JP3124374B2 - 耐火物 - Google Patents
耐火物Info
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- JP3124374B2 JP3124374B2 JP04148906A JP14890692A JP3124374B2 JP 3124374 B2 JP3124374 B2 JP 3124374B2 JP 04148906 A JP04148906 A JP 04148906A JP 14890692 A JP14890692 A JP 14890692A JP 3124374 B2 JP3124374 B2 JP 3124374B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は溶融金属、例えば溶鋼を
収容し処理する窯炉、取鍋、タンディッシュ、真空脱ガ
ス装置およびノズル、浸漬管、等の溶鋼流通管、ストッ
パー等付帯設備に使用される耐火物に関するものであ
る。
収容し処理する窯炉、取鍋、タンディッシュ、真空脱ガ
ス装置およびノズル、浸漬管、等の溶鋼流通管、ストッ
パー等付帯設備に使用される耐火物に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】鋼の連続鋳造において浸漬ノズルは高温
で、モールドパウダーと接触するなど非常に過酷な条件
で使用されるため、耐食性に優れ、かつ機械的強度が優
れたノズル材質が要求される。これらの条件を具備した
ノズル材質として従来Al2O3−C質浸漬ノズルが広く
適用されてきた。しかしこのノズルは通過溶鋼量が多く
なるにつれ、ノズル内面にアルミナが付着成長して、ノ
ズル閉塞に至るため、操業トラブルの原因となり、連々
鋳回数増大の妨害要因となるばかりでなく、時にはノズ
ル内面に付着したアルミナが脱落することにより製品欠
陥の原因となることもある。
で、モールドパウダーと接触するなど非常に過酷な条件
で使用されるため、耐食性に優れ、かつ機械的強度が優
れたノズル材質が要求される。これらの条件を具備した
ノズル材質として従来Al2O3−C質浸漬ノズルが広く
適用されてきた。しかしこのノズルは通過溶鋼量が多く
なるにつれ、ノズル内面にアルミナが付着成長して、ノ
ズル閉塞に至るため、操業トラブルの原因となり、連々
鋳回数増大の妨害要因となるばかりでなく、時にはノズ
ル内面に付着したアルミナが脱落することにより製品欠
陥の原因となることもある。
【0003】一方、鋼材品質の厳格化に伴い、溶鋼清浄
性の確保は不可欠であり、これらを実現するためには耐
火物からの溶鋼汚染をできるだけ小さくすることが必要
である。この耐火物からの汚染は耐火物からの酸素の供
給による場合と、耐火物に付着・堆積したアルミナが溶
鋼中に脱落する場合があり、耐火物へのアルミナの付着
・堆積の防止が必要である。以上のごとく耐火物内面へ
のアルミナ付着防止対策の確立は重要課題で、従来から
多くの努力が払われてきた。しかし、特に大きな問題で
ある、浸漬ノズル内面に付着・堆積したアルミナに起因
したノズル閉塞は解決されたとは言い難い。この問題を
解決するため、最近CaZrO3 を含有した浸漬ノズル
用耐火材が開発され(特開昭64−40154号公
報)、適用されるに至っている。
性の確保は不可欠であり、これらを実現するためには耐
火物からの溶鋼汚染をできるだけ小さくすることが必要
である。この耐火物からの汚染は耐火物からの酸素の供
給による場合と、耐火物に付着・堆積したアルミナが溶
鋼中に脱落する場合があり、耐火物へのアルミナの付着
・堆積の防止が必要である。以上のごとく耐火物内面へ
のアルミナ付着防止対策の確立は重要課題で、従来から
多くの努力が払われてきた。しかし、特に大きな問題で
ある、浸漬ノズル内面に付着・堆積したアルミナに起因
したノズル閉塞は解決されたとは言い難い。この問題を
解決するため、最近CaZrO3 を含有した浸漬ノズル
用耐火材が開発され(特開昭64−40154号公
報)、適用されるに至っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CaZ
rO3 を含有したノズルを用いても、閉塞防止効果が充
分発現しなかったり、ノズルの溶損が激しく鋳造を途中
で中断しなければならない場合があり、このノズル閉塞
防止効果を安定に、かつ効果的に発現することが、Ca
ZrO3含有ノズル使用のための大きな技術課題であ
る。またCaZrO3含有ノズルは安価な材質ではな
く、さらに安価な非付着材質の開発が重要課題である。
本発明者らはかかる課題を解決するため、CaZrO3
含有ノズルの付着防止機構を研究した結果本発明を提供
するに至った。
rO3 を含有したノズルを用いても、閉塞防止効果が充
分発現しなかったり、ノズルの溶損が激しく鋳造を途中
で中断しなければならない場合があり、このノズル閉塞
防止効果を安定に、かつ効果的に発現することが、Ca
ZrO3含有ノズル使用のための大きな技術課題であ
る。またCaZrO3含有ノズルは安価な材質ではな
く、さらに安価な非付着材質の開発が重要課題である。
本発明者らはかかる課題を解決するため、CaZrO3
含有ノズルの付着防止機構を研究した結果本発明を提供
するに至った。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは以下の通りである。 (1)CaOとSiO2 の重量%の比が1.2〜2.0
(=CaO/SiO2 )の範囲となるようCaOとSi
O2 を含有し、CaO−SiO 2 −CaF 2 中のCaF
2 が1〜15重量%含有し、耐火物全重量のうちZrO
2 が60重量%以下、炭素材が30重量%以下含有する
ことを特徴とする耐火物。 (2)CaOとSiO2 の重量%の比が1.2〜2.0
となるようCaOとSiO2 を含有し、CaO−SiO
2 −Al 2 O 3 −CaF 2 中にAl 2 O 3 が40重量%
以下含有し、CaF2 が1〜15重量%含有し、耐火物
全重量のうちZrO2 が60重量%以下、炭素材が30
重量%以下含有することを特徴とする耐火物にある。
ろは以下の通りである。 (1)CaOとSiO2 の重量%の比が1.2〜2.0
(=CaO/SiO2 )の範囲となるようCaOとSi
O2 を含有し、CaO−SiO 2 −CaF 2 中のCaF
2 が1〜15重量%含有し、耐火物全重量のうちZrO
2 が60重量%以下、炭素材が30重量%以下含有する
ことを特徴とする耐火物。 (2)CaOとSiO2 の重量%の比が1.2〜2.0
となるようCaOとSiO2 を含有し、CaO−SiO
2 −Al 2 O 3 −CaF 2 中にAl 2 O 3 が40重量%
以下含有し、CaF2 が1〜15重量%含有し、耐火物
全重量のうちZrO2 が60重量%以下、炭素材が30
重量%以下含有することを特徴とする耐火物にある。
【0006】以下本発明をさらに細述する。本発明者等
は前記課題を解決するため、CaZrO3 を含有した浸
漬ノズルにおいて充分な閉塞防止効果があったと見られ
るノズルの付着実態を調査研究した結果、ノズル稼働面
近傍のノズル断面にはCaZrO3 (30%CaO含)
が分解して生成した、CaOを10%程度含有したZr
O2 の固溶体と、これら粒間マトリックスにはCaZr
O3 (30%CaO含)の分解により放出されたCaO
と、溶鋼起源のAl2O3および酸化防止材起源のSiO
2 によりCaO−SiO2−Al2O3系の酸化物相を構
成していることを明らかにした。
は前記課題を解決するため、CaZrO3 を含有した浸
漬ノズルにおいて充分な閉塞防止効果があったと見られ
るノズルの付着実態を調査研究した結果、ノズル稼働面
近傍のノズル断面にはCaZrO3 (30%CaO含)
が分解して生成した、CaOを10%程度含有したZr
O2 の固溶体と、これら粒間マトリックスにはCaZr
O3 (30%CaO含)の分解により放出されたCaO
と、溶鋼起源のAl2O3および酸化防止材起源のSiO
2 によりCaO−SiO2−Al2O3系の酸化物相を構
成していることを明らかにした。
【0007】さらに研究を進めた結果、CaO−SiO
2−Al2O3 系酸化物は図2に示すごとくダイカルシウ
ムシリケート(2CaO・SiO2、以下C2Sと略称)
とゲーレナイト(2CaO・Al2O3・SiO2、以下
C2ASと略称)およびこれらを直線で結ぶ線上に位置
する組成であることを解明し、C2S がノズル内面への
Al2O3の付着と堆積を防止し、ノズル形状を維持する
ためのキー物質であることを知見した。
2−Al2O3 系酸化物は図2に示すごとくダイカルシウ
ムシリケート(2CaO・SiO2、以下C2Sと略称)
とゲーレナイト(2CaO・Al2O3・SiO2、以下
C2ASと略称)およびこれらを直線で結ぶ線上に位置
する組成であることを解明し、C2S がノズル内面への
Al2O3の付着と堆積を防止し、ノズル形状を維持する
ためのキー物質であることを知見した。
【0008】その原理について図3の擬2元系状態図に
基づき細述するとC2S にAl2O3が付着した場合、図
4に示すごとく、C2SとAl2O3の界面には液相とC2
ASを生成することになり、この低融点相がノズル内面
へのAl2O3の付着、焼結を防止すると考えられる。ま
たC2AS 相は付着してしまったAl2O3をノズル内に
収納する機能をはたし、図5に示すごとく付着したAl
2O3は、ノズルの中へ移動する。これらの反応をさらに
研究した結果、図6に示すごとくAl2O3のノズル内へ
の侵入深さと量はC2S中にCaF2を含有させることに
より増大することを知見して本発明を成し遂げた。
基づき細述するとC2S にAl2O3が付着した場合、図
4に示すごとく、C2SとAl2O3の界面には液相とC2
ASを生成することになり、この低融点相がノズル内面
へのAl2O3の付着、焼結を防止すると考えられる。ま
たC2AS 相は付着してしまったAl2O3をノズル内に
収納する機能をはたし、図5に示すごとく付着したAl
2O3は、ノズルの中へ移動する。これらの反応をさらに
研究した結果、図6に示すごとくAl2O3のノズル内へ
の侵入深さと量はC2S中にCaF2を含有させることに
より増大することを知見して本発明を成し遂げた。
【0009】本発明のアルミナ付着改善効果を図1に示
す。付着なしのノズル通過溶鋼量が大幅に増加している
ことが分かる。なお浸漬ノズル内面へのアルミナの付
着、焼結を防止する機能はCaOとSiO2 の重量%の
比が1.2〜2.0の範囲に制御し、C2S相にCaF2
を添加することにより、達成できるが、耐スポール性、
溶損性の改善には炭素材およびZrO2 の微粒を含有さ
せるのが好ましい。以上本発明によりアルミナの付着が
非常に少なく、かつ溶損しにくい耐火物が提供される。
す。付着なしのノズル通過溶鋼量が大幅に増加している
ことが分かる。なお浸漬ノズル内面へのアルミナの付
着、焼結を防止する機能はCaOとSiO2 の重量%の
比が1.2〜2.0の範囲に制御し、C2S相にCaF2
を添加することにより、達成できるが、耐スポール性、
溶損性の改善には炭素材およびZrO2 の微粒を含有さ
せるのが好ましい。以上本発明によりアルミナの付着が
非常に少なく、かつ溶損しにくい耐火物が提供される。
【0010】次に本発明を実施例により説明する。
実施例1 図7に示すごとく、1に示すアルミナグラファイトの内
面に、本発明耐火物2を内張りし試験を行なった。本発
明の内張り耐火物は C2S−CaF2−ZrO2−C質
で、その成分構成割合はZrO2 が45重量%、グラフ
ァイトが26重量%、ダイカルシウムシリケート(C2
S)が26.5重量%、CaF2が2.5重量%であ
る。本浸漬ノズルによって、低炭素鋼を鋳造し吐出孔の
付着厚とノズル通過溶鋼量との関係をCaF2 無添加の
C2S−ZrO2−C質ノズルと比較して図1に示す。本
発明のノズル材質によりアルミナ付着厚は大幅に改善で
きることが分かる。なお図7にはアルミナの付着厚測定
位置も示す。
面に、本発明耐火物2を内張りし試験を行なった。本発
明の内張り耐火物は C2S−CaF2−ZrO2−C質
で、その成分構成割合はZrO2 が45重量%、グラフ
ァイトが26重量%、ダイカルシウムシリケート(C2
S)が26.5重量%、CaF2が2.5重量%であ
る。本浸漬ノズルによって、低炭素鋼を鋳造し吐出孔の
付着厚とノズル通過溶鋼量との関係をCaF2 無添加の
C2S−ZrO2−C質ノズルと比較して図1に示す。本
発明のノズル材質によりアルミナ付着厚は大幅に改善で
きることが分かる。なお図7にはアルミナの付着厚測定
位置も示す。
【0011】実施例2 実験方法は実施例1の場合と同じである。内張りした耐
火物組成はCaOとSiO2の重量%の割合が1.7に
なるよう、CaSiO3、Ca3Si2O7、Ca2SiO4
(C2S)、Ca2SiO5系の鉱物およびSiO2、 C
aOにより調整して、CaF2の重量%を0から20%
まで変更し、C2S中CaF2 のノズル付着に及ぼす影
響を調査した、なお本耐火材には10重量%の炭素材
と、30重量%のZrO2 を配合して、あらかじめ12
00℃、60分間の加熱処理を実施している。ノズルを
通過した溶鋼量は1200〜1400tonで、付着厚
に及ぼすCaF2重量%の影響を図8に示す。CaF2を
投入し過ぎた場合、ノズルは溶損傾向となるためCaF
2の投入量には限界があることが分かる。
火物組成はCaOとSiO2の重量%の割合が1.7に
なるよう、CaSiO3、Ca3Si2O7、Ca2SiO4
(C2S)、Ca2SiO5系の鉱物およびSiO2、 C
aOにより調整して、CaF2の重量%を0から20%
まで変更し、C2S中CaF2 のノズル付着に及ぼす影
響を調査した、なお本耐火材には10重量%の炭素材
と、30重量%のZrO2 を配合して、あらかじめ12
00℃、60分間の加熱処理を実施している。ノズルを
通過した溶鋼量は1200〜1400tonで、付着厚
に及ぼすCaF2重量%の影響を図8に示す。CaF2を
投入し過ぎた場合、ノズルは溶損傾向となるためCaF
2の投入量には限界があることが分かる。
【0012】実施例3 実験方法は実施例1の場合と同じである。ZrO2 の配
合量と炭素量の配合量の割合を調査した。ノズルを通過
した溶鋼量は1200〜1400tonである。CaO
とSiO2の重量%の割合は1.7(CaO/SiO2)
に調整した。アルミナ付着厚に及ぼす炭素材配合割合の
影響を図9に示し、ZrO2 配合割合の影響を図10に
示す。図9の結果によると炭素材を重量%で30%以上
含有した場合、ダイカルシウムシリケート(C2S) の
アルミナ付着防止効果は妨害され、アルミナの付着厚が
増大する。また図10によるとZrO2 を重量%で60
%以上含有した場合、ダイカルシウムシリケート(C2
S) のアルミナ付着防止効果は妨害され、アルミナ付
着厚が増大する。以上の結果によるとダイカルシウムシ
リケートのアルミナ付着防止効果を充分機能させるため
には炭素材は30重量%以下、ZrO2は60%以下の
範囲に制限することが好ましい。
合量と炭素量の配合量の割合を調査した。ノズルを通過
した溶鋼量は1200〜1400tonである。CaO
とSiO2の重量%の割合は1.7(CaO/SiO2)
に調整した。アルミナ付着厚に及ぼす炭素材配合割合の
影響を図9に示し、ZrO2 配合割合の影響を図10に
示す。図9の結果によると炭素材を重量%で30%以上
含有した場合、ダイカルシウムシリケート(C2S) の
アルミナ付着防止効果は妨害され、アルミナの付着厚が
増大する。また図10によるとZrO2 を重量%で60
%以上含有した場合、ダイカルシウムシリケート(C2
S) のアルミナ付着防止効果は妨害され、アルミナ付
着厚が増大する。以上の結果によるとダイカルシウムシ
リケートのアルミナ付着防止効果を充分機能させるため
には炭素材は30重量%以下、ZrO2は60%以下の
範囲に制限することが好ましい。
【0013】
【発明の効果】以上のごとく、ダイカルシウムシリケー
ト(C2S) が生成するようCaOとSiO2を重量比
で1.2〜2.0(=CaO/SiO2)となるよう配
合し、さらにCaF2を加えたC2S−CaF2−ZrO2
−C質耐火物によって窯炉や、取鍋、ダンディッシュ、
あるいは真空脱ガス装置、流通管等を構成することによ
って、耐火物表面へのAl2O3付着を防止し、溶鋼汚染
を防止することができ、例えばこれらの耐火物の鋼を連
続鋳造ノズルに適用した場合、該ノズルの閉塞を効果的
に防止することができ、鉄鋼の生産性向上と、鋳片品質
の安定化が実現できる。
ト(C2S) が生成するようCaOとSiO2を重量比
で1.2〜2.0(=CaO/SiO2)となるよう配
合し、さらにCaF2を加えたC2S−CaF2−ZrO2
−C質耐火物によって窯炉や、取鍋、ダンディッシュ、
あるいは真空脱ガス装置、流通管等を構成することによ
って、耐火物表面へのAl2O3付着を防止し、溶鋼汚染
を防止することができ、例えばこれらの耐火物の鋼を連
続鋳造ノズルに適用した場合、該ノズルの閉塞を効果的
に防止することができ、鉄鋼の生産性向上と、鋳片品質
の安定化が実現できる。
【図1】CaF2をダイカルシウムシリケート(C2S)
へ添加した場合の浸漬ノズルのアルミナ付着防止効果
へ添加した場合の浸漬ノズルのアルミナ付着防止効果
【図2】CaZrO3 含有ノズルでアルミナ付着が防止
された場合のノズル内反応生成物質
された場合のノズル内反応生成物質
【図3】Ca2SiO4(C2S)とCa2Al2SiO
7(C2AS)の擬似2元系状態図
7(C2AS)の擬似2元系状態図
【図4】ダイカルシウムシリケート(C2S)含有ノズ
ルのアルミナ付着防止の原理
ルのアルミナ付着防止の原理
【図5】ノズル内に吸収したアルミナ量
【図6】CaF2をダイカルシウムシリケート(C2S)
へ添加した場合のアルミナ吸収量
へ添加した場合のアルミナ吸収量
【図7】実験を実施したノズル構成
【図8】ダイカルシウムシリケート(C2S)へ添加す
るCaF2量の浸漬ノズルアルミナ付着厚に及ぼす影響
るCaF2量の浸漬ノズルアルミナ付着厚に及ぼす影響
【図9】本ノズル材質のアルミナ付着防止効果に及ぼす
炭素材配合割合の影響
炭素材配合割合の影響
【図10】本ノズル材質のアルミナ付着防止効果に及ぼ
すZrO2配合割合の影響
すZrO2配合割合の影響
1 アルミナグラファイト質 2 本発明の耐火物 3 付着アルミナ厚測定位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清瀬 明人 千葉県君津市君津1番地 新日本製鐵株 式会社 君津製鐵所内 (56)参考文献 特開 平4−37453(JP,A) 特開 昭63−45168(JP,A) 特開 平2−207951(JP,A) 特開 平4−94851(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 C04B 35/48
Claims (2)
- 【請求項1】 CaOとSiO2 の重量%の比が1.2
〜2.0(=CaO/SiO2 )の範囲となるようCa
OとSiO2 を含有し、CaO−SiO 2 −CaF 2 中
のCaF 2 が1〜15重量%含有し、耐火物全重量のう
ちZrO 2 が60重量%以下、炭素材が30重量%以下
含有することを特徴とする耐火物。 - 【請求項2】 CaOとSiO2 の重量%の比が1.2
〜2.0となるようCaOとSiO2 を含有し、CaO
−SiO2 −Al 2 O 3 −CaF 2 中にAl 2 O 3 が4
0重量%以下含有し、CaF2 が1〜15重量%含有
し、耐火物全重量のうちZrO2 が60重量%以下、炭
素材が30重量%以下含有することを特徴とする耐火
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04148906A JP3124374B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04148906A JP3124374B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319901A JPH05319901A (ja) | 1993-12-03 |
| JP3124374B2 true JP3124374B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=15463314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04148906A Expired - Fee Related JP3124374B2 (ja) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | 耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124374B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5420815B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2014-02-19 | ニチアス株式会社 | 低融点金属鋳造装置用耐熱材料 |
-
1992
- 1992-05-18 JP JP04148906A patent/JP3124374B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05319901A (ja) | 1993-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001017 |
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