JP2719278B2

JP2719278B2 - 連続鋳造用ファインノズル耐火物

Info

Publication number: JP2719278B2
Application number: JP4217710A
Authority: JP
Inventors: 健治市川; 昇塚本; 修野村; 真中村
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH0663711A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用ファインノ
ズル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造ノズル用耐火物は、取鍋とタン
ディッシュ、タンディッシュとモールドを連結し、溶鋼
の流量制御を司るものであり、溶鋼流による熱的、機械
的衝撃や、物理的、化学的な侵食作用を受ける。従っ
て、これらの連続鋳造ノズル用耐火物は優れた熱衝撃抵
抗性と機械的強度、耐食性が要求される。

【０００３】このように厳しい要求を満足するため、種
々の改良、開発が行われ、現在では、アルミナ−カーボ
ン材質などの炭素含有耐火物が主流を占めている。これ
らの炭素含有耐火物は、一般に、アルミナなどの耐火性
骨材と黒鉛、コークス、カーボンブラックなどの炭素原
料とをピッチやフェノール樹脂などの有機樹脂を用いて
混練成形し、非酸化雰囲気で焼成して製造されている。
しかし、炭素原料は他の耐火原料との結合力が弱く、有
機樹脂結合剤により形成されるカーボンボンドでは結合
力が不十分な場合もあり、金属粉等の強度付与剤を添加
する方法が行われている。しかし、これらの方法は強度
は向上するが、連続鋳造ノズル用耐火物としては、耐熱
衝撃性が低下するという欠点を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この欠点を解決する一
方法として、骨材及び微粒にメソフェーズカーボンを添
加する手法が提案されている。例えば特開平２−268953
号公報には、メソフェーズカーボン粉末を１〜３０％含
有し、残部が骨材としてアルミナ系原料及び又はジルコ
ニア系原料を、微粉として炭化珪素と黒鉛粉末を含有す
ることを特徴とする連続鋳造機のノズルが開示されてい
る。しかしながら、単にメソフェーズカーボンを骨材及
び微粒に添加しただけでは従来材質と大差ない能力しか
引き出すことができず、結局は同公報の実施例のよう
に、以前より耐スポーリング性の上で不利であることが
知られているシリコン微粉を添加することになる。

【０００５】従って、本発明の目的は、高い機械強度と
耐熱衝撃性を同時に満足する優れた連続鋳造用ファイン
ノズル耐火物を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る連続
鋳造用ファインノズル耐火物は、揮発分を５〜１０％含
有してなる自己焼結性メソカーボンマイクロビーズを１
２〜６０重量％、及び残部が炭素質原料を除く耐火原料
よりなり、自己焼結性メソカーボンマイクロビーズ及び
耐火原料の粒度がいずれも１００μｍ以下であることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明の連続鋳造用ファインノズル耐火物で
は、使用する原料の粒度を１００μｍ以下に規定し、揮
発分を５〜１０％含有してなる自己焼結性メソカーボン
マイクロビーズを少量のバインダー由来の炭素を除く唯
一の炭素源として使用するものである。

【０００８】なお、炭素質原料を除く耐火原料の粒度を
１００μｍ以下の微粉と規定したのは、この粒度範囲で
従来材質をはるかに上回る高いレベルで強度と耐スポー
ル性が得られるためである。また、炭素質原料を除く微
粉原料としては、使用部所に応じてアルミナやスピネル
などの酸化物、ＳｉＣ等の炭化物、Ｓｉ₃Ｎ₄等の窒化物
のうち１種または２種以上を活用することができる。こ
れらはいずれも高強度、高耐食性であり、耐火原料とし
て広く使用されているものである。炭素質原料を除く耐
火原料の配合量は、４０〜８８重量％の範囲内である。
該耐火原料の配合量が４０重量％未満であると耐食性が
不充分なために好ましくなく、また、８８重量％を超え
ると耐スポール性劣化のために好ましくない。

【０００９】従来の連続鋳造用ノズルに使用される炭素
含有耐火物の強度発現方法は、バインダーとして使用さ
れるフェノール樹脂由来の炭素によるカーボンボンドあ
るいはこれと超微粉、金属、ピッチによる結合との組み
合わせであり、連続鋳造用ノズル耐火物の特性は、バイ
ンダーによるカーボンボンドに大きく依存する。本発明
では、バインダーによるカーボンボンドをできる限り排
除し、メソカーボンマイクロビーズの自己焼結性により
強度を発現している。

【００１０】本発明の連続鋳造用ファインノズル耐火物
に使用する自己焼結性メソカーボンマイクロビーズは、
１〜１００μｍの粒径を有する真球状炭素微粒子であ
り、平行な芳香族平面からなるラメラ構造を有してい
る。メソカーボンマイクロビーズは炭素含有率が９０％
以上と高いことが特徴であり、炭素源として有効利用で
きる。また、揮発分は１０％以下と低く、焼成時の取り
扱いが簡便である。なお、本発明においては自己焼結性
メソカーボンマイクロビーズの揮発分の下限を５％とし
た。これは、揮発分が５％未満では、メソカーボンマイ
クロビーズの自己焼結性が不十分なため、耐火物の強度
発現効果が十分ではないためである。

【００１１】また、自己焼結性メソカーボンマイクロビ
ーズは、炭化後も球状を保持するため、耐火物の等方性
が達成できるし、結晶化し易いため耐酸化性の上で有利
である。

【００１２】なお、揮発分を５〜１０％含有してなる自
己焼結性メソカーボンマイクロビーズの配合量は１２〜
６０重量％の範囲内である。

【００１３】自己焼結性メソカーボンマイクロビーズを
配合することにより、混練時に使用するバインダー量
は、作業上最低必要な強度が確保できるものであればよ
く、１００μｍ以下の耐火原料を使用するにも拘わら
ず、通常のバインダー量より少量の使用でよい。バイン
ダーとしては例えばフェノール樹脂等の有機バインダー
が使用できる。

【００１４】なお、微粉原料の凝集防止のために表面活
性剤を併用することも有効である。表面活性剤としては
リン酸ナトリウム等を例示することができる。表面活性
剤を併用する場合、その使用量は外掛で１重量％以下程
度である。本発明方法を効果的に活用するためには、自
己焼結性メソカーボンマイクロビーズとその他の耐火原
料の十分な分散混合が必要不可欠である。

【００１５】なお、相当量の炭素原料を使用するため耐
酸化性を補う目的で、低温から酸化防止効果が認められ
るＢＮ、Ｂ₄Ｃ等の硼素化合物を添加してもよい。

【００１６】上述のような原料配合を有する本発明の連
続鋳造用ファインノズル耐火物は、所定の配合物を混合
後、有機バインダーと共に混練、成形し、非酸化雰囲気
下で焼成することにより製造することができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を詳細に説明す
る。今回の実験では、耐火原料と自己焼結性メソカーボ
ンマイクロビーズとを所定の割合で混合、バインダーを
適宜添加し、混練、成形した。その後、非酸化性雰囲気
中で乾燥後、１０００℃で３時間焼成した。

【００１８】実施例１１０００μｍ以下、１００μｍ以下、１０μｍ以下の３
つの粒度の異なるアルミナ粉末６０重量％と、揮発分９
％の自己焼結性メソカーボンマイクロビーズを４０重量
％の割合で配合し、試験試料を作成した。

【００１９】本実施例は、各粒度のアルミナ粉末を用い
た時の曲げ強度と、熱衝撃抵抗係数を示すものである。
アルミナ粉末、自己焼結性メソカーボンマイクロビーズ
の粒度が共に１００μｍ以下の時、従来材質(比較品１)
をはるかに上回る高いレベルの曲げ強度と耐スポール性
が得られることがわかる(本発明品３)。また、アルミナ
粉末の粒度が１０００μｍ以下の時(比較品２)の時は、
従来のアルミナ−黒鉛材質と同等の品質しか発現できな
かった。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例２３％、５％または９％と揮発分の異なる３種類のメソカ
ーボンマイクロビーズ４０重量％と粒度１００μｍ以下
のアルミナ粉末６０重量％の組成で、試験試料の作成を
試みた。各試料の曲げ強度と、熱衝撃抵抗係数を従来の
標準的なノズル用耐火物(比較品１)と共に表２に示す。
揮発分５％のメソカーボンマイクロビーズを使用した試
料を除く本発明品は、強度、耐スポール性ともに従来材
質を大きく上回った。

【００２２】

【表２】

【００２３】実施例３１０％、２０％、４０％、８０％の揮発分９％の自己焼
結性メソカーボンマイクロビーズ重量比の異なる４種類
の配合で、実施例１と同様の方法により試験試料の作成
を試みた。本発明品及び比較品の曲げ強度と高周波炉に
よる耐食性試験の結果を表３に示す。自己焼結性メソカ
ーボンマイクロビーズの重量比が２０％と４０％の時
(本発明品１及び２)、溶損指数は従来材質(比較品１)を
上回るが、自己焼結性メソカーボンマイクロビーズの重
量比が１０％と８０％の時(比較品２及び３)、比較品１
以下の結果となった。

【００２４】

【表３】

【００２５】実施例４実施例３に示す比較品１及び３並びに本発明品１を浸漬
部として使用して連続鋳造用ロングノズルを作成し、ブ
ルーム用連鋳機で試験した。その結果、溶損指数が比較
品１＝１００、比較品３＝２１５、本発明品１＝５５と
なり、従来材質の約半分となった。

【００２６】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に係る連続鋳造用ファインノズル耐火物は、高い機械強
度と耐熱衝撃性を同時に提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−143065（ＪＰ，Ａ) 特開平４−37452（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−139260（ＪＰ，Ａ) 特開平１−224135（ＪＰ，Ａ) 実開平１−87374（ＪＰ，Ｕ) 特公平１−32162（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】揮発分を５〜１０％含有してなる自己焼
結性メソカーボンマイクロビーズを１２〜６０重量％、
及び残部が炭素質原料を除く耐火原料よりなり、自己焼
結性メソカーボンマイクロビーズ及び耐火原料の粒度が
いずれも１００μｍ以下であることを特徴とする連続鋳
造用ファインノズル耐火物。