JPH0327864A

JPH0327864A - スライディングノズル

Info

Publication number: JPH0327864A
Application number: JP16013089A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Numata; 哲始沼田; Masato Iiyama; 飯山　眞人
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-02-06
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0710430B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、タンディシュ等の溶湯容器に用いられるスラ
イディングノズルに関する。

［従来の技術］転炉溶鋼は、取鍋により連続鋳造設備に搬送され、タン
ディシュに注入された後に浸漬ノズルを介して鋳型に注
入されている。

通常、タンディシュと浸漬ノズルとの間にはスライディ
ングノズルが設けられ、鋳型への溶鋼流量を調節する。

このスライディングノズルは、耐火物レンガからなる固
定プレートとスライディングプレートとから構成されて
いる。これらの固定プレートおよびスライディングプレ
ートはそれぞれ連通孔を有し、これらの連通孔を一致さ
せることにより、溶鋼を下方の浸漬管（すなわち、鋳型
側）に通流させる。また、上記連通孔の位置をずらすこ
とにより、溶鋼の通流を停止させることができる。すな
わち、ノズルの開閉は、固定プレートに対してスライデ
ィングノズルを摺動させることにより実行する。

上述の通り、スライディングノズルは高温下で耐火物同
士を摺動させ、溶鋼流量を制御する装置であるため、ス
ライディングノズルに用いる耐火物レンガには耐摩耗性
等の機械装置部品としての性能が要求されるのみならず
、様々な性質が要求される。

まず、溶鋼の酸化防止のために、両プレートの摺接部の
気密性が要求される。スライディングノズルは、溶鋼流
の直撃を受けるため物理的摩耗が激しい。特に、この摩
耗は連通孔領域で激しく、連通孔の拡大を引起こす。連
通孔が拡大すると、溶鋼流量を正確に制御できなくなる
と共に、両プレートの摺接部に溶鋼が差込み、摺接面が
損傷する。

したがって、第一の性質として、耐摩耗性が必要である
。

また、スラグや溶鋼（以下、スラグ等という）が耐火物
レンガの気孔内に浸入するのを防止（以下耐浸入性とい
う）する必要がある。これは、スラグ等が耐火物レンガ
の気孔内へ浸入すると、耐火物レンガの化学的摩耗、す
なわち浸食や溶損が起り、更にそれに付随して構造的ス
ポーリングが起るためである。このためスライディング
ノズル用耐火物レンガに要求される性質として、第二に
耐浸入性、耐浸食性、および耐構造的スポーリング性が
ある。

また、スライディングノズル用耐火物レンガは、溶鋼に
よる急熱に対して安定性を有する必要がある。すなわち
、急熱による熱応力によって起る熱スポーリングを防止
することが要求される。したがって、スライディングノ
ズル用耐火物レンガに要求される性質として、第三に耐
熱的スポーリング性がある。

従来のスライディングノズルは、固定プレートおよびス
ライディングプレート用耐火物レンガとして、アルミナ
・カーボン質耐火物レンガ、あるいは高アルミナ質耐火
物レンガなどを用いていた。

また、上記第二の性質（耐浸入性および耐浸食性）を充
足させる目的で、耐火物レンガの気孔内にタールを含浸
させたタール含浸耐大物レンガの使用例もある。

［発明が解決しようとする課ｉ］しかしながら、アルミナ・カーボン質耐火物レンガおよ
び高アルミナ質耐火物レンガは多孔質であるため、スラ
グ等の浸入を防止することができず、これによる浸食を
抑制することは実質的に不可能だった。また、耐熱的ス
ポーリング性も未だ十分満足できるものではなかった。

一般的に、スラグ等の浸入防止対策として、耐火物のち
密化が行われている。しかし、耐火物をち密化して耐浸
食性および耐浸食性を向上させると、逆に耐熱的スポー
リングが低下するという欠点がある。

また、タール含浸耐大物レンガは、耐熱的スポーリング
の低下を抑えつつ、スラグ等の浸入を防止し耐浸入性、
耐浸食性、および耐構造的スポーリング性を向上させる
のに効果があるが、タールを含浸させる際に用いた溶媒
が高熱に゛より揮発してしまい、溶媒が存在していた耐
火物レンガ内に再び気孔が形成されるため、スラグ等の
浸入を十分に防止することはできない。

このように、耐浸食性と耐熱的スポーリング性を共に向
上させることは困難なことであり、両性質を併有するス
ライディングノズルの開発が望まれていた。

さらに、物理的摩耗に対してより優れた耐摩耗性を有す
るスライディングノズルの開発も望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、耐摩耗
性、耐浸入性、耐浸食性、および耐熱的スポーリング性
に優れたスライディングノズルを提供することを目的と
する。

［課題を解決するための手段］本発明の目的は、溶湯容器に固定され、溶湯容器の溶湯
通流孔に連通する孔が形成された固定プレートと、前記
固定プレートに摺接され、摺動手段により摺動されると
、前記固定プレートの孔と連通ずる孔が形成されたスラ
イディングプレートとを有し、前記固定プレートおよび
スライディングプレートのうち少なくとも一方の耐火物
多孔体またはセラミック多孔体に、金属を８〜９０重量
％の割合で含浸させた金属含浸体を含むことを特徴とす
るスライディングノズルによって達成される。

［作　用］本発明のスライディングノズルは、耐火物レンガまたは
セラミック体の気孔内に金属を含浸させた金属含浸耐大
物レンガまたは金属含浸セラミック体（以下、金属含浸
体という）で形成されている。

耐火物レンガまたはセラミック体（以下、耐火レンガ等
という）の気孔内に金属を含浸させることにより、耐火
物レンガの強度が増大するので耐摩耗性が向上する。こ
のため、各プレートの摺動部が摩耗し難く、プレート間
に隙間が生じ難い。

また、金属を含浸させることにより、高密度となるので
、溶鋼の酸化および溶鋼の差込みを防止することができ
る。

耐火物レンガ等の気孔内に金属を含浸させることによっ
て、その見掛け気孔率が通常の耐火物レンガ等の見掛け
気孔率より小さくなる。耐火物レンガ等の気孔内に金属
が充填されているので、耐火物レンガ等に溶湯が浸入し
難く、耐浸入性が向上する。耐浸入性が向上するのに伴
い耐浸食性および耐構造的スポーリング性も向上する。

また、見掛け気孔率が低威するので酸素等の侵入も困難
となり、溶鋼の酸化を防止することもできる。

また、耐火物レンガ等の気孔内に金属を含浸させている
ので、スライディングノズルの熱伝導率が向上し熱分散
性が良好となり熱応力が発生し難く、耐熱的スポーリン
グ性も向上する。

このように、耐摩耗性、耐浸入性、耐浸食性、および耐
熱的スポーリング性が総合的に向上する結果、スライデ
ィングノズルの寿命を延長することができる。

［実施例］以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳
細に説明する。

第１図は、本発明の実施例に係るスライディングノズル
が用いられたタンディシュ底部を示す縦断面図である。

タンディシュ１は外側が鉄皮２で覆われ、その内側に内
張り耐火物レンガ３が構築されている。このタンディシ
ュ１の中には、図示しない取鍋から注入された溶鋼４が
収容されている。タンディシュ底部の鉄皮２の下部には
、スライディングノズル７が取付けられている。スライ
ディングノズル７は、固定プレート５、スライディング
プレート６およびスライディングプレート６を摺動させ
る手段（図示せず）を有する。固定プレート５およびス
ライディングプレート６は、後述する通り、少なくとも
一方が金Ｔｆ４含浸体で形成されたものである。このス
ライディングプレート６の上面は、固定プレート５の下
面と密着している。固定プレート５は連通孔１０を、ス
ライディングプレート６は合わせ連通孔Ｈをそれぞれ何
しており、鋳型への溶鋼注入量の制御は、固定プレート
５に対してスライディングプレート６を図中の矢印方向
Ａに機械的に摺動させることにより、連通孔ｌＯと連通
孔１１とを適宜合せて行う。すなわち、連通孔１０と連
通孔１１とが完全に一致した場合には、鋳型への溶鋼通
流量は最大となる。また、連通孔１０と連通孔ｌ１とが
不一致の場合には、溶鋼通流量は最小となる。

さらに、スライディングプレート６の下部に浸漬管８が
接続されている。浸漬管８の下端部は鋳型９内に押入さ
れている。

以下、固定プレート５およびスライディングプレート６
について詳しく説明する。

固定プレート５およびスライディングプレート６は、金
属含浸耐大物レンガまたは金属含浸セラミック体（以下
、金属含浸体という）で形戊されたものである。

上述した通り、金属含浸耐大物レンガとは、耐火物レン
ガの気孔内に金属を含浸させたものである。前記耐火物
レンガには高アルミナ質レンガ、アルミナ・カーボン質
レンガ、マグネシア質レンガ、およびマグネシア・カー
ボン質レンガなど、どのような耐火物レンガをも用いる
ことがで．きる。

また、本発明のスライディングノズルに用いる耐火物レ
ンガは焼戊体であっても、不焼成体であってもよい。

一方、金属含浸セラミック体とは、セラミック体の気孔
内に金属を含浸したものである。本明細書中において、
前記セラミック休とは、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケ
イ素、およびジルコニアなどのニューセラミックスまた
はファインセラミックスと称されているものを意図した
ものである。

本発明において、含浸させる金属は、ニッケル、ステン
レス鋼、鉄、クロムなど、どのような金属でもよい。ま
た、金属は単独で含浸させることも、複数の金属を組合
せて含浸させることもできる。

金＠含浸量は、耐火物レンガ等の重量に対して約８〜９
０重量％の範囲内で、所望の効果が得られるよう適宜選
択する。金属含浸量の下限値を約８重量％に限定した理
由は、耐摩耗性や耐熱的スポーリング性など所望の効果
を得るためには、８重量％以上の金属を含浸させる必要
があるからである。また、上限値を９０ｆｆｉ量％に限
定した理由は、高温での耐摩耗性を維持しつつ、含浸し
得る金属の最大量が約９０重量％だからである。

金属を含浸させる領域はスライディングノズル全体でも
よいし、また固定プレート５とスライディングプレート
６との接触面（摺動面）周辺部、および各プレートの側
面周辺部のみでもよい。ここで、周辺部とはプレート表
面およびプレート端部から約０．５〜５（至）のことを
いう。

スライディングノズル７を構成する固定プレート５およ
びスライディングプレート６の周辺部および側面周辺部
に金属を含浸させることの利点は、前記プレート周辺部
の気孔を金属で閉じ、外界から侵入する酸素による溶鋼
の酸化を防止できることである。

特に、金属を上記接触面周辺部および側面１４辺部のみ
に含浸させる場合は、金属含浸量を２０〜９０重量％に
するのが好ましい。金属含浸量の下限値を約２０重量％
に限定した理由は、前記諸特性と共に、溶鋼の酸化を防
止する性質をも併有させるためには、２０重量％以上の
金属を含浸させる必要があるからである。また、上限値
を９０重量％に限定した理由は、上述の通りである。

耐火物レンガ等の気孔に金属を含浸させる方法は特に限
定されないが、例えば以下の方法を用いることができる
。

まず初めに、耐火物レンガ等を約１４００〜１７００℃
に予熱して脱気する。その後、溶融金属を含有するホッ
トメタルバス巾に浸漬し加圧する。この方法により、前
記耐火物レンガ等に金属を含浸させることができる。例
えば、見掛け気孔率８容積％のアルミナ・カーボン質レ
ンガの見掛け気孔率を、上述の方法により、約０．３容
積％まで低減することができる。

なお、金属含浸体を用いてスライディングノズルを製造
する方法は、従来の手法による。スライディングノズル
は、機械装置部品としての性質として、溶鋼静圧下で密
着する必要があり、この条件下で清めらかに摺動する必
要がある。したがって、固定プレートおよびスライディ
ングプレートの面積度は特に重要であり、通常３０μｍ
以下の面精度に仕上げられる。

以下、金属含浸耐大物レンガの試験結果を示し具体的に
説明する。

耐浸入性および耐浸食性上述した方法により、アルミナ質レンガにニッケルを含
浸させた。

浸させた。ニッケル含浸量は、前記耐火物レンガの重量
に対して、θ〜８０重量％のあいだで変化させた。ニッ
ケル含浸量の調整は、上述の方法において印加する圧力
と、成形時おける耐火物の気孔率とを調節することによ
り行うことができる。

このようにして製造された金属含浸耐大物レンガを、溶
鋼およびスラグに３時間暴露し、耐火物レンガの気孔内
に浸入したスラグの深さ（以下、スラグ浸入深さという
）と、溶鋼およびスラグによる浸食の程度（以下、浸食
指数という）を調べた。

第２図は、横軸にニッケル含浸量をとり、縦軸にスラグ
浸入深さをとって、ニッケル含浸量がスラグ浸人深さに
及ぼす影響について調べたグラフ図である。

この図から明らかな通り、アルミナ質レンガの気孔内に
ニッケルを含浸させることにより、スラグ浸人深さが小
さくなることがわかった。

第３図は、横軸にニッケル含浸量をとり、縦軸に浸食指
数をとって、ニッケル含浸量が、金属含浸アルミナ質レ
ンガの浸食に及ぼす影響について調べたグラフ図である
。

浸食指数とは、ニッケルを含浸させていないアルミナ・
カーボン質レンガの浸食の程度を基準（１００）として
、種々の含浸量でニッケルを含浸させたアルミナ質レン
ガの浸食の程度を表わしたものである。即ち、浸食指数
が１００未満のときは、ニッケルを含浸させたことによ
り浸食が小さくなったことを示し、耐浸食性が向上した
ことを示している。

この図から明らかな通り、アルミナ質レンガの気孔内に
ニッケルを含浸させることにより、耐火物レンガの浸食
が小さくなることがわかった。

これは、ニッケルを含浸させることにより、耐大物レン
ガの見掛け気孔率が小さくなり、溶鋼およびスラグの浸
入が阻止されるためである。したがって、この効果はニ
ッケルの代わりに他の金属を含浸した場合にも得られる
ものと推察される。

さらに、セラミック体の気孔内に金属を含浸し、その見
掛け気孔率を低減しても上記と同様の効果が得れるとい
うことも容易に推察することができる。

耐熱的スポーリング性 ■急冷試験上述した方法により、アルミナ質レンガの気孔内にニッ
ケルを種々の含浸量で含浸させた。ニッケル含浸量は、
前記耐火物重量に対して、２０重量％および４０重量％
であった。

このようにして製造された金属含浸耐大物レンガを、そ
れぞれ所定の温度（１００℃ごと）まで加熱し、その後
水中で急冷してそれぞれの強度を測定した。得られた各
々の温度を加熱急冷前の耐火物強度で除して、強度指数
を算出した。

なお、比較耐火物レンガとして、金属を含浸させていな
いアルミナ◆カーボン質レンガも同様の試験を行った。

第４図は、横軸に耐火物レンガの急冷温度差（ΔＴ）を
とり、縦軸に耐火物レンガの強度指数をとって、各種金
属含浸量の耐火物レンガの耐熱的スポーリング性につい
て間接的に調べたグラフ図である。

図中において、自三角はニッケルを２０重量％含浸させ
たアルミナ質レンガの結果を、自四角はニッケルを４０
重量％含浸させたアルミナ質レンガの結果を、白丸は比
較材（アルミナ・カーボン質レンガ）の結果をそれぞれ
示している。

この図によると、比較材は温度差が約４００℃になると
、急激な強度低下が認められる。これに対し、ニッケル
を２０重量％含浸させた金属含浸耐大物レンガも温度差
が約４００℃になると強度低下が認められるが、比較材
の強度低下と比べると緩やかであった。また、ニッケル
を４０重量％含浸させた金属含浸耐大物レンガは、温度
差が約６００℃になるまで加熱急冷前と同等の強度を有
し、それ以上の温度差になっても比較的緩やかな強度低
下を示した。

■曲げ強度試験上述した方法により、アルミナ質レンガの気孔内に３０
重量％のニッケルを含浸させ、室温から１２００℃の温
度範囲内において、耐火物温度が２００℃上昇するごと
に曲げ強度をＡ？＋定した。

なお、比較材として、金属を含浸させていないアルミナ
・カーボン質レンガも同昏Ｉの試験を行った。

第５図は、横軸に耐火物レンガ温度をとり、横軸に耐火
物レンガの曲げ強度をとって、金属含浸耐大物レンガと
比較材の曲げ強度を比較したグラフ図である。

図中において、黒丸はニッケルを３０重量％含浸させた
耐火物レンガの結果を、白丸は比較材の結果を示してい
る。

この図から明らかな通り、ニッケルを含浸させた耐火物
レンガは、比較｛オと比べ、曲げ強度が大きいことがわ
かった。

以上述べた急冷試験と曲げ強度試験は、耐熱的スポーリ
ング性の大小を調べる目安となるものであり、一般に強
度および曲げ強度が大きいと耐熱的スポーリング性も大
きいと推測することができる。

このように、熱衝撃に対して金属含浸耐大物レンガが安
定である理由は、金属を含浸させたため、熱伝導率が上
昇し熱応力が発生し難くなったためと考えられる。

このため金属含浸セラミック体も、上記と同様の効果を
示すということを容易に推察することができる。

上述のように優れた耐浸入性、耐浸食性、および耐熱的
スポーリング性を有する金属含浸耐大物レンガ等で形成
された本発明のスライディングノズルが、上記金属含浸
耐大物レンガ等と同様の効果を有するということは当然
のことである。

以下、金属含浸耐大物レンガまたは金属含浸セラミック
体で形成された本発明のスライディングノズルを、実際
にタンディシュ底部に設置して用いた一実施例を示すが
、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）見掛け気孔率を２３容積％に調整した高アルミナ質レン
ガ（アルミナ含脊量：　９ｇ．５重量％）の気孔内に、
４３重量％のニッケルを含浸させた。

ニッケルを含浸させる手段は上述の通りであり、耐火物
レンガを約１５００℃に予熱し脱気した後、ニッケル溶
湯に浸漬し加圧した。印加した圧力は１５ｋｇ／ｃｄで
あった。

このようにして製造された金属含浸耐大物レンガを加工
し、スライディングノズルを製造した。

得られたスライディングノズルをタンディシュ底部に設
置し、その寿命を調べた。金属含浸耐大物レンガで形成
されたスライディングノズルの寿命はアルミナの付着あ
るいは摩耗により穴径がプラスマイナス３ＩＩＩＩ変動
したとき終了したと判断した。

このスライディングノズルの寿命は、４　０　ｎ！ｚ間
であった。

（実施例２）見掛け気孔率を８８積９６に調整したアルミナ・カーボ
ン質レンガの気孔内に、１５重量９６のアルミギルド鋼
を含浸させた。

アルミキルド鋼を含浸させる手段は上述の通りであり、
耐火物レンガを約ｔｅｏｏ℃にｒ熱し脱気した後、アル
ミキルド鋼の溶湯に浸漬し加圧した。

印加した圧力は４０ｋｇ／ｃｄであった。

得られたスライディングノズルをタンディシュ底部に設
置し、その寿命を調べた。このスライディングノズルの
寿命は、３６時間であった。

（実施例３）見掛け気孔率を３０容積％に：Ａ整したＳｉＯ質セラミ
ック体の気孔内に、４０重量％の高炭素鋼を含浸させた
。

高炭素鋼を含浸させる手段は上述の通りであり、セラミ
ック体を約１６００℃に予熱し脱気した後、高炭素鋼の
溶出に浸漬し加圧した。印加した圧力は６０ｋｇ／ｃｄ
であった。このようにして製造された金屈含浸セラミッ
ク体を加工し、スライディングノズルを製造した。得ら
れたスライディングノズルをタンディシュ底部に設置し
、その寿命を調べた。金属含浸セラミック体で形成され
たスライディングノズルの寿命は前記のとおり穴径の変
化がプラスマイナス３Ｉｌｍのときに終了したと判断し
た。

このスライディングノズルの寿命は、５０時間であった
。

（実施例４）見掛け気孔率を３５容積％に調整したジルコン質セラミ
ック体の気孔内に、４２重量％のステンレス鋼（ＳＵＳ
４３０）を含浸させた。

ＳＵＳ４３０を含浸させる手段は上述の通りであり、セ
ラミック体を約１５５０℃に予熱し脱気した後、ＳＵＳ
４３０の溶湯に浸漬し加圧した。印加した圧力は８　ｋ
ｇ　／　ｃ−であった。このようにして製造された金屈
含浸セラミック体を加工し、スライディングノズルを製
造した。得られたスライディングノズルをタンディシュ
底部に設置し、その寿命を調べた。このスライディング
ノズルの寿命は、４３時間であった。

（実施例５）見掛け気孔率を摺動面および側面周辺部（各端部から２
　ｃｍ）を３５容積％に、その他の領域を２容積％に調
整したアルミナ・カーボン質レンガを加工し、スライデ
ィングノズルを製造した。得られたスライディングノズ
ルの摺動而および側面の周辺部（各端から約２ｃｍまで
）の気孔内に、３２重量９６の金属アルミニウムを含浸
させた。

金属アルミニウムを含浸させる手段は上述の通りであり
、耐火物レンガを約１２００℃に予熱し脱気した後、金
属アルミニウムの溶湯に浸漬し加圧した。印加した圧力
は１８ｋｇ／ｃｄであった。金属アルミニウムを含浸さ
せたスライディングノズルをタンディシュ底部に設置し
、その寿命を調べた。

このスライディングノズルの寿命は、３４時間であった
。

（比較例１）見掛け気孔率を２容積％に調整したアルミナ・カーボン
質レンガを加工し、スライディングノズルを製造した。

得られたスライディングノズルをタンディシュ底部に設置し、その寿命を調べた。このスライディングノズルの
寿命は、９時間であった。

（比較例２）見掛け気孔率を１４容積％に調整したアルミナ質セラミ
ック体を加工し、スライディングノズルを製造した。得
られたスライディングノズルをタンディシュ底部に設置
し、その寿命を調べた。このスライディングノズルの寿
命は、４時間であった。

上述の通り、本発明のスライディングノズルは、寿命が
延びていることが確認された。これは、本発明のスライ
ディングノズルの形成部材として金属含浸耐大物レンガ
または金属含浸セラミック体を用いることにより、スラ
イディングノズルの耐摩耗性、耐浸食性、耐浸食性、お
よび耐熱的スポーリング性が総合的に向上したためと推
察される。

［発明の効果］本発明によれば、耐摩耗性、耐浸入性、耐浸食性、およ
び耐スポーリング性に優れたスライディングノズルが提
供される。耐摩耗性が向上することにより、プレート間
に隙間が生じ難く、溶湯の差込みを防止することができ
る。また、上記特性が総合的に向上するため、スライデ
ィングノズルの寿命が延長する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスライディングノズルが適用される
タンディシュ底部の縦断面図。ｍ２図ないし第５図は、それぞれ本発明の効果を説明す
るためのグラフ図。１・・・タンディシュ、２・・・鉄皮、３・・・内張リ
レンガ、４・・・溶鋼、５・・・固定プレート、６・・
・スライディングプレート、７・・・スライディングノ
ズル、８・・・浸漬管、９・・・鋳型、ｌＯ、１ｌ・・
・連通孔１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶湯容器に固定され、溶湯容器の溶湯通流孔に連
通する孔が形成された固定プレートと、前記固定プレー
トに摺接され、摺動手段により摺動されると、前記固定
プレートの孔と連通する孔が形成されたスライディング
プレートとを有し、前記固定プレートおよびスライディ
ングプレートのうち少なくとも一方の耐火物多孔体また
はセラミック多孔体に、金属を８〜９０重量％の割合で
含浸させた金属含浸体を含むことを特徴とするスライデ
ィングノズル。
（２）金属含浸体が、プレート摺接面の周辺領域に設け
られ、金属含浸量が２０〜９０重量％であることを特徴
とする請求項１記載のスライディングノズル。