JPS6150913B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6150913B2 JPS6150913B2 JP57036299A JP3629982A JPS6150913B2 JP S6150913 B2 JPS6150913 B2 JP S6150913B2 JP 57036299 A JP57036299 A JP 57036299A JP 3629982 A JP3629982 A JP 3629982A JP S6150913 B2 JPS6150913 B2 JP S6150913B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- particle size
- alumina
- weight
- molten steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Landscapes
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、取鍋又はタンデイツシユに装着され
る鋳造用ノズルのうち、地金及び鋼中の析出物、
特にアルミナのノズルへの付着をガスシールによ
り防止するようにしたポーラスノズルに係るもの
である。 現在、鋳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壁面に付着し、その
結果ノズルが閉塞するに至り、操業が停止する場
合がある。このような場合、ノズル耐火物にはア
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てアルミナの付着を防止
する手段が採用されている。 アルゴンガス吹込み用のポーラス耐火物として
は、在来例では取鍋の底部に付設される、いわゆ
るポーラスプラグがあるが、その目的は主に溶鋼
中の介在物の浮上にあり、本発明のごとく鋳造用
ノズルにおけるアルミナ付着の防止効果を発現せ
しめた報告はまだ見られない。 ガス吹込み用ポーラスノズルの具備すべき特性
としては、耐食性、熱衝撃抵抗性が大なることは
勿論のこと、その目的を充足するだけの通気性を
有すると共に、所要域の各部分から均一にガスが
噴出するものであることが重要である。このよう
な特性を得るために、たとえば実開昭56−91652
号では球形粒子を使用することが報告されている
が、一般には粒子の球形化は特別な装置と方法と
を必要とし、価格も当然高価なものとなつてい
る。 本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、
在来例のごとき費用の嵩む球形粒子を用いること
なく、しかも所要の特性を具備したポーラスノズ
ルを提案せんとするもので、市販の非球形粒子を
用い粒度調整を行なうことにより、所望する通気
性、組織の均一化を得ると共に、耐食性、熱衝撃
抵抗性のすぐれたポーラス質ノズルの提供を目的
としている。 以下、本発明のポーラス質ノズルにつき詳述す
る。まづ、実施の諸例が具備すべき物性並びにそ
の決定法は次のとおりである。 すなわち、通気性、耐食性及び熱衝撃抵抗性の
観点からポーラスノズルに必須の基本物性として
通気率、細孔径、分布及び気孔率を考慮する必要
がある。 (a) 通気率について 通気率は所要の通気性が得られるか否かを示
すもので、鋼中の介在物の付着防止に関して最
も重要な物性である。耐火物の通気率について
は、単位時間当りのガスの流量をＱ、圧力損失
△Ｐ、ノズル表面積をＡ、同じく厚みをＬとす
ると、 通気率Kr＝Ｌ／Ａ・Ｑ／△Ｐ …(1) で示される。従つてノズルが使用されるときの
使用条件若しくは操作条件からＱ，△Ｐがわか
れば(1)式により通気率がわかる。たゞしＱは温
度と圧力の補正、△Ｐはゲージ圧力と溶鋼ヘツ
ド圧を考慮する必要がある。 以上の事項に基いて操作条件から(1)式を用い
て計算される通気率は0.01〜0.5（CC.cm／cm2．
sec.cm．H2O）の値となる。 (b) 細孔径．分布について 一般に細孔径が大きくなると、ノズル耐火物
への溶鋼の侵透又はノズルの溶損が著しく大と
なる。そこで溶鋼ヘツド圧と、溶鋼一耐火物間
に働らく表面張力との両者の均衡を考慮するこ
とにより、溶鋼の侵入が生じないような細孔径
を設定できる。いま、溶鋼高さをＨ（cm）とす
れば溶鋼の侵入を防止できる細孔直径de
（cm）は次の(2)式の不等式を満たすことが必要
である。 de＜４Ｔｃｏｓθ／ρＦｅ・ｇ・Ｈ …(2) ここに、Ｔは溶鋼一耐火物間の表面張力、θ
は同じく接触角、ρFeは溶鋼密度、ｇは重力
の加速度である。 本発明では耐火物の材質としてアルミナを主
とするものであるからアルミナと溶鋼間のＴ及
びθを用いて、操作条件から(2)式を用いて計算
すると細孔径の最大値は約50μとなる。 一方、細孔を経て溶鋼中に噴出されるガス
は、本来の目的からすればノズル−溶鋼界面に
存在している必要があり、噴出するガスが溶鋼
流の乱れの中まで達すると、ガスシールの目的
を果すことはできない。これらのことを考慮し
た細孔直径は、実験の結果約７μである。ま
た、当然のことながら細孔径の分布は均一化の
観点から小さい方が望ましい。 (c) 気孔率について 気孔率は熱衝撃抵抗性と密接な関係がある。
使用中に亀裂が発生すると通気性が変動し、安
定な操業を継続することは不可能となる。アル
ミナ質耐火材における、熱衝撃抵抗性と気孔率
との関係を調べると、大略気孔率が20〜25％前
後で熱衝撃抵抗性ができる。 以上の点から、各操作条件を集約すればポーラ
スノズルが具備すべき基本物性は 通気率 0.01〜0.5 細孔直径 ７〜50μ 気孔率 20〜25％ であることが相応しい。 次に、以上の知見に基づき行なつた本発明のポ
ーラス質ノズルの具体的な各実施例につき説明す
る。 市販されている焼結アルミナ、粘土、酸化クロ
ムを第１表に示すような内容比率に調整し、フエ
ノール樹脂を添加してフレツトミルで混練後、フ
リクシヨンプレスでノズル形状に成形し、1600℃
で焼成した。その各実施例の基本物性と耐食性、
熱衝撃抵抗性との状態を併せて第１表に示す。 なお、粒子径１mm以下のアルミナ粒は、粒径
0.71〜0.297mmのものが90％以上を占めている。 また、組成配合は以下重量％である。
る鋳造用ノズルのうち、地金及び鋼中の析出物、
特にアルミナのノズルへの付着をガスシールによ
り防止するようにしたポーラスノズルに係るもの
である。 現在、鋳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壁面に付着し、その
結果ノズルが閉塞するに至り、操業が停止する場
合がある。このような場合、ノズル耐火物にはア
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てアルミナの付着を防止
する手段が採用されている。 アルゴンガス吹込み用のポーラス耐火物として
は、在来例では取鍋の底部に付設される、いわゆ
るポーラスプラグがあるが、その目的は主に溶鋼
中の介在物の浮上にあり、本発明のごとく鋳造用
ノズルにおけるアルミナ付着の防止効果を発現せ
しめた報告はまだ見られない。 ガス吹込み用ポーラスノズルの具備すべき特性
としては、耐食性、熱衝撃抵抗性が大なることは
勿論のこと、その目的を充足するだけの通気性を
有すると共に、所要域の各部分から均一にガスが
噴出するものであることが重要である。このよう
な特性を得るために、たとえば実開昭56−91652
号では球形粒子を使用することが報告されている
が、一般には粒子の球形化は特別な装置と方法と
を必要とし、価格も当然高価なものとなつてい
る。 本発明は斯かる現況に鑑がみなされたもので、
在来例のごとき費用の嵩む球形粒子を用いること
なく、しかも所要の特性を具備したポーラスノズ
ルを提案せんとするもので、市販の非球形粒子を
用い粒度調整を行なうことにより、所望する通気
性、組織の均一化を得ると共に、耐食性、熱衝撃
抵抗性のすぐれたポーラス質ノズルの提供を目的
としている。 以下、本発明のポーラス質ノズルにつき詳述す
る。まづ、実施の諸例が具備すべき物性並びにそ
の決定法は次のとおりである。 すなわち、通気性、耐食性及び熱衝撃抵抗性の
観点からポーラスノズルに必須の基本物性として
通気率、細孔径、分布及び気孔率を考慮する必要
がある。 (a) 通気率について 通気率は所要の通気性が得られるか否かを示
すもので、鋼中の介在物の付着防止に関して最
も重要な物性である。耐火物の通気率について
は、単位時間当りのガスの流量をＱ、圧力損失
△Ｐ、ノズル表面積をＡ、同じく厚みをＬとす
ると、 通気率Kr＝Ｌ／Ａ・Ｑ／△Ｐ …(1) で示される。従つてノズルが使用されるときの
使用条件若しくは操作条件からＱ，△Ｐがわか
れば(1)式により通気率がわかる。たゞしＱは温
度と圧力の補正、△Ｐはゲージ圧力と溶鋼ヘツ
ド圧を考慮する必要がある。 以上の事項に基いて操作条件から(1)式を用い
て計算される通気率は0.01〜0.5（CC.cm／cm2．
sec.cm．H2O）の値となる。 (b) 細孔径．分布について 一般に細孔径が大きくなると、ノズル耐火物
への溶鋼の侵透又はノズルの溶損が著しく大と
なる。そこで溶鋼ヘツド圧と、溶鋼一耐火物間
に働らく表面張力との両者の均衡を考慮するこ
とにより、溶鋼の侵入が生じないような細孔径
を設定できる。いま、溶鋼高さをＨ（cm）とす
れば溶鋼の侵入を防止できる細孔直径de
（cm）は次の(2)式の不等式を満たすことが必要
である。 de＜４Ｔｃｏｓθ／ρＦｅ・ｇ・Ｈ …(2) ここに、Ｔは溶鋼一耐火物間の表面張力、θ
は同じく接触角、ρFeは溶鋼密度、ｇは重力
の加速度である。 本発明では耐火物の材質としてアルミナを主
とするものであるからアルミナと溶鋼間のＴ及
びθを用いて、操作条件から(2)式を用いて計算
すると細孔径の最大値は約50μとなる。 一方、細孔を経て溶鋼中に噴出されるガス
は、本来の目的からすればノズル−溶鋼界面に
存在している必要があり、噴出するガスが溶鋼
流の乱れの中まで達すると、ガスシールの目的
を果すことはできない。これらのことを考慮し
た細孔直径は、実験の結果約７μである。ま
た、当然のことながら細孔径の分布は均一化の
観点から小さい方が望ましい。 (c) 気孔率について 気孔率は熱衝撃抵抗性と密接な関係がある。
使用中に亀裂が発生すると通気性が変動し、安
定な操業を継続することは不可能となる。アル
ミナ質耐火材における、熱衝撃抵抗性と気孔率
との関係を調べると、大略気孔率が20〜25％前
後で熱衝撃抵抗性ができる。 以上の点から、各操作条件を集約すればポーラ
スノズルが具備すべき基本物性は 通気率 0.01〜0.5 細孔直径 ７〜50μ 気孔率 20〜25％ であることが相応しい。 次に、以上の知見に基づき行なつた本発明のポ
ーラス質ノズルの具体的な各実施例につき説明す
る。 市販されている焼結アルミナ、粘土、酸化クロ
ムを第１表に示すような内容比率に調整し、フエ
ノール樹脂を添加してフレツトミルで混練後、フ
リクシヨンプレスでノズル形状に成形し、1600℃
で焼成した。その各実施例の基本物性と耐食性、
熱衝撃抵抗性との状態を併せて第１表に示す。 なお、粒子径１mm以下のアルミナ粒は、粒径
0.71〜0.297mmのものが90％以上を占めている。 また、組成配合は以下重量％である。
【表】
【表】
第１表に示される結果についてみれば、No.１で
は非常にポーラス化しており、従つて耐食性も劣
つている。No.６は粒度分布最密充填に近い系であ
るため耐食性は非常にすぐれているが、逆に熱衝
撃抵抗性は劣化している。No.１〜No.６の推移から
みればポーラスノズルに好ましい基本物性及び耐
食性、熱衝撃抵抗性を有しているのはNo.２〜No.５
のものが妥当である。No.７〜No.９は粘土含有量の
影響を調べたものであるが、No.９のように粘土含
有量が相対的に多いものは耐食性が劣る結果とな
つており、これは低融点物の生成量が多いためで
あり、この点からみればNo.７及びNo.８が妥当であ
る。No.10〜No.14は酸化クロムの含有量につき検討
したものであるが、酸化クロムの含有率が高くな
ると気孔率が増加する傾向を示して強度は低下
し、従つて熱衝撃抵抗性は劣つてくるのでNo.10〜
No.13が妥当である。 第２表は、第１表に示すNo.２とNo.４について、
ノズルを成形した場合の長さ方向での上部、下部
及び中間部の各部における気孔率を示したもので
あるが、その差はいずれも0.7％以内であり、組
織的に均一であることが確認された。
は非常にポーラス化しており、従つて耐食性も劣
つている。No.６は粒度分布最密充填に近い系であ
るため耐食性は非常にすぐれているが、逆に熱衝
撃抵抗性は劣化している。No.１〜No.６の推移から
みればポーラスノズルに好ましい基本物性及び耐
食性、熱衝撃抵抗性を有しているのはNo.２〜No.５
のものが妥当である。No.７〜No.９は粘土含有量の
影響を調べたものであるが、No.９のように粘土含
有量が相対的に多いものは耐食性が劣る結果とな
つており、これは低融点物の生成量が多いためで
あり、この点からみればNo.７及びNo.８が妥当であ
る。No.10〜No.14は酸化クロムの含有量につき検討
したものであるが、酸化クロムの含有率が高くな
ると気孔率が増加する傾向を示して強度は低下
し、従つて熱衝撃抵抗性は劣つてくるのでNo.10〜
No.13が妥当である。 第２表は、第１表に示すNo.２とNo.４について、
ノズルを成形した場合の長さ方向での上部、下部
及び中間部の各部における気孔率を示したもので
あるが、その差はいずれも0.7％以内であり、組
織的に均一であることが確認された。
【表】
第１表に示すNo.４よりなるものを実用タンデイ
ツシユの上ノズルとして使用したところ、アルミ
ナ付着は全く認められず、使用後にノズルを切断
検認したところノズル中央部に横亀裂の発生がみ
られただけで、きわめて良好な使用結果が得られ
た。 次いで、このような使用後の状況解析の結果か
ら、より安全な操業を行なわんとすれば熱衝撃抵
抗性の改善が望ましいと考えられたので、その方
策につき研究を行なつた。その熱衝撃抵抗性を向
上させた実施例につき説明する。 すなわち、微粉アルミナに置換又は一部置換し
て0.04〜50μの粒度のジルコニア粉末を１〜12重
量％添加して、1500〜1700℃で焼成すると、熱衝
撃抵抗性のみならず耐食性も向上させることがで
きることを現認したのである。さらに、添加する
ジルコニア紛末が単斜晶形のジルコニアであれば
その添加による効果が一層増大することを確認し
た。 本発明で用いるジルコニア粉末は0.04〜50μ程
度のものである。その理由は、0.04μ以下であれ
ば均一に混合することが困難で製品に不均質性を
もたらす懸念があり、一方、50μ以上であると、
アルミナとジルコニアとの熱膨張係数の差によつ
て生ずる微細クラツクが著しく成長し、耐食性が
劣化するからである。本発明におけるジルコニア
粉末の添加は、焼成により微細クラツクが発生
し、そのクラツクによりノズル内にて生起する熱
応力を緩和させる効果を発現させる機能を果して
いる。ジルコニア粉末を添加した実施例を第３表
に示す。
ツシユの上ノズルとして使用したところ、アルミ
ナ付着は全く認められず、使用後にノズルを切断
検認したところノズル中央部に横亀裂の発生がみ
られただけで、きわめて良好な使用結果が得られ
た。 次いで、このような使用後の状況解析の結果か
ら、より安全な操業を行なわんとすれば熱衝撃抵
抗性の改善が望ましいと考えられたので、その方
策につき研究を行なつた。その熱衝撃抵抗性を向
上させた実施例につき説明する。 すなわち、微粉アルミナに置換又は一部置換し
て0.04〜50μの粒度のジルコニア粉末を１〜12重
量％添加して、1500〜1700℃で焼成すると、熱衝
撃抵抗性のみならず耐食性も向上させることがで
きることを現認したのである。さらに、添加する
ジルコニア紛末が単斜晶形のジルコニアであれば
その添加による効果が一層増大することを確認し
た。 本発明で用いるジルコニア粉末は0.04〜50μ程
度のものである。その理由は、0.04μ以下であれ
ば均一に混合することが困難で製品に不均質性を
もたらす懸念があり、一方、50μ以上であると、
アルミナとジルコニアとの熱膨張係数の差によつ
て生ずる微細クラツクが著しく成長し、耐食性が
劣化するからである。本発明におけるジルコニア
粉末の添加は、焼成により微細クラツクが発生
し、そのクラツクによりノズル内にて生起する熱
応力を緩和させる効果を発現させる機能を果して
いる。ジルコニア粉末を添加した実施例を第３表
に示す。
【表】
【表】
第３表に示す結果よりみると、ジルコニア添加
量が0.5％程度の場合には熱衝撃抵抗性に及ぼす
効果は余り顕著ではないが、添加量が増すにつれ
その効果は顕著となることが判然としているが、
ジルコニア添加量が15％に達すると耐食性の劣化
が認められ、ジルコニア添加量は実施例No.22〜No.
25の範囲であることが望ましい。 本発明のポーラス質ノズルは叙上のごとく溶融
金属容器に装着してすぐれた効果を発現するもの
で本発明の要旨に従うものであればその技術的思
想は上記実施の諸例に限定されるものではなく、
それらから導かれる応用、転用又は変形は本発明
の技術的範囲に包含されることはいうまでもな
い。
量が0.5％程度の場合には熱衝撃抵抗性に及ぼす
効果は余り顕著ではないが、添加量が増すにつれ
その効果は顕著となることが判然としているが、
ジルコニア添加量が15％に達すると耐食性の劣化
が認められ、ジルコニア添加量は実施例No.22〜No.
25の範囲であることが望ましい。 本発明のポーラス質ノズルは叙上のごとく溶融
金属容器に装着してすぐれた効果を発現するもの
で本発明の要旨に従うものであればその技術的思
想は上記実施の諸例に限定されるものではなく、
それらから導かれる応用、転用又は変形は本発明
の技術的範囲に包含されることはいうまでもな
い。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 粒子径１mm以下のアルミナ粒75〜91重量％、
粒子径50μ以下の微粉アルミナ４〜20重量％、粒
子径15μ以下の粘土０〜５重量％、粒子径20μ以
下の酸化クロム0.1〜２重量％からなる粒度分布
と成分組成とにより形成されたことを特徴とする
鋳造用ポーラス質ノズル。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の粒度分布及び成
分組成において、微粉アルミナに置換又は一部置
換して粒子径0.04〜50μのジルコニア紛末を１〜
12重量％添加することを特徴とした鋳造用ポーラ
ス質ノズル。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のジルコニア粉末
において、単斜晶形のジルコニアであることを特
徴とした鋳造用ポーラス質ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036299A JPS58156564A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | ポーラス質上ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57036299A JPS58156564A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | ポーラス質上ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58156564A JPS58156564A (ja) | 1983-09-17 |
| JPS6150913B2 true JPS6150913B2 (ja) | 1986-11-06 |
Family
ID=12465931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57036299A Granted JPS58156564A (ja) | 1982-03-06 | 1982-03-06 | ポーラス質上ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58156564A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0774091B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-08-09 | 黒崎窯業株式会社 | ガス吹込み用耐火物 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS606303B2 (ja) * | 1976-10-28 | 1985-02-16 | アイコ−株式会社 | ポーラスプラグ |
| JPS5421533U (ja) * | 1977-07-14 | 1979-02-13 |
-
1982
- 1982-03-06 JP JP57036299A patent/JPS58156564A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58156564A (ja) | 1983-09-17 |
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