JPH1052750A

JPH1052750A - スライドゲートプレート

Info

Publication number: JPH1052750A
Application number: JP8211456A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Wakita; 保脇田; Tetsuo Fushimi; 哲郎伏見; Kazuo Ito; 和男伊藤; Isao Watanabe; 勲渡辺; Ken Kimura; 憲木村
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、耐酸化性があってしかも機械的強
度、耐浸潤性を有して、これまで以上に繰り返し使用で
きる耐用性のあるスライドゲートプレートを得ようとす
るものである。【解決手段】黒鉛、ピッチその他の炭素原料２〜２０重
量％、ケイ素、アルミニウム、炭化ケイ素、炭化硼素の
中から選択される少なくとも１種以上の合量の１〜１０
重量％、粒径１００μｍ以下である硼化タングステン１
〜１０重量％、残部がアルミナ、ジルコニア、マグネシ
ア、シリカその他の耐火性原料から構成されていること
を特徴とするスライドゲートプレートである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レードル、タンディ
ッシュなどの溶融金属容器の底部に設けられて、溶鋼容
器の中の溶融金属の流出量を制御するのに用いられるス
ライドゲートプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】レードルやタンディッシュなどの底部に
取付けられて、溶鋼容器の中の溶鋼の流出制御に用いら
れるスライドゲートのスライドゲートプレートは、２枚
方式或いは３枚方式のものがある。いずれの方式でも、
ここにおけるスライドゲートプレートを摺動させること
によって、スライドゲートプレートに設けられている溶
鋼流出孔から流出する溶鋼の流量制御が行われる。この
スライドゲートプレートに必要な特性としては、溶鋼や
スラグに対する耐浸潤性、耐蝕性、熱衝撃に対する耐ス
ポール性、摺動に対する耐摩耗性、機械的強度及び耐酸
化性などである。

【０００３】従来のスライドゲートプレートの材質は、
高アルミナ質、マグネシア質などの耐火性原料を大気中
で高温に焼成して粒子どうしを焼結させるものと、アル
ミナ・カーボン質、アルミナ・ジルコニア・カーボン
質、マグネシア・カーボン質などの耐火原料にピッチ、
黒鉛などの炭素原料、ケイ素、炭化ケイ素などを配合し
フェノ−ルレジンなどの熱硬化性樹脂でカーボン結合さ
せて形成しているものとがあるが、最近ではアルミナ・
カーボン質などのカーボン結合によるものが主流になっ
ている。

【０００４】後者のアルミナ・カーボン質などのスライ
ドゲートプレートは、高アルミナ質などの材質に比べて
炭素原料を配合することにより熱伝導率が高く、また熱
膨張率が小さいために耐熱衝撃性に優れ、しかも溶融金
属やスラグに対して濡れ難いため耐浸潤性、耐蝕性に優
れて高い耐用回数を有していた。

【０００５】しかしながら、アルミナ・カーボン質のス
ライドゲートプレートは、前述のようにフェノ−ルレジ
ンなどの熱硬化性樹脂によるカーボン結合で結合されて
いるために、使用時にこのカーボン結合及び添加した炭
素原料が空気中の酸素と反応し結合強度が低下したり、
また気孔径の拡大を引き起こしていた。こうした状態と
なると、スライドゲートプレートの機械的強度の低下、
組織の脆弱化による耐摩耗性の低下、溶鋼やスラグに対
する耐浸潤性・耐蝕性の低下を招き、スライドゲートプ
レートの耐用回数を低下させていた。

【０００６】スライドゲートプレートの使用による酸化
は、鋳造時に溶鋼中に含まれている鋼中酸素との反応、
鋳造時にプレート面間から侵入する空気との気相反応が
考えられる。さらに、レードル用のスライドゲートプレ
ートでは鋳造作業完了ごとに酸素洗浄作業が行われるた
め、チャージ毎に待ち時間があり、その時間にノズルを
通して空気が侵入して炭素成分が気相反応によって酸化
することが考えられる。このようにスライドゲートプレ
ートの酸化は、１６００℃前後の溶鋼内の鋼中酸素との
反応から５００℃前後の温度域での気相反応まで広い温
度域で進むと考えられる。そのために、前述した全ての
温度域で炭素の酸化を抑制させることが非常に重要であ
る。耐火物中に含まれる炭素は４００℃程度から酸化が
始まると言われている。従来から耐酸化性を向上させる
ために、例えば各種金属材料の選定、炭化硼素などの硼
化物の使用、炭化ケイ素などの炭化物の添加などが試み
られてきたが、いまだに十分な効果が得られていないの
が実情である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、耐酸化性
があってしかも機械的強度、耐浸潤性を有し、これまで
以上に繰り返し使用できる耐用性のあるスライドゲート
プレート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、黒鉛、ピッ
チその他の炭素原料２〜２０重量％、ケイ素、アルミニ
ウム、炭化ケイ素、炭化硼素の中から選択される少なく
とも１種以上の合量の１〜１０重量％、粒径１００μｍ
以下である硼化タングステン１〜１０重量％、残部がア
ルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカその他の耐火
性原料から構成されていることを特徴とするスライドゲ
ートプレート（請求項１）、硼化タングステンが粒径１
０μｍ以下である請求項１記載のスライドゲートプレー
ト（請求項２）及びその他の耐火原料がアルミナである
請求項１記載のスライドゲートプレート（請求項３）で
ある。

【０００９】

【発明の実施の態様】この発明のスライドゲートプレー
トは、黒鉛などの炭素質原料、ケイ素、アルミニウム、
炭化ケイ素、炭化硼素の中から選択される少なくとも１
種以上、硼化タングステン、残部がアルミナ、ジルコニ
ア、マグネシア、シリカその他の耐火性原料から構成さ
れているものである。炭素質原料は、黒鉛、タールピッ
チなどである。炭素質原料は２〜２０重量％とする。炭
素質原料が２重量％未満では耐スポーリング性が低下す
る。また、炭素質原料が２０重量％を超えると耐食性お
よび耐摩耗性が低下する。さらに、ケイ素、アルミニウ
ム、炭化ケイ素、炭化硼素の中から選択される少なくと
も１種以上は合量で１〜１０重量％とする。これが１重
量％未満では強度の向上が期待されず、またこれが１０
重量％を超えると強度はさらに向上するが、反面で動弾
性率も向上するため耐スポーリング性が低下して好まし
くない。

【００１０】硼化タングステンは１〜１０重量％とす
る。硼化タングステンの添加が本願発明の大きな特徴の
一つである。本願発明者は、原料中に非酸化物を添加し
これが酸化することでカーボン結合の酸化を抑制するこ
と、そしてここにおける添加剤が酸化する際に体積膨脹
を起こし耐火物の気孔を充填することによって高気孔率
化を抑える作用を有する添加剤を研究していたところ、
硼化タングステンがその要請によく応える添加剤である
ことを見出したものである。

【００１１】硼化タングステンは高融点（２８６０
℃）、高硬度（3,500kg/mm² ）で、高温下で摺動部材と
して使用されるスライドゲートプレートには適した添加
剤である。硼化タングステンを添加したスライドゲート
プレートは、硼化ジルコニウムなどの硼化物を添加した
ものに比べ、８００℃前後の温度領域の耐酸化性に優れ
ているという結果が得られている。これは硼化タングス
テンの酸化開始温度が他の硼化物に比べて低いことに起
因していると考えられる。硼化タングステンと酸素との
反応式は次の通りである。

【００１２】４ＷＢ＋９Ｏ₂ ＝４ＷＯ₃ ＋２Ｂ₂ Ｏ₃ ……（１）硼化タングステンは（１）式のように、酸化して酸化タ
ングステンと酸化硼素を生成する。スライドゲートプレ
ートが使用される高温域では、酸化硼素はマトリックス
部で溶融しガラス相の被膜を形成し、空気を遮断するこ
とによって炭素成分の酸化を抑制することになる。

【００１３】さらに、（１）式の反応は約４倍の体積膨
脹を伴い、それによって組織内の気孔を充填するために
酸素の侵入による酸化を抑制することになる。また、こ
の作用によって組織は緻密化するために機械的強度の増
加や、気孔の低減によって溶鋼，スラグの浸潤を抑制す
るといった効果が期待できるようになる。

【００１４】硼化タングステンの添加量を１〜１０重量
％とした理由は、１％未満では上記の効果を十分に得る
ことができず、また１０重量％を超えると組織が緻密化
し過ぎるために耐スポーリング性が低下する。また、こ
の場合は酸化硼素の生成量が多くなり過ぎて耐火物が使
用される高温域での強度低下を招く。

【００１５】硼化タングステンの粒径を１００μｍ以下
に限定した理由は、粒径が１００μｍを超えると組織が
（１）式の反応に伴う体積膨脹による応力を緩和しきれ
ず組織を押し広げ、組織の脆弱化を引き起こす。また、
硼化タングステンは、一般に耐火物で使用される原料に
比べ比重が大きい原料のため原料の分散が十分に行われ
ず、組織の中に均一に分散し難く十分な効果が期待でき
ない。粒径に関しては、耐酸化性などに与える効果をさ
らに効率よく発揮させるためには細かい方が好ましく、
粒径１０μｍ以下がさらに好ましい。その他の原料とし
ては、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカなど
であるが、アルミナが広く使用される。以下に実施例を
あげてさらに説明する。

【００１６】

【実施例】

（実施例１〜７）表１に示す割合で、フェノールレジン
を除く原料を配合し、これに表１に示す割合でフェノー
ルレジンを加えて常法によって混練しこれをスライドゲ
ートプレート形状に成形した。その後これを乾燥し還元
雰囲気下、１０００℃の温度で焼成し供試体を得た。こ
の供試体から２５mm×２５mm×１３０mmのテストピース
を切り出し、それの各物性の測定及び評価試験を行っ
た。また、これによって得られたスライドゲートプレー
トの実機試験も行った。実機試験は孔径９０mmを有する
スライドゲートプレートで、レードル容量２５０トンで
実施しその耐用回数を調べた。実施例１〜７の試験の結
果を表２に示した。表１及び２には、比較例１〜３及び
従来例１を併せて示した。比較例はいずれも表１に示す
ように本願発明で規制した範囲から外れた原料を用い
て、実施例１〜７と同じようにしてスライドゲートプレ
ート及び供試体を得て上記と同じようにして各種の試験
を行ったものである。これらの結果も表２に示した。な
お、試験結果の耐酸化性指数、耐蝕性指数、耐スポール
性については表２の下に記載したようして示した。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】表２に示すように、実施例１〜７はいずれ
も良好な結果を得ている。即ち、実施例１は硼化タング
ステンの添加量が本願発明の下限の１重量％でも効果が
あって、従来例１のアルミナ・ジルコニア・カーボン系
のものに比較して、曲げ強さ、耐酸化性指数、耐蝕性指
数などの点で優れている。このため実機での使用回数
（ch）も８回となっている。実施例２及び実施例３は、
曲げ強さ、耐酸化性指数、耐蝕性指数などがさらに向上
している。実施例２は耐スポール性も優れている。この
ため実機での使用回数は１０回となっている。実施例４
は耐スポール性に優れていて実機での使用回数では９回
となっている。実施例７から、硼化タングステンの粒径
を１０μｍ以上とすることによりさらに効果を上げるこ
とができることが分かる。

【００２０】比較例１は耐酸化性指数、耐蝕性指数など
が従来例よりは若干優れているが、実機での使用回数は
６回で十分な改善がなされているとはいえない。比較例
２及び比較例３は耐スポール性が劣り実用的でない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば機械的
強度があって、しかも耐酸化性、耐蝕性、耐スポーリン
グ性を有して、これまで以上に繰り返し使用できる耐用
性のあるスライドゲートプレートを得ることが出来るよ
うになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺勲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)発明者木村憲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

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒鉛、ピッチその他の炭素原料２〜２０
重量％、ケイ素、アルミニウム、炭化ケイ素、炭化硼素
の中から選択される少なくとも１種以上の合量の１〜１
０重量％、粒径１００μｍ以下である硼化タングステン
１〜１０重量％、残部がアルミナ、ジルコニア、マグネ
シア、シリカその他の耐火性原料から構成されているこ
とを特徴とするスライドゲートプレート。
【請求項２】硼化タングステンが粒径１０μｍ以下で
ある請求項１記載のスライドゲートプレート。
【請求項３】その他の耐火原料がアルミナである請求
項１記載のスライドゲートプレート。