JP2548493B2 - 目地用成形体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズル耐火物と羽口耐
火物との間に充填されて目地を形成し、ノズル耐火物を
羽口耐火物に接合可能な目地用成形体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造操業に用いるノズル耐火物
としてはロングノズルおよび浸漬ノズルがあり、ここで
は浸漬ノズルについて説明する。この浸漬ノズルはタン
ディッシュからモールドへ溶鋼を供給するために両者を
連結するものであり、タンディッシュの羽口に装着され
る。この羽口と浸漬ノズルとの間にはそれら羽口と浸漬
ノズルとの間に溶鋼が侵入する、所謂湯漏れ等の事故を
防ぐために目地材が充填されている。通常、このような
目地材は水練りしたモルタルにより構成され、このモル
タルを手等で浸漬ノズルの羽口接合部に所定の厚みに塗
り付けてその浸漬ノズルを羽口に装着した後、タンディ
ッシュおよび浸漬ノズルを所定温度まで予熱することに
よって目地を形成する。この目地によりタンディッシュ
と浸漬ノズルとは接合される。

【０００３】なお、連続鋳造操業においてタンディッシ
ュ〜浸漬ノズル〜モールド間は溶鋼が固化して鋼片とな
る最終プロセスであるためその溶鋼の汚染防止が重要と
なる。したがって、タンディッシュと浸漬ノズルとは一
体として使用されて通常同一鋼種が続く５〜１０チャー
ジの連続鋳造を行った後、鋼種の変更とともに廃棄され
る。

【０００４】しかしながら、鋼種変更の都度タンディッ
シュおよび浸漬ノズルを廃棄交換することはコスト上好
ましくなく、タンディッシュのライニング材の改良，タ
ンディッシュ内の残湯，スラグの除去方法の改善等によ
りそのタンディッシュの連続使用が検討されている。

【０００５】この場合、タンディッシュの寿命は１００
チャージ以上期待されているのに対して浸漬ノズルの寿
命は短く、５〜１０チャージでその浸漬ノズルを交換す
る必要がある。なお、この浸漬ノズルの交換は省エネル
ギー化，操業時間の短縮等の観点から熱間で行うことが
好ましい。ところが、浸漬ノズルの予熱温度である７０
０〜１２００℃の熱間では浸漬ノズルに水練りのモルタ
ルを塗布することは不可能であり、またモルタルが塗布
された常温の浸漬ノズルを熱いタンディッシュに装着す
るとその浸漬ノズルはスポールを起こすため、前述され
た従来の方法によりタンディッシュに浸漬ノズルを接合
させるには、タンディッシュを一旦常温近くまで冷却し
なければならない。したがって、従来の接合方法による
浸漬ノズルの交換においては、タンディッシュを冷却し
再度稼働温度に加熱する間のエネルギーの損失、またそ
の間の時間の損失は避けられず、省エネルギー化，操業
時間の短縮に反するという問題点があった。

【０００６】この問題点を有利に解決するため本発明者
らは特願平３−３２０６１３号でもって、次のような目
地用成形体を提案した。この目地用成形体は、熱間にお
ける浸漬ノズルのようなノズル耐火物の羽口耐火物内へ
の挿入および接合を可能とするため、配合組成の合量１
００ｗｔ％のうち、耐火材料；４０〜９０ｗｔ％および
結合剤；１０〜６０ｗｔ％より構成されるとともに、接
合されるノズル耐火物と羽口耐火物との間の目地に相当
する形状の成形体に成形され、ノズル耐火物の交換時に
そのノズル耐火物の上部外周部に装着されてそのノズル
耐火物の保有熱により可塑性を呈することを特徴とする
ものである。

【０００７】接合されるノズル耐火物と羽口耐火物との
間の目地に相当する形状に成形される目地用成形体は、
７００〜１２００℃に予熱されたノズル耐火物の上部外
周部に装着されてそのノズル耐火物の保有熱により可塑
化される。次いで、この目地用成形体が可塑化された状
態においてノズル耐火物が羽口耐火物内に挿入接合され
る。このようにして、これらノズル耐火物と羽口耐火物
との間に目地用成形体は充填されるとともに、この目地
用成形体は熱間で焼成された状態となって溶鋼，スラグ
等の侵食，摩耗に耐える緻密な目地を形成し、羽口耐火
物にノズル耐火物を強固に接合させる。

【０００８】ここで使用される耐火材料は、アルミナ，
マグネシア，シリカ，ジルコニア，ジルコン，チタニ
ア，ボーキサイト，ばん頁岩，ロウ石等の他にりん状黒
鉛，土状黒鉛，コークス等の炭素系材料の併用も行われ
ている。なお、目地用成形体は常温で７００〜１２００
℃の高温のノズル耐火物に装着されるため、この目地用
成形体が熱スポーリングにより割れるのを防止するため
にその目地用成形体には通常りん状黒鉛が添加されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のごとく目地用成
形体の耐スポーリング性を得るためその目地用成形体に
は通常１０〜３０ｗｔ％のりん状黒鉛等の炭素系材料が
添加される。なお、１０ｗｔ％より炭素系材料が少ない
と予熱されたノズル耐火物に目地用成形体を装着した際
にその目地用成形体が熱スポーリングにより割れて脱落
することがある。さらに、羽口にノズル耐火物が挿入さ
れた際においても目地用成形体が熱スポーリングにより
割れると湯漏れなどのトラブルを生起することになる。
しかしながら、電磁鋼のごとく鋼中に酸素が多く含有さ
れて粘性の低い溶鋼においては、配合組成中の炭素が鋼
中の酸素により酸化されて侵食されるため、目地内へ前
記溶鋼が侵入して湯漏れを生じる場合が少なくなかっ
た。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による目地用成形
体は、前述されたような課題を解決するために、基本的
には、配合組成の合量１００ｗｔ％のうち、耐火材料；
４０〜９０ｗｔ％および結合剤；１０〜６０ｗｔ％より
構成されるとともに、接合されるノズル耐火物と羽口耐
火物との間の目地に相当する形状の成形体に成形され、
ノズル耐火物の交換時にそのノズル耐火物の上部外周部
に装着されてそのノズル耐火物の保有熱により可塑性を
呈する目地用成形体において、前記結合剤が熱可塑性樹
脂，熱硬化性樹脂，ピッチの少なくとも１種と、ブロー
ンアスファルト，膨潤炭のいずれか１種との組合わせか
ら成ることを特徴とする。

【００１１】本発明において使用される耐火材料は、ア
ルミナ，マグネシア，シリカ，ジルコニア，ジルコン，
チタニア，ボーキサイト，ばん頁岩，ロウ石等のモルタ
ルの材料となるものであればいずれでも良く、これらの
２種以上の耐火材料を混合して使用することもできる。
一般的には、耐火材料は接合されるノズル耐火物および
羽口耐火物の組成と同等のものが好ましい。このような
耐火材料の配合量が４０ｗｔ％未満では連続鋳造操業温
度における耐火性および溶鋼，スラグに対する耐侵食
性，耐摩耗性が低下するとともに必然的に結合剤の配合
量が増大するため、目地用成形体を予熱されたノズル耐
火物に被せるようにして装着した際にノズル耐火物の保
有熱により目地用成形体が過度に可塑化されて自重によ
り流下するような不都合が生じる。また、９０ｗｔ％を
超えると必然的に結合剤の配合量が減少するため、予熱
されたノズル耐火物の保有熱による可塑化が不十分とな
り羽口耐火物へセットした際の目地材としての充填性が
悪化する。なお、りん状黒鉛，土状黒鉛，コークス等の
炭素系材料も耐火材料であるが、溶鋼への耐食性から見
るとその量は少ない方が好ましくできれば使用しないの
が好ましい。

【００１２】本発明者らの実験によれば装着の際のノズ
ル耐火物の温度７００℃においてはりん状黒鉛の添加量
が１０ｗｔ％未満になると、装着と同時に熱スポーリン
グにより目地用成形体に亀裂が入り割れが生ずることが
確認された。このため、特願平３−３２０６１３号にお
いては結合剤として熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，ピッ
チの少なくとも１種を１０〜６０ｗｔ％使用することを
提案している。

【００１３】本発明者らは種々の研究を重ねた結果、前
記結合剤と、膨潤炭またはブローンアスファルトとを組
合わせて目地用成形体に添加することにより、この目地
用成形体の配合組成中にりん状黒鉛等の炭素系材料が含
まれなくても熱間でその目地用成形体をノズル耐火物に
装着した際に熱スポーリングが生じないことを見出し
た。

【００１４】なお、膨潤炭は微粉砕した石炭にタール系
溶剤を加えて常圧で３００℃に加熱することにより得ら
れて（日本化学会編「化学便覧応用編」改訂３版（198
0）丸善 p. 712 ）特に舗装材，防食塗料などに用いら
れている。また、ブローンアスファルトは原油の減圧蒸
留残油をブローイング処理することによって得られるア
スファルトである。また、前述の熱可塑性樹脂，熱硬化
性樹脂，ピッチは常温で固化し僅かな応力で割れるのに
対し、膨潤炭やブローンアスファルトは粘弾性があって
応力に対してフレキシビリティを有する特長がある。

【００１５】本発明は配合組成の合量１００ｗｔ％のう
ち、耐火材料；４０〜９０ｗｔ％および結合剤；１０〜
６０ｗｔ％より構成されるとともに、接合されるノズル
耐火物と羽口耐火物との間の目地に相当する形状の成形
体に成形され、ノズル耐火物の交換時にそのノズル耐火
物の上部外周部に装着されてそのノズル耐火物の保有熱
により可塑性を呈する目地用成形体において、結合剤と
して熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，ピッチの少なくとも
１種と膨潤炭，ブローンアスファルトのいずれか１種と
を組合わせることにより耐スポーリング性に優れた目地
用成形体を得るものである。

【００１６】また、目地材の熱間における流動性を調整
するために、結合剤の１つとして熱硬化性樹脂例えば高
残炭量のフェノール樹脂を併用しても良い。なお、この
熱硬化性樹脂は、結合剤の好ましい配合量１０〜６０ｗ
ｔ％のうち、熱可塑性樹脂および／またはピッチと熱硬
化性樹脂との比率において９０／１０〜１０／９０、好
ましくは８０／２０〜４０／６０の範囲で使用すること
ができる。また、前記配合組成の合量１００ｗｔ％に対
して、外掛けで炭素繊維；０．１〜１０ｗｔ％を添加す
ることが好ましく、すさ的効果により成形体および目地
材としての強度が増大される。このような炭素繊維の添
加量は０．１ｗｔ％未満では強度増大の効果が少なくな
り、１０ｗｔ％を超えると成形時に配合物への均一な混
練が困難となる。

【００１７】

【作用】接合されるノズル耐火物と羽口耐火物との間の
目地に相当する形状に成形される目地用成形体は、予熱
されるノズル耐火物の上部外周部に装着されてそのノズ
ル耐火物の保有熱により可塑化される。この際、配合耐
火材料中にりん状黒鉛のような炭素系材料を含んでいな
いとノズル耐火物に装着された目地用成形体が急加熱さ
れて熱スポーリングを生起する。また、結合剤が従来の
ように熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，ピッチ等からのみ
構成されてその結合剤を含有する目地用成形体が固化し
た場合、この目地用成形体は弾性体として挙動する。し
かしながら、本発明においては結合剤と、膨潤炭あるい
はブローンアスファルトとを組合わせて目地用成形体に
添加しているため、この目地用成形体は粘弾性体として
作用して熱応力の負荷に対するフレキシビリティを保有
するとともに耐スポーリング性が高く割れが防止され
る。

【００１８】次いで、この目地用成形体が可塑化された
状態において、このノズル耐火物は羽口耐火物内に挿入
接合される。このようにして、これらノズル耐火物と羽
口耐火物との間に目地用成形体が充填されるとともに、
この目地用成形体は熱間で焼成された状態となって溶
鋼，スラグ等の侵食，摩耗に耐える緻密な目地を形成
し、羽口耐火物にノズル耐火物を強固に接合させる。

【００１９】前述されたような目地用成形体のセットか
ら緻密な目地形成までの一連の工程は熱間で行われるた
め、例えばタンディッシュに連結する浸漬ノズルを交換
する際にもタンディッシュを冷却する必要がなく、速や
かに交換が行われる。

【００２０】なお、本発明の目地用成形体は常温におい
ては適度な強度の保形性を有するため、ロボットによる
ハンドリングにも壊れることなくノズル耐火物への装着
がスムーズに行われ熱間での操作が容易である。また、
熱間においては適度な可塑性を呈し接合部位への充填が
円滑に行われる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明による目地用成形体の具体的な
実施例について、図面および表を参照しつつ説明する。

【００２２】耐火材料としてのアルミナ粉，熱可塑性樹
脂としての熱可塑性フェノールレジン（ヘキサミンをほ
とんど含まないノボラックレジン），熱硬化性樹脂とし
て熱硬化性フェノールレジン，ピッチとしての石炭ピッ
チ粉，ブローンアスファルト，膨潤炭，炭素繊維の各材
料を表１に示される配合割合で調合した。なお、膨潤炭
またはブローンアスファルトは粉体とし難いため、膨潤
炭またはブローンアスファルトをアルミナ粉と予め１２
０℃程度で溶解して混合した後、残りの熱可塑性フェノ
ールレジン，熱硬化性フェノールレジン，石炭ピッチ粉
をヘンシニルミキサーで混合して目地材を調合するのが
望ましい。

【００２３】このようにして調合された目地材を１５０
℃に加熱して流動性を付与した後、図１および図２に示
されているようにタンディッシュ１の羽口耐火物として
の羽口れんが２とノズル耐火物としての浸漬ノズル３と
の間の目地に相当し、かつ上部に鍔４を有する形状に加
圧成形して、冷却および乾燥後キャップ状の目地用成形
体５（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）を得た。なお、目地材の充
填を確実に行うために、目地用成形体５の厚みは接合さ
せる羽口れんが２と浸漬ノズル３との目地の厚みよりも
若干厚くすることが望ましい。また、比較例として各材
料の配合割合が本発明の範囲を逸脱する目地用成形体
（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．８）を作成し、それらの配合割合を
表１に併せて示す。

【００２４】表１にはそれぞれの目地用成形体を１００
０℃に予熱した浸漬ノズル３に装着した際の亀裂の発生
の有無を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】前述したように作成された目地用成形体５
を１０００℃に予熱された浸漬ノズル３に被せ、この目
地用成形体５が浸漬ノズル３の保有熱により可塑性を呈
し軟化した２分後において、熱間でタンディッシュ１の
羽口れんが２に挿入装着してそれらを接合させたが、本
発明例の目地用成形体には熱スポーリングによる亀裂は
全く生じなかった。次いで、本発明例Ｎｏ．１は６チャ
ージ、Ｎｏ．２およびＮｏ．４は８チャージ、Ｎｏ．３
およびＮｏ．５は９チャージの連続鋳造を行ったとこ
ろ、いずれも湯漏れは発生しなかった。また、連続鋳造
終了後にタンディッシュ１から浸漬ノズル３を取り外
し、目視により目地を観察したところ、いずれも溶鋼の
浸透はなく良好な結果を得た。

【００２７】なお、本実施例においてはピッチとしては
石炭ピッチ粉を用いているが、石油ピッチ，メソフェー
ズ含有量の多い高残炭ピッチ等を用いることもできる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、結合剤と、膨潤炭またはブローンアスファルトとを
組合わせて目地用成形体に添加することにより、この目
地用成形体を熱間でノズル耐火物に装着した際にその目
地用成形体の配合組成中にりん状黒鉛等の炭素系材料が
含まれていなくても熱スポーリングが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】タンディッシュに装着された本発明による目地
用成形体および浸漬ノズルの縦断面図である。

【図２】本発明による目地用成形体の外観斜視図であ
る。

【符号の説明】 １ タンディッシュ ２ 羽口れんが ３ 浸漬ノズル ４ 鍔 ５ 目地用成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 洋一 兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 岡田 辰雄 兵庫県姫路市広畑区大町１丁目21−２ 株式会社岡田商会内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配合組成の合量１００ｗｔ％のうち、耐
   火材料；４０〜９０ｗｔ％および結合剤；１０〜６０ｗ
   ｔ％より構成されるとともに、接合されるノズル耐火物
   と羽口耐火物との間の目地に相当する形状の成形体に成
   形され、ノズル耐火物の交換時にそのノズル耐火物の上
   部外周部に装着されてそのノズル耐火物の保有熱により
   可塑性を呈する目地用成形体において、 前記結合剤が熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，ピッチの少
   なくとも１種と、ブローンアスファルト，膨潤炭のいず
   れか１種との組合わせから成ることを特徴とする目地用
   成形体。
2. 【請求項２】 前記配合組成の合量１００ｗｔ％に対し
   て、外掛けで炭素繊維；０．１〜１０ｗｔ％が添加され
   る請求項１に記載の目地用成形体。