| 【発明の名称】 |
鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル |
| 【発明者】 |
【氏名】キース フレドリック ピッチフォード
【氏名】ジョン スピンク
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| 【要約】 |
【課題】ストリップ鋳造装置から出るストリップの表面にメニスカスマークが形成されるのを防ぐ。
【解決手段】一対の平行な鋳造ロール１６間のロール間隙６９に金属供給ノズル１９を介し溶融金属を導入して、ロール間隙６９直上のロール鋳造表面に支持された溶融金属の鋳造溜め６８を形成し、鋳造ロール１６を回転させてロール間隙６９から凝固ストリップ２０を下方に送給する。金属供給ノズル１９は、炭素を含む耐火材で構成して、下方へ溶融金属の鋳造溜め６８へと浸漬させ、鋳造溜め６８に浸漬した金属供給ノズル１９の少なくとも下部の外面にセラミック被覆１００を施して、金属供給ノズル１９の耐火材中の炭素を、鋳造溜め６８中の酸素含有化合物に接触することから保護し、セラミック被覆１００を比較的高融点の材料と比較的低融点の材料との２相で構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対の平行な鋳造ロール間のロール間隙に金属供給ノズルを介し、マンガン／珪素キルド鋼である溶融金属を導入して、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持された溶融金属鋳造溜めを形成し、鋳造ロールを回転させてロール間隙から凝固ストリップを下方に送給する、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズルにおいて、炭素を含む耐火材で構成され且つ溶融金属の鋳造溜めに浸漬される金属供給ノズルの少なくとも下部の外面にセラミック被覆を施して、金属供給ノズルの耐火材中の炭素を、鋳造溜め中の酸素含有化合物に接触することから保護し、セラミック被覆を比較的高融点の材料と比較的低融点の材料との２相で構成することを特徴とする、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項２】 比較的低融点の相を、（ａ）１１００℃を越える温度で塑となり、予熱又は／及び鋳造作業中での被覆での応力除去を促進するパイロプラスティック材料、（ｂ）融点温度が１５００℃位である混合物、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｎＯ2＋ＳｉＯ2、（ｃ）融点温度が１３００〜１４００℃位である混合物、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋３ＳｉＯ2、（ｄ）菫青石、即ち、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2のうちのいずれか１つ又はそれ以上で構成した、請求項１に記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項３】 被覆の比較的低融点の相が、被覆の浸透性を抑える結合剤、接着剤、凝集性接着剤のうちのいずれか１つ又はそれ以上として働く、請求項１又は２に記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項４】 比較的高融点の相をＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＺｒＯ2のうちのいずれか１つ又はそれ以上で構成した、請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項５】 比較的高融点の相が被覆の腐食／浸出抵抗に役立つ、請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項６】 比較的高融点の相が被覆組成の少なくとも７０重量％を成す、請求項１乃至５のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項７】 比較的高融点の相が被覆組成の９０重量％位である、請求項６に記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項８】 比較的高融点の相が１８００℃を越える融点を有する、請求項１乃至７のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項９】 比較的高融点の相が２０００℃を越える融点を有する、請求項８に記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項１０】 被覆を施される耐火ノズルの外表面を、被覆施工前に炎加熱で高温にする等で脱炭する、請求項１乃至９のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
【請求項１１】 被覆を炎スプレー又はプラズマスプレーで施す、請求項１乃至１０のいずれかに記載の鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズル。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】双ロール鋳造装置で連続鋳造することにより金属ストリップを鋳造することが公知である。この技術では、冷却されて相反方向に回転する一対の水平鋳造ロール間に溶融金属を導入し、動いているロール表面上で金属殻を凝固させ、ロール間隙にてそれら金属殻を合体させ、凝固したストリップ品としてロール間隙から下方ヘ送給する。本明細書では、「ロール間隙」という語はロール同士が最接近する領域全般を指すものとする。溶融金属は取鍋から１つ又は一連の小容器へと注がれ、更にはそこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルに流れてロール間隙へと向かい、その結果、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持される溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。通常、この鋳造溜めの端は、ロール端面に摺動係合して保持されて鋳造溜めの両端からの溢流を防ぐ側部堰又は側部プレートで構成されるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】双ロール鋳造は、冷却によって急速に凝固する非鉄系金属にはある程度の成功をおさめているが、鉄系金属の鋳造技術に適用するにはいろいろ問題が生じている。双ロール鋳造機でアルミニウムキルド鋼を鋳造する場合に特に生じる問題は、鋳造温度で非常に安定していて還元できないアルミネート等を含む固形含有物を溶融金属に生じやすいことである。このような含有物はストリップの表面品質に影響を及ぼし得るのみならず、金属供給システムにおける小さな鋳造路を閉塞しがちである。この点に鑑み、本出願人らのニュージーランド特許出願第２７０１４７号に記述されているように代替物としてマンガン／珪素キルド鋼を用いるようになった。しかしながら、そのような珪素／マンガンキルド鋼はアルミニウムキルド鋼よりも酸素含有量が遥かに高いので、炭素を含む耐火材で形成された金属供給ノズルが鋳造溜めに漬かる鋳造装置では問題が生じることが予想される。即ち、漬浸した金属供給ノズル中の炭素と鋳造溜めの溶融金属中の酸素含有化合物との間の還元反応により生じる一酸化炭素で鋳造溜めが乱され、その乱れにより鋳造溜めに不連続な波が形成され、鋳造ストリップのストリップ表面に窪みとなって現れてしまう。このような欠陥は一般にメニスカスマーク（meniscus marks）と呼ばれる。更に又、金属供給ノズルの耐火材からの炭素浸出が高まってしまう。
【０００４】珪素／マンガンキルド鋼が１６００〜１７００℃の通常の鋳造温度で５０〜１５５ｐｐｍの酸素含有量を持つのに対し、アルミニウムキルド鋼の酸素含有量は全般に１０ｐｐｍ以下であるため、珪素マンガンキルド鋼の鋳造を試みる際には炭素浸出が非常に大きな問題となる。酸素含有量が多いということは酸素含有化合物の含有量が多いということであって、これらはコアノズル内で炭素に晒されたときに還元しやすい。
【０００５】本出願人らの国際出願ＰＣＴ／ＡＵ９６／００２４４は、鋳造作業の少なくとも開始時に珪素／マンガンキルド鋼の溶鋼に硫黄を、制御して添加することを提案している。しかしながら、制御して硫黄を鋼に添加することは工程を複雑にし、硫黄含有量の多い鋼となってしまい、これはいかなる市場でも全般に受け入れられ得ない。
【０００６】本発明によれば、鋳造溜め中にガスが発生する問題を避けるため、鋳造溜め中の酸素から金属供給ノズルの耐火材中の炭素を保護することができる表面被覆が金属供給ノズルに施される。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一対の平行な鋳造ロール間のロール間隙に金属供給ノズルを介し、マンガン／珪素キルド鋼である溶融金属を導入して、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持された溶融金属鋳造溜めを形成し、鋳造ロールを回転させてロール間隙から凝固ストリップを下方に送給する、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズルにおいて、炭素を含む耐火材で構成され且つ溶融金属の鋳造溜めに浸漬される金属供給ノズルの少なくとも下部の外面にセラミック被覆を施して、金属供給ノズルの耐火材中の炭素を、鋳造溜め中の酸素含有化合物に接触することから保護し、セラミック被覆を比較的高融点の材料と比較的低融点の材料との２相で構成することを特徴とする、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズルが提供される。
【０００８】被覆の比較的低融点の相は、被覆の浸透性を抑える結合剤として働くことができる。接着剤及び／又は凝集性接着剤として働くこともできる。
【０００９】比較的低融点の相は１１００℃を越える温度で塑となるようパイロプラスティックであってもよい。これにより、予熱又は／及び鋳造作業中での被覆での応力除去が促進される。
【００１０】比較的低融点の相は、融点温度が１５００℃位である混合物、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｎＯ2＋ＳｉＯ2であってよい。
【００１１】又は、比較的低融点の相は、融点温度が１３００〜１４００℃位である混合物、Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋３ＳｉＯ2であってもよい。
【００１２】更に又、比較的低融点の相は、菫青石、即ち、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2であってもよい。
【００１３】比較的高融点の相は被覆の腐食／浸出抵抗に役立つことができる。好ましくは、比較的高融点の相が被覆組成の少なくとも７０重量％を成す。比較的高融点の相が被覆組成の９０重量％位であってもよい。
【００１４】比較的高融点の相は１８００℃を越える融点を有することができ、好ましくは２０００℃を越える融点を有することができる。
【００１５】好ましくは、比較的高融点の相はＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、又はＺｒＯ2で構成することができる。
【００１６】好ましくは、被覆を施される耐火ノズルの外表面を脱炭する。例えば、被覆施工前に炎加熱で高温にする等で脱炭することができる。脱炭は被覆される表面付近の炭素を減らすだけでなく、表面をより多孔にもするので、被覆の比較的低融点の相がより浸透しやすくなり、耐火表面への被覆の接着が改善される。
【００１７】被覆は炎スプレー又はプラズマスプレーで施すことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明を更に充分に説明するため、添付図面を参照して特定の実施の形態への適用を詳細に説明する。
【００１９】図１〜図６は本発明の実施の形態の一例を示すもので、図示した鋳造装置は工場床１２から立上がった主機械フレーム１１を有する。主機械フレーム１１が支持する鋳造ロール台車１３はアセンブリステーション１４と鋳造ステーション１５との間を水平に移動可能である。鋳造ロール台車１３が担持する一対の平行な鋳造ロール１６には、鋳造時に取鍋１７から分配器１８と金属供給ノズル１９とを介して溶融金属が供給される。鋳造ロール１６は水冷されているので、動いているロール表面に金属殻が形成されロール間隙６９にて合わされて、ロール出口で凝固ストリップ２０が造られる。この凝固ストリップ２０を主コイラ２１に送って、次いで第２コイラ２２に送給し得る。容器２３が鋳造ステーション１５に隣接して主機械フレーム１１に取付けられているので、溶融金属を分配器１８の溢れ口２４を介して容器２３へと逃すことができる。
【００２０】鋳造ロール台車１３を構成する台車フレーム３１がホイール３２によりレール３３に載り、レール３３は主機械フレーム１１の一部に沿って延びているので、鋳造ロール台車１３全体がレール３３に移動可能に載っていることになる。台車フレーム３１が担持する一対のロールクレードル３４に鋳造ロール１６が回転可能に取付けられる。鋳造ロール台車１３をレール３３に沿って移動させることができる複動油圧ピストンシリンダ装置３９は鋳造ロール台車１３の駆動ブラケット４０と主機械フレーム１１との間に接続されて、鋳造ロール台車１３をアセンブリステーション１４から鋳造ステーション１５へ、又その逆へ移動させることができるようになっている。
【００２１】鋳造ロール１６は電動モータのロール駆動軸４１と台車フレーム３１上のトランスミッションとを介して相反方向に回転される。鋳造ロール１６の銅製周壁に形成され縦方向に延び周方向に離間した一連の水冷通路には、回転グランド４３を介して水冷ホース４２に接続されたロール駆動軸４１内の水冷導管からロール端を介し冷却水が供給される。鋳造ロール１６の典型的な大きさは径が約５００ｍｍで、最大２ｍ幅の凝固ストリップ２０を造れるよう長さを最大２ｍにすることができる。
【００２２】取鍋１７は全く従来の構成であって、天井クレーンからヨーク４５を介し支持されており、高温金属受けステーションから定位置へと移すことができる。取鍋１７に取付けられたストッパロッド４６をサーボシリンダにより動かすことによって、溶融金属を取鍋１７から出口ノズル４７と耐火シュラウド４８を介して分配器１８へと流すことができる。
【００２３】分配器１８は、防食ライニングを備えた高アルミナキャスタブル等の耐火材料で造られた広皿状のものである。分配器１８の一側は取鍋１７からの溶融金属を受け、又、前記した溢れ口２４を備えている。分配器１８の他側には縦方向に離間した一連の出口開口５２が備えられている。分配器１８下部を担持する取付ブラケット５３は分配器１８を台車フレーム３１に取付けるためのものであって、台車フレーム３１の位置合わせペグ５４を受けて分配器１８を正確に位置決めするようになっている。
【００２４】金属供給ノズル１９はアルミナグラファイト耐火材料で造られた２つの同形の半部で形成され、端同士を合わせ保持されて完全なノズルを構成する。図５及び図６は、取付ブラケット６０で台車フレーム３１に支持される金属供給ノズル半部１９Ａの構成を示している。金属供給ノズル半部１９Ａの上部には外方に突出する側部フランジ５５が形成されて取付ブラケット６０上に位置する。
【００２５】各金属供給ノズル半部１９Ａはほぼトラフ状であって、金属供給ノズル１９は分配器１８の出口開口５２から流下する溶融金属流６５を受ける上方に開いたノズルトラフ６１を形成する。ノズルトラフ６１は長手方向の側壁６２と端壁７０との間に形成され、金属供給ノズル半部１９Ａの２つの平らな端壁８０で両端間を横方向に仕切られると見なすことができ、それら端壁８０を合わせて完全なノズルとされる。ノズルトラフ６１底部を閉じる水平な床６３は、面取りした底隅部８１で側壁６２と合わされる。金属供給ノズル１９の底隅部８１には、ノズル長手方向に沿って一定間隔で配した、長手方向に離間する細長長孔状の側部開口６４を備える。側部開口６４は、溶融金属をほぼノズルトラフ６１の床６３の高さで出すよう配置されている。
【００２６】金属供給ノズル半部１９Ａ外端には、端壁７０を越えて外方に延びて、別々の溶融金属流６５を鋳造溜め６８の「三重点」域、即ち、２つの鋳造ロール１６と側部堰板５６とが会する鋳造溜め６８の域に向かわせる、端形成部８７を設ける。溶融金属を三重点域に向かわせる目的は、これらの域で溶融金属の過早凝固による「スカル」（skulls）の形成を防ぐことである。
【００２７】溶融金属は一連の垂直に自由落下する溶融金属流６５として分配器１８の出口開口５２からノズルトラフ６１底部に落下する。溶融金属がこのノズルトラフ６１から側部開口６４を介して流出し、鋳造ロール１６間のロール間隙６９上方に支持された鋳造溜め６８を形成する。鋳造溜め６８を鋳造ロール１６端で囲込むのが一対の側部堰板５６であり、それらは鋳造ロール１６の端部５７に当てて保持されている。側部堰板５６は窒化硼素等の強耐火材料で造られ、板ホルダ８２に取付けられる。板ホルダ８２は一対の流体圧シリンダ装置８３の作動により可動であって、側部堰板５６を鋳造ロール１６端に係合させて溶融金属の鋳造溜め６８の端クロージャを形成する。
【００２８】鋳造作業では、金属流を制御することにより、金属供給ノズル１９下端が鋳造溜め６８に浸漬する高さに鋳造溜め６８を保持し、金属供給ノズル１９の、二連の水平方向に離間した側部開口６４を鋳造溜め６８の表面のすぐ下に配置する。溶融金属は、鋳造溜め６８表面のすぐ近くで鋳造ロール１６冷却表面に衝突するよう、側部開口６４を介し鋳造溜め６８表面の全般に近くで側方外方を向いた２つの噴出流として流出する。このことにより、鋳造溜め６８のメニスカス域に供給される溶融金属流６５の温度が最大となり、ストリップ表面での割れやメニスカスマークの形成が大幅に減少することが見出された。
【００２９】例示した装置では鋳造溜め６８の高さを金属供給ノズル１９のノズルトラフ６１の床６３面より上の、ノズルトラフ６１内の金属レベルとほぼ同じ高さにすることができる。こうした状況では安定した鋳造溜め６８を得ることができ、側部開口６４を十分な角度に下方に向ければ、静かな鋳造溜め６８表面を得ることができる。しかしながら、被覆されていないアルミナグラファイト製の金属供給ノズル１９を用いた場合、鋳造溜め６８中の酸素含有化合物と金属供給ノズル１９の浸漬底端中の炭素との間の還元反応により一酸化炭素の泡が形成されることによって静かな溜め状態が乱され得ることが判明している。
【００３０】金属供給ノズル１９は主にアルミナグラファイトで造られる。典型的には、その組成は、５８％程のＡｌ2Ｏ3、３２％程の炭素、そして５％の二酸化ジルコニウムＺｒＯ2である。この耐火材料は幾分多孔性であって、その結果、鋳造溜め６８に晒されたノズル表面から耐火材料のかなりの深さに亘り、鋳造溜め６８中の酸素含有化合物からの酸素が耐火材料中の炭素と反応し得、珪素／マンガンキルド鋼の高酸素含有量により耐火材料から炭素が広範に浸出して、鋳造溜め６８に一酸化炭素の泡を生じ、それが鋳造ストリップのメニスカスマークとなることが判明している。本図示例によれば、この問題は、金属供給ノズル１９の底端外面を、多孔性の耐火材料にしっかりと結合し得、鋳造溜め６８の酸素から耐火材料中の炭素を保護し得るセラミック被覆１００で被覆することにより回避される。
【００３１】図５及び図６は、例示した金属供給ノズル半部１９Ａの底端に施される適宜のセラミック被覆１００を示している。一酸化炭素の泡は主にノズル外面で発生することが判明しているので、金属供給ノズル１９の浸漬部全体を保護する高さまで外部被覆を施せば十分である。しかしながら、本発明の範囲内では、金属供給ノズル１９のノズル外面全体を被覆することや、金属供給ノズル１９の内外面全体を完全に被覆して、金属供給ノズル１９を介して鋳造溜め６８に流入する溶融金属流６５から金属供給ノズル１９の耐火材料を完全に保護することも可能である。
【００３２】セラミック被覆１００は、主にＡｌ2Ｏ3から構成される高融点相と、ＭｎＯ2から又は混合物Ａｌ2Ｏ3＋ＭｎＯ2＋ＳｉＯ2から構成できる低融点相とで構成できる。又は、低融点相を混合物Ａｌ2Ｏ3＋ＭｇＯ＋ＳｉＯ2で構成することもできるし、菫青石、即ち、２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2で構成することもできる。いずれの場合も、高融点相は全組成の少なくとも７０重量％とすべきであり、好ましくは９０％程とする。
【００３３】高融点相が保護と腐食／浸出抵抗とを提供する。低融点相は、被覆の浸透性を抑え、多孔性耐火表面を浸透して表面の良結合性を促進する結合剤として作用する。低融点相は、鋳造中の被覆の応力軽減を提供するよう、１１００℃を越える温度で塑となるパイロプラスティックでもよい。
【００３４】金属供給ノズル１９の外面は、セラミック被覆１００を施す前に炎加熱で脱炭するのが望ましい。これにより、被覆すべき表面の多孔性が高まり、比較的低融点の結合剤が良好に表面中に浸透して良好な結合を促進する。それにより、炭素が鋳造溜め６８中の酸素と反応する可能性が減りもする。セラミック被覆１００は、適宜成分の密な混合物としての粉末供給材料を炎スプレー又はプラズマスプレーで施すことができる。
【００３５】以上説明し示した、鋼ストリップ連続鋳造装置の溶融金属溜めへと溶融金属を供給する金属供給ノズルは、単に例示のためのものであって、本発明がそれらの詳細に限定されないのは勿論である。ここで述べられた全ての新規特徴及びそれらの組み合わせに及ぶ、修飾や改変も本発明の範囲を逸脱することなく可能であると理解すべきである。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、鋳造溜め中の酸素から金属供給ノズルの耐火材中の炭素を保護することができる表面被覆を金属供給ノズルに施すことにより、金属供給ノズル中の炭素と鋳造溜めの溶融金属中の酸素含有化合物との間の還元反応による一酸化炭素等のガスが鋳造溜め中に発生することを回避し得、鋳造溜めの乱れを抑えて、ストリップの表面にメニスカスマークが形成されるのを防ぐことができるという優れた効果を奏し得る。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
【識別番号】５９１０８８３６４
【氏名又は名称】ビーエイチピー スティール （ジェイエルエイ） プロプライエタリ リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＢＨＰ ＳＴＥＥＬ （ＪＬＡ） ＰＴＹ．ＬＴＤ．
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）６月５日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 恒光 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２８５５１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１５７７４５ |
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