JP2022062354A - スライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレート - Google Patents

Abstract

【課題】耐火物層が内周側の定形耐火物と外周側の不定形耐火物の２層構造に形成されるスライドゲート用下ノズルプレートにおいて、外周側の不定形耐火物が剥落するのを防止できるスライドゲート用下ノズルプレートを提供する。
【解決手段】スライドゲート用下ノズルプレート１は、金属溶湯の流通孔４ａが形成される定形耐火物４と、定形耐火物４の周囲に設けられる不定形耐火物５と、不定形耐火物５の外周を覆う鉄皮７と、を備える。鉄皮７に不定形耐火物５の下流側の端面の少なくとも一部５ａを覆って不定形耐火物５の下流側の端部を保持する抱込み部７ｃを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気炉、取鍋、又はタンディッシュ等の金属溶湯を収容する容器に用いられるスライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレートに関する。

電気炉、取鍋、又はタンディッシュ等の金属溶湯を収容する容器には、金属溶湯の流出孔を開閉するスライドゲートが取り付けられる。スライドゲートは、容器に取り付けられる上ノズルプレートと、上ノズルプレートに対して摺動する下ノズルプレートと、を備える。上ノズルプレートと下ノズルプレートのそれぞれには、金属溶湯の流出孔が形成される。上ノズルプレートは、上ノズルと、上プレートと、を備える。下ノズルプレートは、上プレートに対して摺動する下プレートと、下プレートに固定される下ノズルと、を備える。

従来の下ノズルとして、金属溶湯の流通孔が形成される定形耐火物と、定形耐火物の周囲に設けられる不定形耐火物と、不定形耐火物の外周を覆う鉄皮と、を備えるスライドゲート用下ノズル（特許文献１参照）が開示されている。この下ノズルによれば、耐火物層を内周側の定形耐火物と外周側の不定形耐火物の二層構造に形成するので、耐火物層の耐食性を高めることができる。

特開平６－１４２８９９号公報

しかし、特許文献１に記載のスライドゲート用下ノズルにおいては、使用初期の段階で内周側の定形耐火物が外周側の不定形耐火物よりも膨張し、外周側の不定形耐火物が内周側の定形耐火物によって押し広げられ、外周側の不定形耐火物の下流側の端部が剥落する場合がある。外周側の不定形耐火物の下流側の端部が剥落すると、その部分の内周側の定形耐火物が露出し、露出した内周側の定形耐火物が酸化し、耐用を迎える前に劣化してしまう。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、耐火物層が内周側の定形耐火物と外周側の不定形耐火物の２層構造に形成されるスライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレートにおいて、外周側の不定形耐火物が剥落するのを防止できるスライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレートを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、金属溶湯の流通孔が形成される定形耐火物と、前記定形耐火物の周囲に設けられる不定形耐火物と、前記不定形耐火物の外周を覆う鉄皮と、を備えるスライドゲート用下ノズルにおいて、前記鉄皮に前記不定形耐火物の下流側の端面の少なくとも一部を覆って前記不定形耐火物の下流側の端部を保持する抱込み部を設けることを特徴とする。

本発明は、上記スライドゲート用下ノズルと、下プレートと、を備えるスライドゲート用下ノズルプレートとしても構成することができる。

本発明によれば、鉄皮に不定形耐火物の下流側の端面の少なくとも一部を覆って不定形耐火物の下流側の端部を保持する抱込み部を設けるので、使用中に外周側の不定形耐火物が剥落するのを防止できる。

本発明の一実施形態のスライドゲート用下ノズルプレートを示す図（図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は縦断面図）である。 図１（ｂ）のII部拡大図である。 本実施形態の下ノズルプレートを電気炉のスライドゲートに使用した例を示す図である。 本発明の一実施形態のスライドゲート用下ノズルを示す縦断面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態のスライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレートを詳細に説明する。ただし、本発明のスライドゲート用下ノズル及びスライドゲート用下ノズルプレートは種々の形態で具体化することができ、本明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を十分に理解できるようにする意図をもって提供されるものである。
（スライドゲート用下ノズルプレート）

図１は、本発明の一実施形態のスライドゲート用下ノズルプレート１を示す。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は流出孔の中心線に沿った縦断面図である。下ノズルプレート１は、下ノズルプレート１を移動させる設備２に保持される。

スライドゲート用下ノズルプレート１（以下、単に下ノズルプレート１という）は、耐火物層３と、耐火物層３を覆う鋼材からなる鉄皮７と、を備える。耐火物層３は、盤状をなし、上プレートに対して摺動可能なプレート部３ａと、プレート部３ａから下方に延設された筒状のノズル部３ｂと、を備える。鉄皮７は、プレート部３ａの側面及び底面を覆う箱状部７ａと、ノズル部３ｂを覆う筒状部７ｂと、を備える。鉄皮７の箱状部７ａと筒状部７ｂは、溶接によって連結される。

ノズル部３ｂの耐火物層は、内周側の定形耐火物４と外周側の不定形耐火物５の２層構造に形成される。すなわち、ノズル部３ｂの耐火物層は、金属溶湯の流通孔４ａが形成される定形耐火物４と、定形耐火物４の周囲に設けられる不定形耐火物５と、を備える。定形耐火物４と不定形耐火物５は、いずれも筒状である。

プレート部３ａは、金属溶湯の流通孔６ａと摺動面６ｂが形成されるプレート状の定形耐火物６を備える。このプレート状の定形耐火物６は不定形耐火物５によって囲まれる。

プレート状の定形耐火物６と筒状の定形耐火物４はモルタルによって連結される。不定形耐火物５は、流動性を持つ耐火材料（キャスタブル）を定形耐火物４，６と鉄皮７との間に鋳込んで製造される。

図２の拡大図に示すように、不定形耐火物５の下流側の端面の一部５ａ（外径部５ａ）は、鉄皮７の抱込み部７ｃによって覆われる。不定形耐火物５の下流側の端面の残りの部分（内径部５ｂ）は、鉄皮７から露出する。内径部５ｂと抱込み部７ｃの端面とは実質的に同一平面にある。内径部５ｂと外径部５ａには、抱込み部７ｃの厚さの分だけ段差が形成される。

鉄皮７の抱込み部７ｃは、鉄皮７の筒状部７ｂの下流側の端部にリング状で板状の抱込み部７ｃを溶接することで形成される。図２の断面視において、鉄皮７の筒状部７ｂと抱込み部７ｃは略直角である。

再び図１に示すように、プレート部３ａの定形耐火物６は、ジルコニア質の定形耐火物からなる。プレート部３ａの定形耐火物６は、金属溶湯をカットする鋏のような役割を持つので、強度、金属溶湯（又はスラグ）に対する耐食性、金属溶湯の流れに対する耐摩耗性を必要とする。このため、プレート部３ａの定形耐火物６をジルコニア質にする。

ジルコニア質の定形耐火物６は、安定化剤を加えた安定化ジルコニアに粘結剤を添加して混練し、混練物を型に入れてプレスし、その後、脱型、乾燥、焼成することで製造される。安定化剤は、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、又は酸化カルシウム（ＣａＯ）の１種又は２種以上からなる。製造されたジルコニア質の定形耐火物６は、９０～９８質量％のジルコニア（ＺｒＯ_２）と２～１０質量％の安定化剤を含有する。なお、原料は安定化ジルコニアの他、ジルコニア鉱石と安定化剤の粉末を用いても良い。原料は粘結剤添加後、造粒させてからプレス成型としても良い。

ノズル部３ｂの定形耐火物４は、マグネシア・カーボン質の定形耐火物からなる。強度、金属溶湯（又はスラグ）に対する耐食性、金属溶湯の流れに対する耐摩耗性を考慮すると、上記のジルコニア質の定形耐火物を使用することが望まれる。しかし、ジルコニア質の定形耐火物を長尺のノズル部３ｂの耐火物として使用すると、焼成時の熱膨張・収縮の影響で定形耐火物に亀裂が生じる。気孔率が高いジルコニア質の不定形耐火物（鋳込みによって製造される不定形耐火物）では、耐火物中に存在する気孔が熱膨張・収縮による亀裂の進展を緩和するものの、金属溶湯の流れよる溶損を防ぎきれない。このため、ノズル部３ｂの定形耐火物４をマグネシア・カーボン質にする。

マグネシア・カーボン質の定形耐火物４は、例えば、マグネシア（ＭｇＯ）、カーボン（Ｃ）に、酸化防止目的の金属などの添加剤や、樹脂などの結合剤を添加して混練し、混練物を型に入れてプレスし、その後、脱型、乾燥することで製造される。必要に応じて、焼成や含浸を行っても良い。製造されたマグネシア・カーボン質の定形耐火物は、７５～９５質量％のマグネシア（ＭｇＯ）、５～２５質量％のカーボン（Ｃ）を含有する。

不定形耐火物５は、流動性を持つ耐火材料（キャスタブル）を定形耐火物４，６と鉄皮７との間に鋳込んで製造される。キャスタブルは特に限定されるものではなく、例えば耐火骨材に黒鉛などの添加剤、アルミナセメントなどの結合剤、水を添加し、混練後に鋳込み成形してなる。不定形耐火物５は、定形耐火物４，６と鉄皮７を一体化させる役割を持つ。また、不定形耐火物５は高価な定形耐火物４，６の使用量を減らす役割を持ち、定型耐火物よりかさ比重も低いため、全体の重量を軽減する役割を持つ。

図３は、本実施形態の下ノズルプレート１を電気炉１１のスライドゲート１２に使用した例を示す。１３は上ノズルプレート、１は下ノズルプレートである。上ノズルプレート１３は、電気炉１１に固定される。上ノズルプレート１３は、上ノズル１３ａと上プレート１３ｂを一体化させたものである。上ノズルプレート１３には金属溶湯の流通孔１３ｃが形成される。

下ノズルプレート１は上ノズルプレート１３に対して摺動可能である。下ノズルプレート１にも金属溶湯の流通孔４ａが形成される。電気炉１１を傾動し、上ノズルプレート１３の流通孔１３ｃと下ノズルプレート１の流通孔４ａとを連通させると、金属溶湯が取鍋１４に出湯される。

この例のように、上ノズルプレート１３と下ノズルプレート１の流通孔１３ｃ，４ａの延びる方向を略水平方向に向けてもよい。この場合、上流側が上ノズルプレート１３であり、下流側が下ノズルプレート１である。

本実施形態の下ノズルプレート１は、電気炉１１のスライドゲート１２だけでなく、取鍋、タンディッシュのスライドゲートにも使用することができる。この場合、下ノズルプレート１のノズル部３ｂ（図１参照）に浸漬ノズルを連結してもよい。

以上に本実施形態の下ノズルプレート１の構成を説明した。本実施形態の下ノズルプレート１によれば、以下の効果を奏する。

鉄皮７に不定形耐火物５の下流側の端面の少なくとも一部５ａを覆って不定形耐火物５の下流側の端部を保持する抱込み部７ｃを設けるので、使用中に外周側の不定形耐火物５が剥落するのを防止できる。

本実施形態の下ノズルプレート１は、内周側の定形耐火物４が熱膨張率の大きいマグネシア・カーボン質の定形耐火物４の場合に特に有効である。

プレート部３ａにジルコニア質のプレート状の定形耐火物６を配置し、ノズル部３ｂにマグネシア・カーボン質の定形耐火物４を配置し、これらを不定形耐火物５で囲むので、プレート部３ａ及びノズル部３ｂの機能及び構造に合わせた適切な耐火物構造にすることができる。
（スライドゲート用下ノズル）

図４は、本発明の一実施形態のスライドゲート用下ノズル２１（以下、単に下ノズル２１という）を示す。上記実施形態の下ノズルプレート１では、プレート部３ａとノズル部３ｂを一体化しているのに対し、この実施形態の下ノズル２１では、ノズル部をプレート部から分離している。下ノズル２１は、モルタル等によって図示しない下プレートに連結される。

本実施形態の下ノズル２１も、金属溶湯の流通孔４ａが形成される定形耐火物４と、定形耐火物４の周囲に設けられる不定形耐火物５と、不定形耐火物５の外周を覆う鉄皮７と、を備える。定形耐火物４は、マグネシア・カーボン質の定形耐火物４である。不定形耐火物５は、流動性を持つ耐火材料（キャスタブル）を定形耐火物４と鉄皮７との間に鋳込んで製造される。不定形耐火物５の下流側の端面の一部（外径部５ａ）は、鉄皮７の抱込み部７ｃによって覆われる。

この実施形態の下ノズル２１においても、鉄皮７に抱込み部７ｃを設けるので、使用中に外周側の不定形耐火物５が剥落するのを防止できる。

１…スライドゲート用下ノズルプレート
４…定形耐火物（マグネシア・カーボン質の定形耐火物）
４ａ…流通孔
５…不定形耐火物
５ａ…不定形耐火物の下流側の端面の一部（外径部）
６…定形耐火物（ジルコニア質の定形耐火物）
６ａ…流通孔
６ｂ…摺動面
７…鉄皮
７ｃ…抱込み部
２１…スライドゲート用下ノズル

Claims (3)

1. 金属溶湯の流通孔が形成される定形耐火物と、
   前記定形耐火物の周囲に設けられる不定形耐火物と、
   前記不定形耐火物の外周を覆う鉄皮と、を備えるスライドゲート用下ノズルにおいて、
   前記鉄皮に前記不定形耐火物の下流側の端面の少なくとも一部を覆って前記不定形耐火物の下流側の端部を保持する抱込み部を設けることを特徴とするスライドゲート用下ノズル。
2. 前記定形耐火物が、マグネシア・カーボン質の定形耐火物からなることを特徴とする請求項１に記載のスライドゲート用下ノズル。
3. 請求項１又は２に記載のスライドゲート用下ノズルと、
   金属溶湯の流通孔と摺動面が形成されるジルコニア質のプレート状の定形耐火物と、を備え、
   前記不定形耐火物が、前記プレート状の定形耐火物の周囲に設けられることを特徴とするスライドゲート用下ノズルプレート。

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