JP3727075B2

JP3727075B2 - Method for producing casting nozzle

Info

Publication number: JP3727075B2
Application number: JP00096094A
Authority: JP
Inventors: 勇井出; 尚登樋口; 寛幸三好; 興平伊藤; 輝男青木
Original assignee: Lignyte Co Ltd; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Lignyte Co Ltd; Krosaki Harima Corp
Priority date: 1994-01-10
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JPH07204834A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種溶融金属容器等に用いられるロングノズル、浸漬ノズル、スライディングノズル等の各種鋳造用ノズルの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造設備における溶湯の供給部は図２に示すように構成されている。すなわちタンディシュ８の下端の流出口９の下側に上プレート１０と下プレート１１とから形成されるスライディングプレートを設け、そして下プレート１１と浸漬ノズル１２との間にスライディングノズル用のノズルＡが取り付けてある。この鋳造用のノズルＡは耐火レンガのような耐火物で作成されるが、ノズルＡ内を溶湯１３が通過する際の熱衝撃で破損されたり、あるいは溶湯１３によって溶損されたりして、溶湯１３がノズルＡから漏れたり噴き出したりすると重大な事故につながることになるため、従来より図１に示すように耐火物で形成されるノズル本体１の外周に筒状の金属製ケース２をはめ込んでノズル本体１をケース２によって補強したノズルＡとして作成されている。
【０００３】
この鋳造用ノズルＡにあって、ノズル本体１への金属製ケース２の固定をおこなうため、さらにはノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙を埋めるために、ノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙に充填層３を充填する必要がある。そしてこの充填層３としてはキャスタブル等を用いるのが一般的である。
【０００４】
しかし、このようにノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙にキャスタブルを充填するにあたっては、その作業が非常に繁雑となると共に長時間を要するものである。すなわち、まず水を添加してキャスタブルをミキサーで混練し、次にケース２内にノズル本体１を挿入してセットし、ケース２とノズル本体１との中心を合わせる芯出しをおこなって、キャスタブルをノズル本体１とケース２との間の間隙内に流し込み、さらにキャスタブルは硬化に伴って収縮するためにさらにキャスタブルを継ぎ足しで流し込み、そしてこのようにキャスタブルの流し込みをおこなったのちに２４時間程度放置してキャスタブルを硬化させ、次にキャスタブルの吹きこぼれ汚染付着物を除去し、キャスタブルの目地詰めをしたのちに全体の掃除をして仕上げ、こののちに６０〜１００℃程度の温度で２４時間以上キャスタブルの乾燥をおこなって仕上げるのである。このように、充填層３としてキャスタブルを用いると、液状であるキャスタブルがケース２の外面に付着することによって生じる汚れを拭き取る作業や、キャスタブルの流し込みのあとの継ぎ足しの流し込み作業などキャスタブルを用いることに伴う作業が必要となって作業が繁雑となり、またキャスタブルの硬化や乾燥には長時間が必要となって製造の時間が長くなることになるものである。
【０００５】
またこのように充填層３としてキャスタブルを用いる場合、ノズル本体１へのキャスタブルの水分の浸透は完全には避けられないものであり、ノズル本体１を構成する耐火物レンガの気孔への水分の浸透で耐火物中の成分と反応したり、またキャスタブルのアルカリ分によってもこれらが反応したりするおそれがあって、ノズル本体１の強度低下などの問題が発生することがあり、さらにキャスタブルは硬化乾燥時の収縮が大きくて硬化乾燥時にキャスタブルにクラックが入り易く、ノズル本体１の内周から溶湯１３がノズル本体１のクラックなどを通ってキャスタブルに至ると溶湯１３はこのキャスタブルのクラックを通ってケース２に至り、ケース２を溶湯１３の熱で溶解させて溶湯１３が噴き出すおそれがあるという問題もある。加えて、キャスタブルは比較的ち密で熱伝導性が良好であり、ノズルＡに断続的に溶湯１３を通過させるような繰り返し使用をする場合、熱伝導性の良好なキャスタブルを通じてノズル本体１は冷却され易いところ、断続的にノズル本体１に溶湯１３を通過させるにあたってノズル本体１には大きな温度差で冷却加熱が繰り返して作用することになり、この冷却加熱の繰り返しの作用でノズル本体１は収縮膨張が繰り返して生じ、ノズル本体１にクラックが発生し易いという問題もある。
【０００６】
そこで本出願人は、キャスタブルの替わりに、表面にフェノール樹脂による被覆層を被覆した耐火骨材粒を用いることを特公昭６３−４３１９１号公報で提案している。すなわち、このフェノール樹脂の被覆層を設けた耐火骨材粒をノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙内に流し込み、これを加熱してフェノール樹脂の被覆層を溶融硬化させることによって、この溶融硬化したフェノール樹脂バインダーによって結合された耐火骨材粒による充填層３でノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙を充填するのである。
【０００７】
このようにフェノール樹脂の被覆層を設けた耐火骨材粒を用いることによって、充填層としてキャスタブルを用いる場合のような耐火物のノズル本体への水分の影響やアルカリの影響がなく、ノズル本体の強度を低下させるなどのおそれがなくなり、また耐火骨材粒がフェノール樹脂バインダーによって結合されることによって形成される充填層はキャスタブルのように硬化乾燥時に大きく収縮するようなことがなく、充填層にクラックが生じることを防止することができ、さらにキャスタブルを用いる場合のような水添加混練作業や継ぎ足しの流し込みの作業などが不要となって、作業が煩雑になることなく製造をおこなうことができ、しかも充填層の形成はフェノール樹脂を加熱硬化させることによっておこなうことができて、キャスタブルの場合のように養生硬化乾燥に長時間を要することなく短時間で製造をおこなうことができるのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして、フェノール樹脂バインダーによって結合された耐火骨材粒による充填層３でノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙を充填した後、高温の溶湯の作用で焼成され、フェノール樹脂バインダーは焼成されて炭化されることになるが、８００℃程度以上の高温が作用するとフェノール樹脂バインダーによる炭化物が酸化され、高温での強度が著しく低下するものであった。このために前記特公昭６３−４３１９１号公報では、フェノール樹脂にガラス化剤として珪酸ソーダや珪酸カリなどの珪酸塩、リン酸アルミニウムやリン酸珪素などのリン酸塩を配合して、フェノール樹脂バインダーによる炭化物が酸化されることを防ぐようにしているが、高温での強度低下を防止する十分な効果を得ることができないものであった。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、フェノール樹脂バインダーによる炭化物の高温での強度低下を防ぐことができる鋳造用ノズルの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋳造用ノズルの製造方法は、耐火物で形成されるノズル本体１の外周に金属製のケース２を外嵌し、フェノール樹脂による被覆層６を表面に設けた耐火骨材粒５と硼素化合物の粒子との混合物をノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙内に流し込み、これを加熱してフェノール樹脂の被覆層６を溶融硬化させることによって、この溶融硬化したフェノール樹脂バインダー４によって結合された耐火骨材粒５による充填層３でノズル本体１の外周とケース２の内周との間の間隙を充填することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、硼素化合物として硼酸、酸化硼素、硼珪酸ソーダから選ばれるものを用いることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
フェノール樹脂としてはノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂や、ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂との混合物などを用いることができる。また、耐火骨材粒５としてはジルコニヤ、ジルコン、アルミナ、ムライト、シリカなど任意のものを用いることができるが、ＳｉＯ₂ 成分に富むものが好ましく、例えば珪砂を用いるのがよい。
【００１２】
上記フェノール樹脂を耐火骨材粒５の表面にコーティングすることによって、図３に示すようにフェノール樹脂の被覆層６を形成させるものであるが、耐火骨材粒５にフェノール樹脂粘結剤をコーティングするにあたっては、ドライホットコート法、コールドコート法、セミホットコート法、粉末溶剤法などでおこなうことができる。ドライホットコート法は、固形フェノール樹脂を１３０〜１８０℃に加熱した耐火骨材粒５に添加して混合し、耐火骨材粒５による加熱によって固形フェノール樹脂を溶融させて溶融フェノール樹脂で耐火骨材粒５の表面を濡らして被覆層６としてコートさせ、そののちにこの被覆層６を保持したまま冷却し、粒状でさらさらした樹脂被覆粒１４を得るものである。コールドコート法は、フェノール樹脂をメタノールなどの溶剤に溶解して液状になし、これを耐火骨材粒５に添加して混合し、溶剤を揮発させることによって樹脂被覆粒１４を得るものである。セミホットコート法は、上記溶剤に溶解した液状フェノール樹脂を５０〜９０℃に加熱した耐火骨材粒５に添加混合して樹脂被覆粒１４を得るものである。粉末溶剤法は、固形の上記フェノール樹脂を粉砕し、この粉砕樹脂を耐火骨材粒５に添加してさらにメタノールなどの溶剤を添加し、これを混合して樹脂被覆粒１４を得るものである。以上いずれの方法においても粒状でさらさらし、流動性に優れた樹脂被覆粒１４を得ることができるが、作業性などの点においてドライホットコート法が好ましい。耐火骨材粒５とフェノール樹脂との混合割合は、要求される性能によって変動があるが、一般的に耐火骨材粒１００重量部に対してフェノール樹脂を樹脂固形分換算で２〜１５重量部程度が好ましい。またこのフェノール樹脂には焼成時の酸化を防止するために熱時溶融する金属非酸化物、例えばＡl 、Ｍg 、Ｓi 、Ｎi 、Ｃr 、Ｔi 、Ｎb 、Ｖを一種もしくは二種以上の組み合わせで配合したりまたは合金として配合することができる。さらに必要に応じて硬化剤、その他耐火骨材粒５とフェノール樹脂とを親和させるためのシランカップリング剤などの各種カップリング剤、またワックスなどを配合することができる。
【００１３】
また本発明において硼素化合物としては硼酸（Ｈ_３ＢＯ_３）、酸化硼素（Ｂ_２Ｏ_３）、硼珪酸ソーダ（ＮａＢ（ＳｉＯ_３）_２）などの一種あるいは二種以上を混合して用いることができる。この硼素化合物は、耐火骨材粒５にフェノール樹脂の被覆層６を設けて形成した樹脂被覆粒１４に硼素化合物の粒子を混合した状態で使用することができる。硼素化合物の使用量は、硼素化合物の分子量によりその効果は異なるが一般的に、耐火骨材粒５にコーティングした被覆層６のフェノール樹脂１００重量部に対して５重量部〜５００重量部になるように設定するのが好ましい。硼素化合物の使用量が５重量部未満であると、硼素化合物を配合することによるフェノール樹脂の炭化物の酸化防止の効果を十分に得ることができないものであり、また硼素化合物の使用量が５００重量部を超えると発泡度が大きくなって強度劣化を生じるおそれがある。
【００１４】
しかして、上記のように作成した樹脂被覆粒１４を、図１のように耐火物レンガで形成されるノズル本体１と鋼材など金属で形成されるケース２との間の間隙に充填させるのであるが、この作業にあたっては、まずケース２内にノズル本体１を挿入してセットし、ケース２とノズル本体１との中心を合わせる芯出しをおこなう。そして樹脂被覆粒１４をノズル本体１とケース２との間の間隙内に流し込み、樹脂被覆粒１４によってこの間隙を充填させる。樹脂被覆粒１４はさらさらした粒状であるために振動を利用して良好にノズル本体１とケース２との間の間隙に流れ込ませることができ、容易にこの間隙を充填させることができる。ここで、硼素化合物の粒子と樹脂被覆粒１４を均一に混合した状態でノズル本体１とケース２との間の間隙内に流し込んで充填する。
【００１５】
このように樹脂被覆粒１４をノズル本体１とケース２との間の間隙に充填したのちに、ノズル本体１とケース２との間の間隙の上下の開口をキャスタブルで目止めして、樹脂被覆粒１４が流出しないようにした状態で加熱乾燥をおこなう。加熱は１５０〜３００℃程度の温度のオーブン中で３０〜１２０分程度おこなうのが一般的である。このように加熱をおこなうことによって、樹脂被覆粒１４に被覆した被覆層６のフェノール樹脂は一旦溶融して、隣合う樹脂被覆粒１４の被覆層６のフェノール樹脂同士が溶着されると共にこの状態でフェノール樹脂は硬化し、図４に示すように硬化したフェノール樹脂がバインダー４となって各耐火骨材粒５が結合されることになり、このフェノール樹脂バインダー４で結合された耐火骨材粒５が充填層３となって、第１図に示すようにノズル本体１とケース２との間の間隙を充填層３で充填することができるものである。そしてこののち、必要に応じて全体を掃除して鋳造用ノズルＡとして仕上げることができる。
【００１６】
上記のようにしてノズル本体１とケース２との間の間隙を耐火骨材粒５をフェノール樹脂バインダー４で結合した充填層３で充填することによって製造される鋳造用ノズルＡは、連続鋳造設備など実機において用いる際に該ノズルＡ内に流れる１５００℃以上の溶湯１３の高温の作用が作用し、フェノール樹脂バインダー４を焼成させて炭化させ、耐火物となるものである。ここで、フェノール樹脂バインダー４の炭化物は８００℃程度以上の高温で酸化され易くなるが、硼素化合物が高温の作用でガラス化して炭化物を被覆し、酸素を遮断して炭化物が酸化されることを抑制することができるものであり、高温でのフェノール樹脂バインダー４の炭化物の酸化を抑えて強度低下を防ぐことができるものである。
【００１７】
また、上記のようにしてノズル本体１とノズル本体１の外周に外嵌した金属製ケース２との間の間隙に充填層３を充填して鋳造用ノズルＡを製造することができるものであるが、この製造作業にあたって、ノズル本体１とケース２との間隙に流し込んで充填する樹脂被覆粒１４は粒状でそれ自体流動性があって、水分と混合して液状にするような必要がないために、キャスタブルを用いる場合のように予め水を添加してミキサーで混練したりする工程が不要となり、またキャスタブルのような継ぎ足しの流し込みの工程も不要となり、キャスタブルを用いる場合のような作業が煩雑になることはない。そして充填層３の形成はフェノール樹脂を加熱硬化させることによっておこなうことができるものであり、キャスタブルの場合のように硬化乾燥に長時間を要することなく短時間の加熱でフェノール樹脂を硬化させて鋳造用ノズルＡの製造をおこなうことができるものである。また、キャスタブルを用いる場合のような耐火物のノズル本体１への水分の影響やアルカリの影響がなく、ノズル本体１の強度を低下させるなどのおそれはないものである。加えて耐火骨材粒５がフェノール樹脂バインダー４によって結合されることによって形成される充填層３はキャスタブルのように硬化乾燥時に大きく収縮するようなことがなく、充填層３にクラックが生じるようなおそれはない。さらに、充填層３は断熱性に優れるものであり、鋳造用ノズルＡに断続的に溶湯１３を通過させるような繰り返し使用をする場合、断熱性に優れた充填層３によってノズル本体１は冷却され難く、断続的にノズル本体１に溶湯１３を通過させるにあたってノズル本体１には大きな温度差で冷却加熱が繰り返して作用するようなことがなくなって、この冷却加熱の繰り返しの作用でノズル本体１に大きな寸法差で収縮膨張が繰り返して生じてノズル本体１にクラックが発生することがなくなるものである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって詳述する。
（実施例１）
１４０℃に加熱した平均粒径１４０ミクロン、ＳｉＯ₂ 含有量９８％の珪砂３０ｋg をワールミキサーに仕込み、これに軟化点９０℃のノボラック型フェノール樹脂２. ４ｋg(対珪砂８重量％) を加え、３０秒間混練したのちに、ヘキサメチレンテトラミン２４０g を３００g の水に溶解して添加し、砂粒の塊が崩壊するまで混練した。次いでさらにこれにステアリン酸カルシウム１５g を添加して３０秒間混練したのち、これを払い出して樹脂被覆粒を得た。
【００１９】
次に、この樹脂被覆粒に粉末硼酸を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）加え、ワールミキサー中で３０秒間混合して、樹脂被覆粒に硼酸を均一に分散した。
この硼酸を分散した樹脂被覆粒を図１のように、耐火物レンガで形成されるノズル本体と鋼材で形成されるケースとの間の間隙に流し込んで充填し、２００℃、８０分の条件で加熱乾燥して、ノズル本体とケースとの間に充填層を充填した鋳造用ノズルを作成した。
【００２０】
（実施例２）
樹脂被覆粒に粉末硼酸を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）、粉末酸化硼素を４．５ｋｇ（対珪砂１５重量％、対フェノール樹脂１８７．５重量％）加えるようにした他は、実施例１と同様にして樹脂被覆粒に硼酸と酸化硼素を均一に分散し、さらに実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
【００２１】
（実施例３）
樹脂被覆粒に粉末硼酸を３．０ｋｇ（対珪砂１０重量％、対フェノール樹脂１２５重量％）、粉末酸化硼素を３．０ｋｇ（対珪砂１０重量％、対フェノール樹脂１２５重量％）加えるようにした他は、実施例１と同様にして樹脂被覆粒に硼酸と酸化硼素を均一に分散し、さらに実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
【００２２】
（実施例４）
樹脂被覆粒に粉末硼酸を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）、粉末酸化硼素を３．０ｋｇ（対珪砂１０重量％、対フェノール樹脂１２５重量％）加えるようにした他は、実施例１と同様にして樹脂被覆粒に硼酸と酸化硼素を均一に分散し、さらに実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
【００２３】
（実施例５）
樹脂被覆粒に粉末硼酸を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）、粉末酸化硼素を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）加えるようにした他は、実施例１と同様にして樹脂被覆粒に硼酸と酸化硼素を均一に分散し、さらに実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
【００２４】
（比較例１）
実施例１で得た樹脂被覆粒をそのまま用い、実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
（比較例２）
実施例１で得た樹脂被覆粒に粉末珪酸ソーダ１号を１．５ｋｇ（対珪砂５重量％、対フェノール樹脂６２．５重量％）加え、ワールミキサー中で３０秒間混合して、樹脂被覆粒に珪酸ソーダを均一に分散した。あとはこの珪酸ソーダを混合した樹脂被覆粒を用いて実施例１と同様にして鋳造用ノズルを作成した。
【００２５】
【表１】

【００２６】
次に、実施例１の硼酸を分散した樹脂被覆粒、実施例２〜５の硼酸と酸化硼素を分散した樹脂被覆粒、比較例１の樹脂被覆粒、比較例２の珪酸ソーダを混合した樹脂被覆粒を試料として用い、この各試料からＪＡＣＴ試験法ＳＭ−１に従ってテストピースを作成し、嵩比重、重量減少量、寸法変化率を測定した。ここで、嵩比重は２５０℃、６００℃、１０００℃、１４００℃の温度で熱処理した後のものについて、重量減少率は６００℃、１０００℃、１４００℃の温度で熱処理した後のものについて、寸法変化率は６００℃、１０００℃、１４００℃の温度で熱処理した後のものについて測定をおこなった。また直径５０ｍｍ×高さ１０ｍｍの成形金型に上記各試料を落とし込み成形してテストピースを作成し、２５０℃、６００℃、１０００℃、１４００℃の温度で熱処理した後のものについて圧縮強度の測定測定をおこない、さらに１０ｍｍ×１０ｍｍ×６０ｍｍの成形金型に上記各試料を落とし込み成形してテストピースを作成し、２５０℃の温度で熱処理した後のものについて曲げ強度の測定をおこなった。尚、２５０℃の熱処理は、２５０℃で酸化雰囲気下４５秒間加熱することによっておこない、６００℃の熱処理は、２５０℃で酸化雰囲気下４５秒間加熱した後、６００℃の温度で還元雰囲気下３時間保持することによっておこない、１０００℃の熱処理は、２５０℃で酸化雰囲気下４５秒間加熱した後、１０００℃の温度で還元雰囲気下３時間保持することによっておこない、１４００℃の熱処理は、２５０℃で酸化雰囲気下４５秒間加熱した後、１４００℃の温度で還元雰囲気下３時間保持することによっておこない、またこの熱処理の際の昇温速度は４℃／ｍｉｎ、冷却速度は１０℃／ｍｉｎの冷却速度に調整した。上記の各測定結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
表２にみられるように、１０００℃や１４００℃で熱処理した後の圧縮強さを比較すると、実施例１〜５のものは比較例１，２のものよりも著しく向上しており、フェノール樹脂バインダーの炭化物の酸化を抑えて中高温領域での強度低下を防ぐことができることが確認される。
【００２９】
【発明の効果】
上記のように本発明は、フェノール樹脂バインダーによって結合された耐火骨材粒による充填層でノズル本体の外周とケースの内周との間の間隙を充填するにあたって、フェノール樹脂による被覆層を表面に設けた耐火骨材粒と硼素化合物の粒子との混合物をノズル本体の外周とケースの内周との間の間隙内に流し込むようにしたので、フェノール樹脂バインダーを溶湯の高温で焼成するにあたって、高温の作用で硼素化合物がガラス化してフェノール樹脂バインダーによる炭化物を被覆し、高温の作用で炭化物が酸化されることをこの硼素化合物の皮膜による酸素の遮断作用で抑制することができるものであり、フェノール樹脂バインダーの炭化物の酸化を抑えて中高温領域での強度低下を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳造用ノズルを示す断面図ある。
【図２】鋳造用ノズルの使用の態様を示す縮小断面図ある。
【図３】耐火骨材粒に被覆層を被覆した樹脂被覆粒の拡大断面図である。
【図４】耐火骨材粒がフェノール樹脂バインダーによって結合された状態の拡大断面図である。
【符号の説明】
１ノズル本体
２ケース
３充填層
４フェノール樹脂バインダー
５耐火骨材粒
６被覆層[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for manufacturing various casting nozzles such as long nozzles, immersion nozzles, and sliding nozzles used in various molten metal containers.
[0002]
[Prior art]
The molten metal supply unit in the continuous casting facility is configured as shown in FIG. That is, a sliding plate formed of the upper plate 10 and the lower plate 11 is provided below the outlet 9 at the lower end of the tundish 8, and the nozzle A for the sliding nozzle is attached between the lower plate 11 and the immersion nozzle 12. It is. The casting nozzle A is made of a refractory material such as a refractory brick. However, the casting nozzle A is damaged by a thermal shock when the molten metal 13 passes through the nozzle A or is melted by the molten metal 13, so that the molten metal is melted. If 13 leaks from the nozzle A or blows out, it will lead to a serious accident. Therefore, as shown in FIG. 1, a cylindrical metal case 2 is conventionally fitted on the outer periphery of the nozzle body 1 formed of a refractory material. The nozzle body 1 is created as a nozzle A reinforced by a case 2.
[0003]
In this casting nozzle A, in order to fix the metal case 2 to the nozzle body 1, and further to fill the gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2, the nozzle body 1 It is necessary to fill the filling layer 3 in the gap between the outer periphery of the case 2 and the inner periphery of the case 2. As the filling layer 3, a castable or the like is generally used.
[0004]
However, filling the castable into the gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2 in this way is very complicated and takes a long time. That is, first, water is added and the castable is kneaded with a mixer, then the nozzle body 1 is inserted and set in the case 2, the centering of the case 2 and the nozzle body 1 is centered, and the castable is Pour into the gap between the nozzle body 1 and the case 2, and the castable further shrinks as it hardens, so add more castable, and after casting the castable, leave it for about 24 hours. The castable is then cured, then the castable spilled contaminants are removed, the castable is stuffed, the whole is cleaned, and then the castable is heated at a temperature of about 60 to 100 ° C. for at least 24 hours. It is dried and finished. As described above, when a castable is used as the filling layer 3, the castable can be used such as an operation for wiping off dirt generated by the liquid castable adhering to the outer surface of the case 2, and an additional pouring operation after casting the castable. The accompanying work is required, and the work becomes complicated. Also, it takes a long time to harden and dry the castable, and the manufacturing time becomes long.
[0005]
Further, when castable is used as the filling layer 3 in this way, the penetration of water in the castable into the nozzle body 1 is unavoidable, and the penetration of moisture into the pores of the refractory bricks constituting the nozzle body 1. May react with components in the refractory, or may react with the alkali content of the castable, which may cause problems such as a decrease in strength of the nozzle body 1, and the castable is cured and dried. The shrinkage at the time is large, and the castable is easily cracked at the time of curing and drying. When the molten metal 13 reaches the castable from the inner periphery of the nozzle body 1 through the crack of the nozzle body 1, the molten metal 13 passes through the crack of the castable case. 2, there is also a problem that the case 2 may be melted by the heat of the molten metal 13 and the molten metal 13 may be ejected. In addition, the castable is relatively dense and has good thermal conductivity. When the molten metal 13 is repeatedly passed through the nozzle A, the nozzle body 1 is cooled through the castable with good thermal conductivity. As it is easy, when the molten metal 13 is intermittently passed through the nozzle body 1, the cooling and heating are repeatedly applied to the nozzle body 1 with a large temperature difference, and the nozzle body 1 contracts and expands due to the repeated action of the cooling and heating. Is repeatedly generated, and there is a problem that cracks are likely to occur in the nozzle body 1.
[0006]
Therefore, the present applicant has proposed in Japanese Patent Publication No. 63-43191 that a refractory aggregate grain having a surface coated with a phenol resin is used instead of castable. That is, the refractory aggregate particles provided with the phenolic resin coating layer are poured into a gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2 and heated to melt and cure the phenolic resin coating layer. As a result, the gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2 is filled with the filling layer 3 of the refractory aggregate particles bonded by the melt-cured phenol resin binder.
[0007]
By using the refractory aggregate particles provided with a phenolic resin coating layer in this way, there is no influence of moisture or alkali on the nozzle body of the refractory as in the case of using a castable as the filling layer, and the nozzle body There is no risk of lowering the strength and the packed layer formed by bonding the refractory aggregate particles with the phenolic resin binder does not shrink significantly during curing and drying like a castable, It is possible to prevent the occurrence of cracks, and further eliminate the need for water-added kneading work and casting work as in the case of using a castable, making it possible to manufacture without complicating work, Moreover, the filling layer can be formed by heating and curing the phenolic resin. It is possible to manufacture in a short time without requiring a long time to cure cured dried as in the case of Le.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2 is filled with the filling layer 3 made of the refractory aggregate particles bonded by the phenol resin binder, and then fired by the action of the high-temperature molten metal. The phenol resin binder is baked and carbonized. However, when a high temperature of about 800 ° C. or more acts, the carbide by the phenol resin binder is oxidized, and the strength at the high temperature is remarkably lowered. For this purpose, in Japanese Patent Publication No. 63-43191, a phenolic resin binder containing a silicate such as sodium silicate or potassium silicate, or a phosphate such as aluminum phosphate or silicon phosphate as a vitrifying agent in a phenol resin. However, it is impossible to obtain a sufficient effect to prevent a decrease in strength at high temperatures.
[0009]
This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the manufacturing method of the nozzle for casting which can prevent the strength reduction at the high temperature of the carbide | carbonized_material by a phenol resin binder.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a casting nozzle according to the present invention includes a refractory aggregate particle 5 in which a metal case 2 is fitted on the outer periphery of a nozzle body 1 formed of a refractory and a coating layer 6 made of phenol resin is provided on the surface. A mixture of particles of boron compound and boron compound is poured into a gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2, and this is heated to melt and cure the phenolic resin coating layer 6 to thereby melt and cure the resin. The gap between the outer periphery of the nozzle body 1 and the inner periphery of the case 2 is filled with a filling layer 3 made of refractory aggregate particles 5 bonded by the phenol resin binder 4.
[0011]
In the present invention, a boron compound selected from boric acid, boron oxide, and sodium borosilicate can be used.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As the phenol resin, a novolac type phenol resin, a resol type phenol resin, a mixture of a novolac type phenol resin and a resol type phenol resin, or the like can be used. As the refractory aggregate particles 5, any material such as zirconia, zircon, alumina, mullite, silica, and the like can be used, but those rich in SiO ₂ components are preferable, for example, silica sand is preferably used.
[0012]
By coating the surface of the refractory aggregate particles 5 with the above phenol resin, a phenol resin coating layer 6 is formed as shown in FIG. 3, but the refractory aggregate particles 5 are coated with a phenol resin binder. In performing this, a dry hot coating method, a cold coating method, a semi-hot coating method, a powder solvent method, or the like can be used. In the dry hot coating method, a solid phenol resin is added to and mixed with the refractory aggregate particles 5 heated to 130 to 180 ° C., and the solid phenol resin is melted by heating with the refractory aggregate particles 5 to form a refractory bone with molten phenol resin. The surface of the material grain 5 is wetted and coated as a coating layer 6, and then cooled while holding the coating layer 6, to obtain resin coated grains 14 that are granular and free-flowing. In the cold coating method, a phenol resin is dissolved in a solvent such as methanol to form a liquid, and this is added to the refractory aggregate particles 5 and mixed, and the solvent is volatilized to obtain the resin-coated particles 14. In the semi-hot coating method, a liquid phenol resin dissolved in the above solvent is added to and mixed with the refractory aggregate particles 5 heated to 50 to 90 ° C. to obtain resin-coated particles 14. In the powder solvent method, the solid phenol resin is pulverized, the pulverized resin is added to the refractory aggregate particles 5, a solvent such as methanol is further added, and this is mixed to obtain the resin-coated particles 14. . In any of the above methods, it is possible to obtain granular coated resin particles 14 having excellent fluidity, but the dry hot coating method is preferable in terms of workability. The mixing ratio of the refractory aggregate particles 5 and the phenol resin varies depending on the required performance. Generally, the phenol resin is 2 to 15 parts by weight in terms of resin solid content with respect to 100 parts by weight of the refractory aggregate particles. The degree is preferred. In addition, this phenolic resin contains metal non-oxides that melt when heated to prevent oxidation during firing, such as Al, Mg, Si, Ni, Cr, Ti, Nb, and V, in one or a combination of two or more. Or can be formulated as an alloy. Furthermore, if necessary, various coupling agents such as a silane coupling agent for making the hardener and other refractory aggregate particles 5 and the phenol resin compatible with each other, wax, and the like can be blended.
[0013]
In the present invention, as the boron compound, one or a mixture of two or more of boric acid (H ₃ BO ₃ ), boron oxide (B ₂ O ₃ ), sodium borosilicate (NaB (SiO ₃ ) ₂ ), etc. may be used. it can. The boron compound may be used in a state where particles were mixed resin coated particle 14 in the boron compound formed by providing a coating layer 6 of phenolic resin to withstand

fire aggregate particles

5. The amount of the boron-containing compound, the effect to differ generally by the molecular weight of the boron compound, in 500 parts by weight 5 parts by weight of the phenol resin 100 parts by weight of the coating layer 6 coated on the refractory aggregate particles 5 It is preferable to set so that If the amount of the boron compound used is less than 5 parts by weight, the effect of preventing the oxidation of the phenol resin carbide by blending the boron compound cannot be sufficiently obtained, and the amount of the boron compound used is 500% by weight. If it exceeds the part, the degree of foaming may be increased and the strength may be deteriorated.
[0014]
Thus, the resin-coated particles 14 prepared as described above are filled in the gap between the nozzle body 1 formed of refractory bricks and the case 2 formed of metal such as steel as shown in FIG. However, in this work, first, the nozzle body 1 is inserted and set in the case 2, and the centering of the case 2 and the nozzle body 1 is centered. Then, the resin-coated particles 14 are poured into the gap between the nozzle body 1 and the case 2, and the gap is filled with the resin-coated particles 14. Since the resin-coated particles 14 are free-flowing particles, the resin-coated particles 14 can be satisfactorily flowed into the gap between the nozzle body 1 and the case 2 using vibration, and can be easily filled. Here, filling is poured into the gap between the nozzle body 1 and the case 2 in a state of a mixture of particles and resin to be covered particle 14 of the boron-containing compound uniformly.
[0015]
After filling the resin-coated grains 14 in the gap between the nozzle body 1 and the case 2 in this way, the upper and lower openings of the gap between the nozzle body 1 and the case 2 are fixed by castable, and the resin coating is performed. Heat drying is performed in a state in which the grains 14 are prevented from flowing out. The heating is generally performed for about 30 to 120 minutes in an oven at a temperature of about 150 to 300 ° C. By heating in this way, the phenolic resin of the coating layer 6 coated on the resin-coated particles 14 is once melted, and the phenolic resins of the coating layer 6 of the adjacent resin-coated particles 14 are welded together in this state. The phenolic resin is cured, and the cured phenolic resin becomes the binder 4 and the refractory aggregate particles 5 are bonded as shown in FIG. 4, and the refractory aggregate particles 5 bonded by the phenolic resin binder 4. Becomes the filling layer 3, and the gap between the nozzle body 1 and the case 2 can be filled with the filling layer 3 as shown in FIG. Then, after that, the whole can be cleaned as needed to be finished as a casting nozzle A.
[0016]
As described above, the casting nozzle A manufactured by filling the gap between the nozzle body 1 and the case 2 with the filling layer 3 in which the refractory aggregate particles 5 are bonded with the phenol resin binder 4 is a continuous casting facility. When used in an actual machine, the high-temperature action of the molten metal 13 of 1500 ° C. or higher flowing in the nozzle A acts, and the phenol resin binder 4 is baked and carbonized to become a refractory. Here, although the carbide of the phenol resin binder 4 is easily oxidized at a high temperature of about 800 ° C. or more, the boron compound is vitrified by the action of the high temperature to cover the carbide, and the carbide is oxidized by blocking oxygen. It is possible to suppress the oxidation of the carbide of the phenol resin binder 4 at a high temperature and prevent a decrease in strength.
[0017]
Further, the casting nozzle A can be manufactured by filling the gap between the nozzle body 1 and the metal case 2 fitted on the outer periphery of the nozzle body 1 as described above. However, in this manufacturing operation, the resin-coated particles 14 that are poured into the gap between the nozzle body 1 and the case 2 are filled in granular form and have fluidity per se, and do not need to be mixed with water to form a liquid. In addition, the process of adding water in advance and kneading with a mixer is not required, as in the case of using a castable, and the process of adding a caster, such as a castable, is also unnecessary, and the work of using a castable is complicated. Never become. The filling layer 3 can be formed by heating and curing the phenolic resin, and the phenolic resin is cured by heating in a short time without requiring a long time for curing and drying, as in the case of castable casting. Nozzle A can be manufactured. Further, there is no influence of moisture or alkali on the nozzle body 1 of the refractory as in the case of using a castable, and there is no fear of reducing the strength of the nozzle body 1. In addition, the filling layer 3 formed by bonding the refractory aggregate particles 5 with the phenolic resin binder 4 does not shrink significantly during curing and drying like a castable, and the filling layer 3 may crack. It is not. Furthermore, the packed bed 3 is excellent in heat insulation. When the molten metal 13 is repeatedly passed through the casting nozzle A, the nozzle body 1 is cooled by the packed bed 3 excellent in heat insulation. It is difficult, and when the molten metal 13 is passed through the nozzle body 1 intermittently, the cooling and heating are not repeatedly applied to the nozzle body 1 with a large temperature difference. It is possible to prevent the nozzle body 1 from cracking due to repeated contraction and expansion due to a large dimensional difference.
[0018]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
(Example 1)
30 kg of silica sand having an average particle size of 140 microns heated to 140 ° C. and SiO ₂ content of 98% was charged into a whirl mixer, and 2.4 kg of novolac type phenol resin having a softening point of 90 ° C. (8 wt% of silica sand) was added thereto. After kneading for 30 seconds, 240 g of hexamethylenetetramine was dissolved in 300 g of water and added, and kneaded until the lump of sand grains collapsed. Next, 15 g of calcium stearate was further added thereto, kneaded for 30 seconds, and then dispensed to obtain resin-coated grains.
[0019]
Next, 1.5 kg of powdered boric acid (5% by weight of silica sand and 62.5% by weight of phenolic resin) is added to the resin-coated grains and mixed in a whirl mixer for 30 seconds to uniformly distribute boric acid to the resin-coated grains. Distributed.
As shown in FIG. 1, the boric acid-dispersed resin-coated particles are poured into a gap between a nozzle body formed of refractory bricks and a case formed of steel, and filled at 200 ° C. for 80 minutes. A casting nozzle was prepared by heating and drying to fill a filling layer between the nozzle body and the case.
[0020]
(Example 2)
1.5 kg of powdered boric acid (5% by weight of silica sand, 62.5% by weight of phenolic resin) and 4.5 kg of powdered boron oxide (15% by weight of silica sand, 187.5% by weight of phenolic resin) Except for the addition, boric acid and boron oxide were uniformly dispersed in the resin-coated grains in the same manner as in Example 1, and a casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1.
[0021]
(Example 3)
To the resin-coated grains, 3.0 kg of powdered boric acid (10% by weight of silica sand and 125% by weight of phenol resin) and 3.0 kg of powdered boron oxide (10% by weight of silica sand and 125% by weight of phenol resin) were added. Otherwise, boric acid and boron oxide were uniformly dispersed in the resin-coated grains in the same manner as in Example 1, and a casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1.
[0022]
(Example 4)
Add 1.5 kg of powdered boric acid (5% by weight of silica sand, 62.5% by weight of phenolic resin) and 3.0 kg of powdered boron oxide (10% by weight of silica sand, 125% by weight of phenolic resin) to the resin-coated grains. In the same manner as in Example 1, boric acid and boron oxide were uniformly dispersed in the resin-coated grains, and a casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1.
[0023]
(Example 5)
1.5 kg of powdered boric acid (5% by weight of silica sand, 62.5% by weight of phenolic resin) and 1.5 kg of powdered boron oxide (5% by weight of silica sand, 62.5% by weight of phenolic resin) Except for the addition, boric acid and boron oxide were uniformly dispersed in the resin-coated grains in the same manner as in Example 1, and a casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1.
[0024]
(Comparative Example 1)
A casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1 using the resin-coated particles obtained in Example 1 as they were.
(Comparative Example 2)
1.5 kg of powdered sodium silicate No. 1 (5% by weight of silica sand and 62.5% by weight of phenol resin) was added to the resin-coated particles obtained in Example 1, and mixed in a whirl mixer for 30 seconds to obtain resin-coated particles. The sodium silicate was uniformly dispersed. Thereafter, a casting nozzle was prepared in the same manner as in Example 1 by using the resin-coated particles mixed with this sodium silicate.
[0025]
[Table 1]

[0026]
Next, a resin-coated particle in which boric acid is dispersed in Example 1, resin-coated particles in which boric acid and boron oxide are dispersed in Examples 2 to 5, resin-coated particles in Comparative Example 1, and sodium silicate in Comparative Example 2 are mixed. Using the coated grains as samples, test pieces were prepared from these samples according to JACT test method SM-1, and the bulk specific gravity, weight loss, and dimensional change rate were measured. Here, the bulk specific gravity is about 250 ° C., 600 ° C., 1000 ° C., 1400 ° C. after heat treatment, and the weight loss rate is about 600 ° C., 1000 ° C., 1400 ° C. after heat treatment. The rate of change was measured after heat treatment at temperatures of 600 ° C., 1000 ° C., and 1400 ° C. Further, the above samples are dropped into a molding die having a diameter of 50 mm and a height of 10 mm to form a test piece, which is subjected to heat treatment at temperatures of 250 ° C., 600 ° C., 1000 ° C., and 1400 ° C., and the compression strength is measured. The measurement was performed, and each of the above samples was dropped into a 10 mm × 10 mm × 60 mm molding die to form a test piece, and the bending strength of the test piece after heat treatment at 250 ° C. was measured. The heat treatment at 250 ° C. is performed by heating at 250 ° C. in an oxidizing atmosphere for 45 seconds. The heat treatment at 600 ° C. is heated at 250 ° C. in an oxidizing atmosphere for 45 seconds and then at a temperature of 600 ° C. in a reducing atmosphere for 3 hours. The heat treatment at 1000 ° C. is performed by holding at 250 ° C. for 45 seconds in an oxidizing atmosphere, and then held at a temperature of 1000 ° C. for 3 hours in a reducing atmosphere. The heat treatment at 1400 ° C. is oxidized at 250 ° C. After heating for 45 seconds in an atmosphere, the temperature is kept at 1400 ° C. for 3 hours in a reducing atmosphere. The temperature rise rate during this heat treatment is 4 ° C./min, and the cooling rate is 10 ° C./min. It was adjusted. Each measurement result is shown in Table 2.
[0027]
[Table 2]

[0028]
As can be seen in Table 2, when the compressive strength after heat treatment at 1000 ° C. or 1400 ° C. is compared, those in Examples 1 to 5 are significantly improved over those in Comparative Examples 1 and 2, and phenol resin It is confirmed that the strength of the medium carbide layer can be prevented from being lowered by suppressing the oxidation of the carbide of the binder.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, when filling the gap between the outer periphery of the nozzle body and the inner periphery of the case with a packed layer of refractory aggregate particles bonded by a phenolic resin binder, the present invention has a coating layer of phenolic resin on the surface. Since the mixture of the refractory aggregate particles and boron compound particles provided was poured into the gap between the outer periphery of the nozzle body and the inner periphery of the case, the phenol resin binder was heated at a high temperature of the melt. The boron compound is vitrified by the action of the above and coats the carbide by the phenol resin binder, and the oxidation of the carbide by the action of the high temperature can be suppressed by the action of blocking oxygen by the film of the boron compound. It is possible to prevent the strength of the carbide in the resin binder from being reduced by suppressing the oxidation of the carbide of the resin binder.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a casting nozzle.
FIG. 2 is a reduced cross-sectional view showing a mode of use of a casting nozzle.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of resin-coated grains obtained by coating a fireproof aggregate grain with a coating layer.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a state in which refractory aggregate particles are bound together by a phenol resin binder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle body 2 Case 3 Packing layer 4 Phenolic resin binder 5 Refractory aggregate particle 6 Covering layer

Claims

A metal case is fitted on the outer periphery of the nozzle body formed of a refractory material, and a mixture of refractory aggregate particles and boron compound particles provided with a phenolic resin coating layer on the surface is placed between the outer periphery of the nozzle body and the case. It is poured into the gap between the inner circumference and heated to melt and cure the phenolic resin coating layer, thereby filling the nozzle body with a packed layer of refractory aggregate particles bonded by the melt-cured phenolic resin binder. A casting nozzle manufacturing method, wherein a gap between an outer periphery and an inner periphery of a case is filled.

2. The method for producing a casting nozzle according to claim 1, wherein the boron compound is selected from boric acid, boron oxide, and sodium borosilicate.