JPH11171654A - スライディングノズル装置用れんが - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スライディングノズル装置用れんがにおい
て、２００〜７００℃の中間温度域での耐酸化性と耐ス
ポーリング性の改善。 【解決手段】ノズル装置用れんがは、耐火原料配合物中
の炭素粉末を石炭を微粉砕し、界面活性材等を添加して
水に分散させたＣＷＭのような濃度が４０〜９０重量％
の石炭スラリーを従来のれんがの耐火配合物に対して外
掛けで０．１〜１０重量％添加し、混練し、成形後、熱
処理することで得られ、従来のれんがの耐火物の配合物
をそのまま使用することができその適用範囲も広い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属流量のコ
ントロールに使用する上部ノズル、下部ノズル及びプレ
ートれんが等のスライディングノズル装置用れんがに関
する。

【０００２】

【従来の技術】スライディングノズル装置に使用される
れんがは大きく分けて上部ノズル、固定および摺動プレ
ートからなるプレートれんが、下部ノズルの３種類であ
る。

【０００３】そして、これらのれんがは溶融金属流によ
る急激な熱衝撃と物理的または化学的な侵食作用を受け
るので、耐スポーリング性と耐食性がこのれんがの具備
すベき最も重要な性質である。

【０００４】通常、スライディングノズル装置用れんが
は、アルミナ−カーボン材質が多く使用され、焼成タイ
プと不焼成タイプがある。

【０００５】不焼成タイプは、１０００℃以下の温度で
熱処理したもので、通常は有機バインダーとしてフェノ
ール樹脂を使用しその結合力で強度をもたせたものであ
る。この不焼成タイプは、焼成コストが押さえられる、
リードタイムが短い、耐食性に優れる及び熱間強度が高
い等の長所により広く使用されている。

【０００６】このタイプのれんがは、７００℃以上で
は、使用している金属あるいは金属酸化物の反応により
無機結合が生成し強度は向上するが、７００℃以下の低
温領域に長時間曝される場合には、炭素粉末あるいは有
機バインダー等の炭素含有成分の酸化により耐用性が延
びない問題がある。

【０００７】この問題を解決するために、特許第２５０
７４８７号公報において、耐火性骨材と融点１０００℃
以下の金属からなる配合物に、熱硬化性樹脂の１種もし
くは２種以上と珪素樹脂を添加して混練、成形後、１０
００℃以下の加熱処理を施すことにより２００〜７００
℃の中間温度域での強度劣化、耐スポーリング性および
耐食性を改善したプレートれんがが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このプレートれんが
は、耐酸化性に優れた珪素樹脂を結合材として使用した
ものであり、耐酸化性に対する改善効果は得られてい
た。しかしながら、その後、他の技術改良によりプレー
トれんがの耐用性が延びてくると、相対的に中間温度領
域での酸化による強度低下と耐スポーリング性低下が再
び問題となってきた。耐火原料粉末に含まれる炭素粉末
として一般に広く使用されているカーボンブラックは耐
スラグ性は優れているが、酸化雰囲気下では中間温度以
上の領域での安定性にかけるため耐酸化性が低く、逆に
非酸化雰囲気下では組織の緻密さが維持されるため耐ス
ポーリング性が十分でなくなるという問題がある。

【０００９】本発明の解決課題は、スライディングノズ
ル装置用れんがにおいて、２００〜７００℃の中間温度
域での耐酸化性と耐スポーリング性を改善することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、石炭スラリー
が他の炭素粉末よりも、酸化雰囲気下では中間温度域で
安定であり、非酸化雰囲気下では消失することなく変化
することに着目し、通常スライディングノズル装置用れ
んがに、耐スラグ性、耐スポーリング性を付与するため
に添加している炭素粉末を石炭スラリーと置換する着想
に基づく。

【００１１】すなわち、本発明のスライディングノズル
装置用れんがは、有機バインダーを結合材に使用した不
焼成タイプれんがにおいて、耐火原料配合物中の炭素粉
末を石炭スラリーと全量あるいは部分的に置換すること
によってその課題を達成した。

【００１２】本発明でいう石炭スラリーとは、石炭微粉
末をあらかじめ溶媒に分散させたものを意味する。石炭
微粉末は、原炭そのまま、あるいは処理を施した後に、
１．０ｍｍ以下の微粉に粉砕したものを使用する。溶媒
としては水や有機溶媒等が使用でき、例えば、石油代替
燃料として開発され市販されているものがある。石炭ス
ラリーそのものとしては、石炭を微粉砕し、界面活性材
等を添加して水に分散させたＣＷＭ（Ｃｏａｌ Ｗａｔ
ｅｒ Ｍｉｘｔｕｒｅ）がある。この水の代わりに、メ
タノールやオイル等を使用したものも一般に市販されて
いる。また、市販でなくても、石炭を微粉砕し、少量の
界面活性剤と溶媒を添加し作製することも可能である。

【００１３】本発明のスライディングノズル装置用れん
がは、この石炭スラリーをスライディングノズルに使用
する従来のれんがの耐火配合物に対して外掛けで０．１
〜１０重量％添加し、混練し、成形後、熱処理すること
で得られる。

【００１４】したがって、本発明のスライディングノズ
ル装置用れんがは、従来のれんがの耐火物の配合物をそ
のまま使用することができ、その適用範囲も広い。

【００１５】石炭スラリーの添加量については、０．１
重量％未満では、耐スポーリング性が著しく劣る結果と
なり、１０重量％を越えると、製造上、成形性に劣る。

【００１６】また石炭スラリーの濃度については、４０
〜９０重量％が望ましい。４０重量％未満では、液体量
が過多であるため、熱処理後、れんが内部に亀裂が発生
する頻度が高く、９０重量％を越えるとスラリーの粘度
が高くなり使用しにくい。

【００１７】本発明の対象となる耐火原料粉末とは、通
常上部ノズル、下部ノズルおよびプレートれんがに使用
されている耐火原料粉末が、特に問題なく使用すること
ができる。例えば、酸化物として珪石、珪砂、溶融シリ
カ、含水無定形シリカ、無水無定形シリカ等のシリカ
質、ムライト、ボーキサイト、バン土頁岩、シリマナイ
ト、カイヤナイト、焼結アルミナ、電融アルミナ、仮焼
アルミナ等のアルミナ質、ロー石、シャモット、陶石、
粘土等のアルミナ−シリカ質、ジルコン、ジルコニア等
のシルコニア質、電融マグネシア、焼結マグネシア、ア
ルミナ−マグネシアスピネル、酸化カルシウム等の塩基
性質、酸化クロム、クロム鉄鉱等のクロム質等がある。
また、炭化珪素、炭化硼素、炭化アルミニウム、炭化ジ
ルコニウム等の炭化物、窒化ジルコニウム、窒化珪素、
窒化珪素鉄、窒化硼素、窒化アルミニウム等の窒化物、
コークス、天然黒鉛、人造黒鉛、仮焼無煙炭、ピッチ
粉、カーボンブラック、カーボンれんが及び電極屑など
の炭素質、以上の他に硼化物、珪化物等全ての耐火原料
からなる群より選択し、必要に応じて一種または二種以
上を併用することができる。

【００１８】また、金属も使用でき、アルミニウム、シ
リコン、マグネシウムやそれらの合金の一種または二種
以上を併用することができる。

【００１９】本発明の対象となる有機バインダーは、有
機高分子樹脂である。例えば、フェノール樹脂、有機珪
素樹脂、アクリル樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂等の
１種または２種以上が使用できる。

【００２０】前記耐火原料粉末配合物に対して、石炭ス
ラリーと有機バインダーを添加して混練し、通常の条件
で成形した後、１０００℃以下の温度で加熱処理する。
加熱処理は通常１００〜３００℃で行われるが、れんが
の強度が更に必要な場合は金属を溶融あるいは他の骨材
と反応させるために、５００〜１０００℃の温度で非酸
化雰囲気にて加熱処理を行う。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例によって具体的に説明する。

【００２２】表１は本発明の配合物組成を比較例ととも
に示す。同表に示す＋は外掛け添加量を示す。

【００２３】

【表１】 表１の配合割合からなる耐火原料粉末に、有機バインダ
ーとしてフェノール樹脂と珪素樹脂を選び、添加比率を
５０：５０％としたもの、更に石炭スラリーを添加した
ものについて、下回りミキサーにより混練した。石炭ス
ラリーは、粒径５００μｍ以下の石炭微粉を界面活性材
を添加して水に分散させた７０重量％濃度のものを使用
した。また、比較例４と比較例５は、スラリーとして使
用した石炭粉末と同じものを、スラリーではなく粉末と
して他の原料粉末と同じように添加した例である。

【００２４】この耐火原料粉末のはい土をフリクション
プレスにてプレート形状に成形し、５００℃以下の温度
で２４時間硬化させて製造したスライディングノズルプ
レートの特性を表１に示す。

【００２５】耐酸化性を評価するために、イギリス規格
１９０２ Ｐａｒｔ ＩＡ １９６６ Ｓｅｃｔ．１４
付録Ｃに定められるように、サンプル表面にアルミナ
砥粒を吹き付け、その体積減少量を測定する摩耗試験を
行なった。なおサンプルは、５００℃で酸化処理を行な
ったものを使用した。この試験において、酸化していな
い部分の結合は強固であり、れんが表面の酸化した脆弱
部分のみが剥がれ落ちるため、耐酸化性の評価としても
有効である。

【００２６】また耐スポーリング性には、１６００℃の
溶銑に３分間サンプルを浸漬し取り出して冷却すること
を５回繰り返した後の外観の亀裂状況によって評価し
た。

【００２７】実施例１から実施例６は、従来のプレート
れんがの配合に石炭スラリーを添加してもので、本発明
の範囲内のものである。従来のカーボン粉末を添加した
比較例１や、石炭を粉末状で添加した比較例４及び比較
例５よりも、摩耗指数が小さく耐酸化性に優れているこ
とがわかる。

【００２８】実施例６は、従来の炭素粉末であるカーボ
ンブラックと石炭スラリーを併用使用したものである
が、悪影響もなく問題なく使用でき、カーボンブラック
のみを使用した比較例１よりも耐酸化性に優れている。

【００２９】比較例１は、炭素原料粉末としては、カー
ボンブラックのみの添加であり、石炭スラリーが添加さ
れていないため、耐スボーリング性が低下した。またカ
ーボンブラックが酸化されたため、摩耗指数が７０と高
く耐酸化性に劣っている。

【００３０】比較例２は添加する液体量が多すぎるた
め、熱処理後、れんが内部に亀裂が認められた。

【００３１】比較例３は、石炭スラリー多量添加を目的
に樹脂量を減量したため、素地強度がなく、取扱時に破
損し成形不能であった。

【００３２】比較例４と比較例５は、石炭を粉末状で添
加したものであるが、同じ石炭粉末をスラリーとして使
用したものより、分散性に劣るため、均一な組織となり
得ず、耐スポーリング性に劣っている。

【００３３】以上より、実施例１〜６は、比較例１〜５
と比較して、成形性を損ねることなく、耐酸化性に優れ
、しかも耐スポーリング性も良好であることが確認さ
れた。

【００３４】従来、比較例１の配合によるプレートれん
がを使用していた実際の１８０ｔ溶鋼鍋のスライディン
グノズル装置に、実施例２の配合によるプレートれんが
を製造し、３０セットを使用した。

【００３５】この結果、従来平均４．５回の寿命が、実
施例２の配合では、酸化によると思われる摺動面の面荒
れが減少し、平均寿命が５．３回と延びた。

【００３６】また、上下部ノズルについても、上記実施
例の配合割合で対処できる。

【００３７】

【発明の効果】本発明のスライディングノズル装置用れ
んがは、上部ノズル、下部ノズル及びプレートれんが等
に使用されるもののうち、有機バインダーを結合材に使
用した不焼成タイプれんがに適用できるもので、他の物
性を損なうことなく、酸化雰囲気下では中間温度域での
安定性が向上するために耐酸化性が向上し、非酸化雰囲
気下では組織の緻密さを適正化するために耐スポーリン
グ性を向上できる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火原料粉末に有機バインダーを添加し
   た配合物を混練、成形し、１０００℃以下の温度で加熱
   処理して得られるスライディングノズル装置用れんがで
   あって、耐火原料配合物中の炭素粉末を石炭スラリーと
   少なくとも部分的に置換したスライディングノズル装置
   用れんが。
2. 【請求項２】 石炭スラリーの添加が、耐火原料粉末に
   対して０．１〜１０重量％であることを特徴とする請求
   項１に記載のスライディングノズル装置用れんが。