JPS59166784A - 溶鋼処理用耐火物製複合パイプ - 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】 （発明の技術分野） 本発明は耐火物製の複合パイプ、とくに取鍋−タンディ
ソシューモールド間を連結する鋼の連続鋳造用ノズル、
例えば浸漬ノズル、ロングノズル。

溶融金属中へのガス吹き込み用パイプ等として好適な耐
火物製の複合パイプに関する。

（発明の技術的な背景） 例えば鋼の連続鋳造用に使用される耐火物製のノズルは
、ノズル孔内を溶融した鋼が高速で流れるため、優れた
耐摩耗性を要求されると同時に、ノズル内壁と外表面Ｕ
＋＞との温度差により大きな熱応力が発生するため耐ス
ポーリング性に優れることが必要とされている。

このような鋳造用ノズルとして使用されている耐火物製
の複合パイプの材質としては、従来から溶融シリカ質、
ＡＱ２０：Ｓ−黒鉛質などが使用されてきた。しかしな
がら、前者は、特に耐久ポーリング性に優れているが、
熱膨張率が低く溶鋼中のｌ量の増加に伴い内孔が大きく
／８損し、多数回連続使用に耐用できないという問題が
あり、多連鋳化の傾向にある今日の連続鋳造法において
は耐用性に優れたＡｆ１２０３−黒鉛質が主に使用され
ている。

かかるＡＱ、２０３−黒鉛質としては、耐用性、耐スポ
ーリング性の点からの改良が行われ現在では、ＡＱ、２
０３Ｓｉ０２系骨材であるジルコニア、ムライトを使用
し、低膨張性の溶融シリカを適量配合したものが優れた
実績を挙げている。

しかしながら、これらの黒鉛−耐火性骨材系材質を単体
で使用した場合には、溶鋼に対する耐溶損性を上げてい
くと、耐スポーリング性が低下するため、耐用性は頭打
ぢになっているのが現状である。

一方、内部から加熱される鋳造用ノズルのような耐火物
製のパイプにおいて、耐久ポーリング性と耐蝕性とを同
時に満足させるためには、耐火物の構造を内層と外層の
２層構造とし、内層には耐蝕性、外層には耐久ポーリン
グ性の耐火材を組合せた複合のものが開発された。しか
しながら、かかる複合ノズルにおいては内層と外層の結
合に難点があり、引張応力がノズル外表面に発生した場
合にノズルの割れが発生し易いという欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、かかる従来の耐火物製の複合パイプの欠点を
解消したもので、非常に割れにくく耐スポーリング性と
耐蝕性を兼ね添えた耐火物製の複合パイプを提イＪ（す
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は耐蝕性を持つ耐火物からなる内層と、その内層
の外周面、即ち引張り応力の発生する部分に％Ｌ張り応
力に極めて強い鋼線を配合した材質を外層として設けた
複合パイプである。

内層を構成する耐蝕性の耐火物としては、内壁側では圧
縮応力が働いており、この部分では従来の材質でも、十
分耐え得るものであり、酸化物系では、Ｍ２０３　、　
５ｉ０２　、　　ＺｒＯ２、ＭｇＯ，Ｃａｂ。

Ｃｒ２Ｏ３等とその複合酸化物、非酸化物系ではＳｉＣ
，Ｓｉ３Ｎ４　、　ＡＱＮ、ＢＮ、Ｃ等とその組合せ、
あるいはこれらの酸化物と非酸化物とを適宜に組み合わ
せて耐蝕性を向上せしめた耐火物が任意に使用できる。

外層を構成するために使用される耐火性骨＋Ａ１５）末
としては、゛これも、通常耐火物工業で使用される耐火
性原料はすべて含まれ、特に規定するものではない。例
えば、酸化物系では、ＡＱ２０３゜５ｉ０２　ｌＺｒＯ
２＋　　ＭｇＯ＋　　Ｃａｂ、　　Ｃｒ２０３等とその
複合酸化物、非酸化物系ではＳｉＣ，Ｓｉ３　Ｎ４゜Ａ
ＱＮ、ＢＮ、Ｃなどを組合せて、または酸化物と非酸化
物とを組合せたものが使用できる。さらに、後述するバ
インダの樹脂が炭化してできるカーボンによる結合部を
強化するために、通常Ｓｉ、　ＡＱ、　Ｍｇなどの金属
を少量添加することば含炭素材料については周知であり
、これら金属微粉末等も前述した耐火性骨材粉末に含め
ることにする。これら耐火性骨材粉末の量は、鋼線と、
鋼線強化材料としての黒鉛を含有せしめた場合には、こ
の鋼線強化材の量との残部ということになり、３５〜９
５重贋％がその範囲である。

鋼線強化材料は、必ずしも必須の要件ではないが、主に
耐スポーリング性の点から黒鉛含有材質が優れている。

また、黒鉛の原料としては、天然黒鉛１人工黒鉛に大別
されるが本質的にはどちらを用いてもよい。しかしなが
ら、価格、純度、熱伝導率の良い点などから天然の鱗片
状黒鉛を使用するのが好ましい。また黒鉛量は５重量部
未満では材料の熱伝導率が低下することなどから耐スポ
ーリング性が悪（なり、３５重量部を超えると材料強度
が十分でなくなるため、いずれも不適当てあり５〜３５
重量部の範囲が適当である。

次に、材料中に分散させる鋼線について述べる。

本発明において使用される鋼線としては、普通炭素鋼か
ら特殊ステンレス鋼まで種々使用できるが、品質の維持
及び原料の保管などを考えると、若干高価にはなるがス
テンレス鋼を使用した方が良し・。

また、引張強さは高強度のものが有利であるが６０〜１
００ｋｇ　／　ｍ　２程度の市販のもので充分である。

本発明において使用する鋼線の長さは５〜４０關が適当
であり、４０鮪以上の長さでは混練時、及び成形時にマ
トリンクス部への均一分散が困難である。また市販され
ている０、Ｉｎｎ以上の直径の鋼線では限界アスペクト
比の関係から５鶴以Ｔの長さでは強化効果を発揮させる
のが困難であるため上記の範囲であることが望ましい。

また繊維径については１．０鶴を超えると、成形性が悪
くなるため１．０ＩＩ１１１を上限とした。尚、鋼線の
断面形状は種々のものがあり、必ずしも円形とは限らな
いが、上記繊維径についてはすべて直径換算で示した。

次に、鋼線の配合量であるが、３重量部未満では、強化
効果が期待できず、３０重量部を紹えると材料全体とし
ての耐火性が失われるため、長時間使用に耐えられない
。不連続繊維のランダム配向における強化タノ果は一方
向の引張に対して３／８の′寄与かあり、引張強さ　１
００ｋｇ／ｍｕ”の鋼線が３ν０１％材料中にランダム
に配向されたとして複合材料の引張強さを試算すると、
　１００Ｘ　１０”　Ｘ　Ｏ，０３Ｘ　（３／　８　）
　＝　１１２．５ｋｇ／ｃＪであり、通常の黒鉛−アル
ミナ系材質の引張強さ３０〜５０　ｋｇ　／　ｃｉに対
し十分な強化効果があることがわかる。鋼線の量は必要
以上に添加すると、耐火性の低下があることから好まし
くなく、マトリックスの材質、鋼線の種類によりその最
適添加量の範囲は異る。鋼線の混入は前述の効果の他、
黒鉛等の配合物の酸化による強度低下があっても特に表
面付近の強度を保持する効果がある。

又、本発明の複合パイプの外周に、使用温度で適当な粘
性を持つ状態で熔融するように調製された酸化物粉末、
例えば、ロウ石粉末を水ガラス結合剤を加えて混練した
もの、あるいは、市販のフリットに結合剤を加えて混練
したもの等の酸１ヒ防止皮膜を被覆した場合には、表面
に表われた鋼線あるいは鋼線の酸化膨張により形成され
た凹凸部によって、酸化防止皮膜か加熱によって流下す
るのを防止するので前記の外周を外部の酸化雰囲気から
保護する作用効果が顕著になり、外層の寿命を延ばすと
いう効果がある。

さらに、この酸化防止皮膜に代って通常の耐火物層を設
けることも可能である。

つぎに、本発明の複合パイプの製造について述べる。

まず、前記の耐火骨材の混練についていえば、結合剤と
しては、熱硬化型の樹脂を用いる。不焼成耐火物の結合
剤としては他にも種々考えられるが、本発明においては
、切材に黒鉛を使用することが好ましく、この場合には
他の無機系のバインダーでは十分な強度を得ることが難
しい。また、本発明の複合パイプの製造に当って使用す
る熱硬化型の樹脂とは、レゾールタイプのフェノール樹
脂などは勿論含まれるが、ノボラックタイプのように単
体では熱可塑性のものでも、同時にヘキサミン等の硬化
剤を使用する場合などは、熱硬化型の樹脂に含むのがよ
い。混練機は通常使用されるパン回転式のローラー加圧
型ミキザーなどを用い、＆ｌｉｍ線が均一に分散するよ
うに十分に行う。

成形は一般に使用されているものを用いて良いが、特に
長尺のものについては静水圧プレスを用いるのが都合が
よい。

最後に熱処理であるが、基本的には、飼料としての十分
な強度を付与させるために、樹脂の硬化する温度で熱処
理することが好ましい。また、５００“Ｃを超える温度
での熱処理は酸化雰囲気中で行うと材料の酸化があって
問題があり、また、更に高い温度で還元焼成したもｑで
は、樹脂の炭化によって、鋼線と７１〜リソクス部との
）妾着面積が減少し、このために接着力が低下するため
鋼線による強化効果を発現し難くなる。したかって、熱
処理温度は５００°Ｃ以下の低温で行うことがよい。

（実施例） 黒鉛−マグネシア質からなる複合パイプについて鋼線に
よる強化効果を確認した。

第１表に示すＡ材質から、直径６０　ｍ　ｍの孔ｇＢを
有する２０　ｍｍ厚さの内層を形成し、その外周面にス
テンレス線を配合したＢ材質とＣ材質からそれぞれ１５
作厚さの外層を形成して、内孔径６０ＩＩＩＩＮ、外径
１３０朋、長さ２５０Ｒの供試用複合パイプを作成した
。

原料の混練は、パン回転式ローラ加圧型ミキザーを用い
て４０分間行い、静水圧プレスを用いて型入れ後、同時
成形した。その成形体を８０℃で２４時間、さらに、１
３０“Ｃで２４時間熱処理したものである。

この供試パイプの品質特性とともに、炭素電極を２本挿
入し、この炭素電極間にアークを発生させて、供試パイ
プを内部から急熱して、亀裂の発生状況を確認した。亀
裂は輪切り状に発生した。

観察結果は第１表に示す通りであって、本発明の実施例
である供試パイプＤＣ！：Ｅは、単一材からなる材質の
みで作成したパイプＡに比し、はぼ５倍以上、鋼線を配
合しない複合パイプＢ、Ｃにたいしても同様の耐用性が
あることが実証された。

第１表 （注１）比較のために内外層と区別なく、同一配合物で
構成したバイブである。

手続補正書 １、事件の表示 昭和５８年　特許願　第４２８９７号 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、代理人 （１）特許請求の範囲を下記の通り訂正する。

［１，耐蝕性耐火物からなる内層と、同内層の外周面に
直径１ｕ以下、長さ４０１以下の鋼線を配合した耐火物
からなる外層とから構成されていることを特徴とする耐
火物製複合パイプ。

２、鋼線の配合量が、外層を形成する耐火物骨材に対し
、３〜３０重量％であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の耐火物製複合パイプ。」（２）明ｍ書
第６頁７行の「６０」を「４０」に訂正する。

（３）同、第６頁９行の「５〜４０龍」をＩＭＯ關以下
」に訂正する。

（４）同、第６頁１２行〜１９行の「また市販されてい
る・・・で示した。」を 「また、鋼線の直径は１．０鶴を超えると成形性が悪く
なるため、１．０ｎ以下である必要がある。さらに、直
径は細いものほどアスペクト比が大きくと なり強化効果を発揮し易い。この点からびびり振動切削
法によって得た０、０３ｆｉ径程度ものが好適に使用で
きる。細い径の鋼線を使用する場合には長さは２買１４
以下では効果は少ない。

尚、鋼線の断面形状は種々のものがあり、必ずしも円形
とは限らないが、本発明における直径は、鋼線の断面積
を同一面積を持つ円形に直した場合の直径を以て示した
。」 に訂正する。

（５）同、第９頁１８行の「よい。」を削除し、「強度
の面からは理想的である。しかしながらパイプの使用目
的によっては、材料の揮発分が残らないことが必要な場
合がある。この場合には、５００℃以上の温度で熱処理
されるが、鋼線が溶融或いは炭化劣化などしないように
できるだけ低い温度で行なうことが望ましい。」 を挿入する。

（６）　　同、第１０頁１行と２行の間に「実施例１」
を加入する。

（７）同、第１１頁２行以降に 「実施例２ 実施例１と同様に、第２表に示す材質を使用して、Ｆ−
Ｊまでの内径６０１ｍ、外形１３０顛、長さ２５０ｎの
同様の複合パイプを作成した。成形までは実施例１と全
く同じであるが、実施例２においては８０℃で２４時間
、１３０℃で２４時間の熱硬化処理を行った後、還元雰
囲気中で１０００℃の焼成を行った。

この供試パイプを用いて、同じように内側からのアーク
加熱によるスポーリングテストを行った結果、第２表に
示すように、スチール線φＱ、１ｍＸ６ｆｌを外層部に
配合したＨ、Ｉ、Ｊにおいて、耐スポーリング性の大幅
な向上が認められた。」を加入する。

（８）同、１３頁に「第２表」を別紙の通り加入する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　耐蝕性耐火物からなる内層と、同内層の外周面に
   直径１顛以下、長さ５〜４０ｍｍの鋼線を配合した耐火
   物からなる外層とから構成されていることを特徴とする
   耐火物製複合パイプ。 ２、鋼線の配合量が、外層を形成する耐火物骨材に対し
   、３〜３０重量％であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の耐火物製複合パイプ。