JPH07232248A - 金属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合部充填材料および嵌合方法 - Google Patents

金属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合部充填材料および嵌合方法

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JPH07232248A
JPH07232248A JP4993894A JP4993894A JPH07232248A JP H07232248 A JPH07232248 A JP H07232248A JP 4993894 A JP4993894 A JP 4993894A JP 4993894 A JP4993894 A JP 4993894A JP H07232248 A JPH07232248 A JP H07232248A
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nozzle
fitting
filling material
temperature
oxide
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JP4993894A
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Tatsuji Aso
辰二 阿蘇
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、金属の連続鋳造においてノズル内
通過時の溶融金属の汚染など、ノズル嵌合部の気密性に
係わる品質上の問題を解決することを目的とする。 【構成】 溶融金属から鋳片を連続鋳造する際に、タン
ディッシュ底部あるいは取鍋底部の上ノズルまたはスラ
イディングノズル装置の下部プレートと、その下に接続
された浸漬ノズルあるいはロングノズルとの間の嵌合部
に、室温から溶融金属の温度までの温度範囲内に、粘度
が104poise及び105poiseとなる温度を有
する酸化物を含んだ充填材料を充填して嵌合させた後
に、嵌合部のノズル外周を冷却する。 【効果】 ノズル嵌合部において気密性を有するので外
気を吸引することなく溶融金属の汚染が防止され、得ら
れる鋳片の歩留まり向上と品質向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属の連続鋳造用ノズ
ルにおける嵌合部充填材料および嵌合方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、図3に示すようなタンディッシュ
1の上ノズル1Cと浸漬ノズルあるいはロングノズル1
Dとの嵌合部、及び図4に示すようなタンディッシュの
底部7に装備されるスライディングノズル装置5の下部
プレート2Cと浸漬ノズルあるいはロングノズル2Dと
の嵌合部は、気密性を保持するため、充填材料を嵌合部
に挟み圧縮して嵌合する際に不定形耐火物あるいは不定
形耐火物と有機系樹脂との混練品からなる充填材料が使
用されていた。また、特願平5−14260号の発明に
あるように、図1に示すようなタンディッシュ1の上ノ
ズル1Aと浸漬ノズル1Bの嵌合部、及び図2に示すよ
うなタンディッシュの底部に装備されたスライディング
ノズル装置5の下部プレート2Aと浸漬ノズル2Bの嵌
合部には凹凸を設けた接合機構があり、当該凹凸部位に
液状シール材を充填して接合する方法が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の嵌合部充填材料の場合には、熱間での焼
結性があり、かつ硬化型または圧縮緻密型のものを採用
しているため、熱間収縮や硬化ひび割れ等の発生により
嵌合部の気密性を変化したその結果、溶融金属がノズル
内を通湯する際に嵌合部をとりまく外気を吸引して、溶
融金属の中にガス気泡を混濁した混層流となり、ノズル
内の流動抵抗が増大して注湯量制御が不安定になったり
した。あるいはまた、溶融金属の汚染を招いて、ノズル
嵌合部の気密性に係わる障害が発生し、あるいは品質上
の問題が生じていた。また、特願平5−114260号
の発明にある液状シール材について常温下でシール性を
有し、高温域で完全に液状化して高粘性を発揮するよう
な材料を選ぶことが好ましいとはあっても具体的な材質
や粘度に関して記載しておらず、材料の選定には問題が
あった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は以上のような問
題を解決することを目的としており、その要旨は次の通
りである。
【0005】第一に、(1)溶融金属から鋳片を連続鋳
造する際に、取鍋底部の上ノズルまたはスライディング
ノズル装置の下部プレートと、その下に接続されたロン
グノズルとの間の嵌合部に、又はタンディッシュ底部の
上ノズルまたはスライディングノズル装置の下部プレー
トと、その下に接続された浸漬ノズルとの間の嵌合部
に、充填して用いる充填材料であって、室温から溶融金
属の温度までの温度範囲内にその粘度が104pois
eおよび105poiseとなる温度を有する酸化物を
含んでいること、特に、(2)酸化物が酸化硼素または
酸化硼素を含む酸化物であること、また、(3)酸化硼
素を含む酸化物が酸化硼素を90重量%以上、残部に粒
子径1μm以下のアルミナ、シリカ、ジルコニアのうち
の1種以上の粉末を10重量%以下含む組成物であるこ
とを特徴とする金属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合部
充填材料である。
【0006】第二は、(4)溶融金属から鋳片を連続鋳
造する際に、取鍋底部の上ノズルまたはスライディング
ノズル装置の下部プレートと、その下に接続されたロン
グノズルとの間の嵌合部に、タンディッシュ底部の上ノ
ズルまたはスライディングノズル装置の下部プレート
と、その下に接続された浸漬ノズルとの間の嵌合部に、
室温から溶融金属の温度までの温度範囲内に粘度が10
4poiseおよび105poiseとなる温度を有する
酸化物を含んだ充填材料を充填して嵌合させた後に、嵌
合部のノズル外周を冷却すること、特に、(5)酸化物
が酸化硼素または酸化硼素を含む酸化物であること、ま
た、(6)酸化硼素を含む酸化物が酸化硼素を90重量
%以上、残部に粒子径1μm以下のアルミナ、シリカ、
ジルコニアのうちの1種以上の粉末を10重量%以下含
む組成物であることを特徴とする金属の連続鋳造用ノズ
ルにおける嵌合方法である。
【0007】
【作用】以下、本発明の作用を詳細に説明する。
【0008】本発明者は、従来の技術における問題点を
解決すべく、種々の検討を重ねた結果、図3に示すよう
に、金属の連続鋳造用ノズルとして、複数個の部分から
組み立てられている分割型の注湯ノズルを用いる場合、
溶融金属のノズル内通湯に際し、嵌合部の隙間から外気
を吸い込み易く、溶融金属の注入流はガス気泡を混濁し
た混層流となって、ノズル内の流動抵抗を増加させるだ
けでなく、上部に滞留ガス室を作り、注湯ノズル内に二
次メニスカスを形成することになり、ますます溶融金属
の流動状況が不安定になる事を解明した。
【0009】そこで従来方式による分割型注湯ノズルで
数チャージ使用した後のものを解体調査した結果、嵌合
部に使用した充填材料6に、幅をもった数本の割れ、厚
みの不揃い、あるいは面ずれを散見した。
【0010】以上の結果をもとに、金属の連続鋳造プロ
セスにおいて分割型の注湯ノズルを用いる場合、図1の
ように、嵌合する浸漬ノズルないしロングノズル1Bの
嵌合面の一部に凹部2を、相対する上部の上ノズル1A
の嵌合面に凸部3を設け、両ノズルを嵌合させた際に浸
漬ノズルないしロングノズル1B側の嵌合面に設けられ
た凹部2の溝に本発明による充填材料8を充填し、予熱
した後に嵌合する。これにより、この嵌合部の隙間に充
填材料が封入され、その結果、嵌合部位の気密性が高く
なり、熱間において長時間使用しても安定した機能を維
持できることをみいだした。
【0011】このようなことは、図2に示すようなスラ
イディングノズル装置5の下部プレート2Aと浸漬ノズ
ルないしロングノズル2Bとを組み合わせた場合も同様
である。
【0012】更に、充填材料の温度を変えて流動性状を
調査した。その結果、図5のように、浸漬ノズルないし
ロングノズル3Dの嵌合面が平坦で、相対する上部の上
ノズル3Cの嵌合面も平坦である場合も、両ノズルを嵌
合する際に、浸漬ノズルないしロングノズル3Dの嵌合
面上に設けた充填材料8の温度を適宜選定し、粘度を調
整すれば、この充填材料8が流出して失われることはな
い。従って、必要量を確保してこれを充填し、嵌合する
ことにより、この嵌合部の隙間に充填材料が封入され、
その結果、嵌合部位の気密性が高くなって熱間において
長時間使用しても安定した機能を維持できることもみい
だした。
【0013】このようなことは、図6に示すようなスラ
イディングノズル装置5の下部プレート4Cと浸漬ノズ
ルないしロングノズル4Dを組み合わせた場合も同様で
ある。
【0014】嵌合部に用いられる充填材料8としては、
ノズルを予熱した後に嵌合する際に、その作業が容易で
十分な気密性が得られ、また鋳造中も気密性を確保でき
る嵌合方法が望まれ、鋭意調査してきた。
【0015】その結果、ノズルを予熱した後に嵌合する
際の作業性としては、充填材料8の粘度が104 poi
seであれば嵌合時の流動性が良く、嵌合が容易とな
り、取扱い易く、良好であると共に、機能面では、嵌合
部の隙間で充填材料が容易に流動し、嵌合面の間に均一
な充填が可能となって気密性が向上すること、長時間に
わたって気密性を確保できることをみいだした。更に粘
度が105 poiseであること、一層長時間にわたり
気密性が確保できるという機能上の向上も達成できるこ
ともみいだした。
【0016】従って、連続鋳造ノズル嵌合部の充填材料
として、室温から溶融金属の温度までの温度範囲内に粘
度が104poiseおよび105poiseとなる温度
を有する液状酸化物であることが嵌合時の作業性及び鋳
造中の気密性を確保する上での技術的ポイントである。
【0017】そして、さらに鋭意検討した結果、室温か
ら溶融金属の温度までの温度範囲内で、このような性状
を有する具体的な組成物としては酸化硼素が適性である
こと、また、酸化硼素を90重量%以上、残部に粒子径
1μm以下のアルミナ、シリカ、ジルコニアのうちの1
種以上の粉末を10重量%以下含む組成物が適性である
ことをみいだした。
【0018】即ち、酸化硼素は500℃で106 poi
seという高粘度であるが液状となり、800℃で嵌合
する際の流動性が良くなって、容易に嵌合できるように
なる104 poiseの粘度となる。また、中間の60
0℃では、長時間にわたって気密性を確保することがで
きる105 poiseの粘度となった。
【0019】一方、酸化硼素のこのような性状が安定し
て得られるか調査したところ、嵌合時にノズルなどから
混入する可能性がある耐火原料のアルミナ、シリカ、ジ
ルコニアなどが酸化硼素に対して1重量%混入したとし
てもほとんど変化がなく、同等の性状を維持することも
わかった。従って、酸化硼素のみからなる充填材料を充
填した場合に実用上はこれらの雑物がはいっても問題な
い。
【0020】また、粒子径が1μm以下のアルミナ、シ
リカ、ジルコニアなどの耐火物粉末は、その含有量が増
えるに従って106 poiseの高粘度ではあっても液
状となる温度が500℃から700℃の範囲で上昇しさ
らに、800℃から1000℃の範囲で嵌合の際の流動
性が良くなって容易に嵌合できるようになる104 po
iseの粘度となる。また、中間の600℃から800
℃では、長時間にわたって気密性を確保することができ
る105poiseの粘度となった。
【0021】この結果、酸化硼素を嵌合部への充填材料
として使用する場合には、予熱時にノズルの嵌合部位を
500℃以上に、好ましくは800℃に加熱することに
よって、嵌合の際に嵌合面の間に均一な充填が可能とな
る。さらに、鋳造中も嵌合部の気密性は十分に保たれ
た。
【0022】また、アルミナ、シリカ、ジルコニアなど
の火物粉末を含有する組成物を嵌合部へ充填材料として
使用する場合には、予熱時にノズルの嵌合部位を耐火物
粉末量により500℃以上あるいは700℃以上の温度
に加熱し、好ましくは800℃から1000℃の温度範
囲内で嵌合部位の加熱温度を適宜選ぶことにより、嵌合
する際に充填材料を嵌合面間に均一に充填することが可
能となり、鋳造中嵌合部は十分な気密性が得られる。
【0023】一方ノズルを予熱した後に嵌合し、その
後、その嵌合部位を冷却する場合について調査した。そ
の結果、気密は十分に保たれていた。本方法において
は、気密性が充填材料により確保されており、従って、
ガスを流すのは嵌合した部位の冷却が目的となる。従っ
て図7に示すように嵌合部位を冷却するには嵌合部位の
周囲を取り巻く環状管なを設け、この管の内側に設けた
ノズルから冷却ガス流を嵌合部位に吹付これを冷却す
る。その際のガス種としてはアルゴン、窒素、エアーな
どを採用することができる。
【0024】更に、従来法に基づく分割型注湯ノズルを
使用しているときに、何等かの理由があって浸漬ノズル
ないしロングノズルの途中交換作業を実施したときも、
本発明による嵌合部充填材料を充填された分割型の注入
ノズルを用いたとして全く問題ない。
【0025】以下、実施例に基づき詳細に説明する。
【0026】
【実施例】
(実施例1)浸漬ノズルの嵌合部充填材料に関して、気
密性を比較するために、従来の充填材料6を用いた場合
と本発明による充填材料8を使用した場合とについて検
討した。まず、分割型注湯ノズル、即ち図1の上ノズル
1Aと下ノズル1Bの組合せ、あるいは図3の1Cと1
Dの組合せ、及び図5の3Cと3Dの組合せによる嵌合
モデルを作製した。次に、嵌合部に充填材料を置き、図
8のようにバーナー9で加熱した炉10内で高温下にお
いて、ノズル上部に荷重を負荷した状態で上下ノズルを
嵌合させた。そのあと、ノズルの気密性評価試験を図8
の装置を用いて下記の実験条件で行った。尚、嵌合温度
は嵌合面が平坦な場合に充填材料の流出が生じない温度
とした。気密性の評価は、安定時の通気量と時間を評価
値とし、これにより表1の結果を得て本発明の有効性を
確認した。尚、図8中の11は流量計、12は真空計で
ある。気密性評価温度は浸漬ノズル内部に溶鋼が注湯さ
れて充満し、外周部が自然放冷されているときのノズル
嵌合部の平均温度とした。即ち嵌合部に充填材料を存在
せしめて炉10内をバーナー9で1200℃に保温した
状態が自然放冷に相当する。 実験条件(1)形状 外形150mm×内径80m
m (2)嵌合温度 600℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 200torr (6)気密性評価温度 1200℃
【0027】
【表1】
【0028】本発明による充填材料を使用した場合は、
比較例のように不定形耐火物と樹脂とを充填材料として
使用した場合に比べ、通気量が小さく、長時間に渡り気
密性がよい。従って、本発明の充填材料の方が優れてい
ることがわかる。
【0029】(実施例2)浸漬ノズルの嵌合部充填材料
に関して、気密性を比較するために、従来の充填材料6
を用いた場合と本発明による充填材料8を使用した場合
とについて検討した。まず、分割型注湯ノズル、即ち図
1の上ノズル1Aと下ノズル1Bの組合せによる嵌合モ
デルを作製した。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8
のようにバーナー9で加熱した炉10内で、高温下にお
いて、ノズル上部に荷重を負荷した状態で下ノズルを嵌
合させた。そのあと、ノズルの気密性評価試験を図8の
装置を用いて下記の実験条件で行った。気密性の評価
は、安定時の通気量と時間を評価値とし、これにより表
2の結果を得て本発明の有効性を確認した。 実験条件(1)形状 外形150mm×内径80m
m (2)嵌合温度 耐火物粉末量により変更 (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素+耐火物
粉末 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 200torr (6)気密性評価温度 1200℃
【0030】
【表2A】
【0031】
【表2B】
【0032】本発明による充填材料を使用した場合は、
通気量が0.2 リットル/minで比較例の充填材料
を使用した場合に比べ、通気量が10分の1と小さく、
気密性が良い。従って、本発明の充填材料の方が優れて
いることがわかる。
【0033】(実施例3)浸漬ノズルの嵌合後の気密性
を比較するために、既存の充填材料6を用いた場合と本
発明による充填材料を使用した場合とについて検討し
た。まず、分割型注湯ノズル、即ち図5の上ノズル3
C、下ノズル3Dの組合せによる嵌合モデルを作製し
た。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8のようにバー
ナー9で加熱した炉10内で高温下においてノズル上部
に荷重を負荷し、上下ノズルを嵌合させた。そのあと、
ノズルの気密性評価試験を図8の装置を用いて下記の実
験条件で行った。気密性評価温度は浸漬ノズル内部に溶
鋼が注湯されて充満し、外周部が自然放冷されていると
きのノズル嵌合部の平均温度であるノズル嵌合部を冷却
しないそのままの状態の場合の水準に加え、ノズル外周
部がガス冷却されているときのノズル嵌合部の平均温度
の2つの水準の3水準を実施した。ノズルの通気量が
0.2 リットル/min以下である時間を気密の安定
性の評価値とし、これにより表3の結果を得て本発明に
よる充填材料を使用し、嵌合部を冷却する嵌合方法の有
効性を確認した。ちなみに浸漬ノズル内部に溶鋼が注湯
されて充満し、外周部が自然放冷されているときのノズ
ル嵌合部の平均温度は、嵌合部を炉10内で1200℃
に保温する場合に相当する。又ノズル外周部がガス冷却
されているときのノズル嵌合部の平均温度は、嵌合部を
炉10内で500℃に保温することにより嵌合部を窒素
ガス20 リットル/minで冷却する場合に、600
℃に保温することにより嵌合部を窒素ガス15 リット
ル/minで冷却する場合に相当することとした。 実験条件(1)形状 外形150mm×内径80m
m (2)嵌合温度 800℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 200torr (6)気密性評価温度 500℃ 600℃ 1200
【0034】
【表3】
【0035】本発明による充填材料を使用した場合に
は、気密性評価温度が500℃、600℃と低い場合の
方が1200℃の場合に比較して、0.2 リットル/
minの通気量で800分、600分と長時間に渡り気
密性は安定している。さらに、比較例と比べても長時間
に渡り気密性を確保し気密の安定性に優れている。即ち
本発明による充填材料を充填して嵌合させた後、嵌合部
のノズル外周を冷却する嵌合方法が他の方法よりも優れ
ていることが確認できた。
【0036】(実施例4)浸漬ノズルの嵌合後の気密性
を比較するために、既存の充填材料6を用いた場合と本
発明による充填材料8を使用した場合とについて検討し
た。まず、分割型注湯ノズル、即ち図1の上ノズル1
A、下ノズル1Bの組合せによる嵌合モデルを作製し
た。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8のようにバー
ナー9で加熱した炉10内で高温下においてノズル上部
に荷重を負荷し、上下ノズルを嵌合させた。そのあと、
ノズルの気密性評価試験を図8の装置を用いて下記の実
験条件で行った。気密性評価温度は浸漬ノズル内部に溶
鋼が注湯されて充満し、外周部が自然放冷されていると
きのノズル嵌合部の平均温度であるノズル嵌合部を冷却
しないそのままの状態の場合の水準に加え、ノズル外周
部がガス冷却されているときのノズル嵌合部の平均温度
の2つの水準の3水準を実施した。ノズルの通気量が
0.2 リットル/min以下である時間を気密の安定
性の評価値とし、これにより表4の結果を得て本発明に
よる充填材料を使用し、嵌合部を冷却する嵌合方法の有
効性を確認した。ちなみに気密性評価温度について、炉
10内で1200℃、500℃、600℃、700℃、
800℃に夫れ夫れ保温した。700℃、800℃につ
いては夫れ夫れ窒素ガス流10 リットル/min、窒
素ガス流5 リットル/minで冷却する場合に相当す
る。 実験条件(1)形状 外形150mm×内径80m
m (2)嵌合温度 耐火物粉末量により変更 比較例は700℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素+耐火物
粉末 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 200torr (6)気密性評価温度 1200℃、500℃、600
℃、700℃及び800℃
【0037】
【表4A】
【0038】
【表4B】
【0039】本発明による充填材料を使用した場合に
は、気密性評価温度が500℃、600℃あるいは70
0℃、800℃と低い場合の方が1200℃の場合に比
較して、あるいは比較例と比べても長時間に渡り気密性
を確保し気密の安定性に優れている。即ち本発明による
充填材料を充填して嵌合させた後、嵌合部のノズル外周
を冷却する嵌合方法が優れていることが確認できた。
【0040】(実施例5)次に、ストッパー装置により
タンディッシュから鋳型への注湯量を制御しながら鋳造
する、低炭素アルミキルド鋼の2ストランド鋳造におい
て、一方のストランドに比較材料の不定形耐火物と有機
系樹脂からなる従来の充填材料、他方のストランドに本
発明による充填材料としての酸化硼素を適用した分割型
注湯ノズルをそれぞれ配設し、鋳造サイズ及び鋳造速度
などの条件を一緒に揃えて前チャージとしての実湯鋳造
による注湯量制御の比較実験を行った。本実験の狙い
は、分割型注湯ノズルの嵌合部からのガス吸引による流
動抵抗の上昇や、ノズル内で二次メニスカスが形成され
るときの注湯量制御への影響を比較調査することにあ
る。その評価方法としては、それぞれのノズルにおいて
その注湯量を制御しているストッパー4の開度変化の経
時特性を以て判定した。更に、後チャージとして、充填
材料を酸化硼素と耐火物粉末とを混合した本発明による
組成物とした場合について同様の実験を実施した。
【0041】その結果を、図9に示す。前チャージにつ
いては、従来の充填材料を用いた場合にストッパー4の
開度が周期的に変動し、時間が経つにつれて平均的な開
度も漸次大きくなっていく傾向が見られる。一方本発明
の場合には、ストッパー開度の周期的変動は全く見られ
ず、平均的な開度の上昇もわずかであり特に問題ない。
更に、後チャージで、充填材料を酸化硼素と耐火物粉末
とを混合した本発明による組成物とした場合にも図9と
同様の結果を得て、ストッパー開度の周期的変動は全く
見られず、平均的な開度の上昇もわずかであり特に問題
ない。
【0042】(実施例6)ロングノズルの嵌合部充填材
料に関して、気密性を比較するために、従来の充填材料
6を用いた場合と本発明による充填材料を使用した場合
とについて検討した。まず、分割型注湯ノズル、即ち図
1の上ノズル1Aと下ノズル1Bの組合せ、あるいは図
3の1Cと1Dの組合せ、及び図5の3Cと3Dの組合
せによる嵌合モデルを作製した。次に、嵌合部に充填材
料を置き、図8のようにバーナー9で加熱した炉10内
で高温下においてノズル上部に荷重を負荷した状態で上
下ノズルを嵌合させた。そのあと、ノズルの気密性評価
試験を図8の装置を用いて下記の実験条件で行った。
尚、嵌合温度は嵌合面が平坦な場合に充填材料の流出が
生じない温度とした。気密性評価温度はロングノズル内
に溶鋼が注入され、外周部が自然放冷されているときの
ノズル嵌合部の平均温度とした。気密性の評価は、安定
時の通気量と時間を評価値とし、これにより表5の結果
を得て本発明の有効性を確認した。尚、図8中の11は
流量計、12は真空計である。 実験条件(1)形状 外形150mm×内径80m
m (2)嵌合温度 600℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 400torr (6)気密性評価温度 1200℃
【0043】
【表5】
【0044】本発明による充填材料を使用した場合は、
比較例のように不定形耐火物と樹脂とを充填材料として
使用した場合に比べ、10分の1と通気量が小さく、長
時間に渡り気密性がよい。従って、本発明の充填材料の
方が優れていることが確認される。
【0045】(実施例7)ロングノズルの嵌合部充填材
料に関して、気密性を比較するために、従来の充填材料
6を用いた場合と本発明による充填材料を使用した場合
とについて検討した。まず、分割型注湯ノズル、即ち図
1の上ノズル1Aと下ノズル1Bの組合せによる嵌合モ
デルを作製した。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8
のようにバーナー9で加熱し炉10内で、高温下におい
て、ノズル上部に荷重を負荷した状態で上下ノズルを嵌
合させた。そのあと、ノズルの気密性評価試験を図8の
装置を用いて下記の実験条件で行った。気密性の評価
は、安定時の通気量と時間を評価値とし、これにより表
6の結果を得て本発明の有効性を確認した。 実験条件(1)形状 外形200mm×内径80m
m (2)嵌合温度 耐火物粉末量により変更 (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素+耐火物
粉末 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 400torr (6)気密性評価温度 1200℃
【0046】
【表6A】
【0047】
【表6B】
【0048】本発明による充填材料を使用した場合は、
通気量が0.4 リットル/minで比較例のように不
定形耐火物と樹脂とを充填材料として使用した場合に比
べ、あるいは酸化硼素が90重量%未満で残部が耐火物
粉末の充填材料を使用した場合に比べて長時間に渡り通
気量が10分の1と小さく、本発明の充填材料の方が優
れていることが確認される。
【0049】(実施例8)ロングノズルの嵌合後の気密
性を比較するために、既存の充填材料6を用いた場合と
本発明による充填材料を使用した場合とについて検討し
た。まず、分割型注湯ノズル、即ち図5の上ノズル3
C、下ノズル3Dの組合せによる嵌合モデルを作製し
た。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8のように、バ
ーナー9で加熱した炉10内で高温下においてノズル上
部に荷重を負荷した状態で上下ノズルを嵌合させた。そ
のあと、ノズルの気密性評価試験を図8の装置を用いて
下記の実験条件で行った。気密性評価温度はロングノズ
ル内部に溶鋼が注湯されて充満し、外周部が自然放冷さ
れているときのノズル嵌合部の平均温度であるノズル嵌
合部を冷却しないそのままの状態の場合の水準に加え、
ノズル外周部がガス冷却されているときに相当するノズ
ル嵌合部の平均温度とした場合の2つの水準の3水準を
実施した。ノズルの通気量が0.4 リットル/min
以下である時間を気密の安定性の評価値とし、これによ
り表7の結果を得て本発明による充填材料を使用し、嵌
合部を冷却する嵌合方法の有効性を確認した。 実験条件(1)形状 外形200mm×内径80m
m (2)嵌合温度 800℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 400torr (6)気密性評価温度 500℃ 600℃ 1200
【0050】
【表7】
【0051】本発明による充填材料を使用した場合に
は、気密性評価温度が500℃、600℃と低い場合の
方が1200℃の場合に比較して、0.4 リットル/
minの通気量で800分、600分と長時間に渡り気
密性を確保している。さらに、比較例と比べても長時間
に渡り気密性を確保し気密の安定性に優れている。即
ち、本発明による充填材料を充填して嵌合させた後、嵌
合部のノズル外周を冷却する嵌合方法が他の方法よりも
優れていることが確認できた。
【0052】(実施例9)ロングノズルの嵌合後の気密
性を比較するために、既存の充填材料6を用いた場合と
本発明による充填材料を使用した場合とについて検討し
た。まず、分割型注湯ノズル、即ち図1の上ノズル1
A、下ノズル1Bの組合せによる嵌合モデルを作製し
た。次に、嵌合部に充填材料を置き、図8のようにバー
ナー9で加熱した炉10内で高温下において、ノズル上
部に荷重を負荷した状態で上下ノズルを嵌合させた。そ
のあと、ノズルの気密性評価試験を図8の装置を用いて
下記の実験条件で行った。気密性評価温度はロングノズ
ル内部に溶鋼が注湯されて充満し、外周部が自然放冷さ
れているときのノズル嵌合部の平均温度としたノズル嵌
合部を冷却しないそのままの状態の場合の水準に加え、
ノズル外周部がガス冷却されているときのノズル嵌合部
の平均温度とした場合の2つ水準との3水準を実施し
た。ノズルの通気量が0.4 リットル/min以下で
ある時間を気密の安定性の評価値とし、これにより表8
の結果を得て本発明による充填材料を使用し、嵌合部を
冷却する嵌合方法の有効性を認した。 実験条件(1)形状 外形200mm×内径80m
m (2)嵌合温度 耐火物粉末量により変更 比較例は700℃ (3)充填材料 本発明による材料;酸化硼素+耐火物
粉末 比較材料;不定形耐火物+有機系樹脂 (4)圧力 100Kg/cm2 (5)ノズルと大気との差圧 400torr (6)気密性評価温度 1200℃、500℃、600
℃、700℃及び800℃
【0053】
【表8A】
【0054】
【表8B】
【0055】本発明による充填材料を使用した場合に
は、気密性評価温度が500℃、600℃あるいは70
0℃、800℃と低い場合の方が1200℃の場合に比
較して、あるいは比較例と比べても長時間に渡り気密性
を確保し気密の安定性に優れている。即ち本発明による
充填材料を充填して嵌合させた後、嵌合部のノズル外周
を冷却する嵌合方法が優れていることが確認できた。
【0056】(実施例10)次に、ストッパー装置によ
り取鍋からタンディッシュに注入する、低炭素アルミキ
ルド鋼の鋳造において、比較材料の不定形耐火物と有機
系樹脂からなる従来の充填材料、あるいは本発明による
充填材料としての酸化硼素を適用した分割型注湯ノズル
を配設し、それぞれについて鋳造サイズ及び鋳造速度な
どの条件を一緒に揃えて実湯鋳造による比較実験を行っ
た。本実験の狙いは、分割型注湯ノズルの嵌合部からの
ガス吸引による鋼の品質への影響を比較調査することに
ある。その評価方法としてはそれぞれの鋳造時にタンデ
ィッシュから溶鋼をサンプリングし、固化後の鋼中の窒
素濃度を以て判定した。更に、充填材料を酸化硼素と耐
火物粉末とを混合した本発明による組成物とした場合に
ついて同様の実験を実施した。
【0057】その結果を、図10に示す。従来の充填材
料を用いた場合には、時間が経つにつれて窒素濃度が1
5ppmから漸次大きくなっていく傾向が見られる。一
方本発明の場合には、窒素濃度が増加する傾向は全くみ
られず、窒素濃度が5ppmと比較材料の場合に比べて
低濃度で、品質の向上が確認された。また、充填材料酸
化硼素と耐火物粉末による本発明の組成物とした場合に
ついて同様に実施した実験においても図9と同様な結果
を得て、本発明による充填材料の場合には、比較材料の
場合に比べて窒素濃度が低濃度であり品質の向上が確認
できた。
【0058】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、金属の連続鋳造用浸漬ノズルないしロングノズルに
対して、嵌合部を有する分割型の注湯ノズルを用いる場
合でも、嵌合部から外気を吸入することなく安定した注
湯量制御が可能となる。また、外気吸引による溶融金属
の汚染も防止できることから、高精度の注湯量制御を要
求される金属の連続鋳造でも、嵌合部のない一体型の注
湯ノズルと同等の効果を発揮できる。さらに、金属板の
歩留まりが向上すると共に品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ストッパー装置を有するタンディッシュあるい
は取鍋において本発明による充填材料を使用する際の注
湯ノズル嵌合機構の概念図の第1例である。
【図2】スライディングノズルを有するタンディッシュ
あるいは取鍋において本発明による充填材料を使用する
際の注湯ノズル嵌合機構の概念図の第1例である。
【図3】ストッパー装置を有するタンディッシュあるい
は取鍋において従来の充填材料を使用する際の注湯ノズ
ル嵌合機構の概念図である。
【図4】スライディングノズルを有するタンディッシュ
あるいは取鍋において従来の充填材料を使用する際の注
湯ノズル嵌合機構の概念図である。
【図5】ストッパー装置を有するタンディッシュあるい
は取鍋において本発明による充填材料を使用する際の注
湯ノズル嵌合機構の概念図の第2例である。
【図6】スライディングノズルを有するタンディッシュ
あるいは取鍋において本発明による充填材料を使用する
際の注湯ノズル嵌合機構の概念図の第2例である。
【図7】(イ)は注湯ノズル嵌合機構の冷却装置であ
る。(ロ)は冷却装置の平面図である。
【図8】嵌合部の気密性評価のための実験装置概念図で
ある。
【図9】ストッパー開度の経時変化の比較実験結果であ
る。
【図10】鋼中の窒素濃度の経時変化の比較実験結果で
ある。
【符号の説明】
1A タンディッシュあるいは取鍋の上ノズル 1C タンディッシュあるいは取鍋の上ノズル 3C タンディッシュあるいは取鍋の上ノズル 1B タンディッシュあるいは取鍋の浸漬ノズルないし
ロングノズル 1D タンディッシュあるいは取鍋の浸漬ノズルないし
ロングノズル 3D タンディッシュあるいは取鍋の浸漬ノズルないし
ロングノズル 2A スライディングノズル装置の下部プレート 2C スライディングノズル装置の下部プレート 4C スライディングノズル装置の下部プレート 2B スライディングノズル装置の下部プレートと嵌合
する浸漬ノズルないしロングノズル 2D スライディングノズル装置の下部プレートと嵌合
する浸漬ノズルないしロングノズル 4D スライディングノズル装置の下部プレートと嵌合
する浸漬ノズルないしロングノズル 1 タンディッシュ又は取鍋 2 凹部 3 凸部 4 ストッパー 5 スライディングノズル装置 6 従来の充填材料 7 底部 8 本発明の充填材料 9 バーナー 10 炉 11 流量計 12 真空計 13 冷却装置
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】その結果、ノズルを予熱した後に嵌合する
際の作業性としては、充填材料8の粘度が10poi
seであれば嵌合時の流動性が良く、嵌合が容易とな
り、取扱い易く、良好であると共に、機能面では、嵌合
部の隙間で充填材料が容易に流動し、嵌合面の間に均一
な充墳が可能となって気密性が向上すること、長時間に
わたって気密性を確保できることをみいだした。更に粘
度が10poiseであると、一層長時間にわたり気
密性が確保できるという機能上の向上も達成できること
もみいだした。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属から鋳片を連続鋳造する際に、
    取鍋底部の上ノズルまたはスライディングノズル装置の
    下部プレートと、その下に接続されたロングノズルとの
    間の嵌合部に、又はタンディッシュ底部の上ノズルまた
    はスライディングノズル装置の下部プレートと、その下
    に接続された浸漬ノズルとの間の嵌合部に、充填して用
    いる充填材料であって、室温から溶融金属の温度までの
    温度範囲内にその粘度が104poiseおよび105
    oiseとなる温度を有する酸化物を含んでいることを
    特徴とする金属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合部充填
    材料。
  2. 【請求項2】 酸化物が酸化硼素または酸化硼素を含む
    酸化物であることを特徴とする請求項1記載の金属の連
    続鋳造用ノズルにおける嵌合部充填材料。
  3. 【請求項3】 酸化硼素を含む酸化物が酸化硼素を90
    重量%以上、残部に粒子径1μm以下のアルミナ、シリ
    カ、ジルコニアのうちの1種以上の粉末を10重量%以
    下含む組成物であることを特徴とする請求項2記載の金
    属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合部充填材料。
  4. 【請求項4】 溶融金属から鋳片を連続鋳造する際に、
    取鍋底部の上ノズルまたはスライディングノズル装置の
    下部プレートと、その下に接続されたロングノズルとの
    間の嵌合部に、又はタンディッシュ底部の上ノズルまた
    はスライディングノズル装置の下部プレートと、その下
    に接続された浸漬ノズルとの間の嵌合部に、室温から溶
    融金属の温度までの温度範囲内に粘度が104 pois
    eおよび105 poiseとなる温度を有する酸化物を
    含んだ充填材料を充填して嵌合させた後に、嵌合部のノ
    ズル外周を冷却することを特徴とする金属の連続鋳造用
    ノズルにおける嵌合方法。
  5. 【請求項5】 酸化物が酸化硼素または酸化硼素を含む
    酸化物であることを特徴とする請求項4記載の金属の連
    続鋳造用ノズルにおける嵌合方法。
  6. 【請求項6】 酸化硼素を含む酸化物が酸化硼素を90
    重量%以上、残部に粒子径1μm以下のアルミナ、シリ
    カ、ジルコニアのうちの1種以上の粉末を10重量%以
    下含む組成物であることを特徴とする請求項5記載の金
    属の連続鋳造用ノズルにおける嵌合方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017514692A (ja) * 2014-05-05 2017-06-08 リフラクトリー・インテレクチュアル・プロパティー・ゲー・エム・ベー・ハー・ウント・コ・カーゲー 耐火性セラミック鋳造ノズル
CN108672693A (zh) * 2018-07-24 2018-10-19 鞍山市和丰耐火材料有限公司 一种采用含膨胀石墨材料的浸入式水口的密封结构及方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017514692A (ja) * 2014-05-05 2017-06-08 リフラクトリー・インテレクチュアル・プロパティー・ゲー・エム・ベー・ハー・ウント・コ・カーゲー 耐火性セラミック鋳造ノズル
CN108672693A (zh) * 2018-07-24 2018-10-19 鞍山市和丰耐火材料有限公司 一种采用含膨胀石墨材料的浸入式水口的密封结构及方法
CN108672693B (zh) * 2018-07-24 2024-02-13 鞍山市和丰耐火材料有限公司 一种采用含膨胀石墨材料的浸入式水口的密封结构及方法

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