JPH1071460A - 異材質の同時成形によるスライディングノズルプレートれんがの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異材質の同時成形によるスライディングノズ
ルプレートれんが（ＳＮプレート）の製造法に関し、耐
用性が高い上、安価に製造でき、しかも、焼成時の密着
不良や亀裂、使用時の剥離などが発生しないＳＮプレー
トの製造法を提供することを目的とする。 【解決手段】 母材配合物6 よりも耐用性が高く、か
つ、この母材配合物6 との熱膨張率の差が１５％以下で
ある異材質の配合物4 を成形型内で、ノズル孔部に配置
して母材配合物6 と共に成形し、この成形品を焼成す
る。これにより、単一配合物と殆ど変わらない簡単な手
順で、ノズル孔部の耐用性が高く、安価で、焼成時の密
着不良、亀裂、使用中の剥離などのないＳＮプレートが
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鋼工場の取鍋やタンデ
ィッシュ等に装着されるスライディングノズルプレート
れんが（以下、ＳＮプレートという）の製造方法に関
し、特に、耐用性が高い上、安価に製造でき、しかも、
焼成時の密着不良や亀裂、使用時の剥離などが発生しな
いＳＮプレート製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＳＮプレートの製造方法として
は、単一の配合物を成形し、焼成する方法と、成形、焼
成された母体のノズル孔部、摺動面部などの溶鋼接触部
に損傷に強い最適材質を内挿又は張付けする方法とがあ
る。

【０００３】又、ノズル孔部、摺動面部などの溶鋼接触
部を母材とは異なる異材質で形成し、これを母材れんが
に埋め込む方法もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳＮプレー
トの耐用性の向上は使用時の損傷を小さくすることによ
って達成できるが、この損傷の態様は１つではなく、
又、その損傷の程度も位置によって異なることが知られ
ている。

【０００５】損傷の態様としては、 (1) 溶損：ノズル孔又はノズル孔と摺動面とが近接する
部分（エッジ部という）の溶損 (2) 熱的スポーリング：急激な溶鋼流による熱衝激に起
因するエッジ部の欠落、ノズル孔を中心とした温度分布
による熱応力に起因した放射状亀裂 (3) 磨耗：エッジ部の溶損や亀裂によって発生する地金
噛込みによる摺動面の磨耗 などがその主要な態様である。

【０００６】単一の配合物を成形し、焼成する方法は、
ＳＮプレートの製造方法としては最も簡単であるが、各
部は同一材質であり、その耐用性は損傷の最も著しい部
位の耐用性で決まり、耐用性向上には材質上の限界があ
る。

【０００７】損傷が激しくなる部位に、損傷に強い最適
材質を内挿し、又は、張付ける方法により製造されたＳ
Ｎプレートの場合には、母材を構成する母材配合物が持
つ耐用限界を超えて、耐用性を高めることができるが、
れんがの組立て作業が複雑で、熟練を必要とするために
作業者の確保が困難になり、製造コストが高くなるとい
う問題があり、今日では殆ど行われていない。

【０００８】このような損傷の原因を低減するために、
ノズル孔、摺動面部などの溶鋼接触部を母材れんがとは
異なる材質（以下異材質という）の配合物で成形し、焼
成した後、この焼成品を母材れんがに埋込むＳＮプレー
トの製造方法が提案されている。しかし、この従来のＳ
Ｎプレートの製造法においては、 （１）異材質を別途成形し、焼成する必要がある。

【０００９】（２）母材れんがまたは埋込みれんがを加
工し、埋込み作業をするため材料費、労務費、広い作業
場、乾燥設備等を要する。 などが原因となり、非常に製造コストが高くなるため
に、現実にはほとんど実施されていない。

【００１０】しかも、この場合、異材質の材質選定が適
当でないと、焼成時の収縮差に起因して密着不良や亀裂
を生じたり、また、使用時に剥離を生じるなどの問題点
があった。

【００１１】本発明は上記の事情を考慮して、耐用性が
高い上、安価に製造でき、しかも、焼成時の密着不良や
亀裂、使用時の剥離などが発生しないＳＮプレート製造
法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の異材質の
同時成形によるＳＮプレートの製造法（以下、本第１発
明という。）は、上記の目的を達成するため、れんが母
材を構成する母材配合物６よりも耐用性が高く、かつ、
この母材配合物６との熱膨張率の差が１５％以下である
異材質配合物４を成形型内のノズル孔部に配置して成形
した後、焼成することを特徴とする。

【００１３】本第１発明によれば、れんがの成形工程に
おいて、成形型内にノズル孔部を構成する異材質配合物
４を配置する点を除けば、同一材質の配合物を用いる従
来のＳＮプレート製造方法と全く変わらない手順で簡単
にノズル孔部の耐用性が高いＳＮプレートを製造するこ
とができ、焼成された母材に異材質のれんがを内挿ある
いは張付けする従来方法や、予め成形され、焼成された
異材質の溶鋼接触部を母材配合物に埋め込む従来方法に
比べれば工程数が少なく、大幅なコストダウンを図るこ
とができる。

【００１４】しかも、母材配合物と異材質配合物４との
熱膨張率を１５％以下、好ましくは１２％以下にしてい
るので、焼成工程において、ノズル孔部の異材質配合物
４と母材配合物６との収縮差による密着不良や亀裂が発
生することを防止でき、又、使用時に剥離を生じること
も防止できる。

【００１５】本第１発明において、異材質配合物４の層
厚は特に限定されず、例えば３〜１５ｍｍとすることが
好ましく、３ｍｍ未満では期待される程耐用性を高める
ことができないので好ましく無く、１５ｍｍを上回ると
不経済になるので好ましくない。この異材質配合物４の
層厚は、より好ましくは、３〜１０ｍｍであり、５〜８
ｍｍであることが最も好ましい。

【００１６】又、本第１発明においては、特に焼成工程
における密着不良、亀裂などの発生や、使用時の剥離を
確実に防止するために、異材質の配合物と母材配合物と
の境界部にこれら異材質の配合物と母材配合物とを適当
な割合で配合したボカシ配合物を配置することが推奨さ
れる。

【００１７】次に、本発明の第２の異材質の同時成形に
よるＳＮプレートの製造法（以下、本第２発明とい
う。）は、上記の目的を達成するため、れんが母材を構
成する母材配合物６よりも耐用性が高く、かつ、この母
材配合物６との熱膨張率の差が１０％以下である異材質
配合物８を成形型内の摺動面部に配置して成形した後、
焼成することを特徴とする。

【００１８】本第１発明によれば、れんがの成形工程に
おいて、成形型内に摺動面部を構成する異材質配合物８
を配置する点を除けば、同一材質の配合物を用いる従来
のＳＮプレート製造方法と全く変わらない手順で簡単に
ノズル孔部の耐用性が高いＳＮプレートを製造すること
ができ、焼成された母材に異材質のれんがを内挿あるい
は張付けする従来方法や、予め成形され、焼成された異
材質の溶鋼接触部を母材配合物に埋め込む従来方法に比
べれば工程数が少なく、大幅なコストダウンを図ること
ができる。

【００１９】しかも、母材配合物と異材質配合物４との
熱膨張率を１０％以下、好ましくは８％以下にしている
ので、焼成工程において、ノズル孔部の異材質配合物４
と母材配合物６との収縮差による密着不良や亀裂が発生
することを防止でき、又、使用時に剥離を生じることも
防止できる。

【００２０】

【実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づいて
具体的に説明するが、まず、本発明に使用する成形型に
ついて説明する。

【００２１】図１の断面図に示すように、この成形型
（金型）は、ＳＮプレートの下面を形成する金型下板１
と、ＳＮプレートの外周面を形成する金型枠２と、ノズ
ル孔を形成する芯棒３とからなり、この成形型に配合物
を充填することにより成形体が得られる。

【００２２】なお、前記金型枠２の平面視における内周
の形状、即ち、成形体の平面視における輪郭の形状は、
特に限定されず、ここでは、図２の平面図に示すよう
に、従来から多用されている４隅を角面取りした長方形
に形成される。又、平面視における芯棒３の位置は特に
限定されないが、ここでは、従来のＳＮプレートと同様
に、金型枠２の内周輪郭の中心に対して長手方向の一方
（図上、右側）に偏心させている。

【００２３】成形型に配合物を充填する手順は、特に限
定されないが、作業性を高めるために、例えば図３の斜
視図に示す配合物充填治具１０と、図４の斜視図に示す
他の配合物充填治具１７とを用いて、以下のような手順
で行われる。

【００２４】図３に示す配合物充填治具１０は、前記芯
棒３が挿通される中心筒１１と、この中心筒１１と同心
の中間筒１２及び外周筒１３とを備える３重管状に形成
され、前記中心筒１１内に芯棒３を差し込むようにして
成形型内にセットされる。

【００２５】成形型の芯棒３にこの配合物充填治具１０
をセットし、中心筒１１と中間筒１２との間の円環状の
空間（内筒部）１４に異材質配合物４を充填し、中間筒
１２と外周筒１３との間の円環状の空間（外筒部）１５
にはこの異材質配合物と母材配合物とを重量で１：１の
割合で混合したボカシ配合物５を充填する。

【００２６】これら、異材質配合物４とボカシ配合物５
との充填後、前記治具１０の周囲に母材配合物６を充填
し、これら異材質配合物４、ボカシ配合物５及び母材配
合物６の上面を均す。

【００２７】次に、均した母材配合物６の上に図４の斜
視図に示す長円形の配合物充填治具１７をその中心が金
型枠２内のほぼ中心に位置するように載せてから、この
配合物充填治具１７の内側に前記異材質配合物と母材配
合物とを重量で１：１の割合で混合したボカシ配合物７
を所定の厚さ、例えば約１５ｍｍに充填する。

【００２８】この後、ボカシ配合物７の上面を均してか
ら、異材質の配合物８を充填し、更にこの後に、異材質
の配合物８の上面を均す。そして、この配合物充填治具
１７の外側に更に母材配合物６を充填する。

【００２９】このようにして、ノズル孔部の異材質の配
合物４及びボカシ配合物５、母材配合物６、摺動面部の
ボカシ配合物７及び異材質の配合物８を充填した後、２
つの配合物充填治具１０、１７を静かに上側に抜き取
る。

【００３０】そして、この後、例えば１日間成形場に放
置した後、従来のＳＮプレートと同様にしてコークスブ
リーズ中に埋め、例えばトンルキルンを用いて焼成を行
い製品化する。

【００３１】ところで、異材質の配合物４、８と母材配
合物６との熱膨張率の差がある程度を超えると、焼成工
程において収縮差によって密着不良や亀裂が発生するこ
とがある。そこで、異材質の配合物の選定に当たって、
キレツを発生しない条件をまず調査した。試片は並形れ
んが形状（縦 115x 長 230x 厚 65mm)とし、表１に示す
ように母材配合物として特に低膨張性材質（アルミナ−
ムライト−カーボン質）を選び、異材質の配合物として
は、表１の実施例１及び比較例１に示すノズル孔部及び
摺動面部の配合物、即ち、アルミナ−ジルコニア−カー
ボン質（１）、同（２）、アルミナ−ムライト−カーボ
ン質（３）、及びアルミナ−カーボン質（４）を選択的
に用いて、それぞれ同時成形を行った。

【００３２】成形素地は通常のＳＮプレートの製造工程
で焼成を行い、キレツ発生の観察や膨張率の測定などを
行った。この結果、表１のキレツの有無、並形形状の欄
に示すように、ノズル孔部では異材質配合物と母材配合
物との熱膨張率の差が１５％以下の場合には、又、摺動
面部では異材質配合物と母材配合物との熱膨張率の差が
１０％以下の場合には亀裂が発生しないことがわかっ
た。

【００３３】ここで、母材配合物との熱膨張率の差
（％）とは、表１の注１に示す通り、異材質の配合物の
１０００℃での熱間線膨張率（％）と母材配合物の１０
００℃での熱間線膨張率（％）との差を母材配合物の１
０００℃での熱間線膨張率（％）で除した値の１００倍
とし、又、亀裂発生の大小は表１の注２に示す通り、亀
裂の幅が０．３ｍｍ以上を大、０．３〜０．１ｍｍを
中、０．１ｍｍ未満を小で表している。

【００３４】さて、表１に示す実施例、及び比較例１の
各配合物を用いて、上述した手順で実れんが、即ち、実
用試験用のＳＮプレートのノズル孔部の異材質配合物
４、ボカシ配合物５、母材配合物６、摺動面部のボカシ
配合物７及び異材質配合物を充填した。

【００３５】ここで、ノズル孔部の異材質の配合物４の
層厚は約３〜１５ｍｍであればよく、この実施例では約
１０ｍｍとし、摺動面部の異材質の配合物８の層厚は約
３〜２０ｍｍであればよく、この実施例では約１０ｍｍ
としている。

【００３６】又、このノズル孔部のボカシ配合物５の層
厚は約３〜８ｍｍであればよく、この実施例では約５ｍ
ｍとしており、摺動面部のボカシ配合物７の層厚は約１
０〜２０ｍｍであればよく、この実施例では約１５ｍｍ
としている。

【００３７】このように、同時成形した成形体は１日間
成形場に放置した後、従来のＳＮプレートと同様にコー
クスブリーズ中に埋めて、トンネルキルンを用いて焼成
（最高１３００℃）した。

【００３８】又、表１の比較例２に示すように、アルミ
ナ−ジルコニア−カーボン質（１）の単一の配合物を用
いて、従来例により実れんがを成形、焼成した。これら
実施例１、比較例１及び比較例２の焼成品について亀裂
の発生状況の観察と品質検査を行った。その結果は、表
１、キレツの有無、実れんが形状の欄に示す通り、比較
例２ではノズル孔部及び摺動面部に亀裂が生じている
が、本発明の実施例においては、亀裂は全く見られなか
った。

【００３９】更に実施例１及び比較例２の焼成品をピッ
チ含浸した後、摺動面部を研磨、フープ掛けを行い製品
化した。そして、これら実施例１及び比較例２のＳＮプ
レートを製鋼工場の３００ｔ取鍋に装着して使用した結
果、従来のＳＮプレートの耐用性は５．５チャージ（ｃ
ｈ）であるのに対して、本発明の実施例では７．２チャ
ージ（ｃｈ）まで耐用性が高められ、耐用性を約３０％
増大させることができた。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、本第１発明によ
れば、れんが母材を構成する母材配合物よりも耐用性が
高い異材質配合物を成形型内のノズル孔部に配置するの
で、次のような効果を得ることができる。

【００４２】ノズル孔部が母材配合物よりも耐用性の高
い配合物により形成されるので、単一材質れんがの耐用
性の限界を脱皮することができ、例えば３０％程度耐用
性を高めることができる。

【００４３】配合物を成形型に充填する際に、異材質配
合物をノズル孔部に配置して充填すればよいので、全体
を同一配合物で形成する場合に比べて工程数がほとんど
増加することがなく、安価に製造できる。

【００４４】又、簡単な構成の治具を用いることによ
り、非熟練者でも簡単に異材質配合物をノズル孔部に配
置することができるので、一層安価に製造できる。更
に、焼損に強い焼成品を母材配合物に埋め込む従来方法
に比べると、母材配合物に埋め込む焼成品を成形、焼成
する工程を省略することができる上、これらの工程に伴
って中間製品を保管するスペースを省略できるようにな
り、製造コストを格段に安価にすることができる。

【００４５】又更に、本第１発明においては、前記異材
質の配合物の熱膨張率と母材配合物の熱膨張率との差が
１５％以下であるので、焼成時にノズル孔部の密着不良
や亀裂が生じることを防止することができ、歩留りを高
めて製造コストを安価にすることができると共に、使用
中に剥離が生じることを防止して、剥離による耐用性の
低下を防止でき、製鋼工場での作業能率を高められる
上、コスト低減に寄与することができる効果が得られ
る。

【００４６】次に、本第２発明によれば、れんが母材を
構成する母材配合物よりも耐用性が高い異材質配合物を
成形型内の摺動面部に配置するので、次のような効果を
得ることができる。

【００４７】摺動面部が母材配合物よりも耐用性の高い
配合物により形成されるので、単一材質れんがの耐用性
の限界を脱皮することができ、例えば３０％程度耐用性
を高めることができる。

【００４８】配合物を成形型に充填する際に、異材質配
合物を摺動面部に配置して充填すればよいので、全体を
同一配合物で形成する場合に比べて工程数がほとんど増
加することがなく、安価に製造できる。

【００４９】又、簡単な構成の治具を用いることによ
り、非熟練者でも簡単に異材質配合物を摺動面部に配置
することができるので、一層安価に製造できる。更に、
焼損に強い焼成品を母材配合物に埋め込む従来方法に比
べると、母材配合物に埋め込む焼成品を成形、焼成する
工程を省略することができる上、これらの工程に伴って
中間製品を保管するスペースを省略できるようになり、
製造コストを格段に安価にすることができる。

【００５０】又更に、本第１発明においては、前記異材
質の配合物の熱膨張率と母材配合物の熱膨張率との差が
１０％以下であるので、焼成時に摺動面部の密着不良や
亀裂が生じることを防止することができ、歩留りを高め
て製造コストを安価にすることができると共に、使用中
に剥離が生じることを防止して、剥離による耐用性の低
下を防止でき、製鋼工場での作業能率を高められる上、
コスト低減に寄与することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造されるＳＮプレート及びその
成形金型の断面図である。

【図２】本発明により製造されるＳＮプレートの平面図
である。

【図３】本発明に用いる配合物充填治具の斜視図であ
る。

【図４】本発明に用いる他の配合物充填治具の斜視図で
ある。

【符号の説明】

４ 異材質の配合物 ６ 母材配合物 ８ 異材質の配合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 征二郎 赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川崎炉材 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スライディングノズルプレートれんがの
   製造方法において、れんが母材を構成する母材配合物よ
   りも耐用性が高く、かつ、この母材配合物との熱膨張率
   の差が１５％以下である異材質の配合物を成形型内のノ
   ズル孔部に配置して成形した後、焼成することを特徴と
   する異材質の同時成形によるスライディングノズルプレ
   ートれんがの製造法。
2. 【請求項２】 スライディングノズルプレートれんがの
   製造方法において、れんが母材を構成する母材配合物よ
   りも耐用性が高く、かつ、この母材配合物との熱膨張率
   の差が１０％以下である異材質の配合物を成形型内の摺
   動面部に配置して成形した後、焼成することを特徴とす
   る異材質の同時成形によるスライディングノズルプレー
   トれんがの製造法。