JPH10180436A - 溶鋼容器の注湯口充填用耐火性材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶鋼容器内に溶鋼が長時間収容されていて
も、耐火性材料内部で生じる焼結現象による過度の強度
発現を防止し、溶鋼容器の溶鋼を排出する際における自
然開孔率を向上する。 【解決手段】 溶鋼容器の注湯口の充填材に使用される
粒度が３ｍｍ以下の耐火性材料において、該耐火性材料
の示す特性が下記〜の条件を満足することを特徴と
する溶鋼容器の注湯口充填用耐火性材料。 化学成分において融点が１６００℃超である成分を９
８ｗｔ％以上含有する。 粒度１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が１６０
０℃において１５％超である。粒度１ｍｍ以下の原料
粒子が生成する液相率が１４００℃において１５％下で
ある。１４００℃で焼成した焼成体の常温での圧縮強
度が２ｋｇ／ｃｍ² 以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然開孔性に優れ
る溶鋼容器の注湯口に充填する耐火性材料に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、溶鋼容器に溶鋼を収容するに
際しては予め注湯口内に耐火性の充填物を充填してい
る。この溶鋼容器の注湯口に充填される耐火性材料が発
現しなければならない機能として、鋼の融点近傍で溶融
層を形成することで注湯された溶鋼の注湯口内への浸透
防止がある。そのため、耐火性材料としては、一般的
に、例えば特公昭５９−５３８８号公報に提案の比較的
融点の低いシリカを主成分とした耐火性材料が使用され
ている。

【０００３】さらに、溶鋼容器内で在湯時に、熱伝導に
より注湯口に充填された耐火性材料内部での温度上昇
で、耐火性材料の原料粒子間で焼結が進行するが、この
焼結によりもたらされる過度の強度発現が原因で、溶鋼
容器の注湯口から容器内の溶鋼を排出する際に発生する
不開孔と称せられる、注湯口に充填された耐火性材料の
閉塞現象が発生することがある。

【０００４】この閉塞現象を解消することを目的として
例えば特開平８−１０３８６４号公報に提案のように注
湯口への耐火性材料の充填方法が実操業で採用されてい
る。この特開平８−１０３８６４号公報で提案の充填方
法とは、図１に示すように注湯口下部に焼結による過度
の強度発現を防止するために高融点の耐火性材料８を充
填し、注湯口上部に鋼の融点近傍で溶融層を形成する融
点の低い耐火性材料７を充填する方法である。なお、図
中３は内張り耐火物で、４はスライディングノズル、５
はスライディングノズルプレートを示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高級鋼
の需要の増大とともに溶鋼容器を用いた溶鋼の二次精錬
処理比率が増加し、溶鋼の容器内での在湯時間が延長し
てきている。そのため、溶鋼容器の注湯口に充填されて
いる耐火性材料が高温度の溶鋼に接触する時間が長くな
っている。その結果、熱伝導により耐火性材料内部の温
度上昇を招き、前記注湯口下部に充填した耐火性材料８
内部で焼結現象が進行して、原料粒子間で結合が生成さ
れ過度の強度が発現するために、前記特開平８−１０３
８６４号公報においても溶鋼容器の注湯口から容器内の
溶鋼を排出する際に溶鋼の静圧のみでは溶鋼容器の注湯
口に充填された耐火性材料は、自然開孔せず溶鋼の排出
が不可能となる現象が多々発生し、生産性や溶鋼歩留が
大きく低下する等の問題が顕在化した。

【０００６】本発明は、溶鋼容器内に溶鋼が長時間収容
されていても、耐火性材料内部で生じる焼結現象による
過度の強度発現を防止し、溶鋼容器の溶鋼を排出する際
における自然開孔率を向上することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、その手段１は溶鋼容器の
注湯口の充填材に使用される粒度が３ｍｍ以下の耐火性
材料において、該耐火性材料の示す特性が下記〜の
条件を満足することを特徴とする溶鋼容器の注湯口充填
用耐火性材料。 化学成分において融点が１６００℃超である成分を９
８ｗｔ％以上含有する。 粒度１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が１６０
０℃において１５％超である。 粒度１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が１４０
０℃において１５％下である。 １４００℃で焼成した焼成体の常温での圧縮強度が２
ｋｇ／ｃｍ² 以下である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の耐火性材料の粒度を３ｍ
ｍ以下とするのは、溶鋼容器に収容された溶鋼の注湯口
内への浸透防止を図るためである。耐火性材料の粒度が
３ｍｍ超では注湯口に充填された時の耐火性材料の充填
構造が疎となり、収容された溶鋼が容易に耐火性材料を
通して注湯口内へ浸透するからである。

【０００９】耐火性材料の化学成分において融点が１６
００℃超である成分の含有量を９８ｗｔ％以上とするの
は、耐火性材料が熱を受けたときに焼結によりもたらさ
れる過度の強度発現を防止し、自然開孔率を向上させる
ためである。耐火性材料の化学成分において融点が１６
００℃超である成分の含有量が９５ｗｔ％未満では、耐
火性材料が熱を受けたときに、不純物成分に起因して焼
結が進行し過度の強度が発現するために、自然開孔を阻
害させるからである。

【００１０】従来技術で提案の溶鋼容器の注湯口の充填
材として使用される前記した耐火性材料は、熱を受けた
時に、図２に示すような溶融層１、焼結層２及び未焼結
層６を形成する。そして、図２の焼結層２においては、
耐火性材料が示す支配的な焼結機構は液相焼結機構と固
相焼結機構とに大別される。

【００１１】一方、熱伝導解析から、注湯口に充填され
た耐火性材料内部で自然開孔を阻害させる過度の強度発
現が見られる領域、すなわち、焼結層２の温度は約１４
００℃であることが判明した。そこで、各々の焼結機構
により焼結が支配的に進行する耐火性材料について、１
４００℃における耐火性材料の焼結特性と実操業での自
然開孔性との関係を調査した。

【００１２】例えば特公昭５９−５３８８号公報で提案
のシリカ質の耐火性材料では、この焼結層２において、
シリカと耐火性材料に含有される酸化ナトリウム、酸化
カリウム、酸化アルミニウム等の不純物成分との反応で
生成される液相により焼結が支配的に進行する。しか
も、耐火性材料の組織解析結果から、溶融して液相を生
成する原料粒子の粒度は１ｍｍ以下のものであることも
判明した。それ故に、液相焼結が支配的な焼結機構で焼
結が進行する耐火性材料においては、１ｍｍ以下の粒度
の原料粒子が溶融して生成する液相の割合、すなわち液
相率が焼結特性を制御する重要な因子となる。

【００１３】そこで、１４００℃において耐火性材料の
１ｍｍ以下の粒度の原料粒子が溶融して生成する液相率
と耐火性材料の自然開孔率との関係を調査した結果、図
３に示すように、液相率が１５％以下になると、耐火性
材料は自然開孔率１００％を達成することが判明した。

【００１４】ここで、１４００℃における耐火性材料の
１ｍｍ以下の粒度の原料粒子が溶融して生成する液相率
とは、以下に定義されるものである。 液相率（％）＝（粒度が１ｍｍ以下の原料粒子の重量分
率）×（粒度が１ｍｍ以下の原料粒子の平均化学成分よ
り計算状態図から算出される１４００℃での液相率）

【００１５】しかし、特開平８−１０３８６４号公報で
提案の耐火性材料では、図２の焼結層２では、１４００
℃において耐火性材料の１ｍｍ以下の粒度の原料粒子が
溶融して生成する液相率は１５％以下であるにも関わら
ず、隣接する原料粒子間で固相焼結が支配的な機構で焼
結が進行するために、過度に強度が発現し、耐火性材料
は、自然開孔せず溶鋼の排出が不可能となる現象も多々
発生した。そのために、固相焼結が支配的な機構で焼結
が進行する耐火性材料については、液相率以外の因子で
焼結特性を規定する必要がある。

【００１６】固相焼結は、耐火性材料において隣接する
原料粒子間での結合生成により引き起こされることか
ら、固相焼結が進行すると耐火性材料に強度が発現され
ることになる。この現象に着目し、耐火性材料を１４０
０℃で焼成した焼成体の常温での圧縮強度を測定するこ
とにより、固相焼結が支配的な機構で焼結が進行する耐
火材料の焼結特性を評価することが可能となる。

【００１７】１４００℃で焼成した焼成体の常温での圧
縮強度と耐火性材料の自然開孔率との関係を調査した結
果、図４に示すように、１ｍｍ以下の粒度の原料粒子が
溶融して生成する液相率が１５％以下である耐火性材料
に対しても、１４００℃で焼成した焼成体の常温での圧
縮強度が２ｋｇ／ｃｍ² 以下になると、自然開孔率１０
０％を達成することが判明した。

【００１８】耐火性材料の１ｍｍ以下の粒度の原料粒子
が生成する液相率が１６００℃において１５％超とする
のは、溶鋼容器に収容された溶鋼の注湯口内への浸透防
止を図るためである。耐火性材料の１ｍｍ以下の粒度の
原料粒子が生成する液相率が１６００℃において１５％
以下では、耐火性材料が溶鋼と接触した時に生成する液
相量が少ないために、溶鋼が注湯口内へ浸透し注湯口に
充填された耐火性材料に閉塞現象を引き起こし、溶鋼容
器の注湯口から容器内の溶鋼を排出する際に溶鋼の静圧
のみでは溶鋼搬送容器の注湯口に充填された耐火性材料
は、自然開孔せず、溶鋼の排出が不可能となるからであ
る。

【００１９】ここで、１６００℃における耐火性材料の
１ｍｍ以下の粒度の原料粒子が溶融して生成する液相率
とは、以下に定義されるものである。 液相率（％）＝（粒度が１ｍｍ以下の原料粒子の重量分
率）×（粒度が１ｍｍ以下の原料粒子の平均化学成分よ
り計算状態図から算出される１６００℃での液相率）

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。表１に本発明
の実施例を表２には比較例についき、それぞれの耐火性
材料の特性を示すとともに、容量３６０ｔ溶鋼鍋の注湯
口の充填材として５００回使用した時の自然開孔率を示
す。

【００２１】また、表１および表２に中での１４００℃
で焼成した耐火性材料の常温での圧縮強度の測定は、炭
素坩堝に自然充填した耐火性材料を大気中で１４００℃
に保持した電気炉内に挿入して３時間保持焼成し、その
後、再度大気中で６００℃で長時間焼成して炭素坩堝を
焼却除去させて前記焼成耐火性材料を得、これを常温ま
で冷却して、ＪＩＳ−Ｒ２２０６に準拠して圧縮強度を
測定したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】本実施例の１〜５は、１００％の自然開孔
を達成し、優れた自然開孔性を示した。これに対し、比
較例１は耐火性材料の粒度及び１６００℃における粒度
１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が本発明の範囲
を外れたため自然開孔性が７５％と低い例である。

【００２５】また、比較例２は融点が１６００℃超であ
る化学成分の含有量及び１４００℃における粒度１ｍｍ
以下の原料粒子が生成する液相率、更には、常温に於け
る圧縮強度が本発明の範囲を外れたため自然開孔性が５
５％と低い例である。

【００２６】比較例３は１４００における粒度１ｍｍ以
下の原料粒子が生成する液相率が本発明の範囲を外れた
ため自然開孔性が９５％と多少低い例である。

【００２７】比較例４は１６００℃における粒度１ｍｍ
以下の原料粒子が生成する液相率が本発明の範囲を外れ
たため自然開孔性が９０％と低い例である。

【００２８】比較例５は１６００℃における粒度１ｍｍ
以下の原料粒子が生成する液相率及び常温に於ける圧縮
強度が本発明の範囲を外れたため自然開孔性が８０％と
低い例である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、焼結性に極めて低い耐火性材
料を溶鋼容器の注湯羽口の充填材に使用することによ
り、優れた自然開孔性を得ることが可能となり、その結
果、生産性の向上や溶鋼歩留の向上等の効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】注湯口に充填された従来の耐火性材料の状態概
念図。

【図２】注湯口に充填された従来例における耐火性材料
の在湯時の状態概念図。

【図３】１４００℃において耐火性材料の１ｍｍ以下の
粒度の原料粒子が生成する液相率と耐火性材料の自然開
孔率との関係を示す。

【図４】１４００℃で焼成した耐火性材料の常温での圧
縮強度と耐火性材料の自然開孔率との関係を示す。

【符号の説明】

１ 溶融層 ２ 焼結層 ３ 内張り耐火物 ４ スライディングノズル ５ スライディングノズルプレート ６ 未焼結層 ７ 低融点耐火性材料 ８ 高融点耐火性材料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶鋼容器の注湯口の充填材に使用される
   粒度が３ｍｍ以下の耐火性材料において、該耐火性材料
   の示す特性が下記〜の条件を満足することを特徴と
   する溶鋼容器の注湯口充填用耐火性材料。 化学成分において融点が１６００℃超である成分を９
   ８ｗｔ％以上含有する。 粒度１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が１６０
   ０℃において１５％超である。 粒度１ｍｍ以下の原料粒子が生成する液相率が１４０
   ０℃において１５％下である。 １４００℃で焼成した焼成体の常温での圧縮強度が２
   ｋｇ／ｃｍ² 以下である。