JP2002113568A - スライドゲート用プレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した鋳造品などの製造に適する耐久性の
すぐれたスライドゲート用プレートの提供。 【解決手段】 スライドゲート用プレートの発明は、ア
ルミナ６０〜８５容量％、ジルコニア５〜１５容量％お
よびカーボン３〜１０容量％を含有する板状の焼体で、
かつ厚さ方向の音波伝播速度が３〜４．５ｋｍ／ｓｅｃ
であることを特徴とするスライドゲート用プレートであ
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、溶融金属を鋳型な
どに供給する際、使用するスライドゲート用プレートに
関する。

【０００２】

【従来の技術】取鍋での二次処理や連続鋳造が一般化し
ている現状では、溶融金属の流量制御などのために、ス
ライドゲート用プレートが不可欠な部材として多用され
ている。

【０００３】ここで、溶鋼容器の湯だし口に設置される
スライドゲート用プレートは、通常、溶融金属の流出孔
を有する２枚もしくは３枚のスライドプレートを積層的
に組み合わせ、相対的な摺動により各流出孔をズラし、
溶融金属の流量を制御できるように構成されている。そ
して、流量を制御された溶融金属は、たとえば浸漬ノズ
ルを介して鋳型（モールド）に供給され、所要の鋳造が
行われる。

【０００４】図１は、浸漬ノズル付きスライドゲート装
置の概略構成を示す断面図である。図１において、１は
溶融金属（溶鋼）容器の溶融金属排出口に対峙する第１
の固定盤、２は前記第１の固定盤１の溶融金属流出孔１
ａに対峙するスライドプレート、３は前記スライドプレ
ート２の溶融金属流出孔２ａに対峙する第２の固定盤、
４は前記第２の固定盤３の溶融金属流出孔３ａに対峙す
る浸漬ノズルである。

【０００５】つまり、３枚のスライドゲート用プレート
の積層型においては、上下の２枚のスライドゲート用プ
レート１、３を固定盤とし、これら固定盤１、３の間に
１枚のスライドプレート２を摺動可能、かつ液密に配置
した構成を採っている。そして、スライドプレート２の
摺動により、溶融金属の流出孔１ａ、２ａ、３ａを適宜
ズラして流量の制御が行われる。

【０００６】なお、上記固定盤１、３およびスライドプ
レート２は、摺動によって、溶融金属の流出孔１ａ、２
ａ、３ａを相対的に開閉し、溶融金属の流量制御を行う
ように機能する。したがって、スライドゲート用プレー
トは、溶融金属流による急激な熱衝撃および摩耗などの
物理的作用に加えて、溶融金属および溶融スラグなどに
よる化学的侵食作用（コロージョン）、さらには、化学
的作用および物理的作用が複合した電食作用（エロージ
ョン）などを受ける。

【０００７】上記スライドゲート用プレートは、摺動・
耐摩耗性および面圧に耐える強度、耐コロージョン性、
耐エロージョン性などの要求に対応して、アルミナ−カ
ーボン材質系、アルミナ−ジルコニア−カーボン材質系
を素材として構成されている。そして、アルミナ−ジル
コニア−カーボン材質系は、耐用性が最も安定している
ことから、鉄鋼業において広く使用されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ルミナ−ジルコニア−カーボン材質系のスライドゲート
用プレートは、実用上、次のような不都合が認められ
る。すなわち、スライドゲート用プレートには、製造手
段に起因すると考えられる品質のバラツキが認められ
る。そして、結果的に、耐用寿命にバラツキを生じて、
取鍋での二次処理や連続鋳造などの工程において、生産
性や歩留りに悪影響を及ぼす恐れがある。

【０００９】ところで、この種のスライドゲート用プレ
ートは、一般的に、次のような手順で製造される。先
ず、アルミナ質、ジルコニア質およびカーボン質の必須
の組成分に、シリカ質、さらに、炭化珪素質などの耐火
性無機骨材、ピッチや黒鉛など、およびバインダー（フ
ェノール樹脂などの熱硬化性樹脂）を添加配合する。次
いで、この配合物を混練して所定の形状に成形し、その
成形体を非酸化性雰囲気中で焼成する。その後、焼成体
に、ピッチあるいはタールを含浸させる工程が採られて
いる。

【００１０】上記したように、スライドゲート用プレー
トは、その製造工程が原料粉末の配合、成形、乾燥、焼
成、含浸と多段的であるため、これら一連の工程を常
時、厳密に制御することが困難であり、製品の品質にバ
ラツキが生じ易い。したがって、製造工程において、適
宜製品を抜き取り、破壊的な手段で特性を試験評価し、
製造ロットの管理を行っているが、実使用時における寿
命（耐用性）のバラツキ回避の困難さは依然残ってい
る。

【００１１】ここで、耐用寿命のバラツキは、常時、ス
ライドゲート用プレートの損傷発生を監視する必要性が
あり、工程の煩雑化を招来する。また、安定的な連続鋳
造が困難になって、生産性および歩留りなどが損なわれ
るという問題を提起する。

【００１２】本発明は、このような事情に対処してなさ
れたもので、安定した鋳造品などの製造に適する耐久性
のすぐれたスライドゲート用プレートの提供を目的とす
る。

【００１３】請求項１の発明は、アルミナ６０〜８５容
量％、ジルコニア５〜１５容量％およびカーボン３〜１
０容量％を含有する板状の焼結体で、かつ厚さ方向の音
波伝播速度が３〜４．５ｋｍ／ｓｅｃであることを特徴
とするスライドゲート用プレートである。

【００１４】請求項１の発明は、次のような知見に基づ
いたものである。すなわち、アルミナ６０〜８５容量
％、ジルコニア５〜１５容量％およびカーボン３〜１０
容量％を含有する板状の焼結体の場合、その厚さ方向の
音波伝播速度（非破壊的な検査）を測定し、音波伝播速
度が３〜４．５ｋｍ／ｓｅｃのとき、実用上、十分な耐
用寿命を呈することを確認した。なお、音波伝播速度Ｖ
（ｋｍ／ｓｅｃ）は、周波数５０ＫＨｚの振動子を用い
た２端子法により測定した伝播時間Ｔ（ｓｅｃ）と板状
の焼結体の厚さＬ（ｃｍ）とから、Ｖ＝Ｌ／Ｔｘ１０の
式で求められる。

【００１５】ここで、焼結体中に占めるアルミナ成分を
６０〜８５容量％、ジルコニア成分を５〜１５容量％、
およびカーボン成分を３〜１０容量％にそれぞれ選択し
たのは、音波伝播速度との関連性を把握することが困難
になる。つまり、上記組成比の範囲外では、組成別ある
いは含有量により音波伝播速度の変化が大きく異なり、
板状焼結体の耐用寿命判定にバラツキないし誤認を生じ
易くなって、結果的に、信頼性の高いスライドゲート用
プレートを提供できない恐れが生じる。

【００１６】一方、音波伝播速度が３ｋｍ／ｓｅｃ未
満、あるいは４．５ｋｍ／ｓｅｃを超えた場合は、所要
の耐用寿命が得られない。つまり、音波伝播速度は、焼
結体の見掛気孔率ないし圧縮率、ピッチなどの含浸量な
どに関連し、特に、見掛気孔率および圧縮強さとの相関
性が大きい。

【００１７】そして、この見掛気孔率および圧縮強さ
が、溶融金属に接触する焼結体の損傷に大きく影響す
る。すなわち、非破壊検査法で、焼結体内の見掛気孔
率、圧縮強さ、含浸量などを推測できるので、結果とし
て焼結体内部の均一性の判定が可能となる。しかも、こ
の評価は、焼結体を破壊せずに（非破壊）行えるので、
評価の対象を全数的に拡大することも可能で、一定品質
のスライドゲート用プレートを選別的に提供できる。

【００１８】請求項１の発明において、スライドゲート
用プレート、要すれば第１の固定盤、第２の固定盤は、
アルミナ成分６０〜８５容量％、ジルコニア成分５〜１
５容量％、およびカーボン成分３〜１０容量％を必須の
組成分とし、その他、シリカ質成分、炭化珪素質なとの
耐火性無機骨材、カーボン原料などを適宜、添加配合し
た組成物を素材とし、常套的な手段従来を基本として製
造できる。

【００１９】請求項１の発明では、アルミナ−ジルコニ
ア−カーボン系がすぐれた耐熱衝撃性、および耐食性を
有するだけでなく、見掛気孔率が低く、また、圧縮強さ
の高い性状を備えた板状の焼結体が選択される。すなわ
ち、溶融金属に接触ないし曝される状態で使用されるス
ライドゲート用プレートの用途において、十分な耐用寿
命もしくは耐久性を有する炭素含有耐火物の安定的な提
供が可能となる。

【００２０】

【発明の実施態様】以下、実施例を説明する。

【００２１】平均粒径３４００〜１μｍのアルミナ粉
末、平均粒径３４００〜１０μｍのジルコニア系粉末、
平均粒径５０〜１μｍのカーボン粉末、フェノール樹脂
を用意し、表１に示すような組成（比容量％）に選択し
て、比較例を含む７種類の原料組成物を調製した。な
お、表１においては、必須の原料成分の組成比のみを示
し、残りの成分比が必須成分以外の耐火物原料であり、
フェノール樹脂の成分比は、外率で４〜６容量％であ
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】次に、上記調製した原料組成物をそれぞれ
所定の形状に成形し、非酸化雰囲気中、１０００℃の温
度で焼成して厚さ４０ｍｍ程度、長さ５００ｍｍ程度、
幅２００ｍｍ程度の板状焼結体を作製した。その後、各
板状焼結体にピッチやタールなどの含浸処理を施して、
７種類のスライドゲート用プレートを得た。

【００２４】次いで、周波数５０ＫＨｚの振動子を用い
た２端子法によって、上記スライドゲート用プレートの
音波伝播時間Ｔ（ｓｅｃ）をそれぞれ測定し、各スライ
ドゲート用プレートの厚さＬ（ｃｍ）とから、Ｖ＝Ｌ／
Ｔｘ１０の式により、音波伝播速度Ｖ（ｋｍ／ｓｅｃ）
を求めた。なお、この音波伝播速度の測定に当たって、
スライドゲート用プレートに対する振動子の圧着強さ
は、０．０１５ＭＰａとした。

【００２５】また、これら各スライドゲート用プレート
の圧着強さ（ＭＰａ）、見掛気孔率をそれぞれ測定した
結果を、前記音波伝播速度Ｖとともに表１に併せて示し
た。なお、表示した数値は、各試料とも３０個の平均値
である。

【００２６】上記各種のスライドゲート用プレートを使
用して、図１に概略構成を断面的に示すスライドゲート
装置をそれぞれ組み立てた。すなわち、溶融金属容器
（容量２００トンの取鍋）の溶融金属排出口側に対峙す
る第１の固定盤１、前記第１の固定盤１の溶融金属流出
孔１ａ側に対峙するスライドプレート２、前記スライド
プレート２の溶融金属流出孔２ａ側に対峙する第２の固
定盤３、および前記第２の固定盤３の溶融金属流出孔３
ａ側に対峙する浸漬ノズル４を図１に示すように組み合
わせ、それぞれ２０組のスライドゲート装置を構成し
た。

【００２７】ここで、第１の固定盤１は、溶融金属容器
の溶融金属排出口側に対峙する領域が円錐状に突設した
構成をなし、かつ円錐状領域のほぼ中央部を厚さ方向に
貫通する溶融金属流出孔１ａを有する。また、スライド
プレート２は、第１の固定盤１の溶融金属流出孔１ａに
対応する溶融金属流出孔２ａを有する。

【００２８】さらに、第２の固定盤３は、浸漬ノズル４
に対峙する領域が円錐状に突設した構成をなし、かつ円
錐状領域のほぼ中央部を厚さ方向に縮径に貫通する溶融
金属流出孔３ａを有する。そして、これらはいずれも、
上記表１に示す組成、および特性を備えた炭素含有焼結
体である。なお、浸漬ノズル４は、アルミナ−黒鉛材質
系製である。

【００２９】次に、容量２００トンの取鍋に、上記各ス
ライドゲート装置を装着して、溶融温度６００℃の溶融
金属を流す実用試験をそれぞれ行って、スライドプレー
ト２に損傷が発生するまでの使用回数（ｃｈ）を求め、
その平均値を表１に併せて示す。また、前記実用平均使
用回数（ｃｈ）に対して、少なくとも２回少ない時点
で、スライドプレート２に損傷が発生した（耐用寿命の
バラツキ）スライドゲート装置数を表１に併せて示す。

【００３０】上記表１から分かるように、請求項１に係
るスライドゲート装置の場合は、比較例のスライドゲー
ト装置の場合に比べて、すぐれた耐用寿命を呈する。つ
まり、スライドゲート用プレートに要求される耐熱衝撃
性や耐食性を備えているため、実用上、十分な耐用寿命
ないし耐久性が得られる。したがって、スライドゲート
装置のメンテナンスなどの簡略化を図れる。

【００３１】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、第１の固定盤、スライドプレート、および第２の
固定盤の材質や寸法、浸漬ノズル本体の材質や形状・寸
法などは、適宜、変更・設定することができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、スライドゲー
ト装置の安定的な連続操作も可能となり、生産性ないし
歩留りの向上、および低コスト化を図れるので、前記操
作上の安定性に伴う高品質の鋳造品製造などに寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】スライドゲート装置の要部構成を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１……第１の固定盤 １ａ……第１の固定盤の溶融金属流出孔 ２……スライドプレート ２ａ……スライドプレートの溶融金属流出孔 ３……第２の固定盤 ３ａ……第２の固定盤の溶融金属流出孔 ４……浸漬ノズル

フロントページの続き (72)発明者 崎田 和志 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内 Ｆターム(参考） 4E004 FA10 4E014 MA05 MA12 4G030 AA17 AA36 AA60 BA29 CA07 GA14 4K055 AA04 JA07 JA11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミナ６０〜８５容量％、ジルコニア
   ５〜１５容量％およびカーボン３〜１０容量％を含有す
   る板状の焼結体で、かつ厚さ方向の音波伝播速度が３〜
   ４．５ｋｍ／ｓｅｃであることを特徴とするスライドゲ
   ート用プレート。