JPH02187255A - 溶融金属流量調整用ノズル孔充填材 - 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、溶融金ｒ！Ａ流量調整用ノズル孔充填材に関
する。

現在、各製鉄所においては、転炉より出鋼される溶融金
属を、取鍋と称する耐火製容器に入れて鋳造場所まで運
搬している。取鍋内の熔融金属は、鋳造場所で取鍋から
目的の鋳型または連続鋳造用タンデイツシュに流し込ま
れるため、取鍋の下端には溶融金属流量調整用スライデ
ィングゲートおよびノズルが取りつけられている。その
ノズルを介して熔融金属を流出させ、スライディングゲ
ートでｆＬ量を調整しながら鋳造するのが一般的な方法
である。

本発明は、詳細には、この鋳造および溶融金属流１１整
を容易にするために、ノズル内およびスライディングゲ
ート内での溶融金属の凝固を防止し、かつ、スライディ
ングゲート開放時にトラブルなく溶融金属を流出させる
ことのできる、ノズル孔充填材に関する。

Ｃ従来の技術） 従来、取鍋から鋳型やタンデイツシユへ溶融金属を流出
する際には、次のような方法をとっている。

すなわち、第２図（δ）に示すように、スライディング
ゲート１が閉じた状態で取鍋２上部より充填材３を投入
してノズル４の中に充填した後、取鍋に溶融金属を受鋼
することにより充填材の上部が加熱されて焼結し、ブリ
ッジ現象が発生する。その後、鋳造時にスライディング
ゲートを開くと、第２図＋ｂｌに示すように、ブリッジ
下部の未焼結充填材が流出してノズル下部が空洞となり
、その結果、取鍋内の溶融金属の静圧が−Ｌから加わる
ことによって７ノズル内に残ったブリッジが破壊され、
熔融金属がノズルより流出する。

この方法に用いる熔融金属流量調整用ノズル孔充填材と
しては、従来より高融点で安価な５ｉ（ｈを主成分とし
て、数重量％の長石、リチア等のアルカリ含を岩石を混
入させたものを使用している（特公昭５５−１８１９４
号公報、特開昭５７−５０２６９号公叩、特公昭５７−
５８９７３公報参照）。

高融点のＳｉＯ□（例、ケイ砂）のみでは、溶融金属の
受鋼による熱では溶融焼結されず、ケイ砂粒子の間隙に
溶融金属が浸潤して強固な焼結層が形成されてしまい、
この焼結層は溶融金属の静圧のみでは破壊されなくなり
、溶融金属の自然流出が不可能となる。そのため、融点
が受鋼時の溶融金属の温度より低い長石等のアルカリ含
有岩石をケイ砂に混入するのである。これにより、熔融
金属の熱で溶解した長石等がケイ砂粒子の間隙を充填し
て、溶融金属の浸潤が防止され、焼結部は溶融金属の静
圧で破壊され、溶融金属の自然流出が可能となるに の場合、溶融金属の受鋼時に焼結される充填材層（以下
、焼結部と称する）の厚みが、トラブルなく溶融金属を
ノズルより自然流出させるだめのポイントとなる。すな
わち、焼結部が厚すぎると溶融金属の静圧での破壊が困
難となる。この焼結部の厚みは、熔融金属の受鋼から排
出までの時間（以下、受熱時間と称する）および受鋼時
の溶融金属の温度に大きく左右される。

このため、従来は５ｔＯｔに混入させるアルカリ含有岩
石の量によって、焼結部の厚みを制御している。焼結部
の厚みは受熱時間に正比例してｊγくなるが、充填材製
造時に操業条件等のＹ−測が不可能であることから、現
状では平均的な受熱時間に焦点をあわせてその混入量を
決めている。

しかし、製鋼工場における操業条件は、鋼種、設備能力
、製造量等で大きく変動するのが一般的であるため、受
熱時間は一定せず、長くなる場合には溶融金属の自然流
出が困菓がとなる程度に焼結部が厚くなることも生じ、
この場合には何らかの補助手段により溶融金属を流出さ
せる必要があり、現実にこのような状況が開発している
。

この補助手段としては、酸素バイブによるノ゛ズル下部
からの洗浄が一般的に行われているが、この方法には、
安全性の問題、時間のロス、酸素による溶融金属の酸化
に伴う歩留りのロス等の弊害があり、各製鋼工場におい
ては、いかなる操業条件にも対応できる、万能な充填材
を要望しているという現状である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、上記のような操業条件の変動による受
熱時間の差があっても、焼結部の厚みをほぼ一定に維持
することのできる、溶融金属流量調整用ノズル孔充填材
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を重
ねた結果、ある厚みの焼結層が形成された後、焼結部と
未焼結部との間に断熱層が形成されれば６．加熱が進行
しても焼結厚みは増加せずに一定に保たれると考え、マ
・ｌフル炉を用いて以下のような取鍋的再現実験を行っ
た。

まず、従来の充填材として平均粒径０６〜２．５＋１＋
Ｉ１１のケイ砂（Ｓｉｆｔ　９５重盪％含を）　８０重
■％と正長石２０重量％との混合物を用いて、受熱時間
を実際の製鋼工場での平均受熱時間である６０分間とし
１．同受鋼時の溶融金属の平均温度である１６５０℃で
、取鍋的再現実験を行った結果、焼結部の厚みが２５１
１１、焼結部と未焼結部との境界４崩が約８００℃であ
ることが判明した。また、受熱時間を６０から２００分
と長くするに従って、焼結厚みが増加していくことも判
明した（第３図）。さらに、同工場の過去−年間の受熱
時間と溶融金属の自然流出率の実、（α（第１表）より
、受熱時間６０分までは自然流出は１．００％であるが
、８０分を境に自然流出率が低下することが確認されて
いる。第３図のグラフより受熱時間８０分の時の焼結厚
みは３００弱であるため、３０１以上になると溶融金属
の静圧のみでは１００％流出するこシーはできず、自然
流出身り（に何らかの補助手段が必要となる。

第１表 本発明者らは、以上の実験結果および得られたデータか
ら、焼結厚みを３００未満に保持するためには、６０〜
８０分以下の受熱で断熱層を形成することのできる充填
材を用いることが有効であるという知見を得た。この知
見に基づきさらに検討を重ねた結果、真珠岩が焼結部と
未焼結部との境界温度に近い８００〜９００℃の急加熱
で発泡することに着目し、この真珠岩を低融点アルカリ
含有岩石として主成分のＳｉＯ２に混入させた充填材は
、前記条件による実験で受熱時間を８０分以上としても
、焼結部と未焼結部との境界温度である約８００℃で真
珠岩中の０２０が蒸発により発泡して未焼結部に対する
断熱層を形成し、焼結厚みを３００以下に維持できるこ
とを見出し、本発明を完成させた。

本発明の要旨は、平均粒径が０．６〜２．５ｍｍであり
、かつ真珠岩を１８〜２０重量％含有し、５４０ｇ含有
量が８８〜９４重里％である、熔融金属流量調整用ノズ
ル孔充填材である。

本発明で使用する真珠岩としては、Ｓｉｎｇを７１〜８
０重量％、１Ｉｔｏを２〜６重量％、およびアルカリ類
を６〜９重量％含有する組成のものが最適である。

本発明でアルカリ類とは、アルカリ金属の酸化物のこと
をいい、Ｒ２０と略記する。

（作用） 本発明の充＠祠は、５４０ｇ含有量が８８〜９４重■％
であり、低融点のアルカリ含有岩石として真珠岩を１８
〜２０重世％含有する。この５４０ｇ含有量は、真珠岩
に由来するＳｉｎｇも含めた値である。

真珠岩は、Ｓｉｎｇを主成分とし、八Ｑ２０３、Ｆｅｚ
Ｏｚ、アルカリ類、１１２０などを含有する火山岩の一
種であり、８００〜９００℃に急加熱すると含有する）
１□０が突発して発泡する性質がある。本発明は、この
性質を利用するものである。

本発明の充填材の作用と従来のものによる場合との比較
を第１図により説明する。第１図ｆａ）は、従来の充填
材による場合であり、取消内のノズルに充填された充填
材は溶融金属の受鋼により焼結し、第３図に示したよう
に、焼結部の厚みは受熱時間が長くなるにつれて増大し
、受熱時間８０分で自然流出困難な３０酊の厚みに到達
する。これに対して、第１図ｆｂ）は本発明の充填材に
よる場合であり、溶融金属の受鋼により焼結するが、焼
結と同時に充填材に含まれる真珠岩中の１１□０が蒸発
・発泡し、この気泡は焼結部の最前部、すなわち焼結部
と未焼結部の境界に集まる。受熱時間がある一定時間に
達すると、気泡部分の厚みが断熱層として有効な程度に
達し、未焼結部に熱が伝わらな（なり、焼結厚みの増大
は著しく抑制される。第３図に示した例では、受熱時間
が６０分を超えると焼結厚みの増大は緩やかになり、受
熱時間１６０分で焼結厚みはようや＜３０ｍに達してい
る。従って、自然流出可能な受熱時間が、従来の充填材
に比べて２倍に延長されたことになる。

本発明の充填材中の真珠岩の含有率に関しては、ＳｉＯ
□７３．２重量％、＋１．０３．９　重量％、アルカリ
類８．７重量％である組成の真珠岩を各種含有率で含む
充填材を用い、受鋼時の溶融金属の温度１６５０℃、受
熱時間９０分で取消内再現実験を行ったところ、第２表
のような結果が得られ、真珠岩の含有率は１８〜２０重
量％が適していることを確認した。

第２表 すなわち、真珠岩の含有率が２０重世％を超えると、焼
結厚みが３０酊以上となり、前記のように溶融金属の静
圧のみによる自然流出ができなくなり、１８重星％未満
では溶融金属の浸潤が起きる。

また、本発明の充填材に含有さ一已る真珠岩の組成は、
アルカリ類が６〜９重量％、１１□０が２〜６重景重量
あることが好ましい。このような組成の真珠岩を用いる
と、溶融金属の浸潤もなく、焼結厚みも最適であること
を、前記と同様の条件で行った実験により確認した（第
３表）。

アルカリ類が６重量％未満であると溶融金属の浸潤が起
き、９重量％より多くてもそれ以上の効果はない。１１
．０が２重量％より少ないと断熱作用による効果が充分
には得られず、受熱時間の増大に伴って焼結厚みは厚く
なる。

このアルカリ類および１１□０の最適含有率を確保する
ためには、真珠岩中のＳｉＯ□含有率は７１〜８０重景
％で重量ことが好ましい。

第３表 本発明の充填材は、前記真珠岩を、５ｉＯ１源のケイ砂
などに混入させて得られるものである。ケイ砂の配合量
は、真珠岩混入後の全５ｉ０２含有率が８８〜９４重量
％となるように調整する。ＳｉＯ２含有率をこの範囲内
に定めることによって、不純物の混入を防ぎ、焼結厚み
のバラツキをなくし、最適な焼結厚みを確保することが
できる。

また、本発明の充填材の平均粒径は０．６〜２．５１ｍ
とする。平均粒径が０．６　鵞ｍ未満の場合は、焼結さ
れた焼結層の強度が高くなりすぎ、溶融金属の静圧では
破壊されなくなる。平均粒径が２，５１１を超えると１
、焼結層がポーラスになって溶融金属の浸潤が発生し、
それにより焼結層の強度が−Ｌがるため、同様に溶融金
属の静圧では破壊されなくなる。

前記範囲に本発明の充填材の平均粒径を調整するには、
予めこの平均粒径に調整された各成分を混合してもよく
、混合してから粉砕等によ幻調整し、でもよい。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

％は、ｆｆｌ壇％を示す。

夫藷刊。

第４表に示す組成のケイ砂８０％と真珠岩２０％との混
合物からなり、第５表に示す粒度構成を有する本発明に
かかる充填材と、従来の充填材（第４表に示す組成のケ
イ砂８０％と正長石２０％との混合物、平均粒径０．６
〜２．５ｗ、　５ｉｆｔ含有量９５％、　ｇｔ。

含有１１．９重量％）とを用い、実際の製鋼工場におい
て１５００Ｃ１１テストを行った。溶融金属の温度は、
約１６５０℃であった。受熱時間に対する、自然流出率
および焼結厚みの結果を、それぞれ第６表および第３図
に示す。

第４表 第５表 第６表 第６表より、本発明の充填材は、受熱時間】２０分まで
自然流出率は１００％であり、２００分でも自然流出率
９７．５％と従来のものより１０％程度高く、従来の充
填材と比較して非常に優れたものであることがわかる。

（発明の効果） 本発明の充填材は、低融点アルカリ含有岩石として真珠
岩を１８〜２０重量％配合することによって、溶融金属
保持時に真珠岩中の１１□０が発泡して生じる気泡の断
熱効果により、溶融金属の熱によって生じる焼結部の必
要以上の生成を防止して、焼結部の厚みを受熱時間に関
係なくほぼ一定に保持することができ、それにより、受
熱時間が長い場合でもｉ８融金属の自然流出率の向上を
図ることができる。

したがって、本発明の充填材を用いれば、製鋼工場にお
いて操業条件の変動により受熱時間に差があっても、自
然流出のみで溶融金属をほとんどすべて流出させること
ができ、酸素パイプによるノズル下部からの洗浄等の補
助手段を併用する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図体）は従来の、同（ｂｌは本発明の充填材使用時
の焼結状態を示す模式図； 第２図（ａｌは充填材投入時の、同（ｂｌは溶融金属流
出直前の取鍋のノズル付近の略式部分断面図；および 第３図は、従来の充填材および本発明の充填材を用いた
時の、受熱時間と焼結厚みとの関係を示すグラフである
。 出朝人　住友金属工業株式会社（外１名）代理人　弁理
士　広　瀬　章　− （α２ ＪＬ、　Ｉ　（２］ （ｂ） ２Ｆ−，３図 襄２図 （Ｑ） （ｂ） ☆勤Ｓ％蘭（奏２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径が０．６〜２．５ｍｍであり、かつ真珠岩を１
   ８〜２０重量％含有し、ＳｉＯ＿２含有量が８８〜９４
   重量％である、溶融金属流量調整用ノズル孔充填材。