連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法

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【発明の名称】	連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法
【発明者】	【氏名】望月陽一郎【氏名】伏見哲郎【氏名】長谷部悦弘【氏名】大屋鎖登志
【要約】	【課題】補強用のファイバー体の酸化による強度の劣化がなく、十分吐出口近傍の強度が得られる連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法を提供する。【解決手段】化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上である無機材質のファイバー体９を、ノズル本体２の吐出口６の内側上端部１０から２０ｍｍ以上の位置を起点として吐出口柱状部８の耐火物２ａ中にノズル本体２の長手方向に延伸させて埋設する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上である無機材質のファイバー体を、ノズル本体に設けられた吐出口の内側一端部からノズル本体の開口部方向に２０ｍｍ以上離間した位置を起点として前記吐出口の側部に隣接する吐出口柱状部を形成する耐火物中にノズル本体の長手方向に延伸させて埋設したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項２】前記ファイバー体の埋設部位におけるこのファイバー体の含有量が０．１～２重量％であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項３】前記ファイバー体の直径が０．５～２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
【請求項４】マンドレルが設けられ開口部を有するゴム型を用意し、この開口部からゴム型の一部に耐火物原料を充填し、耐火物原料が充填されていないゴム型内に無機材質のファイバー体をリング状に垂下し、このファイバー体を埋設するように耐火物原料を充填し、ゴム型に充填した耐火物原料を押圧後、脱型して連続鋳造用浸漬ノズルの成形体を形成し、この成形体の一部をファイバー体と共に切除して吐出口を設け、この成形体を焼成することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法。
【請求項５】前記ファイバー体は化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上である無機材質のファイバー体を、ノズル本体に設けられた吐出口の内側一端部からノズル本体の開口部方向に２０ｍｍ以上離間した位置を起点として前記吐出口の側部に隣接する吐出口柱状部を形成する耐火物中にノズル本体の長手方向に延伸させて埋設したことを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法。
【請求項６】前記ファイバー体の埋設部位におけるこのファイバー体の含有量が０．１～２重量％であることを特徴とする請求項４または５に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法。
【請求項７】前記ファイバー体の直径が０．５～２ｍｍであることを特徴とする請求項４ないし６いずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法に係わり、特にノズルの吐出口近傍の強度向上を図った連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造工程において、タンディッシュからモールドヘ溶綱を注入する場合、溶鋼の酸化防止及びモールド内の溶鋼の流れ方を制御するために浸漬ノズルが使用される。通常、タンディッシュから垂直に流れ落ちた溶鋼は浸漬ノズルの内口底面部にあたり浸漬ノズルの下部側面に設けられた吐出口からモールド内に流れ込む。初期溶鋼注入時にはタンディッシュから浸漬ノズルに大量の溶鋼が流入し、浸漬ノズル内口底部へ機械的な衝撃がかかる。吐出口近傍は吐出口が設けられているため浸漬ノズルの部位の中では構造的強度が最も弱かったが、従来は吐出口近傍の構造的強度の安全率を十分大きく取ることができたので、吐出口近傍の構造的強度が最も弱いことは問題にならなかった。
【０００３】しかし、近年ノズル自体のスリム化、吐出口サイズ大型化による吐出口柱部の面積の減少によって吐出口近傍の構造的な強度が低下し、初期溶鋼注入時の衝撃により、吐出口近傍から浸漬ノズルに破断が生じ、浸漬ノズルの先端部が欠け落ちる問題が発生している。このような問題の解決を図るため、従来の鋳造用耐火物の補強方法は、耐火物に炭素ファイバーを添加したり、カーボンファイバー製のネットを配設したり、単繊維を結束した炭素あるいは黒鉛繊維束を方向性を持たせて配設したり、あるいは方向性を持たせずに耐火物中に分散させたり、メタルファイバーを凝集させたりしている。
【０００４】しかしながら、これら従来の補強方法は、材質の厚みを十分確保し難い吐出口近傍では、耐火物内に配設されたファイバーが酸素と接触する可能性が高く、炭素、黒鉛系のファイバーでは酸化によりその強度が極端に低下し、またこの補強方法に適した十分な長さのファイバーが得られない。メタルファイバーでは高温状態における強度が弱く、補強とはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで補強用ファイバーに酸化による強度の劣化がなく、十分吐出口近傍の強度が得られる連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法が要望されていた。
【０００６】本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、補強用ファイバーに酸化による強度の劣化がなく、十分吐出口近傍の強度が得られる連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上である無機材質のファイバー体を、ノズル本体に設けられた吐出口の内側一端部からノズル本体の開口部方向に２０ｍｍ以上離間した位置を起点として前記吐出口の側部に隣接する吐出口柱状部を形成する耐火物中にノズル本体の長手方向に延伸させて埋設したことを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルであることを要旨としている。
【０００８】本願請求項２の発明は、前記ファイバー体の埋設部位におけるこのファイバー体の含有量が０．１～２重量％であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズルであることを要旨としている。
【０００９】本願請求項３の発明は、前記ファイバー体の直径が０．５～２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続鋳造用浸漬ノズルであることを要旨としている。
【００１０】本願請求項４の発明は、マンドレルが設けられ開口部を有するゴム型を用意し、この開口部からゴム型の一部に耐火物原料を充填し、耐火物原料が充填されていないゴム型内に無機材質のファイバー体をリング状に垂下し、このファイバー体を埋設するように耐火物原料を充填し、ゴム型に充填した耐火物原料を押圧後、脱型して連続鋳造用浸漬ノズルの成形体を形成し、この成形体の一部をファイバー体と共に切除して吐出口を設け、この成形体を焼成することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法であることを要旨としている。
【００１１】本願請求項５の発明は、前記ファイバー体は化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上である無機材質のファイバー体を、ノズル本体に設けられた吐出口の内側一端部からノズル本体の開口部方向に２０ｍｍ以上離間した位置を起点として前記吐出口の側部に隣接する吐出口柱状部を形成する耐火物中にノズル本体の長手方向に延伸させて埋設したことを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法であることを要旨としている。
【００１２】本願請求項６の発明は、前記ファイバー体の埋設部位におけるこのファイバー体の含有量が０．１～２重量％であることを特徴とする請求項４または５に記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法であることを要旨としている。
【００１３】本願請求項７の発明は、前記ファイバー体の直径が０．５～２ｍｍであることを特徴とする請求項４ないし６いずれかに記載の連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法であることを要旨としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる連続鋳造用浸漬ノズルの実施の形態について添付図面に基づき説明する。
【００１５】図１に示すような本発明に係わる連続鋳造用浸漬ノズル１は、ノズル本体２よりなり、この本体２は長さが、例えば７００ｍｍの中空状で溶鋼流通用の直径が例えば７２ｍｍの溶鋼流路３を軸方向に有し、この溶鋼流路３の端部には底面部４が設けられ、この底面部４に対向して溶鋼流入用の流入口５が設けられ、さらに底面部４に近接したノズル本体２の周側面にはノズル本体２の直径上に２個の溶鋼吐出用の例えば高さ８０、幅７０ｍｍを有する長方形状の吐出口６が対向した設けられている。
【００１６】この吐出口６を形成するためノズル本体２の一部を切欠したノズル本体２の残部、すなわち吐出口６間にはこの吐出口６の側部７に隣接して吐出口柱状部８が形成され、吐出口柱状部８には、この吐出口柱状部８の肉厚中央部に無機材質のファイバー体９が埋設されている。
【００１７】このファイバー体９は、化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂との合計が８０重量％以上、たとえば化学組成Ａｌ₂Ｏ₃が６０重量％、化学組成ＳｉＯ₂が２５重量％、Ｂ₂Ｏ₃が１５重量％の無機材質であり、単繊維を撚り合わせて結束され直径が０．５～２ｍｍ、たとえば０．８ｍｍである。
【００１８】なお、ファイバー体９は化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％以上の単繊維であってもよい。
【００１９】さらに、ファイバー体９は、ファイバー体９の端部１２が吐出口６の内側一端部１０から離間距離Ｘが２０ｍｍ以上、たとえば２０ｍｍのところの柱状部基部域１１に位置し、この端部１２を起点として柱状部基部域１１および吐出口柱状部８を形成する耐火物２ａ中をノズル本体２の長手方向に平行に延伸し、埋設されている。なお、柱状部基部域１１は吐出口柱状部８の上部延長線上に位置し吐出口６の内側一端部１０から一定距離Ｘの範囲内の部位である。
【００２０】ファイバー体９の埋設部位、すなわち柱状部基部域１１および吐出口柱状部８を形成する耐火物２ａにおけるファイバー体９の含有量は０．１～２重量％、たとえば１重量％である。
【００２１】ファイバー体９の直径が０．５～２ｍｍであることが必要な理由は、図３に示すように浸漬ノズル１の成形体１ａを製造するため、ファイバー体９の直径が０．５ｍｍ以上でないと耐火物原料２ａ中に埋設する作業が難しく、２ｍｍ以下でないとファイバー体９埋設部位、すなわち吐出口柱状部８から耐火物が剥離するためである。
【００２２】ファイバー体９の化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂との合計が８０重量％以上であることが必要な理由は、浸漬ノズル１は溶鋼注入前に約１２００℃まで予熱されるが、この温度以上で使用には、ファイバー体９の組成はＡｌ₂Ｏ₃＋ＳｉＯ₂が８０重量％以上のものしか耐えられないためである。
【００２３】ファイバー体９の端部１２に設置位置、すなわちファイバー体９の起点が吐出口６の内側上端部７から２０ｍｍ以上である理由は、吐出口６上部近傍で最も構造的に強度が弱いのは柱状部基部域１１であるため、内側一端部１０よりも２０ｍｍ以上の位置までファイバー体８が埋設されていないと初期溶鋼注入時の衝撃によってこの柱状部基部域１１よりノズル本体２の底面部４を含む先端部が落下する危険性があるためである。
【００２４】ファイバー体８の埋設部位におけるファイバー体８の含有量は０．１～２重量％である理由は、０．１重量％以下では強度が向上が図れず、２重量％より多いと初期溶鋼注入時の機械的な衝撃によってファイバー体９の埋設部位より耐火物２ａが剥離するためである。
【００２５】次に本発明に係わる連続鋳造用浸漬ノズルの製造方法を図３に基づき説明する。
【００２６】マンドレル１３が設けられ開口部１４を有するゴム型１５を用意し、この開口部１４からゴム型１５の一部１６に耐火物原料２ａを充填する。次に耐火物原料２ａが充填されていないゴム型１５の他部１７内に上述のような化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％の無機材質のファイバー体９を耐火物原料２ａの肉厚中央部に相当する位置にリング状に垂下し、このファイバー体９を埋設するように他部１７にさらに耐火物原料２ａを充填する。
【００２７】さらに静水圧プレスによりゴム型１５を介してゴム型１５に充填された耐火物原料２ａを押圧し、脱型して浸漬ノズル１の成形体１ａを形成する。この成形体１ａの一部をファイバー体９と共に切除して吐出口６を設け、この成形体１ａを焼成して浸漬ノズル１を製造する。
【００２８】本発明に係わる浸漬ノズル１は上述したような構造を有するから、浸漬ノズル１をタンディッシュに取り付けて使用する場合、溶鋼は浸漬ノズル１を通してタンディッシュに注入される。初期溶鋼注入時にあっては、モールドに溶鋼が満たされておらず浸漬ノズル１の底面部ｚの裏面を溶鋼が押圧していないので、溶綱の流による衝撃が浸漬ノズル１の底面部４にすべてかかる。しかし、浸漬ノズル１はノズル本体２の中で構造的に最も強度の弱い柱状部基部域１１および吐出口柱状部８にファイバー体９を吐出口６の内側上端部１０から２０ｍｍ以上の位置を起点として柱状部基部域１１および吐出口柱状部８にノズル本体２の長手方向に平行に埋設させ構造的強度の補強を図っているので、柱状部基部域１１または吐出口柱状部８よりノズル本体２の先端部が欠け落ちることがない。
【００２９】また、モールドに溶鋼が満たされた状態では、ノズル本体２は常時高温の溶鋼に曝されているが、ファイバー体９は化学組成Ａｌ₂Ｏ₃と化学組成ＳｉＯ₂の合計が８０重量％の無機材質であり、吐出口柱状部８の肉厚部に埋設されているので、ファイバー本体９は酸化され劣化することも少なく、高温にも耐えられる。また、万一、柱状部基部域１１または吐出口柱状部８に亀裂が入っても、ファイバー体９により亀裂の進行は妨げられ、亀裂から断裂へと進行することは確実に食い止められる。
【００３０】さらに、ファイバー体９の埋設部位である柱状部基部域１１および吐出口柱状部８におけるファイバー体９の含有量は０．１～２重量％にしたので、初期溶鋼注入時の機械的な衝撃によって柱状部基部域１１または吐出口柱状部８から耐火物が剥離することがない。また、ファイバー体９の直径が０．５～２ｍｍとしたので、上述のような浸漬ノズル１を製造工程において、ファイバー体９を耐火物原料２ａ中に埋設するための作業性がよく、さらにファイバー体９と耐火物２ａの結合度合が強く柱状部基部域１１または吐出口柱状部８から耐火物２ａが剥離することがない。
【００３１】
【実施例】ファイバー体の埋設による耐火物の補強度合を評価するために、ファイバー体の種類、直径、埋設位置、含有量を変えてファイバー体を埋設した耐火物原料のアルミナー黒鉛質の断面形状２５ｍｍ×２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの直方体の試料を作製した。
【００３２】これらの試料を図５に示すような試験方法により、ファイバー体と耐火物原料の曲げ強さ（接合強度）を測定した。試験結果を表２～４に示す。
【００３３】■ ファイバー体の種類を変えた場合表１に示すファイバー体測定した結果を表１に記する。実施例１では、曲げ強さが室温で９．８ＭＰａ、１４００℃で７．８ＭＰａ、実施例２では、曲げ強さが室温で９．５ＭＰａ、１４００℃で７．９ＭＰａであるが、ファイバー体のステンレス鋼を用いた比較例１では、室温で１０．０ＭＰａ、１４００℃で５．０ＭＰａと室温の曲げ強さが向上しているが、浸漬ノズルを実際に使用する１４００℃では、曲げ強さの補強が図れていない。
【００３４】
【表１】

【００３５】なお、使用ファイバー体－Ａおよび使用ファイバー体－Ｂの特性は表５に示す。
【００３６】■ ファイバー体の直径を変化させた場合表２に示す条件にファイバー体の直径を変化させて測定を行った結果を表２に記する。
【００３７】ファイバー体の直径が０．５～２ｍｍの範囲にある実施例１、３、４にあっては、室温、１４００℃とも良好な曲げ強さを示すが、ファイバー体の直径が０．１ｍｍの比較例２では、室温で６．９ＭＰａ、１４００℃で４．８ＭＰａと曲げ強さの補強が図れてず、さらにファイバー体がよれた状態で耐火物中に充填されていた。
【００３８】ファイバー体の直径が２．５ｍｍの比較例３では、測定前に耐火物に剥がれが生じ、測定を行えなかった。
【００３９】
【表２】

【００４０】■ ファイバー体の端部の設置位置を変化させた場合表３に示す条件にファイバー体の設置位置を変化させて測定を行った結果を表３に記する。
【００４１】
【表３】

【００４２】端部の設置位置が２０ｍｍの実施例１、２５ｍｍの実施例５は何れも良好な曲げ強さを示したが、設置位置が０ｍｍの比較例４では曲げ強さが室温で６．９ＭＰａ、１４００℃で４．８ＭＰａ、設置位置が１５ｍｍの比較例５では、曲げ強さが室温で７．０ＭＰａ、１４００℃で５．０ＭＰａでファイバー体による補強の効果が十分得られていない。
【００４３】■ ファイバー体の量を変化させた場合表４に示す条件にファイバー体の量を変化させて測定を行った結果を表４に記する。
【００４４】
【表４】

【００４５】ファイバー体の量が０．０５重量％の比較例６では、曲げ強さが室温で６．９ＭＰａ、１４００℃で４．７ＭＰａ、ファイバー体の量が２．１重量％の比較例７では、曲げ強さが室温で７．２ＭＰａ、１４００℃で５．８ＭＰａ、ファイバー体の量が２．５重量％の比較例８では、曲げ強さが室温で５．０ＭＰａ、１４００℃で４．２ＭＰａとファイバー体による補強の効果が十分得られていない。
【００４６】
【表５】

【００４７】
【発明の効果】本発明に係わる連続鋳造用浸漬ノズルは、所定の化学組成と直径を有する無機材質のファイバー体を吐出口近傍の所定の位置の耐火物中に所定の量だけノズル本体の長手方向と平行になるように埋設したので、ファイバー体に酸化による強度の劣化がなく、ノズル本体の断裂を防止し、十分吐出口近傍の強度が十分得られる連続鋳造用浸漬ノズルおよびその製造方法を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００２２１１２２【氏名又は名称】東芝セラミックス株式会社
【出願日】	平成１０年（１９９８）４月１日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】波多野久（外１名）
【公開番号】	特開平１１－２８５７９１
【公開日】	平成１１年（１９９９）１０月１９日
【出願番号】	特願平１０－８８８８７