JPH02108456A - スライディングノズル用プレート耐火物の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スライディングノズル用プレート耐火物（以
下、単にプレート耐火物と称す）の製造方法に関する。

［従来の技術］ 取鍋・タンプッシュなどの溶融金属容器に装着されるス
ライディングノズルにおいて、プレート耐火物は、溶融
金属の流量制御を直接的に行なう重要な部材である。

このプレート耐火物は、高温下での摺動という苛酷な条
件下で使用されるため、耐熱性・耐衝撃性および強度を
兼ね備えなければならない。

従来、プレート耐火物の材質は、耐火材料と炭素を主材
としたカーボン・ボンド材質が広く用いられている。例
えば特開昭５３−１１９９０５号公報、特開昭５７−２
０５３７７号公報、特開昭５８−１７６１７０号公報な
どでも提案されているとおりである。

［発明が解決しようとする課題］ 近年の鋳造工程は、酸素濃度の高い極低炭素鋼の鋳造、
あるいは鋳造の長時間化など、その操業条件は苛酷なも
のとなっている。このため、従来より更に高耐用性のプ
レート耐火物の提供が強く望まれている。

カーボンボンド材質のプレート耐火物は熱伝導性がよい
ので耐熱衝撃性に優れていること、化学的抵抗性によっ
て耐食性が大であるなどの効果がある。しかしその反面
、耐酸化性に劣る欠点がある。

プレート耐火物の場合、溶鋼や空気との接触でカーボン
成分が酸化消失し、組織劣化が生じると摺動面の面荒れ
、地金差しなど、プレート耐火物特有の問題が起こる。

面荒れは、摺動抵抗を大きくし、しかも渇切れを悪くす
る。一方、地金差しが生じるとノズル孔の損傷が著しく
なり、さらにこれが進むと地金の抵抗によるプレート耐
火物の破損で湯漏れ事故を起こすことがあり、安全面で
も大きな問題であった。

前記の特開昭５３−１１９９０５号公報、特開昭５８−
１７６１７０号公Ｉの発明け、シリコン、フェロシリコ
ン、鉄、コバルト、ニッケルなどを添加しているが、こ
れらを多量に添加すると溶損が大きくなり、渇切れが悪
くなる。特にこの溶損が著しいと、ノズル孔を閉鎖でき
ず渇漏れを起こす。

特開昭５７−２０５３７７公報は窒化ホウ素および窒化
珪素を添加している。しかし、これらの添加物は摺動面
を滑らかにして摺動抵抗を小さくする効果を持つ反面、
酸化防止剤としての効果はない。

本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消し、より
耐用性の優れたプレート耐火物を提供することを目的と
している。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、窒化珪素鉄０．１〜５０ｗｔ％、残部が耐火
材料および炭素材料を主材とした配合物を成形すること
を特徴としたスライディングノズル用プレート耐火物の
製造方法である。

本発明で得られるプレート耐火物は、不焼成品、焼成品
のいずれでもよい。焼成品の場合は、成形後さらに焼成
する。

また、こうして得られた不焼成品、焼成品をピッチ又は
タールをもって含浸処理してもよい。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明で使用する窒化珪素鉄は、一般には鉄と珪素の合
金を窒素雰囲気で高温処理して製造される。市販品から
も得られ、耐火物への用途としては、主に不定形耐火物
の焼結剤として知られている。

本発明においてこの窒化珪素鉄は、強度、耐熱衝撃性、
面荒れ防止、地金差し防止といったプレート耐火物に不
可欠の特性を付与する効果をもつ。配合物全体に占める
割合は、０．１　ｗｔ％未満では前記の効果がない。５
０ｗｔ％を超えると耐火物組織がぜい弱化し、面圧設定
に対する強度が不十分となる。さらに好ましい割合は、
１〜４０ｗｔ％である。また、その粒度は、分散性の面
から１００メツシユ以下が好ましい。

残部の主材となる耐火材料および炭素材料は、従来のプ
レート耐火物で使用されているものと変りない。耐火材
料としては、例えばアルミナ、ムライト、シリカ、ジル
コン、ジルコニア、マグネシア、酸化クロム、ドロマイ
ト、カルシア、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホ
ウ素などから選ばれる一種又は二種以上である。その粒
度は、特に限定されるものではないが、例えば最大粒径
を５＋＋ｍ以下とし、粗粒、中粒、微粒に調整する。

炭素質材料は耐スポーリング性、耐食性を付与する効果
をもつ。具体的材質としては、例えば天然黒鉛、人造黒
鉛、コークス、無煙炭、カーボンブラックなどから選ば
れる一種又は二種以上とする。また、固定炭素分の多い
タール、ピッチなどの歴青炭などでもよい。

炭素材料の配合割合は、特に限定されないが耐食性、耐
熱ａｊ撃性などの諸特性のバランス面から、０．５〜４
０ｗｔ％が好ましい。なお、炭素材料として歴青を使用
する場合は、固定炭素量に換算して炭素材料の割合を定
める。

本発明における配合物において、窒化珪素鉄の残部は以
上のように耐火材料と炭素材料を必須材料とするが、こ
れ以外にも本発明の効果を損なわない範囲内で、酸化防
止あるいは強度発現を目的として、プレート耐火物の添
加剤として公知の例えば金属粉、ファイバー類、炭化は
う素、サイアロンなどを添加してもよい。金属粉として
は、例えばＡＭ、５１．Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｎｌ、Ｃｒ
あるいはこれらの合金より選ばれる一種又は二種以上で
ある。ファイバー類としてはセラミックファイバー　ア
ルミニウムファイバー　ステンレス鋼ファイバー、炭素
ファイバーなどから選ばれる一種又は二種以上である。

不焼成プレート耐火物の製造は、以上の配合物に適当量
の結合剤を添加し、成形することで得られる。

結合剤は、耐火物用結合剤として公知のものを使用する
ことができる。例えばピッチ、タール、フェノール樹脂
、フラン樹脂、エポキシ樹脂、アクリロニトリル樹脂な
どが好ましい。このうち、固定炭素量が多いものは炭素
材料としての機能もある。

焼成プレート耐火物の製造は、成形後、さらに焼成する
。耐火材料の材質、製造コストなどを考慮して、例えば
５００〜１５００℃で焼成する。

この場合、焼成中での酸化を防止する意味から、例えば
コークスプリーズ内に埋め込んで還元雰囲気下で焼成す
ることが好ましい。

不焼成品の場合も成形後、加熱乾燥あるいはベーキング
処理されることがあり、その温度が３００℃を超えるこ
ともある。したがって、不焼成品が加熱処理を全くしな
いというものではなく、また何度以上の加熱処理を焼成
というかの定義も明確なものではない。

耐火物の製造において、タールまたはピッチで含浸処理
し、気孔中に炭素成分を充填し、耐火物の耐食性などを
向上することが知られている。本発明は、得られた不焼
成品または焼成品に、この含浸処理を行ってもよい。

なお本発明に゛より得られるプレート用耐火物は、プレ
ート全体を同一材質にすることが好ましいが、例えば経
済性などの意味から、摺動面あるいはノズル孔などの要
部を本発明により得られる材質とし、他は異種材質にし
てもよい。

［作 用］ 本発明において、窒化珪素鉄はプレート耐火物の酸化防
止に効果的である。これは、窒化珪素鉄がプレート耐火
物の使用温度付近で酸化防止被膜として作用するからで
ある。また、熱膨張が小さく、かつ、熱伝導率が大きい
ことによフて耐熱衝撃性を向上させる効果もある。

例えば、酸化防止剤として金属粉を添加した従来材質は
使用時の高温や溶鋼との反応により耐食性が劣るなどの
問題がある。

一方、窒化珪素を添加したものでは摺動の摩擦抵抗が小
さいこと、耐食性に優れているなどの効果がある反面、
酸化防止剤としての効果はない。

これに対し窒化珪素鉄は、金属粉などに比べて耐食性に
優れる。しかも窒化珪素のように高耐火性でないから炭
素材料の酸化防止被膜として作用する。

その結果、本発明により得られるプレート耐火物は、耐
食性および強度を低下させることなく酸化防止が確実に
行われ、面荒れ、地金差しというプレート耐火物特有の
問題を解決することができる。

また、窒化珪素鉄は窒化珪素と同様、ノズルプレート耐
火物の特性として重要な摺動面の摩擦抵抗を小さくする
という効果もある。

［実　施　例］ 以下に本発明の実施例とその比較例を示す。

第１表の各側は、いずれも表に示す配合物に結合剤とし
てフェノール樹脂を外掛けで５ｗｔ％添加し、混練後、
フレクションプレスで成形し、さらに　１３０℃Ｘ　２
４ｈｒで乾燥してプレート耐大物の不焼成品を得た。

第２表は、焼成品の製造の例であって、表に示す配合物
に結合剤としてフェノール樹脂を外掛けで５ｗｔ％添加
しフレクションプレスで成形後、　１３０℃Ｘ　２４ｈ
ｒで乾燥し、次いで表に示す温度で焼成した。

第１表および第２表に示す窒化珪素鉄は、電気化学工業
株式会社製のファイアレン（商品名）の粒状品を使用し
た。

第２表中、実施例６〜８は、得られた焼成品をざらに含
浸処理した。この含浸処理は、２５０℃で加熱溶融させ
たピッチに真空下、プレート耐火物を３ｈｒ浸漬した。

浸漬後はこれを取り出し、４５０℃ｘ５ｈｒで加熱しピ
ッチの揮発分を除去した。含浸処理においてこのように
ピッチの揮発分を予め除去することはコーキングとも称
され、プレート耐火物の使用中にガスが発生するのを防
止して、スライディングノズルの操作上の作業環境を良
くする効果がある。

第１表、第２表における試験方法は、次のとおりである
。

く耐酸化性〉試験片を電気炉で１４００℃Ｘ　１２ｈｒ
加熱し、加熱による酸化減量を求め た。

く耐食性〉重量比でＷ４：取鍋スラグ−５０：５０を溶
媒とし、１６００℃Ｘ３ｈｒで回転浸食試験を行い、溶
損寸法を測定 した。

く耐熱衝撃性〉電気炉において１０００℃Ｘ　１５　ｍ
ｉｎで急加熱後、大気中に放置する急 熱→急冷を５回くり返し、その後 の亀裂発生状況を測定した。

く熱間強度）　１０００℃の電気炉中で曲げ強さを測定
した。

く摩擦抵抗〉Ｏ・・・抵抗小、Δ・・・抵抗やや大、×
・・・抵抗大 〈面荒れ度・耐用性〉 ２００を溶鋼鍋に装着したスライ ディングノズルにセットして測定 した。面荒れ度は、３チヤージ使 用後、摺動面の状態を肉眼観察し た。

耐用性は、渇切れが悪くなった時 点でストップし、それまでの耐用 回数を測定した。

なお、空欄の個所は測定しなかっ たものである。

表には示していないが、実際の使用において本発明実施
例はいずれも地金差しが認められなかった。

［効　　　果］ 以上のように本発明によって得られるプレート耐火物は
、耐食性および強度を低下させることなく耐酸化性に優
れ、面荒れ、地金差し、摺動面の摩擦抵抗などのプレー
ト耐火物特有の問題を解決することができ、その結果、
実施例に示すように、不焼成品、焼成品のいずれの場合
でも、従来品に比べて１．５倍以上の耐用性を示す。

プレート耐火物の使用条件は近年、益々苛酷化の一途を
たどっており、耐用性の格段に優れたプレート耐火物を
提供する本発明は、鋼の鋳造工程の効率化においてその
価値はきわめて高いものがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　窒化珪素鉄０．１〜５０ｗｔ％、残部が耐火材料お
   よび炭素材料を主材とした配合物を成形することを特徴
   としたスライディングノズル用プレート耐火物の製造方
   法。 ２　請求項１記載の製造方法において、配合物を成形後
   、焼成することを特徴としたスライディングノズル用プ
   レート耐火物の製造方 法。 ３　請求項１又は２の製造方法において、得られられた
   プレート耐火物をピッチ又はタールをもって含浸処理す
   ることを特徴としたスライディングノズル用プレート耐
   火物の製造方法。