JPH08133853A - 溶湯容器とノズルの接合部のシール材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、ノズルの接合の際に目地部に微小
な隙間が生じても、使用中にノズルの温度が上昇する
と、それにともなってシール材が軟化しこの隙間を自然
と塞ぐようにしたもので、しかも径時変化による硬化で
その柔軟性が失われないようなシール材を得ようとする
ものである。 【構成】アルミナ粉末４〜６重量％と、シリカ粉末４４
〜６６重量％と、Ｒ₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表す。）４〜
１４重量％と、アルミナ−シリカ系ファイバー１８〜３
６重量％との混合物に、外割で有機バインダーとしてメ
チルセルロース系バインダーを２〜５重量％、有機溶剤
としてグリセロース又はエチレングリコ−ルを４０〜５
０重量％それぞれ加え、これらを混合してシート状とし
た特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶湯容器に取付けら
れるノズル接合部のシール材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶湯容器の溶湯排出部に取付けら
れるスライドゲートにおけるノズル接合部の目地材に
は、モルタルやモルタルにセラミックファイバーを配合
したものが用いられてきた。しかしながら、これらの目
地材では、その接合部に微細な隙間ができる恐れがあっ
た。そして、一旦目地に隙間ができるとその隙間は最後
まで塞がれることがなく、逆にその隙間が拡大されるこ
とがしばしば生じ、ここから空気が溶湯容器の内部に吸
い込まれる恐れがあった。

【０００３】また従来の目地は、ノズルの交換の際に旧
い目地材をきれいにかき落とすことが難しく、ノズル交
換の作業性が悪くその改善が求められていた。こうした
問題を解決するものとして、アルミナ−シリカを主成分
とした可塑性板（実公平１−１７４２１）、耐火材料お
よび耐火繊維に酢酸ビニルを含浸したシール材本体部
と、黒鉛、耐火材料および耐火繊維からなる黒鉛質部と
からなる多層一体構造の目地（特公平１−２０９４３）
などが提案されている。

【０００４】これらによれば、ノズル交換の際の目地部
の引き剥がしはスムースに出来て、この点の従来の問題
点は解消された。しかし、これらの目地材にあっても上
記に説明した目地部のシール特性の問題点は依然として
残り、この点の問題点は何ら解消されないでいる。

【０００５】即ち、上記の如きシール材では、ノズルの
接合の際に目地部に微小な隙間が存在すると、使用中に
減圧状態となるノズル内部にこの隙間から空気が引き込
まれ、これがノズル内を流れる溶湯と接触して溶湯の酸
化を生じ、品質を悪化させるという問題を生じていた。

【０００６】したがって、ノズルの接合の際に仮に目地
部に微小な隙間が生じても、使用中にこの隙間が自然と
塞がるようなシール材が出現すれば理想とされていた。
こうしたシール材として、出願人は既に特願平５−１８
５８４０号を提案した。このシール材は、ノズル接合部
の目地部に微小な隙間が生じても、使用中にこの隙間が
自然と塞がるようにしたシール材で、しかもノズル交換
の際の目地部の引き剥がしもスムースに出来て、上記の
要望を略満足したものであった。しかしながら、このシ
ール材には、径時変化により硬化し柔軟性が失われると
いった別の問題点があり、今日ではそれを解消すること
がさらに要望されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、ノズルの
接合の際に目地部に微小な隙間が生じても、使用中にノ
ズルの温度が上昇すると、それにともなってシール材が
軟化しこの隙間を自然と塞ぐようにしたもので、しかも
径時変化による硬化でその柔軟性が失われないようなシ
ール材を得ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、アルミナ粉
末４〜６重量％と、シリカ粉末４４〜６６重量％と、Ｒ
₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表す。）４〜１４重量％と、アル
ミナ−シリカ系ファイバー１８〜３６重量％との混合物
に、外割で有機バインダーとしてメチルセルロース系バ
インダーを２〜５重量％、有機溶剤としてグリセロール
又はエチレングリコールを４０〜５０重量％それぞれ加
え、これらを混合してシート状としたことを特徴とする
溶湯容器とノズル接合部のシール材（請求項１）、アル
ミナ粉末４〜６重量％と、シリカ粉末４４〜６６重量％
と、Ｒ₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表す。）１２〜１４重量％
と、アルミナ−シリカ系ファイバー１８〜３０重量％と
の混合物に、外割で有機バインダーとしてメチルセルロ
ース系バインダーを２〜５重量％、有機溶剤としてグリ
セロース又はエチレングリコールを４０〜５０重量％加
え、これらを混合してシート状としたことを特徴とする
溶湯容器とノズル接合部のシール材（請求項２）、アル
ミナ粉末、シリカ粉末の粒径がいずれも０．０１〜１mm
である請求項１又は２記載の溶湯容器とノズル接合部の
シール材（請求区３）及びアルミナ粉末、シリカ粉末の
平均粒径がいずれも０．１mm以下である請求項１又は２
記載の溶湯容器とノズル接合部のシール材（請求項４）
である。以下に、これらの発明をさらに説明する。

【０００９】請求項１の発明になるシール材は、アルミ
ナ粉末、シリカ粉末、Ｒ₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表
す。）、アルミナーシリカ系ファイバー、有機バインダ
ーとしてメチルセルロース系バインダー及び有機溶剤と
してグリセロール又はエチレングリコールの混合物から
なるものである。

【００１０】アルミナ粉末の配合比は４〜６重量％であ
る。これが４重量％未満では融点が低下し、目的の温度
（最高１４００℃）において形状が保たれず、またこれ
が６重量％を超えると融点が上昇し、目的の温度（最低
６００℃）において必要な粘性が得られない。

【００１１】シリカ粉末は４４〜６６重量％である。こ
れが４４重量％未満では目的の温度においてグレーズ化
せず、またこれが６６重量％を超えると目的の温度にお
いて形状を保つことができない。

【００１２】アルミナ粉末、シリカ粉末は粒径は０．０
１〜１mmの範囲が好ましい。この範囲を外れた微粒であ
ると軟化したとき微細間隙から流れ出てここに大きな間
隙が発生する原因となり、またその上限を超えるとザラ
ザラして密接性が悪化し始め間隙ができる恐れがある。
アルミナ粉末、シリカ粉末の平均粒径は０．１mm以下が
好ましい。

【００１３】溶湯付近は１６００〜１４００℃の高温に
なる場合があるが、アルミナ粉末、シリカ粉末を上記の
粒径にすれば、シール材は溶湯付近より順にガス化し、
溶融層、半溶融層、未溶融層が順に形成され、シール性
を高めることができる。

【００１４】Ｒ₂ Ｏは、例えばＮａ₂ ＯやＫ₂ Ｏで、水
に微量溶解する粉末ケイ酸ソーダがよく、例えば SLICA
TE NA-P（愛知化学工業株式会社の商品名）が好適に使
用される。これらの配合比は４〜６重量％とする。この
発明では、これが４重量％未満では融点が上昇し、目的
の温度において粘性が得らず、また６重量％を超えると
融点が低下し、目的の温度に達する以前に軟化、流出し
シール材としての役目を果たさなくなって好ましくな
い。

【００１５】アルミナーシリカ系フアイバーは、１８〜
３６重量％とする。これが１８重量％未満ではシート形
状を保つことが難しく、また３６重量％を超えると成形
することが困難となる。アルミナーシリカ系ファイバー
は、融点コントロールが行いやすく安価であるためこの
発明に特に適する。アルミナーシリカの割合は重量比で
約５５：４５が最も好ましい。アルミナーシリカ系ファ
イバーを配合することによってシートの保形性がさらに
良好となり、使用するノズルに嵌合できる形にあらかじ
め成形しておくことが容易にできる。

【００１６】有機バインダーとしてのメチルセルロース
系バインダーは、前記のアルミナ粉末、シリカ粉末、Ｒ
₂ Ｏ、アルミナーシリカ系ファイバーの合量に対し外割
で２〜５重量％とする。これが２重量％未満ではシート
状に成形することができず、また５重量％を超えると必
要とするゴム粘土状の粘性が得られず、高温下ではバイ
ンダーが消化しポーラス質となり好ましくない。

【００１７】メチルセルローズ系バインダーは、例えば
セランダー（ユケン工業（株）商品名、ＹＢ−１３５Ｃ
或いはＹＢ−１３５Ｂ）が好適に用いられる。さらに有
機溶媒は、グリセロ−ル又は分子量７０００以下のエチ
レングリコールを用い、その配合比は有機バインダーの
場合と同様に、アルミナ粉末、シリカ粉末、Ｒ₂ Ｏ、ア
ルミナーシリカ系ファイバーの合量に対し外割りで４０
〜５０重量％とする。有機溶媒の配合比が４０重量部未
満ではゴム粘土状の粘性が得られず、またこれが５０重
量部を超えると粘性が低下し保形性が低下する。

【００１８】上記の原料混合物は、これをよく混練して
ゴム粘土状の堅さになるように混練してシート状にす
る。このシート材の保形性を維持するため、或いは使用
後の離型性を向上するために、シート材に厚み０．５〜
１．０mmのアルミナ系ファイバーシートを貼り付けると
有効である。さらに、シートの離型性を向上するために
は、シートの片面または両面に、黒鉛ペースト或いはア
ルミナ微粉をコーティングすることも有効である。

【００１９】このシール材は、常温から８００℃程度の
温度では柔らかく、また内部には微細な気孔を有してい
るが、１０００℃程度の高温になるとシール材が流動性
を帯びてきて内部に存在していた気孔も消滅してなくな
る。特に、溶湯容器のノズル内は使用時に負圧となるか
ら、高温で軟化し流動性を帯びてきたシール材は、ノズ
ルの内側へ吸引されるようになり、目地として使用され
たシール材に隙間が生じた場合でも、その隙間は使用中
に自然と密閉されることになる。

【００２０】使用中におけるノズルの昇温は、溶湯温
度、ノズルの材質その他で相違するので、使用温度に見
合った原料配合比が選択されることが好ましい。その一
例を示すと使用温度が１０００℃で、アルミナ粉末４重
量％，シリカ粉末６０重量％，Ｒ₂ Ｏ １０重量％，ア
ルミナーシリカ系ファイバー２６重量％、、使用温度１
２００℃で、アルミナ粉末５重量％，シリカ粉末５５
％，Ｒ₂ Ｏ１０重量％，アルミナーシリカ系ファイバー
３０重量％、使用温度１４００℃で、アルミナ粉末６重
量％，シリカ粉末５０％，Ｒ₂ Ｏ ８重量％，アルミナ
ーシリカ系ファイバー３６重量％である。

【００２１】有機バインダーとしてのメチルセルローズ
系バインダ−として、例えばセランダーを用いた場合の
好ましい添加量は、上記のそれぞれの温度で、１６，２
０，２４重量％（外割）、また有機溶剤として分子量７
０００のエチレングリコールを用いた場合の好ましい添
加量は、上記のそれぞれの温度で５０，４５，４０の各
重量％（外割）である。

【００２２】軟化したシール材は、ノズルの内側の方向
に吸引されながらシール材の隙間に入り込むようにして
その気孔を閉塞していくが、過度の流動性を帯びて目地
の外に流れ出すようなことはない。また、このシール材
を冷却するとガラス状になって凝固し、その除去は容易
に出来るようになる。

【００２３】この発明のシール材の径時変化に伴う硬化
の抑制は、有機バインダーと有機溶剤の併用によって達
成さる。即ち、メチルセルローズ系の有機バインダー
は、これを有機溶剤に溶かすと容易に繊維状になる。こ
のためにバインダーの添加量を従来のものと比較して大
幅に低減することができるようになり、シール材の柔軟
性を大幅に向上させることが出来るようになった。さら
に、有機溶剤としてグリセロ−ル又はエチレングリコー
ルを用いために溶媒の蒸発やシール材中のアルカリ成分
との反応が抑制され経時変化を抑えることが出来るよう
になったものである。さらに本願の発明では、熱分解性
に優れた有機バインダーと有機溶媒を用いたので発煙が
抑制される。

【００２４】請求項２の発明は、請求項１の発明の範囲
内で、Ｒ₂ Ｏの割合を１２〜１４重量％と特定したもの
である。この場合はアルミナ−シリカ系ファイバーの配
合比を１８〜３０％として全体で１００％となるように
する。

【００２５】請求項３の発明はシリカ粉末の粒径を０．
０１〜１mmとするものであり、また請求項３の発明は、
アルミナ粉末及びシリカ粉末の平均粒径を０．１mm以下
とするのである。シリカ粉末の粒径をこの範囲に特定し
た理由は既に述べた通りである。

【００２６】

【作用】この発明は、アルミナ、シリカ、アルカリ、或
いは更にセラミックフアイバーの所定量に、有機バイン
ダーとしてメチルセルロース系バインダー、有機溶剤と
してグリセロ−ル又はエチレングリコールを特定した配
合比で混合した混合物でノズル接合部のシール材とし、
ノズルの使用時の加熱によってシール材自体が流動性を
帯びるようにしたもので、このシール材で形成された目
地に隙間が生じても使用中に流動化したシール材が自然
とこの隙間を埋めることになる。その場合、ノズルは内
側が減圧状態となるために、軟化して流動化したシール
材は隙間に吸引された状態となり、シールは一層確実に
行われることになる。

【００２７】さらに、有機バインダーとしてメチルセル
ロース系バインダー、有機溶剤としてグリセロ−ル又は
エチレングリコールを用いたので、有機バインダーが有
機溶剤に容易に溶けるとともに、溶媒の蒸発や溶媒がシ
ール材の中のアルカリと反応することが抑制されてシー
ルの径時変化による硬化を抑制する作用を行う。 （実験例）図１に示す実験装置でこの発明になるシール
材を用いた目地部の通気性を実験した。図１で１は電気
炉で、この中に凹部を有するアルミナ磁器容器２とアル
ミナ磁器板３とをこの発明のシール材４で気密に接着
し、この状態でアルミナ磁器板の上から５９ＫＰａの加
重をかけた。

【００２８】このアルミナ磁器容器の一端の下部に吸引
孔を５を設けた。アルミナ磁器容器２の吸引孔５には吸
引管６を封着し、この吸引管６に図示しない真空ポンプ
を接続してアルミナ磁器容器内を減圧した。なお、アル
ミナ磁器容器とアルミナ磁器板の間に形成された目地部
を構成するシール材の形状は図２に示すようなサイズと
した。また、ここに用いたシール材は後記実施例に示す
ものを用いた。

【００２９】実験は７００℃に保持した電気炉で、昇温
速度２００℃／hrs.として１１００℃まで昇温し、各温
度ごとのシール材の通気量（Nl/min）を測定した。その
結果、を図３に示す。図３で破線が本願発明シート、実
線が従来のシートである。本願発明のシートは１０００
℃を超えるとほぼ完全なシール性が認められた。

【００３０】

【実施例】粒度分布が１〜０．０１mmで平均粒径が０．
１mmのＡｌ₂ Ｏ₃ ５重量％、粒度分布及び平均粒径が
同様のＳｉＯ₂ ５５重量％、同じ粒度分布及び平均粒
径のＮａＯ₂ 、Ｋ₂ Ｏ含有鉱物１０重量％、アルミナ−
シリカ系セラミックファイバー３０重量％を混合した。
この混合物にバインダーとしてセランダー（上記商品
名）を外割で２０重量％、エチレングリコールを４２重
量％加えて混合してシール材とした。

【００３１】このシール材はゴム状の硬さを有するもの
であったが、溶鋼容器の目地に充填することが出来た。
これを１２００℃に加熱したところ著しく軟化したが、
流動化して目地から流れ出ることはなかった。これと同
じシール材を溶鋼容器の下部ノズルとロングノズルの目
地材に用い、１６１４℃の溶鋼の鋳込に行った。鋳込を
終えた目地部を観察したところ、シール材は十分に溶融
されてガスの侵入が防止された様子がみられた。鋳込ま
れた溶鋼の鋼片のＮ₂ 含有量を調べたところ、従来のシ
ール材を用いた場合と比較して約６７％程減少してい
た。

【００３２】

【効果】以上の本発明のシール材によると、溶鋼容器の
目地部の気密性が一層確実となって接合部からの空気の
侵入がなくなり、溶融金属が酸化されてその品質を低下
させることが防止出来るようになった。

【００３３】また、本発明のシール材を用いると、ノズ
ルの交換を行う場合でも、シール材が冷却後ガラス化し
て容易に剥離できるので、従来のようにこれが頑固に接
着して剥離してこの部分を清掃するのに長時間を要する
ようなことがなくなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明になるシール材の気密性を試験するた
めの実験装置の説明図。

【図２】図１に示す実験で用いるシール材のサイズを示
した寸法図。

【図３】シール材の温度と通気性の関係を示す線図。

【符号の説明】

１…電気炉、２…アルミナ磁器、３…アルミナ磁器板、
４…シール材、５…吸引孔、６…吸引管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 聖也 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 山田 洋 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者 向山 賢一 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミナ粉末４〜６重量％と、シリカ粉
   末４４〜６６重量％と、Ｒ₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表
   す。）４〜１４重量％と、アルミナ−シリカ系ファイバ
   ー１８〜３６重量％との混合物に、外割で有機バインダ
   ーとしてメチルセルロース系バインダーを２〜５重量
   ％、有機溶剤としてグリセロース又はエチレングリコ−
   ルを４０〜５０重量％それぞれ加え、これらを混合して
   シート状としたことを特徴とする溶湯容器とノズル接合
   部のシール材。
2. 【請求項２】 アルミナ粉末４〜６重量％と、シリカ粉
   末４４〜６６重量％と、Ｒ₂ Ｏ（ＲはＮａ，Ｋを表
   す。）１２〜１４重量％と、アルミナ−シリカ系ファイ
   バー１８〜３０重量％との混合物に、外割で有機バイン
   ダーとしてメチルセルロース系バインダーを２〜５重量
   ％、有機溶剤としてグリセロール又はエチレングリコー
   ルを４０〜５０重量％加え、これを混合してシート状と
   したことを特徴とする溶湯容器とノズル接合部のシール
   材。
3. 【請求項３】 アルミナ粉末、シリカ粉末の粒径がいず
   れも０．０１〜１mmである請求項１又は２記載の溶湯容
   器とノズル接合部のシール材。
4. 【請求項４】 アルミナ粉末、シリカ粉末の平均粒径が
   いずれも０．１mm以下である請求項１又は２記載の溶湯
   容器とノズル接合部のシール材。