JP2000203931A

JP2000203931A - マグネシア―カ―ボン質スライドゲ―トプレ―ト

Info

Publication number: JP2000203931A
Application number: JP11009384A
Authority: JP
Inventors: Osamu Morita; 修森田; Nobuhiro Hasebe; 悦弘長谷部; Kazuo Ito; 和男伊藤; Isao Watanabe; 勲渡辺
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-25
Anticipated expiration: 2019-01-18
Also published as: JP3661977B2

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、原料に土状黒鉛を使用することに
よって成形体のかさ比重を向上させ、高強度で耐摩耗性
に優れたマグネシア−カーボン質スライドゲートプレー
トを得ようとするものである。【課題を解決するための手段】Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇの金属
粉末若しくはこれらの金属の合金粉末の１種または２種
以上の２〜６重量％、自己焼結性を有するピッチ粉１．
０〜６．２重量％、土状黒鉛０．３〜３．２重量％、残
部がＭｇＯを主成分とする骨材からなる原料に、熱硬化
性樹脂を外割で３．０〜１０重量％添加し、これを混練
成形して非酸化性雰囲気で８００〜１４００℃で焼成し
てなるマグネシア−カーボン質スライドゲートプレー
ト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属の流量
制御に使用されるマグネシア−カーボン質スライドゲー
トプレートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融金属容器に装着されて溶融金
属の流量制御に使用されるスライドゲートプレートは、
アルミナ−カーボン質耐火物に代表される炭素含有耐火
物が、耐蝕性と耐スポーリング性に優れているところか
ら広く使用されている。この耐火物が耐蝕性に優れてい
るのは、炭素が溶融スラグなどにぬれ難く、また化学的
にも安定でスラグと反応しにくいためである。また、耐
スポーリング性に優れているのは、炭素は熱伝導性が高
く、しかも熱膨張率が小さいことなどによるものであ
る。

【０００３】しかしながら、一方で炭素は酸化され易い
といった欠点があり、スライドゲートプレートではこの
酸化が起こると、スライドゲートプレートの強度低下や
溶融スラグの浸潤を招き、これが生ずるとスライドゲー
トプレートの寿命を低下させる恐れがあった。また、炭
素を多量に添加したものではれんがの強度低下を招き、
スライドゲートプレートでは溶鋼流やプレート摺動時の
耐摩耗性を低下させることになった。こうしたことで、
カーボン原料は、適切な原料と適宜な添加量の選択が必
要であった。

【０００４】一方、溶融金属精錬用耐火物としては、マ
グネシアに代表される塩基性骨材を使用した炭素含有耐
火物が使用されてきた（特開昭５５−１１６６５９、特
開平５−４８６１、特公平７−１０８８０５）。マグネ
シアは高融点（２８００℃）で、塩基性スラグや溶融金
属に対して耐蝕性が優れているが、耐スポーリング性に
劣る欠点を有している。このために、マグネシアに鱗状
黒鉛などのカーボンを組み合せることで、高熱伝導性と
低熱膨張性を付与して、耐スポーリング性と耐蝕性に優
れたマグネシア−カーボンれんがとしていた。溶融金属
精錬用耐火物として開発されたマグネシア−カーボンれ
んがは、耐スポーリング性を向上させるために鱗状黒鉛
などのカーボン原料を１０〜２５重量％添加している。
しかしながら、この材質のものをスライドゲートプレー
トに使用すると、強度が十分でないために摺動面の損傷
が大きく耐摩耗性に劣るといった問題があった。

【０００５】スライドゲートプレートは、浸漬ノズルや
ロングノズルに要求されるような耐スポーリング性は必
要でないが、金属製枠にボルトやコッターで拘束して使
用されて、溶融金属の流量制御を安全かつスムーズに行
うことが出来るように、耐摩耗性と高い耐蝕性を具える
ことが非常に重要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、原料に土
状黒鉛を使用することによって成形体のかさ比重を向上
させ、高強度で耐摩耗性に優れたマグネシア−カーボン
質スライドゲートプレートを得ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、Ａｌ、Ｓ
ｉ、Ｍｇの金属粉末若しくはこれらの金属の合金粉末の
１種または２種以上の２〜６重量％、自己焼結性を有す
るピッチ粉１．０〜６．２重量％、土状黒鉛０．３〜
３．２重量％、残部がＭｇＯを主成分とする骨材からな
る原料に、熱硬化性樹脂を外割で３．０〜１０重量％添
加し、これを混練成形して非酸化性雰囲気で８００〜１
４００℃で焼成してなるマグネシア−カーボン質スライ
ドゲートプレート（請求項１）、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇの金
属粉末若しくはこれらの金属の合金粉末の１種または２
種以上が、Ａｌの金属粉末にＳｉの金属粉末またはＳｉ
の合金粉末を加えた混合粉末であることを特徴とする請
求項１記載のマグネシア−カーボン質スライドゲートプ
レート（請求項２）、ピッチ粉の添加量が、２．０〜
６．０重量％であることを特徴とする請求項１記載のマ
グネシア−カーボン質スライドゲートプレート（請求項
４）、ピッチ粉の添加量が、３．０〜５．０重量％であ
ることを特徴とする請求項３記載のマグネシア−カーボ
ン質スライドゲートプレート（請求項５）、ピッチ粉の
軟化点が３００〜４５０℃であることを特徴とする請求
項１記載のマグネシア−カーボン質スライドゲートプレ
ート（請求項５）、土状黒鉛の添加量が０．５〜３．０
重量％であることを特徴とする請求項１記載のマグネシ
ア−カーボン質スライドゲートプレート（請求項６）、
土状黒鉛の添加量が１．０〜２．０重量％であることを
特徴とする請求項１記載のマグネシア−カーボン質スラ
イドゲートプレート（請求項７）及び化学成分が、Ｍｇ
Ｏ８４〜９１重量％、Ｃ３．０〜９．５重量％、残
部がＡｌ_２Ｏ_３およびＳｉＣからなり、圧縮強さが
９０ＭＰａ以上、１４００℃の曲げ強さが２０ＭＰａ以
上のマグネシア−カーボン質スライドゲートプレート
（請求項８）である。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明のマグネシア−カーボン
質スライドゲートプレートは、主原料にＡｌ、Ｓｉ、Ｍ
ｇの金属粉末若しくはこれらの合金粉末、ピッチ粉、土
状黒鉛、残部をＭｇＯを主成分とする骨材とするもので
ある。この発明では、黒鉛に土状黒鉛を用いた点が大き
な特徴となっているものである。

【０００９】従来のマグネシア−カーボンれんがでは鱗
状黒鉛がもっぱら使用されてきた。鱗状黒鉛は耐スポー
リング性向上には効果が大きいが、強度の低下が大きく
スライドゲートプレートに用いた場合は耐摩耗性に劣る
といった問題があった。そこで、この発明では土状黒鉛
を使用してスライドゲートプレートとするものである。
土状黒鉛を使用すると、成形体とした場合にかさ比重を
向上させ、組織が緻密となって強度を向上させる効果が
ある。また、土状黒鉛は平均粒径が２μｍ程度の微粉が
入手可能であるので、酸化後の強度劣化も抑制すること
ができる。土状黒鉛は少量の添加でも効果があるので、
その添加量の下限は０．５重量％とする。逆に、これを
多量に添加すると酸化後の強度低下を大きくするので、
添加量の上限は３．０重量％とする。土状黒鉛のさらに
好ましい添加量は１．０〜２．０重量％である。カーボ
ンは酸化され易いので、カーボンの酸化を抑制し強度低
下を防ぐために、さらに、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇの金属粉末
若しくはこれらの合金粉末の１種または２種以上を添加
する。これらの金属粉末の添加量は２〜６重量％とす
る。これが２重量％未満ではカーボンの酸化防止の効果
がなく、またこれが６重量％を超えると耐スポーリング
性が低下する。

【００１０】ピッチ粉は動弾性率を低くし耐スポーリン
グ性を向上させる効果がある。ピッチ粉は、自己焼結性
から黒鉛と比較しても製品の強度低下が少ない。ピッチ
粉は、粒度が１mm下で細かいものほどレジンと馴染みや
すく、耐酸化性に優れ強度向上に有効である。ピッチ粉
の軟化点は低いほど強度向上に有効であるが、軟化点が
あまり低いと逆にれんが組織がポーラスとなり好ましく
ない。ピッチ粉の軟化点の好ましい範囲は３００〜４５
０℃である。ピッチ粉の添加量が多量であると、れんが
がポーラスとなって強度が低下する。ピッチ粉の添加量
は１．０〜６．２重量％、好ましくは２〜６重量％とす
る。さらに好ましいピッチ粉の添加量は３．５〜５．０
重量％である。その他は、ＭｇＯを主成分とする骨材と
する。

【００１１】以上の原料にバインダーとして、フェノー
ルレジンなどの熱硬化性樹脂を外割で３．０〜１０重量
％加えて混練して成形する。熱硬化性樹脂が３．０重量
％未満では成形体の強度が不足してハンドリングに支障
を来す。焼成温度は８００〜１４００℃とする。焼成温
度が８００℃未満では強度発現剤の働きをするＡｌの反
応が少なく、製品強度を上げることができない。また、
焼成温度が１４００℃を超えると、金属Ａｌや金属Ｓｉ
が酸化物となって耐蝕性の向上が期待できなくなる。金
属Ａｌは、炭素存在下で加熱するとＡｌ_４Ｃ_３が生
成するが、これは常温で吸湿性があり消化現象を発生さ
せる原因となる。しかし、ここに金属Ｓｉ或いはＳｉ合
金粉末が存在すると、Ａｌ_４Ｃ_３とＳｉの化合物或
いは固溶体を形成して消化を防ぐことができる。このた
め、金属Ａｌは金属Ｓｉ或いはＳｉ合金との併用が好ま
しい。

【００１２】

【実施例】（実施例１〜３、比較例１〜４）表１に示す
各種原料組成に、ノボラックタイプのフェノールレジン
を外割で同表に示す量で添加し混練した。なお、マグネ
シアクリンカーは焼結マグネシアを用いた。この混練物
を油圧プレスで成形し、その後に２００℃まで昇温させ
て乾燥した。この乾燥した成形体を、カーボンブリーズ
を充填した還元性雰囲気で１２００℃で焼成しマグネシ
ア−カーボンれんがとした。表１には、比較例としてこ
の発明の範囲外のものも示した。

【００１３】即ち、比較例１は土状黒鉛を使用しないも
の、比較例２は土状黒鉛とともに鱗状黒鉛を用いたも
の、比較例３は土状黒鉛を本発明で規定した範囲を超え
て使用したうえに鱗状黒鉛を使用したもの、比較例４は
土状黒鉛を本発明で規定した範囲を超えて使用したもの
である。表１に示す原料を用いたれんがの見掛け気孔率
（％）、かさ比重、圧縮強さ（ＭＰａ）、曲げ強さ（Ｍ
Ｐａ）、１２００℃・３時間加熱処理後の圧縮強さ（Ｍ
Ｐａ）、耐摩耗性、耐スポーリング性を調べた。その結
果を表２に示した。さらに、表２には、比較例１〜４の
れんがについて同様の試験をした結果について示した。
また、実施例１〜３、比較例１〜４の各れんがの圧縮強
さは図１に示して対比した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】表２に示すように、実施例１ないし３は、
いずれも圧縮強さ、耐摩耗性が優れているのに対し、比
較例１ないし４は、いずれも圧縮強さ、耐摩耗性の点で
劣っていることが分かる。（実施例４〜７、比較例５および６）実施例４〜７は、
ピッチ粉の添加量を一定にして、土状黒鉛の添加量を変
えたもので表３の原料を用い、実施例１〜３と同様にし
てマグネシア−カーボンれんがとしたものである。な
お、焼成温度は１２００℃とした。表３には比較例５お
よび６を示した。比較例５は黒鉛を使用しないもの、比
較例６は土状黒鉛を本発明で規定した範囲を超えて用い
たものである。

【００１７】表３に示す原料を用いたれんがについて
も、見掛け気孔率（％）、かさ比重、圧縮強さ（ＭＰ
ａ）、曲げ強さ（ＭＰａ）、１２００℃・３時間加熱処
理後の圧縮強さ（ＭＰａ）を調べその結果を表４に示し
た。さらに、表４には、比較例５および６のれんがにつ
いて同様の試験結果を示した。また、実施例４〜６、比
較例５および６の各れんがの土状黒鉛添加量に対する圧
縮強度およびかさ比重の関係を図２に示して対比した。

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】表４に示すように、実施例４〜７は、いず
れも圧縮強さが優れているのに対し、比較例５及び６は
圧縮強さの点で劣る。図２は、実施例および比較例に相
当する土状黒鉛の添加率に対する、圧縮強さおよびかさ
比重を示したものである。これによると、土状黒鉛の添
加量は０．３〜３．２重量％で圧縮強度およびかさ比重
が大きくなることが分かる。（実施例８〜１０、比較例７〜９）実施例８〜１０は、
主に土状黒鉛を一定にしてピッチ粉の添加量を変えて表
５の原料を用い、実施例１〜３と同様にしてマグネシア
−カーボンれんがとしたものである。なお、焼成温度は
１２００℃とした。表５には比較例７〜９を示した。比
較例７はピッチ粉を使用しないもの、比較例８および９
はピッチ粉を本発明で規定した範囲を超えて使用したも
のである。表５に示す原料を用いたれんがについても、
見掛け気孔率（％）、かさ比重、圧縮強さ（ＭＰａ）、
曲げ強さ（ＭＰａ）、１２００℃・３時間加熱処理後の
圧縮強さ（ＭＰａ）を調べその結果を表６に示した。さ
らに、表６には、比較例７〜９のれんがについて行った
同様の試験結果について示した。また、実施例８〜１
０、比較例７〜９の各れんがのピッチ粉添加量に対する
圧縮強度および見掛け気孔率の関係を図３に示した。

【００２１】

【表５】

【００２２】

【表６】

【００２３】表６に示すように、実施例８〜１０は、い
ずれも圧縮強さが優れている。これに対し、比較例７〜
９は圧縮強さおよび曲げ強さが小さい。図３は、実施例
および比較例に相当するピッチ粉の添加量に対する、圧
縮強さおよび見掛け気孔率を示したものである。これに
よると、ピッチ粉の好ましい添加量は２〜８％であるこ
とが分かる。（実施例１１および比較例１０）表１の実施例２と比較
例１の原料を用いて実施例２と同じ方法でスライドゲー
トプレートを製造して実機で使用した。その結果を表７
に示した。表７に示すように、実施例１１は摺動面の損
傷が低減されて使用回数が向上した。また、亀裂もなく
問題はなかった。これに対して、比較例１０は使用回数
が２回であった。

【００２４】

【表７】

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば鱗状黒
鉛を使用したマグネシア−カーボンれんがと比較して高
強度で耐摩耗性に優れた材質とすることができるので、
これを用いてスライドゲートプレートとしたものは、高
い耐蝕性と耐摩耗性をもって溶融金属の流量制御を安全
かつスムースに行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１ないし３および比較例１ないし４のマ
グネシア−カーボンの圧縮強度（ＭＰａ）を示した説明
図。

【図２】土状黒鉛の添加量（％）と圧縮強さ（ＭＰａ）
およびかさ比重の関係を示す線図。

【図３】ピッチ粉の添加量（％）と圧縮強さ（ＭＰａ）
および見掛気孔率の関係を示す線図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤和男愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者渡辺勲愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内Ｆターム(参考） 4E014 MA12 4G030 AA07 AA36 AA47 AA60 AA61 BA19 BA29 BA33 GA14 PA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇの金属粉末若しくはこ
れらの金属の合金粉末の１種または２種以上の２〜６重
量％、自己焼結性を有するピッチ粉１．０〜６．２重量
％、土状黒鉛０．３〜３．２重量％、残部がＭｇＯを主
成分とする骨材からなる原料に、熱硬化性樹脂を外割で
３．０〜１０重量％添加し、これを混練成形して非酸化
性雰囲気で８００〜１４００℃で焼成してなるマグネシ
ア−カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項２】Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇの金属粉末若しくはこ
れらの金属の合金粉末の１種または２種以上が、Ａｌの
金属粉末にＳｉの金属粉末またはＳｉの合金粉末を加え
た混合粉末であることを特徴とする請求項１記載のマグ
ネシア−カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項３】ピッチ粉の添加量が、２．０〜６．０重
量％であることを特徴とする請求項１記載のマグネシア
−カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項４】ピッチ粉の添加量が、３．０〜５．０重
量％であることを特徴とする請求項３記載のマグネシア
−カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項５】ピッチ粉の軟化点が３００〜４５０℃で
あることを特徴とする請求項１記載のマグネシア−カー
ボン質スライドゲートプレート。
【請求項６】土状黒鉛の添加量が０．５〜３．０重量
％であることを特徴とする請求項１記載のマグネシア−
カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項７】土状黒鉛の添加量が１．０〜２．０重量
％であることを特徴とする請求項１記載のマグネシア−
カーボン質スライドゲートプレート。
【請求項８】化学成分が、ＭｇＯ８４〜９１重量
％、Ｃ３．０〜９．５重量％、残部がＡｌ_２Ｏ_３
およびＳｉＣからなり、圧縮強さが９０ＭＰａ以上、１
４００℃の曲げ強さが２０ＭＰａ以上のマグネシア−カ
ーボン質スライドゲートプレート。