JPH028005B2 - - Google Patents
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- JPH028005B2 JPH028005B2 JP58084739A JP8473983A JPH028005B2 JP H028005 B2 JPH028005 B2 JP H028005B2 JP 58084739 A JP58084739 A JP 58084739A JP 8473983 A JP8473983 A JP 8473983A JP H028005 B2 JPH028005 B2 JP H028005B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
- B22D1/002—Treatment with gases
- B22D1/005—Injection assemblies therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
Description
本発明は、溶融金属容器中の溶鋼の撹拌又は溶
鋼中の介在物浮上を目的とするガス吹込のため
に、取鍋又はタンデイツシユ等に装着される多孔
質耐火物よりなるポーラスプラグの製造方法に係
るものである。 現在、製鋼プロセスにおいては鋼の表層組織、
耐食性、熱間加工性等の品質向上を目的として、
耐火物を通してガスを溶鋼中に吹込む方法が広く
採用されている。この工程は、ガス吹込によつて
溶鋼を撹拌させ、溶鋼温度を均一化させるか、又
は微細気泡に溶鋼中のCr2O3、Al2O3、Ti酸化物、
Mnシリケート物等の介在物を随伴浮上させるこ
とにより上記の目的を達成しようとするもので、
ここに吹込まれるガスは主にアルゴン、窒素等の
不活性ガスであるが、取鍋精錬炉においてはアル
ゴンと酸素との混合ガスを吹込み、脱ガス及び脱
炭処理が行なわれている。また、使用後の耐火物
は付着した地金を除去するためにシヤープランス
を通して酸素ガスを吹込んでこれを溶融放散させ
る、いわゆる酸素洗浄が行なわれる。このような
場合には溶鋼温度又はポーラスプラグ自体が非常
に高温になるため、ポーラスプラグ耐火物は著し
く損傷を受けるようになり、この部分の耐火物は
特に酸素に対する耐食性がすぐれたものを使用し
なければならない。 従来この種のポーラスプラグには主にアルミナ
質耐火材が用いられているが、骨材としての粒子
形が非球形であるが故に、 (1) 混合、混練及び成形時に粒子のエツジ部が磨
砕又は破壊し、粒度分布が変動する、 (2) 混練坏土間の内部層間摩擦並びに坏土と成形
金型間の表層摩擦により、不均一な充填構造と
なる、 (3) 細孔形状が不均一である、 (4) 通気性が低い、 (5) 得られる組織に偏差が多く、所望の物性たと
えば通気率、細孔径、気孔率を設定どおりにす
ることが困難である、 (6) 成形による通気配向性がある、 等の問題点を有しており、特に製造上の管理が困
難となつている。そしてこのような問題点を解消
せんとして耐火物の骨材として球形粒子のものを
用いる方法が報告されている。たとえば、実開昭
51−157570号では、ムライト質球状粒子を用いた
ものであるが、ムライト球はSiO2含有量が多い
ため溶鋼に対する耐食性が劣るばかりでなく、上
記したような酸素ガスに対する抵抗性がきわめて
低いものになつている。 また、ポーラスプラグにとつて不可欠の特性で
ある通気率は0.5〜３（c.c.・cm／cm2・sec・cmH2O）
と広範囲にわたつて求められており、特に通気率
1.0以上の場合は成形圧が低い状態で成形され、
自ずと成形体の強度が低くなるために焼成までの
処理がきわめて困難でさらに耐食性が劣る結果と
なつている。 本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、
耐食性にすぐれしかも熱衝撃抵抗性の大なるアル
ミナ・ジルコン質球状粒子又はこれにアルミナ質
球状粒子を付加した骨材を用いることにより、所
望する通気性と組織の均一化を得ると共に耐食
性・熱衝撃抵抗性を備えたガス吹込用ポーラスプ
ラグの製造方法の提供を目的としている。 以下、本発明のポーラスプラグの製造方法の１
実施例につき説明する。 本発明者らは、球状粒子の耐食性の観点から、
単一粒子のものの化学組成について検討し、
Al2O3が89wt％以上で、SiO2が11wt％以下の含
有量であるときにすぐれた耐食性を示すことを知
得した。さらに、酸素ガスによる侵食に対する抵
抗性について検討したところ、酸素洗浄時の温度
は約2000℃となり、上記のようなSiO2含有量で
は溶損が著しく、約11％以下の含有量が望ましい
ことも確認した。 一方、アルミナ・ジルコン質球状粒子における
ジルコン量は20wt％以下が望ましい。すなわち、
先に本発明者らはアルミナ質ポーラスプラグにジ
ルコンを添加すると、熱衝撃抵抗性は添加量と共
に大となることを知つたが、10wt％以上の添加
量になると耐食性は低下し、ジルコン添加の効果
を有効に利用し切れない面があり、本発明はこの
懸案を解決したものである。アルミナとジルコン
とからなる球状粒子を1600〜1900℃で熱処理する
と、 3Al2O3＋2ZrSiO4→2ZrO2 ＋3Al2O3・2SiO2 なる反応で主にバテライト、ムライトが生成し、
その他にバテライト・ムライト共晶体も生成す
る。上記反応は化学量論的には重量比で、アルミ
ナ１に対しジルコン約1.2を要することになるが
工業的規模で行なつた本発明の実施例において
は、ジルコン添加量が30wt％以上になると熱処
理に際して1900℃近くにおいて粒子相互の融着現
象が生じ、以後の工程、たとえば篩分けが困難と
なるなどの問題が生じ、さりとて低温（1600〜
1750℃）で処理すると未反応ジルコンが存在した
り、又は遊離シリカの影響で球状粒子自体がポー
ラス化し耐食性の低下が認められ、必然的にジル
コン添加量は制限がある。さらに、ポーラスプラ
グでは酸素洗浄が行なわれ、その際の温度は2000
℃前後に達するのでムライトの分解溶融温度1850
℃を考慮した場合、ジルコン添加量は一層制限さ
れ、種種の点より20wt％以内が望ましいとの結
果が得られたのである。 次に実施の１例を具体的に挙げると、市販され
ている平均粒子径22μの微粉アルミナと同じく平
均粒子径2μの微粉ジルコンとを重量比率で80：
20から95：５の範囲で混合した後、ポリアルキル
アリルスルホン酸ソーダで転動造粒して球状粒子
を得た。この球状粒子をガス炉を用いて1700℃で
６時間焼成し本発明のためのアルミナ・ジルコン
質球状骨材を得た。このようにして得られた骨材
粒子および他の骨材微粉末を第１表に示す割合
（アルミナ組成wt％とジルコン組成wt％との合量
がアルミナ・ジルコン質球状粒子の配合割合とな
る。）に混合し、フエノール樹脂を配合して混練
したのち、フリクシヨンプレスで成形し、成形体
を1730℃で６時間焼成しポーラスプラグ耐火物を
得た。この耐火物の物性値、特性を第１表に併せ
て示した。なお、比較例としてアルミナ質球状粒
子を骨材とする耐火物についても同様に行なつて
第１表に示した。 テスト方法は、本発明例、比較例共に次によつ
た。 (イ) 溶損比率は、溶鋼によるものは鉄100％の溶
鋼を用い1650℃で45分間を４回の回転侵食法に
より、又酸素ガスによるものはシヤープランス
より酸素ガスを流し2000℃で５分間の洗浄によ
つたもので、いずれもNo.12の溶損量を100とし
て各検体の溶損量の多〓を100分比で示してあ
る。 (ロ) 亀裂発生の有無は、耐火物より50×50×50mm
の立方体供試体をつくりだして、これを1500℃
の電気炉にて急加熱し、20分保持した後取出し
て空冷し、この操作を反復した回数と亀裂の発
生状況を、 ◎〜２回後亀裂なし 〇〜１回後亀裂なし △〜１回後微亀裂発生 ×〜１回後大亀裂発生 のごとく表した。 第１表からアルミナ・ジルコン質球状粒子を用
いることにより、また同時にアルミナ球質状粒子
と組合わせ併用することにより、耐食性及び熱衝
撃抵抗性が著しく向上することがわかる。アルミ
ナ・ジルコン質球状粒子を100wt％又は95wt％用
いたNo.１又はNo.４のものは他のものに較べて特に
酸素ガスに対する溶損比率が大で酸素洗浄に対す
る抵抗力の弱いことを示している。これは他のも
のに較べて見掛気孔率、通気率等耐食性をスポイ
ルし易い要素の値が大きいこともあるが、酸素洗
浄時のごとく2000℃の高温に接触した場合にムラ
イトの分解溶融が生ずるためと思われる。 また、アルミナ・ジルコン質球状粒子にアルミ
ナ質球状粒子を組合わせて使用すると、熱衝撃抵
抗性が増大するのは次の理由によると考えられ
る。すなわち、このように組合わせてなる成形体
の強度はムライト又はパテライトの量、粒子径及
びアルミナ質球状粒子との接触面積の大小により
骨材粒子中に強度分布が生ずる。そしてこの状態
では仮に亀裂が発生しても、それはより強度の低
い個所を選択しつつ曲折して伝播するため、伝播
時間は均一強度で直線的に伝わる場合に較べて必
然的に遅くなり、実質的に熱衝撃抵抗性の向上と
なつて表面化するものと考えられる。 本発明は、第１表に示すごとくアルミナ・ジル
コン質球状粒子又はそれにアルミナ質球状粒子を
併用するものであり、混晶の態様でジルコンを包
括するものであるから、従来例にみる遊離状態で
のジルコン添加のごとく耐食性を劣化させること
なく、ジルコン共存の効果を充分に発揮し、耐食
性の向上も図り得たのである。なお、粒子径２〜
0.3mmの間における粒度分布は大略、 ２〜1.68mmが10％ 1.68〜1.0mmが35％ 1.0〜0.59mmが40％ 0.59〜0.3mmが15％ であるが、この分級度合は適宜調整できることは
勿論である。 また、ジルコン添加量が低い場合のアルミナ・
ジルコン質球状粒子を用いる場合には、本発明者
らが先に開示したごとく、ジルコンを２〜３％添
加することにより耐火物の熱衝撃抵抗性の増大を
図る手段の導入も容易であり、所期の物性を保全
できる本発明の産業上の利用性は著大である。
鋼中の介在物浮上を目的とするガス吹込のため
に、取鍋又はタンデイツシユ等に装着される多孔
質耐火物よりなるポーラスプラグの製造方法に係
るものである。 現在、製鋼プロセスにおいては鋼の表層組織、
耐食性、熱間加工性等の品質向上を目的として、
耐火物を通してガスを溶鋼中に吹込む方法が広く
採用されている。この工程は、ガス吹込によつて
溶鋼を撹拌させ、溶鋼温度を均一化させるか、又
は微細気泡に溶鋼中のCr2O3、Al2O3、Ti酸化物、
Mnシリケート物等の介在物を随伴浮上させるこ
とにより上記の目的を達成しようとするもので、
ここに吹込まれるガスは主にアルゴン、窒素等の
不活性ガスであるが、取鍋精錬炉においてはアル
ゴンと酸素との混合ガスを吹込み、脱ガス及び脱
炭処理が行なわれている。また、使用後の耐火物
は付着した地金を除去するためにシヤープランス
を通して酸素ガスを吹込んでこれを溶融放散させ
る、いわゆる酸素洗浄が行なわれる。このような
場合には溶鋼温度又はポーラスプラグ自体が非常
に高温になるため、ポーラスプラグ耐火物は著し
く損傷を受けるようになり、この部分の耐火物は
特に酸素に対する耐食性がすぐれたものを使用し
なければならない。 従来この種のポーラスプラグには主にアルミナ
質耐火材が用いられているが、骨材としての粒子
形が非球形であるが故に、 (1) 混合、混練及び成形時に粒子のエツジ部が磨
砕又は破壊し、粒度分布が変動する、 (2) 混練坏土間の内部層間摩擦並びに坏土と成形
金型間の表層摩擦により、不均一な充填構造と
なる、 (3) 細孔形状が不均一である、 (4) 通気性が低い、 (5) 得られる組織に偏差が多く、所望の物性たと
えば通気率、細孔径、気孔率を設定どおりにす
ることが困難である、 (6) 成形による通気配向性がある、 等の問題点を有しており、特に製造上の管理が困
難となつている。そしてこのような問題点を解消
せんとして耐火物の骨材として球形粒子のものを
用いる方法が報告されている。たとえば、実開昭
51−157570号では、ムライト質球状粒子を用いた
ものであるが、ムライト球はSiO2含有量が多い
ため溶鋼に対する耐食性が劣るばかりでなく、上
記したような酸素ガスに対する抵抗性がきわめて
低いものになつている。 また、ポーラスプラグにとつて不可欠の特性で
ある通気率は0.5〜３（c.c.・cm／cm2・sec・cmH2O）
と広範囲にわたつて求められており、特に通気率
1.0以上の場合は成形圧が低い状態で成形され、
自ずと成形体の強度が低くなるために焼成までの
処理がきわめて困難でさらに耐食性が劣る結果と
なつている。 本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、
耐食性にすぐれしかも熱衝撃抵抗性の大なるアル
ミナ・ジルコン質球状粒子又はこれにアルミナ質
球状粒子を付加した骨材を用いることにより、所
望する通気性と組織の均一化を得ると共に耐食
性・熱衝撃抵抗性を備えたガス吹込用ポーラスプ
ラグの製造方法の提供を目的としている。 以下、本発明のポーラスプラグの製造方法の１
実施例につき説明する。 本発明者らは、球状粒子の耐食性の観点から、
単一粒子のものの化学組成について検討し、
Al2O3が89wt％以上で、SiO2が11wt％以下の含
有量であるときにすぐれた耐食性を示すことを知
得した。さらに、酸素ガスによる侵食に対する抵
抗性について検討したところ、酸素洗浄時の温度
は約2000℃となり、上記のようなSiO2含有量で
は溶損が著しく、約11％以下の含有量が望ましい
ことも確認した。 一方、アルミナ・ジルコン質球状粒子における
ジルコン量は20wt％以下が望ましい。すなわち、
先に本発明者らはアルミナ質ポーラスプラグにジ
ルコンを添加すると、熱衝撃抵抗性は添加量と共
に大となることを知つたが、10wt％以上の添加
量になると耐食性は低下し、ジルコン添加の効果
を有効に利用し切れない面があり、本発明はこの
懸案を解決したものである。アルミナとジルコン
とからなる球状粒子を1600〜1900℃で熱処理する
と、 3Al2O3＋2ZrSiO4→2ZrO2 ＋3Al2O3・2SiO2 なる反応で主にバテライト、ムライトが生成し、
その他にバテライト・ムライト共晶体も生成す
る。上記反応は化学量論的には重量比で、アルミ
ナ１に対しジルコン約1.2を要することになるが
工業的規模で行なつた本発明の実施例において
は、ジルコン添加量が30wt％以上になると熱処
理に際して1900℃近くにおいて粒子相互の融着現
象が生じ、以後の工程、たとえば篩分けが困難と
なるなどの問題が生じ、さりとて低温（1600〜
1750℃）で処理すると未反応ジルコンが存在した
り、又は遊離シリカの影響で球状粒子自体がポー
ラス化し耐食性の低下が認められ、必然的にジル
コン添加量は制限がある。さらに、ポーラスプラ
グでは酸素洗浄が行なわれ、その際の温度は2000
℃前後に達するのでムライトの分解溶融温度1850
℃を考慮した場合、ジルコン添加量は一層制限さ
れ、種種の点より20wt％以内が望ましいとの結
果が得られたのである。 次に実施の１例を具体的に挙げると、市販され
ている平均粒子径22μの微粉アルミナと同じく平
均粒子径2μの微粉ジルコンとを重量比率で80：
20から95：５の範囲で混合した後、ポリアルキル
アリルスルホン酸ソーダで転動造粒して球状粒子
を得た。この球状粒子をガス炉を用いて1700℃で
６時間焼成し本発明のためのアルミナ・ジルコン
質球状骨材を得た。このようにして得られた骨材
粒子および他の骨材微粉末を第１表に示す割合
（アルミナ組成wt％とジルコン組成wt％との合量
がアルミナ・ジルコン質球状粒子の配合割合とな
る。）に混合し、フエノール樹脂を配合して混練
したのち、フリクシヨンプレスで成形し、成形体
を1730℃で６時間焼成しポーラスプラグ耐火物を
得た。この耐火物の物性値、特性を第１表に併せ
て示した。なお、比較例としてアルミナ質球状粒
子を骨材とする耐火物についても同様に行なつて
第１表に示した。 テスト方法は、本発明例、比較例共に次によつ
た。 (イ) 溶損比率は、溶鋼によるものは鉄100％の溶
鋼を用い1650℃で45分間を４回の回転侵食法に
より、又酸素ガスによるものはシヤープランス
より酸素ガスを流し2000℃で５分間の洗浄によ
つたもので、いずれもNo.12の溶損量を100とし
て各検体の溶損量の多〓を100分比で示してあ
る。 (ロ) 亀裂発生の有無は、耐火物より50×50×50mm
の立方体供試体をつくりだして、これを1500℃
の電気炉にて急加熱し、20分保持した後取出し
て空冷し、この操作を反復した回数と亀裂の発
生状況を、 ◎〜２回後亀裂なし 〇〜１回後亀裂なし △〜１回後微亀裂発生 ×〜１回後大亀裂発生 のごとく表した。 第１表からアルミナ・ジルコン質球状粒子を用
いることにより、また同時にアルミナ球質状粒子
と組合わせ併用することにより、耐食性及び熱衝
撃抵抗性が著しく向上することがわかる。アルミ
ナ・ジルコン質球状粒子を100wt％又は95wt％用
いたNo.１又はNo.４のものは他のものに較べて特に
酸素ガスに対する溶損比率が大で酸素洗浄に対す
る抵抗力の弱いことを示している。これは他のも
のに較べて見掛気孔率、通気率等耐食性をスポイ
ルし易い要素の値が大きいこともあるが、酸素洗
浄時のごとく2000℃の高温に接触した場合にムラ
イトの分解溶融が生ずるためと思われる。 また、アルミナ・ジルコン質球状粒子にアルミ
ナ質球状粒子を組合わせて使用すると、熱衝撃抵
抗性が増大するのは次の理由によると考えられ
る。すなわち、このように組合わせてなる成形体
の強度はムライト又はパテライトの量、粒子径及
びアルミナ質球状粒子との接触面積の大小により
骨材粒子中に強度分布が生ずる。そしてこの状態
では仮に亀裂が発生しても、それはより強度の低
い個所を選択しつつ曲折して伝播するため、伝播
時間は均一強度で直線的に伝わる場合に較べて必
然的に遅くなり、実質的に熱衝撃抵抗性の向上と
なつて表面化するものと考えられる。 本発明は、第１表に示すごとくアルミナ・ジル
コン質球状粒子又はそれにアルミナ質球状粒子を
併用するものであり、混晶の態様でジルコンを包
括するものであるから、従来例にみる遊離状態で
のジルコン添加のごとく耐食性を劣化させること
なく、ジルコン共存の効果を充分に発揮し、耐食
性の向上も図り得たのである。なお、粒子径２〜
0.3mmの間における粒度分布は大略、 ２〜1.68mmが10％ 1.68〜1.0mmが35％ 1.0〜0.59mmが40％ 0.59〜0.3mmが15％ であるが、この分級度合は適宜調整できることは
勿論である。 また、ジルコン添加量が低い場合のアルミナ・
ジルコン質球状粒子を用いる場合には、本発明者
らが先に開示したごとく、ジルコンを２〜３％添
加することにより耐火物の熱衝撃抵抗性の増大を
図る手段の導入も容易であり、所期の物性を保全
できる本発明の産業上の利用性は著大である。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ アルミナ80〜95wt％、ジルコン５〜20wt％
の組成からなる造粒球状粒子を焼成して得られる
アルミナ・ジルコン質球状粒子を骨材として混
練、成形後、焼成することを特徴とするポーラス
プラグの製造方法。 ２ 造粒球状粒子の焼成温度が1600〜1900℃であ
る特許請求の範囲第１項に記載のポーラスプラグ
の製造方法。 ３ アルミナ・ジルコン質球状粒子とともにアル
ミナ質球状粒子を併用する骨材とした特許請求の
範囲第１項に記載のポーラスプラグの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8473983A JPS59211522A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | ポーラスプラグの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8473983A JPS59211522A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | ポーラスプラグの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59211522A JPS59211522A (ja) | 1984-11-30 |
| JPH028005B2 true JPH028005B2 (ja) | 1990-02-22 |
Family
ID=13839062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8473983A Granted JPS59211522A (ja) | 1983-05-13 | 1983-05-13 | ポーラスプラグの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59211522A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9212953D0 (en) * | 1992-06-18 | 1992-07-29 | Foseco Int | Purifying molten metal |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5597435A (en) * | 1979-01-18 | 1980-07-24 | Kurosaki Refract Co Ltd | Molded body for gas blowing in |
-
1983
- 1983-05-13 JP JP8473983A patent/JPS59211522A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5597435A (en) * | 1979-01-18 | 1980-07-24 | Kurosaki Refract Co Ltd | Molded body for gas blowing in |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59211522A (ja) | 1984-11-30 |
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