JP3594739B2 - スライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造に使用するスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材に関する。
【0002】
【従来の技術】
取鍋やタンディッシュにおいて溶鋼の流量を制御するために、一般的にスライディングノズル装置が使用されている。このスライディングノズル装置は、2枚又は3枚のプレートれんがを相対的にスライドさせ、溶鋼排出用の孔を開閉することによって溶鋼流量を制御するものであり、使用中はプレートれんが間の隙間からの溶鋼の漏れを防止するために、面間に大きな圧力をかけている。このプレートれんがは、Al2O3−C材質が主流となっていて、割れ、摺動面の荒れ、溶鋼、スラグによる溶損等によってライフが律速される。
【0003】
前記圧力や熱衝撃によるプレートれんがの亀裂拡大防止を目的に、プレートれんがの側面の周囲には金属製フープの巻き付けや焼き嵌めを行い、プレートれんがの背面側は、装置との直接接触による割れを防ぐためモルタルを塗布したり、また、クッション性のマットとブリキ板を貼付している場合が多くある。
【0004】
ところが、装置へのプレートれんがのセット作業の軽労化あるいは自動化のニーズが強く、これらの対応を含めて特開平7−251260号公報では、図1に示すように、プレートれんが2の摺動面を除く部分をメタルケース3で覆ったスライディングノズルプレート1が記載されている。
【0005】
このメタルケース3とプレートれんが2との間には耐火性の充填材4が使用され、一般的には、加熱乾燥することで強度が発現する、水ガラス系あるいはリン酸アルミ系等のバインダーが使用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタルケース3とプレートれんが2との間では、充填材4は、密閉に近い状態で存在するために水分の逃げ道が少なく、非常に乾燥しにくいという問題がある。さらに、これらのバインダーは、乾燥後も吸湿作用があり、長時間放置すると吸湿のために軟化してしまうことがある。したがって、乾燥不足や吸湿のために充填材4が軟化すると、使用中に軟化変形が生じるために、面圧によりプレートれんが2がメタルケース3内へ押し込まれ、その結果、面間に隙間が発生し、漏鋼事故になる危険性がある。
【0008】
乾燥不足や吸湿による軟化を防止するためには、アルミナセメント等の水硬性バインダーを使用することが考えられるが、これらは、可使時間が短いため、充填の作業性が長時間持続できない問題がある。
【0009】
本発明の目的は、乾燥不足や吸湿により軟化することのない、しかも可使時間の十分あるアルミナセメントを使用したスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材は、12CaO・7Al2O3の含有量が2重量%以下であるアルミナセメント5〜30重量%と残部が耐火原料粉末とからなる混合物であり、さらに、必要に応じて充填材100重量部に対して珪弗化ソーダを0.02〜2重量部及び/又は結合助剤としての効果を有する保水剤を0.05〜2重量部添加配合してなるものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明では、バインダーとしてアルミナセメントを使用することに着目したもので、アルミナセメントは、水和反応により硬化して強度が発現するために乾燥により完全に水分を除去する必要がないので、乾燥不足による軟化変形等のトラブルがなく、そのためにメタルケースと耐火物との隙間等の乾燥しにくい場所での使用に適している。また、アルミナセメントは、いったん水和反応により硬化すると、吸湿による軟化変形もほとんど発生しない利点がある。
【0012】
ところが、アルミナセメントは、水と反応して硬化するために混練後は、時間経過とともに硬化が進行し、充填材としての良好な作業性を長時間維持することが困難であった。一般に、不定形耐火物では、アルミナセメントを使用したキャスタブル等が多く使用されているが、この場合には、混練直後に施工するため、可使時間は30〜60分確保できれば十分である。
【0013】
しかしながら、充填材の作業は、プレートれんがの表面に1〜5mm塗布し、1回の使用量が200〜500gと非常に少ないため、例えば、1度に20kg混練すると25〜100個分となり、1人で作業するとすれば2〜8時間要することになる。したがって、通常のアルミナセメントを使用した充填材では、30〜60分で作業ができなくなってしまうため、少量で頻繁に混練しなければならず、非常に手間がかかってしまう問題があった。
【0014】
アルミナセメントに含まれる水硬性鉱物として代表的なものに、CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3、12CaO・7Al2O3等のカルシウムアルミネートがある。カルシウムアルミネートの硬化時間は表1に示すとおりである。
【0015】
【表1】
基本的には12CaO・7Al2O3は水和速度が早く、12CaO・7Al2O3を含有するアルミナセメントを使用した充填材は、可使時間が短いものになるため好ましくない。
【0016】
したがって、本発明では、12CaO・7Al2O3の含有率が2重量%以下であるアルミナセメントに限定した。基本的には12CaO・7Al2O3を含有しないアルミナセメントを使用することが好ましいが、2重量%以下であれば含有しても影響が少ないので、2重量%までは許容できる。
【0017】
このアルミナセメントの添加量は、5〜30重量%が望ましい。5重量%未満では充填材の強度が低く、30重量%を越えると乾燥時の耐爆裂性が劣化するために好ましくない。
【0018】
また、珪弗化ソーダを硬化遅延剤として使用すると、可使時間をさらに確保することができる。その添加量は、12CaO・7Al2O3の含有量が2重量%以下であるアルミナセメント5〜30重量%と残部が耐火原料粉末とからなる充填剤100重量部に対して0.02〜2重量部が望ましい。0.02重量部未満では、硬化遅延効果が十分得られず、2重量部を越えても、それに伴う効果が期待できず、コスト面で無駄が生じるので好ましくない。
【0019】
さらに、保水剤は、適度なこてのび及びこてのりを付与することができ、施工後に自重によって流れ落ちて氷柱状になる流れ及び混練後に充填材から液相がにじみ出して骨材とバインダーが不均一な組織となる分離を防止し、さらに、結合助剤としての効果のために使用する。その添加量は、12CaO・7Al2O3の含有量が2重量%以下であるアルミナセメント5〜30重量%と残部が耐火原料粉末とからなる充填剤100重量部に対して0.05〜2重量部が望ましい。使用する保水剤としては、小麦粉澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、タピオカ澱粉、米澱粉、サゴ澱粉、緑豆澱粉、コーンスターチ及びハイアミロースコーンスターチ等の澱粉類、小麦粉、米粉、トウモロコシ粉、切干藷粉末、切干タピオカ粉末、グアーガム、ローカストビーンガム、サンザンガム、カラヤガム、寒天、海藻粉末、ゼラチン、カラギーナン、アラビアガムが代表的であり、さらに、ポリビニルアルコール(PVA)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)等の高分子やデキストリンを一種ないし二種以上組み合わせて使用することもできる。添加量については、0.05重量部未満では有効な作業性を得ることが出来ず、2重量部を越えると充填材の強度が低くなるため好ましくない。
【0020】
本発明で使用する耐火原料粉末としては、酸化物として珪石、珪砂、溶融シリカ、含水無定形シリカ及び無水無定形シリカ等のシリカ質、ムライト、ボーキサイト、バン土頁岩、シリマナイト、カイヤナイト、焼結アルミナ、電融アルミナ及び仮焼アルミナ等のアルミナ質、ロー石、シャモット、陶石、粘土、カオリン、べントナイト等のアルミナ−シリカ質、ジルコン及びジルコニア等のシルコニア質、電融マグネシア、焼結マグネシア、アルミナ−マグネシアスピネル及び酸化カルシウム等の塩基性質、スピネル、酸化クロム及びクロム鉄鉱等のクロム質、炭化珪素、炭化アルミニウム及び炭化ジルコニウム等の炭化物、窒化ジルコニウム、窒化珪素、窒化珪素鉄、窒化硼素及び窒化アルミニウム等の窒化物、カーボンを含む原料としてはコークス、天然黒鉛、人造黒鉛、仮焼無煙炭、ピッチ粉、カーボンブラック、カーボンレンガ及び電極屑等の炭素質であり、以上の他に炭化硼素などの硼化物、珪素、フェロシリコン等の珪化物等全ての耐火原料からなる群より選択し、必要に応じて一種または二種以上を併用することができる。
【0021】
これらの耐火原料の粒度は、0.074mm以下を60〜100%含有するものである。使用場所はメタルケースと耐火物との隙間であり、この間隔は通常3mm前後であり、耐火原料の粒度が粗い場合には充填不良になりやすいため、原料として0.074mm以下の微粉を多く使用することが好ましい。0.074mm以下の原料が60%より少ない場合には、充填材の充填不良となりやすい。
【0022】
本発明の充填材には、通常のキャスタブル等に使用する消泡剤、発泡剤、作業性付与剤などの添加剤を使用することができる。さらに、これらと同様な効果が得られる物質から一種又は二種以上を選択して使用できる。
【0023】
本発明による充填材は、水を加えて混練したものは常温において、短いもので3時間、長いものでは24時間以上の可使時間を有し、80〜200°Cに加熱すると、24時間以内で十分な強度を発現する。このために使用中の軟化変形を防止することができる。
【0024】
【実施例】
表2に本発明の実施例、表3に比較例を示す。
【0025】
【表2】
【表3】
表4に本実施例と比較例に使用したアルミナセメントの鉱物組成を示す。
【0026】
【表4】
表2及び表3の原料割合からなる配合を混練後、40×40×160mmの鋳込みサンプルを作製し、90°Cで24時間乾燥した後に各物性を測定した。フロー値はJIS記載、可使時間はJIS記載の稠度によって評価した。また、吸湿による軟化の程度を評価するため、4気圧130°Cの水蒸気下においてオートクレーブで2時間処理を行った後の圧縮強度を測定し、処理前の圧縮強度と比較した。
【0027】
実施例1〜11
アルミナセメントを使用した実施例1〜11は、バインダーとして水ガラスを使用した比較例1やリン酸アルミを使用した比較例2と比べて、オートクレーブ処理後の圧縮強度の低下が少なく、吸湿による軟化変形がほとんどない結果となった。
【0028】
可使時間については、本発明のアルミナセメントを使用した実施例1が3時間であるのに対して、従来のアルミナセメントを使用した比較例3が1.5時間であり、本発明は可使時間を十分長く確保できる。
【0029】
アルミナセメントの添加率については、比較例4の4重量%では強度が低く実用レベルでなく、比較例5の33重量%では可使時間が1.5時間と短くなり作業性が不良である。
【0030】
硬化遅延剤として使用する珪弗化ソーダは、比較例8の0.01重量%(外掛け)では、効果が見られない。
【0031】
保水材は、比較例6の0.04重量%(外掛け)では作業性改善効果が少なく、比較例7の2.2重量%では圧縮強度が低く不適である。
【0032】
実施例12
図1に示すスライディングノズルプレート1において、実施例5の充填材4をプレートれんが2とメタルケース3との間に充填した。このスライディングノズルプレート1を30組、溶鋼鍋で平均4.3チャージ使用した結果、面間の地金差し等は見られず良好であった。
【0034】
【発明の効果】
(1) アルミナセメントは、水和反応により硬化し強度が発現されるので、乾燥不足あるいは吸湿による充填材の軟化変形が発生しない。
【0035】
(2)軟化変形を防止することによりスライディングノズルプレートの面の地金差しと漏鋼を防止することができる。
【0037】
(3) 可使時間が長く作業性が変化しないため、充填材部位の品質が安定する。
【0038】
(4) 保水剤を使用することで、充填材のたれがなくなり作業能率が向上する。
【0039】
(5)可使時間を確保することができるので、充填材を一度にたくさん混練することができ、作業能率が向上する。 また、珪弗化ソーダを使用することで、さらに可使時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例12のスライディングノズルプレートの断面図である。
【符号の説明】
1 スライディングノズルプレート
2 プレートれんが
3 メタルケース
4 充填材
Claims (3)
- 12CaO・7Al2O3の含有量が2重量%以下であるアルミナセメント5〜30重量%と残部が耐火原料粉末とからなることを特徴とするスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材。
- 充填材100重量部に対して珪弗化ソーダを0.02〜2重量部添加配合してなることを特徴とする請求項1記載のメタルケースと耐火物間の充填材。
- 充填材100重量部に対して結合助剤としての効果を有する保水剤を0.05〜2重量部添加配合してなることを特徴とする請求項1又は2記載のメタルケースと耐火物間の充填材。
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