JP2004074242A

JP2004074242A - 連続鋳造用耐火物およびそれを用いる連続鋳造方法

Info

Publication number: JP2004074242A
Application number: JP2002239943A
Authority: JP
Inventors: Koji Ogata; 緒方　浩二; Donald Bruce Hoover; フーバー　ドナルド　ブルース
Original assignee: Krosaki Harima Corp; LWB Refractories Co
Current assignee: Krosaki Harima Corp; LWB Refractories Co
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】アルミキルド鋼を鋳造する際に長時間の鋳造や溶鋼中のアルミナの懸濁量が多い場合においても、充分なアルミナ付着防止効果が得られる連続鋳造用耐火物を提供すること。
【解決手段】鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物を溶鋼と接触する面の少なくとも一部に配置して、本体部と共に一体成形した連続鋳造用耐火物であって、本体部にＡ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合計の含有量が０〜１５質量％のＭｇＯ−Ｃ系材質を適用した。　これによって、内層部または外層部材質中のＣａＯ成分と本体部材質中に強度アップ、耐スポール性改善のため使用される、Ａ１_２Ｏ_３やＳｉＯ_２との反応を抑制することでアルミナ付着防止機能を長時間維持させることができる。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶鋼の連続鋳造に際してアルミナの付着を防止する耐火物および連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、とくに薄板等の高級鋼として鋳造されるアルミニウムで脱酸された鋼、いわゆるアルミキルド鋼は要求品質の厳格化に伴い、連続鋳造においてタンディッシュからモールドに注入する際に使用するノズルのアルミナ付着を防止することに多くの努力が払われている。ノズルに付着したアルミナは合体して大型の介在物になり、それが溶鋼流と共に鋳片内に取り込まれて鋳片の欠陥となり品質を低下させる。
【０００３】
その対策の一例として、ノズルの内面からアルゴンガスを溶鋼中に吹き込んで物理的にアルミナの付着を防止する手法がある。しかしながら、この手法は、アルゴンガスの吹き込み量が多すぎると気泡が鋳片内に取り込まれて鋳片中のピンホールとなり欠陥となる。　従って、この手法は、鋳片中の欠陥の発生を防止するために、ガスの吹き込み量を制限しなければならず、十分な対策とはなり得ない。
【０００４】
また、その対策の他の例として、連続鋳造において使用されるノズル等を構成する連続鋳造用耐火材にＣａＯを含有させ、付着したアルミナと耐火材中のＣａＯを反応させて低融物を生成させることによって、耐火材にアルミナの付着を防止するアルミナ付着防止機能を持たせる手法もある。　例えば、特開昭６１−５３１５０号公報には、湯道表層部を２０〜９７質量％の石灰質および３〜８０％の炭素質から形成し、外層を５０〜９５質量％のアルミナ質と、５〜５０％の炭素質からなる溶鋼鋳造用ノズルが開示されている。　しかしながら、このようなノズルは、長時間鋳造とか、溶鋼中に懸濁したアルミナの量が多い場合には、十分なアルミナ付着防止効果が得られないと言う問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、とくに、アルミキルド鋼を鋳造する際に長時間の鋳造や溶鋼中のアルミナの懸濁量が多い場合においても、充分なアルミナ付着防止効果が得られる連続鋳造用耐火物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一体成形により製造された溶綱鋳造用ノズルにアルミナが付着する原因について検討を行った結果、使用時での石灰質の内層中に溶鋼からのアルミナの付着だけではなく、外層のアルミナ−炭素質耐火物からもアルミナが拡散していることを究明し、長時間の鋳造や溶鋼中のアルミナの懸濁量が多い場合には内層中のアルミナ吸収能力が限界に達するためアルミナの付着が発生するという知見に基づくものである。
【０００７】
さらに、前記の特開昭６１−５３１５０号公報に記載の実施例１０に示されるように、外層材質にシリカを含有する場合には、シリカが内層に拡散して、ＣａＯと化合物を形成するために、ＣａＯによるアルミナの吸収能力は低下するという知見も得た。
【０００８】
本願発明は、このようなＣａＯによるアルミナの付着防止能力の低下を防ぎ、ノズルの外層側の材質が内層側に拡散する量を少なくするためには、この拡散するアルミナやシリカ成分の含有量を制限する必要があるとの認識の下で完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物を溶鋼と接触する面の少なくとも一部に配置して、本体部と共に一体成形した連続鋳造用耐火物であって、本体部にＡ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合計の含有量が１５質量％以下のＭｇＯ−Ｃ系の材質を適用したことを特徴とする。
【００１０】
ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物を、ノズル本体（但し、浸漬ノズルの場合はパウダーライン部は除く）にまで適用すると、消化した場合の強度の低下が、ノズル全体に悪影響を及ぼす。　そのため、本発明において、ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物が溶鋼と接触する面にのみに適用することは合理的な材質配置である。
【００１１】
溶鋼と接触する面に鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物を適用した場合には、本体材質としてはＭｇＯ−Ｃ系の材質を適用することが最も好ましい。　ＭｇＯはＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物中に拡散しないので、ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物においては、ＭｇＯが存在していてもＣａＯのアルミナ吸収能力を妨げることがない。
【００１２】
また、ＭｇＯ−Ｃ材質中のカーボンは、耐火物に耐スポール性を付与するのに不可欠である。本体のＭｇＯ−Ｃ材質におけるマグネシア骨材としては、電融マグネシア、焼結マグネシアなどの合成あるいは天然のものを７５〜９５質量％、また、カーボン材料は、人造・天然黒鉛など５〜２５質量％の範囲内で、従来から使用されている公知のものが適用できる。
【００１３】
ＭｇＯ−Ｃ材質中で、強度と耐スポール性の改善のためにアルミナや溶融シリカをマグネシアやカーボン骨材の一部と置き換えて使用すると良い。その使用量はＡ１_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２の合量として１５質量％以下とする必要がある。１５質量％を越えると本体材質からＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物中に拡散されたＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２によって溶鋼中のアルミナを吸収する能力が大幅に低下するためである。Ａ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の構成比率は特に制限はなく、いずれか一方を１５質量％とすることも可能である。　ＭｇＯ−Ｃ材質に強度改善のために、金属のＡｌ、Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ合金などを前記酸化物に替えて添加する場合も、酸化物に変化した場合を想定してＡｌ_２Ｏ_３＋ＳｉＯ_２の合量として１５質量％以下とする。
【００１４】
鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物の例としては、ドロマイト質、ドロマイト・カーボン質、ＣａＯ・ドロマイト質、ＣａＯ・ドロマイト・カーボン質、マグネシア・ドロマイト質、マグネシア・ドロマイト・カーボン質などが挙げられる。
【００１５】
この鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物は、溶鋼と接触する面の全てに配設することが好ましいが一部の部位のみに配設しても構わない。とくに、アルミナの付着が多い部位に適用することが重要である。厚みについては特に制限はないが、薄すぎると溶鋼中のアルミナを吸収する能力が不足するので好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上とする。
【００１６】
本発明は、浸漬ノズル、上ノズル、下部ノズル、スライディングノズル、ロングノズル、ストツパーヘッド、ロングストッパー等の連続鋳造用耐火物に適用可能であり、とくに、アルミキルド鋼の鋳造に使用すると、アルミナの付着が減少し鋳片の品質が向上する。
【００１７】
また、本発明は、アルミキルド鋼のみならず、アルミニウムと他の脱酸剤を併用したアルミ・シリコンキルド鋼やチタン・アルミキルド鋼の鋳造に際しても好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例によって説明する。
【００１９】
実施例　Ｉ
この実施例は、本発明を図１に示す本体部１とパウダーライン部２と内孔体３とからなる浸漬ノズル１０に適用した例を示す。
【００２０】
表１は、浸漬ノズルの内孔体の材質ＡとしてＣａＯ−ＭｇＯ系を、本体にＭｇＯ−Ｃ系材質を適用した場合の本体材質中のＡ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の量の影響を実施例１〜５と比較例１〜３に示す配合物Ａとして調査結果を示す。
【００２１】
【表１】

これらの配合物Ａを成形圧１０００ｋｇ／ｃｍ^２でＣＩＰによって成形し、最高１０００℃で還元焼成して、図１に示す浸漬ノズル１０を作製した。
【００２２】
本体１の配合物の構成割合は、表１に示す通りである。パウダーライン部２は、黒鉛１０質量％とジルコニア９０質量％とからなるＺｒＯ_２−Ｃ質の配合物にフェノールレジンを適量添加して配合物を作製したものである。　内孔体３の配合物Ａは、ＣａＯ−ＭｇＯクリンカーの粒径１〜０．５ｍｍの粒子を４０質量％と、粒径０．２〜０．５ｍｍ未満の粒子を１５質量％と、０．２ｍｍ未満の粒子を２０質量％と、黒鉛の粒径０．５ｍｍ以下の粒子を２５質量％とからなる配合物にフェノールレジンを適量添加した作製したものである。　内孔部３を形成するＣａＯ−ＭｇＯ系材質の厚さは、この実施例では５ｍｍとしたが、３〜１５ｍｍ程度あればよい。
【００２３】
図１に示す浸漬ノズルを、アルミキルド鋼の鋳造に適用して、内孔体３の内面へのアルミナ付着速度を算出し、実施例１の付着速度を１００とした指数で表１に示す。数宇が大きいほど付着速度が大きく好ましくない。鋳造条件は、鍋容量が２５０ｔｏｎ、ＴＤ容量が４５ｔｏｎ、鋳片の引き抜き速度は１．０〜１．３ｍ／分、鋳造時間は４５０〜５００分であった。
【００２４】
この結果から、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合量は少ないほど付着が少なく、本体用ＭｇＯ−Ｃ材質中のＡ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合量は１５質量％以下であることが好ましいことが判る。　その合量が１５質量％を越えると付着速度が急激に増加し、鋳片の品質上好ましくない。
【００２５】
実施例　ＩＩ
この実施例は、本発明を図２に示す本体１の内孔体３からなる上ノズル２０に適用した例を示す。
【００２６】
表２は、ＣａＯ−ＭｇＯ系内孔体３の材質に対し、本体１としてＭｇＯ−Ｃ系材質を適用した場合の本体材質中のＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の影響をアルミナおよびシリカの量を変化させて調査したものである。
【００２７】
表２に示す内孔体の配合Ｂは、実施例６〜１０と、比較例４〜６の何れの例も、ＣａＯ−ＭｇＯクリンカーの粒径３〜１ｍｍを３５質量％、１〜０．２ｍｍを２５質量％、０．２ｍｍ未満を４０質量％、フェノールレジンを適量添加したものである。また、本体の配合物は、同表の本体配合割合に示す組成を有する。
【００２８】
【表２】

図２に示す上ノズル２０を、表２に示す内孔体の配合Ｂと本体配合物を成形圧１０００ｋｇ／ｃｍ^２でＣＩＰにて成形し、最高１０００℃で還元焼成して上ノズルを作製した。内孔体３のＣａＯ−ＭｇＯ系材質は、本例では厚さ５ｍｍとしたが、３〜１５ｍｍ程度あればよい。
【００２９】
この上ノズル２０を、アルミキルド鋼の鋳造に適用して、内孔体材質へのアルミナ付着速度を算出し、実施例６の付着速度を１００とした指数を表２に示す。数字が大きいほど付着速度が大きく好ましくない。　鋳造条件は、表１に示す実施例Ｉの場合と同様である。
【００３０】
この例の場合も、実施例１の表１に示す結果と同様に、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合量は少ないほど付着が少ない。とくに、その合量が１５質量％までは付着速度が極めて少なく、１５質量％を超えると急激に増加し、鋳片の品質上好ましくない。従って、本体用ＭｇＯ−Ｃ材質中のＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合量は１５質量％以下が良いことがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ＭｇＯ−Ｃ系材質の本体部分に含まれるＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２成分量を、強度アップや耐スポール性改善のために必要な最低限に制限することで、ＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物によるアルミナ付着防止効果を長時間継続して維持することができ、これによって、長期にわたって高品質の鋼材を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した浸漬ノズルの構成図を示す。
【図２】本発明を適用した上ノズルの構成図を示す。
【符号の説明】
１　　　本体部分
２　　　パウダーライン部分
３　　　内孔体部分
１０　　浸漬ノズル
２０　　上ノズル

Claims

鉱物相としてのＣａＯを含むＣａＯ−ＭｇＯ系耐火物を溶鋼と接触する面の少なくとも一部に配置して、本体部と共に一体成形した連続鋳造用耐火物において、
本体部にＡ１_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の合計の含有量が０〜１５質量％のＭｇＯ−Ｃ系材質を適用した連続鋳造用耐火物。
請求項１に記載の連続鋳造用耐火物をアルミキルド鋼の鋳造に使用する連続鋳造方法。