JPH0867558A - ノズル用等の溶融金属用耐火物 - Google Patents

ノズル用等の溶融金属用耐火物

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JPH0867558A
JPH0867558A JP6230535A JP23053594A JPH0867558A JP H0867558 A JPH0867558 A JP H0867558A JP 6230535 A JP6230535 A JP 6230535A JP 23053594 A JP23053594 A JP 23053594A JP H0867558 A JPH0867558 A JP H0867558A
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JP
Japan
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refractory
nozzle
weight
zirconia
mgo
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Pending
Application number
JP6230535A
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English (en)
Inventor
Kimiaki Sasaki
王明 佐々木
Masanori Saito
正宣 斉藤
Seijiro Tanaka
征二郎 田中
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JFE Refractories Corp
Original Assignee
Kawasaki Refractories Co Ltd
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 取鍋やタンディッシュのノズル等の耐火物
を、耐スポ−リング性を損なうことなく、極めて高耐食
性を有するようにすることにある。 【構成】 スピネル(MgO・Al2 3 )1〜30重
量%、未安定ジルコニア(ZrO2 )62〜98重量%
に加えて安定化剤としてマグネシア(MgO)、カルシ
ア(CaO)、イットリア(Y2 3 )、セリア(Ce
2 )のいずれか1種または2種以上を1〜8重量%含
有するノズル用等の溶融金属用耐火物である。たとえ
ば、上記した耐火物の混合粉末を所定径の筒状に成形後
に1400〜1750℃で焼結し、この筒状の焼結体を
ノズルの内側に内挿して高耐食性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、取鍋やタンディッシュ
用ノズル等に使用されるノズル用等の耐火物および溶融
金属用耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】取鍋やタンディッシュのノズル用耐火物
としては、アルミナ−クロム質、アルミナ−黒鉛質、ジ
ルコン質、ジルコニア質、ジルコニア−黒鉛質等が使用
されている。
【0003】これらの耐火物の損傷形態は、溶鋼あるい
はスラグによる溶損が主体であって、さらに熱スポ−リ
ングによる亀裂もしくは割れがそれに次ぐものである。
【0004】取鍋やタンディッシュ用のノズル用耐火物
は、上記した組成の原料について粗粒、中間粒、微粉か
らなる粒度調整を行ない、これに適正量のバインダ−を
添加し、主に一体型で所定の形状になるように金型プレ
ス成形あるいはCIP成形によって所定形状の成形体を
成形している。そして、これらの成形体を不焼成もしく
は1600〜1800℃で焼成し、実使用に供してい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】取鍋やタンディッシュ
用のノズル用耐火物は、上記したように組成もしくは成
分的に溶鋼およびスラグに対して優れた材料が常用され
ているが、実際に使用される場合、これらの材質はいず
れも10〜20%程度の気孔を組織内に含有している。
【0006】そして、その気孔径は、ほとんどが10μ
m以上のものである。このような気孔の存在は、耐スポ
−リング性に対して有利に作用するが、その一方で溶鋼
およびスラグが気孔を通して組織内へ侵入してマトリッ
クス部を破壊すると、骨材部が溶鋼流により流出する現
象が起こり、その結果耐火物が損耗していく。
【0007】特に、スラグが耐火物の組織内へ侵入する
と、耐火物を構成する成分と結合して低融点化合物を生
成するため、実使用時にはこれが融液化し、組織の溶出
が生じたり、構造スポ−リングをともなう割れにつなが
ることがある。
【0008】そこで、溶鋼およびスラグが耐火物の組織
内へ侵入するのを低減するために、特にアルミナ系の場
合、溶鋼およびスラグに対して漏れにくいとされる酸化
クロム、黒鉛等が添加されているが、ある程度の耐食性
の向上が期待されるものの、極めて有効であるとは言い
難いのが現状である。
【0009】アルミナ質に対し耐スポ−リング性は劣る
ものの、融点が極めて高く(2710℃)、高温時の揮
散が少なく、化学的に中性で溶鋼およびスラグに対して
高耐食性を示すCaOあるいはMgO安定化ジルコニア
質も常用されている。
【0010】ジルコニア質特有の損傷形態について、外
来成分(SiO2 、Al2 3 、Fe2 3 等)が組織
内に侵入することにより、安定化ジルコニア粒中のCa
OあるいはMgOが外周部より離溶し、ジルコニアが脱
安定化する。それにともなってジルコニアの細粒化が起
こり、この細粒化した部分から溶鋼中あるいはスラグ中
に離脱することにより損耗していくことが広く知られて
いる。
【0011】このように化学的に溶鋼やスラグに対して
高耐食性を持つアルミナ質、ジルコニア質が損耗する最
大の要因は、上記したように組織内に存在する気孔が挙
げられ、耐スポ−リング性を損なうことなく、極めて高
耐食性を有するノズル用等の耐火物が要望されていた。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、スピ
ネル(MgO・Al2 3 )1〜30重量%、未安定ジ
ルコニア(ZrO2 )62〜98重量%に加えて安定化
剤としてマグネシア(MgO)、カルシア(CaO)、
イットリア(Y2 3 )、セリア(CeO2 )のいずれ
か1種または2種以上を1〜8重量%含有することを特
徴とするノズル用等の溶融金属用耐火物を提供すること
にある。
【0013】
【作用】本発明の耐火物は、スピネル(MgO・Al2
3 )1〜30重量%、未安定ジルコニア(ZrO2
62〜98重量%に加えて安定化剤としてマグネシア
(MgO)、カルシア(CaO)、イットリア(Y2
3 )、セリア(CeO2 )のいずれか1種または2種以
上を1〜8重量%含有することによって、気孔率が5%
以下の緻密、かつ10μm未満の気孔径を持つ焼結体の
耐火物が得られ、ノズル用耐火物等の耐食性を大幅に向
上し、しかも耐熱スポ−リング性も低下することなく、
高寿命化がはかれる。
【0014】
【実施例】本発明のノズル用等の溶融金属用耐火物は、
スピネル(MgO・Al2 3 )1〜30重量%、未安
定ジルコニア(ZrO2 )62〜98重量%に加えて安
定化剤としてマグネシア(MgO)、カルシア(Ca
O)、イットリア(Y2 3)、セリア(CeO2 )の
いずれか1種または2種以上を1〜8重量%含有するこ
とを特徴としている。
【0015】その具体的な実施例としては、スピネル1
〜30重量%、未安定ジルコニア62〜98重量%に加
えて安定化剤としてマグネシア、カルシア、イットリ
ア、セリアのいずれか1種または2種以上を1〜8重量
%含有した耐火物の混合粉末を所定径の筒状に成形後に
1400〜1750℃で焼結した筒状の焼結体を、ノズ
ルの内側に内挿したタンディッシュや取鍋のノズルであ
る。
【0016】上記筒状の焼結体は、肉厚が3〜10mmで
あり、この種の耐火物としてはかなり肉薄化しており、
ストレ−トあるいはテ−パ−状に加えて両方の形状を組
み合わせたものが考えられ、これらの形状は用途に応じ
て選択することができる。
【0017】この内挿する筒状の焼結体の組織は、スラ
グの浸透抑制効果を持つスピネルと高耐熱性およびスラ
グに対する高化学的抵抗性の優れたジルコニア成分の複
合化が特徴である。
【0018】スピネル成分の添加量は、1〜30重量%
が好適範囲であり、1重量%未満では上記した効果が少
なく、逆に30重量%を越えると焼結性を劣化させるこ
とになり、本発明の目的とする緻密な組織に対して好ま
しくない。
【0019】未安定化ジルコニア成分は、62〜98重
量%が好ましく、この出発原料に安定化剤として1〜8
重量%のMgO、CaO、Y2 3 、CeO2 粉末のい
ずれか1種または2種以上を添加する。
【0020】なお、スピネルと未安定化ジルコニア成分
の存在下で、上記MgO、CaO、Y2 3 、CeO2
の安定化剤によって効率よく安定化を行わしめる方法と
して、未安定化ジルコニアと安定化剤をあらかじめ均一
に混合調整を実施した後、スピネルと混合し、未安定化
ジルコニアと安定化剤の混合粉末を1000〜1200
℃で仮焼後、粉砕して用いるのが重要である。
【0021】これらの安定化剤の作用は重要であり、焼
成中にジルコニア粒内に固溶し、未安定化ジルコニアの
一部が変わり、繰り返しの熱変動に対して亀裂、割れの
発生を抑制する。
【0022】ジルコニア成分として未安定化ジルコニア
を出発原料として用い、安定化ジルコニアを用いない理
由としては、焼結体の組織に特徴があり、ジルコニア結
晶相互の結合間に10μm以下の微細なマイクロクラッ
クが無数に存在し、これが緻密な組織になっても、耐熱
スポ−リング性を低下させないことにつながっている。
【0023】出発原料としてCaO、MgO、Y
2 3 、CeO2 による安定化ジルコニア粉末を用いる
と、上記したような特徴的な組織にならず、耐熱スポ−
リング性が低下して好ましくない。
【0024】上記原料粉末の粒度は、30μm以下が焼
結性の面で好ましく、これより粗くなると緻密な組織を
持った焼結体が得られないので好ましくない。
【0025】上記ノズル用耐火物を成形するにあって
は、上記した所定量のスピネル、未安定化ジルコニア、
安定化剤をそれぞれボ−ルミル、ニ−ダ−等の混練機で
湿式混合を行い、均質に調整する。
【0026】ここで各成形手段に応じて混合粉末を処理
するが、金型プレス成形、CIP成形にはバインダ−を
加えてスプレ−ドライヤ−を用いて造粒する。鋳込成形
には、スラリ−粘度を調整するために、分散剤の添加量
を選び、そのまま石膏型あるいは多孔質鋳型に鋳込む。
押出成形には、バインダ−および可塑剤を添加して練合
わせる。
【0027】以上のような各成形方法により得られた成
形体を乾燥した後、電気炉、ガス炉等の焼成炉を用いて
大気中1400〜1750℃で焼成し、筒状の焼結体を
得る。
【0028】焼成温度が1400℃未満では焼結性が不
足して緻密な焼結体が得られず、一方焼成温度が175
0℃を越えると過焼結により焼結体の変形が発生して、
筒状の焼結体の内径が一定にならない問題が発生するた
め好ましくない。
【0029】所定の寸法に成形した筒状の焼結体は、従
来の材質の母材のノズルの中心孔に位置するように挿入
し、母材と本発明の筒状の焼結体の隙間にジルコニアも
しくはアルミナ−クロム質モルタルを充填して固定す
る。この隙間は、母材と内挿した焼結体の熱膨張を吸収
する役割を果たして0.5〜1mm位がより効果的であ
る。
【0030】
【比較例】7μmの平均粒径のスピネル粉末、7.6μ
mの平均粒径の未安定化ジルコニア粉末およびMgO粉
末を表1に示す割合で配合し、これに有機物バインダ−
(本実施例ではワックス系樹脂)を添加した後、20時
間湿式で混合した。
【0031】そして、混合粉末を造粒し、さらに直径5
0mm×高さ50mmの円柱状のテストピ−スにCIP成形
し、その後電気炉で大気中1650℃で焼成を行った。
本発明にかかる実施例をNo.1〜6に対して、No.
7〜9は比較例として表1に示した。
【0032】得られた焼結体を評価試験用に所定寸法に
切り出し、気孔率、密度、曲げ強度、耐熱スポ−リング
性および溶鋼に対する耐食性の試験をした結果を、表1
に併せて示した。
【0033】
【表1】 比 較 表 1
【0034】また、7μmの平均粒径のスピネル粉末8
重量%、5.0μmの平均粒径の未安定化ジルコニア粉
末89重量%、Y2 3 粉末3重量%を配合し、これら
に水を28重量%を添加してスラリ−化する。このスラ
リ−を中子付石膏型に鋳込んで脱型後、100℃で強制
的に乾燥し、内径19mm、肉厚5mm、長さ85mmの筒状
の成形体を得た。
【0035】これを電気炉で大気中1600℃、4時間
焼成し、気孔率0.2%の緻密な筒状の焼結体を得た
後、従来材質の多孔質のタンディッシュノズルに内挿
し、実使用した。その結果、割れ等のトラブルは全く発
生せず、寿命が従来材質のそれに比べて1.8倍向上し
た。
【0036】上記では、ノズルの内側に挿入するノズル
用耐火物について説明したが、浸漬管等の外側に嵌装す
る耐火物についても適用でき、さらに溶融金属容器の内
面側に装着する溶融金属用耐火物についても適用できる
ものである。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明にあっては、スピネ
ル原料および未安定化ジルコニア原料と安定化剤が均一
分散し、成形後焼成したパイプ状等の焼結体が組織的に
スピネルおよび部分安定化ジルコニアからなり、気孔率
が5%以下、10μm未満の気孔径の緻密で均質な組織
をもつ。
【0038】そのため、従来材質に内挿したノズル用耐
火物や溶融金属用耐火物では、耐スポ−リング性に優
れ、特に溶鋼、スラグに対する耐食性に優れ、長時間の
鋳込に対して安定した操業が行える。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スピネル(MgO・Al2 3 )1〜3
    0重量%、未安定ジルコニア(ZrO2 )62〜98重
    量%に加えて安定化剤としてマグネシア(MgO)、カ
    ルシア(CaO)、イットリア(Y2 3 )、セリア
    (CeO2 )のいずれか1種または2種以上を1〜8重
    量%含有することを特徴とするノズル用等の溶融金属用
    耐火物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した耐火物の混合粉末を
    所定形状に成形後に1400〜1750℃で焼成した焼
    結体を、溶融金属容器の内面側や浸漬管等の外面側に装
    着したことを特徴とする溶融金属用耐火物。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載した耐火物の混合粉末を
    所定径の筒状に成形後に1400〜1750℃で焼結し
    た筒状の焼結体を、ノズルの内側に内挿したことを特徴
    とするタンディッシュ用等のノズル。
JP6230535A 1994-08-30 1994-08-30 ノズル用等の溶融金属用耐火物 Pending JPH0867558A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998050184A1 (fr) * 1997-05-08 1998-11-12 Shinagawa Refractories Co., Ltd. Ajutage pour coulage continu d'acier
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