JPH0354172A

JPH0354172A - 不焼成スライディングノズルプレートれんがの製造方法

Info

Publication number: JPH0354172A
Application number: JP1191656A
Authority: JP
Inventors: Jusaku Yamamoto; 山本　重作; Hirotaka Shintani; 新谷　宏隆; Tatsuo Kawakami; 川上　辰男
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1989-07-24
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1991-03-08

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〕本発明は溶鋼流量の制御に使用されるスライディングノ
ズル装置のプレート（以下ＳＮプレートという）れんが
の材質に関するものである。

〔従来の技術〕

ＳＮプレートれんがは使用時においてノズル孔部は約１
５５０−１６００℃の溶鋼流による急激な熱衝撃と摩耗
の物理的かつ化学的な侵食作用を受け、従って、耐スポ
ーリング性と耐食性が要求される。一方、外周部は約４
００〜６００℃の温度に昇温するために摺動面部のカー
ボンは酸化されやすい状況下にある。カーボンの酸化に
よりれんが組織は脆弱化し地金噛み込み時に摩耗が大き
くなり面荒れを生し易くなる。また、近年タンディソシ
ュの再使用が行われており、それに伴いＳＮプレートれ
んがも再使用が行われている。再使用に際し、ノズル孔
部に付着した地金を除くために、該ノズル孔部に高温の
酸素ジェットを吹付けることにより該地金を溶融・飛散
させて洗浄している。このため、ノズル孔部の酸化によ
る耐用性の低下が問題となっている。このように、ＳＮ
プレートれんがは耐スポーリング性と耐食性ならびに耐
酸化性を具備することが望まれている。

従来、カーボンボンド焼或れんかはアルミナ、ムライト
等の骨材にカーボンブラック、グラファイト等を添加し
、液状フェノールレジンまたはピンチ等を添加、混練、
戒形したのちコークスブリーズ中の還元雰囲気下等で１
０００〜１４００℃で焼威され、製造されているが、近
年、れんがの製造工程の合理化、製造コスト等の低減の
ために不焼成ＳＮプレートれんがが開発され、使用され
つつある。

この不焼戒ＳＮプレートれんがは酸化後の組織劣化が焼
威品に較べて顕著であり、耐酸化性の向上が種々試みら
れている。例えば、■ＢａＣやＢＮを添加し、酸化部で
ガラス層を形成させる（例えば、特公昭６３−３２０９
７）、■炭素より酸化親和力の大きい金属アルξニウム
粉末を添加する（特公昭６０−１６３９３）等が行われ
ている。

また、約５００〜８００℃に加熱された部分ではバイン
ダーの炭素化に伴い強度低下を生じ、亀裂発生や摩耗に
よる面荒れを生じ易いためれんが組織の強度向上を図る
ためにアルミニウムファイバー等の添加が行われている
（たとえば、特開昭６０−８１０６８、特開昭６１−１
３６９６６）。

〔発明が解決しようとする課題〕

不焼成ＳＮプレートれんがは耐火性骨材にフェノールレ
ジン等の熱硬化性樹脂をバインダーとして添加、混練、
戒形した後、１５０〜６００℃で加熱硬化処理して製造
される。ＳＮプレートれんがは使用時において、ノズル
孔部は約１６００℃の高温になり、また、周辺部は比較
的に低温（約３００〜５００“Ｃ〉であり、著しい温度
勾配を生し、大きな熱応力を生じている。

不焼戒れんがは熱衝撃ならびに熱応力に対し組織の柔軟
性があり、耐スポーリング性に優れるという長所がある
。しかし一方、カーボン含有の不焼戊品は使用時にれん
が中のカーボン或分が酸化消失、すなわち脱炭されると
その部分が脆弱化し溶損や摩耗が顕著になりＳＮプレー
トとしての耐用性が著しく低下するという欠点や、約５
００〜８００℃に加熱された部分ではバインダーの炭素
化に伴い強度低下を生じ、熱応力による亀裂発生や地金
との接触による摩耗あるいは地金付着を生し易いという
欠点がある。

また、溶損や摩耗の抵抗性を高めるにはれんがの材質そ
のものの強度も充分ではなかった。

この発明は上記従来の事情に鑑みて提案されたものであ
って、ＳＮノズルプレートの耐酸化性の向上とｊｌＡｖ
Ａ的強度の向上を図ることを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するためにこの発明は以下の手段を採用
している。すなわち、耐火骨材と有機質バインダーから
なる配合物に、耐火骨材に対し、直径０．２ｍｍ以下、
長さ１〜５關の炭素質ファイバーを０．５〜３重量％、
粒径０．０４４１ｍ以下のＢ４Ｃ又はＢＮを０．５〜３
重量％添加し、８００℃以下の熱処理を行うようにした
ものである。また、０．０４４　ｍｌ１以下のアルミニ
ウム、シリコン等の金属粉末を各０．５〜５重量％添加
することによって、この発明の目的を有効に達或できる
。また、珪弗化ソーダ又は珪酸ソーダ粉末を０．２〜１
．５重量％を単独または併用して添加することによって
、この発明の目的を有効に達威できる。更に、上記バイ
ンダーとしてシリコーン類液体をフェノールレジンと単
独又は併用し最大１０重量％まで添加することも有効で
ある。

〔作用〕

上記において、炭素質ファイバーを添加することにより
材料の機械的強度の向上を図ることができる。また、上
記アルミニウム、シリコーン類液体、カーボンブラック
等を併用添加し、使用中のれんがマトリックス部のＭｉ
織補強を行い機械的強度の向上を図ることができる。

ここで、使用する炭素質ファイバーは、直径０．２ｔｍ
，長さが５　ｍｍ以上になるとその弾力性のために戒形
が困難になり、好ましくは直径０．１ｆｌ、長さ２〜３
１ｍである。また、３重量％以上添加すると混練時にフ
ァイバー同士の絡み合いが顕著になり偏折する弊害を生
じ、また、耐酸化性も低下する。好ましくは２重量％で
ある。

また、Ｂ４Ｃ又はＢＮは酸化されて生戒するホウ酸ガラ
ス（ＢＺＯ３）が酸化層部を被覆し内部のカーボンの酸
化を抑制し効果を発揮するものと考えられる。このＢａ
Ｃ又はＢＮの添加量は０．５〜３重量％の範囲で添加さ
れる。このＢ４Ｃ又はＢＮが３重量％以上になると耐溶
鋼侵食性の低下が顕著になり、また０．５重量％以下に
なるとカーボンの酸化の抑制効果が小さくなり、好まし
くは１〜２重量％である．更に、上記Ｂ４Ｃ又はＢＮは
０．０４４　＋ｎ以下の粒径であることが要求される。

これより粒径が大きいとカーボンの酸化の抑制効果が小
さいためである。

また、アルミニウム、シリコン等の金属粉末を添加する
ことによりカーボンの酸化を抑制すると共に、これらの
金属の炭化物の生成によってれんがマトリックス部を補
強し、れんがの熱間強度の向上が期待される．すなわち
、これらの金属が炭素よりも酸素親和力が大きいことを
利用して加熱過程において、その金属粉末の酸化物を生
成せしめ、酸化物生戒時の体積膨張により戒形時の粒子
間隙部を塞ぐことにより緻密化を図り、高強度を発生す
ると同時に緻密化による低通気性を作り出す．れんが内
では耐火物の粉末、炭素粉末、それにこれら粉末の界面
では金属炭化物を生成し、互いに結合し、外部との通気
は遮断され、酸化の進行が抑制されると考えられる。こ
の金属粉末はＯ．５〜５重量％添加される。金属粉末が
０．５重量％に満たない場合は上記効果を発揮しない。

また、５重量％以上添加すると炭化物の生戒が多くなり
過ぎ、れんがの熱間強度が低下する。

上記に加えて高温でガラス層を形威し、通気を遮断する
珪弗化ソーダ又は珪酸ソーダをそれぞれ単独、あるいは
併用して添加することにより、この発明の目的をより有
効に達戒できる。この珪弗化ソーダ又は珪酸ソーダの添
加量は０．２〜ｌ．５重量％の範囲が適当である．１．
５重量％以上になると耐溶鋼侵食性の低下が顕著になり
、また、０．２重量％以下ではガラス層の形戒が少なく
、カーボンの酸化抑制効果が小さくなり、好ましくは１
重量％程度である。

バインダーとしてはシリコーン類液体を使用することが
できる。その添加量は作業性から考慮して１０％以下で
ある。バインダーとしてシリコーン類液体を単独で使用
すると昇温時の強度の発現が低くなるので、好ましくは
フェノールレジン１重量部に対して２重量部以下を混合
して用いる。

シリコーン類液体の種類としてはハイドロジェンボリシ
ロキサン、ジメチルボリシロキサンなどのシリコーンオ
イル、エチルシリケートなどが適用できる。バインダー
として、フェノール変性シリコーンオイルを使用する場
合はフェノールレジンとの混合の必要がなく、作業性の
点で有利である。

フェノール変性シリコーンとしては、メチルフェノール
ポリシロキサン等が有効に通用できる。

〔実施例〕

ＳＮプレートを製造する場合を例として本発明の試作れ
んがの配合を第１表の上欄に示す。れんが試作に当たっ
ては、バインダーとしてフェノール系レジンを添加して
、各配合物の混練を行い、５００｝ンフリクションプレ
スを用いてタンディッシュ用ＳＮプレートを戒形した。

戒形体は熱風乾燥機中で室温から１８０℃まで２４時間
かけて昇温し、さらに１８０℃で１日間保持しフェノー
ルレジンの硬化処理を行った。

比較例ｌは従来配合のれんがである。

比較例２、３はそれぞれ従来配合に直径０．１＋ｎ、長さ３ｌ１の
カーボンファイバーを２重量％、粒径０．０４４ｍ以下
の８４Ｃを１重量％添加したものである．比較例４はカ
ーボンファイバーを２重量％とＢａＣを４重量％を添加
したものである。実施例１はカーボンファイバーを２重
量％とＢ４ＣをＬｆｆｉｆｉ％を添加したものである。

実施例２〜４はそれぞれカーボンファイバーを２重量％
とＢ４Ｃを１重量％を添加し、さらにカーボンのより一
層の酸化抑制のために酸化防止剤を添加したものである
。すなわち実施例２は粒径１ｆｉ以下の珪弗化ソーダを
１重量％、実施例３はシリコーンオイル（ジメチルボリ
シロキサン）を２重量％、実施例４はフェノールレジン
３重四％とエチルシリケート４０を４重量％を混合して
添加したものである。

実施例５はフェノール変性シリコーンオイルを６重量％
添加したものである。

このようにして作製したＳＮプレートの品質特性を第ｌ
表の中欄に示す。特性値は以下の要領により測定した。

■酸化層の厚さ：試作れんがより３０Ｘ３０Ｘ３０ｍｍ
の試片を各２個切出し、所定の温度に保持した空気雰囲
気の電気炉内に試片を入れ３ｈｒ加熱処理を行った。酸
化層の厚さは加熱試験時の高さ中央部の切断面部で測定
した。

■耐摩耗性指数：試作れんがより３０Ｘ３０Ｘ３０ｍの
試片を各２個切出し、所定の温度に保持した酸素−プロ
パンバーナ加熱の回転炉に試片を入れｌｈｒ加熱処理を
行った。摩耗量は摩耗前後の試片の体積変化より測定し
た。

試片の体積は水銀置換法で測定した。

■耐溶鋼侵食指数：高周波炉に試片を内張リして１６５
０℃で３時間の溶鋼侵食試験を行った後、試料の中央部
を長手方向に切断し切断面における侵食面積を測定し、
比較例１の侵食面積を１００とし各試料の侵食面積の相
対値を求め耐溶鋼侵食指数とした。

比較例１〜３の実験結果は、炭素質ファイバー２重量％
添加により機械的強度、耐摩耗性、耐溶鋼侵食性は向上
するものの耐酸化性は向上しないこと、一方、Ｂ４ＣＩ
重量％添加により耐酸化性は向上するものの耐溶鋼侵食
性は逆に低下することを示している。比較例４では耐酸
化性は向上しているが耐溶鋼侵食性が低下して好ましく
ない。

実施例１は炭素賞ファイバーとＢ４Ｃの併用添加によっ
て耐溶鋼性を低下させずに耐酸化性を向上できることを
示している．さらに、珪弗化ソーダを１重量％添加した
実施例２では耐酸化性の向上効果が見られる。シリコー
ンオイル２重量％添加した実施例３でも耐酸化性ならび
に耐溶鋼侵食性の向上効果が見られる。エチルシリケー
ト４０を４重量％とフェノールレジン３重量％を併用添
加した実施例４は耐酸化性ならびに耐溶鋼侵食性の向上
効果が見られる。フェノール変性シリコーンオイルをバ
インダーとして６重量％添加した実施例５では、熱間強
度、耐酸化性、耐磨耗性の向上が顕著である。

本実施例において、炭素質ファイバーの添加量は２重量
％としたが、添加量を４重量％に増やすと素地の結合強
度が低下しラミネーションを生し歩留り低下となるほか
、耐酸化性が低下する傾向があり都合が悪かった。また
、フェノールレジンの一部をエチルシリケート４０で置
換して添加することにより優れた特性が得られたが、同
量のシリコーンオイルで置換しても同様の効果が得られ
た。なお、フェノールレジンの添加量を２重量％以下に
した場合、素地の熱処理において必要な製品強度が得ら
れず都合が悪かった。

比較例１、実施例ｌ〜５の試作れんが各３セントをタン
ディッシュ用ＳＮプレートとして実機使用した。実機使
用に当たって、溶鋼鍋１回分く約２８０トン）のモール
ドへの注入をｌｃｈとして５ｃｈ連続注入した後、スラ
グの排出、酸素ジェットによるノズル孔部の洗浄、再使
用連続５ｃｈの鋳込みを行った（計ＩＱｃｈ鋳込）。

使用後品を回収し観察を行った結果、第１表の下欄に示
す損傷状態であった。炭素質ファイバーとＢ４Ｃの併用
添加、珪弗化ソーダ粉末やシリコーン類液体の併用添加
、バインダーとしてのシリコーン類液体のフェノールレ
ジンとの併用又は単独添加により、耐酸化性、耐溶鋼侵
食性の向上を図ることができた。この結果、ノズル内面
やノズル孔エソジ部の溶損を軽減でき、摺動面への地金
噛み込みを抑えることができ、面荒れの低減を図ること
ができた。亀裂発生状態はいずれの場合も比較的に小さ
＜ＳＮプレートの廃却主囚にはならなかった。タンディ
ッシュ用ＳＮプレートは取鍋用ＳＮプレートのように寿
命限度まで使用される場合は少なく、操業条件に従って
廃却されるので耐用性の比較は難しいが、ノズル内面や
ノズル孔エンジ部の溶損が少なく、摺動面の酸化や面荒
れが少ないものが多数回の鋳込が可能であると言え、こ
の観点から本実施例ｌ〜５は従来品に較べ耐用性が向上
したと言える。

以下余白〔発明の効果〕以上のように、本発明のＳＮプレートは従来の炭素含有
不焼成材質に炭素質ファイバーとＢ．　Ｃ又はＢＮの併
用添加、さらに必要に応じて珪弗化ソーダ又は珪酸ソー
ダ粉末の添加、バインダーとしてのシリコーン類液体の
フェノールレジンとの併用又は単独添加により、耐酸化
性、耐磨耗性、耐溶鋼侵食性の向上を図ることができ、
その結果、ノズル内面やノズル孔エフジ部の溶損を軽減
、摺動面への地金噛み込みを抑え面荒れの低減を図るこ
とができ、この結果、耐用性が高められる効果が得られ
た。

Claims

【特許請求の範囲】（１）耐火骨材と有機質バインダーからなる配合物に、
耐火骨材に対し、直径０．２ｍｍ以下、長さ１〜５ｎの
炭素質ファイバーを０．５〜３重量％、粒径０．０４４
ｍｍ以下のＢ＿４Ｃ又はＢＮを０．５〜３重量％添加し
、８００℃以下の熱処理を行うことを特徴とする不焼成
スライディングノズルプレートれんがの製造方法。（２）アルミニウム、シリコン等の金属粉末を０．５〜
５重量％添加した請求項（１）に記載の不焼成スライデ
ィングノズルプレートれんがの製造方法。（３）珪弗化ソーダ又は珪酸ソーダ粉末を０．２〜１．
５重量％を単独または併用して添加した請求項（１）又
は（２）に記載の不焼成スライディングノズルプレート
れんがの製造方法。（４）バインダーとしてシリコーン類液体をフェノール
レジンと単独又は併用し最大１０重量％まで添加した請
求項（１）、（２）又は（３）記載の不焼成スライディングノズルプレートれん
がの製造方法。