JPS61215251A - スライデイングノズル用アルミナ・カ−ボン質耐火物 - Google Patents

スライデイングノズル用アルミナ・カ−ボン質耐火物

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JPS61215251A
JPS61215251A JP60052522A JP5252285A JPS61215251A JP S61215251 A JPS61215251 A JP S61215251A JP 60052522 A JP60052522 A JP 60052522A JP 5252285 A JP5252285 A JP 5252285A JP S61215251 A JPS61215251 A JP S61215251A
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JP
Japan
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alumina
spinel
carbon
magnesia
sliding
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Pending
Application number
JP60052522A
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English (en)
Inventor
矢野 幸三
正明 西
達人 高橋
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、取鍋やタンディツシュのような溶融金属を
収容する容器の底に取付けられ、前記容器内の溶融金属
を排出するノズル孔の開閉を制御するためのスライディ
ングノズル用アルミナ・カーボン質耐火物に関するもの
である。
〔従来技術とその問題点〕
例えば溶鋼の連続鋳造に当)、取鍋内の溶鋼をタンディ
ツシュに、または、タンディツシュ内の溶鋼をモールド
内に注入するに当シ、取鍋やタンディツシュの底に設け
られたノズル孔を制御的に開閉するためにスライディン
グノズルが使用されている。第1図はスライディングノ
ズルの概略縦断面図、第2図は固定プレートの平面図、
第3図は摺動プレートの平面図である。図面に示すよう
に、スライディングノズルは、取鍋の底壁1に設けられ
た上ノズル2の下部に固定された、流出孔3を有する固
定プレート4と、固定プレート4の下面に接触した状態
で回転し流出孔3を開閉するだめの、固定プレート4の
流出孔3と連通ずる2つの流出孔5,5′を有する摺動
プレート6と、摺動プレート6の流出孔5,5′の各々
に取り付けられたコレクターノズル7.7′とからなっ
ておシ、摺動プレート6を回転させて、その流出孔5ま
たは5′と、固定プレート4の流出孔3とを合致させる
ことによシ、取鍋内に収容されている溶鋼を、上ノズル
2およびコレクターノズル7または7′を通して、排出
するようになっている。
上述したスライディングノズルに使用される固定プレー
トおよび摺動プレート(以下、スライディングノズルプ
レートという)は、従来第1表に示す化学成分組成およ
び物性を有するアルミナ(鳩0.)質耐火物を高温焼成
し、次いでこのように高温焼成された耐火物にタールを
含浸させることによって製造されている。上記のタール
を含浸させる目的は、耐火物に摺動を円滑に行なうため
の潤滑性と、耐スポーリング性とを付与するためでおる
第  1  表 しかしながら、タールが人体に悪影響を与えることから
、最近上述したタールの含浸作業が環境衛生上問題にな
ってきたため、タールの含浸を必要とせずに潤滑性およ
び耐スポーリング性に優れたスライディングノズルプレ
ート用の耐火物の開発が望まれている。
潤滑性および耐スポーリング性を有する耐火物として、
アルミナとグラファイトとを主原料とするアルミナ・カ
ーボン(鳩03・C)質耐火物が知られている。アルミ
ナ・カーボン質耐火物中のグラファイトの熱間線膨張率
はアルミナの約半分であシ、そして、その熱伝導率はア
ルミナの約20倍である。そして、グラファイトは六方
晶形に属する層状構造であり、その眉間は漕力やすい。
またアルミナは、耐火材料中でもつとも強度の高い骨材
である。従って、アルミナ・カーボン質耐火物は、優れ
た耐スポーリング性を有し、且つ、熱変化によって発生
する熱応力または機械的応力を緩和する特性を有してい
る。
このようなアルミナ・カーボン質耐火物を製造するに当
って、非酸化物系耐火材料であるグラファイトと酸化物
であるアルミナとを、焼成によって結合させる。ことは
できない。従って、グラファイトをアルミナに結合させ
るためには、従来主原料中に結合剤として、タール、ピ
ッチ、フェノール樹脂等を添加混合し、この混合物を混
線、成ゑ乾燥そして焼成することによって、前記結合剤
をカーボン化し、アルミナとグラファイトとを結びつけ
るいわゆるカーボン結合が行なわれている。
そこで、上述の方法により第2表に示す化学成分組成お
よび物性を有するアルミナ・カーボン質耐火物からなる
スライディングノズルプレートを調製し試用した。
第  2  表 その結果、アルミナ・カーボン質耐火物は、上述したよ
うにカーボン結合のため、アルミナ焼成煉瓦に比べて強
度が低いことから、数回のプレートの摺動によりその摺
動面が荒れ、使用不可能となることがわかった。
〔発明の目的〕
従って、この発明の目的は、タール含浸作業のような環
境衛生上問題となる作業を必要とせず、潤滑性および耐
スポーリング性に優れ、且つ強度が大で多数回の使用に
耐えられるスライディングノズル用アルミナ・カーボン
質耐火物を提供することにある。
本発明者等は、上述した目的を達成すべく鋭意研究を重
ねた。その結果、従来のアルミナ・カーボン質耐火物に
おけるカーボン結合のみによるマトリックス部に、熱間
でカーボン結合と同時にセラミックス結合を生成させ、
これによってマトリックス部を補強することが、強度を
高めるために\効果的であるという結論に達した。
このようなセラミックス結合によるマトリックス部の形
成のためには、結合剤が比較的少量であっても、アルミ
ナ骨材とマトリックス部との結合に優れた効果を発揮し
、そして、セラミックス結合の生成によって、耐火物の
組織に損傷を与えるような体積変化等を生じさせない結
合剤を使用することが必要である。
このために、種々の検討を行なった結果、アルミナ・カ
ーボン質耐火物にマグネシア(MgO)を添加し、アル
ミナ(Altos)の骨材粒子間にスピネル(MgO’
 kos )を形成させれば、このスピネルによってア
ルミナ骨材粒子間を強固に結合させ得ることがわかった
上記スピネルの生成機構を熱力学的に検討すると、次の
ようになる。
アルミナ・カーボン質耐火物のように、グラファイトや
バインダーとして固相のカーボン(C(s))が耐火物
中に存在する雰囲気下において、同相のmo(s)に平
衡する気相のマグネシウム(Mg(g))の蒸気圧を熱
力学的データから計算すると、1700K(1427℃
)において1.01X10atmとなる。
一方、固相のスピネル(MgO・AkOs(s) )に
平衡する気相のマグネシウム(Mg(2)))の蒸気圧
を同じく熱力学的データから計算すると、同じ雰囲気お
よび温度下で1.26 X 10−’atmとなる。従
って、気相のマグネシウム(Mg(g))の蒸気圧は、
MgO粒よりもスピネル粒の方が低い。この結果、上記
蒸気圧の差によって、 MgO粒表面からfikos表
面へに龜)が移動する。即ち、下記反応式に示すように
、MgO粒表面から還元蒸発したMg蒸気は、Al40
3粒  −の表面で再び酸化して、よシ熱力学的に安定
な固相のスピネルになる。
Mg0(s) + C(s) −”  Mg(g) +
 Co(g) ・= ・= = = −(1)Mg (
g) + Co(g)+ Ak(Ms) −MgO・鳩
07a)+ C(s)−= (2)但し、(S):固相
、(ロ)):気相 〔発明の概要〕 この発明は、上記知見に基いてなされたものであって、
アルミナとグラファイトとを主原料とし、前記主原料に
マグネシア、水酸化マグネシウムおよびマグネシア富化
スピネルのうちの少なくとも1つの100ミクロン以下
の微粉を、全配合量に対し、ペリクレースとして0.1
〜5. Owt4添加混練して成形し、得られた成形体
を800℃以上の還元雰囲気において焼成することによ
り、マトリックス部をカーボン結合とスピネル結合とか
らなる複合組織としたことに特徴を有するものである。
〔発明の構成〕
この発明においては、アルミナとグツファイトとからな
る主原料に、マグネシア、水酸化マグネシウムおよびマ
グネシア富化スピネル粒の少なくとも1つが添加されて
いるので、焼成時の高温加熱により、そのマトリックス
部において、カーボン結合とともに、約800℃以上の
温度で、マグネシアとアルミナとの反応によるスピネル
(MgO・SOs )が生成し、スピネル結合が形成さ
れる。
上記の反応において、密度が3.98 f/adのko
sと、密度が3.58 f/l−dのMgOとによって
、密度が3、59 f/cdのスピネル(MgO−隔O
s )が生成し、体積が膨張する結果、カーボン結合と
スピネル結合とが複合された緻密で強固なマ) IJツ
クス部が形成される。
この発明で添加されるマグネシア粉としては、電融マグ
ネシア、焼成マグネシア、仮焼マグネシア等が使用され
る。
マグネシア富化スピネルとは、マグネシア分がスピネル
の化学量論比よりも多くなるように製造されたペリクレ
ースを含有するスピネルをいう。
周知のように、スピネル(5pine1.鉱物名尖晶石
)は、化学式MgO”Al120sで表され、融点が2
135℃で、その理論成分比はMgO: 28.3 w
t、チ、鳩03: 71.7wt、96であるが、この
発明で使用されるスピネルは、MgOを28.3 wt
、%以上含有し、不純物が少なく、ペリクレースが均一
に含有されているものが好ましい。このようなマグネシ
ア富化スピネル粒は、マグネシア粉に比較して、同一量
のペリクレースを添加する場合に、混合量が多いので、
均一分散が容易となる。
マグネシア粉、水酸化マグネシウム粉およびマグネシア
富化スピネル粉の粒度は、分散性の点から、100ミク
ロン以下(タイラー標準ふるいの150メツシュ通過に
相当)、好ましくは50ミクロン以下の微粉であること
が望ましい。
また、マグネシア粉、水酸化マグネシウム粉およびマグ
ネシア富化スピネル粉の少なくとも1つの添加量は、ス
ピネル生成膨張性から、マトリックス部のスピネル結合
を形成させるのに必要な最低量即ち全配合量に対しペリ
クレースとして0.1から5. Owt4の範囲内にす
ることが必要である。
上記添加量が0.1 wt、1未満ではスピネル生成量
が少なくて緻密な結合組織が得られず、一方、上記添加
量が5. Owt、1を超えるとスピネル生成膨張量が
多くなシすぎて結合組織を破壊する問題が生ずる。
主原料であるアルミナは、耐火物に通常使用されている
電融アルミナ、焼結アルミナのほか、仮焼アルミナ、水
酸化アルミニウム等が使用される。
グラファイトは、スライディングノズルプレート間の摺
動と耐スポーリング性を得るために必要な原料で、例え
ば鱗状黒鉛、土状黒鉛等が使用されるが、不純物が少な
く結晶発達の良い鱗状黒鉛が好ましい。グラファイトの
配合量は、2から35wt、%の範囲内が好ましい。上
記配合量が2 wt、1未満では潤滑性能の付与が不十
分であシ、一方、上記配合量が35 wt、%を超える
とアルミナ・カーボン質耐火物自体の強度が得られない
。また、有機質バインダーとしては、例えばフェノール
樹脂、フラン樹脂、石炭タール、タールピッチ等が使用
される。前記アルミナの配合量は、上記他の原料および
添加物の配合量との関係から、60〜95wt、%であ
ることが好ましい。
この発明の耐火物は、主原料であるアルミナとグラファ
イトに1スピネル結合を形成させるための、マグネシア
、水酸化マグネシウムおよびマグネシア富化スピネルの
うちの少なくとも1つの100ミクロン以下の微粉を、
全配合量に対し、ペリクレースとして0.1〜5. O
wt4添加した坏土混合物K、常法によシ有機質バイン
ダーを添加し混練した後、スライディングノズルプレー
トの形状に成形し、次いで、この成形物を1000℃以
上の還元雰囲気で焼成することによシ製造される。
このように、主原料にペリクレースを添加し、マトリッ
クス部をスピネル結合とカーボン結合との複合組織とす
ることによって、カーボン結合による強度とスピネル結
合による強度とが合わされかくして、プレート摺動面の
面荒れを防ぐに十分な強度が発揮される。
なお、上記主原料中のグラファイトの酸化防止剤として
、炭化珪素(StC)等を添加してもよい。
〔発明の実施例〕
次に、この発明を、実施例によシ説明する。第3表に示
す化学成分組成および物性を有する本発明のスライディ
ングノズル用アルミナ−カーボン質耐火物を調製した。
第  3  表 上記において、 MgOの原料として試料随4〜9はマ
グネシアを使用し、試料mloはMgO富化スピネルを
使用し、試料Na1lはMg (OH)tを使用した。
また、有機質結合剤として熱硬化性フェノール樹脂を5
 vrt4添加した。焼成は1500℃の温度で5時間
行なった。
第4表は、第1表に示した試料N[Llの従来例のター
ル含浸アルミナ質耐火物と、第2表に示した試料N12
および3の比較例としてのアルミナ・カーボン質耐火物
と、そして、第3表に示した試料N14〜10のこの発
明のアルミナ・カーボン質耐火物の各々によって調製し
たスライディングノズルプレートを使用して、250T
取鍋内に収容されている溶鋼をタンディツシュに注入し
たときの、前記スライディングノズルプレートの耐用回
数である。
第  4  表 また第5表は、上記試料Nllの従来例のタール含浸ア
ルミナ質耐火物と、上記試料部2の比較例としてのアル
ミナ・カーボン質耐火物と、そして、上記試料鳩゛4お
よび6のこの発明のアルミナ・カーボン質耐火物の各々
によって調製したスライディングノズルプレートを使用
して、20Tタンデイツシユ内に収容されている溶鋼を
モールド内に注入したときの前記スライディングノズル
プレートの耐用回数である。
第  5  表 上記第4表および第5表から明らかなように、マトリッ
クス部がカーボン結合とスピネル結合との複合組織であ
るこの発明の耐火物は、MgOが添加されていないマト
リックス部がカーボン結合だけの比較例に示すアルミナ
・カーボン質耐火物に比べて、その耐用回数が大幅に向
上し、従来例に示すタール含浸アルミナ質耐火物と同等
かそれ以上の耐用回数を示した。
〔発明の効果〕
以上述べたように、この発明のスライディングノズル用
アルミナ・カーボン質耐火物によれば、タール含浸作業
のような環境衛生上問題となる作業を必要とせず、潤滑
性および耐スポーリング性に優れ且つ強度が大で多数回
の使用に耐えられる優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図はスライディングノズルの概略縦断面図、第2図
は固定プレートの平面図、第3図は摺動プレートの平面
図である。図面において、1・・・取鍋底壁、    
2・・・上ノズル、3・・・流出孔、     4・・
・固定プレート、5.5′・・・流出孔、   6・・
・摺動プレート、7.7′・・・コレクターノズル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルミナとグラファイトとを主原料とし、前記主原料に
    マグネシア、水酸化マグネシウムおよびマグネシア富化
    スピネルのうちの少なくとも1つの100ミクロン以下
    の微粉を、全配合量に対し、ペリクレースとして0.1
    〜5.0wt.%添加混練して成形し、得られた成形体
    を800℃以上の還元雰囲気において焼成することによ
    り、マトリックス部をカーボン結合とスピネル結合とか
    らなる複合組織としたことを特徴とするスライディング
    ノズル用アルミナ・カーボン質耐火物。
JP60052522A 1985-03-18 1985-03-18 スライデイングノズル用アルミナ・カ−ボン質耐火物 Pending JPS61215251A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1053808A4 (en) * 1998-01-14 2001-12-19 Shinagawa Refractories Co SUBMERSIBLE NOZZLE FOR CONTINUOUS CASTING
JP2012036064A (ja) * 2010-08-11 2012-02-23 Kurosaki Harima Corp 溶融金属保持炉の内張り用アルミナカーボン系不焼成れんが及び製造方法、並びにそれを用いた窯炉設備及び施工方法

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