JPS6065778A - ポ−ラスプラグ - Google Patents

ポ−ラスプラグ

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JPS6065778A
JPS6065778A JP17356883A JP17356883A JPS6065778A JP S6065778 A JPS6065778 A JP S6065778A JP 17356883 A JP17356883 A JP 17356883A JP 17356883 A JP17356883 A JP 17356883A JP S6065778 A JPS6065778 A JP S6065778A
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JP
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particle size
corrosion resistance
mgo
spherical
thermal shock
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昭弘 土成
西坂 利彦
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Harima Refractories Co Ltd
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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、溶融金属たとえば溶鋼の攪拌又は溶鋼中の介
在物の浮上分離を目的として、不活性ガスを吹込むため
に取鍋、タンディツシュ等の溶融金属容器に装着される
ポーラスプラグに係るものである。
現在、14煩プ東セスにおいては鋼の品質、耐食性又は
加工性等の品質向上を図るために、耐火物を通して溶鋼
中にガスを吹込む工程が汎用されている。この手段は、
ガス吹込により溶鋼を攪拌し溶鋼温度を均斉化するとか
、或いは微細気泡のバブリングにより非金属介在物を浮
上分帥させることによシ鋼の品質向上を達成せんとする
ものであって、この目的に用いられるガス吹込用耐人物
は一般にポーラスプラグと称されるもので、その具備す
べき特性は、 (1)通気性を有していること (2)耐食性にすぐれていること (3)熱衝撃抵抗性が犬なること が不可欠である。
これらのうち、通気性はポーラスプラグの機能を左右す
る最も重要な特性である。しかも通気性は、溶鋼攪拌に
よる温度の均−化及び介在物の浮上分離の目的によシ或
いは使用条件によっても異なった通気性が要請され、従
って通気性のコントロールは重要な技術である。
耐食性は大別して次の三点を考慮する必要がある。先づ
第1に溶鋼そのものに対する耐食性である。第2は酸素
ガスに対する耐食性であシ、酸素ガスは付着した地金を
除去する(いわゆる酸素洗浄)のに使用され、使用時に
は約2000°Cの、%温になるので耐食性に富み耐火
度の高いものでなければならない。第3はFeOに対す
る耐食性であって、近年酸素濃度の高い特殊鋼が製造さ
iLるようになり従来のアルミナ質ポーラスプラグでは
FeOとM2O3との反応で低融点物であるFeO)d
i 20Bスピネルが生成し、耐食性の低下が認められ
るのでこのような現象を防ぐ必要がある。
熱衝撃抵抗性については、特に上記のようなl特殊鋼の
溶鋼に対してはマグネシアーアルオナスビネル質又はマ
グネシア質耐火−のごとき塩基性材質がすぐれた耐食性
を示すことよシ知られているが、この材質は膨張率が高
いために熱衝撃抵抗性に劣ることが欠点となっておシ、
さらに鋼の浸透により浸透層と原質層との境界部におい
て、構造的スポールを生じ易いことも問題となシ、安定
使用の面からポーラスプラグに塩基性材質を適用した例
はみられない。
本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、MgOを
不可欠成分とするアルミナ−マグネシアスピネル質球状
粒子及びマグネシア質球状粒子を骨材耐火材料として用
いることによシ、所要の通気性並びに組織の均一化を得
ると共に、酸素濃度の高い溶鋼に対して卓越した耐食性
を有し、さらに熱衝撃抵抗性の大なるポーラスプラグの
提供を目的としている。
以下本発明の詳細について説明する。先づ本発明のポー
ラスプラグに用いる骨材耐火材料は、マグネシア−アル
ミナスピネル質球状耐火材料及びマグネシア質球状耐火
材料であシ、それらの化学成分は塩基性材質としての特
性を発現させるために均θを含有するもので、同時にM
g010 % (wt %で以下同じ)以上からなるも
のである。この理由はl匂0が10−未満であるとアル
ミナ質ポーラスゲラグの耐食性に較べて有利な点が認め
られないからである。骨材として球状粒子を用いること
によ凱 (1)充填性が向上する、 (2)均一な充填性のため均斉な組織の成形体が得られ
る、 (3)物性(気孔率、通気率、強度等)のコントロール
が容易である、 等の利点がもたらされる。特に市販されているものか又
は粉砕して得られる非球形粒子に較べて、球状粒子を骨
材粒子として用いた成形体の最大の利点は、気孔率を低
くして、すなわち密充填状態としながらポーラスプラグ
が具備すべき通気性が得られるところにある。
次に、上記球状骨材耐火材料の最大粒径は2m以下のも
のを用いる。最大粒径が2鱈を超すと、それ以下の粒径
のものとの粒度分布の影響もあるが、総体的に細孔径が
大きくなりすぎる傾向がある。このような傾向のもとで
は通気率のコントロールとしての微粉添加が必要以上に
大量となり、上記球状骨材耐火材料を用いる効果が減殺
される0その上、粒径を大きくすると加工性が劣化し、
各種の形状のポーラスプラグに加工する場合に内部組織
の均斉化を阻害したシ又は表層外観が見劣でも1.2〜
1.5u以下とするのが好ましい。
さらに、焼結促進及び物性コントロール用として平均粒
径100μ以下の微粉アルミナ又は微粉マグネシアを添
加し、同時に熱衝撃抵抗性の向上及び溶融金属の浸透防
止若しくは構造スポール防止のために、ZrSiO4,
5i02 、ZrO2、Cr20g (D 1種又は2
種以上も添加するものである。
Zr5i02 、5i02はMgO又はMgO−Al2
O8の球状骨材又は添加した微粉マグネシアと、低融点
物の7オルステライトを生成するのでその生成量をコン
トロールすることによって、耐食性を劣化させることな
く、熱衝撃抵抗性を向上させることができる。又、Zr
SiO4,5x02はAl2O8との反応によシムライ
トを生成し、同じく熱衝撃抵抗性を向上させることがで
きる。ZrO2の添加は、このものがMgO又はM2O
3と容易に固溶体を形成して成形体の強度を向上させ、
結果的には熱衝撃抵抗性を高めると共に溶鋼に対するZ
rO2の挙動特性によシ耐食性も向上する。Cr20B
添加の主目的は侵透防止−1嘗→シ、7−>JQL−1
−JJIに−N117メー+#−j−:ζ、Cy−0,
のプ4h4妃iニー/+HJEいことに基づくものであ
るが、Cr2O3は焼結を阻害する作用があるので、た
とえばSing 、ZrSiO4との併用が望ましい。
以上の諸要素に基づく本発明のポーラスプラグの種種の
具体例について説明する。
本発明のポーラスプラグに用いる球状耐火材料は、市販
又は粉砕して得られる平均粒子径100μ以下のマグネ
シア及びアルミナ粉末を予め設定さへれた割合で混合し
、パルプ廃液又は苦汁等をバインダーとして回転皿型造
粒機、スプレードライヤー、回転式ミキサー鰺を用いて
球状に造粒し、1700〜2000″Cで焼成して得ら
れるものである。
焼成された球状耐火材料は篩分けし、所定の物性が得ら
れるように粒度調整する。骨材としての粒度分布は熱衝
撃抵抗性の面から、一定粒度のもののみの整流よりも粒
度中の大きい不連続又は連続粒度分布であることが望ま
しい。
粒度調整された球状骨材には、微粉アルミナ又は微粉マ
グネシアを配合しさらにZrSiO4,5i02%cr
208、zrO□の1種又は2種以上を添加し、フェノ
ール樹脂等のバインダーを用いてフレットミルで混練し
、その後成形、乾燥、焼成されポーラスプラグ耐火物と
して得られるのである。
次に本発明の多様な実施例につき説明する。
実施例1゜ 先づ、現用されている従来のポーラスゲジグの骨材粒子
と本発明に用いる球状骨材耐火材料とを用いた成形体の
耐食性を比較検討できる具体例を挙げる。
市販の平均粒子径22μの微粉アルミナと、同じく市販
の焼結マグネシアを粉砕して平均粒子匝35μとした微
粉マグネシアとを、第1表に示されている球状骨材の化
学組成となるような割合で混合し、パルプ廃液を用いて
転動造粒して球状粒子を得た。そして、この粒子t 1
aoo°Cのトンネルキルンで焼成し必要強度を具備せ
しめ本発明に用いられる球状粒子とした。
このようにして得られた球状粒子を、同じく第1表に示
す粒度分布に調整し、且つ微粉マグネシアを外掛け(以
下の各表中のカッコ内数値はすぺて外掛は重量比である
。)で10チ添加し、フェノール樹脂を用いてフレット
ミルで混練した。混線坏土はフリクションプレスで成形
し、乾燥後1730°Cで焼成し、このボー2スプラグ
耐火物について物性値、耐食性等の特性値の調査を行な
い第1表に併せ示した。
耐食性の試験は下記の榮件による回転侵食法によシ行な
い、その評価は従来品である比較yIJNalの溶損量
を100とする溶損指数で表してあり、数値の低いもの
は耐食性に富むことを示す。
回転侵食法 温度: 1650℃ 時間=30分間浸漬の5回反覆 鋼オ重 : 鉄 100 % 第1表から明らかなように、骨材粒子としてA6gOa
 MgO質及びMgO質のものは比較何気1より高耐食
性を示しているが、逆に浸透量は大きくなっている。こ
れはIvlgoの融点が2800°Cと高く、又、膨張
率が高いため、同一焼成温度では焼結不足となって気孔
率、細孔率が大となシ、その結果浸透量が大きくなるも
のと考えられる。
実施例2゜ 第2表に示す諸物は、実施例1.と全たく同様にして調
製した球状骨材粒子を用い、同じく焼成して得た成形体
の物性・特性に関し、特に球状骨材の最大粒径がどのよ
うな影響を及ぼすかを調査したものである。
この実施例においても比較の基準は第1表における比較
側風1である。
第2表よシ、最大粒径を大きくすることによシ、成形体
の気孔率は小さくなり組織は緻密化する。又、それに応
じて耐食性も向上し、浸透量も小さくなっている。しか
し、この最大粒径の示す傾向も、加工性を加味して再検
討すると、そのときは最大粒径は1.5羽根度となすこ
とが望ましい。
何となれば最大粒径が大きくなるに従って、加工成形時
に粒子が単体で剥離するだめの切削面の平滑度が低下す
るからであり、成形体の強度が低いときにはこの状態は
一層顕著となる。
実施例3゜ 第3表に示す諸物は、実施例1.と全た〈同様にして調
整した球状骨材粒子を用い、同じく焼成して得た成形体
の物性・特性に関し、特に成形体組織のマトリックスと
なる微粉添加がどのような影響を及ぼすかを調査したも
のである。&14は現在ポーラスプラグとして汎用され
ているアルミナ質球状粒子を用いたもので比較例とした
マトリックス用微粉の、種別又は添加量等の添加態様に
より、 陽15〜18及び凪19〜22は通気性がどのようにコ
ントロールされるかの検討、 嵐23〜26及びN(L27〜30は熱衝撃抵抗性の向
上の検討、 Nα31〜35はさらに耐食性を向上させるべくCr2
0B添加の検討、 來36〜39及びNα40は耐食性と熱衝撃抵抗性の両
方の向上につき検討したもの、 魚41〜43はCr20g添加の有無による耐食性と熱
衝撃抵抗性の両方の向上を達成するにつき検討したもの
、 の結果をそれぞれ示している。
第3表の実施例並びにそれらの結果よりみて、通気性の
コントロール用としての微粉添加量は、実際に使用され
ているポーラスプラグの通気量が約1.0 (cc −
ex/cA −see −mH2O)以上であることを
考慮すれば、外掛けで約20チ以下が望ましい。勿論、
骨材粒子の最大径が大きくなるとその添加所要量が増す
が、約20%以下でよい。なお、通気性のコントロール
は上記微粉量以外に粒度分布によっても可能であること
はいうまでもない。
嵐15〜18にみるごとく、耐食性は向上するが熱衝撃
抵抗性については比較例Nα14に比べ劣っているもの
は、添加微粉を&19〜22にみるごとくアルミナにす
れば、スピネルポンドの生成により強度も僅かながら増
し、熱衝撃抵抗性の向上が認められるものの実際使用時
の性能向上は充分に満足するには至っていない。
しかし、5i02 (粘土)を添加した嵐23〜26、
ジルコンを添加した血27〜30、ジルコ=’ 7 ’
c 添加した凧36〜40では熱衝撃抵抗性の向上が明
白である。この理由は以下のように考察される。すなわ
ち、粘土、ジルコンの熱解離によって生じた5i02は
MgOと反応し低融点物のフォルステライトを生成し組
織を良化させて強度を発現し、又、ジルコニアの場合に
は検θと固溶体を形成するため強度が向上し、これらの
結果、熱衝撃抵抗性が向上するのである。しかし、5i
02及びZ rS t 04の場合は添加量が多くなる
につれ耐食性が劣化する傾向にあって、その添加量を限
定する必要があり、第3表の結果よりみても望ましい範
囲はSiO3は1〜5%、ZrSiO4は1〜10%で
ある。
また、ジルコニアは側御が高いので必要最小限の使用量
とするのが採算上有利である。
酸化クロムの添加は、このものが溶鋼に対する濡れ性が
悪く高耐食性をもたらす原料であるが、焼結を阻害する
傾向の方が強く影響してNQ、31〜35のごとく逆に
耐食性は悪くなっているが、嵐41にみるごとく他原料
と併用することによシ酸化クロム添加の本来の効果を発
揮させることができる。
本実施例における熱衝撃抵抗性の評価は、焼成体より5
0 X 50 x 5θWMのテストピースをつくりだ
し、1500℃の電気炉内に30分間保持したのち取出
し空冷する。この操作を反覆し、テストピース表面の状
態を観察し、 ◎〜2回反覆亀裂なし ○〜1回後亀裂なし Δ〜1回後微亀裂発生 x〜1回後大亀裂発生 で表わしたものである。
また、実施例1.及び実施例2.として第1表並びに第
2表に示すマグネシア−アルミナ質球状骨材耐火材料を
用いた場合でも、通気率又は熱衝撃抵抗性等同様な傾向
・利点を有している。
以上の説明のごとく本発明のポーラスプラグは、従来の
アルζす質ポーラスプラグが逢着していた橿種の問題点
を解消して、今後の製鋼の操業効率の改善に大きく寄与
するもので、特許請求の範囲に従うものであれば上記の
各実施例に限定されることはなく、それらから導かれる
応用、転用又は変形はすべて本発明の技術的範囲に包含
されるものであることはいうまでもない。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 化学成分としてMgOがI Q wt%以上の含有とな
    るようなMgO又はMgOとM2O3とを主成分とする
    化学組成を有すると共に粒子径が2πm以下とせる球状
    骨材耐火材料に、平均粒子径100μ以下のZrSiO
    4、Sing 、ZrO2、Cr20B 、Ad20B
     、MgOI)うちよりA[208若しくはMgOを含
    む1種又は2種以上を添加せる混合材料を用いて成形・
    焼成して得られることを特徴とするポーラスプラグ。
JP17356883A 1983-09-19 1983-09-19 ポ−ラスプラグ Granted JPS6065778A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355158A (ja) * 1986-08-26 1988-03-09 川崎炉材株式会社 マグネシア質ポ−ラスプラグの製造法
JPH01320277A (ja) * 1988-06-18 1989-12-26 Mitsui Kensaku Toishi Kk MgO・Al↓2O↓3スピネル多孔体
JP2007217260A (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Itochu Ceratech Corp ポーラス耐火物
JP2012518158A (ja) * 2009-02-18 2012-08-09 ヘレーウス エレクトロ−ナイト インターナシヨナル エヌ ヴイ 温度測定装置

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