JPH0319433B2

JPH0319433B2 -

Info

Publication number: JPH0319433B2
Application number: JP58042897A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kaneko; Hiroshi Kano
Original assignee: Kurosaki Refractories Co Ltd
Current assignee: Krosaki Harima Corp
Priority date: 1983-03-14
Filing date: 1983-03-14
Publication date: 1991-03-15
Also published as: JPS59166784A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は耐火物製の複合パイプ、とくに取鍋−
タンデイツシユ−モールド間を連結する鋼の連続
鋳造用ノズル、例えば浸漬ノズル、ロングノズ
ル、溶融金属中へのガス吹き込み用パイプ等とし
て好適な溶鋼処理用の耐火物製複合パイプに関す
る。〔従来の技術〕例えば鋼の連続鋳造用に使用される耐火物製の
ノズルは、ノズル孔内を溶融した鋼が高速で流れ
るため、優れた耐摩耗性を要求されると同時に、
ノズル内壁と外表面部との温度差により大きな熱
応力が発生するため耐スポーリング性に優れるこ
とが必要とされている。このような鋳造用ノズルとして使用されている
耐火物製の複合パイプの材質としては、従来から
溶融シリカ質、Al₂O₃−黒鉛質などが使用されて
きた。しかしながら、前者は、特に耐スポーリン
グ性に優れているが、熱膨張率が低く溶鋼中の
Mn量の増加に伴い内孔が大きく溶損し、多数回
連続使用に耐用できないという問題があり、多連
鋳化の傾向にある今日の連続鋳造法においては耐
用性に優れたAl₂O₃−黒鉛質が主に使用されてい
る。かかるAl₂O₃−黒鉛質としては、耐用性、耐ス
ポーリング性の点からの改良が行われ現在では、
Al₂O₃−SiO₂系骨材であるジルコニア、ムライト
を使用し、低膨張性の溶融シリカを適量配合した
ものが優れた実績を挙げている。しかしながら、これらの黒鉛−耐火性骨材系材
質を単体で使用した場合には、溶鋼に対する耐溶
損性を上げていくと、耐スポーリング性が低下す
るため、耐用性は頭打ちになつているのが現状で
ある。一方、内部から加熱される鋳造用ノズルのよう
な耐火物製のパイプにおいて、耐スポーリング性
と耐蝕性とを同時に満足させるためには、耐火物
の構造を内層と外層の２層構造とし、内層には耐
蝕性、外層には耐スポーリング性の耐火材を組合
せた複合のものが開発された。しかしながら、か
かる複合ノズルにおいては内層と外層の結合に難
点があり、引張応力がノズル外表面に発生した場
合にノズルの割れが発生し易いという欠点があ
る。〔発明が解決しようとする課題〕本発明は、かかる従来の耐火物製の複合パイプ
の欠点を解消したもので、非常に割れにくく耐ス
ポーリング性と耐蝕性を兼ね添えた溶鋼処理用の
耐火物製複合パイプを提供することを目的とす
る。〔課題を解決するための手段〕本発明に係る溶鋼処理用の耐火物製複合パイプ
は、内層と外層からなる耐火物製複合パイプにお
いて、鋼線強化材としての黒鉛３〜35重量％と残
部がその他の耐火性骨材粉末からなる外層配合に
対し、直径１mm以下、長さ40mm以下の鋼線を３〜
30重量％混合した耐火物からなり、さらに外層外
周に酸化防止皮膜材を被覆したことを特徴とす
る。内層を構成する耐蝕性の耐火物としては、内壁
側では圧縮応力が働いており、この部分では従来
の材質でも、十分耐え得るものであり、酸化物系
では、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、MgO、CaO、Cr₂O₃
等とその複合酸化物、非酸化物系ではSiC、
Si₃N₄、AlN、BN、Ｃ等とその組合せ、あるい
はこれらの酸化物と非酸化物とを適宜に組み合わ
せて耐蝕性を向上せしめた耐火物が任意に使用で
きる。外層を構成するために使用される耐火性骨材粉
末としては、これも、通常耐火物工業で使用され
る耐火性原料はすべて含まれ、特に規定するもの
ではない。例えば、酸化物系では、Al₂O₃、
SiO₂、ZrO₂、MgO、CaO、Cr₂O₃等とその複合
酸化物、非酸化物系ではSiC、Si₃N₄、AlN、
BN、Ｃなどを組合せて、または酸化物と非酸化
物とを組合せたものが使用できる。さらに、後述
するバインダの樹脂が炭化してできるカーボンに
よる結合部を強化するために、通常Si、Al、Mg
などの金属を少量添加することは含炭素材料につ
いては周知であり、これら金属微粉末等も前述し
た耐火性骨材粉末に含めることにする。これら耐
火性骨材粉末の量は、鋼線強化材料としての黒鉛
とその残部となる。鋼線強化材料は、主に耐スポーリング性の点か
ら黒鉛含有材質が優れている。また、黒鉛の原料
としては、天然黒鉛、人工黒鉛に大別されるが本
質的にはどちらを用いてもよい。しかしながら、
価格、純度、熱伝導率の良い点などから天然の鱗
片状黒鉛を使用するのが好ましい。また黒鉛量は
５重量％未満では材料の熱伝導率が低下すること
などから耐スポーリング性が悪くなり、35重量％
を超えると材料強度が十分でなくなるため、いず
れも不適当であり５〜35重量％の範囲が適当であ
る。本発明において使用される鋼線としては、普通
炭素鋼から特殊ステンレス鋼まで種々使用できる
が、品質の維持及び原料の保管などを考えると、
若干高価にはなるがステンレス鋼を使用した方が
良い。また、引張強さは高強度のものが有利であ
るが40〜100Kg／mm²程度の市販のもので充分であ
る。本発明において使用する鋼線の長さは40mm以下
が適当であり、40mm超の長さでは混練時、及び成
形時にマトリツクス部への均一分散が困難であ
る。また、鋼線の直径は1.0mmを超えると成形性
が悪くなるため、1.0mm以下である必要がある。
さらに、直径は細いものほどアスペクト比が大き
くなり強化効果を発揮し易い。この点から、びび
り振動切削法によつて得た0.03mm径程度のものが
好適に使用できる。細い径の鋼線を使用する場合
には長さは２mm以下では効果は少ない。なお、鋼線の断面形状は種々のものがあり、必
ずしも円形とは限らないが、本発明における直径
は、鋼線の断面積を同一面積を持つ円形に直した
場合の直径を以て示す。鋼線の配合量であるが、耐火性骨材100に対し
３重量％未満では、強化効果が期待できず、30重
量％を超えると材料全体としての耐火性が失われ
るため、長時間使用に耐えられない。本発明の溶鋼処理用複合パイプは以下の要領で
製造することができる。まず、耐火骨材の結合剤としては、熱硬化型の
樹脂を用いる。本発明の複合パイプの製造に当つ
て使用する熱硬化型の樹脂とは、レゾールタイプ
のフエノール樹脂などは勿論含まれるが、ノボラ
ツクタイプのように単体では熱可塑性のもので
も、同時にヘキサミン等の硬化剤を使用する場合
などは、熱硬化型の樹脂に含むのがよい。混練機
は通常使用されるパン回転式のローラー加圧型ミ
キサーなどを用い、鋼線が均一に分散するように
十分に行う。成形は一般に使用されているものを用いて良い
が、特に長尺のものについては静水圧プレスを用
いるのが都合がよい。最後に熱処理であるが、基本的には、材料とし
ての十分な強度を付与させるために、樹脂の硬化
する温度で熱処理することが好ましい。また、
500℃を超える温度での熱処理は酸化雰囲気中で
行うと材料の酸化があつて問題があり、また、更
に高い温度で還元焼成したものでは、樹脂の炭化
によつて、鋼線とマトリツクス部との接着面積が
減少し、このために接着力が低下するため鋼線に
よる強化効果を発現し難くなる。したがつて、熱
処理温度は500℃以下の低温で行うことが強度の
面からは理想的であるが、しかしながらパイプの
使用目的によつては、材料の揮発分が残らないこ
とが必要な場合がある。この場合には、500℃以
上の温度で熱処理されるが、鋼線が溶融或いは炭
化劣化などしないように、できるだけ低い温度で
行うことが望ましい。〔作用〕不連続繊維のランダム配向における強化効果は
一方向の引張に対して3/8の寄与があり、引張強
さ100Kg／mm²の鋼線が3vol％材料中にランダムに
配向されたとして複合材料の引張強さを試算する
と、100×10²×0.03×（3/8）＝112.5Kg／cm²であり、
通常の黒鉛−アルミナ系材質の引張強さ30〜50
Kg／cm²に対し十分な強化効果があることがわか
る。鋼線の量は必要以上に添加すると、耐火性の
低下があることから好ましくなく、マトリツクス
の材質、鋼線の種類によりその最適添加量の範囲
は異る。鋼線の混入は前述の効果の他、黒鉛等の
配合物の酸化による強度低下があつても特に表面
付近の強度を保持する効果がある。また、本発明の複合パイプの外周には、使用温
度で適当な粘性を持つ状態で溶融するように調製
された酸化物粉末、例えば、ロウ石粉末を水ガラ
ス結合剤を加えて混練したもの、あるいは、市販
のフリツトに結合剤を加えて混練したもの等の酸
化防止皮膜材を被覆する。表面に表われた鋼線あ
るいは鋼線の酸化膨張により形成された凹凸部に
よつて、酸化防止皮膜が加熱によつて流下するの
を防止するので前記の外層を外部の酸化雰囲気か
ら保護する作用効果が顕著になり、外層の寿命を
延ばすという効果がある。さらに、この酸化防止皮膜に代つて通常の耐火
物層を設けることも可能である。〔実施例〕本発明を黒鉛−マグネシア質からなる複合パイ
プに適用して鋼線による強化効果を確認した。実施例１第１表に示すＡ材質から、直径60mmの孔部を有
する20mm厚さの内層を形成し、その外周面にステ
ンレス線を配合したＢ材質とＣ材質からそれぞれ
15mm厚さの外層を形成して、内孔径60mm、外径
130mm、長さ250mmの供試用複合パイプを作成し
た。原料の混練は、パン回転式ローラ加圧型ミキサ
ーを用いて40分間行い、静水圧プレスを用いて型
入れ後、同時成形した。その成形体を80℃で24時
間、さらに、130℃で24時間熱処理したものであ
る。この供試パイプの品質特性とともに、炭素電極
を２本挿入し、この炭素電極間にアークを発生さ
せて、供試パイプを内部から急熱して、亀裂の発
生状況を確認した。亀裂は輪切り状に発生した。
観察結果は第１表に示す通りであつて、本発明の
実施例である供試パイプＤとＥは、単一材からな
る材質のみで作成したパイプＡに比し、ほぼ５倍
以上、鋼線を配合しない複合パイプＢ、Ｃにたい
しても同様の耐用性があることが実証された。

【表】実施例２実施例１と同様に、第２表に示す材質を使用し
て、Ｆ〜Ｊまでの内径60mm、外径130mm、長さ250
mmの同様の複合パイプを作成した。成形までは実
施例１と全く同じであるが、実施例２においては
80℃で24時間、130℃で24時間の熱硬化処理を行
つた後、還元雰囲気中で1000℃の焼成を行つた。
この供試パイプを用いて、同じように内側からの
アーク加熱によるスポーリングテストを行つた結
果、第２表に示すように、スチール線を外層部に
配合したＧ、Ｉ、Ｊ、において、耐スポーリング
性の大幅な向上が認められた。

【表】

〔発明の効果〕

本発明の溶鋼処理用耐火物製複合パイプは連続
鋳造用のノズルあるいはガス吹込みに使用したと
き、抜群の耐用性を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１内層と外層からなる耐火物製複合パイプにお
いて、鋼線強化材としての黒鉛３〜35重量％と残
部がその他の耐火性骨材粉末からなる外層配合に
対し、直径１mm以下、長さ40mm以下の鋼線を３〜
30重量％混合した耐火物からなり、さらに外層外
周に酸化防止皮膜材を被覆したことを特徴とする
溶鋼処理用耐火物製複合パイプ。