JPS6096572A - スライデイングノズル用耐火物の製造方法 - 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、取鍋、タンディツシュ等の受鋼容器に付設し
、容器内溶鋼の流出制御を行なうスライディングノズル
用耐火物の製造法に係るものである。

スライディングノズル用耐火物（以下、ＳＮ用耐火物と
称する。）は、第１図に示すようにそれぞれに流出孔を
穿設した上プレート（１）と下プレート（２）との組合
わせからなり、上プレート（１）は固定し下プレート（
２）を摺動させて流出孔実効断面の大小又は開閉によシ
、溶鋼の流出制御を行なうものであるが、実際使用時に
は第１図にみるごとく、上プレート（１）の上流出孔（
３）と下プレート（２）の下流出孔（４）とは完全に重
ね合わせず、半開きで実効面積を小としつつ溶鋼を流出
させる、いわゆる絞シ注入操作が頻繁に行なわれている
。そのために上流孔（３）と下流出孔（４）とで形成さ
れる溶鋼流（５）はクランクとなって流動抵抗を生じ、
第２図に示すように損傷を受け損耗部分（６）　（６）
が生ずる第１の難点がみられ、次にこの損耗部分（６バ
６）から、下プレート（２）の摺動によシ上下プレート
（１）及び（２）間に地金を引込み、両種動面の平滑度
が失なわれるという第２の難点を惹起していたのである
。

ところで、従来、ＳＮ用耐火物に使用される材質は主に
高アルミナ質及びアルミナ−カーボン質である。高アル
ミナ質は耐食性にはすぐれているが耐スポーリング性に
劣るため、比較的温度変化の少ないタンディツシュに装
着されるものに主として使用され、耐食性、耐スポーリ
ング性に比較的すぐれているアルミナ−カーボン質は取
鍋、タンディツシュに装着されるものに使用されている
。しかし、これらの材質より得られるＳＮ用耐火物は、
その構造及び使用法からエツジ部において溶鋼による熱
衝撃を受けて亀裂が発生し、溶鋼流圧でその亀裂個所か
ら組織剥離を起しエツジ部の損傷を助長することが第３
の難点となっている。

また、カーボンを含む材質は程度の差があってもカーボ
ンの酸化が不可避であるため、酸化後の耐火物の組織は
きわめて脆弱なものとなシ、前記の第２の難点を拡大す
ることになっていた。

本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、従来の高
アルミナ質又はアルミナ−カーボン質の材料に、熱処理
したアルミナ・ジルコン粒子又は粉末を配合することに
よシ耐食性及び耐スポーリング性にすぐれた新規な耐火
物が得られるという本発明者らの研究結果に基づ（ＳＮ
用耐火物の具体的な製造方法の提供を目的としている。

以下、本発明方法の一具体例につき説明すると、アルミ
ナとジルコンの混合物を１５００〜１９００℃で熱処理
し、得られる焼成材料をＳＮ用耐火物の組成原料として
用いるのである。本発明者らの実験例によると、ＳＮ用
耐火物の原料として熱処理していないジルコンを用いた
場合には、（−１）ＳＮ用耐火物の製造時の焼成工程に
おいて、ジルコンがアルミナと反応し溶融軟化するため
に耐火物の寸法維持が困難なばかりか膨張・収縮のため
焼成亀裂が発生する、 （ロン　熱解離せずに残存しているジルコン中のシリカ
が、ＳＮ用耐火物の使用の際に、溶鋼の熱を受け、この
段階で解離するためＳＮ用耐火物が溶損され易くなる、 等の欠点を生ずるので好ましくない。

従って、これらの２つの欠点を除くためにも１５００〜
１９００℃の条件下で、望ましくはＳＮ用耐火物が使用
される温度以上（取鍋に装着するものの場合には約１７
００℃以上、タンディツシュに装着するものの場合にば
約１５５０℃以上）で熱処理をしておくことが不可欠の
条件となる。

熱処理されたアルきすとジルコン粉末は、３ＡｈＯｓ　
＋　２Ｚｒｓｉ０４　→２Ｚｒ０２　＋　３ＡＪ　２０
Ｂ　・２ｓｔｏ＝なる反応でバテライト、ムライトの主
成分の他にムライト−バテライト共晶体及びアルミナが
過剰のときにはコランダムが生成する場合がある。（こ
のような場合も本発明においてはアルミナ・ジルコン質
粒子と称することにする。） バテライト及びコランダムは耐食性を向上せしめ、又、
ムライト及びムライト−バテライト共晶体は耐スポーリ
ング性を向上させるのに役立つ耐火原料となる。

本発明におけるアルミナとジルコンの混合物は、アルミ
ナが５０〜９７　％　（ｗｔ％、以後も同様とする）、
ジルコンが３〜５０チの組成からなるもので、ジルコン
が３チ以下の場合は耐食性、耐スポーリング性の向上に
役立つ鉱物組成が不足し所期の効果は得られない。又、
ジルコンが５０チ以上になると耐食性の劣るムライト址
が増加すること、及び球状粒子では遊離シリカのために
残存空孔が生じ好ましくない。ただし、ここに挙げたジ
ルコン量は熱処理前のジルコン量である。

次に、上記のアルミナ・ジルコンを熱処理したものを骨
材又は微粉末のマトリックス栓用原料とし、アルミナの
骨材粒子又はマトリックス粉と共に混合、混練し、乾燥
後的１７００℃で焼成し、セラミックボンドを付与した
ＳＮ用耐火物を得た。この場合には骨材全量に対して占
めるジルコン量は３〜４０チが望ましく、その理由線上
記と同じく、３チ以下では耐食性、耐スポーリング性に
問題点が残り、上限を超すとムライト量が増し、又残存
空孔が生ずる。

従来の高アルミナ質ＳＮ用耐火物は、強度発現のため５
ｉｎ２を約１０％含み、それによって耐スポーリング性
を向上させようとするものであった。

しかし、８１０２はＦｅＯと低融物を生成するため耐ス
ポーリング性は改善されても耐食性は充分なものではな
かった０ しかるに本発明における原料では、熱処理のため残存シ
リカはほぼ無くなるので高耐食性を示す。また、強度も
熱処理前のジルコン量の増加につれ大となるため耐スポ
ーリング性も向上する。ただし、ジルコン量が４０％以
上では１８４０℃に溶融点をもつムライト量が増すため
に耐食性が劣化する傾向を示すので避けなければならな
い。

また、当然のことながら、本発明方法で得られるＳＮ用
耐火物では、焼成品にピッチ、タール又はフェノール系
、フラン系の樹脂等を含浸させると組織中の空隙が充填
され、耐食性は一層向上する。

なお、従来のアルミナ・カーボン質に代替するものとし
て、上記のごとき熱処理したアルミナ・ジルコン粒子、
アルミナ及びカーボン質を主成分とするアルミナ・ジル
コン−カーボン質ＳＮ用耐火物となすこともできる。こ
の場合でも熱処理前のジルコン敞は前記したと同様理由
により３〜４０俤が望ましい。カーボン量は３チ以下で
は耐食性及び耐スポーリング性に対する効果がなく、４
０１以上の量になると耐火物がカーボンの酸化による組
織劣化を招くので、カーボンの配合量は望ましくは３〜
４０チであるが、この方法によれば耐火性が良好なカー
ボンが添加されるからジルコン量は若干多くてもよい。

さらに、従来のＳＮ用耐火物における難点の１つであっ
た熱衝撃による亀裂並びに剥離現象を解消する対策とし
て、本発明方法では製造過程中にシリコン、アルミニウ
ム、マグネシウム等の金属粉又はそれらの合金粉の１種
又は２種以上を外掛けで１０％以下添加することにより
上記の難点を解消することができる。これらの金属粉又
は合金粉の粒度は分散性並びに反応性を高めるために約
１００メツシユ以下が効果的で、添加量は１０％を超え
ると低融点物の生成量が多くなり、耐食性を低下させる
ので１０％以下で０．５〜７−程度が望ましい。金属粉
又は合金粉の添加が、カーボンを配合した原料に対して
行なわれたときには、得られる耐火物の強度とカーボン
の耐酸化性を著しく向上させ、ＳＮ用耐火物の摺動面の
損傷を防止することができる。その理由は金属又は合金
が組成分中のカーボンと反応して金属炭化物を生成し、
これが組織強度を高めると共に、金属又は合金の溶融分
がカーボンを被覆することによりカーボンの酸化を防止
するからであると推定される。

次に本発明方法の実施の線側を挙げる。

実施例１゜ 市販の微粉アルミナとジルコンとを第１表に示す各割合
にて混合し、リグニンアルキルスルホン酸ソーダをバイ
ンダーとして皿型転動造粒機を用いて球状に造粒した。

造粒々子を１２０°Ｃで２４時間乾燥後、ガス炉を用い
て１８００°Ｃで６時間、加熱処理した。得られた粒子
の化学成分は第１表に併せ示すとおりで、ＳＮ用耐火物
の製造に有用なものである。

実施例２゜ アルミナとジルコンの割合を重量比で５０　：　５０に
混合し、パルプ廃液を結合剤として混練し７リクシヨン
プレスで成形した。成形体を１８００°Ｃで６時間加熱
処理した後、解砕・粉砕して本発明方法に用いる非球状
粒子とした。筐た、アルミナとジルコンとの混合比を５
０　：　５０及び９７：３としたものにつき、実施例１
．と同様にしてそれぞれアルミナ・ジルコン球状粒子を
得た。本発明方法ではこのようにして得られるアルミナ
・ジルコン粒子を焼結アルミナ骨材粒子と第２表に示す
割合にて混合し、結合剤としてパルプ廃液を添加混練し
てフリクションプレスを用いて成形し、　１７５０℃で
５時間焼成してＳＮ用耐火物を得た。第２表の実施例に
おける配合で、嵐１〜４は熱処理前のアルミナ：ジルコ
ンの比が９７：３のもの、Ｎ１５〜１６はアルミナ：ジ
ルコンの比が５０　：　５０のものであシ、さらに嵐１
〜１０は解砕、粉砕して得たもの、嵐１１〜１６は球状
粒子を用いたものである。凪１７と１８は比較例として
市販の焼結アルミナ（ＡＡｉｇＯａが９９゜７　％、　
Ｓｉｎｇが０．０６％）を用いたもので、強度を発現さ
せるための合量ＳｔＯ，が約１２チ　含まれている。

このようにして得ら、れるＳＮ用耐火物の性状は第２表
に併せ示すとおりである。なお、ピッチ含浸処理は２３
０°Ｃに加熱溶融したピッチを２０ｋｔｔ／ｃｄの圧力
で２時間含浸させ、コーキング処理はそれｅ１１００℃
で８時間加熱したものである。耐スポーリングはＳＮ用
耐火物の流出孔のエツジ部をプロ入／ガスバーナで加熱
して１７００°Ｃに達せしめ、エツジ部に亀裂（流出孔
より放射状に生ずる）が入るまでの時間を測定した値で
あり、耐食性は鋼１００％で１６００℃とした回転侵食
試験の５時間値を、比較例患１７の溶損値を１００とし
た指数で表したもので数値の小さいものが耐食性にすぐ
れていることを示している。

第２表をみれば、全量に対するジルコン量が増すに従っ
て比例的に強度が増大し、耐スポーリング性の向上が認
められる。しかし、耐食性は逆に劣化する傾向が認めら
れるが、従来法によシ製造されるＳＮ用耐火物（比較例
１７．１８）と較べると、耐スポーリング性を良好に保
ちつつ耐食性を良好な結果としていることが判る。

耐スポーリング性及び耐食性から、熱処理前のジルコン
添加量は＃１ぼ３〜４０％の範囲で効果が認められ、特
に１０〜３０チで最も顕著な効果がある。熱処理前のジ
ルコン量が増すにつれ耐食性が劣化するのは、熱処理温
度がまだ低いためで、未反応ジルコンが若干量存在して
いるか、またはムライト量がジルコン添加量に比例して
増加するためと推定される。

球状粒子を用いたＭａｉｌ〜１６の方が、非球状粒子を
用いたＮａ５〜ｌＯに較べて耐スポーリング性が向上し
ているのは、成形体を得るのに均一充填され易く組織が
均質となってすぐれた物性を示すと考えられる。

実施例３゜ 実施例１．と同様にして得られたアルミナ・ジルコン質
球状粒子（微粉アルミナ：微粉ジルコン＝５０　：　５
０　）を焼結アルきす骨材粒子、カーボン質原料及び金
属粉と第３表に示す割合で混合し、フェノール樹脂を結
合剤（外掛けで４チ）として添加混練し、成形・乾燥し
た後コークス細粉中に埋込み、１４００℃で８時間の条
件下で還元焼成してＳＮ用耐火物を製造した。Ｎａ１９
〜２４は熱処理前のジルコン添加量を全量比でいずれも
１０チとし、カーボン質原料の量を変化させたものであ
る。嵐２５〜２８は金属粉添加の効果を確認するための
ものであり、Ｎａ２９はアルミナ・ジルコン質球状粒子
を含まない比較例である。

第３表に併せ示すように、実施例２に準じた試験法で測
定される性状は、カーボン質原料の増加と共に、強度は
低下するが耐スポーリング性及び耐食性社内上する。ま
た、金属を添加することにより、耐スポーリング性及び
耐食性に余り影響を与えることなく強度を増加させるこ
とができる。

この強度の増加は、従来のＳＮ用耐火物の欠点であった
面荒れの防止に貢献する。

しかし、金属粉の過大な添加は前記のごとく低融物を生
成し、耐食性を低下させる結果となるから避けなければ
ならない。

カーボン質原料の適量範囲内での増加につれて耐スポー
リング性又は耐食性が向上する理由は、カーボンの熱伝
導率が高いため耐火物内に温度勾配が生じ難く発生する
熱応力が小さいこと、並びにカーボンは溶鋼に対し、い
わゆる濡れ難いために高耐食性を示すと推定される。し
かし、一方ではカーボン質原料の添加量を適量以上に増
加させると酸化現象が生じ、組織の脆弱化が起り耐食性
の低下が予測される。従ってこのような観点と第２表又
は第３表にみる結果から策定されるカーボン質原料の添
加量は３〜４０チ、熱処理前のジルコンの全量比は３〜
４０チが望ましい。

以上の説明のごとく、本発明はスライディングノズル用
耐火物の製造に際して、従来使用された高アルミナ質原
料又はアルミナ・カーボン質原料に、アルミナとジルコ
ンとからなる混合物をｉｓｏ。

〜１９００℃にて熱処理して得られる耐火物原料を組合
わせて或いは置換し、必要に応じて他の組成物を配合し
て使用する新規な方法であり、この製造法により得られ
るスライディングノズル用耐火物は耐食性が向上し、耐
スポーリング性も良好となり、その産業上の利用性は著
しく大きいのである。

【図面の簡単な説明】 第１図はスライディングノズルの構造を示す要部説明図
、第２図は使用中の損傷発生状態を示す図である。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火物の製造に際して、化学成分としてアルミナ５０〜
   ９７ｗｔ％、ジルコン３〜５０　ｗｔ　％からなる混合
   物を混線・成形した後１５００〜１９００℃で熱処理し
   てなるアルミナ・ジルコｙ質粒子を、高アルミナ質原料
   又はアルミナ・カーボン質原料に配合し或いはこれらに
   置換して主たる原料として用いることを特徴とするスラ
   イディングノズル用耐火物の製造方法。