どのノズルの材質が最も早く摩耗しますか?
Nov 12, 2025
鋼の連続鋳造プロセスでは、タンディッシュノズルタンディッシュの底にある最も重要な耐火物コンポーネントの 1 つです。その機能は、溶鋼の流量を制御し、鋼を浸漬ノズルに導くことです。高温への長時間の曝露、高速鋼流浸食、化学腐食により、ノズルの摩耗は連続鋳造プロセスの安定性と鋳造スラブの品質に影響を与える重要な要素となっています。さまざまな耐火材料で作られたタンディッシュは、耐摩耗性が大きく異なります。その中で、高アルミナ タンディッシュは最も早く摩耗しますが、ジルコニア タンディッシュは最も高い耐摩耗性を示します。
ノズルの摩耗に影響を与える主な要因
機械的摩耗
取鍋の底から溶鋼が高速で流れ、激しい浸食が発生します。
化学腐食摩耗
溶鋼中の酸化物や介在物は耐火物と反応し、組成変化や構造劣化を引き起こします。
熱衝撃による剥離摩耗
注入開始時と終了時の急激な温度変動は熱応力を誘発し、亀裂や剥離の原因となります。
一般的なタンディッシュノズル材質の比較
| 材質の種類 | 主な構成 | 特徴 | 相対摩耗率 |
|---|---|---|---|
| 高アルミナ (Al₂O₃ > 70%) | ボーキサイト、コランダム | 低コストだが耐食性に劣る | ★★★★★ (最速) |
| ジルコニア-コランダム (ZrO₂-Al₂O₃) | ジルコンサンド、アルミナ | 全体的なパフォーマンスと費用対効果が優れている- | ★★★☆☆ |
| マグネシア-炭素 (MgO-C) | マグネサイト、グラファイト | 耐熱衝撃性に優れるが、カーボンは酸化しやすい | ★★★★☆ |
| ジルコニア (ZrO₂ > 90%) | 安定化ジルコニア | 優れた耐エロージョン性と耐腐食性 | ★☆☆☆☆ (最も遅い) |
高-アルミナ ノズルが急速に摩耗する理由
化学反応性
高アルミナ ノズルの主成分は Al₂O₃ で、高温で FeO や MnO と容易に反応して低融点化合物を形成します。--。これらの反応生成物は、材料の剥離を促進する溶融層を形成します。
微細構造の多孔性
高-アルミナ耐火物は、低い焼結密度と高い気孔率を示します。溶鋼はこれらの空隙に容易に浸透し、内部浸食や局所的な剥離を引き起こします。
耐熱衝撃性が低い
初期注湯時の急激な温度上昇と注湯停止時の急激な温度低下により、熱サイクルが発生します。この加熱と冷却の繰り返しにより材料の亀裂が誘発され、剥離が促進されます。
重大な機械的摩耗
溶鋼の流速が速いと、特にスライディング ノズルの開口角度が大きい場合、局所的に強い衝撃力が発生します。これにより、ノズル出口領域に急速な摩耗が発生します。
最適化と改善の方向性
ノズルの摩耗を軽減するには、次の対策を講じることができます。
- 高アルミナ ノズルの表面にジルコニア保護層をスプレーします-
- 外側の高アルミナ層と内側のジルコニア層を備えた複合構造を採用-
- 流れ場の設計を最適化して浸食角度を低減する
- 溶鋼の清浄度を厳密に管理して介在物含有量を最小限に抑えます
生産現場の改善策
複合ノズル構造を採用:内側のジルコニア層、外側の高アルミナ層、{0}}耐用年数とコストのバランスをとります。
溶鋼流速の制御:スライディング ノズルの開口部を最適化して、局所的な浸食を防ぎます。
ノズルの摩耗を定期的に監視します。機械や熱画像カメラを利用して摩耗状態を追跡します。
設置品質の向上:ノズルとスライディングプレートの間の隙間が過剰になると、漏れや局所的な過熱が発生し、摩耗が促進されます。
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