JPH10305356A

JPH10305356A - 高耐食性溶融シリカ質耐火物及び高耐食性溶融シリカ質セミイマージョンノズル

Info

Publication number: JPH10305356A
Application number: JP13599097A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Hirano; 隆明平野
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-17

Abstract

(57)【要約】【課題】耐用時間の長い耐食性に優れた高耐食性溶融
シリカ質耐火物、及び高耐食性溶融シリカ質セミイマー
ジョンノズルの提供。【解決手段】溶融シリカ質に対してカオリンを０．３
重量％〜１．０重量％未満有する高耐食性溶融シリカ質
耐火物、及び該耐火物によって形成されていることを特
徴とする高耐食性溶融シリカ質セミイマージョンノズ
ル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、溶融金属
を連続鋳造する際に使用されるセミイマージョンノズル
の形成に使用される耐火物に関し、特に、耐食性に優れ
た溶融シリカ質の耐火物及びセミイマージョンノズルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、製鉄業においては、転炉で精練さ
れて出てきた溶鋼を、圧延素材としてのスラブ（鋼塊）
に成形する場合に、従来の造塊−分塊工程に代わり連続
鋳造工程を採用することが広く行われている。かかる連
続鋳造工程においては、一般的に、図１に示したよう
に、溶鋼取鍋１から溶鋼を受けると共にモールド２（溶
鋼を凝固させるための鋳型）への供給量を調整するため
に使用されるタンデッシュ３（耐火レンガ張りの中間容
器）に、転炉から精練されて出てくる溶鋼が移され、該
タンデッシュ３から、タンデッシュ３底部に設けられて
いるタンデッシュノズル４を介してモールド２内へと鋳
込まれ、その後、冷却、鋳片の引抜き、スラブに切断さ
れる等のことが行われる。

【０００３】上記した連続鋳造工程においては、タンデ
ッシュ３から直接モールド２内に溶鋼を鋳込むと、注入
流の攪拌により、溶鋼の酸化や溶鋼へのガスの巻き込み
が生じて製造される鋼塊の品質が劣るという問題があ
る。このため、タンデッシュノズル４の下部にスライデ
ィングノズル５を取り付け、その下部に浸漬ノズルを取
り付けて連続鋳造することが行われている。更に、近年
では、浸漬ノズルを使用する場合よりも設備費を低減し
得る経済的な簡易な方法として、図２に示したようなセ
ミイマージョン（セミ浸漬）ノズルを使用する方法が行
われている。特に、このセミイマージョンノズルは、ビ
レットサイズ用の鋳造機に多用されている。

【０００４】このセミイマージョンノズル６は、タンデ
ッシュ３に対して着脱自在に構成されており、図２に示
したように、その下端部が、モールド内へ鋳込まれた溶
鋼等の溶融金属中に浸漬されて使用される。このため、
セミイマージョンノズル３は耐熱性材料で形成されてお
り、例えば、通常は、溶融シリカ質の粒を湿式粉砕した
スリップ並びに粒を混合したものを、ノズルの石膏型に
鋳込んだ後、焼成して作製された溶融シリカ質の製品が
使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような耐熱性材料で形成しても、長時間の使用によっ
ては、高温度の溶鋼による溶損が生じるので、一定の耐
用時間を経過した後にセミイマージョンノズルは交換さ
れて使用されている。従って、更なる経済性の向上のた
めには、できるだけ耐用時間の長い耐食性に優れた溶融
シリカ質セミイマージョンノズルの開発が望まれる。以
上、製鉄業における溶融金属の連続鋳造に使用されるセ
ミイマージョンノズルにおける問題を例として説明した
が、その他、アモルファス金属の溶融物や溶融されたガ
ラス等、高温の溶融物と接触して使用される溶融シリカ
質の耐火物にあっても、少なからず溶損の問題が生じる
ので、できるだけ耐用時間の長い耐食性に優れた製品の
開発が望まれているのは同様である。従って、本願発明
の目的は、耐用時間の長い耐食性に優れた高耐食性溶融
シリカ質耐火物、及び高耐食性溶融シリカ質セミイマー
ジョンノズルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、溶融シリカ
質に対してカオリンを０．３重量以上〜１．０％重量未
満有する高耐食性溶融シリカ質耐火物、及び該耐火物に
よって形成されていることを特徴とする高耐食性溶融シ
リカ質セミイマージョンノズルである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記した従来技術
の課題を解決すべく鋭意研究の結果、通常、セミイマー
ジョンノズル等の形成材料として使用されている溶融シ
リカ質中に、カオリンを特定量含有させれば、得られる
耐火物製品の耐食性が向上し、耐用時間が長い製品が得
られることを知見して本発明に至った。即ち、これは、
耐火物の形成材料として用いられる石英ガラスは、アル
カリ雰囲気下で結晶を生じて失透して脆くなり易いとい
う傾向を有しているが、溶融シリカ質中にカオリンを添
加してセミイマージョンノズル等の耐火物製品を形成す
ると、カオリン中のアルミナが、焼成時に溶融シリカ質
のシリカと反応して何等かの結合を生じるため、失透が
抑制されて熱間強度が向上し、耐用時間の長い高耐食性
の製品が得られるものと考ている。

【０００８】以下、本発明の高耐食性溶融シリカ質耐火
物の好ましい実施の態様を、具体的な製品としてセミイ
マージョンノズルを例に説明する。先ず、本発明のセミ
イマージョンノズルは、溶融シリカ質を主原料として形
成される。この際に使用される溶融シリカ質としては、
従来より、セミイマージョンノズルの形成材料として使
用されている材料をいずれも使用できる。尚、溶融シリ
カ質とは、通常、アルミナの含有量が０．１重量％以下
のシリカ含有量が９８重量％以上のもをこのように呼ん
でいる。本発明において、緻密な溶融シリカ質からなる
セミイマージョンノズルを得るためには、例えば、溶融
シリカ質の粒を湿式粉砕して得られるスリップに、溶融
シリカ質の粒を混合して、該混合物を焼成して製品とす
ることが好ましい。又、その際にスリップに混合させる
溶融シリカ質の粒として、粒径の異なるものを共存させ
れば最密充填されて、より緻密な製品が得られる。例え
ば、スリップ中に、粒径が０．３〜０．１ｍｍ程度の比
較的大きな粒径の溶融シリカ質微粒と、粒径が０．１５
ｍｍ以下の微細粒とを混合させたものを、形成材料とし
て用いることが好ましい。この際、溶融シリカ質のスリ
ップと粒との混合比を、スリップ：粒＝２：１程度とす
ることが好ましい。

【０００９】本発明のセミイマージョンノズルは、この
ような溶融シリカ質に対して、カオリンを０．３重量％
以上１．０重量％未満添加した材料によって形成された
ことを特徴とし、このような特定の材料によって形成し
た場合にのみ、優れた耐食性を有するセミイマージョン
ノズルが得られる。即ち、カオリンの添加率が０．３重
量％より少ないと、前述したカオリンを添加したことに
よる効果が充分に得られず、得られるセミイマージョン
ノズルは、カオリンを０．３％重量以上添加したものと
比べて失透率が高く熱間強度の向上が期待する程ではな
く、所望する高耐用性の製品とはならないからである。

【００１０】一方、カオリンの添加量が１．０重量％以
上であると、カオリンの分散性が悪くなり、得られるセ
ミイマージョンノズルが多孔質のものとなり易く、上記
の場合と同様に、高い熱間強度が得られず所望する高耐
用性のものとはならない。これは、溶融シリカ質中に混
合させるカオリンの添加量が１．０重量％以上である
と、カオリンの分散性が悪くなり、カオリンのみで２次
粒子を作り易くなることによる。即ち、このカオリンの
みの２次粒子は、Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏを主体
とし、結晶水がカオリンの約１４．０重量％を占めるも
のであるので、形成材料中に、この２次粒子の量が多く
なると、１，０５０〜１，１００℃の温度で焼成して製
品とした場合に、これらの結晶水が抜けた跡が多数残る
ことになり、多孔質になり易い。

【００１１】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
更に詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施例
に限定されるものでない。尚、特に限定しない限り％は
重量基準である。（実施例１）先ず、トロンミル内に石英ガラスとイオン
交換水を入れ、シリカ含有率９５％以上のしゃこ石で平
均粒径が５〜１０μｍとなる迄粉砕してスリップを得
た。次に、この湿式粉砕して得られたスリップ５９．７
％に、粒径が０．３〜０．１ｍｍの溶融シリカ質微粒Ａ
を２５％と、粒径が０．１５ｍｍの溶融シリカ質微粒Ｂ
１５％とを加え、更に、カオリンを０．３％添加してよ
く混合して、粘度７０Ｐの混合物を作成した。更に、得
られた材料を、所望するセミイマージョンノズルの石膏
型に鋳込み、１，０５０℃で焼成して、本実施例のセミ
イマージョンノズルである焼成品を得た。

【００１２】得られた焼成品について、切断面を観察し
たところ、見掛気孔率が１０．８％のピンホールのない
緻密な製品となっていることがわかった。又、嵩比重
が、１．９４と高く、曲げ強さも、室温においては１５
ＭＰａ、１，０００℃においては２６ＭＰａであり、強
度的にも優れたものであった。又、上記で得られた焼成
品について、１，４００℃で２時間加熱処理したとこ
ろ、失透率は３６％であった。ここで、失透率は、測定
試料中のαクリストバライトの重量％で測定した。更
に、得られた本実施例のセミイマージョンノズルを実装
して、連続鋳造試験を行ったところ、耐用時間は２５０
分であった。尚、この耐用時間は、セミイマージョンノ
ズルに孔が開き、パイプ形状を保持することができなく
なり、エアーシールの役目を果たさなくなった時点とし
て評価した。

【００１３】（実施例２）溶融シリカ質スリップの量を
５９．５％、カオリンの添加量を０．５％とした以外
は、実施例１と同様にして、本実施例のセミイマージョ
ンノズルを得た。得られた焼成品について実施例１と同
様に評価したところ、実施例１と同様に、緻密でピンホ
ールがなく、高強度であり、失透率の高くない耐用時間
の長い製品であった。表１にこれらの結果をまとめて示
した。

【００１４】（比較例１）溶融シリカ質スリップの量を
６０．０％とし、カオリンを添加しない以外は実施例１
と同様にして、比較用のセミイマージョンノズルを得
た。得られた焼成品について実施例１と同様にして評価
したところ、実施例１と同様に、緻密でピンホールのな
い嵩比重の高いものであったが、特に、失透率が４５．
０％と高く、実施例のものと比べて耐用時間が短かっ
た。表１にこれらの結果をまとめて示した。

【００１５】（比較例２）溶融シリカ質スリップの量を
５９．８％、カオリンの添加量を０．２％とした以外は
実施例１と同様にして、比較用のセミイマージョンノズ
ルを得た。得られた焼成品について実施例１と同様にし
て評価したところ、実施例１と同様に、緻密でピンホー
ルのない嵩比重の高いものであったが、特に、失透率が
４０．１％と高く、又、１，０００℃における曲げ強さ
が、実施例と比べて２１ＭＰａと弱く、実施例のものと
比べて耐用時間が短かった。表１にこれらの結果をまと
めて示した。

【００１６】（比較例３）溶融シリカ質スリップの量を
５９．０％、カオリンの添加量を１．０％とした以外は
実施例１と同様にして、本比較例のセミイマージョンノ
ズルを得た。得られた焼成品について実施例１と同様に
して評価したところ、失透率は、３０．０％と低かった
が、切断面にピンホールが見られて多孔質であり、嵩密
度も低下しており、又、１，０００℃における曲げ強さ
が実施例と比べて２１ＭＰａと弱く、実施例のものと比
べて耐用時間が短かった。表１にこれらの結果をまとめ
て示した。

【００１７】（比較例４〜比較例７）カオリンの代わり
に、夫々、ボールクレー、仮焼アルミナ、易焼結性アル
ミナ、焼成ムライトを０．５％添加する以外は実施例２
と同様にして、比較例４〜比較例７のセミイマージョン
ノズルを得た。得られた焼成品について実施例１と同様
にして夫々評価したところ、いずれも切断面にピンホー
ルが見られ、多孔質のものになっていた。表１にこれら
の結果をまとめて示した。以下の表１に実施例及び比較
例で使用した耐熱性材料と得られた焼成品の特性を示
す。

【００１８】

【表１】＊尚、失透率は、１，４００℃で２時間加熱した後に、
石英ガラス中のαクリストバライト量の生成量を測定し
て求めた。

【００１９】（実施例３）実施例１と同様の混合物を使
用し、これを所望の形状を有するアモルファス金属製造
用ルツボの石膏型に鋳込み、実施例１と同様にして本実
施例の溶融シリカ質ルツボを得た。得られた焼成品につ
いて実施例１と同様にして夫々評価したところ、実施例
１と同様に、ピンホールのない緻密な高強度のルツボが
得られ、優れた耐食性を有しており、従来のカオリンを
添加しない材料で作成した製品に比べて耐用時間が長く
なることがわかった。本ルツボは溶融シリカ質れんがが
失透しやすい１４００℃前後で使用できる。

【００２０】（実施例４）実施例２と同様の混合物を使
用し、該混合物を混練時真空脱気した後、ヘッド圧を利
用して、強化ガラス搬送用ロール（φ８５×３，０００
Ｌ）の石膏型に下注ぎで鋳込み、実施例１と同様にして
溶融シリカ質の強化ガラス搬送用ロールを得た。得られ
た焼成品について実施例１と同様にして夫々評価したと
ころ、実施例１と同様に、ピンホールのない緻密なロー
ルが得られ、優れた耐食性を有しており、従来のカオリ
ンを添加しない材料で作成した製品に比べて耐用時間が
長くなることがわかった。間欠作業であれば、通常約２
年使用可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実施例で示されたように、溶融シリカ質中に特定量のカ
オリンが添加された耐火物製品とすることによって、カ
オリンが無添加のものと比較して熱間強度（曲げ強さ）
を増加させることができ、耐食性に優れた溶融シリカ質
耐火物製品、特に、溶融シリカ質セミイマージョンノズ
ルが提供される。更に、本発明によれば、従来のものに
比べて熱を付加した場合における失透速度の遅い、耐食
性に優れた耐用時間の長い経済性に優れた溶融シリカ質
耐火物製品、特に、溶融シリカ質セミイマージョンノズ
ルが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、連続鋳造工程の概略構成を示す図であ
る。

【図２】図２は、セミイマージョンノズルの使用状態を
説明するための図である。

【符号の説明】

１溶鋼取鍋２モ−ルド３タンデッシュ４タンデッシュノズル５スライディングノズル６セミイマージョンノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融シリカ質に対してカオリンを０．３
重量％以上〜１．０重量％未満有することを特徴とする
高耐食性溶融シリカ質耐火物。
【請求項２】請求項１に記載の高耐食性溶融シリカ質
耐火物からなることを特徴とする高耐食性溶融シリカ質
セミイマージョンノズル。