JP2021502253A - スライドゲート用の耐火性プレート、当該プレートにおける材料としての溶融原料の使用及び当該プレートを備えた溶融容器 - Google Patents

Abstract

本発明は、溶鋼の流量を制御するためのスライドゲート用の耐火性プレート、当該プレートにおける材料としての溶融原料の使用及び溶融容器からの溶鋼の流量を制御するために当該プレートを備えた、溶鋼を入れるための溶融容器に関する。

Description

本発明は、溶鋼の流量を制御するためのスライドゲート用の耐火性プレート、当該プレートにおける材料としての溶融原料の使用及び溶融容器からの溶鋼の流量を制御するために当該プレートを備えた溶鋼を入れるための溶融容器に関する。

スライドゲートにおける耐火性プレートは、溶鋼又は溶融鋼を入れるための溶融容器からの溶鋼の流量を制御するために用いられる。当該溶融容器は、特に、鋼を鋳造するための連続鋳造設備における取鍋（「レードル」）又は中間鍋（「タンディッシュ」）でもよい。当該溶融容器内にある溶融鋼を、プロセス技術的にこの溶融容器の下流に接続された装置において鋳造するために、当該溶融容器は、特に当該溶融容器の底部に配置された開口部を備える。当該開口部を通じた溶鋼の流量を制御するために、スライドゲートにおいて耐火性プレートが使用される。この場合に、当該プレートは、溶鋼を通過させることが可能な通過孔を備える。

スライドゲートは、溶融容器の開口部の領域内に配置されている。当該スライドゲートは、開口部からの溶鋼の流量を制御するために複数の耐火性プレートを備える。この点で、当該スライドゲートは、通常、溶融容器の開口部と整列したそれぞれ１つの通過孔を備えた１つ又は２つの固定耐火プレートを備える。更なる耐火性プレート、いわゆる「スライドプレート」は、固定プレートに対して平滑に着接しており、この固定プレートに対して移動可能に配置されている。この場合に、スライドプレートは、スライドプレートの通過孔が固定プレートの通過孔と整列する第１の位置へと移動可能であり、こうして溶鋼は、溶融容器の開口部とプレートの互いに整列した通過孔とを通じて溶融容器から流出し得る。更に、スライドプレートは、固定プレートの通過孔がスライドプレートによって閉じられる第２の位置へと移動可能である。スライドプレートを移動させるために、液圧式駆動装置又は電気式駆動装置を想定し得る。

スライドプレートの上部に配置されている固定耐火性プレートは、「上部プレート」又は「底部プレート」とも呼称される。本明細書では、「プレート」とは、「上部プレート」だけでなく、「スライドプレート」のことも指す。

スライドゲートにおけるプレートは、耐火性セラミック材料からなる。

溶鋼がプレートの通過孔を通じて通過する間に、このプレートは、極度の温度変動、極度の温度及び極度の機械的又は腐食性侵食に曝される。この場合に、極度の温度変動は、スライドゲートの開閉の間だけでなく、通過孔を通じて溶融鋼が通過する間にもプレート内部の温度勾配に基づいて生ずる。

これらの極度の負荷に耐えるために、プレートの耐火性セラミック材料は、高い耐火性の他にも、特に高い耐熱衝撃性及び高い耐食性を有さねばならない。

しかしながら、この場合に、知られているように、耐火性プレートを製造するための従来技術で公知の耐火性セラミック材料の場合に、これらの耐性の１つを改善すると、結果として別の耐性が悪化するというジレンマがある。この点で、例えば、プレートを製造するための従来技術で公知の耐火性材料の場合に、耐食性を改善すると、結果として耐熱衝撃性が悪化する場合がある。

Ｈａｒｍｕｔｈ Ｈ．， Ｍａｎｈａｒｔ Ｃｈ．， Ａｕｅｒ Ｔｈ．， Ｇｒｕｂｅｒ Ｄ．："Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｏｃｋ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ"， ＣＦＩ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｏｒｕｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｖｏｌ． ８４， Ｎｒ． ９， ｐｐ． Ｅ８０ − Ｅ８６ （２００７） "Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ"， Ｊ． Ａｍ． Ｃｅｒａｍ． Ｓｏｃ． １９５５； ３８ （１）： ３−１ Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ ＤＰＨ："Ｕｎｉｆｉｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎｔｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｒｉｔｔｌｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ"， Ｊ． Ａｍ． Ｃｅｒａｍ． Ｓｏｃ． １９６９； ５２ （１１）： ６００−０４

この背景に対して、本発明の課題は、高い耐熱衝撃性だけでなく、高い耐食性も有する溶鋼の流量を制御するためのスライドゲート用の耐火性プレートを提供することである。特に、本発明の課題は、高い耐熱衝撃性及び高い耐食性、特に従来技術で公知のプレート用の耐火性セラミック材料より高い耐熱衝撃性及び耐食性を有する、鋼を鋳造するための連続鋳造設備における取鍋又は中間鍋のスライドゲート用の当該プレートを提供することである。

本発明の更なる課題は、溶融容器からの溶鋼の流量を制御するための少なくとも１つの当該プレートを備えた溶鋼を入れるための溶融容器を提供することである。

上記課題の解決のために、本発明によれば、溶鋼の流量を制御するためのスライドゲート用の耐火性プレートであって、以下の元素をそれぞれ以下の質量割合の範囲内のある割合で：
アルミニウム：４６質量％〜５５質量％、
酸素：４２質量％〜４９質量％、
炭素：０．１質量％〜３質量％、
ケイ素：０．１質量％〜４質量％
を有する溶融原料を含む、耐火性プレートが提供される。

驚くべきことに、本発明の範囲において、スライドゲート用の耐火性プレートが、上記元素を上記質量割合で有する上記溶融原料の形態の耐火性材料を有する場合に、上記の課題を解決するスライドゲート用の耐火性プレートを提供できることが判明した。特に、本発明によれば、当該溶融原料を有するプレートによって、高い耐熱衝撃性だけでなく、高い耐食性も同時に有するプレートを提供できることが確認された。

本明細書では、「プレート」とは、スライドゲート用の上部プレート、底部プレート又はスライドプレートを指し、しかも未焼成（特に樹脂結合した）プレートだけでなく、焼成（特に炭素結合した）プレートも指す。

本明細書で「本発明による溶融原料」とも呼称される、本発明によるプレートの「溶融原料」は、溶融物の冷却された凝固物から得られた原料である。従来技術による溶融原料は、例えば溶融コランダム又は溶融マグネシアの形態で知られている。

本発明者らは、本発明によるプレートの良好な耐熱衝撃性及び良好な耐食性は、本発明による溶融原料中に上記元素の本発明による割合で形成される、本発明による溶融原料中の相に起因すると推測している。

本発明による溶融原料中の元素の本明細書中に開示される質量割合は、それぞれ、本発明によるプレート中の本発明による溶融原料の全質量に対する。

本発明による溶融原料中の元素の質量割合は、ＡＳＴＭ Ｅ １５０８−９８（再承認２００３年）に従って測定される。

本発明による溶融原料中のアルミニウムの質量割合は、４６質量％〜５５質量％の範囲内である。本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性、特にその耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料中のアルミニウムの割合が４９．６質量％の割合に近づくほど一層改善されることが確認された。この点で、より有利には、本発明による溶融原料中のアルミニウムの割合は、４７質量％〜５３質量％の範囲内で、更により有利には４８質量％〜５２質量％の範囲内で想定し得る。

本発明による溶融原料中の酸素の質量割合は、４２質量％〜４９質量％の範囲内である。本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性、特にその耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料中の酸素の割合が４５．８質量％の割合に近づくほど一層改善されることが確認された。この点で、より有利には、本発明による溶融原料中の酸素の割合は、４３質量％〜４９質量％の範囲内で、更により有利には４４質量％〜４９質量％の範囲内で想定し得る。

本発明による溶融原料中の炭素の質量割合は、０．１質量％〜３質量％の範囲内である。本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性、特にその耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料中の炭素の割合が０．５質量％の割合に近づくほど一層改善されることが確認された。この点で、より有利には、本発明による溶融原料中の炭素の割合は、０．２質量％〜２．０質量％の範囲内で、更により有利には０．３質量％〜１．０質量％の範囲内で想定し得る。

本発明による溶融原料中のケイ素の質量割合は、０．１質量％〜４質量％の範囲内である。本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性、特にその耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料中のケイ素の割合が１．１質量％の割合に近づくほど一層改善されることが確認された。この点で、より有利には、本発明による溶融原料中のケイ素の割合は、０．５質量％〜３質量％の範囲内で、更により有利には０．５質量％〜２質量％の範囲内で想定し得る。

更に、本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性、特にその耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料が、更に窒素を、有利には０．０１質量％〜０．３質量％の範囲内の質量割合で有すると更に改善できることが確認された。

本発明によれば、本発明によるプレートの耐火特性は、本発明による溶融原料が、特に上述の割合でアルミニウム、ケイ素、酸素、炭素及び窒素の元素の他に、更なる元素の割合を含む場合に悪化し得ることが確認された。したがって、有利な実施形態によれば、本発明によるプレートの本発明による溶融原料は、アルミニウム、酸素、炭素、ケイ素及び窒素の各元素を、それぞれ溶融原料の全質量に対して、少なくとも９８質量％の総割合で有し、更により有利には少なくとも９９質量％の総割合で有することを想定している。

それに対応して、本発明による溶融原料は、アルミニウム、酸素、炭素、ケイ素及び窒素の各元素の他に、更なる元素を、それぞれ本発明による溶融原料の全質量に対して、２質量％未満の総割合で、更により有利には１質量％未満の総割合で有することを想定し得る。

有利な実施形態によれば、本発明による溶融原料は、ケイ素の元素を、全体的に又は部分的にＳｉＣ（炭化ケイ素）の形態で有することを想定している。有利には、本発明による溶融原料は、ケイ素を主としてＳｉＣの形態で有することを想定している。一実施形態によれば、本発明による溶融原料は、０．１質量％〜３質量％の範囲内のＳｉＣの割合を有することを想定している。

驚くべきことに、本発明の範囲では、本発明によるプレートは、特に、本発明によるプレート中の本発明による溶融原料がＡｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を含む場合に、優れた耐熱衝撃性及び耐食性を有することが確認された。有利な実施形態によれば、本発明によるプレートの本発明による溶融原料は、Ａｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を０．０５質量％〜１０質量％の範囲内の割合で有することを想定している。

有利な実施形態によれば、本発明による溶融原料は、ＳｉＣ相及びＡｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を、０．１５質量％〜１１．５質量％の範囲内の総質量で、更により有利には０．５質量％〜１１．５質量％の範囲内の総質量で有することを想定している。

有利には、本発明によれば、本発明による溶融原料がコランダム（Ａｌ_２Ｏ_３）相を、有利には主相として、特に有利には本発明による溶融原料の全質量に対して少なくとも５０質量％の割合で含むことを想定している。有利な実施形態によれば、本発明による溶融原料は、コランダム相を、８０質量％〜９８質量％の範囲内の割合で、更により有利には８５質量％〜９８質量％の範囲内の割合で有する。

更なる相として、本発明による溶融原料は、以下の相：金属ケイ素、金属アルミニウム又はＡｌ_４Ｏ_４Ｃの少なくとも１つを、有利には３質量％未満の総質量で有し得る。

本発明による溶融原料のＳｉＣ、Ａｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１、コランダム、金属相及びＡｌ_４Ｏ_４Ｃの質量割合についての上記の表記は、それぞれ、本発明による溶融原料の全質量に対する。

本発明によれば、本発明による溶融原料の粒度は、本発明によるプレートの耐熱衝撃性及び耐食性に影響を及ぼすことが確認された。この点で、本発明によるプレートの耐熱衝撃性及び耐食性は、本発明による溶融原料が粗粒分を有する結晶粒、したがって大きな平均粒度を有する結晶粒を有する場合に特に高いことが確認された。この点で、有利な実施形態によれば、本発明による溶融原料は、０．５ｍｍを上回る平均粒度を有する結晶粒を含むことを想定している。特に有利には、本発明によるプレート中の本発明による溶融原料の少なくとも４５質量％が、少なくとも０．５ｍｍの平均粒度で存在することを想定している。更なる実施によれば、本発明による溶融原料の少なくとも４５％は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の平均粒度で、特に有利には０．５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の平均粒度で存在することを想定している。一実施形態によれば、本発明による溶融原料の多くとも５５質量％が、０．５ｍｍ未満の平均粒度で存在することを想定している。粒度について質量％で示された表記は、それぞれ、本発明による溶融原料の全質量に対する。粒度は、ＤＩＮ ＥＮ ９３３−２：１９９６−０１に従って測定されている。

本発明によるプレートの本発明による溶融原料を製造するために、まず、原料の装填物を供し、この装填物を溶融させて溶融物にし、引き続きその溶融物を冷却する。本発明によるプレート中で使用されるように、溶融物の冷却された凝固物がその後に本発明による溶融原料に相当する。本発明による溶融原料を、本発明によるプレートを製造するための原料として供するために、溶融物の冷却された凝固物を破片状に処理する、したがって所望の粒度へと、特に上記の粒度へと細砕することができる。

アルミニウム、ケイ素及び酸素の上記の割合を有する本発明による溶融原料を供するために、本発明による溶融原料を製造するために供する装填物は、一方で有利にはアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）に基づく少なくとも１つの原料及び他方で以下の原料：二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）に基づく原料又は二酸化ケイ素とアルミナとに基づく原料の少なくとも１つを含む。特に有利には、本発明による溶融原料を製造するために供する装填物は、一方でアルミナに基づく原料及び他方で二酸化ケイ素とアルミナとに基づく少なくとも１つの原料を含む。

アルミナに基づく原料は、有利には、以下の原料：か焼アルミナ、溶融コランダム又は焼結コランダムの少なくとも１つの形態で存在し得る。特に有利には、アルミナに基づく原料として、か焼アルミナの形態の原料が存在する。

二酸化ケイ素とアルミナとに基づく原料は、有利には、以下の原料：カオリン、メタカオリン又はシャモットの少なくとも１つの形態で存在し得る。

二酸化ケイ素に基づく原料は、有利にはマイクロシリカの形態で存在し得る。

本発明による溶融原料中の炭素の割合を供するために、本発明による溶融原料を製造するために供する装填物は、有利には少なくとも１つの炭素担体、したがって遊離炭素の担体である原料を含む。有利には、炭素担体として黒鉛が存在する。

本発明による溶融原料中の窒素の割合を供するために、有利には、上記装填物を、例えば空気からの窒素を含む雰囲気中で溶融させることを想定している。その点で、窒素は、溶融の間に周囲雰囲気から溶融原料中へと取り込まれる。

本発明による溶融原料を製造するための装填物の原料は、溶融原料が装填物の溶融及び冷却後に本明細書に挙げられる組成を有するように組み合わせられる。この点で、装填物の炭素の部分（特にＣＯ_２の形態）及び二酸化ケイ素の部分は、溶融の間に気相に変わり、それに対応して気化し、したがってもはや溶融原料に供されないことが確認された。したがって、本発明による溶融原料が溶融される装填物は、通常、本発明による溶融原料より高い割合のケイ素及び炭素を含有する。

本発明による溶融原料を製造するために供する装填物は、有利にはアルミナに基づく原料、アルミナと二酸化ケイ素とに基づく原料及び炭素担体の以下の割合：
アルミナに基づく原料：８７質量％〜９５質量％、より有利には８７質量％〜９１質量％、
アルミナと二酸化ケイ素とに基づく原料：１質量％〜１２質量％、より有利には７質量％〜９質量％、
炭素担体：１質量％〜４質量％、より有利には２質量％〜４質量％、
を有し得る。

質量％で示された表記は、それぞれ装填物の全質量に対する。

溶融されるべき装填物は、上述の原料を、該溶融されるべき装填物の全質量に対して少なくとも９９％、更により有利には１００％で有することを想定している。

装填物の溶融は、耐火性溶融原料を製造するための装填物従来技術で公知の装填物溶融技術に従って、特に有利には電弧炉において行うことができる。有利には、溶融は還元性雰囲気下で行われる。装填物の溶融後に、その装填物を室温に冷却することで、溶融物は凝固し、本発明による溶融原料が得られる。引き続き、溶融物は、上記説明のように細砕され得る。

基本的に、本発明によれば、本発明によるプレートの耐熱衝撃性及び耐食性は、該プレートが溶融原料を非常に低い割合で、例えば少なくとも１質量％の割合で含む場合に、本発明による溶融原料によって既に改善できることが確認された。本発明によれば、該プレートが溶融原料を少なくとも３質量％の割合で含む場合に、プレートの耐熱衝撃性及び耐食性のかなりの改善が生じることが確認された。更に、本発明によれば、本発明によるプレートの耐熱衝撃性及び耐食性は、プレート中の本発明による溶融原料の割合が非常に高い、特に７０質量％を上回る割合以上であると、それ以上殆ど改善できず、又はそれどころか反対に悪化し得ること（プレートの脆性が増加し得る）が確認された。本発明によれば、本発明によるプレートは、該プレートが本発明による溶融原料を約５０質量％の割合で有する場合に、耐熱衝撃性及び耐食性に関する最良の値を有することが確認された。この点で、有利な実施形態によれば、本発明によるプレートは本発明による溶融原料を、それぞれプレートの全質量に対して、３質量％〜７０質量％の範囲内の割合で、更により有利には２０質量％〜６０質量％の範囲内の割合で、更により有利には３０質量％〜６０質量％の範囲内の割合で、特に有利には５０質量％の割合で有することを想定している。

本発明によるプレートは、本発明による溶融原料を含む未焼成又は焼成耐火性製品の形態で存在する。

本発明によるプレートが焼成されずに存在する場合に、このプレートは、有利には、本発明による溶融原料を含むグリーン体、特に樹脂結合した（特に熱処理された）未焼成プレートとして存在する。

本発明によるプレートが焼成されて存在する場合に、このプレートは、有利には、本発明による溶融原料を含む炭素結合したプレートとして存在する。

特に有利には、本発明によるプレートは、アルミナ及び炭素に基づく耐火性製品の形態で（したがって、いわゆる耐火性「アルミナ−炭素製品」として）存在する。

アルミナ及び炭素に基づくアルミナ−炭素製品の形態の当該プレートは、従来技術から知られている。従来技術による当該プレートは、アルミナ原料、特に溶融コランダムと、任意選択でまた、特に酸化ジルコニウムの形態の更なる原料と、場合により添加剤（例えば、ジルコンムライトの形態の弾性剤）及び酸化防止剤（例えば、金属又は金属炭化物）に基づく。

当該プレートの焼成に際して、プレートの炭素割合は炭素結合を形成するので、焼成プレートは炭素結合した耐火性製品として存在する。

本発明によるプレートは、当該プレートに相応して、従来技術によるアルミナ−炭素製品の形態で構成されていてもよいが、アルミナ原料が、完全に又は部分的に本発明による溶融原料の形態で存在する点で異なる。本発明によるプレートを製造するために、それに対応して、アルミナ−炭素製品の形態の当該プレートを製造するための従来技術で公知の技術が使用できる。

本発明による溶融原料の他に、本発明によるプレートは、１つ以上の更なる耐火性原料、特に１つ以上の更なる耐火性原料を含み、それらは、従来技術で公知のスライドゲート用の耐火性プレートを備える。特に、本発明によるプレートは、本明細書に記載される本発明による溶融原料の他に、以下の原料：アルミナ、ジルコニア又はジルコンムライトの少なくとも１つに基づく１つ以上の耐火性原料を含み得る。

有利な実施形態によれば、本発明によるプレートは、本発明による溶融原料の他に、アルミナ、ジルコニア又はジルコンムライトの原料の少なくとも１つに基づく１つ以上の更なる原料を、それぞれプレートの全質量に対して、３０質量％〜９５質量％の総割合で、更により有利には４０質量％〜８０質量％の範囲内の総割合で、更に有利には４０質量％〜７０質量％の範囲内の総割合で、更により有利には４０質量％〜５０質量％の総割合で有する。

特に有利には、本発明によるプレートは、本明細書に記載される溶融原料及びアルミナ、ジルコニア又はジルコンムライトに基づく１つ以上の原料の他に、更なる原料の炭素（特に黒鉛の形態で）を、プレートの全質量に対して、有利には１質量％〜１０質量％の範囲内の割合で、特に有利には２質量％〜９質量％の範囲内の割合で含む。

本発明によるプレートを製造するために、本発明による溶融原料及びプレートを製造するための更なる原料は、互いに混合し、従来技術に従って、特に炭素結合したプレートの形態のプレートへ加工することができる。

この点で、本発明による溶融原料及び更なる原料は、炭素結合したプレートを製造するために、まずは、特にコークス化可能なバインダーを添加して互いに混合し得る。その点で、炭素結合した耐火性セラミック製品を製造するための従来技術で公知のコークス化可能なバインダー、例えば合成樹脂又はピッチの形態のコークス化可能なバインダーを用いることができる。

本発明によるプレートを製造するための装填物中に、本発明による溶融原料の他に存在する原料は、アルミナ、ジルコニア又はジルコンムライトに基づく１つ以上の原料でもよい。更なる原料として、１つ以上の炭素担体並びに酸化防止剤及び弾性剤が装填物中に存在し得る。

本発明によるプレートを製造するための装填物中の互いに混合された原料は、従来技術で公知の方法を用いて、まず、圧縮によってグリーン体に成形できる。このグリーン体は、既に本発明によるプレートの一実施形態を表し、すなわち未焼成プレートの形態の一実施形態を表す。グリーン体又は本発明による未焼成プレートは、引き続き、特に還元性条件下で焼成できる。焼成の間に、装填物又はグリーン体の炭素は炭素結合を形成するので、焼成グリーン体は、引き続き耐火性製品として、本発明による焼成プレートの形態で、すなわち焼成され、炭素結合した耐火性プレートの形態で存在する。

本発明による未焼成プレートから、優れた耐火特性を有する本発明による焼成プレートを製造することができる。そうして、本発明による焼成プレートは、以下の特性を有し得る。

特に、本発明による焼成 （ピッチで含浸されていない）プレートは、以下の物理的値：
熱膨張率＜９．０×１０^−６Ｋ^−１、
還元性条件下１４００℃で、動的弾性率（弾性率Ｅ）（音波伝搬時間測定）＜６５ＧＰａ、
冷間曲げ強さ＞１５ＭＰａ、
還元性雰囲気中１４００℃で、熱間曲げ強さ＞１３ＭＰａ、
還元性雰囲気中１４００℃で、破壊仕事Ｇ_ｆ＞２５０Ｊ／ｍ^２、特に＞３００Ｊ／ｍ^２、
還元性雰囲気中１４００℃で、公称切欠引張強さσＮＴ＞５ＭＰａ、
１４００℃で、Ｋｉｎｇｅｒｙ熱衝撃パラメーターＲ＞１０Ｋ、
１４００℃で、Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ熱衝撃パラメーターＲ_ｓｔ＞５．５Ｋ・ｍ^１／２
の少なくとも１つを有し得る。

有利には、本発明によるプレートは、上記の物理的値の全てを有する。

更に、本発明によれば、驚くべきことに、本発明による焼成プレートの熱間曲げ強さは、従来技術で公知のように、焼成プレートをピッチ中で含浸することによって非常に大幅に、しかも、従来技術による一般的プレートの場合のピッチ含浸による熱間曲げ強さの増加と比較して、通常不釣り合いなほど大きく増加し得ることが確認された。そうして、本発明による焼成プレートは、これを焼成状態でピッチ中に含浸させた後に、２０ＭＰａ超、特にまた３０ＭＰａ超の還元性雰囲気中で１４００℃での熱間曲げ強さを有し得る。

熱膨張は、ＤＩＮ ５１０４５−４：２００７−０１に従って測定される。

動的弾性率は、ＤＩＮ ５１９４２：２００２に従って測定される。

冷間曲げ強さは、ＤＩＮ ＥＮ ９９３−６：１９９５−０４に従って測定される。

熱間曲げ強さは、ＤＩＮ ＥＮ ９９３−７：１９９８に従って測定される。

破壊仕事及び公称切欠引張強さは、以下の文献箇所： Ｈａｒｍｕｔｈ Ｈ．， Ｍａｎｈａｒｔ Ｃｈ．， Ａｕｅｒ Ｔｈ．， Ｇｒｕｂｅｒ Ｄ．：“Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｈｏｃｋ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ”， ＣＦＩ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｆｏｒｕｍ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｖｏｌ． ８４， Ｎｒ． ９， ｐｐ． Ｅ８０ − Ｅ８６ （２００７）の記載に従って測定され、計測は１４００℃で行われる。

Ｋｉｎｇｅｒｙによる熱衝撃パラメーターＲは、以下の文献箇所：“Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｔｒｅｓｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”， Ｊ． Ａｍ． Ｃｅｒａｍ． Ｓｏｃ． １９５５； ３８ （１）： ３−１５の記載に従って測定された。それに基づき、熱衝撃パラメーターＲは、Ｒ＝公称切欠引張強さ／（熱弾性率×弾性率）に従って計算される。

Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎによる熱衝撃パラメーターＲ_ｓｔは、以下の文献箇所：Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ ＤＰＨ：“Ｕｎｉｆｉｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｈｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎｔｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｂｒｉｔｔｌｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ”， Ｊ． Ａｍ． Ｃｅｒａｍ． Ｓｏｃ． １９６９； ５２ （１１）： ６００−０４の記載に従って測定された。それに基づき、熱衝撃パラメーターＲ_ｓｔは、Ｒ_ｓｔ＝［Ｇ_ｆ／（２×熱膨張率^２×弾性率）］の平方根に従って計算される。

更に、本発明によるプレートは優れた耐食性を特徴とし、これは、例えばＩＴＯ試験によって実証することができる（以下を参照）。

本発明の主題はまた、プレートにおける原料としての本発明による溶融原料の使用である。

本発明の主題はまた、溶融容器からの溶鋼の流量を制御するための少なくとも１つの本発明によるプレートを備えた溶鋼を入れるための溶融容器である。

溶融容器は、特に鋼を鋳造するための連続鋳造設備における溶融容器、特に取鍋又は中間鍋でもよい。

本発明の更なる特徴は、特許請求の範囲及び本発明の例示的形態の以下の記載から明らかとなる。

本発明の全ての特徴は、単独で又は組み合わせて任意に互いに組み合わせることができる。

本発明の例示的形態を、以下でより詳細に説明する。

本発明の例示的形態の対象は、アルミナ、ジルコンムライトの原料及び本発明による溶融原料に基づく、炭素結合した耐火性スライドプレートの形態の耐火性プレートである。

スライドプレートを製造するために、それぞれ装填物の全質量に対して以下のＴａｂｅｌｌｅ １（表１）による割合で原料を含む装填物を供した。

Ｔａｂｅｌｌｅ １（表１）による装填物のための溶融原料を以下のように製造した。

まず、８９質量％のか焼アルミナと、８質量％のシャモットと、３質量％の黒鉛とからなる装填物を供した。この装填物を電弧炉で溶融させて溶融物にした。引き続きその溶融物を室温に冷却することで、溶融物は凝固した。溶融物の凝固物は、本発明による溶融原料の形態で存在した。この溶融原料をＴａｂｅｌｌｅ １（表１）による装填物による粒状度で供するために、溶融原料を細砕し、篩分けによりＴａｂｅｌｌｅ １（表１）による粒度で供した。

溶融原料は、以下の元素を、それぞれ、溶融原料の全質量に対して以下のＴａｂｅｌｌｅ ２（表２）による割合で有していた。

溶融原料は、鉱物学的主相としてコランダム（Ａｌ_２Ｏ_３）を９５．４質量％を上回る割合で含み、その他にＡｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を２．０質量％の割合で含み、ＳｉＣを１．６質量％の割合で含んでいた。更なる相、とりわけ金属ケイ素及び微量のＡｌ_４Ｏ_４Ｃは、１．０質量％の総質量で存在していた。質量％での表記は、それぞれ溶融原料の全質量に対する。

Ｔａｂｅｌｌｅ １（表１）による装填物において、本発明による溶融原料の他に更なる主原料としてアルミナ及びジルコンムライトの原料が存在していた。

炭素成分として黒鉛が存在していた。

金属ケイ素及び炭化ケイ素は、酸化防止剤として存在していた。

合成樹脂（硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミンと一緒に）が装填物中のコークス化可能なバインダーとして存在していた。

Ｔａｂｅｌｌｅ １（表１）による装填物の成分をミキサー中で互いに完全混和し、引き続き圧縮機で圧縮して、スライドプレートのグリーン体を得た。このスライドプレートは、スライドプレートの形態の本発明による未焼成プレートの一実施形態である。

引き続き、グリーン体をまず２５０℃で熱処理することで、バインダーの易揮発性成分を気化させた。

引き続き、熱処理されたグリーン体を還元性雰囲気下で１２００℃で加熱し、還元性雰囲気下で３時間の期間にわたりこの温度に保持した。この焼成過程の間に、黒鉛及びバインダーの炭素成分が炭素結合を形成した。

冷却後に、焼成され、炭素結合した耐火性スライドプレートの形態の本発明によるプレートの一実施形態が生じた。

本発明による焼成スライドプレートのこの例示的形態の特性を、従来技術による一般的スライドプレートの特性と比較し得るために、一般的な焼成スライドプレートを従来技術に従って製造した。従来技術によるこのスライドプレートは、上記の例示的形態に従うが、本発明による溶融原料の代わりに従来技術による溶融コランダムを使用したという唯一の相違点を伴って製造した。

引き続き、両方のスライドプレートの物理的特性を測定した。この場合に測定された物理的特性は、以下のＴａｂｅｌｌｅ ３（表３）に示されており、例示的形態による本発明によるスライドプレートは「Ｅ」で示され、従来技術によるスライドプレートは「Ｓ」で示されている。

弾性率は、還元性条件下で１４００℃で音波伝搬時間測定によって計測された動的弾性率である。

熱間曲げ強さは、還元性条件下で１４００℃で計測された。

破壊仕事は、同様に還元性条件下で１４００℃で計測された破壊仕事Ｇ_ｆである。

公称切欠引張強さは、還元性条件下で１４００℃での公称切欠引張強さσＮＴである。

Ｋｉｎｇｅｒｙによる熱衝撃パラメーターＲ及びＨａｓｓｅｌｍａｎｎによる熱衝撃パラメーターＲ_ｓｔは、それぞれ還元性条件下で１４００℃で計測したパラメーターに基づいて計算された。

この場合に、全ての値は、上記の規格又は文献箇所に従って計測又は測定された。

Ｔａｂｅｌｌｅ ３（表３）から明らかなように、この場合に、本発明によるスライドプレートは、これらの値の実質的に全て（弾性率を除く）に関して、従来技術による一般的スライドプレートよりも優れていることが判明した。

更に、それぞれ本発明によるスライドプレート及び従来技術によるスライドプレートを、上記の例示的形態に従うが、両方のスライドプレートを焼成後にピッチで含浸させたという相違点を伴って製造した。それに基づき、本発明による焼成スライドプレートの実施形態は３４．２ＭＰａの熱間曲げ強さを有し、従来技術による焼成スライドプレートは１４．４ＭＰａの熱間曲げ強さを有した。

更に、（ピッチで含浸されていない）スライドプレートの耐食性の測定のために、いわゆるＩＴＯ試験を実施した。この場合に、本発明によるスライドプレートＥ及び従来技術によるスライドプレートＳからレンガ片を切り出し、炉内内張りの一部として使用し、それに対して、いわゆる「るつぼ形誘導炉試験」（ＩＴＯ試験）による腐食試験を以下のように実施した。まず、耐火性内張りの壁側がレンガ片から形成されている炉を建設した。後続のスラグ領域では、その内張りは、部分的にスライドプレートＥ及びスライドプレートＳの上述のレンガ片から形成されていた。耐火性内張りは円筒形の炉室を取り囲んでおり、その中に適切な円柱形の金属挿入物（６０ｋｇの鋼）を配置した。内張りの外周に環状に設けられたコイルによって、金属挿入物を１６００℃に加熱して溶融させた。溶融鋼に以下のＴａｂｅｌｌｅ ４（表４）による化学組成を有するスラグ粉末（３ｋｇ）を供給したところ（割合は、スラグ粉末の全質量に対して示される）、そのスラグ粉末は溶融し、腐食性スラグを有するスラグ領域を形成した。スラグが、スラグ領域でスライドプレートＥ及びスライドプレートＳ由来のレンガ片と反応したことにより、そのレンガ片に腐食による損傷を与えた。これらのレンガ片を、全体で約５時間スラグにより腐食させ、スラグは定期的に新しいものと取り替えた。引き続き、内張りを取り外し、レンガ片の腐食度、したがって消耗面積を試験した。

消耗を測定するために、従来技術によるスライドプレートＳ由来のレンガ片の消耗面積を１００％で正規化して定め、本発明によるスライドプレートＥ由来のレンガ片についての対応する値に関連付けた。この場合に、消耗面積は、レンガ片の腐食された領域の最大断面積である。それに基づき、本発明によるスライドプレートＥのレンガ片の消耗は、平均して従来技術によるスライドプレートＳ由来のレンガ片の消耗面積のわずか８２％であった。

Claims (15)

1. 溶鋼の流量を制御するためのスライドゲート用の耐火性のプレートであって、以下の元素を、それぞれ以下の質量割合の範囲内のある割合で：
   アルミニウム：４６質量％〜５５質量％、
   酸素：４２質量％〜４９質量％、
   炭素：０．１質量％〜３質量％、
   ケイ素：０．１質量％〜４質量％
   を含む溶融原料を含む、耐火性のプレート。
2. 前記溶融原料が、Ａｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を含む、請求項１に記載のプレート。
3. 前記溶融原料が、Ａｌ_２８Ｃ_６Ｎ_６Ｏ_２１相を０．０５質量％〜１０質量％の範囲内の割合で有する、請求項１又は２に記載のプレート。
4. 前記溶融原料が、元素の窒素を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のプレート。
5. 前記溶融原料が、元素の窒素を最大０．３質量％の割合で有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のプレート。
6. 前記溶融原料が、元素のアルミニウム、酸素、炭素、ケイ素及び窒素を少なくとも９８質量％の総割合で有する、請求項１から５のいずれか一項に記載のプレート。
7. 前記溶融原料が、金属ケイ素を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のプレート。
8. 前記溶融原料が、ＳｉＣ相を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のプレート。
9. 前記溶融原料が、コランダム相を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のプレート。
10. 前記溶融原料を３質量％〜７０質量％の範囲内の割合で有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のプレート。
11. 未焼成の、又は焼成され、炭素結合した製品の形態を取る、請求項１から１０のいずれか一項に記載のプレート。
12. 以下の物理的値：
    熱膨張率＜９．０×１０^−６Ｋ^−１、
    還元性雰囲気中１４００℃で、動的弾性率（弾性率Ｅ）（音波伝搬時間測定）＜６５ＧＰａ、
    冷間曲げ強さ＞１５ＭＰａ、
    還元性雰囲気中１４００℃で、熱間曲げ強さ＞１３ＭＰａ、
    還元性雰囲気中１４００℃で、破壊仕事Ｇ_ｆ＞２５０Ｊ／ｍ^２、特に＞３００Ｊ／ｍ^２、
    還元性雰囲気中１４００℃で、公称切欠引張強さσＮＴ＞５ＭＰａ、
    １４００℃で、Ｋｉｎｇｅｒｙ熱衝撃パラメーターＲ＞１０Ｋ、
    １４００℃で、Ｈａｓｓｅｌｍａｎｎ熱衝撃パラメーターＲ_ｓｔ＞５．５Ｋ・ｍ^１／２
    の少なくとも１つを有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプレート。
13. スライドゲート用のプレートにおける原料としての、請求項１から１２のいずれか一項に記載の溶融原料の使用。
14. 溶融容器からの溶鋼の流量を制御するために請求項１から１２のいずれか一項に記載のプレートを少なくとも１つ備えた、溶鋼を入れるための溶融容器。
15. 鋼を鋳造するための連続鋳造設備における取鍋又は中間鍋の形態を取る、請求項１４に記載の溶融容器。