JPH09201659A - BaO−ZrO2−C質連続鋳造用ノズル - Google Patents

BaO−ZrO2−C質連続鋳造用ノズル

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JPH09201659A
JPH09201659A JP8032625A JP3262596A JPH09201659A JP H09201659 A JPH09201659 A JP H09201659A JP 8032625 A JP8032625 A JP 8032625A JP 3262596 A JP3262596 A JP 3262596A JP H09201659 A JPH09201659 A JP H09201659A
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JP
Japan
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nozzle
bao
alumina
molten steel
refractory
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Application number
JP8032625A
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English (en)
Inventor
Akira Watanabe
明 渡辺
Hirokuni Takahashi
宏邦 高橋
Satoshi Hayashi
聡 林
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Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は連続鋳造用ノズルのアルミナ付着性
を改善することにより、ノズル閉塞を防止し、ノズルの
耐用性を向上させることを目的とするものである。 【解決手段】 BaOを10〜56重量%含有するBaO-ZrO2
耐火材料40〜90重量%および炭素質材料10〜40重量%を
含有し、残部がその他の耐火材料からなる耐火物を少な
くとも溶鋼に接触する部位に配設した連続鋳造用ノズル
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は鋼を連続鋳造する際
に使用するロングノズルや浸漬ノズルなどの鋳造用ノズ
ルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造用ノズルは鍋−タンデッシ
ュ間、タンデッシュ−モ−ルド間の溶鋼の移送に際し、
溶鋼汚染や溶鋼流の乱れを防止し、長時間通湯しなけれ
ばならない役割をもっている。このためノズルには溶鋼
やスラグに対する耐溶損性、耐摩耗性に優れ、かつ熱衝
撃や溶鋼圧に耐える特性が要求される。さらに地金や溶
鋼中の介在物がノズル内壁に付着しないことも重要な特
性である。これらの特性を満たす耐火物として、Al2O3-
C質が広く使用され、またノズル外周のパウダ−ライン
部には耐食性の大きなZrO2-C質が使用されることが多
い。
【0003】連続鋳造用ノズルの問題点の一つに鋼中介
在物(特にAl2O3)の付着に起因するノズル内孔部の閉
塞がある。特にアルミキルド鋼やアルミシリコンキルド
鋼の連続鋳造時には、溶鋼中の脱酸生成物であるアルミ
ナがノズルの内孔部、吐出孔の壁面に付着し、次第に成
長して遂にはノズル閉塞に至ることが多い。さらにこの
付着物が剥落して溶鋼中に取り込まれると、製品の劣化
を招くことになる。
【0004】ノズル閉塞の防止法として、ノズル内孔部
壁面にArなどの不活性ガスを吹き込み、Al2O3などの付
着を防止する方法も一般的に行われている。しかし、こ
の方法でも多連鋳工程ではアルミナが付着、成長しノズ
ル閉塞に至る場合もあり対策としては十分ではない。
【0005】ノズル材質にアルミナが付着しにくい材料
を採用することによって、付着防止をしようとする試み
も行われている。このような材質としてはZrO2-CaO-C系
材料がある。ZrO2-CaO-C質耐火物は、溶鋼中のアルミナ
と接触した際に、CaO-Al2O3系の低融物を生成し、これ
が適度に溶損されることによってアルミナの付着を防止
すると言われている。しかしこのZrO2-CaO-C質耐火物で
も鋼種や使用条件によっては、溶損が大きすぎたり、逆
に溶損が小さく長時間使用した場合にはアルミナ付着が
生ずるなど常に安定した使用状態が得られないと言う問
題があった。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的はアル
ミナが付着しにくい連続鋳造用ノズルを提供することに
ある。前述したようにアルミナが付着しにくい材料とし
ては、CaO系材料が有効である。しかしCaOは空気中の水
分と水和反応して体積膨張し遂には崩壊するという特性
(消化性)があるため、CaOの形では使用しにくいため
他の酸化物と複合させた形で用いられる。このような複
合酸化物としてはジルコン酸カルシウム(CaZrO3)が知
られている。
【0007】しかしCaZrO3中のCaO成分の量は、理論組
成で僅かに31重量%にすぎない。またノズルにはCaZrO3
以外に炭素材料や酸化防止材などが添加されるため、ノ
ズル中のCaO含有量はさらに少なくなる。またCaOとAl2O
3とが反応して低融化するには少なくとも40重量%程度
のAl2O3量が必要となるため、反応としては必ずしも効
率よいものではなかった。この結果、CaZrO3-C質ノズル
では鋼種や使用条件によっては、CaOのアルミナ付着防
止効果が不十分となり、ノズル閉塞を引き起こすことも
あった。本発明はアルミナの難付着成分としてCaOに換
えBaOを採用することにより、アルミナ付着防止の機能
を高め、しかも適度な溶損を維持することで耐用性の向
上した連続鋳造用ノズルを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、アルミナ
が付着し難い材料について検討した結果、難付着成分と
してBaOを含むBaZrO3に着目した。すなわちBaZrO3中のB
aO成分は、高温下において溶鋼中のAl2O3と反応して低
融点成分を生成させるが、CaOの場合よりもAl2O3が少量
でも容易に低融点成分を生成させるため、ノズル壁への
アルミナ付着を効率よく防止できるものと予測した。さ
らにBaZrO3の熱膨張率はCaZrO3に比較して小さく、熱応
力を受けにくいためノズル用材質として最適と思われ
た。
【0009】発明者らはこれらの知見に基づき、ノズル
材質としてBaZrO3を含有するBaO-ZrO2系耐火材料を用
い、これに適量の炭素質材料を組み合わせたところ、ノ
ズル壁へのアルミナ付着を効果的に防止できるととも
に、ノズル壁の溶損速度を小さく維持できることを見い
出し本発明を完成させたものである。
【0010】すなわち本発明の連続鋳造用ノズルは、Ba
Oを10〜56重量%含有するBaO-ZrO2系耐火材料を40〜90
重量%および炭素質材料10〜40重量%を含有し、残部が
他の耐火材料からなる耐火物を少なくとも溶鋼に接触す
る部位に配設したことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明で使用するBaO-ZrO2系耐火
材料は、BaOを10〜56重量%含有し、鉱物組成がBaZrO3
単一または残部が安定化されたZrO2からなる電融体また
は焼結体である。BaOが10重量%未満ではアルミナ付着
防止の効果が不十分になるとともに、ZrO2の増加により
耐熱衝撃性が低下するようになる。逆にBaOが56重量%
を越えると、遊離のBaOが生成することにより耐消化性
が著しく低下し、耐火材料としての取り扱いが困難にな
るため好ましくない。
【0012】本発明で用いる耐火材料として、このBaO-
ZrO2系耐火材料を単独で使用できるのはもちろんのこ
と、使用条件や鋼種によっては他の耐火材料を併用する
ことも可能である。併用できる耐火材料としてはジルコ
ニア、ジルコン酸カルシウム、ジルコン、マグネシア、
アルミナ、スピネル、溶融シリカなどがある。アルミナ
付着防止の効果を十分に発現させるためには、BaO-ZrO2
系耐火材料を40重量%以上使用する。この量が40重量%
未満では、効果が十分に得られず、また90重量%を越え
ると耐食性や耐熱衝撃性が低下するため好ましくない。
この耐火材料の調製法の一例として、BaO源に主に炭酸
バリウムをまたZrO2源にバデライトや電融の未安定また
は安定化ジルコニアを用い、これらを所定の割合に調合
した原料配合物を電気溶融するか、または1600℃以上の
温度で焼成する。この原料を粒度調整して使用する。
【0013】炭素質材料は、耐熱衝撃性と耐食性を付与
するために添加されるもので、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人
造黒鉛、カ−ボンブラック、石油コ−クス、炭素繊維、
メソフェ−ズカ−ボンなどを用いることができるが、特
性的に見て天然の鱗状黒鉛が最適といえる。炭素材料の
量が10重量%未満では耐食性や耐熱衝撃性が不十分とな
り、逆に40重量%を越えると組織劣化が進行しやすくな
り耐摩耗性が低下するため好ましくない。このため炭素
材料は10〜40重量%の範囲で使用する。
【0014】また本発明では、炭素質材料の酸化防止や
熱間強度を向上させるために酸化防止材を添加すること
もできる。このような材料として金属や合金などの金属
材料および炭化物、窒化物、ホウ化物などの非酸化物系
材料の中から1種または2種以上を用いることができ
る。例えば金属材料としてはAl,Siなどの金属やAl-Si,A
l-Mg,Al-Si-Mgなどの合金を、また非酸化物系材料とし
てはB4C,SiC,TiC,WC,BN,AlN,Si3N4,ZrCなどを使用す
る。酸化防止材は微粒状または粉末状のものを耐火材料
100重量部に対し、0.1〜10重量部の範囲で用いる。この
量が0.1重量部未満の場合は、酸化防止や熱間強度発現
の効果が得られず、また10重量部を越えると耐熱衝撃性
や耐溶損性が低下することになる。
【0015】本発明のノズルの製造に際しては、所定の
割合に調合した原料配合物にピッチやフェノ−ル樹脂の
ような液状の結合剤を加えて混練した後、ラバ−プレス
などでノズル形状に成形し、非酸化雰囲気下800℃以上
の温度で焼成する。本発明では、少なくともノズル内壁
の溶鋼流接触面の2mm以上の厚み部分に本発明で規定す
る材質の耐火物を配設した構造とする。したがって本発
明で規定する材質だけでノズル全体を構成することもも
ちろん可能であるが、例えば母体をAl2O3-C質とし、パ
ウダ−ラインにZrO2-C質を配し、溶鋼流接触面の2mm以
上の厚み部分を本発明材質によって構成させることもで
きる。またアルミナ付着防止の効果を損なわない程度で
あれば、既知の焼結剤、ファイバ−類を添加しても良い
し、焼成後はタ−ル、ピッチ、フェノ−ル樹脂などで含
浸処理を行うこともできる。
【0016】本発明で使用するBaO-ZrO2系耐火材料中に
多量に含まれるBaOは、溶鋼流とノズルとの界面におい
て溶鋼中のAl2O3と反応し3BaO・Al2O3などの低融点化合
物を生成し、溶鋼中に浮上することにより、ノズル壁へ
のアルミナ付着を防止する。BaOはCaOに比較してより少
ないAl2O3量で容易に低融点化合物を生成し、反応は効
率よく行われるため、特に優れた付着防止効果が発揮さ
れる。さらに炭素質材料や酸化防止材の相乗効果によっ
て耐熱衝撃性、耐食性、耐摩耗性が付与される結果、連
続鋳造用ノズルの閉塞を防止し、耐用性を著しく向上さ
せることができ、多連続鋳造に対しても十分対応できる
ものとした。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。実
施例で使用したBaO-ZrO2系耐火材料の作製に際しては、
BaO原料として炭酸バリウムを、ZrO2原料として電融のC
aO安定型ジルコニアを用いた。耐火材料1および2は、
BaO/ZrO2比をそれぞれ30/70、55/45(いずれも重量
比)とした原料配合物の成形体を1600℃で5時間焼成
後、0.5mm以下に粒度調整したものである。これらの鉱
物組成は、耐火材料1がBaZrO3と立方晶のZrO2で耐火材
料2がBaZrO3であった。
【0018】試料の作製は表1に示す配合割合に基づい
て実施した。最初にこれらの配合物に結合剤としてフェ
ノ−ル樹脂を添加して混練後、ラバ−プレスを用いて試
料形状に成形した。次にこの成形体をアルゴン雰囲気下
1000℃で5時間焼成して供試体とした。表1には評価結
果も示している。なお評価方法は下記に示す方法に従い
実施した。
【0019】
【表1】
【0020】比較例についても実施例と同様に試料作製
を行い、評価試験を実施した。配合割合、特性および評
価結果を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】本発明の実施例は、いずれもアルミナの付
着量が少ない結果を示している。これに対して比較例
は、比較例1、2を除きアルミナ付着量が実施例よりも
多くノズル閉塞を起こしやすい傾向を示していた。比較
例1、2は、アルミナ付着の点では優れているものの、
それぞれ耐スポ−リング性や耐損耗性に問題があり耐用
性に劣ることが予測された。
【0023】次に実施例1組成の浸漬ノズルおよび比較
例4のアルミナ−黒鉛質浸漬ノズルをそれぞれ250トン容
量のタンデイッシュに設置して鋳造を行い、300分鋳造
後におけるノズル内壁への非金属介在物の付着状況を調
べたところ、本発明の浸漬ノズルにはほとんど付着が認
められなかったのに対し、アルミナ−黒鉛質浸漬ノズル
は非金属介在物の付着量が多く、ノズル閉塞を起こしや
すい状態であった。
【0024】評価方法 1) 見掛け気孔率、カサ比重:JIS−R2205 2) 損耗量(mm) :30×30×170mmに切り出し
た試験片を高周波炉で溶解した1600℃の溶鋼中に2時間
浸漬し、その損耗量を測定して求めた。 3) 耐スポ−リング性 :40×40×170mm形状の試験
片を高周波炉で溶解した1600℃の溶鋼中に3分間浸漬し
た後,20分間空冷するサイクルを10回繰り返し、そのき
れつの発生状況を観察した。 4) アルミナ付着率 :高周波炉で溶解した1600
℃の溶鋼中にアルミニウムを添加し、その中に30×30×
150mm形状の試片を2時間浸漬し溶鋼から析出したアルミ
ナの付着状況を観察した。
【0025】
【発明の効果】本発明で規定するBaO-ZrO2系耐火材料と
炭素質材料を含有する耐火物を連続鋳造用ノズルの溶鋼
流接触部に配設することにより、アルミナなどの非金属
介在物の付着を効率よく防止するとともに、適度の溶損
速度を維持させることができる。この結果、多連鋳での
使用においても、ノズル閉塞を起こすこともなく、優れ
た耐用性を発揮させることができる。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BaOを10〜56重量%含有するBaO-ZrO2
    耐火材料40〜90重量%および炭素質材料10〜40重量%を
    含有し、残部がその他の耐火材料からなる耐火物を少な
    くとも溶鋼に接触する部位に配設したことを特徴とする
    連続鋳造用ノズル。
JP8032625A 1996-01-25 1996-01-25 BaO−ZrO2−C質連続鋳造用ノズル Pending JPH09201659A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115403374A (zh) * 2022-08-25 2022-11-29 淄博龙程耐火材料有限公司 一种防絮流及防堵塞的塞棒及其加工工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115403374A (zh) * 2022-08-25 2022-11-29 淄博龙程耐火材料有限公司 一种防絮流及防堵塞的塞棒及其加工工艺
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040113