JPS6343191B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 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、スライデイングノズル
等の各種鋳造用ノズルの製造方法に関するもので
ある。 ［背景技術］ 連続鋳造設備における溶湯の供給部は第２図に
示すように構成されている。すなわちタンデイシ
ユ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イング
プレートを設け、そして下プレート１１と浸漬ノ
ズル１２との間にスライデイングノズル用のノズ
ルＡが取り付けられる。かかるノズル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によつて溶損されたりし
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、
従来より第１図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によつて補強し
たノズルＡとして作成することがなされている。 そしてかかるノズルＡにあつて、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。そして従来はこの充填層３としてキ
ヤスタブルまたはモルタルを用いるのが一般的で
あつた。 しかしながら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ヤスタブルを充
填するにあたつては、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ヤ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
ツトし、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つて、キヤスタブルをノズル
本体１とケース２との間の間隙内に流し込む。キ
ヤスタブルは硬化に伴つて収縮するためにさらに
キヤスタブルを継ぎ足して流し込む。このように
キヤスタブルの流し込みをおこなつたのちに24時
間程度放置してキヤスタブルを硬化させる。次に
キヤスタブルの吹きこぼれ汚染付着物を除去し、
キヤ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時間以上キヤスタブルの乾燥をおこなつて仕
上げるのである。 このように、充填層３としてキヤスタブルを用
いると、液状であるキヤスタブルがケース２の外
面に付着することによつて生じる汚れを拭き取る
作業や、キヤ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ヤスタブルを用いること
に伴う作業が必要となつて作業が繁雑となり、ま
たキヤスタブルの硬化や乾燥には長時間が必要と
なつて製造の時間が長くなることになるものであ
る。 またこのように充填層３としてキヤスタブルを
用いる場合、ノズル本体１へのキヤスタブルの水
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
ヤスタブルのアルカリ分によつてもこれらが反応
したりするおそれがあり、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、さらにキヤ
スタブルは硬化乾燥時の収縮が大きくて硬化乾燥
時にキヤスタブルにクラツクが入り易く、ノズル
本体１の内周から溶湯１３がノズル本体１のクラ
ツクなどを通つてキヤスタブルに至ると溶湯１３
はこのキヤスタブルのクラツクを通つてケース２
に至り、ケース２の溶湯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、キヤ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
動性の良好なキヤ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つてノズル本体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にクラツクが発生し易いという問題もあ
る。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであ
り、耐火物のノズル本体への水分がアルカリの作
用のおそれがなく、またクラツクの発生を低減す
ることができ、製造を作業煩雑となることなく短
時間でおこなう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。 ［発明の開示］ 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、表面にフエノール樹脂による被
覆層６を被覆した耐火骨材粒５をノズル本体の外
周とケース２の内周との間の間隙内に流し込み、
これを加熱してフエノール樹脂の被覆層６を溶融
硬化させてこの溶融硬化したフエノール樹脂バイ
ンダー４によつ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１２の内
周との間の間隙を充填することを特徴とするもの
であり、以下本発明を詳細に説明する。 フエノール樹脂としてはノボラツク型フエノー
ル樹脂、レゾール型フエノール樹脂およびノボラ
ツク型フエノール樹脂とレゾール型フエノール樹
脂との混合物のいずれでも用いることができる。
このフエノール樹脂には、フエノール樹脂あるい
はその炭化物の酸化を防止したり中温温度を向上
させたりするため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、あるいはリン酸アルミ
ニウムやリン酸ケイ素などのリン酸塩を配合して
被覆層６にこれら珪酸塩やリン酸塩を含有させる
ようにするのがよい。例えば珪酸ソーダの場合、
メタ珪酸ソーダやセスキ珪酸ソーダ、オルソ珪酸
ソーダのいずれでも用いることができ、珪酸ソー
ダ溶液や粉末珪酸ソーダとしての形態でフエノー
ル樹脂に配合することができる。珪酸塩やリン酸
塩は一種を単独であるいは数種を組み合わせて用
いることができる。またフエノール樹脂にはさら
に、フエノール樹脂あるいはその炭化物の酸化を
防止したり中温温度を向上させたりするために熱
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合金として配合したりす
るものがよい。これらの他に必要に応じた添加材
を配合することができるが、これら添加材の粒度
としては混合性などの見地から300μｍ以下のも
のがよい。 そして、このフエノール樹脂を耐火骨材粒５の
表面にコーテイングして第３図に示すようにフエ
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にフエノール樹脂粘結剤をコー
テイングするにあたつては、ドライホツトコート
法、コールドコート法、セミホツトコート法、粉
末溶剤法などでおこなうことができる。ドライホ
ツトコート法は、固形フエノール樹脂を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による加熱によつて固形フエノール樹
脂を溶融させて溶融フエノール樹脂で耐火骨材粒
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、フエノール樹脂をメタ
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
ることによつて樹脂被覆粒１４を得るものであ
る。セミホツトコート法は、上記溶剤に溶解した
液状フエノール樹脂を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、固形の上記フエノール樹
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ツトコート
法が好ましい。耐火骨材粒５とフエノール樹脂と
の混合割合は、要求される性能によつて変動があ
るが、一般的に耐火骨材粒100重量部に対してフ
エノール樹脂を樹脂固形分換算で２〜15重量部程
度が好ましく。また珪酸塩やリン酸塩、金属非酸
化物は0.01〜10重量部の配合量に調整するのがよ
い。またこの混合の際に必要に応じて硬化剤、そ
の他耐火骨材粒５とフエノール樹脂とを親和させ
るためのシランカツプリング剤などの各種カツプ
リング剤、またワツクスなどを配合することがで
きる。 例えば、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、シリカ等がある
が、ここでは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。そして充填性を向
上させるために耐火骨材粒５は粒径を小さなもの
であることが好ましく、平均粒度（AFS）が100
以上の微細なものであることが望ましい。 そして、このように形成した樹脂被覆粒１４を
用いて第１図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との間の間隙を充填させるのであるが、この作
業にあつては、まずケース２内にノズル本体１を
挿入してセツトし、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によつてこの間隙
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
ヤ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つて、樹脂被覆粒１４にお
ける被覆層６のフエノール樹脂は一旦溶融して隣
合う樹脂被覆粒１４における被覆層６のフエノー
ル樹脂同士が溶着されると共にこの状態でフエノ
ール樹脂は硬化し、第４図に示すように硬化した
フエノール樹脂がバインダー４となつて各耐火骨
材粒５が結合されることになり、このフエノール
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となつて、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
ことができることになるものである。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。 このようにノズル本体１とケース２との間の間
隙に、耐火骨材粒５をフエノール樹脂バインダー
４で結合した充填層３によつて充填することで製
造される鋳造用ノズルＡにおいて、連続鋳造設備
など実機において用いる際のノズルＡに流れる
1500℃以上の溶湯１３の高温の作用で、フエノー
ル樹脂バインダー４は焼成されて炭化されること
になる。 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を充填することによつて、鋳造用ノズル
Ａを得ることができるものであるが、この製造作
業にあたつて、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
れ自体流動性があつて、水分と混合して液状にす
るような必要がないために、キヤスタブルを用い
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、またキヤスタブル
のような継ぎ足しの流し込みの工程も不要とな
り、キヤ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
エノール樹脂を加熱硬化させることによつておこ
なうことができるものであり、キヤスタブルの場
合のように硬化乾燥に長時間を要することなく短
時間の加熱でフエ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ことにな
るものである。また、キヤ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がフエノール樹脂バインダー４によ
つて結合されることによつて形成される充填層３
はキヤ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にクラツクが生
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、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によつてノズル本体
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つてノズル本体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、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にクラツクが発生するという
ようなおそれはないものである。 尚、上記したように耐火骨材粒５としてSiO₂
成分に富む珪砂を用いると、充填層４における中
温（500〜900℃）での熱膨張を大きくすることが
でき、ノズルＡを鋳込みに用いるときにおいて常
にノズル本体１とケース２との間の隙間を隙間な
く充填させることができることになる。また上記
したようにフエノール樹脂に珪酸塩がリン酸塩を
配合することによつて、珪酸塩やリン酸塩は溶湯
１３による焼成によつてガラスのバインダーとし
て作用することになり、またフエノール樹脂に金
属非酸化物を配合することによつて、金属非酸化
物が溶湯１３による焼成によつて酸化物バインダ
ーとして作用することになり、この結果このガラ
ス質のバインダーが酸化物バインダーによつて充
填層４をフレキシブル性を付与することができ、
ノズル本体１の膨張収縮を吸収してケース２への
応力負荷を軽減することができるものである。 次に本発明を実施例によつて具体的に説明す
る。 実施例 １ 140℃に加熱した平均粒度100メツシユ、SiO₂
含有98％の珪砂30Kgをワールミキサーに仕込み、
これに軟化点90℃のノボラツク型フエノール樹脂
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300
ｇ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。 実施例 ２ 実施例１におけるノボラツク型フエノール樹脂
に対珪砂４重量％の粉末珪酸ソーダ１号を予め加
熱混合しておき、他は実施例１と同様にして樹脂
被覆粒を得た。 実施例 ３ 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４重量％）加え、ワールミキ
サー中で30秒間混合して粉末珪砂ソーダ分散した
樹脂被覆粒を得た。 比較例 １、２ 比較のために用いるキヤスタブルの品質を第１
表に示す。

【表】 上記実施例１乃至実施例３で得た樹脂被覆粒及
び比較例１、２におけるキヤスタブルについて各
種の試験をおこなつた。結果を第２表に示す。第
２表において、融着点（℃）はJACT試験法SM
−１に、常温曲げ強度（Kg／cm²）はJACT試験法
Ｃ−１にそれぞれ準拠し、急熱膨張率（％）は
JACT試験法SM−７に準拠してN₂ガス中で1000
℃の測定温度でそれぞれ試験をおこなつた。熱間
曲げ強度（Kg／cm²）はJACT試験法SM−１によ
つて作成したテストピースを1000℃にセツトした
電気炉に入れ、１分間処理した後に1000℃で曲げ
強度を測定することによつておこなつた。耐酸化
性はJACT試験法SM−７に準じて作成したテス
トピース（20φ×50mm）1000℃にセツトした電気
炉中に並べて５分間処理したのち取り出し、冷却
したのちに振動フルイに乗せて１分間振動させた
後に重さを量り、次式によつて計算して残留物の
重量％を算出して評価とした。 （処理後の重さ／処理前の重さ）×100（％） 硬化物の収縮率は、実施例１乃至３のものにつ
いては金型温度300℃、焼成時間45秒で120×60×
５mmのシエルを焼成し、離型したのちに直ちにこ
のテストピースの長手方向の一方端部を固定して
他方端部の端面にマイクロゲージ（１／100mm）
を当て、経過時間毎にゲージを読み取り、次式よ
り計算して収縮率（％）を評価した。 収縮率＝（測定値／120）×100 キヤスタブルについては40×40×150mmの三連
金型に流し込んで48時間後に脱型し、長手方向に
ついての上記と同様にしてマイクロゲージの読み
から次式より計算して収縮率（％）を評価した。 収縮率＝（測定値／150）×100 表面安定性は、50×100×５mmのテストピース
を600℃に５分間暴露したのち取り出して、外観
を目視で観察することによつて評価した。

【表】 ◎：非常に良好、○：良好

【表】 ◎：非常に良好、△：やや悪い、
×：非常に悪い
第２表の結果、各実施例のものはキヤスタブル
よりも収縮率が低く、また表面安定性に優れてク
ラツクの発生がないことが確認されるものであ
る。 また実施例１乃至３及び比較例１、２のものに
ついてその作業性等を評価するために、実物ノズ
ルにおいてノズル本体とケースとの間に樹脂被覆
粒やキヤスタブルを流し込み、これを乾燥硬化さ
せる作業をおこなつた。結果を第３表に示す。第
３表において、充填性は各々10本のノズルについ
て樹脂被覆粒がキヤスタブルを流し込み、ハンマ
ーでケースを打撃する打音テストをおこなつて評
価した。乾燥硬化後の状態は、ノズル本体とケー
スとの間に樹脂被覆粒やキヤスタブルを流し込
み、これを乾燥硬化させたのちにノズルのケース
を切断し、充填層を露光させて目視で観察するこ
とによつて評価した。焼成後の状態は、ノズルを
800℃で３時間焼成したのち、ケースのぐらつき
具合が打音による確認で評価し、さらにケースを
切断することで充填層を露出させて目視で観察す
ることによつて評価した。 第３表の結果、各実施例のものはキヤスタブル
を用いた各比較例のものと比較して、作業性や充
填性、乾燥硬化後の状態、焼成後の状態において
それぞれ優れることが確認される。 ［発明の効果］ 上述のように本発明に係る鋳造用ノズルの製造
方法は、ノズル本体の外周にケースを外嵌し、表
面にフエノール樹脂による被覆層を被覆した耐火
骨材粒をノズル本体の外周とケースの内周との間
に間隙内に流し込み、これを加納してフエノール
樹脂の被覆層を溶融硬化させてこの溶融硬化した
フエノール樹脂バインダーによつて結合された耐
火骨材粒による充填層でノズル本体の外周とケー
スの内周との間で間隙を充填するようにしたの
で、キヤ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
なり、作業が煩雑になることなく製造をおこなう
ことができるものであり、しかも充填層の形成は
フエノール樹脂を加熱硬化させることによつてお
こなうことができるものであつて、キヤスタブル
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もの
である。またこのようにして製造された鋳造用ノ
ズルは、充填層としてキヤ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いものであり、しかも耐火
骨材粒がフエノール樹脂バインダーによつて結合
されることによつて形成される充填層はキヤスタ
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、充填層にクラツクが生じるおそれが
ないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造用ノズルを示す断面図、第２図は
鋳造用ノズルの使用の態様を示す縮小断面図、第
３図は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、第４図は耐火骨材粒がフエノール
樹脂バインダーによつて結合された状態の拡大断
面図である。 １はノズル本体、２はケース、３は充填層、４
はフエノール樹脂バインダー、５は耐火骨材粒、
６は被覆層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 耐火物で形成されるノズル本体の外周に金属
   製のケースを外嵌し、表面にフエノール樹脂によ
   る被覆層を被覆した耐火骨材粒をノズル本体の外
   周とケースの内周との間の間隙内に流し込み、こ
   れを加熱してフエノール樹脂の被覆層を溶融硬化
   させてこの溶融硬化したフエノール樹脂バインダ
   ーによつ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
   充填することを特徴とする鋳造用ノズルの製造方
   法。