JPS6046168B2 - ガス吹込用成形体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属中にガスを吹き込むためのガス吹込
用成形体に関し、詳しくは本体の一定方向に送還する複
数の線条状ないしは細線状の通気孔を有するカーボン質
の不焼成あるいは焼成、ガス吹込用成形体に関する。

近年、金属の品質向上のため溶融金属中にガスを吹込
む方法が行われ、例えば鋼の品質向上を計るため、ポー
ラスプラグを介して溶融金属中にガスを吹き込み、脱硫
あるいは脱ガス、非金属介在物の分離、溶融金属の温度
の均一化をはかること等が行なわれている。

このガス吹込用成形体の一つであるポーラスプラグ等
は、攪拌する溶融金属流によつて侵食と摩耗を受けると
ともに、耐火物温度に比べて低温のガスが通過する事に
より、あるいは取鍋等が空の時には冷却によるスポーリ
ング等によりその損耗は著しく大きい。

従つて、これらのガス吹込み成形体、例えはポーラス
プラグ等の材質及び構造の改良か種々試みられている。

ガス吹込用成形体としては、均一な気孔径を有する事
、使用中に焼結層を作らない事、熱間強度の高い事が望
まれるが、現在はコランダム質、ムライト質、塩基性質
が多く用いられている。しかし、これらの材質は、やは
り焼結層が生じ易く、又、使用面よりの溶鋼の浸透があ
る事から、均一バブリングができない事、即ち高温溶鋼
及びスラグとの接触による耐火材の焼結により、繊密化
と収縮が進み、気孔の閉塞あるいは細孔化、偏在化（及
び気孔率の低下）を来たす事、又、多数回使用する場合
稼働面の変化によつてその進行度合も一定ではないので
、操業全般を通じてガス吹込み量が均一に行えなく、又
定位置で行えない。又構造的スポーリングを起し易い等
満足なものとはいえなかつた。 本発明は、この欠点を
改善するもので、その要旨は、炭素粉４〜５踵量％で残
部が耐火材料よりバインダーを外割２鍾量％以下含む・
拝上を用いるか、あるいは炭素粉４〜５腫量％、金属珪
素シリカまたは炭化珪素あるいは加熱によつて炭素と反
応して炭化珪素を作る珪素含有物を５１分として１０重
量％以下含み、残余が耐火材料よりなり、バインダーを
外割２唾量％以下含む坏土を用いて、成形、乾燥処理を
施すことによつて得られる不焼成ガス吹込用成形体か、
あるいは該成形体を焼成して得られる焼成ガス吹込用成
形体を要旨とするが、本発明はさらにこの成形体の成形
工程中、又は成形後あるいは焼成後に、その本体の一定
方向に透通する複数の線条状ないしは細線状の通気孔を
設ける処理を施すことによつて、成形体が本体の一定方
向に透通する複数の線条状ないし細線状の通気孔を有す
ることを特徴とする不焼成あるいは焼成ガス吹込用成形
体に関するものである。

すなわち、本発明のガス吹込用成形体はその組織は後述
するように見掛気孔率は２５％以下のむしろ緻密性を有
する不焼成あるいは焼成のガス吹込用成形体てあり、そ
れ自身通気し得る微細な細孔を有するが、本発明におい
てはガス吹込の目的をもつて、その本体に一定方向に透
通する複数の線条状ないしは細線状の通気孔を設け、ガ
スは本体の微細孔を通らずこの透通孔を通ることが特徴
であり、これらの透通孔は成形体の成形工程中、成形後
、乾燥後あるいは焼成後に適宜に行うことができ、その
方法も例えば成形中、または成形後、プラスチック又は
金属線条を透通して乾燥または焼成後に引き抜くか、あ
るいは乾燥時あるいは焼成時の熱により溶融、揮発また
は炭化することにより通気孔を残す線条、例えば有機繊
維またはプラスチック線又は金属線条を透通状に埋設し
て乾燥又は焼成工程て溶融、揮散または焼失、炭化せし
めて通気孔とするか、あるいは成形乾燥後また．は焼成
後に例えばドリル、ボール盤または超音波加工機等によ
り適宜開孔することによつて行われ、これらの開孔は用
途に応じて径０．１〜５Ｔｗｔの線条ないし細線状のも
のを複数本例えば１０〜３０本ないしはそれ以上該成形
体を使用する方向に対し．て一定方向に本体を透通して
設けるようにする。本発明に使用する炭素粉としては例
えばカーボンブラック等の不定形炭素あるいはりん状黒
鉛等の結晶状炭素の何れでも用いることができ、この炭
素粉を４〜５鍾量％添加することにより、後述・するバ
インダーより揮発分が抜けてコークス化することにより
微細気孔化がはかられるが、本発明では後述するような
耐火骨材の粒度調整と相俟つてむしろ緻密化する傾向に
働き微細気孔は生じても通気は先に述べた透通孔によつ
で行われることになり、炭素粉はむしろ使用中の焼結を
阻止し、溶鋼及びスラグに対する漏れを少くし、反応層
の構造的スポーリングを防止、又化学的に不活性な炭素
により耐食性を向上せしめ、且つ炭素質の高熱伝導性に
より、熱的スポーリングを防止する。このことは耐スポ
ーリング性、耐用回数が大となつても耐食性はそれ程落
ちないことからも判断される。焼結仕難いことによつて
プラグ交換時の目地離れがよくなり、取り外しが容易で
破損も少く又地金差しがないこと及び炭素質を含有して
いるので多数回数使用時のプラグの酸素洗い作業が短時
間で効果的に行える。

炭素粉量が４重量％未満の場合は、焼結層が生じ易く、
又溶鋼やスラグに対する濡れが大となり添加の効果がな
い。

炭素粉量が５呼量％を越える場合は耐酸化性と強度及ひ
微細気孔化及び比較的な緻密化能が極端に低下するので
４〜５呼量％の添加が好ましい。又本発明では炭素粉の
他に場合により耐酸化性と強度及び比較的な緻密性を出
すために金属珪素粉やフェロシリコン粉（少くとも最低
４鍾量％のＳｉを含有）、珪素樹脂等の如き加熱により
炭素と反応してＳＩＣを形成するＳｉ含有物やシリカ等
をＳｉ分として１鍾量％以下添加する（この場合の加熱
とは成形体の焼成時あるいは溶融金属中にガスを吹込む
操業中の溶融金属との接触等による加熱をいう）。

この量が１呼量％を越えると微細気孔の緻密さが得られ
ず耐食性が劣る。又、上記の様な珪素含有物を加えない
場合には、耐酸化性及び強度が劣るが、耐酸化性及び比
較的緻密性を付与する必要があるならば、炭化珪素粉、
シリカ粉等の添加が良いが、上記の珪素の場合と比すと
強度はやや劣る。

又これら炭化珪素粉やシリカ粉は、耐食性から見て１呼
量％以下好ましくは５重量％以下とする。本発明におい
て使用する耐火骨材は以上の残部すなわちＳｉまたは珪
素化合物を用いない場合、５０〜９５重量％がよく、Ｓ
１またはＳｉ化合物を用いるときはそれに応じて減量す
る。

５唾量％未満だと耐火骨材の特性が活かしきれず、耐食
性、耐摩耗性がなくなる。

９５重量％を越えると耐火骨材のみの特性に偏り過ぎ、
耐スポール性の低下、焼結、変質層の生成等が起る。

これらの耐火骨材は公知の材料から適当に選ばれるが、
特にアルミナ，シリカ，スピネル，ジルコン，ジルコニ
ア等との１種又は２種以上の組合せか好ましい。

アルミナとしては焼結アルミナ，電融アルミナ，ムライ
ト，ボーキサイト等が用いられ、焼結アルミナはＡｌ２
Ｏ３９５重量％以上のものが良い。

スピネルは理論値のもの、マグネシアリッチあるいはア
ルミナリッチのもの何れでもよい。ジルコンやジルコニ
アは天然産あるいは電融物の一般に用いられるものが使
用される。本発明においては以上の素材の他にバインダ
ーが用いられるが、バインダーとしては一般に窯業界で
用いられる常用のバインダーやバルブ廃液、糖蜜等でも
良いが、そのうち、ピッチ，フェノール樹脂その他の樹
脂等の加熱により、炭素の形で残留し、炭素結ｕする事
により強度付与を行うものが望ましく、それによつて微
細気孔化と比較的な緻密性を促進する。

すなわちバインダーより揮発分が揮散してコークス化す
ることにより微細気孔化とある程度の緻密性もはかられ
る。その添加量は、２鍾量％以下が適当であり、２唾量
％を越えると成形時あるいは焼成時に不具合を生じまた
強度が低下する。本発明のガス吹込用成形体は以上の坏
土混練物を成形乾燥した不焼成成形体として、また該成
形体を焼成した焼成耐火物の何れの形態でも用いられ、
成形に用いる成形圧力は４００〜７００ｋｇ／Ｃｌｌの
間から選択され、焼成の場合は、１２００〜１５００Ｃ
Ｃの温度で焼成し、不焼成の場合は１５０〜２００゜Ｃ
の温度で乾燥熱処理する。

以上本発明のガス吹込用成形体は、一例としてポーラス
プラグを例として説明したが、この他、ガス吹込用摺動
プレートレンガ，ノズルレンガ，ＲＨ還硫管ガス吹込用
レンガ等適当な形状に成形され用いられる。

このように本発明のガス吹込用成形体は、その坏土に適
量の炭素粉及び場合により適量の珪素または珪素化合物
を用い、常用の耐火材料とバインダーを用いることによ
て組織を微細気孔化し、かつ耐火材料の粒度調整と相俟
て組織を見掛気孔率１５〜２５％と比較的に緻蜜化し、
微細気孔化して、ある程度の通気性はあるが、本発明の
ガス吹込用成形体の本来の通気能は本体に透通した線条
状ないしは細線状の通気孔によつて行われるようにし、
炭素粉と、場合により行われる珪素または珪素化合物の
適量の混和は目的とする成形体に耐食性の向上と併せて
耐スポーリング性を賦与するとともに、耐酸化性と強度
を有するようにし、力Ｙつ炭素粉の添加は焼結を防止し
て細孔組織や、通気孔の閉塞を防止して通気孔の効果を
十分に発揮させる一方、線条状、細線状の通気孔を設け
ることによつて、炭素粉と珪素または珪素化合物の適量
の添加の長所を十分に発揮せしめることを可能ならしめ
た。

また本発明のガス吹込用成形体を摺動プレートレンガと
して用いれば、摺動特性の向上という効果も生ずる。以
下、本発明の実施例を掲ける。

実施例１ 耐火材料としてＡｌ。

Ｏ３７ｌ重量％の合成ムライトあるいはＡｌ２Ｏ３９踵
量％の焼結アルミナを用いて合成ムライトは第１表ＮＯ
．ｌ，ＮＯ．２，ＮＯ．３，ＮＯ．４に、焼結アルミナ
は第２表褐．６，Ｎ０．７，Ｎ０．８，Ｎ０．９に示す
坏土の原料を準備した。まず、合成ムライト又は焼結ア
ルミナを混練ミキサーの中に入れて１紛間混合後、フェ
ノール樹脂を添加して１吟間混練する。

次にりん状黒鉛と金属珪素（ＮＯ．ｌは金属珪素を添加
せすＮＯ．８，ＮＯ．９は金属珪素を添加せずＳＩＣ又
はシリカ粉を添加）を添加して７分間混練した。得た坏
土をオイルブレスにより成形圧４００ｋ９／ｄで円錐台
形のポーラ・スプラグ素地レンガを得た。これを２００
℃で乾燥後、１３５００Ｃで還元焼成してポーラスプラ
グとした後、ボール盤で径１ｒｆ＄ｔの孔を高さ方向に
１０本開孔し、アルミナ・カーボン質ポーラスプラグを
得た。特性値を第１刻０．１〜４に、第２表にＮＯ．６
〜９の特性値を示す。一方、対照のため合成ムライト単
味の比較例として、Ａｌ２Ｏ３７６．鍾量％、ＳＩＯ２
２ｌ．ｌ重量％の合成ムライトを用い、第１表歯．５の
坏土を得、ミキサーでＯ分混練した後、オイルブレスに
より成形圧ノ１０００ｋ９／Ｃｌｔで円錐台形のポーラ
スプラグ素地レンガを得、１６５０ＣＣで焼成しムライ
ト質ポーラスプラグを得た。

特性値を第１表慟．５に示す。実施例２ Ｎ。

０。

６道量％，ＭｇＯ２道量％のスピネルクリンカーを用い
、第３表ＮＯ．ｌＯ〜ＮＯ．ｌ２に示ず坏土の原料を準
備した。

まず、スピネルクリンカーを加熱ミキサーの中に入れて
３０分間１９０℃で加熱混合し、ピッチを添加して、ル
分間加熱混練する。

次に金属珪素とカーボンブラックを添加して１紛間加熱
混練した後放冷し砕塊整粒して得た坏土を成形用モール
ドに投入するにあたり同時に径１ＴＩＴｍの軟鋼線を高
さ方向に１０本人れ、ラバープレスで成形圧４００ｋ９
／ｄで成形し素地れんがを得た。その後この軟鋼線を抜
く事により通気孔を設けた後、１３５０℃に還元焼成し
て、スピネル．カーボン質ポーラスプラグを得た。一方
、対照品としてスピネルクリンカー単味の比較例として
、同様のスピネルクリンカーを用い、第３表ＮＯ．．ｌ
３の坏士を得、ミキサーで２吟混練した後、オイルブレ
スにより成形圧１０００ｋ９／Ｃ！？ｔで円錐台形のポ
ーラスプラグ素地レンガを得、１７３０℃で焼成しスピ
ネル質ポーラスプラグを得た。

このようにして製造された本発明の成形体の特性を第３
表のＮＯ．．ｌＯ〜１２、比較対照例をＮＯ．．ｌ３に
示す。．」三 −９ 実施例３ Ａ１２０３９９重量％の焼結アルミナとＡｌ２Ｏ３６７
重量％、ＭｇＯ２７重量％のスピネルクリンカーを用い
、第４表ＮＯｌ４，ＮＯ．ｌ５に示す坏土の原料２を準
備した。

まず、焼結アルミナとスピネルクリンカーの両方を加熱
ミキサーの中に入れて３０分間１９０℃て加熱混合し、
ピッチを添加して１紛間加熱混練する。

次に金属珪素とリン状黒鉛を添加して１紛間加熱混練し
た後、放冷し砕塊整粒して得た坏土を成形型に入れる時
、同時にパラフィンワックスにて固めた径０．５朗の木
綿糸を１５本高さ方向に入れオイルブレスにて７００ｋ
９／Ｃｌｔの成型圧で成形し、ポーラスプラグ素地を得
た。その後１５００℃で還元焼成する事によりアルミナ
・スピネル・カーボン質ポーラスプラグを得た。その特
性を第４表ＮＯ．ｌ４，ＮＯ．ｌ５に示す。実施例４ 第５表ＮＯ．ｌ６に示す原料を所定量用意した。

まず、ジルコン０．４−０．０４４？、リン状黒鉛及び
金属珪素を攪拌造粒ミキサーに投入し１分間混合した。
これにアルコール溶解フェノール樹脂を所定量添加し１
分間混合した。その後残りの０．０４４〉の原料を徐々
に加え、１紛間攪拌して５Ｔｒ０ｎ以下に造粒した。こ
の様にして得た坏土をオイルブレスにて成形圧７００ｋ
９／ｃイで円錐型のポーラスプラグに成形した。その後
１４５０℃にて還元焼成した後、高さ方向に径１？の孔
を１０本ボール盤に開孔し、ジルコン●カーボン質ポー
ラスプラグを得た。第５表陥．１６にその特性値を示す
。

つ実施例５ Ａ１２０３９９重量％の焼結アルミナ，Ａｌ２Ｏ３６７
重量％，ＭｇＯ２７重量％のスピネルクリンカー，Ａｌ
２Ｏ３７ｌ重量％の合成ムライトＺｒＯ２６５重量％含
有のジルコンを用い、第６表ＮＯ．ｌ７・〜２０に示す
坏土の原料を準備した。

まず、各骨材をそれぞれの混練ミキサーに入れて■分間
混合後フェノール樹脂を添加して１吟間混練する。

次にリン状黒鉛（ＮＯ．ｌ７及びＮＯ．２Ｏはカーボン
ブラック）と金属珪素（ＮＯｌ９はＳＩＣ又はＳＩＯ２
を添加して７分間混練した。ＮＯ．．ｌ７〜１９はその
まま、ＮＯ．２Ｏについてはオイルブレスで成形圧２０
０ｋ９／ｃ♯ｆで粗角成形後３７ｒｒＩ！ｔ＞に粉砕し
て特た坏士をオイルブレスにより成形圧４００ｋ９／ｄ
で円錐形のポーラスプラグ素地レンガを得た。その後素
地レンガを２００℃の温度で熱処理した後、超音波加工
機にて径４７ＷＬの孔を高さ方向に１０本開孔して、Ｎ
Ｏ．．ｌ７びＮＯ．ｌ９はアルミナ・カーボン質、ＮＯ
．．ｌ８はスピネル・カーボン質、ＮＯ．．２Ｏはジル
コン・カーボン質の不焼成ポーラスプラグを得た。第６
表ＮＯ．．ｌ７〜ＮＯ．．２Ｏにその特性を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素粉４〜５０重量％で残部がアルミナ、シリカ、
   ジルコン、ジルコニア、スピネル等の１種又は２種以上
   の耐火材料よりなり、バインダーを外割２０重量％以下
   含む坏土から構成された成形、乾燥体あるいはその焼成
   体であつて、その本体の一定方向に透通する複数の線条
   状ないしは細線状の通気孔を有する、不焼成あるいは焼
   成ガス吹込用成形体。 ２ 残部の耐火材料が、炭素粉の他に金属珪素、シリカ
   または炭化珪素あるいは加熱によつて炭素と反応して炭
   化珪素をつくる珪素含有物を８１として１０重量％以下
   含有する、請求範囲第１項の不焼成あるいは焼成ガス吹
   込用成形体。