JPH11104795A

JPH11104795A - 連続鋳造用浸漬ノズル

Info

Publication number: JPH11104795A
Application number: JP26907897A
Authority: JP
Inventors: Sachiyoshi Isomura; 福義磯村; Shigeru Mino; 茂美濃; Kazuo Okita; 一夫沖田; Shinji Ishiura; 眞治石裏; Kazuhiro Sasaki; 和浩佐々木; Yoichi Ise; 洋一伊勢
Original assignee: Nakayama Steel Works Ltd
Current assignee: Nakayama Steel Works Ltd
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズル部とノズル本体（ＡＧ部）との材質の
差異に起因して発生していた浸漬ノズル上端のせり割れ
が防止でき、同時に軽量化とコストの低減が図れる連続
鋳造用浸漬ノズルを提供する。【解決手段】ジルコニア煉瓦からなるノズル部２の下
部端面９に、アルミナ−炭素系耐火物からなるノズル本
体（ＡＧ部）３の上部端面１０を接合してなる浸漬ノズ
ル１にして、上記の接合面に形成した目地クリアランス
１１に接合モルタルが挿入されてなる。また、この場
合、上記接合面を中心とする側部周辺に筒状鉄皮６を外
挿し、両者の隙間１２にモルタルを挿入して結合させた
ものは、ノズル部２とノズル本体（ＡＧ部）３との接合
強度及び接合面のガスシール性が高く保持できて好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶鋼の連続鋳造
用に使用される浸漬ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、連続鋳造用に使用される浸漬ノズ
ルは、鋼種（例えば、キルド鋼とセミキルド鋼）によっ
て使い分けられている。一般に、キルド鋼は溶鋼中の酸
素レベルが低いため、ノズル部にも可燃性グラファイト
を含むアルミナ−炭素系耐火物が使用されている。その
為、浸漬ノズル本体とノズル部が同じ材質となるために
両者を一体成形することが可能である。

【０００３】しかし、セミキルド鋼は溶鋼中の酸素レベ
ルが高いため、アルミナ−炭素系耐火物ではノズル部の
溶損が大きくなる。したがって、ここにはグラファイト
を含まず、耐摩耗性にも優れたジルコニア煉瓦が使用さ
れる。したがって、アルミナ−炭素系材質のノズル本体
（ＡＧ部）と材質的に異なる結果、一体成形することが
できず、図３に示すように、溶鋼１６の通過するノズル
部２の外周部は、ノズル本体（ＡＧ部）３の上端包囲部
３ａにより内包された構造になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような構成からな
るセミキルド鋼用浸漬ノズルは、ジルコニア材質のノズ
ル部とアルミナ−炭素系材質のノズル本体（ＡＧ部）と
の間の熱間線膨張率の大きな差が起因となって、しばし
ばノズル本体（ＡＧ部）の上端包囲部３ａにせり割れが
発生し、操業トラブルの原因となっていた。その上、上
端包囲部３ａの存在により、浸漬ノズルの構造が複雑で
大型になり、重量が重くかつコスト高となるという欠点
があった。

【０００５】この発明は、上記のごときセミキルド鋼用
浸漬ノズルの現状に鑑み成されたものであって、従来、
ノズル部とノズル本体（ＡＧ部）との材質の差異に起因
して発生していたノズル本体（ＡＧ部）上端のせり割れ
が防止でき、同時に軽量化とコストの低減が図れる連続
鋳造用浸漬ノズルを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、ノズルの下部
とノズル本体の上部とを面接着させ、ノズル部の側面外
周を覆っていた包囲部を省略する構造を採用した。すな
わち、図１に示すごとく、ジルコニア煉瓦からなるノズ
ル部の下部端面に、接合モルタル層を介して、アルミナ
−炭素系耐火物からなるノズル本体（ＡＧ部）の上部端
面を接合するようにした。

【０００７】これにより、ノズル部の側面外周が、従来
のようにノズル本体の包囲部に内蔵されていないので、
材質の差異に起因するノズル本体上端の包囲部のせり割
れが効果的に防止できる。かつ、接合部の構造が単純化
される結果、浸漬ノズルの軽量化とコストの低減が図れ
て好都合である。この場合、ストッパーの先端と嵌合す
るノズル部の径は、嵌合に必要な最小寸法に設計され、
浸漬ノズル全体の径も小さくできる。

【０００８】なお、この発明を実施するに際し、前記ノ
ズル部の下部端面を凸型にし、かつ、前記ノズル本体
（ＡＧ部）の上部端面をこれと嵌合可能な凹型に成形し
ておくと、両者の接合が容易にできて好ましい。この場
合、凸型の突出長さは、ノズル部全体の高さに比べてわ
ずかなものとし、例えば、ノズル部全体の高さの１／６
程度にする。このようなわずかな高さであっても、段差
部が形成できる故に、両者の間から溶鋼が吹き出すのを
防止できる点で有利である。また、段差部の形成位置と
しては、ノズル本体の厚みの１／２程度の位置に形成す
ることが、せり割れ防止の観点から望ましい。

【０００９】また、その際、図２に示すごとく、両端部
間に１〜２mmの目地クリアランスを形成しておくと、接
合部を構成する段差部（ダボ・凹凸部）の膨張押し割れ
対策として有効である。この目地クリアランスには、通
常、接合モルタルが挿入されており、該モルタル層を介
してノズル部とノズル本体（ＡＧ部）とが固着されるこ
とになる。

【００１０】さらに、上記の構成に加えて、ノズル部と
ノズル本体（ＡＧ部）との接合部を含む側部周面に筒状
鉄皮を外挿し、該筒状鉄皮と側部周面との間に形成され
る隙間に接合モルタルを充填し固着させることも可能で
あり、かかる構成を採用すると、ノズル部とノズル本体
（ＡＧ部）との連結保持性とガスシール性が向上できて
好ましい。

【００１１】ノズル部の材質としては、主成分としての
ＺｒＯ₂を９０重量％以上、安定剤であるＣａＯ又はＹ
₂Ｏ₃を１０重量％以下の量で含有するジルコニア原料
が特に好適であり、成形に際しこれら原料を単独に又は
その２種以上を混合して使用する。また、ノズル本体
（ＡＧ部）には従来組成のアルミナ−炭素系原料がその
まま適用される。

【００１２】接合モルタルとしては、常温から高温まで
の接着強度や熱間曲げ強さが大きくて、耐蝕性（溶鋼に
対する耐溶損性）に優れていることが必要であり、この
要件を満足する限り、この分野で公知の各種モルタル、
例えばケイ酸ソーダやリン酸アルミニウム、或いはフェ
ノールレージンをバインダーとして含有するアルミナ系
モルタルなどいずれも使用可能であるが、中でもＡｌ₂
Ｏ₃８０重量％以上、黒鉛２０重量％以下の混合物から
なる無機成分に対し、外掛比でフェノールレージンを１
０重量％以上、５０重量％以下の範囲で配合してなるモ
ルタルは上記の特性に優れ特に好適である。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基いて説明
する。図１は、この発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの
構造と、その使用中の装着状態を示す図である。浸漬ノ
ズル１は、その上端部が羽口レンガ１８を介してタンデ
ィッシュ１４に連結されており、下端部がターンディッ
シュ座板１５を貫通してモールド１３に浸漬されてい
る。この浸漬ノズル１は、ジルコニア煉瓦からなるノズ
ル部２と、その下部端面に、接合モルタル層Ａを介して
接合された、アルミナ−炭素系耐火物からなるノズル本
体３と構成されている。

【００１４】この浸漬ノズル１は、ストッパー１７の上
下動によりノズル部２を開口すると、溶鋼１６がノズル
本体３を通過し、その先端浸漬部４からモールド１３内
に流出するようになっている。

【００１４】図２は、このノズル部２とノズル本体３と
の接合周辺部の構造を示す拡大断面図である。図のごと
く、ノズル部２は、逆円錐形に形成されており、その中
央にロート型の貫通孔７（１７mmφ）が形成されてお
り、ストッパー１７の先端と嵌合するロート型開口部８
の径は、嵌合に必要な最小寸法（１００mmφ）に設計さ
れている。ノズル部２の下部端面９は凸型に形成されて
おり、後述するノズル本体３の凹型の上部端面１０に嵌
合可能とされ、両者が嵌合した際に、その間にに１．５
mmの目地クリアランス１１が形成されるようになってい
る。この場合、貫通孔７の全長やロート型開口部８の傾
きは、図３に示す従来の浸漬ノズルと全く変わらず、操
作上の変更点はないものとなっている。

【００１５】ノズル本体３は、上部がノズル部２の下部
直径に対応した径に形成され、下部浸漬部４がそれより
もわずかに小径に形成された筒状の耐火物であって、浸
漬部４の外周にジルコニア煉瓦（ＺＧ部）で覆われてい
る以外は、アルミナ−炭素系耐火物で構成されており、
外周部が保温材５で覆われている。このノズル本体３の
中央貫通孔７の径は、その上端にノズル部２の貫通孔７
の径と同径とされ、下方に向かって徐々に大径とされ、
途中で極変部分がないように設定されている。これは、
溶鋼による割れを極力少なくするためである。また、ノ
ズル本体３の上端には、前記ノズル部２の凸部を嵌合可
能な凹部が形成されており、その段差部の位置は、内外
径の１／２の箇所に設定されている。

【００１６】ノズル部２とノズル本体（ＡＧ部）３との
接合部を含む側部周面には、厚さ１．５mmの筒状ステン
レス鉄皮６を外挿し、該筒状鉄皮６と側部周面との間に
形成される隙間１２には接合モルタルＡが充填固着さ
れ、ガスシール性を向上させるようにしている。

【００１７】上記隙間１２及び目地クリアランス１１に
充填する接合モルタルには、Ａｌ₂Ｏ₃を８５％、黒鉛
を１３％含む無機成分にフェノールレージンを外掛比率
で２０％配合してなる組成物（以下、モルタルＡと略記
する）を使用し、これを前記隙間１２及び目地クリアラ
ンス１１に充填した後、約２００℃の温度で６時間加熱
硬化させ接合されている。このモルタルは耐蝕性の観点
からアルミナ量を特に増加させたものである。

【００１８】この接合モルタルＡには常温から高温まで
十分な接着強度が必要であり、かつタンディッシュ１４
へのセット時には羽口煉瓦１８との接触やその他の衝撃
による曲げ応力が働き、操業中には溶鋼流や熱衝撃によ
る応力が架かるが、これらの応力に十分絶えなければな
らない。そこで、当該接合モルタルＡにつき引張り接着
強度と熱間曲げ強度を下記の方法により測定した。引張り接着強度：上記の方法により端面接着して得られ
た浸漬ノズルにつき、その接合部の強度を引張り荷重試
験機を用いて測定した。この場合、破壊は接合面よりむ
しろノズル本体（ＡＧ部）で起こり易く、８００Kg以上
の引張り荷重に耐えることができた。熱間曲げ強度測定法：ノズル本体（ＡＧ部）の材質であ
るアルミナ−炭素系耐火物（以下、ＡＧ質煉瓦と略称す
る）から２５×２５mm断面を有する直方体試料片を切り
出し、当該断面にモルタルＡを塗布して接合し、２００
℃で硬化させた。ついで、各接合試料につき図４に示す
方法で熱間曲げ強度を測定した。

【００１９】図５はこの結果をグラフ化したものであ
り、比較のため従来型のモルタル２種（ＢとＣ）の結果
も合わせ表示している。これによれば、実施例使用のモ
ルタルＡは、８００℃で強度が低下するものの他の従来
型モルタルより強度が高く、実用温度に近い１４００℃
での強度は向上しており、最も優れた結果となった。こ
こで、モルタルＢはリン酸系バインターを含むアルミナ
−炭素系モルタルであり、モルタルＣは有機系バインダ
ーを含むケイ酸質モルタルである。

【００２０】また、接合モルタルは溶鋼と直接接触する
ため、その耐蝕性を下記の方法により測定した。耐蝕性測定法：図６に示すごとく、ＡＧ質煉瓦に３mm目
地を設け、その間にモルタルを施工したのち、高周波誘
導炉内において１６００℃×１時間×２回のテスト条件
下で加熱し、溶鋼の浸蝕量を測定した。

【００２０】表１はその結果を示したものであり、比較
のためＡＧ質煉瓦及び従来型モルタル（ＢとＣ）の測定
値も合せ表示した。これによれば、実施例使用のモルタ
ルＡは、ＡＧ質煉瓦自体の浸蝕量の２倍程度の損耗しか
受けておらず、耐蝕性においても最も優れていることが
判明した。

【００２１】

【表１】

【００２２】表２は、この実施例で用いたジルコニア煉
瓦とアルミナ−炭素系耐火物の組成と代表的物性を、使
用部位に分けて表示したものである。なお、この表に
は、キルド鋼用浸漬ノズルの材質も参考までに記載され
ている。

【００２３】

【表２】

【００２４】図３に示す従来型の浸漬ノズルは、ノズル
部２とノズル本体（ＡＧ部）３の材質が異なるため、ジ
ルコニア煉瓦のノズル部の外周をノズル本体（ＡＧ部）
の材質（ＡＧ質煉瓦）で覆う構成となっている。表２に
あるように、ジルコニア煉瓦はアルミナ−黒鉛耐火物よ
り線膨張係数が大きいので、熱間でノズル部が大きく膨
張してその外側にあるアルミナ−黒鉛耐火物を押し割
り、使用後回収した該浸漬ノズルにはその上端からノズ
ル受け煉瓦の下端部に達する深い亀裂（１５０〜１７０
mm）がみられた。しかるに、本発明のノズルは、ノズル
部外周を覆うＡＧ質煉瓦を取り除き、図２に示すような
構造のノズル部を採用したので、使用後の該ノズル部２
には溶鋼１６の差し込み跡もなく、せり割れの発生は全
く観察されなかった。

【００２５】図７〜図８は、この発明において上記筒状
鉄皮６の有無による接合部のガスシール性の良否を示し
たものである。いずれもノズル部２の中央貫通孔７を開
口部から止栓すると共に、ノズル本体（ＡＧ部）３を適
度の長さに切断し、ここから２ Kg/cm²の空気圧を付加
しつつ水中に浸漬して気泡発生の有無を観察した。筒状
鉄皮６の有無に拘らず接合部よりのエアリークは認めら
れないが、筒状鉄皮６を用いない場合（図７）には、多
孔質のジルコニア煉瓦を通過する空気泡が観察された。
しかし、図８に示すごとく、筒状鉄皮６を外挿したもの
ではジルコニア煉瓦からの空気泡は効果的に抑制され、
殆ど認められなかった。

【００２６】なお、この実施例記載の浸漬ノズルの重量
は１６．９Kgであり、従来構造のノズルの重量（２１．
０Kg）と比較すると、約８０％に減少している。さら
に、構造の単純化効果もあって、１本当りの製造単価は
従来品の約７５％に減少した。また、ブルーム用のタン
デーシュでは、同時に多本数の浸漬ノズルを使用するた
め、コスト低減効果は非常に大きいといえる。

【００２７】

【発明の効果】この発明の連続鋳造用浸漬ノズルは、前
記の通り、ノズル部の下部端面に、接合モルタル層を介
して、ノズル本体（ＡＧ部）の上部端面を接合した構成
なので、材質の差異に起因する浸漬ノズル上端のせり割
れが効果的に防止できる。その上、ストッパーの先端と
嵌合するノズル部の径を小さく設計できるので、接合部
の構造が単純となり、ノズルの軽量化とコストの低減が
図れる。

【００２８】また、この発明において、ノズル部とノズ
ル本体（ＡＧ部）との接合部を含む側部周面に筒状鉄皮
を外挿し、該筒状鉄皮と側部周面との間に形成される隙
間に接合モルタルを充填し固着させるようにすると、ノ
ズル部とノズル本体（ＡＧ部）との連結保持性が強化さ
れ、同時にガスシール性が向上する。

【００２９】さらに、上記のごとき構成を採用したの
で、安定化された高濃度のジルコニア原料を用いてノズ
ル部を構成することができるので、浸漬ノズルの耐久性
と鋼品質の向上が保証される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る連続鋳造用浸漬ノズルの構造と
使用中の装着状態を示す図

【図２】同浸漬ノズルのノズル部とノズル本体（ＡＧ
部）との接合周辺部の構造を示す拡大断面図

【図３】従来の連続鋳造用浸漬ノズルの構造と使用中の
装着状態を示す図

【図４】熱間曲げ強度測定法に関する説明図

【図５】熱間曲げ強度の測定結果を示すグラフ

【図６】耐蝕性測定法に関する説明図

【図７】筒状鉄皮を有しない浸漬ノズルについてエアリ
ークテスト中の状況を示す図

【図８】筒状鉄皮を有する浸漬ノズルについてエアリー
クテスト中の状況を示す図

【符号の説明】

１：浸漬ノズル２：ノズル部３：ノズル本体（ＡＧ部）６：筒状鉄皮９：下部端面１０：上部端面１１：目地クリアランス１２：隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石裏眞治大阪府大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者佐々木和浩大阪府大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内 (72)発明者伊勢洋一大阪府大阪市大正区船町１丁目１番66号株式会社中山製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコニア煉瓦からなるノズル部の下部
端面に、接合モルタル層を介して、アルミナ−炭素系耐
火物からなるノズル本体（ＡＧ部）の上部端面を接合し
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。
【請求項２】ジルコニア煉瓦からなるノズル部の凸型
下部端面と、アルミナ−炭素系耐火物からなり、一端が
前記ノズルの下部端面と嵌合可能に形成されたノズル本
体（ＡＧ部）の該凹型上部端面とを、厚さ２mm未満の接
合モルタル層を介して接合し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。
【請求項３】請求項１又は２記載の連続鋳造用浸漬ノ
ズルにおいて、前記ノズル部と前記ノズル本体（ＡＧ
部）との接合部を含む側部周面に筒状鉄皮を外挿し、該
筒状鉄皮と側部周面との間に形成される隙間に接合モル
タルを充填し固着させることにより、ノズル部とノズル
本体（ＡＧ部）との連結保持性並びにガスシール性を向
上させた連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項４】前記ノズル部は、主成分としてのＺｒＯ
₂を９０重量％以上、安定剤であるＣａＯ又はＹ₂Ｏ₃
を１０％重量以下の量で含有するジルコニア煉瓦原料を
それぞれ単独に又はその２種以上を混合して成形された
ものである請求項１、２又は３記載の連続鋳造用浸漬ノ
ズル。
【請求項５】前記接合モルタルは、Ａｌ₂Ｏ₃８０重
量％以上、黒鉛２０重量％以下の混合物からなる無機成
分に対し、外掛比でフェノールレージンを１０重量％以
上、５０重量％以下の範囲で配合したものである請求項
１、２、３又は４記載の連続鋳造用浸漬ノズル。