JPS63112456A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルミナ−カーボン質スライディングノズル
プレート（以下、ＳＮプレートという）の製造法に関す
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

ＳＮプレートは、製鋼工場に於いて取鍋やタンディツシ
ュの下部に装着され、溶鋼の流量コントロールに広く使
用されている。ＳＮプレートは通常の耐火物とは異なり
、溶鋼流による急激な熱衝撃、摩耗等の物理的損傷の他
に化学的浸食作用を受けるので、耐スポーリング性、耐
摩耗性、耐食性等に非常に高度な性能が要求される。

即ち、溶鋼流による急激な熱衝撃はＳＮプレートのノズ
ル孔周辺に放射状の亀裂を生じ、かかる亀裂による溶鋼
洩れの危険を招（おそれがある。

また、ＳＮプレートでは溶鋼の流量コントロールの為に
いわゆる絞り注入が常用されるので、特に摺動プレート
のノズル孔内のエツジ部や溶鋼流が衝突する部分が溶損
され易く、このエツジ部の溶損が原因となって絞り注入
時、或いは注入終了後のプレートの摺動に伴い、溶鋼の
かみ込み（いわゆる地金かみ込み）を生じて摺動面が次
第に損耗し、いわゆる摺動面荒れを生じる。更に、注入
終了後に摺動プレートを移動させるときに摺動面が局部
的に加熱され剥離現象（ビーリング）が発生することも
問題となっている。

現在までのところ、ＳＮプレートとしては、耐スポーリ
ング性、耐摩耗性、耐食性等に比較的優れるアルミナ−
カーボン質のものが主として使用されている。

しかしながら、操業条件が益々過酷になりつつある今日
では、従来のアルミナ−カーボン質のＳＮプレートでは
、耐用性に不満が惑じられるようになっている。

本発明者らは、鋭意研究を進めた結果、耐用性を高める
ためには耐スポーリング性を高めることが重要であるこ
とを知見した。

即ち、ＳＮプレートは最初の受鋼時に、瞬時に１５００
〜１６．５０℃の溶鋼流の高温にさらされ、大きな熱応
力が発生して亀裂を生じることが知られている。この時
の耐スポーリング性は次式の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒを用
いて表現される。

Ｒ＝Ｓｃ　（１−ν）　／Ｅα・＝（１１ここで、ＳＣ
は引張り破壊強度、νはポアソン比、Ｅは弾性率、αは
熱膨張係数である。

また、取鍋用ＳＮプレートのように繰り返し使用される
ＳＮプレートでは、最初に発生した亀裂等がその後の受
刑時に発達する、いわゆる追加発達が生じ、この時の熱
衝撃破壊抵抗係数Ｒｓｔは次の式で表現される。

Ｒｓｔ＝　（ｒ　（１−！’）／　Ｅ　α”）””　　
　　　　・・・（２）ここで、γは破壊エネルギーであ
る。

上記の（１）弐及び（２）式から耐スポール性を高める
ためには、熱膨張係数α２弾性率Ｅはできるだけ小さく
、引張り破壊強度Ｓｃ、破壊エネルギーγはできるだけ
大きくすることが好ましいことが分かる。また、定性的
には、弾性率が小さい程発生する熱応力が小さく亀裂が
生じ難く、引張り強度が大きい程発生した熱応力に耐え
られるので亀裂を生じ難いといえる。更に、破壊エネル
ギーＴは煉瓦内に生じる亀裂の発生と伸展に係わる二つ
のエネルギーからなるとされているが、煉瓦は異方性や
異質の組織を持っており、ジグザク状の亀裂を生じる場
合が多く、直線状の亀裂を生じる場合に比べて伸展に大
きなエネルギーが消費され、亀裂の進行が抑えられると
考えられる。その他、亀裂が進行する際にマイクロクラ
ックが亀裂先端部に存在する場合も同様に破壊エネルギ
ーγがマイクロクラックに吸収或いは分散させられ、亀
裂の進行が阻止される。

そこで、例えば、特開昭６０−１８０９５０号に示すよ
うに、粗粒ないし中間粒のＡｊｌ’２０．−ＺｒＯ□系
溶融原料（以下、ＡＺ系原料という）をアルミナ−カー
ボン質のＳＮプレート材料に配合して耐久ポーリング性
並びに耐食性を向上させることが提案されているが、本
発明者らが実験的に確認した結果は極めて不満なもので
あった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであって
、耐スポーリング性並びに耐食性を充分に高められるよ
うにしたＳＮプレートの製造法を提供することを目的と
する。

〔目的を達成するための手段〕

本発明に係るＳＮプレートの製造法は、上記の目的を達
成するために、主たる鉱物相がコランダム、正方品ジル
コニア及び単斜晶ジルコニアからなり、Ａ　Ｅ　ｚ　Ｏ
ｘ”ｌｋが４０〜８０ｗｔ％、Ｚｒ０ｚｆｔが２０〜５
Ｑｗｔ％、その他共存成分が５ｗｔ％未満の化学組成を
有するＡ　ｉ！　ｚ　Ｏａ　　Ｚ　ｒ　Ｏｚ系溶融原料
（以下、ＡＺ系原料という）の微粉を５〜６０１１ｔ％
配合し、混練し、成形後焼成することを特徴とする。

〔作　用〕

上記ＡＺ系原料の微粉はアルミナに比べて低弾性率、低
膨張率の材料であり、ＳＮプレートの材料として好都合
である。このＡＺ系原料の微粉に含まれている正方晶ジ
ルコニアは焼成中に膜安定化し、焼成後には単斜晶ジル
コニアに転移して消失あるいは極少量残存することにな
る。従って、このＡＺ系原料の微粉を配合して作られた
アルミナ−カーボン系煉瓦では、組織の異方性や質の差
異によって亀裂先端部にマイクロクラックが生じ易く、
破壊エネルギーγが吸収されて、亀裂の進行が阻止され
易くなり、耐スポーリング性が高められ、耐用性が高め
られることになる。

上記ＡＺ原料は、例えば、アルミナ原料と、ジルコニア
原料と少量の添加成分を調合した後、了−り溶融、急冷
処理、粉砕処理によって製造することができる。この場
合、少量成分としてＣａｂ。

ＭｇＯ，Ｙｔ０２．Ｔｉ　Ｏｚ等をそれぞれ単独に添加
調合することが可能である。

このようにして製造されるＡＺ原料はジルコニアとアル
ミナ結晶の共晶構造を有し、ジルコニアは単斜晶型およ
び正方晶型として存在する。材料の強度向上のためには
正方晶型ジルコニアが多い方が望ましい。ＡＺ原料のＡ
ｌ２Ｏ，ｆｆｉは４０〜８０ｗｔ％が好ましく、８０−
ｔ％よりも多いとマイクロクラックの発生が少なくなり
耐スポーリング性が劣り、４０ｗｔ％よりも少ないとマ
イクロクランクが多くなり耐食性が劣る。

また、少量成分の添加量は、共晶組織中の境界面への各
少量成分の酸化物や化合物の析出による材料強度の低下
が生じるおそれがあるので、あまり多くしない方がよい
。

ＡＺ原料の粒度は、０．０７４１以下が好ましく、０．
０４４ｕ以下であることが更に好ましい。粒度が粗いと
耐スポーリング性が高められず、従って、耐用性を高め
る効果を期待できない。

ＡＺ原料の使用量は、５〜６０重量％が好ましく、５重
量％より少ないとマイクロクランクが発生し難くなって
耐スポーリング性が劣り、６０重量％を超えるとマイク
ロクランクが多くなり、耐食性が劣る。

また、上記のようにして得たＡＺ系原料は高強度、高靭
性であるので、砥粒原料としても利用されている。更に
、ジルコニアはアルミナに較べると熱膨張率や熱伝導率
が低く、耐溶鋼性や耐スラグ性に優れている。

〔実施例〕

本発明の実施例を比較例と比較して説明する。

第１表に本発明の各実施例４〜９に用いたＡＺ系原料の
化学分析値と、正方品ジルコニアの割合を表す安定化度
の測定値を示す。この第１表からＺｒＯ□の含有量が低
いことがわかる。

（以下余白） 第　　１　　表　　　Ａｔ□Ｏｓ　−Ｚｒ０ｚ系鐸隔勅
頚叫の特性面、第１表に於いて安定化度Ｓ（％）は次式
に従って計算した。

上式に於いて、 Ｉ　ｍ　（Ｔ　１１　）は単斜晶Ｚｒ０ｚ（丁１１）面
ビーク面積Ｉｍ（１１１）は単斜晶Ｚｒ０ｚ（１１１）
面ピーク面積Ｉｔ（１０１）は正方晶Ｚｒ０ｚ、（１０
１）面ピーク面積第２表に上記各実施例の配合組成と試
作したＳＮプレートの物性試験の結果を示す。

試料の作製方法としてはミキサにより混練し、取鍋用Ｓ
Ｎプレート形状に成形、次いでコークスプリーズに詰め
た状態でトンネルキルン中にて還元焼成した。焼成後、
比重や気孔率、安定化度等を測定し、第２表に示す特性
を得た。また、焼成後高にピッチを含浸し、次いで５０
０℃でコーキング処理を行った試料についてスポーリン
グテストや溶鋼浸食試験を行い第２表の下欄に示す値を
得た。

スポーリング試験は高周波炉で１６５０℃に保持した溶
鋼中に３０Ｘ３０Ｘ２３ＯＮの角柱を５分間浸漬し引上
げ、大気中１５分間放冷する急加熱・冷却操作を２サイ
クル行った。

耐スポーリング性の評点は各試料の中央部を切断し、内
部に発生した亀裂の長さを測定し合計長さで求めた。ス
ポーリング指数は比較例２のスポーリングの評点を１０
０として各試片の評点を相対値で示した。

ＡＺ系原料を煉瓦の粗粒部に配合した場合（比較例２）
に比べて、微粉部に配合した場合には耐スポーリング性
に向上がみられる。

実施例４〜７はＡＺ系原料Ｂを微粉部でその配合量を順
次増した例であるが、ＡＺ系原料の微粉の増加に伴いス
ポーリングによる亀裂が減少し、耐スポーリング性が向
上することを示している。

また、ＡＺ系原料Ａ及びＢの微粉を配合した煉瓦では正
方晶型ジルコニアは消失しており、安定化度の高いＣ，
Ｄｉ粉を使用した実施例８．９でも安定化度が１０％以
下に低下している。焼成中にＡＺ系原料中の正方品型ジ
ルコニアが単斜晶型に転移していることは、煉瓦中のＡ
Ｚ系粒子が体積膨張を生じ、粒の周辺にマイクロクラッ
クを生じている可能性が考えられる。比較例３ではマイ
クロクラックの生成が少なく耐スポーリング性の向上は
小さいと考えられるが、実施例６，７．８ではマイクロ
クランクの生成量が多いため耐スポーリング性が大きく
向上したと考えられる。

溶鋼浸食試験は高周波炉内張り試験法を用い、１６５０
℃で２ｈｒの溶鋼浸食試験を行った。浸食量は試料の中
央部を長手方向に切断し断面の浸食面積を測定した。溶
鋼浸食指数は、比較例２を１００として各試片の浸食量
の相対値で示した。

耐溶鋼浸食性はＡＺ系原料の微粉を使用した場合、従来
品に較べ向上する傾向を示す。

以上の実験結果より耐スポーリング性の向上を図る観点
から、ＡＺ系原料としてはＢ、Ｃ，Ｄ微粉の配合が好ま
しく、ＡＺｉ粉中のＺｒＯ□の含有量としては２０〜６
０ｗｔ％が適当であり、当該微粉の煉瓦中への配合量と
しては５〜６０ｗｔ％、好ましくは耐溶鋼性をあまり低
下させない観点から１０〜５０ｗｔ％が効果的であると
いえる。

次に、上記の各比較例１．３及び本発明の実施例５，６
，７．８．９のＳＮプレートをピッチ含浸、ベーキング
処理した後、取鍋で使用した結果、第２表下欄に示すよ
うに従来品は平均５．０チヤージ（ｎ＝５）の耐用であ
ったが、ＡＺ系微粉を配合することによって耐用性の向
上が図れた。ＡＺ系微粉の中でもＢ原料を配合すること
により耐用性が平均２チャージ余り向上した。

（以下余白） 〔発明の効果〕 以上のように、本発明に係るスライディングノズルプレ
ートの製造法は、Ａｌｚｏｚ　　Ｃ系ＳＮプレート材質
にＡｌｚｏ３−ＺｒＯｚ系原料の微粉を配合することに
より耐スポーリング性が向上し、耐用性が高められる効
果が得られる。また、これにより、ユーザサイドでは製
網プロセスの作業性が高められる効果を得ることができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主たる鉱物相がコランダム、正方晶ジルコニア及
   び単斜晶ジルコニアからなり、Ａｌ＿２Ｏ＿３量が４０
   〜８０ｗｔ％、ＺｒＯ＿２量が２０〜６０ｗｔ％、その
   他共存成分が５ｗｔ％未満の化学組成を有するＡｌ＿２
   Ｏ＿３−ＺｒＯ＿２系溶融原料の微粉を５〜６０ｗｔ％
   配合し、混練し、成形後焼成することを特徴とするスラ
   イディングノズルプレートの製造法。