉＯ₂ を低減することにより、気泡の
粗大化を抑制し、これにより気泡系欠陥を防止できる。
また、ＳｉＯ₂ を低減することにより内孔体全面から微
細なＡｒガスを均一に吹き込むことができるため、ノズ
ル閉塞を効率的に防止すると共に、気泡系欠陥の観点か
らＡｒガス流量を下げることも可能となる。

【００１３】以上に示したように、内孔体中のＳｉＯ₂
含有率を低減し、且つ少なくとも吐出孔を含む内孔体よ
り下部の内壁面にＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料を適用す
ることで、浸漬ノズルの閉塞を確実に防止すると共に、
気泡系欠陥も発生しない連続鋳造用浸漬ノズルを提供で
きる。

【００１４】本発明において、内孔体中にＳｉＯ₂ を含
有しないことが好ましいが、必要な場合には５ｗｔ％以
下に限って添加しても良い。これは、ＳｉＯ₂ 含有率が
５ｗｔ％以下であれば、内孔体中のＳｉＯ₂ が全て消失
しても気孔率及び気孔径の変化は殆どなく、気泡系欠陥
が発生しないためである。また、吐出孔を含む内孔体下
部に適用する材質はＺｒＯ₂ 含有率を３０〜８０ｗｔ
％、ＣａＯ含有率を１０〜３０ｗｔ％、Ｃ含有率を１０
〜５０ｗｔ％としたＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料であ
る。

【００１５】これら組成のうち、ＺｒＯ₂−ＣａＯはＺ
ｒＯ₂とＣａＯでもよいが、ＣａＯの耐消化性を考慮す
れば、ＣａＺｒＯ₃単独か、またはそれとＺｒＯ₂を組み
合せた形で用いることが望ましい。ＺｒＯ₂ は３０ｗｔ
％未満で耐食性が低下し、８０ｗｔ％を超えると耐スポ
ーリング性が低下する。また、ＣａＯ含有率が１０ｗｔ
％未満では、溶鋼中のアルミナと反応して生成する低融
点のカルシウムアルミネートの量が少なく、アルミナ付
着防止能が低下する。反対に、ＣａＯ含有率が３０ｗｔ
％を超えると、ＣａＯの全てがＣａＺｒＯ₃ にならず、
耐消化性が劣化する。さらに、Ｃは成形性及び耐スポー
リング性に優れていることから１０ｗｔ％未満では成形
性及び耐スポーリング性が低下する。反対に、５０ｗｔ
％を超えるとＣの酸化や溶鋼中への溶出により耐食性が
低下する。また、高熱伝導率のためノズル詰まりを生ず
る恐れもある。

【００１６】浸漬ノズルの基本的な構成成分は以上であ
るが、この他にもノズル材質への添加物として既に知ら
れている材料を、本発明の効果を損なわない範囲で含有
させてもよい。例えば、強度を向上させるために金属Ｓ
ｉを、酸化防止や耐スポーリング性向上のためにＳｉＣ
等を組み合せることも可能である。また、内孔体及び吐
出孔を含む内孔体下部を除いた部分については、上述し
たＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ質材料を用いることが望ましい
が、コスト面を考慮すると従来組成の材料を用いること
も可能である。

【００１７】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明
について説明する。表１に示した原料含有物に樹脂バイ
ンダーとしてフェノール樹脂を外掛けで１５ｗｔ％添加
して混練し、アイソスタティックプレスを用いて１．０
ｔ／ｃｍ²の圧力で図１に示すノズル形状に成形した。
比較例５については内孔体のないノズル形状で、ノズル
内壁全体にＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ材質を用いた。なお、
パウダーライン部４の耐火物はＺｒＯ₂ を７５ｗｔ％、
Ｃを２５ｗｔ％含有するＺｒＯ₂−Ｃ質（Ｃ）に統一し
た。内孔体１はＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質（Ｂ）に統一した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】さらに、この成形体を１２００℃の温度で
還元焼成し、連続鋳造用ガス吹き込み型浸漬ノズル（外
径１８５ｍｍφ、内径９０ｍｍφ、吐出孔径７０ｍｍ
φ、吐出孔角度３５度、内孔体厚み１５ｍｍの逆Ｙ型ノ
ズル）を作製した。このようにして得られた浸漬ノズル
を用いて、Ｔｉを０．０８ｗｔ％含有する炭素濃度３０
ｐｐｍの極低炭素鋼を４００分間鋳造した。この際、Ａ
ｒガス吹き込み流量は溶鋼トン当たり６Ｎｌ一定とし
た。

【００２１】本発明の実施例及び比較例とも鋳造寸法は
厚み２４５ｍｍ×幅１５００ｍｍで、８５００ｍｍ長さ
に切断して１コイル単位とした。このスラブを常法によ
り熱間圧延、冷間圧延し、最終的に厚み０．７ｍｍ×幅
１５００ｍｍコイルの冷延鋼板とした。気泡系欠陥に対
する浸漬ノズルの評価は、冷間圧延後の検査ラインで目
視観察を行い１コイル当たりに発生する気泡系欠陥の個
数により行った。また、浸漬ノズル閉塞の評価に関して
は、鋳造後の浸漬ノズル回収後、吐出孔直上部の最大付
着厚みを測定し、これを鋳造時間で除すことにより付着
速度を算出した。表２に、実施例及び比較例の品質評価
結果を示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】表２に示す如く、実施例では内孔体のＳｉ
Ｏ₂ 含有率を５ｗｔ％以下とし、且つ少なくとも吐出孔
を含む内孔体より下部の内壁面を１０〜５０ｗｔ％の
Ｃ、１０〜３０ｗｔ％のＣａＯ、３０〜８０ｗｔ％のＺ
ｒＯ₂ を含む組成の耐火物で構成したことにより、常に
安定してノズル閉塞を防止できた。また、操業面のみな
らず、品質面でも気泡系欠陥の発生がなく極めて良好な
鋳片を得ることができた。

【００２４】これに対し、比較例１は内孔体下部のＣａ
Ｏ含有率が１０ｗｔ％未満であったため、ノズル閉塞防
止の効果が十分得られず、鋳造開始後３００分で鋳造を
停止した。また、比較例２は内孔体下部のＣａＯ含有率
が３０ｗｔ％を超えたため、ＣａＯの全てがＣａＺｒＯ
₃ にならず耐消化性が低下し使用できなかった。比較例
３については反対にＺｒＯ₂が少なくなったため、Ｃａ
Ｏの全てがＣａＺｒＯ₃にならず耐消化性が低下し使用
できなかった。さらに、比較例４は浸漬ノズル内孔体の
ＳｉＯ₂含有率が５ｗｔ％を超えたため、ＳｉＯ₂消失に
よる気孔率、気孔径の増大が生じ、鋳造後半に気泡系欠
陥が多発した。比較例５はノズル内壁全面にＺｒＯ₂−
ＣａＯ−Ｃ材質を使用したが、Ａｒガス吹き込みを実
施しなかったため十分な付着防止効果が得られなかっ
た。なお、実施例は、図１の構造ノズルについて試験し
た結果であるが、図２〜図３の構造ノズルについても同
様の効果が得られた。

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の連続鋳
造用浸漬ノズルによれば、ノズル閉塞を確実に防止で
き、さらに気泡系欠陥の問題も発生しないため、鋼板の
品質は非常に安定し、歩留りも格段に向上する。また、
ノズル閉塞に起因する種々の非定常作業がなくなるた
め、操業面でも有効な浸漬ノズルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浸漬ノズル各部の材質を説明するための図であ
る。

【図２】浸漬ノズル各部の材質を説明するための図であ
る。

【図３】浸漬ノズル各部の材質を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１内孔体２吐出孔３内孔体下部４パウダーラインＡＺｒＯ₂−ＣａＯ−Ｃ材質ＢＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ材質ＣＺｒＯ₂−Ｃ材質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼の連続鋳造用浸漬ノズルにおいて、ガ
ス吹き込み部にあたる内孔体のＳｉＯ₂ 含有率を５ｗｔ
％以下にし、且つ少なくとも吐出孔を含む内孔体より下
部の内壁面を、工業的に不可避の成分を除いて、１０〜
５０ｗｔ％のＣ、１０〜３０ｗｔ％のＣａＯ、３０〜８
０ｗｔ％のＺｒＯ₂ を含む組成の耐火物で構成したこと
を特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。