JP3031192B2 - スライディングノズル用プレート耐火物 - Google Patents

スライディングノズル用プレート耐火物

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JP3031192B2
JP3031192B2 JP7014971A JP1497195A JP3031192B2 JP 3031192 B2 JP3031192 B2 JP 3031192B2 JP 7014971 A JP7014971 A JP 7014971A JP 1497195 A JP1497195 A JP 1497195A JP 3031192 B2 JP3031192 B2 JP 3031192B2
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aln
plate
refractory
steel
refractories
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篤也 葛西
康 佐藤
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造におい
て溶鋼の流量制御に使用されるスライディングノズル
(以下、SNと記す)用のプレート耐火物、特に鋼中酸
素レベルの高い鋼種に対して高い耐用性を示すプレート
耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造における溶鋼の流量制御方式と
して、SN方式が幅広く採用されている。これは、貫通
孔を設けたプレート状の耐火物を互いに摺動させ、溶鋼
の流出孔を開閉する方法により、その流量制御を行うも
のである。
【0003】プレートを構成する耐火物は使用に際し、
物理的および化学的な二種類の要因により損傷を受け
る。前者では、孔径部が溶鋼と接触し、局所加熱されて
発生する熱応力によるスポーリングや稼働面での剥離損
傷(ピーリング)、さらに溶鋼流による摩耗が挙げられ
る。後者では、 鋼や溶融スラグと耐火物とが反応する
ことによる溶損が挙げられる。
【0004】現在、プレート耐火物の材質としてAl2
3 −C(カーボン)材(カーボンボンド材)が最も一
般的に使用されている。これは、主に耐食性の観点から
主原料にAl2 3 を選択し、そして熱伝導性が良好な
カーボンを配合することで耐熱衝撃性の向上を図った耐
火物である。しかしながら、近年の鋼種の多様化および
連々鋳数の上昇に伴い、Al2 3 −C材でも著しく損
傷を受ける場合があり、鋳造する鋼種の条件にあわせて
プレートの材質を選択している。
【0005】特に、鋼中酸素レベルの高い鋼種、いわゆ
る高酸素鋼に対してAl2 3 −C材を使用すると、結
合組織であるカーボンボンドが酸化を受けて組織が脆弱
化し、通常の鋼種の場合と比較して損傷が激しいことが
知られている。このため、この種の鋼にはMgOスピネ
ル材やAl2 3 材のような、いわゆるセラミックスボ
ンド材質が選択されることが多い。
【0006】しかし、セラミックスボンド材では耐熱衝
撃性がカーボンボンド材よりも劣るため、前記のスポー
リングや稼働面に沿って発生した亀裂からのピーリング
が起こり易い欠点がある。また、プレートを貫通して発
生したクラックからの空気吸い込みにより発生する鋼中
Nのピックアップも問題として挙げられる。
【0007】加えて高酸素鋼は侵食性の強いFeOを大
量に含有しており、このためプレート耐火物は著しい溶
損を受ける。これを防止する手段として、耐食性に優れ
たZrO2 をリング形状にしてAl2 3 −C材の孔径
部にインサートすることも試みられている。
【0008】しかし、この手段においても熱応力を原因
とする亀裂は発生しており、根本的な解決には至ってい
ない。これを解決する手段として、特公昭60−296
64号公報に不焼成のSN用プレート煉瓦が開示されて
いる。この特徴は、耐スポーリング性の向上のため骨材
−マトリックス間の結合を樹脂結合とし、かつ高温下で
の樹脂結合の強度劣化を防止する目的で低融点金属を配
合したことにある。さらにこの低融点金属により、前述
のFeOをFeに還元することでFeOの無害化が可能
であるとしている。
【0009】上記の発明では低融点金属として金属Al
の使用が推奨されているが、この場合、およそ700℃
以上で炭化した樹脂と金属Alが反応し、Al4 3
生成することが予想される。Al4 3 は室温下では容
易に空気中の水分と反応し、分解して煉瓦を崩壊させる
ことが知られており、金属AlおよびC源となる樹脂を
共に含む不焼成SN用プレート煉瓦は、近年盛んに行わ
れているプレート耐火物の再利用等には適していない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
衝撃性の向上、かつ鋼中酸素レベルの高い溶鋼に対する
耐溶損性の向上を図ったセラミックスボンドタイプのS
N用プレート耐火物を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次のS
N用プレート耐火物にある。
【0012】酸化物原料とAlNとからなるセラミック
スボンドタイプのスライディング用プレート耐火物であ
って、AlNは粒度が0.3mm以下であることを特徴と
するスライディング用プレート耐火物。
【0013】ここでいう「酸化物原料」とは、プレート
耐火物の主原料であり、Al2 3、ZrO2 、MgO
スピネル、MgO等の従来のセラミックスボンドタイプ
のプレート耐火物で使用されている酸化物を意味する。
【0014】上記のAlN粒度の望ましい下限は1μm
程度である。AlNの望ましい配合率は、酸化物原料の
うちの0. 3mm以下の微粒部に対して体積%で5%以上
50%以下である。AlNの望ましい純度の範囲は重量
%で50〜99.9%程度であり、含有が許容される不
純物または成分はAl2O3 、SiO2、CaO およびY2 3
どである。
【0015】
【作用】本発明のSN用プレート耐火物は、主原料とな
る酸化物原料とAlNとからなるものである。
【0016】酸化物原料としては、Al2 3 、ZrO
2 、MgOスピネルおよびMgO等の従来のセラミック
スボンドタイプのプレート耐火物で使用されている酸化
物からの選択が可能である。これら原料を単独または適
当割合で配合して用いるが、プレート耐火物全体に対す
る酸化物原料の望ましい配合率は重量%で85〜99%
である。これらの粒径および2種以上を混合して用いる
場合の原料の組合せは特に限定されない。
【0017】このような主原料を出発原料とし、これに
粒度が0. 3mm以下のAlNを配合する。
【0018】AlN配合の目的はプレート耐火物の熱伝
導性の向上にある。表1にAlNの材料特性例を示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1に示すようにAlNは熱伝導性が非常
に高く、かつ熱的に安定であることから、AlNを配合
することによりプレート耐火物全体の熱伝導性の向上を
図ることができる。このためプレート耐火物に発生する
温度勾配の発生が緩和され、従来のセラミックスボンド
タイプのプレート耐火物の短所であった熱スポーリング
の発生を緩和することが可能となる。また、前述のよう
に高酸素鋼は侵食性の強いFeOを多量に含有し、これ
により溶損を受け易い状態にあるが、これに対してもF
eOと接触するAlNは、下記式(1)に示すの反応に
従いFeOをFeに還元することでFeOを無害化す
る。
【0021】 2AlN(s)+3FeO(s)→Al2O3(s)+3Fe(s,l) +N2(g) ・・・(1) AlNの望ましい純度の範囲は重量%で50〜99.9
%程度であり、含有が許容される不純物または成分はAl
2O3 、SiO2、CaO およびY2 3 などである。
【0022】AlNの粒度を0. 3mm以下とするのは次
の理由による。
【0023】一般に耐火物の組成は、或る程度大きな粗
粒子(骨材)とそれを結合するマトリックス(連続相)
とから成り立っており、さらにマトリックスは微粒子あ
るいは液相から成り立っている。本発明におけるAlN
は、このマトリックスを構成する微粒子に相当する。
【0024】AlNの粒度を0. 3mm以下とすれば、A
lN微粒子を不連続的に存在する粗粒子(骨材)より
も、連続的に存在するマトリックス(連続相)部分に集
めることができる。この結果、AlNがマトリックス
(連続相)中に存在することになってマトリックス(連
続相)部分の熱伝導性が向上し、これは、耐火物材質全
体の熱伝導性の向上を考慮した場合に有利となる。ただ
し、AlNの原料コストを考慮すると、AlN粒度の望
ましい下限は1μm 程度である。
【0025】しかし、AlN自身は難焼結性材料である
ため、普通焼成では完全には焼結し難い。そのため、A
lNがマトリックス中に連続して存在すれば、プレート
耐火物に必要な強度が得られなくなる。したがって、A
lNはマトリックス構成成分の第2成分として、易焼結
材料である第1成分(酸化物)中に分散しているのがよ
い。
【0026】これを実現するために必要な、上記粒度の
AlNの望ましい配合率の範囲は、酸化物の主原料のう
ちの粒径が0. 3mm以下の微粒分に対して体積%で5%
以上50%以下である。5%未満になると熱伝導性の向
上が認められなくなるとともに、FeOに対する耐食性
の向上効果も認められなくなる。一方、50%を超える
とAlNはマトリックスを構成する第1成分となり、著
しく強度が低下する。
【0027】AlNを配合する場合、必要であればPV
A、デンプン、糖蜜等のバインダーを適量加えて酸化物
主原料と混錬する。その後、プレスないしはランマーを
用いて所定のプレート形状に成形し、成形体をN2 雰囲
気中で焼成することで目的とするプレート用耐火物を得
ることができる。
【0028】
【実施例】
(本発明例1)酸化物主原料として純度が99. 5重量
%の焼結Al2 3 クリンカーを選択し、このうち粒度
が3〜1mmのものを粗粒、1mm〜0. 3mmのものを中
粒、0.3mm以下のものを微粒とした。この微粒部に対
して、純度が90重量%、平均粒度が0. 1mmのAlN
を配合した。この配合は、Al2 3 微粒部の10. 7
重量%(40体積%)がAlNで置換されるように行っ
た。このときの配合条件を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】この原料をアイリッヒ・ミキサーを使用し
て混錬した後、油圧プレスを用いて成形圧500Kg/cm
2 で成形した。これをN2 雰囲気中、1600℃で焼成
してプレート耐火物を試作した。試作形状は並型煉瓦の
サイズであり、これから各評価試験用のサンプルを採取
した。
【0031】(本発明例2)AlNの配合率を5. 4重
量%(Al2 3 微粒部の20体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
【0032】(比較例1)AlNの配合率を14. 7重
量%(Al2 3 微粒部の55体積%)に変更した以外
は、本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を
試作した。
【0033】(比較例2)AlNの配合率を0. 8重量
%(Al2 3 微粒部の3体積%)に変更した以外は、
本発明例1と同様の条件と方法でプレート耐火物を試作
した。
【0034】(比較例3)AlNの平均粒度が0. 5mm
のものを用い、その他は本発明例2と同様の条件と方法
でプレート耐火物を試作した。
【0035】(比較例4)AlNを配合せず、Al2
3 のみを原料とし、その他は本発明例1と同様の条件と
方法でプレート耐火物を試作した。
【0036】試作した各耐火物の物性値および特性値に
ついて評価を行った。各試験要領は次のとおりである。
【0037】(1) 見掛気孔率、嵩比重:JIS−R22
05に準拠 (2) 圧縮強度:JIS−R2206に準拠 (3) 熱伝導率:レーザーフラッシュ法により室温で測定 (4) 耐熱衝撃性:試作耐火物から30mm×30mm×12
0mmのサンプルを切り出し、これを電気炉中1300℃
で5分間加熱した後、液体窒素中に投下して急冷し、そ
の後曲げ強度を測定した。評価は比較例4の曲げ強度を
100とし、それに対する比で行い、その値が大きいほ
ど耐熱衝撃性に優れていることを示している。
【0038】(5) 溶鋼侵食試験:Ar雰囲気に保持した
高周波誘導炉内に各サンプルを張り分け、溶損による断
面積の減少量を測定した。このときの侵食剤は溶鋼、溶
鋼温度は1580℃、試験時間は120分間である。た
だし、溶鋼には適時酸化鉄を加え、溶鋼中のaO が0.
04で一定になるように調整した。評価は比較例4の値
を100とし、それに対する比で行い、その値が小さい
ほど耐食性に優れていることを示している。
【0039】本発明例2〜比較例3までの配合条件およ
び実施例の各試験の評価結果を表2に併せて示す。
【0040】表2の結果から、本発明のSN用プレート
耐火物はAlNを含有しない Al2O3耐火物(比較例4)
に比べて、熱伝導性、耐熱衝撃性および高酸素鋼に対す
る耐食性が向上していることがわかる。
【0041】
【発明の効果】本発明のSNプレート用耐火物は、従来
のセラミックスボンドタイプのSNプレート用耐火物の
短所である耐熱衝撃性を改善したものであり、同時に特
に鋼中酸素レベルが高い鋼種に対して高い耐用性を示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物原料とAlNとからなるセラミック
    スボンドタイプのスライディング用プレート耐火物であ
    って、AlNは粒度が0.3mm以下であることを特徴と
    するスライディング用プレート耐火物。
JP7014971A 1995-02-01 1995-02-01 スライディングノズル用プレート耐火物 Expired - Lifetime JP3031192B2 (ja)

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US8609562B2 (en) * 2008-12-18 2013-12-17 Krosakiharima Corporation Plate brick production method and plate brick
US20230028785A1 (en) * 2019-12-10 2023-01-26 Krosakiharima Corporation Refractory product

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