JP2005152949A

JP2005152949A - スライドプレート

Info

Publication number: JP2005152949A
Application number: JP2003395634A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Suzuki; 秀明鈴木; Nobuhiko Imai; 伸彦今井; Hiroaki Morii; 浩明森井
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】本発明の目的は、溶鋼温度を低下させることなく、耐熱衝撃性、耐摩耗性に優れた連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートを提供することにある。
【解決手段】本発明のスライドプレートは、連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートの閉栓相当帯域に、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばタンディッシュからモールドへ溶鋼を注入する際に溶鋼の流量制御を行なう連続鋳造用スライディングノズルに使用されるスライドプレートに関し、更に詳細には閉栓相当帯域にＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設したスライドプレートに関するものである。

鋼等の連続鋳造において、鋳造初期には、タンディッシュへの注湯開始時の酸化等の影響で、非金属介在物の量が多くなり易い。このための対策としては、予めタンディッシュ内に溶鋼を注入し、ある程度の時間をとって、溶鋼中の介在物を浮上分離させてから鋳造を開始する方法が考えられる。しかし、タンディッシュのスライディングノズルを閉じた状態として、溶鋼を注入し、その状態を保持すると、タンディッシュ耐火物から外壁への抜熱等により、溶鋼の温度が低下して溶鋼と耐火物とが接する部分に凝固膜が形成され易い。特に、溶鋼とスライディングノズルとが接する部分はタンディッシュの底部に相当しており、注ぎ上げ保持中の溶鋼の対流によって、温度の低い溶鋼が集まり易く、凝固膜が形成され易い。このため、溶鋼の保持を終えて鋳造を開始するためにスライディングノズルを開いても流出口近傍に形成された凝固膜のために流出口が自然開口せず、溶鋼を鋳型へ流出させることができない場合がある。

このような問題を解決するため、例えば特許文献１には、溶融金属用容器の底壁に設けられた上部固定ノズルと、前記上部固定ノズルの下部に固定された、前記上部固定ノズルと合致する開口を有する固定板と、前記固定板の下部に慴動自在に取り付けられた、前記固定板の開口と合致する開口を有する慴動板と、前記慴動板の開口の下部に固定された下部慴動ノズルとから構成される慴動ノズル装置において、前記固定板を、その開口の下方端を一部切欠き、この切欠き内に、上部あるいは下部角部にその円周方向にそって溝が形成された、耐溶損性に優れた耐火物でなるガス吹込みリングを嵌合させたもので構成し、前記固定板の外部から、前記溝内に導入した不活性ガスを、前記固定板と前記ガス吹込みリングとの接合部から、前記上部固定ノズル内に吹込むようにしてなることを特徴とする溶融金属用容器の慴動ノズル装置が開示されている。即ち、特許文献１は、スライディングノズルを閉じるプレートの閉栓に相当する部分に複数の貫通孔が穿孔された耐火物煉瓦を配設し、貫通孔からタンディッシュ内の溶鋼中に不活性ガスを吹き込む構成を有するものである。

また、特許文献２には、タンディッシュ内の溶鋼をその底部に設けられた流出口から、上ノズル、前記流出口を開閉可能なスライディングプレートを有するスライディングノズル、および浸漬ノズルを介して鋳型内に供給して連続的鋳造を行う鋼の連続鋳造方法であって、前記スライディングプレート上側表面の少なくとも前記スライディングノズルを閉状態としたときに前記流出口を塞ぐ部分を気孔率が１０〜３０％かつ平均気孔径が５〜１５０μｍの耐火物を有するポーラス煉瓦で構成し、前記スライディングノズルを閉じた状態で、前記ポーラス煉瓦の前記流出口を塞ぐ部分より下記式１を満足する流量Ｑ（Ｌ／ｍｉｎ）で不活性ガスを吹き込みつつ、前記タンディッシュ内に所定量の溶鋼を注ぎ上げ、前記スライディングノズルを開き、鋳造を開始することを特徴とする鋼の連続鋳造方法：
２×１０^−３×π（ｄ／２）^２≦Ｑ≦４．３×Ｖ・・・・式１
ただし、ｄ：タンディッシュ上ノズル下端部の内径（ｍｍ）、Ｖ：タンディッシュ内注ぎ上げ保持時の溶鋼容量（ｔｏｎ）である；が開示されている。即ち、特許文献２は、スライディングノズルを閉状態としたときに流出口を塞ぐ部分に通気性の高いポーラス煉瓦を配し、ポーラス煉瓦からタンディッシュ内の溶鋼中に不活性ガスを吹き込むものである。また、特許文献２の［００１９］段落には、「ポーラス煉瓦１５としては、気孔率１０〜３０％かつ平均気孔径５〜１５０μｍで耐火性の高いものを用いることが好ましい。このような耐火性の高いポーラス煉瓦としては、Ａｌ_２Ｏ_３質、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｓｐｉｎｅｌ質、ＭｇＯ質、または、Ｓｐｉｎｅｌ質が好適である。」旨の記載もある。

また、本出願人は、先に特願２００２−１５５７７８号としてジルコニア質ポーラス耐火物及びその製造方法を出願している。

特開昭５７−１３０７６１号公報特許請求の範囲特開２００２−３４６７０７号公報特許請求の範囲［００１９］段落

しかしながら、特許文献１に記載されているような貫通孔から溶鋼中に不活性ガスを噴出させる方法では、溶鋼を撹拌することにより、低温溶鋼のタンディッシュ底部への集積を抑制して自然開口率をある程度向上させることができるが、一般的に貫通孔を穿孔した耐火物はＡｌ_２Ｏ_３−Ｃ質煉瓦が多く、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃ質煉瓦はカーボンを含有しているため、熱伝導率が高く、溶鋼温度を低下させ易く、そのため、かえって凝固膜の生成を促してしまうことがあり、その効果は充分ではない。

また、特許文献２に記載されているようなポーラス煉瓦からガス吹きを利用する鋼の連続鋳造方法において、プレートの閉栓部に適用されるポーラス煉瓦は、気孔率が１０〜３０％で、平均気孔径が５〜１５０μｍのＡｌ_２Ｏ_３質、Ａｌ_２Ｏ_３−スピネル質、ＭｇＯ質またはスピネル質耐火物である。これらの耐火物の中で、Ａｌ_２Ｏ_３質耐火物は、骨材となるＡｌ_２Ｏ_３粒をＳｉＯ_２質のガラスで結合して強度付与しており、ガス吹き時に、ＳｉＯ_２が溶融し結合力が低下するため溶鋼流によりポーラス部が摩耗することがあり、そのため、スライドプレートを慴動させると、摩耗部に地金を引き込み易く、多数回使用できないという問題がある。更に、Ａｌ_２Ｏ_３−スピネル質、ＭｇＯ質またはスピネル質のような他の耐火物は、高温下において高熱膨張率を有する材質であり、また、結合力にも欠けるため、耐熱衝撃性、耐摩耗性の点で充分ではなく、自然開口率を向上させることはできるものの、多数回使用には適していない。

更に、特願２００２−１５５７７８号のジルコニア質ポーラス耐火物は、主としてスライドプレート孔内壁面、あるいはノズル孔内壁面に堆積する閉塞物を洗浄することを目的に、ガス吹き機能付きプレート耐火物のガス流路部材としてジルコニア質ポーラス耐火物を適用するものであり、タンディッシュ内の溶鋼撹拌を目的としてスライドプレート閉栓相当帯域にＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設する本発明とは異なるものである。また、特願２００２−１５５７７８号のジルコニア質ポーラス耐火物は、圧縮強度が１００ＭＰａ以上であるところに特徴を有するものである。

従って、本発明の目的は、溶鋼温度を低下させることなく、耐熱衝撃性、耐摩耗性に優れた連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートを提供することにある。

即ち、本発明のスライドプレートは、連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートの閉栓相当帯域に、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設することを特徴とする。

また、本発明のスライドプレートは、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、ＺｒＯ_２含有量が９０質量％以上、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量が３〜９質量％、及び残部が不可避的不純物からなり、見掛気孔率が１〜３０％の範囲内にあり、１４００℃での熱間曲げ強度が１５ＭＰａ以上であり、且つ圧縮強度が３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満であることを特徴とする。

本発明のスライドプレートによれば、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は溶鋼が対流しているガス吹き時においても結合力が低下することがないため溶鋼流による摩耗が生じ難く、また、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の損傷低減に伴いＺｒＯ_２質ポーラス耐火物からガス吹きするスライドプレートの多数回使用が可能となるという効果を奏するものである。

本発明は、連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートの閉栓相当帯域に、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設するものである。ここで、本発明において、使用可能なＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、ＺｒＯ_２含有量が９０質量％以上、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量が３〜９質量％、及び残部が不可避的不純物からなり、見掛気孔率が１〜３０％の範囲内にあり、１４００℃での熱間曲げ強度が１５ＭＰａ以上であり、且つ圧縮強度が３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満であるものである。

なお、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物において、ＺｒＯ_２含有量は９０質量％以上、好ましくは９２〜９６質量％の範囲内である。ＺｒＯ_２含有量が９０質量％未満であると、耐食性が低下するために好ましくない。

また、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物において、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量は３〜９質量％、好ましくは４〜８質量％の範囲内である。これらの成分の含有量が３質量％未満では、耐スポーリング性が低下するために好ましくなく、また、該含有量が９質量％を超えると、耐食性が低下するために好ましくない。

更に、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物においては、上記成分の残部として不可避的不純物が含まれることがある。不可避的不純物の許容量は、５質量％以下、好ましくは３質量％以下である。ここで、不可避的不純物の含有量が５質量％を超えると、耐食性が低下するために好ましくない。

上述のような組成を有する前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、その圧縮強度が３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満、好ましくは５０〜８０ＭＰａの範囲内にある。ここで、圧縮強度が３０ＭＰａ未満であると、耐食性や耐摩耗性が低下するために好ましくなく、また、圧縮強度が１００ＭＰａ以上となると、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の組織が緻密となり易く、ガス吹き込み量を充分に確保することができないことがあり、タンディッシュ内の溶鋼を撹拌することを目的とするスライドプレート閉栓相当帯域の部材としては不適である。

また、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、見掛気孔率が１〜３０％、好ましくは１５〜２５％の範囲内にある。ここで、見掛気孔率が１％未満では、所望とするガス吹き込み量を確保することができないために好ましくなく、また、見掛気孔率が３０％を超えると、ポーラスとなり過ぎて、充分な耐熱衝撃性及び耐摩耗性を確保することができなくなるために好ましくない。

更に、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、１４００℃での熱間曲げ強度が１５ＭＰａ以上、好ましくは２０〜４０ＭＰａの範囲内にある。ここで、１４００℃での熱間曲げ強度が１５ＭＰａ未満であると、耐摩耗性が低下するために好ましくない。

上述のような組成並びに特性を有する前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、緻密質ジルコニア耐火物に比して耐食性は若干低下しているものの、通常の鋼種についてはＡｌ_２Ｏ_３−Ｃ質スライドプレート用耐火物とほぼ同等の耐食性が得られ、スライドプレート用耐火物として要求される耐食性を具備するものである。

前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、使用するジルコニア原料の粒度構成や、成形圧力をコントロールすることで製造することが可能となる。例えば、前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の製造方法の一例を挙げると、粒径１．４〜０．３ｍｍのマグネシア、カルシアまたはイットリアによる安定化または部分安定化ジルコニア原料及びＺｒＯ_２含有量９５質量％以上の未安定化ジルコニア原料からなる群から選択された１種または２種以上２０〜６０質量％と、粒径０．３ｍｍ未満のマグネシア、カルシアまたはイットリアによる安定化または部分安定化ジルコニア微粉及びＺｒＯ_２含有粒径９５重量％以上の未安定化ジルコニア微粉からなる群から選択された１種または２種以上４０〜８０質量％から構成されるジルコニア原料混合物１００質量部に対し、外掛で０．５〜５質量部の結合剤を添加、混練し、得られた混練物を所定の形状に成形し、１６００〜１９００℃、好ましくは１７５０〜１８５０℃の温度範囲で焼成することである。

前記ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の製造例において、粒径１．４〜０．３ｍｍのマグネシア、カルシアまたはイットリアによる安定化または部分安定化ジルコニア原料及びＺｒＯ_２含有量９５質量％以上の未安定化ジルコニア原料からなる群から選択された１種または２種以上の添加・配合量は、２０〜６０質量％、好ましくは３０〜５０質量％の範囲内である。ここで、該添加・配合量が２０質量％未満であると、通気性が低下するために好ましくなく、また、該添加・配合量が、６０質量％を超えると、強度が低下するために好ましくない。なお、前記ジルコニア原料の粒径が１．４ｍｍを超えると、強度が低下するために好ましくない。また、未安定化ジルコニアのＺｒＯ_２含有量が９５質量％未満であると、耐食性が低下するために好ましくない。

次に、粒径０．３ｍｍ未満のマグネシア、カルシアまたはイットリアによる安定化または部分安定化ジルコニア微粉及びＺｒＯ_２含有量９５質量％以上の未安定化ジルコニア微粉からなる群から選択された１種または２種以上の添加・配合量は、４０〜８０質量％、好ましくは５０〜７０質量％の範囲内である。ここで、該添加・配合量が４０質量％未満であると、強度が低下するために好ましくなく、また、該添加・配合量が８０質量％を超えると、通気性が低下するために好ましくない。また、未安定化ジルコニアのＺｒＯ_２含有量が９５質量％未満であると、、強度が低下するために好ましくない。

上記ジルコニア原料混合物１００質量部に対し、外掛で０．５〜５質量部、好ましくは１〜４質量部の結合剤を添加、混練し、得られた混練物を所定の形状に成形し、１６００〜１９００℃、好ましくは１７５０〜１８５０℃の温度範囲で焼成することによりＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を製造することができる。ここで、結合剤としては、例えばパルプ廃液、糖蜜、リグニンスルホン酸、水などを使用することができる。また、結合剤の添加・配合量が外掛で０．５質量部未満であると、充分な生角強度が得られないために好ましくなく、また、該添加・配合量が外掛で１０質量部を超えると、成形性が低下するために好ましくない。

上述のようなＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の製造例によれば、得られた成形体を８０〜１５０℃、好ましくは１００〜１２０℃の温度で、６〜３０時間、好ましくは１０〜２０時間乾燥し、次いで、１６００〜１９００℃、好ましくは１７５０〜１８５０℃の温度範囲で３〜１５時間、好ましくは４〜１０時間焼成する。

なお、焼結助剤として酸化クロム微粉を１〜５質量％、好ましくは１〜２質量％程度添加・配合することができる。ここで、酸化クロム微粉の添加・配合量が１質量％未満では、その添加効果はなく、また、該添加・配合量が５質量％を超えると、通気性が低下するために好ましくない。

本発明のスライドプレートは、上述のようにして得られたＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートの閉栓相当帯域に配設するものである。ここで、スライドプレートの閉栓相当帯域、即ち、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設した部位以外は、慣用の耐火物で構成することができ、例えば高Ａｌ_２Ｏ_３質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃ質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｃ質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２−Ｃ質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−Ｃ質耐火物、Ａｌ_２Ｏ_３−ＺｒＯ_２−Ｃ質耐火物等を用いることができる。

以下に実施例を挙げて本発明のスライドプレートを更に説明する。
表１に示す配合物をウェットパンミキサーで混練し、得られた混練物を油圧プレスで１５０ｍｍ×７５ｍｍ×３０ｍｍの形状に成形し、得られた成形体を１２０℃で２４時間乾燥後、１８００℃で６時間焼成してＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を得た。得られたＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の諸特性を表１に示す。また、比較として従来品の高Ａｌ_２Ｏ_３質ポーラス耐火物の諸特性も併記する。

次に、本発明のスライドプレートの１実施態様を図１に示す。スライドプレート（１）は、スライドプレート本体（２：組成＝アルミナ８０質量％、Ｃ８質量％、シリカ１２質量％）、開孔部（３：直径８０ｍｍ）及び閉栓相当帯域（４）から構成されている。このような構成を有するスライドプレート（１）の閉栓相当帯域（４）に、上記表１中のＺｒＯ_２質ポーラス耐火物２と同様の組成の耐火物を配設し、厚さ４０ｍｍの本発明品のスライドプレートを作製した。
得られたスライドプレートを、連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートとして使用して連続鋳造機で鋼の鋳造を実施した。スライドプレート閉の状態でＺｒＯ_２質ポーラス耐火物からガス吹きしながら、タンディッシュ内に溶鋼を所定量注ぎ上げた後に、スライドプレートを開としたところ、問題なく自然開口することができた。また、鋳造終了後にＺｒＯ_２質ポーラス耐火物の損傷状態を確認したところ、閉栓相当帯域（４）に高Ａｌ_２Ｏ_３質ポーラス耐火物（組成＝Ａｌ_２Ｏ_３８０質量％、ＳｉＯ_２２０質量％）を用いたスライドプレートを使用して同条件で鋳造した際に、このスライドプレートは慴動面から約２〜４ｍｍ凹状に損傷していたのに対し、本発明品のスライドプレートの閉栓相当帯域（４）に配設されたＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は殆ど損傷しておらず、充分に多数回使用に耐え得ることが確認された。

本発明のスライドプレートは、連続鋳造用連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートとして各種鋼の連続鋳造に適用することができる。

本発明のスライドプレートの１実施態様を示す図である。

符号の説明

１スライドプレート
２スライドプレート本体耐火物
３開孔部
４閉栓相当帯域

Claims

連続鋳造用スライディングノズルのガス吹き機能付きスライドプレートの閉栓相当帯域に、ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物を配設することを特徴とするスライドプレート。
ＺｒＯ_２質ポーラス耐火物は、ＺｒＯ_２含有量が９０質量％以上、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＣａＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選択される１種または２種以上の含有量が３〜９質量％、及び残部が不可避的不純物からなり、見掛気孔率が１〜３０％の範囲内にあり、１４００℃での熱間曲げ強度が１５ＭＰａ以上であり、且つ圧縮強度が３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ未満である、請求項１記載のスライドプレート。