JPS58125660A - 高耐用性スライデイングノズルプレ−トの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高耐用性スライディング・ノズル・プレート
に関するものである。

スライディング・ノズル方式（ゆ、下ＳＮ方式と略す）
は、溶融金属流量の有効々コントロール手段として広く
採用され、特に最近使用条件の苛酷化が進むにつれ、鉄
鋼業においては溶銑および溶鋼の流量コンＩ・ローール
手段として広く使用されている。ＳＮ方式は太きく分け
て」二部ノズル、プレート、および下部ノズルの三つの
部分より構成され、各々の機能を有してい力けれげなら
々いが、特にＳＮ用プレートれんがは溶融金属流のコン
トロールを司どる部分であり、非常に高度な機能が要求
される。ＳＮ用プレートれんがは溶融金属流による急激
な熱衝撃と摩耗の物理的作用に加え、溶融金楓および溶
融スラグによる物理的かつ化学的な侵食作用を受けるの
で、具備特性とｌ〜て大別して、釦スポーリング性、面
１食性および強度が挙げられる。

ＳＮ用プレートれんがでは、種々の特性をバランス良く
具備するように従来より様々な努力が払われ、一般には
アルミナをペースにして、ｊ　３００〜１８００’Ｃで
焼成さねたオキサイド・セラミック・ボンド材質が多く
便用されてきた。これらに対しては、最近は耐用性を向
」ニさせることを目的にコールタールピッチ等の含浸処
理が通常行われていたが、使用時においてコールタール
ピッチ等の揮発成分によって発煙およげ悪臭の発生が起
こり、作業環境會著しく悪化させる欠点があった。

最近では、これらの欠点を改良した、コールタールピッ
チ等を含浸しなくても耐用性が低下しない無発煙性のア
ルミナ−カーボン材質が開発され、従来のオキサイド・
セラミック・ボンド材質以上の耐用度をもって広く使用
されている。本発明は、この無発煙性アルミナ−カーボ
ン質ＳＮ用プレートれんかに関するものであるが、本発
明の組成範囲のＳＮプレートれんかに、タール、ピッチ
および樹脂等を含浸したものも本発明に包含される。

ＳＮプレートれんがは溶鋼金属流によ多ノズル孔全中心
に加熱され、不均一な温度分布のせ態で使用されるので
、熱膨張率が太きいと、それだけ上下プレートの密着度
を阻害し、面荒れを助長するたけでなく、亀裂の発生お
よび拡大全誘発しやすくなる。したがって、ＳＮプレー
トれんがの耐用性の向上には、低膨張率化が有効と考え
られる。

以下、本発明の高耐用性ＳＮプレートについて詳細に説
明する。

本発明において、主たる鉱物相がコランダム、ジルコニ
アよりなり、化学組成でＡｌ２Ｏ，８０〜９８重量％、
Ｚｒ０．２〜２０ｉ量チを有する耐火性原料（以下、Ａ
Ｚ原料と記す）とは、コランダム結晶粒界に単斜型ジル
コニアが分散したような組織を有しており、通常のコラ
ンダム原料と比較すると、粒子強度では大きな差はない
が、熱膨張率が著しく低く、耐熱衝撃性が良好な原料で
ある。

ＡＺ原料についての詳細なデータを表１に示す。

表Ｉ　　ＡＺ原料の品質例 （注１）それぞれ３２５μに粉砕し、アラビアゴムを用
いて混練し測定サンプル用形状に成形した後、乾燥（１
１０Ｃ×２４時間）シて、膨張用サンプルとじた（注２
）それぞれの３〜１ｍｍ５０重量％、１〜０．’２１１
２０％、０．０７４〜０１１１１３０％の混合粉にフェ
ノール樹脂を２％加え、混線並型を成形した後、１４５
０Ｃの温度で焼成したものをサンプルとした。

　５　− ＡＺＡ料の化学組成について述べると、Ａ］ρ、が８０
重量％未満では、通常コランダムが有する強度、硬さな
ど有用な性質が著しく低下するため好ましくなく、筐だ
９８重量％を超えると、従来のコランダム原料との前述
した点における優位性が明らかで々〈なり、またＺｒＯ
２は同様に２重量％未満では効果が少なく、また２０重
量％を超えると、粒子強度が低下し、さらにＺｒＯ２（
単斜型）の異状膨張の影響が強く出て、れんがの製造が
困難となる。特に好ましくは４〜１５重量％の範囲であ
る。″ｆ、ｆＣ，原料の製造方法としては、電融法、焼
結法等が通常考えられるが、このような方法については
、本発明において特に言及するものではない、ただ、現
在の技術面、価格面を考えると、電気炉での溶融が有利
である。また主たる鉱物としては、コランダム、単斜型
ジルコニアが挙げられるが、不純物の混入による立方型
ジルコニア、粒界におけるＡＩ、Ｏ，−８Ｉ　Ｏ，系ガ
ラスなどは少量含まれていても、原料の特性を大きく変
えるものではない。

　６− 次に、このようなＡＺ原料の使用比率であるが、５重量
％未満では、前述した種々の原料特性が生かされず、捷
だ９０重量％を超えると、ＡＩ、０３−Ｃ質ＳＮプレー
トに必須な他の原料の使用比率が低下し、強度その他の
品質のバランスが不調となる。

次に、王たる鉱物相がムライト、パップライトおよびコ
ランダムの鉱物相より々る耐大物原料としては、ジルコ
ンとアルミナを主要原料として溶融製造したクリンカー
、甘たはさらにパップライトを添加して溶融調製したク
リンカーを用いる。これは溶融法によるものに限定され
るものではなく、１５００［以上の温度で焼固させたも
のを破砕して粒度調整したものでもよい（以下、ＺＲＭ
原料と記す）。

ＺＲＭ原料は微細ガジルコニア結晶がムライト捷たはコ
ランダム結晶の内部および周辺に析出し、ムライトある
いはコランダム結晶を保護するように存在するもので、
耐食性を有し、熱膨張係数も低い特性を有するものであ
る。

と（７）ＺＲＭｆｆｉｔ料’（ｉ７ＡＩ２０．３０〜８
０重量％　、Ｚｒ０２１０〜６５重ｉ％、５ｉｏ２５〜
２５重量％）化学組成に限定し、その使用量を０〜４０
重量％とした根拠は、ＺＲＭ原料中、ＺｒＯ２の含有量
が１０重量％未満では、ムライ）ｔたはコランダム結晶
内部あるいは周辺に析出するジルコニアの量が少なく、
低膨張性の特徴が損なわれるはかりてなく、耐食性の低
下も認められる。ＺｒＯ２が６５重電％を超えると、Ｚ
ｒＯ，が単斜型結晶で存在するために異常膨張が表われ
、耐スポーリング性に劣るようになり好ましくない。寸
だ残りの鉱物相全ムライトとコランダムとして共存させ
るためには、ＡＩ、０３３０〜８０重量％、Ｓｉｎ、　
５〜２５重景％にそれぞれ限定される。このような化学
組成を有するＺＲＭ原料は、原料配合物００〜４０重量
％を占めるようにする。ＺＲＭ原料が４ｏ重量％を超え
ると耐食性の点で好１しくない。

Ａｌ、Ｏ，含有量が９０重量％以上の焼結アルミナある
いは電融アルミナの使用比率は、０〜８５重　　　　□
量チであり、８５重量％を超えると耐スポーリング性が
劣ることになる。またＡＩ、０．含有量’ｉ９［１重量
％以上に限定したのは、不純物による耐食性の低下全考
慮したためである。上記アルミナ原料の中には仮焼アル
ミナも含まれる。萱だＡｌ２Ｏ３含有量が５０重＃チ以
」＝、かつＳ　ｉ０１含有量が１０重量％以上の耐火原
料、例えば、合成ムライト、シリマナイト、アンダリュ
ーサイト等の１釉もしくは２種以上の使用比率は０−３
０重量襲であり、３０重量％を超えると、相対的にＡＺ
原料やアルミナの配合量が減少し、耐食性が低下する。

Ａｌ２Ｏ，，８１０２含有量を限定したのは、耐食性と
耐スポーリング性のバランスを調和させるためである。

珪素として８００重量％以上含有するｉｏｏメツシュ以
下の珪素含有粉末の使用比率は１〜１０重量％であり、
１重量％未満では炭素と反応焼結して生成する炭化１Ａ
、累の絶対量が不足してれんが強度が低くなり、１０重
４＃、％を超えると耐食性低下の原因となる。珪素含有
粉末としては金属址累、珪素合金、有機珪素高分子化合
物等が挙けられ、これらの１種もしくは２種以上が選ば
れる。このとき珪素含有粉末の珪素含有量を８０重量％
以上とした　９− のけ、炭素との反応性と不純物による耐火度の低下を考
慮したためである。また珪素含有粉末の粒度を１００メ
ツシユ以下とした根拠は、１００メツシユを超えると反
応性が低下し、かつ未反応の珪素が残留する危険性が高
くなり、強度や耐食性が低下する原因となる。かかる点
から１００メツシユ以下の粒度であることが望ましい。

次に、固定炭素として８０重量％以上含有する１００メ
ツシユ以下の炭素粉末の使用比率は１〜１５重量％であ
り、１重量％未満では珪素との反応による強度発現が不
十分で、かつ炭素の特徴である耐食性も不十分となり、
１５重量％を超えると強度が低下する傾向にあり、耐酸
化性も劣化する。

本発明に使用する炭素粉末としては、鱗片状黒鉛、土状
黒鉛、人造黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解黒鉛、石油系ピ
ッチコークス、製司コークス、無煙炭、木炭、カーボン
ブラック、炭水化物の熱分解炭素、炭化水素の熱分解炭
素、合成樹脂の熱分解炭素、グラツシーカーボン等が挙
ケラれ、これ−１０− らの１種もしくは２種以上が選ばれる。このとき炭素粉
末の固定炭素−畑會８０重量％以上としだのは、珪素と
の反応性と不純物による耐食性の低下を考慮したためで
ある。炭素粉末の粒度を１００メツシユ以下としたのは
、且累との反応性を考慮したためで、珪素との反応焼結
による強度発現全円滑に行□なうためである。

以上の組成よりなる粒度調整した原料配合物音、樹脂ま
たはピッチ全結合剤として常温もしくは加熱下で混練す
る。結合剤どして樹脂を用いる場合は、固定炭素稲コと
コストの点からフェノール系樹脂が望１しく、ピッチを
用いる場合は、固定炭素量の多い高軟化点ピッチが望ま
しい。

次に、−上記の方法で得た配合物を上下方向の一方また
は両方より加圧される成形機、例えは、フリクション・
プレス、オイル・プレス、クランク・プレス、ボイド・
プレス等により所定形状に加圧成形した後、常温もしく
は４０〜６０Ｃの加熱下にて成形体の揮発成分を焼成に
支障がない程度に揮発させる。続いて、この成形体を非
酸化性雰＝　１１− 囲気中にて焼成する。非酸化性の雰囲気としては、炭素
中に被焼成物を埋め込んでの還元雰囲気中、アルゴン等
の不活性ガス気流中、塩化珪素等の珪素ガス気流中、あ
るいは窒素ガス気流中が挙げられる。しかしながら、不
活性ガス気流中、珪素ガス気流中、窒素ガス気流中では
焼成コストが非常に高くなり、しかも珪素ガス気流中で
は被焼成物が炭素を含有することにより焼成されたれん
がの表面に反応生成物としての炭化月、累が偏在するた
め、耐食性に対しては悪影響を及ぼす結果となる。

したがって、本発明の焼成方法としては、被焼成物の品
質特性および経済性の両面から、炭素中での還元雰囲気
焼成が最適と考えられる。

以上のような製造方法によって得られたＳＮプレートれ
んがは、通常、品質の向上、組織の緻密化を目的として
タール、ピッチ、アルミナゾル、シリカゾル、合成樹脂
、有機珪素高分子化合物等の含浸剤の中から、用途に応
じて１種もしくは２種以上が含浸されるのが普通である
。無発煙性ＳＮプレートれんがの場合は、上記工程に含
浸剤−１２− の揮発分を除去する工程が加わる。

以下、実施例を挙げて説明する。

混練は下廻りミキサーを便用し、結合剤としてフェノー
ル樹脂あるいはピッチを用いた。成形はフリクションプ
レスにてグレート形状でおこなった後、約１００［の加
熱処理金族した。焼成はコークス中に埋め込み、還元雰
囲気で行ない、焼成後はピッチ含浸処理した後、加熱処
理により含浸ピッチの揮発分を除去した。表２より、本
発明品は低膨張性で、酬スポール性に優れ、かつ耐食性
においても、従来品（比較例１）より良好であることが
わかる。

実施例２と実施例５をＡ製鉄所の大型取鍋にて実用試験
したところ、従来品の無発煙性カーボンボンド質ＳＮプ
レートｉ１んかに比較して、約２０％の耐用性の向上が
誌めらねた。当試験品は亀裂の発生が少なく、摺動面の
面荒れ、孔径拡大も非常に軽微であった。

−１３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主たる鉱物相がコランダム、単斜型ジルコニアから々す
   、Ａｌ２Ｏ，８［］〜９　ＢＭ量係、ＺｒＯ２２〜２０
   重量％の化学組成を有する配火性原料５〜９０重量係、
   および主たる鉱物相がムライト、パップライト、コラン
   ダムよりなり、Ａ１□０，６０〜８０７ｔｆ：ｍ：弼　
   、　　　ＺｒＯ２１０〜　６　５　７１〕’　　ｌｉ　
   　％　　、　　　Ｓｉｎ、、　　　　５　〜２　　５　
   ７ト　上■チの化学組成を有する面１火物原オ」（」〜
   ４０ｎ＋−：ｆｉｔ％、Ａ　１２　ｏ、含有量が９０重
   量％以」二の焼結アルミナおるいｈ電融アルミナ０〜８
   ５重量％Ｎ　Ａｌ２Ｏ３含有量が５〔〕重重量係上かつ
   ５ｉ０２含イ１匍が１００重量％上の耐火物原料の１種
   もしくは２種以上が〔１〜３０重量係、珪素として８０
   ０重量％上含有する１００メツシユ以下の月累含有粉末
   １〜１０重侶：チ、固定炭素として８〔〕重量％以上含
   有するｉｏ。 メソシュ」メ下の炭素粉末１〜１５重量％からなる原料
   配合物を、樹脂才たけピッチで常温もしくは加熱下で混
   合、混練し、常法により成形した後、非酸化性雰囲気に
   て焼成してなることを特徴とする低熱膨張ｌ〈［の高耐
   用性スライディング・ノズル・プレート。