JP2001138017A

JP2001138017A - 鋼の連続鋳造用ノズル

Info

Publication number: JP2001138017A
Application number: JP32565199A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Takai; 政道高井; Yukio Okawa; 幸男大川; Toshio Horiuchi; 俊男堀内
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 1999-11-16
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鋼と接する部位へのアルミナ付着を著しく
軽減することができる連続鋳造用ノズルを提供するこ
と。【解決手段】鋼の連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と
接する部位を構成する部分の少なくとも一部の組織が、
スピネル、マグネシアおよびアルミナの中から選ばれる
少なくとも１種の鉱物相である第１の相１１を主体とし
て構成され、かつ、第１の相１１の周囲の全体あるいは
一部がスピネル、アルミナおよびマグネシア以外の相で
ある第２の相１２で覆われていることを特徴とする鋼の
連続鋳造用ノズル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造用ノ
ズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造用ノズルとしては、従来よ
りアルミナ−黒鉛質の材料が多く使用されている。即
ち、連続鋳造用ノズルとしては、取鍋とタンディッシュ
との間で使用される浸漬ノズルやスライドゲートや、取
鍋と浸漬ノズルとの間で使用されるシュートノズル等が
あり、これらのノズルは、その使用条件から「溶鋼やス
ラグに対する耐食性および耐スポーリング性」に対する
要求が大変厳しいものになっている。そして、このよう
な要求に対してアルミナ−黒鉛質の材質が多用されてい
るのが実情である。

【０００３】最近、生産性向上の点から鋳造の多連鋳化
が進められているが、アルミナ付着によるノズル閉塞が
生ずると、溶鋼の流量制御が不可能となり、鋳造の継続
が困難となる。また、鋳造途中に閉塞物が溶鋼の流れに
よって剥離する場合があり、この場合には閉塞物がモー
ルド内に混入し、鋳片中に取り込まれ、鋳片の欠陥を生
成する要因の一つともなっている。

【０００４】このようなノズル閉塞を防止する手段とし
て、従来より様々な方法が検討され、提案されている。
例えば、ノズル閉塞を防止する効果的な方法としては、
一般的にガス吹きが行われている。このガス吹き法は、
浸漬ノズル等の内孔部を多孔化し、気孔を通してＡｒガ
ス等を流す方法であって、該ガスの流れによってアルミ
ナの付着を防止する手法である。この方法は、ノズル閉
塞防止に効果的であり、多くの製鉄所でこの方法が採用
されている。

【０００５】しかし、ノズル閉塞が防止できる程度にガ
スを流すと、ガスの微細な気泡がモールド内に侵入して
鋳片中に取り込まれ、欠陥が生成するという欠点があ
る。また、モールド内での湯面変動が大きくなり、介在
物を巻き込み易くなるため、同様に鋳片中に欠陥が生成
し易くなるという欠点もある。さらに、多孔体部を形成
する材料は脆化が生じ易く、鋳造中に剥がれ落ち易いと
いう欠点がある。

【０００６】上記ガス吹き法以外の方法としては、特公
平２−２３４９４号公報に、重量比でＣａＯを１６〜３
５重量％、元素周期律表ＩＩＩ族およびＩＶ族の酸化物
から選ばれた一種または二種以上を０．５〜５重量％、
鉱物組成としてＣａＺｒＯ₃を主成分とするカルシウム
ジルコネート系クリンカー２０〜９５重量％、黒鉛５〜
５０重量％、金属シリコン１重量％以下からなる混合物
に有機質バインダーを添加し成形後、非酸化性雰囲気中
で焼成することを特徴とするＺｒＯ₂−ＺａＯ含有連続
鋳造用浸漬ノズルの製造方法が開示されている。この浸
漬ノズルは、ジルコニアクリンカー中に含まれるＣａＯ
と溶鋼中のＡｌ₂Ｏ₃粒子とを反応させてＣａＯ−Ａｌ₂
Ｏ₃系の低融点化合物を生成させ、溶鋼の流れによって
その低融点化合物を取り除き、アルミナ付着を防止しよ
うとするものである。

【０００７】この浸漬ノズルは、アルミナ付着防止には
効果があると考えられている。そして、このようなＣａ
Ｏを含有するジルコニアクリンカーを用いた耐火材料を
ノズル内孔部に配設した浸漬ノズルは、実際に多くの連
続鋳造機で使用されている。しかし、ＣａＯを含有する
ジルコニアクリンカーは熱膨張率が大きく、しかも、こ
のジルコニアクリンカーを使用した耐火材料をノズル内
孔部に配設すると、鋳造初期にノズルの外側に大きな熱
応力が発生し、耐スポーリング性に劣るという欠点があ
る。また、低融点化合物の消費と共に、ノズルの内径が
拡大する等の問題点がある。さらに、本材料は一般的に
は黒鉛と複合させて使用されるが、黒鉛は溶鋼中に容易
に溶解するため、組織の脆化が生じやすいという欠点が
ある。

【０００８】一方、特開平３−２４３２５８号公報に
は、タンディッシュ内溶鋼を鋳型内に連続注入するため
の浸漬ノズルおよびこの浸漬ノズルの上部に接続させる
中間ノズルの一方または両方の内面を、（ａ）５重量％
を超えるＳｉＯ₂を含まず、Ａｌ₂Ｏ₃が９０重量％以上
のカーボンレス高アルミナ質耐火物；（ｂ）５重量％を
超えるＳｉＯ₂を含まず、ＭｇＯが９０重量％以上のカ
ーボンレス高マグネシア質耐火物；（ｃ）５重量％を超
えるＳｉＯ₂を含まず、ＺｒＯ₂が９０重量％以上のカー
ボンレス高ジルコニア質耐火物のいずれか一種または二
種以上を組み合わせた耐火物材料で構成した連続鋳造用
ノズルが開示されている。

【０００９】また、特開平５−１５４６２８号公報に
は、アルミナ含有量９９重量％以上のアルミナクリンカ
ーを主成分とし、アルミナ含有量が７０重量％以上、カ
ーボン含有量が１重量％未満、シリカ含有量が１重量％
未満の耐火物組成を有し、かつ、０．２１ｍｍ以下の粒
度が２０〜７０％を占める粒度構成を有する連続鋳造用
ノズル内孔体が開示されている。

【００１０】さらに、特開平８−５７６０１号公報に
は、本体をカーボン源を含有する耐火材料によって形成
し、溶鋼が通過する部位および溶鋼と接触する部位をカ
ーボン源を含有しない耐火材料によって被覆した連続鋳
造用ノズルにおいて、前記カーボン源を含有しない耐火
材料による被覆部位が内孔直胴部、内孔下底部、吐出孔
部および溶鋼に浸漬する外周部であり、前記被覆部位が
カーボン源を含有しない耐火材料の円筒状体によって形
成され、且つ、前記円筒状体が前記直胴部では０．５〜
２．０ｍｍ厚の目地を介して、また、前記内孔下底部お
よび吐出孔部では１〜５ｍｍ厚の目地を介して設けられ
ていることを特徴とする連続鋳造用ノズルが開示されて
いる。

【００１１】また、特開平８−５７６１３号公報には、
カーボン質含有耐火物によって形成したノズル本体の内
孔部の不活性ガス吐出部分を、通気性を有し、且つ、カ
ーボン源を含有しない耐火物によって積層したことを特
徴とする連続鋳造用の浸漬ノズルが開示されている。

【００１２】上述の公報に開示されている浸漬ノズル
は、アルミナやマグネシア等の酸化物をノズル内孔部
や、溶鋼との接触部位に配設したものであって、アルミ
ナ付着の防止やカーボンピックアップの防止に効果があ
ることが記載されている。しかし、上述の公報に記載さ
れている浸漬ノズルは、いずれもカーボン源を殆ど含ま
ない耐火材料を使用したものであり、従って、その熱膨
張率は必然的に大きくなり、耐スポーリング性に劣ると
いう欠点がある。また、ノズルの溶鋼と接する部位を構
成する酸化物の粒子間には相当量の空隙が存在してお
り、そのためガスの通気性は比較的高く、表面平滑度も
必ずしも良くないのが現状である。したがって、カーボ
ン源をほとんど含まない材料であるにもかかわらず鋳造
時間が長くなるとアルミナ付着が生じ、アルミナ付着防
止の効果が少なくなるという欠点がある。

【００１３】特開平５−２８５６１２号公報には、Ｃａ
Ｏ換算で２〜４０重量％の粉末と、ＳｉＯ₂含有量１重
量％未満のアルミナクリンカー、マグネシアクリンカー
の一種または二種以上との混合粉末からなり、同混合粉
末中のカーボンおよびＳｉＯ ₂含有量がそれぞれ１重量
％未満で、かつ０．２１ｍｍ以下の粒径のものを２０〜
７０重量％含む連続鋳造用ノズル内孔体が開示されてい
る。該公報で開示されているノズル内孔体にはＭｇＯが
含有されており、Ａｌ₂Ｏ₃との反応により２次スピネル
が生成し、稼働面に緻密な組織を形成しスラグ浸潤の抑
制からアルミナの付着を抑制することができるというこ
とが示されている。しかしながら、該公報においては、
その作用において添加したＣａＯ成分が溶鋼中のアルミ
ナと反応してＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃系の低融点物質を形成し
てアルミナ付着防止をはかることが示されている。Ｃａ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系の低融点物質の形成は、内孔部材自身を
溶かしながら付着防止をはかるというものであり、鋳造
時間が長くなると溶損量が多くなる、あるいは付着防止
効果が低下するという欠点がある。

【００１４】一方、特開平１０−１１８７４９号公報に
は、連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と接触する内孔表
層部が鉱物組織としてパイロフィライト（Ａｌ₂Ｏ₃・Ｓ
ｉＯ ₂・Ｈ₂Ｏ）を主成分とするロー石６５〜９０重量
％、黒鉛１０〜３５重量％からなり、結合剤を添加混
練、成形し、非酸化性雰囲気で焼成したことを特徴とす
る溶鋼の連続鋳造用ノズルが開示されている。また、特
開平１０−１６６１１５号公報には、ロー石４０〜６５
重量％、アンダリューサイト、カイヤナイト等の残存膨
張性を有する骨材３〜４０重量％、黒鉛５〜２０重量
％、長石５〜２０重量％およびアルミナ５〜４０重量％
からなり、結合剤を添加混練成形し、非酸化性雰囲気で
焼成したことを特徴とする連続鋳造用ノズルが開示され
ている。さらに、特開平１０−１６６１１７号公報に
は、連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と接触する内孔表
面部が鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー
石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化けい
素１〜１０重量％からなり、結合剤を添加混練成形し、
非酸化雰囲気にて焼成したことを特徴とする溶鋼の連続
鋳造用ノズルが開示されている。また、特開平１０−２
０２３４９号公報には、連続鋳造用ノズルにおいて、溶
鋼と接触する内孔表層部が鉱物組成としてセリサイト
（Ｋ₂Ｏ・３Ａｌ₂Ｏ₃・６ＳｉＯ₂・₂Ｈ₂Ｏ）を主成分と
する陶石３０〜６０重量％、黒鉛１０〜３５重量％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＭｇＯ等の酸化物骨材３０〜６０重
量％からなり、結合剤を添加混練、成形し、非酸化雰囲
気にて焼成したことを特徴とする溶鋼の連続鋳造用ノズ
ルが開示されている。即ち、これらの公報に開示されて
いる浸漬ノズルは、その内孔部にパイロフィライト、ア
ンダリューサイト、カイヤナイト、セリサイト等の鉱物
相を主成分とするロー石や陶石等の天然原料を適用し、
アルミナ付着を防止するものである。

【００１５】しかしながら、これらの浸漬ノズルは、ア
ルミナ付着を防止する半溶融状態のガラス層を形成する
ために、ガラス層の主成分となるロー石や陶石を用いて
おり、このガラス層は溶融流により随時洗い流されてい
るため、内孔部材の消耗が大きい。また、もともとロー
石や陶石はＳｉＯ₂成分を多く含んでいるが、ＳｉＯ₂は
高温で熱分解が生じ易くそのため組織脆化が起きやすい
という欠点がある。また、ＳｉＯ₂成分が多いため、ス
ラグや鋼中介在物との反応による溶損も大きいという欠
点がある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】さらにこれらの鋳造用
ノズルをアルミキルド鋼等の溶鋼の鋳造に適用した場
合、溶鋼と接する耐火物の稼働面部は組織が脆化し、耐
火物骨材の脱落や溶損が生じ、表面の平滑性が失われや
すい。また、黒鉛を、溶鋼と接する部分に２０〜３０重
量％程度含有する鋳造用ノズルでは、溶鋼と接した場
合、黒鉛は容易に溶鋼中に溶解していき、そのため表面
の平滑性が失われやすい。また、溶損性の高い鋼種の場
合には耐火物骨材自体の溶損が生じ、稼働面部の組織変
化が生じ、同様に表面の平滑性が失われ、アルミナ付着
が生じ易くなる。また、近年はアルミナ付着防止のため
に黒鉛を使用しないカーボンレス材料を溶鋼と接する部
位へ適用したノズルが開発されている。この様な黒鉛を
含有しない材料の場合、溶鋼と接しても組織の損傷は起
きにくい。しかし、耐火物骨材間には相当量の気孔が存
在し、また、骨材自体の粒度も比較的大きいために稼働
面部の組織の平滑性は必ずしも良くないのが現状であ
る。この様に、溶鋼と接する部位の損傷が進み、また、
表面の平滑性が失われていくと、特にアルミキルド鋼を
鋳造した場合にノズル内孔部や吐出孔内部へのアルミナ
付着量が多くなり、ノズル閉塞が生じ易くなるという問
題がある。上述のように、浸漬ノズルのアルミナ付着に
よる閉塞防止策として提案、採用されている技術は、い
ずれも前記した問題点や欠点がある。従って、本発明の
目的は、浸漬ノズルやシュートノズル、ロングノズル等
の連続鋳造用ノズルのアルミナ付着による閉塞を防止す
る手段として従来から採用されている前述のような方法
における課題を解消し、ノズル閉塞防止に効果がある鋼
の連続鋳造用ノズルを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、鋼の
連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と接する部位を構成す
る部分の少なくとも一部の組織が、スピネル、マグネシ
アおよびアルミナの中から選ばれる少なくとも１種の鉱
物相である第１の相を主体として構成され、かつ、前記
第１の相の周囲の全体あるいは一部がスピネル、アルミ
ナおよびマグネシア以外の相である第２の相で覆われて
いることを特徴とする鋼の連続鋳造用ノズルを提供する
ものである。また本発明は、第２の相が、ＳｉＯ₂成分
を含有していることを特徴とする前記の鋼の連続鋳造用
ノズルを提供するものである。また本発明は、第２の相
が、ＣａＯ成分およびＳｉＯ₂成分を含有していること
を特徴とする前記の鋼の連続鋳造用ノズルを提供するも
のである。また本発明は、第２の相中に含まれるＳｉＯ
₂成分の含有量が、合計で１重量％以上であることを特
徴とする前記の鋼の連続鋳造用ノズルを提供するもので
ある。また本発明は、第１および第２の相から構成され
る組織の溶鋼と接しない部位が、カーボン含有量４０重
量％以下の範囲からなる耐火材料で形成されていること
を特徴とする前記の連続鋳造用ノズルを提供するもので
ある。このような本発明の構成によれば、該ノズルを使
用したときの、溶鋼と接する部位へのアルミナ付着を著
しく軽減することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は前記欠点を解消するもの
であり、連続鋳造用ノズルの溶鋼と接する稼働面である
部位に緻密な組織を形成し、表面の平滑性を保つことに
よってアルミナ付着を防止することができる。

【００１９】図１は、本発明の連続鋳造用ノズルの鋳造
時におけるノズルの表面組織を説明するための図であ
る。図１から分かるように、ノズルの溶鋼と接する部位
には、緻密な表面組織が形成されていると推定される。
本発明におけるこの緻密な組織は主として、スピネル、
マグネシアおよびアルミナから選ばれる少なくとも１種
の鉱物相である第１の相１１から構成され、そして第１
の相１１の周囲は、ＣａＯおよびＳｉＯ₂成分を含有す
る、あるいはＳｉＯ₂成分を含有する、スピネル、マグ
ネシアおよびアルミナ以外の相から主としてなる第２の
相１２から構成されている。また気孔１３が密閉気孔と
していくつか存在する。なお、実際の鋳造時にノズルの
内部を観察することは不可能であるが、使用後ノズルの
溶鋼と接していた部位の組織観察を行った結果から本発
明における緻密な表面組織が推定できる。

【００２０】スピネル、マグネシアおよびアルミナはそ
の融点が溶鋼の温度以上であり、溶鋼と接してもこれら
の粒子が溶解することはない。しかし、稼働面の部位が
これらの鉱物相のみから構成されているとすると、粒子
と粒子の隙間からなる相当量の空隙が存在することにな
り、表面の平滑性は高いものではない。さらに、気孔率
が高いとガス成分の通気性が高くなり、耐火物内部から
のＣＯガス等のガス成分の拡散が容易となり、稼働面の
部位でアルミナ付着が生じる要因となる。この様に、稼
働面の部位がスピネル、マグネシアやアルミナのみで形
成されている場合にはアルミナ付着防止効果が低下す
る。

【００２１】本発明においては、スピネル、マグネシア
およびアルミナ粒子の周囲を、それ以外の相、例えばＣ
ａＯやＳｉＯ₂成分を含有する第２の相が充填した組織
を形成しており、溶鋼と接する部分は、鋳造時において
はたいへん緻密な組織になっていることが推定できる。
第２の相として、ＣａＯやＳｉＯ₂成分を含有する相は
鋳造時においてはその大部分あるいは一部が液相になっ
ていると考えられ、スピネルやアルミナの粒子の周囲を
隙間なく埋めた組織を形成していると推定される。もち
ろん、ある程度の気孔は存在しているが、これらの気孔
の大部分は密閉気孔として存在していると考えられる。

【００２２】上記のように、本発明の第１の相を構成す
る鉱物相としては、スピネル、マグネシアおよびアルミ
ナから選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの鉱
物相が存在したときに本発明の組織が得られやすくな
る。スピネル、マグネシア、アルミナ以外の鉱物相とし
ては、例えばムライト、シリカ等のＳｉＯ₂成分を含有
した鉱物相が挙げられるが、これら鉱物相は、本発明に
おける第１の相を構成することは困難である。ただし、
これらの鉱物相は、下記で説明する本発明の第２の相を
構成する相中には含有させることが可能である。なお、
本発明の第１の相を構成する鉱物相の一つであるスピネ
ルとしては、Ａｌ₂Ｏ₃・ＭｇＯのみでなく、Ａｌ₂Ｏ₃・
ＦｅＯのようにＭｇＯ以外の成分を構成成分とするスピ
ネルも好適である。第１の相の構成割合としては特に限
定するものではなく、アルミナ、スピネルおよび／また
はマグネシアの各鉱物相を任意の割合で含有することが
できる。例えばアルミナ、スピネルおよびマグネシア
は、重量比（％）として、アルミナ０〜５０：スピネル
１０〜１００：マグネシア０〜５０：が好ましい。

【００２３】本発明における第２の相は、スピネル、マ
グネシアおよびアルミナ以外の相であり、好ましくはＳ
ｉＯ₂成分を含有する相、あるいはＣａＯおよびＳｉＯ₂
成分を含有する相から主に構成される。これらの成分が
含有される場合、第１の相の周囲を覆う第２の相の形成
が容易となる。第２の相中には、その他にＦｅＯ、Ｍｎ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｋ₂Ｏ、Ｎ
ａ₂Ｏ、Ｓｉ、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等の成分を好適に含有さ
せることができる。なお、第２の相中には、ＣａＯやＳ
ｉＯ₂成分を含有しない相も存在するが、その量は通常
少なく、本発明ではその量比を特に規定するものではな
い。そして、ＣａＯやＳｉＯ₂成分とこれらの成分が反
応し、最終的に第２の相を形成し、スピネルやマグネシ
ア、アルミナ粒子の周囲を埋める様な組織を形成する。
第２の相は通常、鋳造時においては部分的に液相になっ
ていると考えられる。そのため、スピネルやアルミナの
粒子がガラス質相に覆われた緻密な組織となっており、
表面の平滑性も高く、アルミナ付着防止効果があるもの
と考える。なお、溶鋼と接する稼働面部を構成する組織
の全体がガラス質で形成されていると、溶鋼流によって
そのガラス質相が洗い流され易くなると考えられるが、
本発明では固体のスピネル、マグネシア、アルミナ粒子
を含有した組織となっている。そのため溶鋼流によって
稼働面部の組織全体が洗い流されることは少ないといえ
る。

【００２４】本発明における第２の相中に含まれるＣａ
ＯおよびＳｉＯ₂成分の含有量は、組織中において合計
１．５重量％以上が好ましい。１．５重量％未満である
と本発明の第２の相の形成に不適当である。また、Ｃａ
ＯおよびＳｉＯ₂の合計の含有量は５０重量％以下が好
ましい。５０重量％を超えると第１の相の形成が困難と
なり、さらに第２の相中の液相生成量が過多となり、溶
鋼流によって洗い流される危険性が高くなるためであ
る。好ましいＣａＯおよびＳｉＯ₂の合計の含有量は２
〜３０重量％である。また、本発明では、第２の相中に
含まれるＳｉＯ₂成分単独の含有量としては１重量％以
上が好ましい。ＳｉＯ₂量が１重量％以下であるとＣａ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃系の低融点化合物が多く生成する場合があ
り、耐食性の面で不適当である。

【００２５】本発明において、第１および第２の相から
なる緻密な組織の内側（溶鋼と接しない部位）には、従
来から使用されているＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ系、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂−Ｃ系、ＺｒＯ₂−Ｃ系などのカーボン含有材料やカ
ーボン量を極力少なくしたカーボンレス材料を適用する
ことが出来る。一般的に、連続鋳造用ノズルに適用され
ているカーボン含有耐火物中のカーボン量は概略３５重
量％以下であるが、本発明では第１および第２の相から
構成される組織の内側に配設される耐火材料中のカーボ
ン量としては４０重量％以下の範囲で好適に使用するこ
とができる。なお、カーボン量が４０重量％を超えると
本発明の第１および第２の相からなる組織が形成され難
く、不適当である。また、本発明における第１および第
２の相中に含まれるカーボン量としては５重量％以下が
好ましい。これは、カーボン量が多い場合、溶鋼による
脱炭の影響が大きくなり、組織が脆化し易くなるためで
ある。

【００２６】本発明における緻密な組織を形成する手段
としては、種々の方法が考えられるが、例えば以下の方
法を好適に用いることができる。Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｓ
ｉＯ₂、ＣａＣＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、Ｓｉ、Ｋ₂ＣＯ
₃などからなる原料粉末を有機バインダーを用いて混練
し、連続鋳造用ノズルの内孔部（溶鋼と接する部位。稼
動面の部位である）成形用練り土を得る。この練り土と
は別にノズル本体部成形用練り土を用意し、両練り土を
成形枠に充填後成形を行う。得られた成形体は乾燥後、
非酸化雰囲気中で焼成し、その後加工を行う。図２は、
このような方法により得られた連続鋳造用ノズルの一例
を説明するための図である。本体部２１の内側に内孔部
２２が設けられている。またパウダーライン部２３が設
けられている。焼成後の段階では、ノズルの内孔部を形
成する耐火材料の粒子間の反応の程度は弱いものと考え
られる。このノズルを用いて鋳造を行うと、ノズルの内
孔部は瞬時に１５００℃以上の温度を有する溶鋼にさら
され、内孔部では耐火物粒子間の反応が急速に進み、本
発明の組織が得られると推定される。このノズルの使用
後を観察すると、内孔部には第１の相、第２の相からな
る緻密な組織が形成されていることが確認できる。この
方法においては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ以外に、原料段階か
らスピネル粒子を用いることも可能である。

【００２７】本発明ではさらに次の様な手法を用いるこ
ともできる。内孔部へアルミナ質、スピネル質、ムライ
ト質などのカーボンレス材料を適用した連続鋳造用ノズ
ルを用意する。そして、この内孔部へＡｌ₂Ｏ₃、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＣＯ₃、Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂等の原料粉末を含む混合溶液（スラリ
ー）を塗布処理する。連続鋳造用ノズルは通常、使用す
る前にガスバーナー加熱や電気加熱による熱処理を行う
ため（スポーリングによる破壊防止のため）、この時の
加熱によって塗布処理した材料がその内側のカーボンレ
ス材料と反応し、カーボンレス材料としっかり接着す
る。また、塗布材料自体の中でも反応が生じる。そし
て、この状態で鋳造が開始され、１５００℃以上の温度
が瞬時に負荷されるため塗布材料とその内側のカーボン
レス材料の間で急速に反応が進行し、また、塗布材料自
身の中で反応が進行し、内孔部に本発明の緻密な組織が
形成される。なお、本発明ではカーボンを含有する材料
自体の上に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＣＯ₃、ＳｉＯ₂、
ＭｎＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯなどの原料粉末
を含む混合溶液（スラリー）を塗布するという手法も適
用可能である。そうした場合にもカーボン含有材料の内
孔部の表面に本発明の第１の相、第２の相からなる緻密
な組織が得られる。

【００２８】本発明ではまた、次の手法も好適に用いる
ことが出来る。まず、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＳｉＯ₂、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂、ＣａＣＯ₃などか
らなる原料粉末を用意し、この原料を用いて円筒状の円
筒体を作製する。上記原料を有機バインダー等を用いて
混練し、得られた混練物を機械成型や静水圧プレスによ
って成形し、さらに非酸化性雰囲気中で焼成を行い、円
筒体を得る。そして、この円筒体を連続鋳造用ノズルの
内孔部に挿入しモルタル等を用いて固定する。こうして
作製したノズルを使用して鋳造を行った場合において
も、溶鋼と接する内孔部には、本発明の緻密な組織が形
成される。

【００２９】本発明の緻密な組織を得るために以上のよ
うな手法を好適に用いることができるが、本発明ではこ
れらの手法に限定するものではない。なお、本発明の組
織を得るために用いる原料の粒度構成については、特に
限定するものではない。通常、溶鋼と接する稼働面部を
構成する耐火材料に用いられる骨材の粒度としては、概
略１ｍｍ以下、０．１μｍ以上の範囲のものが用いられ
ているが、本発明においても、ほぼその範囲内の粒度構
成を有する原料を適宜選定し、用いることができる。ま
た、本発明の緻密な組織の厚さは、とくに制限されない
が、例えば０．０１〜３ｍｍが好ましい。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに説明する。例１Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃａ
ＣＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｎａ₂
ＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃の各原料を用意し、表１に示す化学組
成となる割合で混練を行い、連続鋳造用ノズルの内孔部
形成用練り土を得た。ここで、表１には本発明の組織が
得られる配合例１〜４、および比較配合例１〜２を示
す。また、ノズルの本体部形成用練り土も用意し、内孔
部形成用練り土とともに成形を行った後、焼成、加工を
行い、図２に示す形状の連続鋳造用ノズルを製作した。
なお、いずれのノズルも本体部用およびパウダーライン
用としてＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料およびＺｒＯ₂−Ｃ
材料をそれぞれ適用した。この連続鋳造用ノズルを用い
て実炉での鋳造テストを行った。鋳造に使用された連鋳
機は２ストランドタイプであり、１ストランドに本発明
例のノズル、２ストランドに比較例のノズルを取り付け
て鋳造を行った。鋳造した鋼種はカーボン量約５０ｐｐ
ｍのアルミキルド鋼であり、合計４回のテストを行っ
た。また、１、２回目のテストはＮｏ．１の比較品を、
３、４回のテストはＮｏ．２の比較品を用いて行った。
使用後のノズルは全て回収し、切断後にアルミナの付着
量を測定した。図３は、アルミナの付着量の測定場所を
説明するための図である。図３（ａ）に示すように、回
収したノズルの吐出孔上部５０ｍｍの位置でノズルを切
断し（Ｈ−Ｋ線）、図３（ｂ）に示すように（Ｈ−Ｋ線
の断面図）、Ａ〜Ｄ各４点の付着厚さを測定し、平均し
て求めた。使用条件および測定結果を表２に示す。鋳造
テストの結果、本発明品にはほとんどアルミナ付着が生
じていない結果であった。切断面を目視観察すると、ノ
ズル内孔部の表面は部分的に、液相が固化した様に見え
る相で覆われていた。そして、この部分を顕微鏡で観察
した結果、図１で示すような緻密な組織が形成されてい
ることが判明した。一方、比較品には８〜１２ｍｍ程度
の厚さのアルミナとメタルが混在した付着が生じてい
た。また、本発明例のノズルは耐熱スポール性も良好で
あり、いずれのノズルもスポーリングによる割れ、剥離
は認められなかった。内孔部の溶損も軽微であった。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】例２Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃａ
ＣＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｋ₂ＣＯ₃、Ｎａ₂
ＣＯ₃、ＴｉＯ₂、Ｓｉの各原料を用意し、有機バインダ
ーを用いて混練を行い、表３に示す化学組成を有する塗
布材料を得た。ここで、表３には本発明の組織が得られ
る配合例５〜８、比較配合例３〜４を示す。得られた塗
布材料を連続鋳造用ノズルの内孔部の溶鋼と接する部位
へ塗布後、乾燥し、製品を得た。連続鋳造用ノズルとし
ては、内孔の溶鋼と接する部位がカーボンレス材料で形
成されたものと、内孔部も含めてパウダーライン部以外
は全てＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料で形成された２種類
のものを用意した。図４は、本例で用いた連続鋳造用ノ
ズルを説明するための図である。図４（ａ）は内孔部が
カーボンレス材料３１で形成され、その他の部分はＡｌ
₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料３２で形成されたノズルであ
る。図４（ｂ）は内孔部も含めてパウダーライン部以外
は全てＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料３２で形成されたノ
ズルである。パウダーライン部２３は、ＺｒＯ₂−Ｃ材
料である。ここで、カーボンレス材料としてはＡｌ
₂Ｏ₃：９７重量％、ＳｉＯ₂：３重量％の材料を適用し
た。また、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料およびＺｒＯ₂−
Ｃ材料は実施例１で用いたと同じ材料を適用した。この
連続鋳造用ノズルを用いて実炉での鋳造テストを行っ
た。鋳造に使用された連鋳機は２ストランドタイプであ
り、１ストランドに本発明例のノズル、２ストランドに
比較例のノズルを取り付けて鋳造を行った。鋳造した鋼
種はカーボン量が約７０ｐｐｍのアルミキルド鋼であ
り、合計４回の鋳造テストを行った。鋳造に際しては、
連続鋳造用ノズルはタンディッシュの下側に取り付けら
れ、予熱のためバーナーによって加熱された後、鋳造が
開始された。なお、第１回目、第２回目のテストでは、
内孔部へカーボンレス材料を適用したノズルへ塗布処理
を行い、第３回目および第４回目のテストでは、内孔部
もＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料であるノズルに塗布処理
を行った。鋳造後のノズルは全て回収し、実施例１と同
様な方法でアルミナ付着量を測定した。表４には使用条
件および付着厚さの測定結果を示す。鋳造テストの結
果、本発明例にはほとんどアルミナ付着が生じていない
結果であった。使用後ノズルの切断面を目視観察する
と、本発明例のノズル内孔部には薄くメタルが付着して
いるのみであった。一方、比較例のノズルには厚く付着
が生じており、この付着物はメタルとアルミナが混在し
た状態となっていた。また、本発明例のノズルは鋳造時
におけるスポーリングによる割れもなく、問題なく鋳造
された。さらに内孔部の溶損も軽微であり、浸漬ノズル
の内径は使用前の内径と比較して、０．５ｍｍ程度拡大
していただけであった。

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】例３Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃａ
ＣＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｎＯ₂、ＴｉＯ₂の各原料を表５の
原料組成となるように配合した。そして配合した原料粉
末を用いて、各配合からなる円筒体を作製し、連続鋳造
用ノズルの内孔部位および吐出孔部位へ内装した。円筒
体は、上記原料を有機バインダーを用いて混練し、得ら
れた混練物を静水圧プレスによって成形し、その後非酸
化性雰囲気中１０００℃で焼成することによって作製し
た。円筒体は全部で７個用意し、個々の円筒体をモルタ
ルを用いてノズルの内孔部へ固定し、その後乾燥を行い
製品化した。図５は、本例で作成した、円筒体装入後の
連続鋳造用ノズルの形状を説明するための図である。
〜までの７つの円筒体およびの円板により、連続鋳
造用ノズルの内部が構成され、モルタル４１によりノズ
ルの内孔部へ固定されている。また、パウダーライン部
２３が設けられている。なお、使用した連続鋳造用ノズ
ルは本体部用材料としてＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料３
２、パウダーライン部２３としてＺｒＯ₂−Ｃ材料を適
用したノズルであり、実施例１で用いたと同じ組成を有
するものである。この連続鋳造用ノズルを用いて、実炉
での鋳造テストを行った。鋳造テストに使用された連鋳
機は実施例１および２と同様に２ストランドタイプであ
り、１ストランドに比較例のノズル、２ストランドに本
発明例のノズルを取り付けて鋳造が行われた。鋳造した
鋼種はカーボン量約６０ｐｐｍのアルミキルド鋼であ
り、合計４回のテストを行った。なお、４回のテストに
は比較例５および６のノズルを比較品として用いた。使
用後のノズルは全て回収し、切断後にアルミナの付着量
を測定した。測定は実施例１および２と同様に行った。
測定結果を表６に示す。鋳造テストの結果、本発明例の
ノズルへの付着は非常に軽微であった。使用後のノズル
の切断面を観察すると、本発明例のノズルの内孔部には
一層、反応相と考えられる層が生成しているのが確認で
きた。この反応層の部分を顕微鏡で観察し、さらに電子
線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）で分析を行った結
果、本発明例９および１０は、スピネル粒子を主体と
し、その周囲が主としてＣａＯおよびＳｉＯ₂を含有す
るガラス質相と考えられる相で覆われているのが確認で
きた。また、反応層の厚さは約０．５ｍｍ程度であっ
た。本発明例１１および１２は、反応層の部分はスピネ
ルを主体とし、それ以外にもＭｇＯ粒子が存在してい
た。そしてそれらの粒子の周囲はＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を
主体としてＣａＯ成分も含有するガラス質相主体と考え
られる相で覆われているのが確認できた。また、反応層
の厚さは約０．２ｍｍ程度であった。

【００３７】

【表５】

【００３８】

【表６】

【００３９】

【発明の効果】本発明の連続鋳造用ノズルは、これを使
用したときに、溶鋼と接する部位へのアルミナ付着を著
しく軽減することができる。したがって本発明によれ
ば、浸漬ノズルやシュートノズル、ロングノズル等の連
続鋳造用ノズルのアルミナ付着による閉塞を防止する従
来の方法における課題を解消し、ノズル閉塞防止に効果
がある鋼の連続鋳造用ノズルが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造用ノズルの鋳造時におけるノ
ズルの表面組織を説明するための図である。

【図２】本発明における連続鋳造用ノズルの一実施態様
を説明するための図である。

【図３】本発明の実施例におけるアルミナの付着量の測
定場所を説明するための図である。

【図４】例２で用いた連続鋳造用ノズルを説明するため
の図である。

【図５】例３で作成した、円筒体装入後の連続鋳造用ノ
ズルの形状を説明するための図である。

【符号の説明】

１１第１の相１２第２の相１３気孔２１本体部２２内孔部２３パウダーライン部３１カーボンレス材料３２Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃ材料４１モルタル

フロントページの続き (72)発明者堀内俊男東京都千代田区大手町二丁目２番１号品川白煉瓦株式会社内Ｆターム(参考） 4E014 DA03 DD02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼の連続鋳造用ノズルにおいて、溶鋼と
接する部位を構成する部分の少なくとも一部の組織が、
スピネル、マグネシアおよびアルミナの中から選ばれる
少なくとも１種の鉱物相である第１の相を主体として構
成され、かつ、前記第１の相の周囲の全体あるいは一部
がスピネル、アルミナおよびマグネシア以外の相である
第２の相で覆われていることを特徴とする鋼の連続鋳造
用ノズル。
【請求項２】第２の相が、ＳｉＯ₂成分を含有してい
ることを特徴とする請求項１記載の鋼の連続鋳造用ノズ
ル。
【請求項３】第２の相が、ＣａＯ成分およびＳｉＯ₂
成分を含有していることを特徴とする請求項１記載の鋼
の連続鋳造用ノズル。
【請求項４】第２の相中に含まれるＳｉＯ₂成分の含
有量が、合計で１重量％以上であることを特徴とする請
求項１記載の鋼の連続鋳造用ノズル。
【請求項５】第１および第２の相から構成される組織
の溶鋼と接しない部位が、カーボン含有量４０重量％以
下の範囲からなる耐火材料で形成されていることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の鋼の連続
鋳造用ノズル。