JPH02121759A

JPH02121759A - ガス吹込み用ポーラス耐火物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02121759A
Application number: JP27415988A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tsuchinari; 昭弘土成; Osamu Shimobayashi; 下林　修
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-05-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ガス吸込み用ポーラス耐火物およびその製造
方法に関する。

（従来の技術）溶融金属に不活性ガス、窒素、酸素などのガスを吸込ん
で、溶融金属の温度調整、成分調整、非金属介在物の除
去、耐火物への地金または非金属介在物の付着防止など
を行うことが知られている。

このガス吸込みに用いられるポーラス耐火物（以下、単
にポーラス耐火物と称す）として、従来、球状粒子の粒
子間をガス孔としたもの（例えば実公昭５４−３０３３
９号公報）、耐火物に内在させた有機質繊維を消失させ
てガス孔を形成したもの（例えば特開昭４６−６６６０
７号公報）、直線的貫通孔を形成したもの（例えば特開
昭６０−９９４６１号公報、実開昭６０−１６０９６号
公報）などが提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ガス吸込みを効果的なものにするために、ポーラス耐火
物から噴出するガスは、大きな気泡であることが要求さ
れる場合がある。ガスの気泡が小さいと溶融金属の攪拌
作用、非金属介在物の除去などに十分な効果が得られな
いだけでなく、気泡が浮上せず溶融金属中に残留してｔ
ＩｉｉＩ製品の品質低下の原因となるからである。特に
薄板鋼板などは、気泡残留によるピンホールがわずかで
も認められると致命的な欠陥となる。

大きな気泡を噴出させるためにはポーラス耐火物のガス
孔を大きくすればよいが、反面、ガス孔が大きいと溶融
金属が浸透して耐火物の耐食性が劣り、しかも浸透した
溶融金属の凝固による目詰まりで２回目以降の使用にお
いて通気性が大巾に低下する。

したがって、従来のポーラス耐火物のガス孔の孔径は限
られたものとなり、ガス噴出において大きな気泡を得る
ことができなかった。そこで、従来はガス噴出量を増す
ことでガスの気泡が小さいことを補うことも行われてい
るが、これは鋼製品への気泡の残留率を高める原因とな
っている。

また、ガス孔として直線的貫通孔を有するポーラス耐火
物は、製造において貫通孔と耐火物ｍ織内に直線的に形
成することがきわめて困難であり、製造技術面でも問題
があった。

本発明は、上記従来の問題を解決したポーラス耐火物と
その製造方法を提出することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明は、短繊維状気孔と、この短繊維状気孔の径より
大きな径を有する粒状気孔とを多数内在したガス吹込み
用ポーラス耐火物である。

このポーラス耐火物の製造方法の発明は、加熱消失性の
短繊維と、この短繊維の径より大きな径を有する加熱消
失性の粒状物とを添加した耐火材料配合物を成形後、加
熱して前記の短繊維および粒状物を消失させることを特
徴とする。

本発明によって得られるポーラス耐火物は、ガス孔への
溶融金属の浸透がなく、しかもガスを大きな気泡で噴出
させることができる。

その理由を模式図で示す。第１図、第２図は、いずれも
下方か供給したガスを上方へ噴出させた状態である。

本発明によれば、ポーラス耐火物（１）中に短繊維状気
孔と粒状気孔とが多数存在しているので、第１図のよう
に短繊維状気孔（２）と粒状気孔（３）とが連通したガ
ス孔が形成される。粒状気孔（３）が短繊維状気孔（２
）の径より大きいので、粒状気孔（３）がポーラス耐火
物（１）の稼働面に露出したものはガス噴出孔の径が大
きくなり、ガスの気泡（４）も大きなものが得られる。

ガス噴出孔の孔径が大きいと溶融金属の浸透が懸念され
るが、本発明の場合、孔径が大きいのは粒状気孔（２）
部分のみであり、背後は孔径の小さい繊維状気孔であっ
て、溶融金属の浸透を防止する。また、ポーラス耐火物
（１）は使用によって溶損されていくが、粒状気孔（３
）と短繊維状気孔（２）とは多数存在するので、上記の
作用が失われることはない。

第２図は、短繊維状気孔（２）のみを内在した従来例で
ある。、溶融金属の浸透を防止するために内径が小さく
、その結果、ガスの気泡（４）も小さいものしか得られ
ない。

なお、図には示していないが、粒状気孔のみを内在する
ものはガス孔が連通しないので、ガス透過の機能がきわ
めて低い、耐火物は元来、微細な気孔を有しているので
、粒状気孔のみを内在するものでも、この微細な気孔が
粒状気孔間を連通ずることもあるが、通気性はきわめて
小さい。

本発明によるポーラス耐火物の製造方法は、短繊維状気
孔と、この短繊維状気孔の径より大きい径を有する粒状
気孔を得るために、その気孔の形状に見合う加熱消失性
繊維を添加する。

これらの添加は、特別な技術を要するものではなく、し
かもその後の成形、加熱の操作も耐火物の製造技術とし
て一般的なものであるから、本発明の製造方法によれば
、前記したポーラス耐火物を容易に得ることができる。

本発明のポーラス耐火物の製造で使用する耐火材料配合
物は、従来のポーラス耐火物のものと特に変わりなく、
例えばアルミナ、シリカ、アルミナ−シリカ、ムライト
ジルコン、ジルコニア、マグネシア、スピネル、クロム
カルノア。粘土、炭化珪素、窒化珪素などから選ばれる
一種または二種以上を主材とする。その粒度は、例えば
最大粒子径３〜ｌ　ｍｍとし、粗粒、中粒、微粒に適宜
調整する。

上記配合物に炭素材料を配合させてもよい。炭素含有の
耐火物が耐食性および耐スポーリング性に優れているこ
とは知られているが、本発明のポーラス耐火物では、骨
材粒子のマトリックスに炭素材料が存在し、耐火物の通
気性を低下さ一拷、ガス孔以外からのガス噴出を防止し
、気泡の小さいガスの噴出の防止をより完全なものとす
る効果もある。

ここで使用される炭素材料の具体例は、りん状黒鉛土状
黒鉛、コークスワ）、無煙炭、カーボンブランク、キッ
シュグラファイトなどから選ばれる一種又は二種以上と
する。耐火材料配合物中に占めるその割合は、例えば５
０重里％以下、好ましくは３〜４０重量％とする。

ガス孔を形成するだめの短繊維と粒状物は、いずれも加
熱消失性のものを使用する。加熱消失性の短繊維として
は、例えば木綿、バルブ繊維、麻、絹９毛などの天然繊
維、あるいはアクリル繊維、ビニロン繊維、ポリエチレ
ン繊維、ビニール繊維、ビニリデン繊維、ポリアミド繊
維、アセチルセルロース繊維、ニトロセルロース繊維。

ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維などの合成ｆｆ
ｉ維から選ばれる一種又は二種以上である。

ポーラス耐火物中に内在させる短繊維状気孔の寸法は、
例えば径が０．０７〜３鵬、さらに好ましくは０．１〜
１．５Ｍである。０．０７ｓ未満ではガス透過性に劣る
。３閤を超えると溶融金属が浸透しやすい、したがって
、ここで使用する短繊維の寸法も、この短繊維状気孔の
寸法に見合ったものとする。

粒状気孔を形成する粒状物としては、例えば天然樹脂粒
１合成樹脂粒、パラフィン粒、木片、果実粉など動植物
、ＦＬ物、樹脂を問わず、加熱消失性のものを使用する
ことができる。

ガス噴出の際に大きな気泡を得るために、ポーラス耐火
物中に内在させる粒状気孔の径は、前記した短繊維状気
孔の径より大きくする。例えば、短繊維状気孔の径より
例えば１．５倍以上、好ましくは２〜４０倍大きくする
。

したがって、粒状気孔を形成するための粒状物の粒径も
これに合わせて定める。

粒状物の形状は均一な特性を得るために球形が好ましい
が、粉砕粒などのように表面が無定型のものであっても
使用できる。また、中空体でもよい。

炭素含有耐火物の加熱処理では、炭素材料の存在で耐火
物内が還元雰囲気となり、炭素質の短繊維・粒状物は消
失しない、しかし、炭素材料を含有しない耐火物を非還
元雰囲気で加熱する場合は、炭素短繊維、炭素粒状物で
あっても酸化消失し、ガス孔を形成することができる。

炭素質短繊維としては、例えばフェノール樹脂などの合
成樹脂またはピンチなどを原料とした炭素質繊維を高温
で熱処理して得られたものである。また、炭素質粒状物
としては、例えば球状ピッチ、炭素材料破砕粉、炭素材
料造粒物などから選ばれる１種または２種以上が使用で
きる。

耐火材料配合物に対する加熱消去性の短繊維ヒ粒状物分
邊加は、その合量で例えば外掛け０．２〜３０−ｔ％、
好ましくは０．３〜２０−ｔ％とする。　０．２ｗｔ％
未満で１＝ガス透過性が不十分であり、３０−ｔ％を超
えると耐火物のｍＷがぜい弱化して強度および耐食性に
劣る。また、短繊維と粒状物の両者の比は、重量で例え
ば１；３〜１：４０、好ましくは１：５〜１：３０とす
る。

第３図のグラフは、りん状黒鉛１０ｗｔ％、残部マグネ
シアよりなる配合物にビニロン短繊維のみを外掛けで０
．３ｗｔ％添加して′！！！造し、短繊維状気孔を内在
するＡ耐火物、径０．２−のビニロン短繊維を外掛けで
０．３ｗｔ％とアクリル球状粒子とを併用添加して製造
し、短繊維状気孔と粒状気孔とを内在するＢ耐火物それ
ぞれについて、ガス噴出孔の最大孔径と耐火物の耐食性
との関係を示したものである。ガス孔形成のために、Ａ
耐大物、Ｂ耐火物とも１０００°Ｃで加熱した。耐食性
は、後述の実施例の欄で示す方法で測定し、消失性の短
繊維および粒状物の添加量を０ｉｙｔ％にしたポーラス
耐火物の溶損寸法を１００とした溶損指数で示した。指
数が小さいほど耐食性に優れている。

Ａ耐火物は、ビニロン短繊維の径の変化でガス噴出孔の
孔径を定めた。その結果、ガス噴出孔が大きくなるとガ
ス孔に溶融金属が侵入するためか耐食性が著しく低下す
ることが確認された。

Ａ耐火物はビニロン短繊維の径を０．２−とし、これと
組み合わせるアクリル球状粒子の径のみを変化させ、粒
状気孔の径をガス噴出孔の孔径とした。この場合は、ガ
ス噴出孔が大きくなっても耐食性に大きな変化は認めら
れなかった。

本発明のポーラス耐火物の製造では、上記した配合物以
外にも本発明の効果を損なわない範囲内であれば、焼結
剤、酸化防止剤１組織強化剤などとして、さらに金属粉
、金属ファイバー、セラミックファイバー、ガラス粉な
どを適当■添加してもよい。

ポーラス耐火物の成形は、以上の配合物に結合剤を２〜
４ｗＬ％程度添加し、混練後、鋳込みあるいは加圧によ
って成形する。結合剤としては、耐火物の成形で一般に
使用されている有機質、無機質あるいは有＠無機複合質
が用いられる。

耐火物は焼成温度によって焼成品と不焼成品とに区別さ
れる。本発明のポーラス耐火物はいずれであってもよい
が、成形後は、ガス孔形成のために少なくとも耐火物中
の加熱消去性の短繊維および粒状物が消失する温度で加
熱する必要がある。

本発明の製造方法は、以上のようにすることで、短繊維
状気孔とこの短繊維状気孔の径より大きい径を有する粒
状気孔とを多数内在したポーラス耐火物を得ることがで
きる。

本発明により得られるポーラス耐火物は、例えば取鍋。

クンプッシュ、電気炉、真空脱ガス炉などの溶融金属処
理炉、あるいはストッパーヘッド、インジェクションラ
ンス、鋳造用ノズル、スライディングノズル装置のプレ
ート耐火物、上ノズル、下ノズルなどのガス吹込み部分
に使用できる。

（実施例）各側は、表に示す配合物に結合剤としてフェノール樹脂
を配合物全体に対して外掛け３ｉｎｔ％添加し、混練後
１０００ｋｇ／ｃ＋ｆｌの圧力で加圧成形し、次いで表
に示す各温度で加熱し、ポーラス耐火物を得た。各側の
うち、本発明実施例４．　５．１０．１１と比較例１．
２は、炭素材料の酸化を防止するため、還元雰囲気下で
加熱した。

試験方法は下記のとおりである。

く通気率〉耐火物の成形において、加圧方向と直角の方向の通気率
を測定した。

〈耐食性〉溶鋼を浸食剤とする回転侵食を１５５０°Ｃ下で３０分
×５回の条件で行い、溶損寸法を測定した０表中の表示
は、実施例１の溶損寸法を１００とした指数とする。

指数の数値が小さいほど溶損寸法が小さい。

〈耐スポーリング性〉４０ｘ４０ｘｌ１５鵬の試片を切り出し、電気炉で１５
００’Ｃ×１５分加熱後空冷し、この加熱−空冷をくり
返し、キレツ発生までの耐用回数を求めた。

くガス気泡径〉水モデル試験で測定した。

下端にＡ「ガス導入管を接続した状態でポーラス耐火物
を透明水槽に入れ、ガス噴出中の気泡の状態を写真撮影
し、写真からガスの気泡径を求めた。

くノズル孔付着物厚さ〉各側のポーラス耐火物で上ノズルを構成し、６０ｔタン
プツシユに取付けたスライディングノズル装置の上ノズ
ルとして実際に使用し、溶鋼が４８０　ｔ　１ｉｆｌ過
後、アルミナ析出物の付着厚みを測定した。表中、空欄
の個所は測定しなかったものである。

表の試験結果から、通気率はガス孔形成材となる短繊維
の径と添加量にほぼ比例して向上する。しかし、短繊維
の径が大きくなり過ぎると、第３表のグラフに示すよう
に耐食性が低下する。本発明実施例は、短繊維の径を押
さえ、粒状気孔を形成する粒状物の径を太き（したので
、大きなガス気泡が得られた。その結果、ノズル孔の付
着物の厚さもきわめて小さく、上ノズルの耐用性向上に
効果があった。

また、表には示していないが、鋼の連続鋳造で使用され
るスライディングノズル装置上ノズルおよび浸漬ノズル
にポーラス耐火物を設け、溶融金属中に計ガスを噴出さ
せたところ、本発明実施例のポーラス耐火物を使用した
ものは耐食性に優れ、かつ大きなガス気泡が得られるた
め、ガス気泡が溶鋼面上に確実に上昇し、鋼製品に従来
みられていたピンホールはまったく認められなかった。

（効　果）本発明によるポーラス耐火物は、耐食性を低下させるこ
となく大きなガス気泡を噴出させることができるので、
溶融金属中の非金属介在物の浮上除去、ノズル孔などへ
の地金または非金属介在物の付着防止などに優れた効果
がある。また、大きなガス気泡は溶融金属流に打ち勝っ
て浮上するので、鋼製品に残留せずピンホールの発生を
防止し、特に薄板鋼板の製造において効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はガス吹込みポーラス耐火物のガス噴出
状態を模式的に示したもので、第１図は本発明により得
られるポーラス耐火物、第２図は従来のポーラス耐火物
である。第３図はポーラス耐火物の耐食性とガス噴出孔の孔径と
の関係を示したものである。特許出願人　ハリマセラミソク株式会社第２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）短繊維状気孔と、この短繊維状気孔の径より大き
な径を有する粒状気孔とを多数内在したガス吹込み用ポ
ーラス耐火物。
（２）耐火物が炭素含有材質である請求項１記載のガス
吸込み用ポーラス耐火物。
（３）短繊維状気孔の寸法が、径０．０７〜３ｍｍ、長
さ３〜２５ｍｍである請求項１記載のガス吸込み用ポー
ラス耐火物。
（４）加熱消失性の短繊維と、この短繊維の径より大き
な径を有する加熱消失性の粒状物とを添加した耐火材料
配合物を成形後、加熱して前記の短繊維および粒状物を
消失させることを特徴としたガス吸込み用ポーラス耐火
物の製造方法。
（５）耐火材料配合物が炭素材料を含有する請求項４記
載の製造方法。