JPS61101453A - スライデイングノズルプレ−トの製造方法 - 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、スライディングノズル装置の耐火物部材であ
るスライディングノズルプレート（以下ＳＮプレートと
略す）の製造方法に関するものであるＯ スライディングノズル装置は、取鍋、タンプツシ、など
の溶融金属容器の底部に取シ付けられ、ＳＮプレートの
摺動による流出孔の開閉、で溶融金属の流出制御を行な
うものである。したがって、この装置に用いられるＳＮ
プレートは、摺動面の平滑度が良好であること、＃！出
出孔損傷拡大が少ないこと、熱衝撃によって摺動面に亀
裂が入らないことなど、通常の耐火物とは著しく異なる
特性が要求される。

ＳＮプレートの材質としては従来、アルミナ原料をペー
ス％、高アルミナ質原料原料として例えばムライト原料
、シリマナイト原料を添加した高アルミナ質のもの、あ
るいはアルミナ原料及び高アルミナ質原料忙カーがン、
金属珪素、金属アルミニウムなどを添加したアルミナー
カーゲン質がある。

しかしながら、前者のＳＮプレートは耐熱スポール付与
のため％、５ｉｎ２を多量に含むムライト、シリマナイ
トなどの低膨張性耐火骨材を使用していること、後者の
８Ｎｆレートはカーボンボンド、金属炭化物ボンドであ
ることなどＫよシ、酸素濃度が通常のアルミキルド鋼の
２〜５倍以上の高酸素濃度鋼に対して耐溶損性が著しく
低下する欠点がありた。これは鋼中の酸素濃度が高いと
、耐火骨材中の５ＩＯ２が鋼中のＦ・０と反応して融点
１２０５℃程度の低融点物質である２ＦｅＯ−８ｉ　Ｏ
２を生成するからである。また、鋼中の酸素濃度が高い
とカー？ン？ンド、金属炭化物ゲンドが酸化し、耐火物
組織を劣化させるからである。

本発明者は、上記従来のＳＮプレート材質の欠点を解決
すべく研究した結果、ｈｔ２０．９０　ｖｔ％以上のア
ルミナ質原料９８〜６０ｗｔ％、単斜晶ジルコニアを含
むジルコニア原料０．５〜４０ｗｔＸ、シリカ質原料ま
たはシリカ−アルミナ質原料の微粉０．５〜１０ｗｔＸ
からなる配合物を混練、成形、焼成することにより、耐
溶損性および耐熱衝撃性にすぐれたＳＮプレートを得る
ことに成功したものである。

本発明の詳細な説明すると次のとおりである。

アルミナ質原料は高融点、高耐摩性に優れておシ、ＳＮ
プレートの主骨材としての役割をもつ。

Ａｔ２０３９０　ｗｔ　Ｘ以上であれば電融品、焼結晶
のいずれでもよい。Ａｔ２０３が９ＱｗｔＸ未満ではそ
の分、Ｓ　ｉｏ　２、ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３などの成分
の割合が多くなって、高酸素濃度鋼に対しての耐溶損性
が低下する。

単斜晶ジルコニアを含むジルコニア原料は、後述するシ
リカ質原料またはシリカ−アルミナ質原料との組合せに
よって、耐熱衝撃性を付与する作用をもつ。ジルコニア
は単斜晶、正方晶、立方晶の３種の結晶構造をとる。こ
のうち常温で単斜晶の結晶構造は、図に示すようＫｌｏ
ｏＯ℃以上で単斜→正方晶型の結晶変態を生じ、この変
態に伴なう大巾な体積変化のために焼成後は組織がぜい
弱化する。そこで、原料調整の段階で安定化剤としてジ
ルコニア中にカルシア、マグネシア、イツトリアなどを
固溶し、常温で立方晶、正方晶の形で安定化させた安定
化ジルコニア原料、あるいは単斜晶、正方晶、立方晶の
３つを混在させた部分安定化ジルコニア原料など、結晶
変態を押えたタイプのものが耐火物原料として一般に使
用されている。本発明で使用する単斜晶ジルコニアを含
むジルコニア原料とは、これらのうち安定化剤を固溶せ
ず、単斜晶ジルコニアを主成分としたものか、少量の安
定化剤を固溶させた部分安定化ジルコニア原料の、安定
化率９０Ｘ以下のものとする。これらのジルコニアの結
晶形態は、Ｘ線回折法などにより容易に知ることができ
る。なお、単斜晶ジルコニアを全く含まない安定化ジル
コニア原料であっても、本発明で使用する単斜晶ジルコ
ニアを含むジルコニア原料の一部を置換して使用するこ
とは差し支えない。

単斜晶ジルコニアを含むジルコニア原料は、以上に述べ
たとおり、変態による大巾な体積膨張を生じる。本発明
では、このジルコニア原料の体積膨張を利用して、焼成
時にＳＮプレート組織に微細なり２ツクを生じさせる。

このクラックは熱応力、熱ひすみなどを吸収し、耐熱衝
撃性を向上させる。このジルコニア原料の割合が０．５
ｗｔＸ未満では耐熱衝撃性の効果がなく　ｓ　４０　ｗ
ｔＸを超えるとクラックが多くなシ過ぎて、クラック同
士が合体し、連続した大きなりラックとなってＳＮプレ
ートの強度低下を招く。また、ｚｎＯ２：Ａｔ２０３＝
４５二５５（重量比）付近に１８７０℃程度の共融点が
存在するため、ジルコニア原料が４０ｖｔ％を超えると
この共融点に近づくことになって、耐火度・が低下する
。最も好ましい範囲は３〜２０　ｗｔＸである。

シリカ質またはシリカ−アルミナ質の微粉は、焼結助剤
としての役割をもつ。したがって、前記したアルミナ質
原料、ジルコニア原料は、密充填が得られるように粗粒
、中粒、微粒に適宜調整するものであるが、ここでのシ
リカ質またはシリカ−アルミナ質は微粉として添加する
。好まし込粒度は０．３瓢以下である。焼成時、ジルコ
ニア原料中の単斜晶ジルコニアの変態によって生じたク
ラックの先端を、この焼結助剤が溶融してできる液相で
鈍化し、クラックによるＳＮプレートの強度低下を軽減
する。割合は、１０ｗｔＸを超えると低融点物質である
ために耐食性低下を招く。０．５ｗｔＸ未満では強度低
下を軽減する効果がない。最も好ましい割合は、１〜６
ｗｔＸである。シリカ質、シリカ−アルミナ質の具体列
は、無定形シリカ、珪石、ろう石、粘土、シリマナイト
、ムライト逐どであり、これらの１種または２種以上を
用いる。

本発明では、上記以外にも飼えば酸化クロムなどを添加
して、品質をさらに向上させることもできる。酸化クロ
ムは溶鋼・スラグが耐火物組織内へ浸透するのを抑制す
る作用があり、ＳＮプレートの耐食性を向上させる。酸
化クロムを添加する場合は、１０ｗｔＸ以下、最も好ま
しくは１〜８ＷｔＸとする。　１０　ｖｔ％を超えると
焼結効果が大きく、耐熱衝撃性が低下する。純度は９０
ｗｔＸ以上。

粒度は１０μｍ以下が好ましい。

製造に際しては、以下の各原料を所定の割合で配合し、
後は常法とおシ、水、樹脂、ワックスなどの結合剤を外
掛けで１〜１０ｖｔ％程度添加して混練し、オイルプレ
ス、フリクションプレスなどの成形機でＳＮプレート形
状に加圧成形する。次−で得られた素地を十分乾燥後、
列えは１３００℃以上、好ましくは１４００〜１８００
℃で焼成する。

焼成後、必要によってはピッチ、タール、フェノール樹
脂、フラン樹脂などによる含浸処理、あるいは含浸後の
ベーキング処理（５００℃未満）、コーキング処理（Ｓ
ＯＯ℃以上）を行ってもよい。

この処理によって揮発分・カーぎン分をＳＮプレー・ト
の細孔内に残留させておけば、耐食性、耐熱衝撃性の点
でさらに好ましい。なお、このように焼成体忙含浸処理
を行うことで細孔中に存在させたカーがン分は、それが
高酸素濃度鋼によって酸化されても、ＳＮプレート組織
の強度を劣化させることはない。

本発明法により得られたＳＮプレートは５１０２成分が
きわめて少なく、かつカーゲン粉、カーボンボンド、金
属炭化物？ンドな全く含まないため、高酸素濃度鋼に対
して非常に耐溶損性が高い。また、単斜晶ジルコニア原
料によりて組織内に付与された微細なりラックのため熱
応力が緩和され耐熱衝撃性も良好であるなど画期的な材
質である。

本発明の実施列およびその比較的を表に示す。各配合物
はいずれもフレットにて混練し、フリクシ璽ンプレスに
より所定のＳＮプレート形状に成形し、８０〜１５０℃
で４８時間乾燥させた後、トンネルキルンにて１７００
℃×５時間焼成した。焼成後、含浸処理したものは、含
浸の欄に含浸物と含浸後の加熱処理温度を示す。

〔耐熱衝撃性〕

ＳＮプレートの流出孔をプロパンガスバーナーで加熱し
、流出孔周辺に亀裂が入るまでの時間を測定した。数字
が大きい方が耐熱衝撃性が大きい。

〔耐溶損性〕 ＳＮプレートから直径２５駕、長さ１５０５ｍの円柱形
サンプルを切シ出し、それを高周波誘導炉を用いて酸素
濃度１５０　ｐｐｍに調整した溶鋼中に６０分間浸せき
し、浸せきした部分の残存寸法を直径方向に測定した。

寸法が大きい方が耐溶損性が大きい。

表の試験結果からも明らかなように実施列は、比較例に
比して耐熱衝撃性、耐溶損性とも非常に優れた材質であ
ることがわかる。

また本発明実施列＆２とＡｌｌをＡ社取鍋用ＳＮプレー
トとして酸素濃度１００　ｐｐｍ程度の高酸素濃度鋼に
対して試験使用したところ、従来使用していた、高アル
ミナ質ＳＮプレート、アルミナーカーゲン質ＳＮプレー
トでは摺動面の平滑度が維持できず、かつ流出孔損傷拡
大が大きかつたため取鍋１〜２チヤージしか耐用しなか
ったものが実施例Ｉ６２では５〜６チヤージ、ム１１で
は６〜８チヤージ耐用を示し、飛躍的に耐用性が向上し
た。

【図面の簡単な説明】

図面は、ジルコニアの熱膨張収縮曲線を示すグラフであ
る・ ０　　２００　４００　　乙００　　ｒ５００　１００
０　１２００過　度（１） 手続補正書 昭和ｔ７年／Ｉ　月功日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ａｌ＿２Ｏ＿３９０ｗｔ％以上含有するアルミナ質原料
   ９８〜６０ｗｔ％、単斜晶ジルコニアを含むジルコニア
   原料０．５〜４０ｗｔ％、シリカ質原料またはシリカ−
   アルミナ質原料の微粉０．５〜１０ｗｔ％からなる配合
   物を混練、成形、焼成することを特徴とした、スライデ
   ィングノズルプレートの製造方法。