JPH03291550A - 耐火物の侵食試験方法 - Google Patents

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〕 本発明は耐火物の侵食試験方法に関し、例えば鋼の連続
鋳造におけるロングノズル、浸漬ノズル等の溶鋼流にも
とづく摩耗を主とする侵食の試験方法に係るものである
。

〔従来の技術〕

耐火物の侵食性はその使用に当って重要な特性の一つで
あり、種々の試験方法により行なわれている。例えば、
ＪＩＳ　　Ｒ２２１４には、「耐火れんがのるつぼ法に
よるスラグ侵食試験方法」が定められている。この方法
においては、耐火れんがから７０　Ｘ　７０　Ｘ　６５
ｍｍの試料片を切り出して、その試料に３０φ×３０肛
の穴を穿設してるつぼと威し、そのるつぼの中に２５ｇ
のスラグを入れる。そして、電気炉で１５００°Ｃの温
度で２時間加熱した後に、冷却してるつぼの中央断面を
出すように切断し、溶解した部分の面積、換言すれば溶
損量を測定することによって侵食試験が行なわれる。

また、耐火物の別の侵食試験法として回転侵食法も多く
用いられている。この方法は耐火物を多角形の筒状に組
み合わせて、その耐火物をドラム内に横方法にセットす
る。次に、金属および／またはスラグをドラム内に入れ
、バーナーを用いてプロパン−酸素焔等を投射して金属
等を溶融させながらそのドラムを回転させる。

そして、冷却後に試料の溶解した寸法または面積から溶
損量を測定する。

さらに、高周波炉のるつぼにおいて金属を溶融させ、場
合によってはその上にスラグを入れてその溶融金属の中
に耐火物試料を浸漬し、静止または回転させることによ
って侵食試験を行なう方法等もある。

また、耐摩耗性を評価する方法としては、次のような評
価方法が一般的に行なわれている。

一つは研磨材によるすり減らし試験であって、水平回転
円板上に一定ね度の研磨材を供給しながら定荷重下で耐
火物の試料を研削し、その耐火物の試料の減量を測定す
る評価方法である。

他は、同種の耐火物の試料から作成した試料片の平滑な
面を互いに直接接触させ、その一方を固定して他方を一
定荷重下により回転または往復運動させ、所定時間後の
減量を測定する方法、試料れんが面に砂や研磨材を吹き
つけて減量を測定する方法、回転円筒中に試料れんがを
研磨材とともに入れて所定時間回転し、れんがの減量を
測定する方法、などの評価方法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した種種の方法は、溶融金属流によ
る摩耗が主となる侵食の評価、特に鋼の連続鋳造におけ
る炭素含有のＡｈＯｚ−Ｃ１ＺｒＯｚ−Ｃ，ＺｒＯ２−
Ｃａ０−Ｃ質のロングノズル、浸漬ノズル等の溶鋼流に
もとづく摩耗を主とする侵食の評価には不充分である。

すなわち、ＪＩＳ　　Ｒ２２１４のるつぼ法においては
、るつぼ中のスラグはほぼ動かない状態なので、動的な
要素が加味されておらず、摩耗による侵食の試験とはな
らない。また、回転侵食法においては、酸素−プロパン
焔のバーナー等により加熱されるために、例えば金属と
して鋼が使用される場合には鋼が酸化されて酸化鉄を生
じ、侵食を純粋に溶鋼のみによる作用として評価できな
い。また、耐火物中の炭素も酸素により酸化されてしま
うことから耐火物の劣化が免れなく、さらに回転速度が
さほど大きくなく物理的な摩耗の評価は困難である。

雰囲気中の酸素の影響を排除して、溶鋼のみによる耐火
物の試料の侵食を評価するという点において、高周波炉
のるつぼで綱を溶融させ、その溶鋼中に耐火物の試料を
浸漬する方法は良いが、高周波による溶鋼の対流によっ
ては生し得る摩耗はごくわずかであり、溶鋼流にもとづ
く摩耗を想定する実用的な評価方法とはなり得ない。ま
た、浸漬した耐火物試料を回転させる方法もあるが、試
料とともに試料近傍の溶鋼も回転するために試料境界面
での溶鋼流の相対速度は小さくて溶鋼流にもとづく摩耗
として評価するには不十分である。

研磨材を用いて耐摩耗性を評価する方法は、機械的な耐
摩耗性を評価するにすぎず、実際に鋼の連続鋳造で起こ
り得るような溶鋼流による摩耗の評価とはなり得ない。

前述の耐摩耗試験を熱間で行なう熱間摩耗試験を採った
にしても、雰囲気中の酸素の影響を免れないために、こ
れも実用的ではない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、流動する溶鋼等の溶融金属との摩擦にもとづ
く摩耗が主となる耐火物の耐摩耗性を評価する耐火物の
侵食試験方法を提供するものである。

すなわち、本発明は、耐火物の試料を溶融金属に浸漬し
、この溶融金属中において前記耐火物の試料と溶融金属
とを相対的に振動させて前記耐火物の試料に前記溶融金
属による摩耗を生じさせた後に、前記耐火物の試料を取
出して溶損量を測定することにより耐火物の耐摩耗性を
評価する構成を特徴とする。

〔作　用］ 本発明においては、るつぼ法に動的要因を加えて、耐火
物の試料と溶融金属とを相対的に振動させることにより
耐火物の試料をして強制的に溶融金属をせん断させ、溶
鋼流にもとづく場合と同様の摩耗を生しさせるものであ
る。この相対的な振動は、例えば振動発生装置、起震装
置等により成されるが、この振動は上下運動に限らず往
復運動であってもよい。このような相対的振動により、
単なる回転運動のような同一方向の運動を行なわせる場
合に比べて、摩耗の進行を速くすることができ、試験に
要する時間を節約できるなどのメリットも大きい。また
、耐火物の試料はスラグを伴なわない状態で振動が加え
られるために、スラグの影響を排除できる。さらに、振
動の速度を調節すること番こより、実際のノズル使用時
の溶鋼流に流速が近似した流れを溶融金属と耐火物試料
との間に形成することも可能である。

また、本発明においては、プロパン−酸素焔バーナーの
ような溶融手段を用いることを必要としない。このため
に、耐火物の試料および溶融金属に対する雰囲気中の酸
素による酸化の影響は少ない。好ましくは、溶融金属上
にＡｒガスやＮ２ガス等の不活性ガスを流入させるなど
により、酸素の影響を完全に排除することが可能となる
。したがって、連続鋳造に用いられるロングノズル、浸
漬ノズル等の材料と成るＡｌ２Ｏ，−Ｃ，ＺｒＯ２ＣＸ
Ｚｒ０ｚ　　ＣａＯＣ質等の炭素含有耐火物を試料とし
た場合に、炭素の酸化による耐火物の劣化を防ぐことが
できる。同時に、不活性ガスを流入させると溶融金属の
酸化も起こらないために、純粋に溶融金属のみによる摩
耗を主とする侵食試験を行なうことが可能となる。

本発明に用いられる耐火物の試料は、前述したようなＡ
ｌｚＣｈ　　Ｃ，Ｚｒ０ｚ　　ｃ、ＺｒＯ２−Ｃａ０−
Ｃ質等の他、耐火物として使用可能なものであればいか
なる原料からなっていてもよく、試験時の試料もこれら
原料のうちの一種または数種により構成することができ
る。また、試料の形状はどのような形も採り得るが、ロ
ングノズル、浸漬ノズル等に用いる耐火物の試験におい
ては、中空円筒形、中空多角柱等のような中空の筒状体
も好適に使用され得る。このような中空の筒状体が複数
個の耐火物片を幾何学的に組み合わせることによって形
成されることはもちろん可能である。本発明の方法は、
ロングノズル、浸漬ノズルのみならず、溶鋼などの溶融
金属の流れと接する部位、例えばＲＨの環流管、スライ
ディングノズルプレートを構成する耐火物についても適
用可能である。

〔実施例〕 第１図に、本発明の試験方法を実施するための装置の一
例を示す。

高周波炉により加熱されるるっぽｌにおいてｔｆ４２は
溶融される。耐火物の試料であるれんが４は横断面が第
２図Ａまたは第２図Ｂに示されるような中空の筒状体で
ある。このれんが４は、振動発生装置３が取り付けられ
たホルダー５に固定された後に、溶鋼２に浸漬される。

るっぽ工にはホルダー５が挿通ずるふた８がされ、熔＠
２上には、れんが４の内孔側および外周側からＡｒガス
が流入される。れんが４にはホルダー５に定着された振
動板６およびばね７を介して振動発生装置３により上下
に振動が与えられる。

次に、第１図に示した装置を用いて行なった本発明の具
体的な実施例を説明する。

連続鋳造に使用されるＡｌ２Ｏ３Ｃ質のれんがを本発明
の試験方法により比較評価した。第１表にそれら試料れ
んがの特性を示す。

第１表　　耐火物の組成（＋ｍｔ％）と特性値これらの
試料れんがＮｏ、　１〜４をそれぞれ内孔側の１辺が３
０１１ＩＩＩ＋、外周側の１辺が４０ｍｍ、高さが２３
ｍｍの台形を横断面に持つ長さが３００肺の柱状に切り
出した後に、第２図Ｂのような横断面を有する中空の八
角筒状に張り合わせた。これらの試料れんがＮｏ、　１
〜４を前述したホルダー５、振動板６および振動発生装
置３を含む振動装置に取り付け、高周波炉によって２０
０ｋｇの鋼を１５５０°Ｃに溶融させであるるつぼ１に
浸漬した。

Ａｒガスを試料れんがＮｏ、　１〜４の内孔側に１０１
／分および外周側に２０１／分流しながら、振動数１５
００サイクル、振幅３．５ｍｍで３０分間振動を加えた
。このときの試料れんがＮｏ、　１〜４の溶銅せん断速
度はｌＯ，５ｍ／分である。

冷却後、試料れんがＮα１〜４を垂直方向に切断して溶
損深さを測定し、試料れんがＮｏ、　１をｌＯＯとした
場合の相対比を求めた。このようにして、本発明の試験
方法を用いて耐火物の耐摩耗性を評価した結果を第２表
に示す。−この結果から、例えば第１表に示されるよう
な組成の耐火物れんがであれば第２表から明らかなよう
に５ｉｎ２の含有量が少いれんがはど溶損量は少い。

さらに、試料れんがＮｏ、　１〜３を実際に鋼の連続鋳
造におけるロングノズルに使用した時の平均使用回数（
チャージ数ｃｈ、）を第３表に示す。

本発明の試験方法により評価された耐摩耗性の結果と実
際にお、ける使用の結果とが非常によく相関しているこ
とがわかる。

他の具体的実施例として、第１図に示されるようなるつ
ぼ３に、例えばエキセントリック発振器のような起震装
置を付帯させることにより、溶融金属に振動を生起させ
た。結果は、前記実施例と同様な侵食試験の測定結果が
得られた。

今一つの具体的実施例として、第１図に示されるように
試料れんが４に振動を付与するとともに、るつぼ３にお
ける溶融金属にも振動を生起させた。結果は、前記各実
施例と同様な侵食試験の測定結果が得られた。

第２表 耐火物の耐摩耗性 第３表 耐火物の使用の実際 〔発明の効果〕 本発明の耐火物の侵食試験方法によれば、耐火物の侵食
を溶融金属による摩耗の観点から評価する技術が確立で
きる。本発明においては、溶融金属と耐火物の試料とを
相対的に振動させることにより、網などの金属の鋳造工
程において実際に生ずる溶鋼流などの溶融金属流などに
よる耐火物の摩耗が実験室レベルにおいて再現が可能で
ある。また、振動発生装置または起震装置等を用いるた
めに、振動数および／または振幅の調節により、摩耗の
進行状態および／または速度などが所望の目的に合わせ
てコントロール可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置の一例を示
す縦断面図、 第２図Ａおよび第２図Ｂはそれぞれ本発明で使用される
耐火物の試料の形状の例を示す横断面図である。 ５・・・ホルダー ６・・・振動板 ７・・・ば　ね ８・・・ふ　た

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　耐火物の試料を溶融金属に浸漬し、この溶融金属中
   において前記耐火物の試料と溶融金属とを相対的に振動
   させて前記耐火物の試料に前記溶融金属による摩耗を生
   じさせた後に、前記耐火物の試料を取出して溶損量を測
   定することにより耐火物の耐摩耗性を評価することを特
   徴とする耐火物の侵食試験方法。 ２　前記耐火物の試料は単独種類または複数種類の耐火
   物の中空の筒状体である請求項１に記載の耐火物の侵食
   試験方法。 ３　前記耐火物の試料と溶融金属との相対的振動は、こ
   の耐火物の試料を振動発生装置により振動させることに
   より行なう請求項１に記載の耐火物の侵食試験方法。 ４　前記耐火物の試料と溶融金属との相対的振動は、こ
   の溶融金属を起震装置により振動させることにより行な
   う請求項１に記載の耐火物の侵食試験方法。 ５　前記耐火物の試料と溶融金属との相対的振動は、こ
   の耐火物の試料を振動発生装置により、またその溶融金
   属を起震装置により振動させることにより行なう請求項
   １に記載の耐火物の侵食試験方法。