JPS59189036A - ポーラス質ノズルの製造方法 - 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】 本発明は、取鍋又はタンディツシュ等の溶融金属容器に
装着される鋳造用ノズルのうち、地金及び溶融金属中の
析出物、特にアルミナのノズルへの付着を防止する効果
的なガスシールの機能を有するポーラス質ノズルに係る
ものである。

現在、ＩＡ造用ノズル耐火物としては、高アルミナ質及
びアルミナ・カーボン質が多用されているが、これらの
材質では鋼中の析出物、特にアルミナ粒子がノズル耐火
物の孔内周壁面に付着し、その結果ノズルを狭搾し、遂
には閉塞するに至り操業停止のやむなきに至る場合も珍
しくない。このようなトラブルを回避する手段としてノ
ズル耐火物をポーラス質として主にアルゴンガスを吹込
み、ノズル内壁面と溶鋼との界面にガス皮膜を形成させ
るとか、吹込んだガスによシ溶鋼流を攪拌させ溶鋼温度
を均一化することによシ、アルミナの付着を防止するよ
うにされている。

この方式で使用されるガス吹込用ポーラス質ノズルの具
備すべき特性としては、連続的な溶融金属の流動通過に
対応できる耐食性、熱衝撃抵抗性が大であることは勿論
のこと、上記の目的を充足するだけの通気性を有すると
共に、ノズル耐火物の所要域の各部分から均等にガスを
噴出することが必須の要件となる。

このような特性を得るために、たとえば実公昭５４−３
０３３９号、実公昭５７−３６４２号又は特開昭５７−
１７４６２号では球形粒子を使用することが報告されて
いるが、それらは取鍋内の溶鋼攪拌又は溶鋼流の酸化、
窒化防止等の有害雰囲気ガスからの金属溶湯流の保穫、
遮蔽を目的としたものであシ、使用されている球形粒子
は５ｉｎ２含有量が極めて多量であるため、溶鋼又は酸
素洗浄時における酸素ガスに対する耐食性が劣ることが
欠点となっており、本発明にみるごとく析出物、特にア
ルミナの付着防止を目的としたものとは本質的に異なっ
ている。

本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、耐食性に
優れた高アルミナ・ジルコン質球状粒子及びアルミナ質
球状粒子を用いることによシ、所望する通気性を保全し
つつ組織の均一化を得ると共に、耐食性、熱衝撃抵抗性
に優れ、しかも溶融金属中の介在物、特にアルミナの付
着を防止し得る鋳造用ポーラス質ノズルの提供を目的と
している。

以下、本発明の球状耐火材料を用いたポーラス質ノズル
の１実施例につき説明する。

本発明におけるアルミナ・ジルコン質球状耐火材料は市
販の微粉アルミナ又は粉砕して得られる微粉アルミナで
いずれも平均粒径１００μ以下のものと、同じく微粉ジ
ルコンとを混合し、適当な液体バインダー、たとえばポ
リアルキルアリルスルホン酸ソーダを添加して転動造粒
した後、１６００〜１９００°Ｃで熱処理して得られる
ものである。このように熱処理して得られる球状粒子の
鉱物組成はコランダム、バテライト、ムライト及びバテ
ライト・ムライト共晶体からなるもので、アルミナ・ジ
ルコン質の範ちゅうに属する球状粒子である。

本発明者らは先にアルミナ質のポーラス質ノズルにジル
コンを添加すると熱衝撃抵抗性が向上することを研究の
過程において知得した。

しかし、ジルコンの添加は上記のごとき効果が得られる
反面、添加量が多くなると耐食性が劣化し、ジルコン添
加の効果が減殺されることもあって有効に利用しきれな
い面があったのである。そこで本発明者らは熱衝撃抵抗
性と耐食性とが平衡して向上し両面の効果を確保できる
手段につき考究し本発明を完成した。

すなわち、本発明における球状耐火材料の模作は次のと
おシである。

アルミナとジルコンとを混練してなる球状粒子を１６０
０〜１９００℃で熱処理すると、３Ｍ２０Ｂ　＋　２Ｚ
ｒＳｉ０４　→２ＺｒＯ２＋　３ＡＡ’２０Ｂ　・２Ｓ
ｉ０２なる反応で主にバテライトとムライトが生成する
。

本発明の知見として、ジルコンが過剰にあれば上式の反
応が進捗し易く、生成するノ（プライトとコランダムに
より耐食性の劣化を防止し、且りムライトの存在により
熱衝撃抵抗性が向上することが判った。

ジルコン添加量が低い場合（ｉｏｗｔｌ以下）は問題は
生じないが、多くなると１９００℃近辺の高温で熱処理
した場合に粒子間の融着現象が生じ、篩分けのような後
の工程に悪影響があるばかりでなく、耐食性も劣化し易
い。すなわち、ジルコン添加量が多くなるにつれムライ
トが多くなるためで、その添加量は１．５〜３Ｑｗｔチ
、望ましくは５〜１５ｗｔ％がよい。

次に本発明の、アルミナ・ジルコン質球状耐火材料を用
いたポーラス質ノズルの種種の実施例をアルミナ質球状
耐火材料によるものと対比しつつ具体的に示す。

実施例１゜ 市販されている平均粒径２２μの微粉アルミナと、同じ
く平均粒径２μの微粉ジルコンとを京葉比率で７：３に
混合した後、ポリアルキルアリルスルホン酸ソーダをバ
インダーとして転動造粒し球状粒子を得た。そして、こ
の球状粒子をガス炉を用いて１７００℃で６時間焼成し
、本発明に用いるアルミナ・ジルコン質球状骨材粒子を
得た。

次に、この骨材粒子及びその他の粒子、微粉末を第１表
に示す割合に混合し、フェノール樹脂をバインダーとし
て混練した後フリクションプレスで成形した。成形体は
１７３０℃で６時間焼成し、得られる耐火物の物性値並
びに特性を同じく第１表に示す。又、比較品としてのア
ルミナ質球状粒子を骨材としたものも上記と全たく同様
に耐火物をつくった。

これらの配合例により得られる耐火物の物性・特性につ
いては次の試験法によった。すなわち、溶損比率は１６
５０℃の鉄１００チを用いた回覧侵食法で４５分間を４
回反復し、比較品Ｎａ　８の溶損量を１００とし他の溶
損量を１００分比で表した。又、亀裂発生の有無は耐火
物を５０Ｘ５０Ｘ５０　朋の供試体となし１５００°Ｃ
の電気炉に入れて急熱し、２０分後に取出して空冷する
操作を没後した。その結果を、０〜２回後、亀裂なし ０〜１回後、亀裂なし ６〜１回後、微亀裂発生 Ｘ〜１回後、大亀裂発生 として表した。

第１表に示すように、アルミナ・ジルコン質球状粒子を
用いることによって、又はアルミナ質球状粒子を付〃口
したときも、耐食性及び熱衝撃抵抗性が著しく向上する
。

アルミナ・ジルコン質球状粒子を１００又は９５ｗｔチ
（以下、表の記載も含めて混合比はｗｔ％とする）用い
た嵐１又は気２では他に較べて耐食性、率が他の例に較
べて高いことに起因しており、適当ガ粒度調整を行なえ
ば充分実用的な効果を有するものである。

アルミナ・ジルコン質球状粒子にアルミナ質球状粒子を
付加組合わせることによ＃）熱衝撃抵抗性が向上するの
は以下の理由によると考えられる。

すなわち、組合わせによる成形体の強度はムライト若し
くはバテライトの量によって、又はアルミナ質球状粒子
との接触面積の大小により強度分布が生ずる。その結果
、発生する亀裂の伸展は強度の低い部分を選択しつつ伝
播するようになり、伝播に時間を要し熱衝撃抵抗性が向
上すると考えられる。

ジルコン添加量が３０ｗｔ％以上のアルミナ・ジルコン
質球状骨材粒子では、焼成後、遊離シリカのため粒子自
体がポーラス化する傾向があシ、耐食性の劣化等が懸案
となる。

以上のことから、アルミナ・ジルコン質球状骨材粒子の
ジルコン添加量は３Ｑ　ｗｔ％以下が望ましく、ノズル
成形体におけるアルミナ・ジルコン粒子の配合量は少く
とも５ｗｔ％以上占めていなければ、その効果は期待で
きない。

実施例２゜ アルミナ・ジルコン質球状骨材粒子のジルコン添加量を
１０ｗｔチとし、実施例１．におけると全たく同様にし
てノズル成形体を製造踵配合例と共に得られる耐火物の
物性及び特性を第２表に示す。

本発明者らの研究によると、アルミナ質にジルコンを添
加すると熱衝撃抵抗性は向上するが添加量がおよそ１０
ｗｔ％以上になると添加量と共に耐食性が低下する現象
が認められ、第２表における比較例であるＮｏ、　１１
　、Ｎｃｔ　１２　、Ｎｃｔ　１３　にもその傾向が認
められる。

しかし、本発明の歯、９、陽１０　　では、むしろジル
コン無添加の隘１１よりも良好な耐食性を示している。

すなわち、アルミナとジルコンとからなる球状粒子を熱
処理して得られる骨材は、アルミナにジルコンを遊離の
状態で付加したときよシもジルコンが安定状態で寄与し
ており、従ってこのような骨材を用唸ることによシ熱衝
撃抵抗性のみならず耐食性に優れたポーラス質ノズル７
５；製造可能となるのである。

第２表　ジルコン添加量による影響を示す表但し、溶損
比案は気１１のものを１００としたときの溶損量の比で
示す。

以上の実施の１例を示す第１表、第２表の結果に基づけ
ば、アルミナ・ジルコン質球状骨材粒子の配合えαによ
って通気率を変化さセることか可能で８９、所望の通気
性を有するポーラス質ノズルが任意に製造することがで
きるのである。

Ｉ↓、：＋ニー十−ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　アルミナ７０〜９８．５ｗｔ％、ジルコン１．５
   〜３０ｗｔ％の組成より構成された造粒球状粒子を１６
   ００〜１９００°Ｃで熱処理して得られる球状粒子を骨
   材として用いることを特徴とするポー２ス質ノズル０ ２、特許請求の範囲第１項記載の骨材において、アルミ
   ナ８９ｗｔ％以上、シリカ１１ｗｔ％以下の組成を有す
   るアルミナ質球状粒子を付加組合わせたものとしたこと
   を特徴とするポーラス質ノズル０