JP2000107839A

JP2000107839A - スライドゲート用プレートの製造方法

Info

Publication number: JP2000107839A
Application number: JP10294470A
Authority: JP
Inventors: Isao Watanabe; 勲渡辺; Tetsuo Fushimi; 哲郎伏見; Kazuo Ito; 和男伊藤; Osamu Morita; 修森田
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: JP3395108B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼成後の見掛気孔率を１０％以下としても、
耐熱衝撃性を保持しつつ、プレートの崩壊等を生じるこ
となく、緻密で耐食性に優れたスライドゲート用プレー
トの製造方法を提供する。【解決手段】少なくともアルミナ系ジルコニア系の原
料を含む耐火性無機骨材９０〜９８ｗｔ％、カーボン系
原料２〜１０ｗｔ％に、外率で、熱硬化性樹脂３〜８ｗ
ｔ％及び鱗片状のフレーク粉と球状のアトマイズ粉から
なるアルミニウム粉末０．５〜２ｗｔ％を添加すると共
に、アルミニウム粉末の０．３３〜２倍の重量のシリコ
ン粉末を添加して混練し、成形、乾燥後、非酸化性雰囲
気において１０００〜１４００℃の温度で焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の流量制
御に使用されるスライドゲート用プレートの製造方法に
関し、特に、焼成後の見掛気孔率１０％以下のアルミナ
−ジルコニア−カーボン系のスライドゲート用プレート
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミナ−（ジルコニア）−カーボン系
のスライドゲート用プレートは、一般的にアルミナ系、
ジルコニア系、シリカ系、炭化珪素系等の耐火性無機骨
材と、ピッチ粉、黒鉛等のカーボン系原料とに、結合剤
として熱硬化性樹脂（フェノール樹脂等）を適量添加し
て混練し、プレート形状に成形、乾燥後、非酸化性雰囲
気（コークスブリーズ中等）において焼成し、場合によ
っては焼成後タール又はピッチ等を含浸することによっ
て製造されている。ところで、スライドゲート用プレー
トには、通常の耐火物とは異なり、機械的強度は勿論、
耐熱衝撃性（耐スポーリング性）及び耐食性等種々の使
用条件に合わせて非常に高度な性能が求められている。
従来、スライドゲート用プレートの機械的強度を一層向
上するため、一種又は二種以上の耐火性原料、炭化硼素
粉末、球状のアトマイズ粉と鱗片状のフレーク粉からな
るアルミニウム粉末及び炭素粉末に、結合剤としてター
ル、ピッチ又は合成樹脂を適量添加して混練し、成形、
乾燥後、非酸化性雰囲気において焼成するスライドゲー
ト用プレートの製造方法が知られている（特公昭６３−
１１３１２号公報参照）。この方法によれば、炭化硼素
あるいはアルミニウムが他の耐火物粉末及び炭素粉末と
それぞれ反応することで強度を発現し、かつ、それらの
反応生成物が複雑に絡み合って特異な組織形態を示すと
共に、焼成後の見掛気孔率が１０％以下となり、又、優
れた耐酸化性を示す、というものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のスライ
ドゲート用プレートの製造方法では、焼成後の見掛気孔
率を１０％以下とすると、アルミニウム粉を単に添加し
ているので、焼成時の昇温段階でアルミニウム（Ａｌ）
の反応（Ａｌ＋Ｎ→ＡｌＮ）による体積膨張のため、プ
レートに亀裂が生じたり、必要以上に緻密になってしま
い、プレートの弾性率の上昇によって耐熱衝撃性が低下
する不具合がある。又、プレートの加工又は保管中に、
アルミニウムが水又は水蒸気と反応して変化（消化）
し、プレートの崩壊又は重量増加を招来する不具合があ
る。そこで、本発明は、焼成後の見掛気孔率を１０％以
下としても、耐熱衝撃性を保持しつつ、プレートの崩壊
等を生じることなく、緻密で耐食性に優れたスライドゲ
ート用プレートの製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のスライドゲート用プレートの製造方法は、
焼成後の見掛気孔率１０％以下のアルミナ−ジルコニア
−カーボン系のスライドゲート用プレートを製造するに
際し、少なくともアルミナ系とジルコニア系の原料を含
む耐火性無機骨材９０〜９８ｗｔ％、カーボン系原料２
〜１０ｗｔ％に、外率で、熱硬化性樹脂３〜８ｗｔ％及
び鱗片状のフレーク粉と球状のアトマイズ粉からなるア
ルミニウム粉末０．５〜２ｗｔ％を添加すると共に、ア
ルミニウム粉末の０．３３〜２倍の重量のシリコン粉末
を添加して混練し、成形、乾燥後、非酸化性雰囲気にお
いて１０００〜１４００℃の温度で焼成することを特徴
とする。

【０００５】少なくともアルミナ系とジルコニア系を含
む耐火性無機骨材が、９０ｗｔ％未満であると、耐食性
が低下する。一方、９８ｗｔ％を超えると、耐スポーツ
リング性が低下する。耐火性無機骨材としては、アルミ
ナ系とジルコニア系の他に、シリカ系、炭化珪素系等が
用いられる。

【０００６】カーボン系原料が、２ｗｔ％未満である
と、耐熱衝撃性が低下する。一方、１０ｗｔ％を超える
と、耐食性が低下する。カーボン系原料としては、ピッ
チ粉、土状黒鉛、鱗状黒鉛、コークス等が用いられる。

【０００７】熱硬化性樹脂が、外率で、２ｗｔ％未満で
あると、骨材を十分に濡らすことができず、成形性が低
下する。一方、８ｗｔ％を超えると、ラミネーションが
発生し、歩留りが低下する。熱硬化性樹脂としては、コ
ストと残炭率からレゾールタイプ、ノボラックタイプの
液状あるいは粉末状のフェノール系樹脂が用いられる。

【０００８】鱗片状のスレーク粉と球状のアトマイズ粉
からなるアルミニウム粉末が、外率で０．５ｗｔ％未満
であると、耐火物中の組織を緻密化する効果がない。一
方、２ｗｔ％を超えると、焼成時のアルミニウムの反応
により、プレートの組織を破壊するおそれがある。鱗片
状のフレーク粉は、反応性が高く、焼成時に蒸気化（ガ
ス化）して耐火物中に分散し、コークスブリーズ中ある
いは添加した熱硬化性樹脂等のカーボン源から発生する
ＣＯ、ＣＯ₂、Ｎ₂、Ｏ₂等のガスと容易に反応し、酸
化物あるいは窒化物等となり、プレートの組織を緻密化
する。しかし、焼成後の見掛気孔率が１０％を超えるよ
うな高気孔率のプレートでは、組織が粗である故に上記
のような反応性のガスとの接触が多く、アルミニウム蒸
気は、耐火物中の微細な組織まで分散する前に反応して
しまい、結果として耐火物を緻密化するのに十分である
と言えず、又、反応による緻密化を促進するためには、
多量のフレーク粉が必要となる。一方、焼成後の見掛気
孔率が１０％以下であるような低気孔率のプレートで
は、充填性が高く、組織が密であるため、反応性ガスと
の接触が少なく、アルミニウム蒸気は、耐火物中の微細
な組織まで侵入し、結果としてプレートの組織を緻密化
する。これに対し、球状のアトマイズ粉は、融点以上の
熱を受けた場合、先ず、表層部分がＣＯ、ＣＯ₂、
Ｎ₂、Ｏ₂等のガスと反応し、酸化、炭化又は窒化膜を
形成し、その後、徐々に中心部分との反応が進むため、
フレーク粉と比較して反応性が低い。このため、アトマ
イズ粉は、融点を超える温度で焼成を行っても、アルミ
ニウムのまま残存することが多く、使用中にプレートを
損傷させる溶融金属中の酸化物（例えばＦｅＯ）を還元
（３ＦｅＯ＋２Ａｌ→３Ｆｅ−Ａｌ₂Ｏ₃）する効果が
得られる。したがって、アルミニウム粉末として、鱗片
状のフレーク粉と球状のアトマイズ粉を併用することが
望ましい。フレーク粉とアトマイズ粉の割合は、１：１
〜５：１が好ましい。

【０００９】シリコン粉末が、アルミニウム粉末の重量
の０．３３倍未満であると、シリコンが少ないため、ア
ルミニウム粉末粒子の回りに薄いＳｉＯ₂層を形成し、
アルミニウムの消化を防止する目的が達成できない。一
方、２倍を超えると、シリコンが多すぎるため、耐食性
が低下する。

【００１０】非酸化性雰囲気としては、真空中、アルゴ
ンや窒素ガス等の不活性ガス雰囲気、コークスブリーズ
中等の還元性ガス雰囲気が用いられる。

【００１１】焼成温度が、１０００℃未満であると、耐
熱衝撃性を保持しつつ、緻密で耐食性の優れたライドゲ
ート用プレートを得ることができない。一方、１４００
℃を超えると、コスト高になると共に、ＡＩＮの生成が
急激に増加し、体積膨張を起こすため、プレートに亀裂
を生じる。

【００１２】なお、焼成後、プレートに、ピッチあるい
はタールを１回又は２回以上含浸してもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的な実施例と比較例を参照して説明する。実施例１〜６先ず、表１に示すように、成形時に緻密となるように粗
粒、中粒、微粉と適度な粒度配合に配合された耐火性無
機骨材を合計で９０〜９８ｗｔ％と、カーボン系原料と
して、粒度２００メッシ以下のピッチ粉を２〜１０ｗｔ
％とに、外率で、結合剤である熱硬化性樹脂としてフェ
ノール樹脂を４ｗｔ％及び、鱗片状のフレーク粉と球状
のアトマイズ粉からなるアルミニウム粉末（金属Ａｌ）
を０．５〜２ｗｔ％添加すると共に、アルミニウム粉末
の０．３５〜２倍の重量のシリコン粉末（粒度５００メ
ッシュ以下）を更に添加してそれぞれ混練した。次に、
各混練物をスライドゲートのプレート形状に成形し、乾
燥した後、コークスブリーズを充填した還元雰囲気にお
いて１２００℃の温度で焼成してそれぞれのスライドゲ
ート用プレートを得た。各プレートの見掛気孔率、圧縮
強さ、耐熱衝撃性及び耐用回数は、それぞれ表１に示す
ようになった。なお、耐熱衝撃性は、１６００℃の温度
の溶鋼中に試料を１分間浸漬し、取り出した後１分間送
風して急冷する操作を３回繰り返し、外観の亀裂の発生
状況を観察し、又、耐用回数は、焼成後のプレートの外
周に帯板状の鉄皮を嵌め、摺動面に研磨加工を施し、１
１０トンの取鍋により実施使用し、その耐用回数を比較
した。

【００１４】比較例１〜８先ず、表２に示すように、成形時に緻密となるように粗
粒、中粒、微粉と適度な粒度配合に配合された耐火性無
機骨材を合計で８８〜９９ｗｔ％と、カーボン系原料と
して、粒度２００メッシュ以下のピッチ粉を１〜１２ｗ
ｔ％とに、外率で、結合剤である熱硬化性樹脂としてフ
ェノール樹脂を４ｗｔ％及び鱗片状のフレーク粉と球状
のアトマイズ粉からなるアルミニウム粉末（金属Ａｌ）
を０．３〜３ｗｔ％添加すると共に、アルミニウム粉末
の０．３〜５倍の重量のシリコン粉末（粒度５００メッ
シュ以下）を更に添加してそれぞれ混練した。次に、各
混練物をスライドゲートのプレート形状に形成し、乾燥
した後、コークスブリーズを充填した還元雰囲気におい
て１２００℃の温度で焼成してそれぞれのスライドゲー
ト用プレートを得た。各プレートの見掛気孔率、圧縮強
さ、耐熱衝撃性及び耐用回数は、それぞれ表２に示すよ
うになった。なお、耐熱衝撃性の観察及び耐用回数の比
較は、実施例１〜６と同様に行った。

【００１５】表１、２から、アルミナ−ジルコニア−カ
ーボン系原料に、フレーク粉とアトマイズ粉からなるア
ルミニウム粉末０．５〜２ｗｔ％を添加すると共に、ア
ルミニウム粉末の０．３３〜２倍の重量のシリコン粉末
を添加することにより、焼成後の見掛気孔率を１０％以
下とした場合であっても、耐熱衝撃性を保持しつつ、プ
レートの崩壊等を生じることなく、緻密で耐食性に優れ
たプレートが得られることがわかる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスライド
ゲート用プレートの製造方法によれば、アルミナ−ジル
コニア−カーボン系耐火物の組織を緻密化するフレーク
粉とアトマイズ粉からなるアルミニウム粉末の表面が薄
いＳｉＯ₂層によって覆われ、その酸化や炭化等又は消
化が徐々に進行するので、焼成後の見掛気孔率を１０％
以下としたとしても、耐熱衝撃性を保持しつつ、プレー
トの崩壊等を生じることなく、緻密で耐食性に優れるも
のとすることができる。

【表１】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤和男愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者森田修愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内Ｆターム(参考） 4E014 MA04 MA12 MA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼成後の見掛気孔率１０％以下のアルミ
ナ−ジルコニア−カーボン系のスライドゲート用プレー
トを製造するに際し、少なくともアルミナ系とジルコニ
ア系の原料を含む耐火性無機骨材９０〜９８ｗｔ％、カ
ーボン系原料２〜１０ｗｔ％に、外率で、熱硬化性樹脂
３〜８ｗｔ％及び鱗片状のフレーク粉と球状のアトマイ
ズ粉からなるアルミニウム粉末０．５〜２ｗｔ％を添加
すると共に、アルミニウム粉末の０．３３〜２倍の重量
のシリコン粉末を添加して混練し、成形、乾燥後、非酸
化性雰囲気において１０００〜１４００℃の温度で焼成
することを特徴とするスライドゲート用プレートの製造
方法。