JP2015116571A - 受湯容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受湯容器のスラグライン部のスラグに対する耐用性を向上させ、もって受湯容器の長寿命化を図ること。【解決手段】溶融金属を受け入れるための受湯容器であって、溶融金属と接触する本体部分１１ａが不定形耐火物からなる受湯容器において、スラグと接触する部位に、定形耐火物１１ｂが、その表面が露出するように本体部分１１ａに埋設されて配置され、定形耐火物１１ｂの側面が、前記表面から背面に向けて拡大するテーパー形状、及び凹凸部のうち少なくとも一方を有することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、溶融金属を受け入れるための受湯容器とその製造方法に関する。

受湯容器としてタンディッシュを例に挙げて説明すると、図３に示すように、タンディッシュ１０は取鍋２０からロングノズル３０を介してあるいはオープン鋳込みで溶鋼を受け入れるための受湯容器であり、タンディッシュ１０内の溶鋼は、その底部から浸漬ノズル４０を介してあるいはオープン鋳込みでモールド５０内に排出される。

かかるタンディッシュ１０には、溶鋼中の介在物を低減するために堰１１が設置されることが多い（例えば特許文献１）。すなわち堰１１は、タンディッシュ１０内の溶鋼の流れの方向を上昇流に変えることにより介在物の浮上を促進したり、取鍋から溶鋼とともに流入するスラグの拡散を防止したりすることによって、溶鋼中の介在物を低減するものである。

堰１１は溶鋼流に曝されることから、溶鋼流により熱衝撃を受けるとともに物理的（機械的）あるいは化学的な損耗を受けることになるが、その損耗のメカニズムは堰１１の部位により大きく異なる。すなわち、堰１１の下部（溶鋼に接触する部位（鋼浴部））は、主として溶鋼流の衝突により機械的損耗を受けるのに対し、堰１１の上部（スラグと接触する部位（スラグライン部））は低溶融物で形成されたスラグに接することで、主として化学的損耗を受ける。また、スラグライン部は大気との境界部でもあることから、熱衝撃あるいは熱膨張差による剥離・剥落といった損耗も受ける。

一方、堰１１の材質としては、従来、アルミナ・シリカ質の不定形耐火物（プレキャスト品）が主流である。ところが、アルミナ・シリカ質はスラグによる化学的損耗に対する耐用性が十分とはいえず、現状のところ、スラグの影響を強く受けるスラグライン部の損耗が堰１１の寿命を律速する主要因となっている。

この対策として、堰１１の本体部分はアルミナ・シリカ質としたうえで、スラグライン部にスラグに強い材質（例えばマグネシア質）を配置することが考えられる。しかし、スラグライン部に異材質を配置すると、熱衝撃あるいは熱膨張差によりスラグライン部において剥離・剥落が発生しやすくなるという問題が生じる。特にスラグライン部にマグネシア質を配置すると、本体部分のアルミナ・シリカ質との熱膨張差が大きいため、剥離・剥落がより発生しやすくなる。結果としてスラグライン部のスラグに対する耐用性を向上させることはできず、依然としてスラグライン部の損耗が堰の寿命を律速する主要因となっている。

上述のような部位による損耗のメカニズムの違いによる問題は、タンディッシュの堰に特有の問題ではなく、タンディッシュやその他の受湯容器の内壁部（内張り）等にも生じうる問題である。

特開２００５−１０３５６７号公報

本発明が解決しようとする課題は、受湯容器のスラグライン部のスラグに対する耐用性を向上させ、もって受湯容器の長寿命化を図ることある。

本発明の一観点によれば、溶融金属を受け入れるための受湯容器であって、溶融金属と接触する本体部分が不定形耐火物からなる受湯容器において、スラグと接触する部位に、定形耐火物が、その表面が露出するように前記本体部分に埋設されて配置され、前記定形耐火物の側面が、前記表面から背面に向けて拡大するテーパー形状、及び凹凸部のうち少なくとも一方を有することを特徴とする受湯容器が提供される。

本発明の受湯容器は溶融金属と接触する位置に堰を有するものとすることができ、この堰に本発明を適用することができる。すなわち、堰の本体部分を不定形耐火物とし、スラグと接触する部位に、定形耐火物を、その表面が露出するように前記本体部分に埋設して配置することができる。

本発明において前記不定形耐火物としては、Ａｌ_２Ｏ_３を４０〜８０質量％、ＳｉＯ_２を５〜４０質量％含有するアルミナ・シリカ質不定形耐火物が好適であり、前記定形耐火物としては、ＭｇＯを８０質量％以上含有し、ＳｉＯ_２の含有量が１０質量％以下のマグネシア質定形耐火物が好適である。

更に本発明においては、前記本体部分と前記定形耐火物との熱膨張差を物理的に吸収するために、前記本体部分と前記定形耐火物との間に空隙層又は可縮層が存在する構造とすることが好ましい。

本発明の他の観点によれば、上記本発明の受湯容器を製造する製造方法であって、前記本体部分を画定する型枠の内周面の所定位置に前記定形耐火物の表面が面するように、当該定形耐火物を前記型枠内に配置する工程と、当該型枠内に前記不定形耐火物の材料を流し込む工程と含む受湯容器の製造方法が提供される。

本発明の製造方法は、前記本体部分と前記定形耐火物との間に空隙層又は可縮層を形成するために、前記不定形耐火物の材料を流し込む工程の前に、前記定形耐火物の側面及び背面に、使用時の受熱により空隙層又は可縮層形成する中間層を配置する工程を含むことができる。

本発明の受湯容器によれば、受湯容器のスラグライン部（スラグと接触する部位）に定形耐火物を配置する構造としたことで、そのスラグライン部をスラグに強い材質（例えばマグネシア質）からなる定形耐火物とすることが可能となり、スラグに対する耐用性を向上させることができる。また、その定形耐火物は、本体部分をなす不定形耐火物に埋設されて配置され、しかも当該定形耐火物の側面にテーパー形状や凹凸部を設けたことで、構造的に定形耐火物の抜け落ちや剥離・剥落が生じにくくなり、また、この部位（後述する図１及び図２の符号１１ｃ部分）へのスラグ流入が低減・防止されることとなり、定形耐火物による耐スラグ性の向上効果を長期にわたり維持できる。これにより、受湯容器の長寿命化を図ることができる。

更に、前記本体部分と前記定形耐火物との間に空隙層又は可縮層が存在する構造とすると、前記本体部分と前記定形耐火物との熱膨張差を物理的に吸収することができるので、定形耐火物の抜け落ちや剥離・剥落がより一層生じにくくなり、受湯容器の更なる長寿命化を図ることができる。

本発明の一実施形態による受湯容器の要部を示す縦断面図である。 本発明の他の実施形態による受湯容器の要部を示す縦断面図である。 タンディッシュ（受湯容器）の構造例を示す縦断面図である。

図１は、本発明の一実施形態による受湯容器の要部を示す縦断面図である。本実施形態は、図３に示したようなタンディッシュ１０の堰１１に本発明を適用したものである。

図１に示す堰１１において、溶鋼と接触する本体部分１１ａは不定形耐火物からなり、スラグライン部（スラグと接触する部位）に定形耐火物１１ｂが配置されている。具体的には、定形耐火物１１ｂは、スラグライン部においてその表面が露出するように、本体部分１１ａに埋設して配置されている。なお、図１では本体部分１１ａの片面側にのみ定形耐火物１１ｂを示しているが、実際にはスラグライン部は本体部分１１ａの両面に存在することが多いので、定形耐火物１１ｂは本体部分１１ａの両面に配置するのが一般的である。

本実施形態において定形耐火物１１ｂの側面は、表面から背面に向けて拡大するテーパー形状を有する。また、本体部分１１ａと定形耐火物１１ｂとの間には空隙層又は可縮層１１ｃが存在する。

本実施形態では、上述のように定形耐火物１１ｂの側面がテーパー形状を有するので、構造的に定形耐火物１１ｂの抜け落ちや剥離・剥落が生じにくい。定形耐火物１１ｂの側面をテーパー形状とするほか、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように、定形耐火物１１ｂの側面に凹凸部を設けることによっても、構造的に定形耐火物１１ｂの抜け落ちや剥離・剥落を生じにくくすることができる。更に、テーパー形状と凹凸部を組み合わせてもよい。なお、図２（ｅ）において符号１１ｄは定形耐火物１１ｂの側面に凹凸部を形成するために設置した耐火性Ｏリングである。

また本実施形態では、本体部分１１ａと定形耐火物１１ｂとの間に空隙層又は可縮層１１ｃが存在しており、この空隙層又は可縮層１１ｃが本体部分１１ａと定形耐火物１１ｂとの熱膨張差を物理的に吸収するので、定形耐火物１１ｂの抜け落ちや剥離・剥落がより一層生じにくくなる。この空隙層又は可縮層１１ｃの形成方法については後述する。

本体部分１１ａを構成する不定形耐火物の材質としては、溶鋼に対する耐用性の高い材質、例えば、アルミナ・シリカ質（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、粘土質（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系）、アルミナ・マグネシア質（Ａｉ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系）、アルミナ・スピネル質（Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ系）、アルミナ・炭化珪素・カーボン質（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ−Ｃ系）が挙げられるが、堰１１の本体部分１１ａを構成する材質としては、Ａｌ_２Ｏ_３を４０〜８０質量％、ＳｉＯ_２を５〜４０質量％含有するアルミナ・シリカ質が主流である。

一方、定形耐火物１１ｂの材質としては、スラグに対する耐用性の高い材質、マグネシア質、カルシア質などが挙げられるが、実用面からはマグネシア質、具体的にはＭｇＯを８０質量％以上含有し、ＳｉＯ_２の含有量が１０質量％以下のマグネシア質が好ましい。

次に、図１に示すような本実施形態による堰１１の製造方法を説明する。

まず、本体部分１１ａを画定する型枠の内周面の所定位置（スラグライン部に対応する位置）に定形耐火物１１ｂの表面が面するように、当該定形耐火物１１ｂを前記型枠内に配置する。このとき、定形耐火物１１ａの側面及び背面に、使用時の受熱により空隙層又は可縮層１１ｃ形成する中間層を配置する。その後、当該型枠内に不定形耐火物の材料を流し込む。

ここで、定形耐火物１１ｂの側面及び背面に配置する中間層としては、使用時の受熱により焼失して空隙層を形成する油層、紙層、塗料層、プラスチックフィルム（テープ）層や、使用時の受熱により可縮層を形成するモルタル層などが挙げられる。

なお、本発明において空隙層又は可縮層１１ｃは必須ではなく、空隙層又は可縮層１１ｃを介することなく定形耐火物１ｂを本体部分１１ａ中に埋設して配置してもよい。ただし、特に本体部分１１ａをアルミナ・シリカ質、定形耐火物１１ｂをマグネシア質とした場合、マグネシア質の熱膨張率がアルミナ・シリカ質よりかなり大きいので、その熱膨張差を物理的に吸収する点から、本体部分１１ａと定形耐火物１１ｂとの間には空隙層又は可縮層１１ｃを設けることが好ましい。

以上の実施形態では本発明をタンディッシュの堰に適用したが、本発明はそのほかに、タンディッシュの内張り、その他の受湯容器の内張りにも適用できる。その場合、内張りの本体部分を不定形耐火物とし、そのスラグライン部に上述の要領で定形耐火物を埋設して配置する。

実施例として図１に示した構造の堰１１を有するタンディッシュを連続鋳造に供し、堰１１の耐用性を評価した。併せて、従来例として図１において定形耐火物１ｂを配置せずに本体部分１１ａのみで構成した構造の堰を有するタンディッシュ、及び比較例として図１において定形耐火物１１ｂを本体部分１１ａに埋設する代わりに本体部分１ｂに耐火性接着剤を介して貼り付けた構造の堰を有するタンディッシュについても同様に連続鋳造に供し、それぞれの堰の耐用性を評価した。

その結果、実施例の堰１１については、２１チャージ後（図３に示した取鍋２０の１杯分の連続鋳造を１チャージという。）においても、定形耐火物１ｂの剥離・剥落はほとんど見られず、良好な耐用性が得られた。

一方、定形耐火物１１ｂを配置していない従来例においては、１５チャージで本体部分１１ａのスラグライン部に孔が開き、堰の交換あるいは補修が必要と判断された。

また、定形耐火物１ｂを貼り付けた比較例においては、２０チャージで定形耐火物１１ｂが大きく剥離・剥落し、堰の交換あるいは補修が必要と判断された。

１０ タンディッシュ（受湯容器）
１１ 堰
１１ａ 本体部分
１１ｂ 定形耐火物
１１ｃ 空隙層又は可縮層
１１ｄ 耐火性Ｏリング
２０ 取鍋
３０ ロングノズル
４０ 浸漬ノズル
５０ モールド

Claims (6)

1. 溶融金属を受け入れるための受湯容器であって、溶融金属と接触する本体部分が不定形耐火物からなる受湯容器において、
   スラグと接触する部位に、定形耐火物が、その表面が露出するように前記本体部分に埋設されて配置され、
   前記定形耐火物の側面が、前記表面から背面に向けて拡大するテーパー形状、及び凹凸部のうち少なくとも一方を有することを特徴とする受湯容器。
2. 溶融金属と接触する位置に堰を有し、この堰において、溶融金属と接触する本体部分が不定形耐火物からなり、かつスラグと接触する部位に、定形耐火物が、その表面が露出するように前記本体部分に埋設されて配置されている請求項１に記載の受湯容器。
3. 前記不定形耐火物が、Ａｌ_２Ｏ_３を４０〜８０質量％、ＳｉＯ_２を５〜４０質量％含有するアルミナ・シリカ質不定形耐火物であり、前記定形耐火物が、ＭｇＯを８０質量％以上含有し、ＳｉＯ_２の含有量が１０質量％以下のマグネシア質定形耐火物である請求項１又は２に記載の受湯容器。
4. 前記本体部分と前記定形耐火物との間に空隙層又は可縮層が存在する請求項１〜３のいずれかに記載の受湯容器。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の受湯容器を製造する製造方法であって、
   前記本体部分を画定する型枠の内周面の所定位置に前記定形耐火物の表面が面するように、当該定形耐火物を前記型枠内に配置する工程と、
   当該型枠内に前記不定形耐火物の材料を流し込む工程と含む受湯容器の製造方法。
6. 前記不定形耐火物の材料を流し込む工程の前に、前記定形耐火物の側面及び背面に、使用時の受熱により空隙層又は可縮層形成する中間層を配置する工程を含む請求項５に記載の受湯容器の製造方法。

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