JPH07251261A - スライディングノズル充填材 - Google Patents

スライディングノズル充填材

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JPH07251261A
JPH07251261A JP4276894A JP4276894A JPH07251261A JP H07251261 A JPH07251261 A JP H07251261A JP 4276894 A JP4276894 A JP 4276894A JP 4276894 A JP4276894 A JP 4276894A JP H07251261 A JPH07251261 A JP H07251261A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼の浸透を防ぎ、適度の焼結層を形成する
ことにより良好な開孔率を提供する。 【構成】 磨鉱処理され所定のふるいを通すことによ
り、粒度分布が0.3〜1.7mmで、粒形係数が1.
4以下のシリカ砂をスライディングノズル充填材として
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スライディングノズル
充填材に関する。更に詳しくは、本発明は、製鋼工場に
おける取鍋に流される溶融金属によって溶けることな
く、焼結及び溶融金属が浸透することなく、容易に落
下、開孔するスライディングノズル充填材に関する。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】溶鋼を受
湯する溶鋼鍋や溶湯容器には、スライディングノズルが
多く採用されている。このようなスライディングノズル
を備えた溶湯容器は、ノズル内で溶鋼が凝固することを
防止するために、溶鋼を鋳込む前にノズルに耐火性の粉
粒体からなる充填材を充填する必要がある。
【0003】充填材としては、天然シリカ砂、アルミ
ナ、電融シリカ、セラミックス等が知られており、これ
らの内天然シリカ砂が主に用いられている。一般に天然
シリカ砂の表面には低融物のAl23、K2O、Na2
等が多く残存しており、これら低融物は溶鋼により焼結
層を形成し不開孔を生じることとなる。生じた不開孔
は、充填された溶鋼を排出する際の妨げとなる。このよ
うな不開孔が生じた場合、作業者は鉄棒で突くなど作業
を行う必要があった。しかしながらこのような作業は極
めて危険な作業であり、労働災害を防止するという観点
から、不開孔を生じない割合(以下、開孔率とする)を
100%とすることが望まれている。
【0004】更に、連続鋳造化された今日の製造設備に
おいて、ノズルに生じる不開孔は、操業上多くの問題を
生じている。また、転炉で1次精錬を行い、脱酸、脱リ
ン、脱硫等のために長時間取鍋で2次精錬する場合、鋼
種によっては7〜8時間も取鍋で溶鋼が保持されること
がある。そのため、このような条件に耐えうるノズル充
填材が要求されている。更に、焼結層が全く発生しない
のでは溶鋼が浸透してしまい、シリカ砂と溶鋼が混ざり
合った浸透層が形成されることにより不開孔が形成され
る恐れがある。このため溶鋼の浸透を抑え、同時に適度
な厚さの焼結層を形成することが望まれている。
【0005】従来、スライディングノズル充填材とし
て、特開昭62−244570号公報或いは特開平1−
180776号公報に記載されたものが知られている。
特開昭62−244570号公報には、SiO2の含有
量が96重量%以上でかつAl23含有量が2.0重量
%以下であるシリカ砂の混合物であって、この混合物の
粒度分布が、粒度分布0.71〜1.68mmのシリカ
砂が60〜75重量%、粒度分布0.10〜0.71m
mのシリカ砂が25〜40重量%及び粒度分布0.1m
m未満のシリカ砂が5重量%以下である充填材を開示し
ている。
【0006】一方、特開平1−180776号公報に
は、粒度が2.38〜0.125mmであり、空隙率が
25〜50%である充填材を開示している。このよう
な、従来の充填材であっても、開孔率は97〜98%程
度であり、満足できるものではなかった。以上の問題点
を鑑み、本発明者らは粒度分布及び粒形係数について鋭
意検討した結果、特定の粒度分布及び粒形係数において
溶鋼を注入する際にノズルから円滑に溶鋼を排出できる
ことを見いだし本発明に至った。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用】かくして本発明
によれば、磨鉱処理され所定のふるいを通すことによ
り、粒度分布が0.3〜1.7mmで、粒形係数が1.
4以下のシリカ砂からなることを特徴とするスライディ
ングノズル充填材が提供される。本発明の粒度分布はJ
ISの鋳物砂の粒度試験方法(Z2602)に準じて測
定した値をいう。この方法を概略説明すると、ふるいの
呼び寸法が0.3mmのふるいの上に1.7mmのふる
いを重ね、1.7mmのふるいの上に原料シリカ砂を載
せ、ロータップ型ふるい機等のふるい分け機械を使用
し、2つのふるい間に残ったシリカ砂を本発明の粒度分
布0.3〜1.7mmのシリカ砂とする。
【0008】また、粒形係数は砂表面積測定器(ジョー
ジ、フィッシャー社製)を用いて算出した値をいう。す
なわち、粒形係数とは1g当たりの実際の砂粒の表面積
を理論的表面積で割った値をいう。ここで、理論的表面
積とは、砂粒が全て球形であると仮定した場合の表面積
を言う。従って、粒形係数が1に近いほど球に近い形状
であることを表している。
【0009】本発明に使用されるシリカ砂は、粒度分布
が0.3〜1.7mm、好ましくは1.7〜0.6m
m、例えば、1.5mm、1.3mm、1.1mm、
0.9mmのシリカ砂である。粒度分布を0.3mm以
上としたのは、0.3mm未満のシリカ砂を含有させる
と、焼結層の層厚が増加し、溶鋼の注入時にノズルに不
開孔を生じさせるからである。一方、粒度分布を1.7
mm未満としたのは、粒度が1.7mm以上のシリカ砂
を含有させると、浸透によりシリカ砂と混じった溶鋼が
凝結するので、ノズルに不開孔を生じさせるからであ
る。本発明では上記範囲内で異なる粒度分布のシリカ砂
を配合してもよく、特に、粒度分布1.7〜1.2mm
を25〜45重量%、粒度分布1.2〜0.9mmを2
5〜45重量%及び粒度分布0.9〜0.6mmを25
〜45重量%からなるシリカ砂を使用すれば、充填密度
が向上し溶鋼の浸透を防ぐことができるとともに適度の
厚さの焼結層を形成することができることを見いだして
いる。また、前記粒度分布成分において、それぞれ35
%前後の粒度分布割合のとき充填密度が最も向上するの
で特に好ましい。
【0010】また、粒形係数は、1.4以下、好ましく
は1.2〜1.4の範囲である。1.4以下とすること
によって、充填密度が低下せず溶鋼の浸透を防ぐことが
できる。上記シリカ砂に含まれる化学成分は、Al23
の含有量が2重量%以下、更に好ましくは1.5重量%
以下であり、K2OとNa2Oの含有量の和が1重量%以
下、0.5重量%以下であるシリカ砂を使用することが
好ましい。これは、Al 23、K2O及びNa2Oの含有
量が多いということが、低融点鉱物である正長石(組
成:K2O・Al23・6SiO2、融点:1170℃)
及び曹長石(組成:Na2O・Al23・6SiO2、融
点:1080℃)の含有量が大きいことを意味するから
であり、しいては充填材の焼結層が厚くなることによる
不開孔の形成回数の増加につながるからである。
【0011】更に、シリカ砂の主成分であるSiO2
含有量は96〜98重量%であることが好ましく、更に
好ましくは97〜98重量%である。99重量%以上で
はシリカ砂の耐火度は向上するが、シリカ砂自身の熱膨
張が大きくなるので溶鋼の浸透が起こりやすくなるから
であり、96重量%未満ではSiO2以外の成分により
焼結層が厚くなってしまうからである。
【0012】本発明のシリカ砂は、上記粒度分布及び粒
形係数を満たすシリカ砂であれば、天然のシリカ砂も使
用することができるが、そのような天然砂は安定して得
ることが困難なので、磨鉱処理を施すことが好ましい。
更に、磨鉱処理を施すか或いは施さないシリカ砂を2種
以上混合してもよいことは言うまでもない。磨鉱処理に
は公知の乾式法及び湿式法いずれでも適用することがで
きる。
【0013】乾式法には、原料シリカ砂を高速気流によ
り装置内で上昇させ、衝突板に衝突させることによっ
て、砂粒相互の衝撃と摩擦によって砂粒表面の付着物を
分離することからなるサンドリクレマ等のニューマチッ
クスクラバー装置、高速回転するローター上に原料シリ
カ砂を投入し、その遠心力で生ずる投射砂と落下する投
入砂との間で起こる衝突と摩擦により、砂粒表面の付着
物を分離することからなる高速回転スクラバー装置、相
互に回転する円筒外板とアジテーターとの混合回転によ
り砂粒に回転を与え、砂粒同士の摩擦を利用して砂粒表
面の付着物を分離することからなるアジテーターミル等
の高速攪拌機等を用いた乾式法が挙げられる。
【0014】一方、湿式法には図1に示すようなトラフ
式等の磨鉱機による方法が挙げられる。ここで、図1を
簡単に説明すると、磨鉱装置1は円筒形の容器(以下ト
ラフとする)2の内側に、該トラフ2の長手方向に沿っ
て回転軸7と複数枚の羽根3が設けられている。トラフ
2の一方の端部には、上部にホッパ状の原料シリカ砂投
入口10が設けられている。また、他方の端部は端面が
開放され、この開放端面が磨鉱処理された砂の排出口1
1となっている。この排出口11には、付勢手段である
バネ13によって閉方向に付勢された蓋14が取り付け
られている。回転軸7には、回転駆動させるためのモー
ター16と減速機17が設けられている。なお、図中1
8及び19は、モーター16の回転動力を回転軸に伝え
る継手である。
【0015】この磨鉱装置1の使用は、モーター16で
羽根3を回転させているトラフ2内に、投入口10から
原料シリカ砂を投入する。トラフ2内に投入された原料
シリカ砂は羽根3の回転によって次第に排出口11側に
送られる。この間、原料シリカ砂が互いに擦り合わさ
れ、砂粒表面の付着物が分離される。更に、排出口11
に付勢手段であるバネ13によって閉方向に付勢された
蓋14が設けられているので、所定の内圧に達するまで
はシリカ砂が外へ排出されず、その間に十分磨鉱を行う
ことができる。
【0016】これら磨鉱処理方法のうち、湿式法を使用
することが好ましい。これは、磨鉱処理によって取り除
かれるシリカ砂の表面に付着残存した粒度が0.3mm
以下の微粉を、磨鉱処理の水洗によって同時に取り除く
ことができるからである。しかしながら、乾式法であっ
ても微粉を取り除く水洗装置を併設することにより、本
発明のシリカ砂を得ることは可能である。
【0017】
【実施例】以下、実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。 実施例1 30kgの容量の高周波炉の底に内径50mm,高さ3
0mmの穴を開け、その中に各種のシリカ砂を入れ、1
650℃の溶鋼を鋳込み、そのまま1時間保持し、その
後の焼結層の層厚を測定した。
【0018】一方、内径150mm、高さ100mmの
砂型鋳型の底に内径30mm、高さ30mmの穴を開
け、その中に各種のシリカ砂を入れ、1650℃の溶鋼
を鋳込み、冷却後シリカ砂に鋼が浸透した厚さ(浸透層
の層厚)を測定した。以下の表1には、粒度が0.3m
m未満のシリカ砂の含有量と焼結層の層厚との関係を示
し、表2には、粒度が1.7mm以上のシリカ砂の含有
量と浸透層の層厚の関係を示した。また、表3には、粒
形係数と焼結層及び浸透層の層厚の関係を示した。な
お、粒度は、JISの鋳物砂の粒度試験方法(Z260
2)に準じて測定した。また、粒形係数は砂表面積測定
器(ジョージ、フィッシャー社製)を用いて算出した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】
【0022】上記表1からも明らかなように、粒度が
0.3mm未満のシリカ砂の含有量が増加すればするほ
ど、焼結層の層厚が増加している。このような焼結層の
層厚の増加は、実際の溶鋼の注入時にノズルに不開孔が
より生じ易くなることを意味している。上記表2からも
明らかなように、粒度が1.7mm以上のシリカ砂の含
有量が増加すればするほど、浸透層の層厚が増加してい
る。このような浸透層の層厚の増加は、実際の溶鋼の注
入時に生じる溶鋼の浸透により、シリカ砂と混じった溶
鋼が凝結し、ノズルに不開孔が生じ易くなることを意味
している。
【0023】上記表3からも明らかなように、粒形係数
が1.4以上では急激に浸透層の層厚が増加している。
これは、粒形係数が1.4以上では充填密度が低下する
ので、溶鋼の浸透が容易に起こるからである。 実施例2及び比較例1〜2 以下の表4に示す化学成分、粒度分布、粒形係数及び嵩
密度を有するシリカ砂を使用して、スライディングノズ
ル充填材として用いた。
【0024】
【表4】
【0025】上記スライディングノズル充填材を図2に
示すごときスライディングノズルを備えた容量250ト
ンの取鍋に使用して、溶鋼を鋳込んだ場合の不開孔発生
回数及び開孔率%を求めた。図2中、21はスライディ
ングノズル充填材、22はノズル受けレンガ、23は上
部ノズル、24は固定盤、25は摺動盤、26は下部ノ
ズルをそれぞれ示している。また、鋳込み条件は、溶鋼
温度を1720℃とし、取鍋での保持時間を1〜7時間
とし、136回鋳込んだ。
【0026】結果を以下の表5に示した。
【0027】
【表5】
【0028】上記表4に示したAl23の含有量が2重
量%以下かつK2OとNa2Oの含有量の和が1重量%以
下であり、粒度分布が0.3〜1.7mmで、粒形係数
が1.4以下のシリカ砂を使用することによって、99
%以上の開孔率を得ることができ、実際の製鋼工場にお
けるスライディングノズル充填材として有用に使用する
ことができることが確認できた。
【0029】
【発明の効果】この発明のスライディングノズル充填材
によれば、磨鉱処理され所定のふるいを通すことによ
り、粒度分布が0.3〜1.7mmで、粒形係数が1.
4以下のシリカ砂からなるので、溶鋼の浸透を防ぐこと
ができると共に適度の焼結層を形成することができ、良
好な開孔率を提供することができる。
【0030】また、シリカ砂が、Al23の含有量が2
重量%以下であり、K2OとNa2Oの含有量の和が1重
量%以下であることにより、更に適度の焼結層を形成す
ることができる。更に、シリカ砂が、粒度分布1.7〜
1.2mmを25〜45重量%、粒度分布1.2〜0.
9mmを25〜45重量%及び粒度分布0.9〜0.6
mmを25〜45重量%を含むことにより、充填密度が
向上し溶鋼の浸透を防ぐことができるとともに適度の厚
さの焼結層を形成することができる。
【0031】次に、粒形係数が、1.2〜1.4とする
ことにより、充填密度が低下せず溶鋼の浸透を防ぐこと
ができる。更に、シリカ砂が、96〜98重量%のSi
2を含むことにより、溶鋼の浸透を防ぎ、焼結層が厚
くなりすぎることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のスライディングノズル充填材を製造
しうるトラフ式磨鉱機の概略側面図である。
【図2】スライディングノズルを備えた取鍋の要部拡大
断面図である。
【符号の説明】
1 磨鉱装置 2 トラフ 3 羽根 7 回転軸 10 シリカ砂投入口 11 排出口 13 バネ 14 蓋 16 モーター 17 減速機 18、19 継手 21 スライディングノズル充填材 22 ノズル受けレンガ 23 上部ノズル 24 固定盤 25 摺動盤 26 下部ノズル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磨鉱処理され所定のふるいを通すことに
    より、粒度分布が0.3〜1.7mmで、粒形係数が
    1.4以下のシリカ砂からなることを特徴とするスライ
    ディングノズル充填材。
  2. 【請求項2】 シリカ砂が、Al23の含有量が2重量
    %以下であり、K2OとNa2Oの含有量の和が1重量%
    以下である請求項1記載の充填材。
  3. 【請求項3】 シリカ砂が、粒度分布1.7〜1.2m
    mを25〜45重量%、粒度分布1.2〜0.9mmを
    25〜45重量%及び粒度分布0.9〜0.6mmを2
    5〜45重量%を含むことからなる請求項1記載の充填
    材。
  4. 【請求項4】 粒形係数が、1.2〜1.4である請求
    項1記載の充填材。
  5. 【請求項5】 シリカ砂が、96〜98重量%のSiO
    2を含む請求項1記載の充填材。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1997005978A1 (fr) * 1995-08-09 1997-02-20 Yamakawa Sangyo Co., Ltd. Charge pour buse coulissante
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