JP2510898B2 - 高清浄度溶鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物 - Google Patents
高清浄度溶鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物Info
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Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高清浄度鋼溶製用の耐
火物に関するものであって、特にｓｏｌ．Ａｌ．０．０
０２％以下の伸線加工性、疲労強度、あるいは被削性を
要求されるＳｉ脱酸鋼溶製用の取鍋内張り用耐火物に関
するものである。
火物に関するものであって、特にｓｏｌ．Ａｌ．０．０
０２％以下の伸線加工性、疲労強度、あるいは被削性を
要求されるＳｉ脱酸鋼溶製用の取鍋内張り用耐火物に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】今日の二次精練および連続鋳造を行なう
状況の下での取鍋は、出鋼温度の上昇、滞湯時間の延長
等を強いられるため耐火物にかかる負担が過酷なものに
なっている。そのために現在の取鍋内張り用耐火物は高
耐食性を指向したものが主流をしめている。例えば取鍋
の中で最も溶損の大きいスラグライン用の耐火物として
は、高アルミナ質またはＡｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系及びジルコ
ン質耐火物が使用される場合が多く、最近ではカーボン
添加により耐スポーリング性を向上させた材質も使用さ
れている。また、溶鋼やスラグによる磨耗が大きい取鍋
一般壁用の耐火物としては、高アルミナ質、中アルミナ
質あるいはジルコン質のれんがが使用される場合が多
い。なお、一部では耐火物のコスト低減を目的に一般壁
の不定形化を進めるメーカーも増えている。主に流し込
み材が使用されるが、これについても高耐食性、高耐磨
耗性を目的に高アルミナ質、あるいはスピネル質が使用
されている。 敷耐火物については直接スラグに接する
機会が少ないので、高耐スポーリング性指向によるジル
コン質、シャモット質、蝋石質耐火物が使用されてい
る。
状況の下での取鍋は、出鋼温度の上昇、滞湯時間の延長
等を強いられるため耐火物にかかる負担が過酷なものに
なっている。そのために現在の取鍋内張り用耐火物は高
耐食性を指向したものが主流をしめている。例えば取鍋
の中で最も溶損の大きいスラグライン用の耐火物として
は、高アルミナ質またはＡｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系及びジルコ
ン質耐火物が使用される場合が多く、最近ではカーボン
添加により耐スポーリング性を向上させた材質も使用さ
れている。また、溶鋼やスラグによる磨耗が大きい取鍋
一般壁用の耐火物としては、高アルミナ質、中アルミナ
質あるいはジルコン質のれんがが使用される場合が多
い。なお、一部では耐火物のコスト低減を目的に一般壁
の不定形化を進めるメーカーも増えている。主に流し込
み材が使用されるが、これについても高耐食性、高耐磨
耗性を目的に高アルミナ質、あるいはスピネル質が使用
されている。 敷耐火物については直接スラグに接する
機会が少ないので、高耐スポーリング性指向によるジル
コン質、シャモット質、蝋石質耐火物が使用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来から高清浄度Ｓｉ
キルド鋼を製造するに当たっては耐火物の非アルミナ化
（純Ａｌ2Ｏ3を用いない）が望ましいと言われてきた。
その理由は介在物組成制御用の溶鋼酸素活量およびｓ
ｏｌ．Ａｌ．の微量コントロール（小山等：学振１９委
員会第３分科会・神戸製鋼所資料；Ｓ６２．９．３
０）、耐火物を構成する純Ａｌ2Ｏ3粒子の脱落防止
（市橋等；鉄と鋼Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．２・８５−Ａ２
５）であった。従って、従来技術で可能な取鍋内張り耐
火物の非アルミナ化、例えばジルコン系耐火物の使用、
タンディッシュ内張り耐火物の非アルミナ化、例えばＭ
ｇＯ系耐火物の使用等、部分的には非アルミナ化が行な
われ、それなりの改善効果も認められていた（斉藤等；
神戸製鋼技報Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．２ ｐ９６）が、実
害介在物を皆無にし、実用上のトラブルを防止できるレ
ベルには至っていない（斉藤等；神戸製鋼技報Ｖｏｌ．
３４ Ｎｏ．２ ｐ９６）。その理由は、溶鋼注入系の
耐火物を非アルミナ化することが技術的に困難であった
ことと、部分的な非アルミナ化（純Ａｌ2Ｏ3粒子を用い
ない）では、本発明者等が明らかにしたように溶鋼中お
よび耐火物中カーボンとの反応で耐火物中のＳｉＯ2成
分が還元されてＡｌ2Ｏ3成分が濃化する結果、後述する
実害となるＡｌ2Ｏ3粒子相及びスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ
2Ｏ3）相が生成することを防止できないからである。し
たがって溶鋼と接触する耐火物は、実害を及ぼさないレ
ベルにアルミナレス化する必要がある。Ｓｉキルド鋼を
溶製・鋳造した後のＡｌ2Ｏ3成分を含有した蝋石質等の
取鍋耐火物稼働面は、反応付着生成物が少ないため、従
来無害であると考えられていたが、本発明者らの最近の
調査結果では、耐火物稼働面にＡｌ2Ｏ3が濃化して生成
したアルミナ相、スピネル相が鋳造中に脱落し、鋳片に
トラップされて実害を生じる介在物になっていると推定
される。
キルド鋼を製造するに当たっては耐火物の非アルミナ化
（純Ａｌ2Ｏ3を用いない）が望ましいと言われてきた。
その理由は介在物組成制御用の溶鋼酸素活量およびｓ
ｏｌ．Ａｌ．の微量コントロール（小山等：学振１９委
員会第３分科会・神戸製鋼所資料；Ｓ６２．９．３
０）、耐火物を構成する純Ａｌ2Ｏ3粒子の脱落防止
（市橋等；鉄と鋼Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．２・８５−Ａ２
５）であった。従って、従来技術で可能な取鍋内張り耐
火物の非アルミナ化、例えばジルコン系耐火物の使用、
タンディッシュ内張り耐火物の非アルミナ化、例えばＭ
ｇＯ系耐火物の使用等、部分的には非アルミナ化が行な
われ、それなりの改善効果も認められていた（斉藤等；
神戸製鋼技報Ｖｏｌ．３４ Ｎｏ．２ ｐ９６）が、実
害介在物を皆無にし、実用上のトラブルを防止できるレ
ベルには至っていない（斉藤等；神戸製鋼技報Ｖｏｌ．
３４ Ｎｏ．２ ｐ９６）。その理由は、溶鋼注入系の
耐火物を非アルミナ化することが技術的に困難であった
ことと、部分的な非アルミナ化（純Ａｌ2Ｏ3粒子を用い
ない）では、本発明者等が明らかにしたように溶鋼中お
よび耐火物中カーボンとの反応で耐火物中のＳｉＯ2成
分が還元されてＡｌ2Ｏ3成分が濃化する結果、後述する
実害となるＡｌ2Ｏ3粒子相及びスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ
2Ｏ3）相が生成することを防止できないからである。し
たがって溶鋼と接触する耐火物は、実害を及ぼさないレ
ベルにアルミナレス化する必要がある。Ｓｉキルド鋼を
溶製・鋳造した後のＡｌ2Ｏ3成分を含有した蝋石質等の
取鍋耐火物稼働面は、反応付着生成物が少ないため、従
来無害であると考えられていたが、本発明者らの最近の
調査結果では、耐火物稼働面にＡｌ2Ｏ3が濃化して生成
したアルミナ相、スピネル相が鋳造中に脱落し、鋳片に
トラップされて実害を生じる介在物になっていると推定
される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は従来技術の課題
を有利に解決するものであってｓｏｌ．Ａｌ．０．００
２％以下のＳｉ脱酸鋼を溶製する取鍋の内張り用耐火物
において、（１）溶鋼と接触する部分のＡｌ２Ｏ３含有
量を８重量％以下とし、ＺｒＯ２：３５重量％以上、Ｓ
ｉＯ２：１０〜５５重量％、およびその他の耐火成分：
０〜５重量％からなることを特徴とする高清浄度鋼溶製
用取鍋の内張り用耐火物。（２）：（１）の取鍋内張り
用耐火物で、取鍋敷き部以外の溶鋼と接触する耐火物中
のＡｌ２Ｏ３含有量を４重量％以下とし、ＺｒＯ ２ とし
て４５重量％以上を含有し、さらにＳｉＯ２：１０〜２
５重量％含有することを特徴とするセミジルコン質の高
清浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物。（３）：（１）
又は（２）の取鍋内張り耐火物で、スラグライン部の溶
鋼と接触する耐火物のＡｌ２Ｏ３含有量を２重量％以下
とし、ＺｒＯ２として６０〜８０重量％を含有し、さら
にＳｉＯ２を２０〜４０重量％含有し、さらにその他の
耐火成分を０〜５重量％含有することを特徴とする高清
浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物である。
を有利に解決するものであってｓｏｌ．Ａｌ．０．００
２％以下のＳｉ脱酸鋼を溶製する取鍋の内張り用耐火物
において、（１）溶鋼と接触する部分のＡｌ２Ｏ３含有
量を８重量％以下とし、ＺｒＯ２：３５重量％以上、Ｓ
ｉＯ２：１０〜５５重量％、およびその他の耐火成分：
０〜５重量％からなることを特徴とする高清浄度鋼溶製
用取鍋の内張り用耐火物。（２）：（１）の取鍋内張り
用耐火物で、取鍋敷き部以外の溶鋼と接触する耐火物中
のＡｌ２Ｏ３含有量を４重量％以下とし、ＺｒＯ ２ とし
て４５重量％以上を含有し、さらにＳｉＯ２：１０〜２
５重量％含有することを特徴とするセミジルコン質の高
清浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物。（３）：（１）
又は（２）の取鍋内張り耐火物で、スラグライン部の溶
鋼と接触する耐火物のＡｌ２Ｏ３含有量を２重量％以下
とし、ＺｒＯ２として６０〜８０重量％を含有し、さら
にＳｉＯ２を２０〜４０重量％含有し、さらにその他の
耐火成分を０〜５重量％含有することを特徴とする高清
浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物である。
【０００５】以下本発明を図表を用いて説明する。表１
は本発明に適用する鋼種であって、特に低Ａｌに特徴が
ある。Ａｌは強脱酸元素で脱酸・酸素コントロール用に
有用であるが、ｓｏｌ．Ａｌ．が０．００２％以上にな
ると非延性硬質のＡｌ2Ｏ3系介在物を生じて、疲労特
性、伸線加工特性および被削性等を害するので、低Ａｌ
とする必要がある。Ｃは材質強度コントロ−ルに必要で
あり、用途によって必然的にその成分範囲が決定される
が、０．０５％未満では後述する本発明で問題にしてい
る耐火物稼働面のＡｌ2Ｏ3成分濃化も問題とならない。
ＳｉはＣと共に脱酸・酸素コントロール上必要であり、
また靱性をあまり低下せずに強度を増加させる効果が有
り、 ０．０３〜２．５０％が実用化されている。Ｍｎ
は強度を増加させる効果が有り、また介在物の軟質化に
も効果が有り０．１５〜２．００％程度が実用化されて
いる。Ｐ，Ｓは偏析を悪化させ、材料特性を悪化させる
ので０．０３％以下が望ましい。Ｏは介在物組成コント
ロール上重要な成分でありＣ，Ｓｉ含有量に対して適当
な範囲が有るが安定して鋳造できるのは８０ｐｐｍ以下
である。これ以上では鋳片にブローホールが発生したり
して鋳造が不安定になる。その他Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ等材質
特性上有効で脱酸および介在物組成にあまり影響を及ぼ
さない元素は含有してもかまわない。
は本発明に適用する鋼種であって、特に低Ａｌに特徴が
ある。Ａｌは強脱酸元素で脱酸・酸素コントロール用に
有用であるが、ｓｏｌ．Ａｌ．が０．００２％以上にな
ると非延性硬質のＡｌ2Ｏ3系介在物を生じて、疲労特
性、伸線加工特性および被削性等を害するので、低Ａｌ
とする必要がある。Ｃは材質強度コントロ−ルに必要で
あり、用途によって必然的にその成分範囲が決定される
が、０．０５％未満では後述する本発明で問題にしてい
る耐火物稼働面のＡｌ2Ｏ3成分濃化も問題とならない。
ＳｉはＣと共に脱酸・酸素コントロール上必要であり、
また靱性をあまり低下せずに強度を増加させる効果が有
り、 ０．０３〜２．５０％が実用化されている。Ｍｎ
は強度を増加させる効果が有り、また介在物の軟質化に
も効果が有り０．１５〜２．００％程度が実用化されて
いる。Ｐ，Ｓは偏析を悪化させ、材料特性を悪化させる
ので０．０３％以下が望ましい。Ｏは介在物組成コント
ロール上重要な成分でありＣ，Ｓｉ含有量に対して適当
な範囲が有るが安定して鋳造できるのは８０ｐｐｍ以下
である。これ以上では鋳片にブローホールが発生したり
して鋳造が不安定になる。その他Ｃｒ，Ｎｂ，Ｖ等材質
特性上有効で脱酸および介在物組成にあまり影響を及ぼ
さない元素は含有してもかまわない。
【０００６】
【表１】
【０００７】〈耐火物をアルミナレス化する必要性〉伸
線加工中の破断面、および疲労破面に認められる実害と
なる介在物は、殆どが純アルミナ、およびスピネル（Ａ
ｌ2Ｏ3・ＭｇＯ）である。Ｓｉキルド鋼を溶製、鋳造し
た後の中アルミナ質および蝋石質の取鍋内張り耐火物稼
働面には耐火物基材の粒子とは形態が異なる数十μｍ〜
１５０μｍサイズのアルミナ相、およびスピネル相が析
出していることが検鏡調査、ＥＰＭＡ調査で確認され
た。その稼働面断面の模式図を図１に示す。図で１は溶
鋼と反応生成したアルミナ相であり、２は（Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ）Ｏ系主体のマトリックスである。３は耐火物
基材である。これらＡｌ2Ｏ3成分含有耐火物の稼働面に
アルミナ、スピネル相が生成する機構をＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ
Ｏ2系耐火物の場合を例にして述べる。この例は連鋳タ
ンディッシュ堰（５２％Ａｌ2Ｏ3，４８％ＳｉＯ2）の
場合であるが、取鍋内張り耐火物の場合も同じ反応であ
る。
線加工中の破断面、および疲労破面に認められる実害と
なる介在物は、殆どが純アルミナ、およびスピネル（Ａ
ｌ2Ｏ3・ＭｇＯ）である。Ｓｉキルド鋼を溶製、鋳造し
た後の中アルミナ質および蝋石質の取鍋内張り耐火物稼
働面には耐火物基材の粒子とは形態が異なる数十μｍ〜
１５０μｍサイズのアルミナ相、およびスピネル相が析
出していることが検鏡調査、ＥＰＭＡ調査で確認され
た。その稼働面断面の模式図を図１に示す。図で１は溶
鋼と反応生成したアルミナ相であり、２は（Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｍｎ）Ｏ系主体のマトリックスである。３は耐火物
基材である。これらＡｌ2Ｏ3成分含有耐火物の稼働面に
アルミナ、スピネル相が生成する機構をＡｌ2Ｏ3−Ｓｉ
Ｏ2系耐火物の場合を例にして述べる。この例は連鋳タ
ンディッシュ堰（５２％Ａｌ2Ｏ3，４８％ＳｉＯ2）の
場合であるが、取鍋内張り耐火物の場合も同じ反応であ
る。
【０００８】カーボンを含まないＡｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系
耐火物にアルミナ相が生成する機構について、 溶鋼と
耐火物との反応を熱力学的に検討した。その結果を表２
に示す（熱力学データは学振・製鋼第１９委員会「製鋼
反応の推奨平衡値」を使用した）。１５００℃の溶鋼５
０Ｔと耐火物１ｋｇが平衡に達するまで反応した結果を
反応後の欄に示してある。溶鋼５０Ｔはタンディッシュ
内の溶鋼、耐火物１ｋｇは堰表面の反応層の量を想定し
ている。表で水準は高炭素鋼との反応の例である。耐
火物中のＳｉＯ2が還元されて消失し、アルミナが１０
０％つまり純アルミナ相が生成することを示している。
さらにアルミナの一部も還元されてｓｏｌ．Ａｌ．とし
て溶鋼に入っていることが分かる。水準は溶鋼中カー
ボンが０．２％の場合であるが、この場合でも純アルミ
ナ相が生成する。水準およびは溶鋼中Ｍｎ含有量を
変更した場合であるが、あまり変化は認められない。こ
の結果から、耐火物中のＳｉＯ2成分は溶鋼中のカーボ
ンで還元されて、Ａｌ2Ｏ3成分が濃化し純アルミナ相が
生成することがわかる。従来溶鋼中のＭｎでＳｉＯ2が
還元されると言う文献が多く見られる（成田：耐火物，
３０〔１４〕,ｐ１４（１９７８）等）が、本発明の場
合にはカーボンの方が還元力が大きいことが分かる。こ
の全体の反応をムライト組成の例で示すと（３）式で表
わされる。 〈3Al2O3・2SiO2〉 ＋ 4〔C〕 ＝ 3Al2O3 ＋ 2〔Si〕 ＋ 4{CO} （３） この場合、耐火物中のＡｌ2Ｏ3成分が濃化してアルミナ
相が生成するので、実害となるアルミナ相の生成を防止
するためには、Ａｌ2Ｏ3成分を極力含有しない耐火物を
使用する必要がある。取鍋内張り耐火物がジルコン系の
場合も、ジルコン（ＳｉＯ2・ＺｒＯ2）が高温の稼働面
でＳｉＯ2とＺｒＯ2に解離したＳｉＯ2が溶鋼カーボン
で還元され、耐火物に含まれるＡｌ2Ｏ3成分が濃化する
ため、Ａｌ2Ｏ3含有量を少なくする必要がある。
耐火物にアルミナ相が生成する機構について、 溶鋼と
耐火物との反応を熱力学的に検討した。その結果を表２
に示す（熱力学データは学振・製鋼第１９委員会「製鋼
反応の推奨平衡値」を使用した）。１５００℃の溶鋼５
０Ｔと耐火物１ｋｇが平衡に達するまで反応した結果を
反応後の欄に示してある。溶鋼５０Ｔはタンディッシュ
内の溶鋼、耐火物１ｋｇは堰表面の反応層の量を想定し
ている。表で水準は高炭素鋼との反応の例である。耐
火物中のＳｉＯ2が還元されて消失し、アルミナが１０
０％つまり純アルミナ相が生成することを示している。
さらにアルミナの一部も還元されてｓｏｌ．Ａｌ．とし
て溶鋼に入っていることが分かる。水準は溶鋼中カー
ボンが０．２％の場合であるが、この場合でも純アルミ
ナ相が生成する。水準およびは溶鋼中Ｍｎ含有量を
変更した場合であるが、あまり変化は認められない。こ
の結果から、耐火物中のＳｉＯ2成分は溶鋼中のカーボ
ンで還元されて、Ａｌ2Ｏ3成分が濃化し純アルミナ相が
生成することがわかる。従来溶鋼中のＭｎでＳｉＯ2が
還元されると言う文献が多く見られる（成田：耐火物，
３０〔１４〕,ｐ１４（１９７８）等）が、本発明の場
合にはカーボンの方が還元力が大きいことが分かる。こ
の全体の反応をムライト組成の例で示すと（３）式で表
わされる。 〈3Al2O3・2SiO2〉 ＋ 4〔C〕 ＝ 3Al2O3 ＋ 2〔Si〕 ＋ 4{CO} （３） この場合、耐火物中のＡｌ2Ｏ3成分が濃化してアルミナ
相が生成するので、実害となるアルミナ相の生成を防止
するためには、Ａｌ2Ｏ3成分を極力含有しない耐火物を
使用する必要がある。取鍋内張り耐火物がジルコン系の
場合も、ジルコン（ＳｉＯ2・ＺｒＯ2）が高温の稼働面
でＳｉＯ2とＺｒＯ2に解離したＳｉＯ2が溶鋼カーボン
で還元され、耐火物に含まれるＡｌ2Ｏ3成分が濃化する
ため、Ａｌ2Ｏ3含有量を少なくする必要がある。
【０００９】
【表２】
【００１０】一方、耐火物中にカーボンを含有した耐火
物の場合も、例えばＳｉキルド鋼を鋳造したアルミナ−
黒鉛質の浸漬ノズル稼働面には、ノズル基材に用いられ
ているアルミナ粒子とは形態が異なる数十〜数百μｍサ
イズのアルミナ相、およびスピネル相が生成しているこ
とが検鏡調査・ＥＰＭＡ分析で確認された。耐火物を構
成する純アルミナ粒子が脱落して硬質の実害介在物にな
るのは当然として、アルミナ相およびＡｌ2Ｏ3成分を含
有し、かつカーボンを含有する浸漬ノズル等の耐火物稼
働面にＡｌ2Ｏ3相及びスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）相
が生成するのは次の機構によると考えられる。アルミナ
−黒鉛質の浸漬ノズルの様に耐火物中にカーボンを含有
する場合は、浸漬ノズル内のＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2成
分がＣおよびＣＯガスで還元されてＡｌ2Ｏガス、Ｓｉ
Ｏガスとして稼働面に移動してＡｌ2Ｏガスは溶鋼側か
ら酸素を得てＡｌ2Ｏ3として析出し、ＳｉＯはさらにカ
ーボン，およびＣＯガスで還元されてＳｉとしてメタル
中へ移行する（福田等：鉄と鋼′８６−Ｓ２８０等）。
全体の反応式は次の様に表わされる。 〈Al2O3〉 ＋ 4〈C〉 ＋ 2〈SiO2〉 → (Al2O3) ＋ 2〔Si〕 ＋ 4{CO} （１） ＳｉＯ2を含まないカーボン含有耐火物の反応式も同様
に（２）式（Ｈａｕｃｋら：Ｅｉｓｅｎｈｕｔｔｅｎｗ
ｅｓ．５３（１９８２）Ｎｒ．４Ａｐｒｉｌ，Ｐ１２
７）で表わされる。 3〈Al2O3〉 ＋ 6〈C〉 → 4〔Al〕 ＋ (Al2O3) ＋ 6{CO} （２） 従ってＳｉＯ2を含まない場合でもカーボンを含有して
いれば稼働面にＡｌ2Ｏ3が生成することになる。稼働面
にアルミナ相の生成を防止するには、Ａｌ2Ｏ3成分を極
力含有しない耐火物、すなわちアルミナレス耐火物とす
る必要がある。また、耐火物稼働面にスピネル（ＭｇＯ
・Ａｌ2Ｏ3）相の生成がしばしば認められるのは、転炉
スラグ、およびＭｇＯ系耐火物成分や脱酸生成物中のＭ
ｇＯ成分と耐火物稼働面に生成したＡｌ2Ｏ3が反応して
スピネルが生成するためであると推定される。
物の場合も、例えばＳｉキルド鋼を鋳造したアルミナ−
黒鉛質の浸漬ノズル稼働面には、ノズル基材に用いられ
ているアルミナ粒子とは形態が異なる数十〜数百μｍサ
イズのアルミナ相、およびスピネル相が生成しているこ
とが検鏡調査・ＥＰＭＡ分析で確認された。耐火物を構
成する純アルミナ粒子が脱落して硬質の実害介在物にな
るのは当然として、アルミナ相およびＡｌ2Ｏ3成分を含
有し、かつカーボンを含有する浸漬ノズル等の耐火物稼
働面にＡｌ2Ｏ3相及びスピネル（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）相
が生成するのは次の機構によると考えられる。アルミナ
−黒鉛質の浸漬ノズルの様に耐火物中にカーボンを含有
する場合は、浸漬ノズル内のＡｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2成
分がＣおよびＣＯガスで還元されてＡｌ2Ｏガス、Ｓｉ
Ｏガスとして稼働面に移動してＡｌ2Ｏガスは溶鋼側か
ら酸素を得てＡｌ2Ｏ3として析出し、ＳｉＯはさらにカ
ーボン，およびＣＯガスで還元されてＳｉとしてメタル
中へ移行する（福田等：鉄と鋼′８６−Ｓ２８０等）。
全体の反応式は次の様に表わされる。 〈Al2O3〉 ＋ 4〈C〉 ＋ 2〈SiO2〉 → (Al2O3) ＋ 2〔Si〕 ＋ 4{CO} （１） ＳｉＯ2を含まないカーボン含有耐火物の反応式も同様
に（２）式（Ｈａｕｃｋら：Ｅｉｓｅｎｈｕｔｔｅｎｗ
ｅｓ．５３（１９８２）Ｎｒ．４Ａｐｒｉｌ，Ｐ１２
７）で表わされる。 3〈Al2O3〉 ＋ 6〈C〉 → 4〔Al〕 ＋ (Al2O3) ＋ 6{CO} （２） 従ってＳｉＯ2を含まない場合でもカーボンを含有して
いれば稼働面にＡｌ2Ｏ3が生成することになる。稼働面
にアルミナ相の生成を防止するには、Ａｌ2Ｏ3成分を極
力含有しない耐火物、すなわちアルミナレス耐火物とす
る必要がある。また、耐火物稼働面にスピネル（ＭｇＯ
・Ａｌ2Ｏ3）相の生成がしばしば認められるのは、転炉
スラグ、およびＭｇＯ系耐火物成分や脱酸生成物中のＭ
ｇＯ成分と耐火物稼働面に生成したＡｌ2Ｏ3が反応して
スピネルが生成するためであると推定される。
【００１１】本発明による取鍋内張り耐火物は（１）溶
鋼と接触する部分のＡｌ２Ｏ３含有量を８重量％以下と
し、ＺｒＯ２：３５重量％以上、ＳｉＯ２：１０〜５５
重量％、およびその他の耐火成分：０〜５重量％からな
り、また（２）取鍋敷き部以外の溶鋼と接触する耐火物
中のＡｌ２Ｏ３含有量を４重量％以下とし、ＺｒＯ ２ と
して４５重量％以上を含有し、さらにＳｉＯ２：１０〜
２５重量％含有するセミジルコン質用の耐火物、さらに
（３）スラグライン部の溶鋼と接触する耐火物のＡｌ２
Ｏ３含有量を２重量％以下とし、ＺｒＯ２として６０〜
８０重量％を含有し、さらにＳｉＯ２を２０〜４０重量
％含有し、さらにその他の耐火成分を０〜５重量％含有
する耐火物であるために、溶鋼との反応で耐火物稼働面
に実害となるアルミナ相やスピネル相が生成することが
ない。アルミナを含有しない耐火性原料としてはジルコ
ン、ジルコニア、溶融シリカ、珪石等がある。本発明の
耐火物はこれらの耐火原料を主に使用してなる。耐火物
が上記耐火原料で構成される場合、ＳｉＯ２含有量が６
５％を超えると耐食性の低下が著しくなるので５５％以
下が望ましい。また１０％未満では耐スポーリング性が
低下する。残部は主としてＺｒＯ２成分で、３５〜９０
％となる。上記耐火性原料のみで耐火物を製造すること
も可能であるが、定形耐火物はその製造時に作業性が安
定せず、混練、成形に熟練を要する。また、不定形耐火
物の場合には、主として炉前で混練、養成されて使用さ
れるため、特にその作業性の不安定さが問題となる。こ
の難点を解決するために、耐火粘土を使用することが出
来る。しかしこの場合耐火物中のＡｌ２Ｏ３含有量が１
０％を超えるほどに多くなると、（Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｒ）
Ｏ系の低融点生成物が多くなり耐食性の低下をもたらす
もので少ない方が望ましい。以上述べたように、本発明
成分系による取鍋内張り用耐火物は、耐食性や、耐スポ
ーリング性の点で従来の耐火物と同等以上の耐用性があ
り、しかもＳｉキルド鋼の鋳造に於いてアルミナ相やス
ピネル相等の実害となる高融点・硬質介在物を生成しな
いため、鋼材品質向上の上で大きな利点がある。
鋼と接触する部分のＡｌ２Ｏ３含有量を８重量％以下と
し、ＺｒＯ２：３５重量％以上、ＳｉＯ２：１０〜５５
重量％、およびその他の耐火成分：０〜５重量％からな
り、また（２）取鍋敷き部以外の溶鋼と接触する耐火物
中のＡｌ２Ｏ３含有量を４重量％以下とし、ＺｒＯ ２ と
して４５重量％以上を含有し、さらにＳｉＯ２：１０〜
２５重量％含有するセミジルコン質用の耐火物、さらに
（３）スラグライン部の溶鋼と接触する耐火物のＡｌ２
Ｏ３含有量を２重量％以下とし、ＺｒＯ２として６０〜
８０重量％を含有し、さらにＳｉＯ２を２０〜４０重量
％含有し、さらにその他の耐火成分を０〜５重量％含有
する耐火物であるために、溶鋼との反応で耐火物稼働面
に実害となるアルミナ相やスピネル相が生成することが
ない。アルミナを含有しない耐火性原料としてはジルコ
ン、ジルコニア、溶融シリカ、珪石等がある。本発明の
耐火物はこれらの耐火原料を主に使用してなる。耐火物
が上記耐火原料で構成される場合、ＳｉＯ２含有量が６
５％を超えると耐食性の低下が著しくなるので５５％以
下が望ましい。また１０％未満では耐スポーリング性が
低下する。残部は主としてＺｒＯ２成分で、３５〜９０
％となる。上記耐火性原料のみで耐火物を製造すること
も可能であるが、定形耐火物はその製造時に作業性が安
定せず、混練、成形に熟練を要する。また、不定形耐火
物の場合には、主として炉前で混練、養成されて使用さ
れるため、特にその作業性の不安定さが問題となる。こ
の難点を解決するために、耐火粘土を使用することが出
来る。しかしこの場合耐火物中のＡｌ２Ｏ３含有量が１
０％を超えるほどに多くなると、（Ａｌ，Ｓｉ，Ｚｒ）
Ｏ系の低融点生成物が多くなり耐食性の低下をもたらす
もので少ない方が望ましい。以上述べたように、本発明
成分系による取鍋内張り用耐火物は、耐食性や、耐スポ
ーリング性の点で従来の耐火物と同等以上の耐用性があ
り、しかもＳｉキルド鋼の鋳造に於いてアルミナ相やス
ピネル相等の実害となる高融点・硬質介在物を生成しな
いため、鋼材品質向上の上で大きな利点がある。
【００１２】
【実施例】以下、本発明例を実施例に基ずいて説明す
る。表３に定形耐火物の例を示す。実施例Ａは、ジルコ
ニア原料１７重量％、溶融シリカ８重量％、ジルコン原
料７５重量％からなる配合を、バインダーとしてフェノ
ール樹脂を添加して混練・成形・焼成して得られるもの
である。化学成分はＺｒＯ2が６７％、ＳｉＯ2が３２％
であり、不可避的なＡｌ2Ｏ3含有量は０．３％である。
実施例Ｂはジルコン原料６０重量％、珪石２５重量％、
可塑材としての粘土１５％からなるものである。化学成
分はＺｒＯ2が４０％、ＳｉＯ2が５３％であり、粘土に
よるＡｌ2Ｏ3含有量は６％である。実施例Ａ，Ｂは耐食
性、耐スポーリング性も良好であり、鋼材品質への影響
も問題がなかった。比較例Ｃは化学成分としてＳｉＯ2
が過剰な材質であり、ジルコン原料４５％、溶融シリカ
５０重量％、珪石５重量％からなる配合をバインダーと
してフェノール樹脂を添加して混練・成形・焼成して得
られるものである。 化学成分はＺｒＯ2が３０％、Ｓｉ
Ｏ2が７０％であり、不可避的Ａｌ2Ｏ3含有量は０．４
％である。この比較例Ｃは、本発明を適用した実施例と
比較して耐食性に劣り、溶鋼を汚染し鋼材の品質を低下
せしめる。比較例Ｄは化学成分としてＳｉＯ2が不足し
ている材質であり、ジルコニア原料７７重量％、珪石３
重量％、ジルコン原料２０重量％からなるものである。
化学成分はＺｒＯ2が９０％、ＳｉＯ2が９％であり、不
可避的成分としてのＡｌ2Ｏ3含有量が０．３％である。
この比較例Ｄは、本発明を適用した実施例と比較して、
耐スポーリング性に劣り寿命が短い。比較例Ｅは化学成
分としてのＡｌ2Ｏ3含有量が過剰な材質であり、粘土を
３５重量％使用している。この比較例Ｅは本発明を適用
した実施例と比較して、耐スポーリング性に劣り、また
稼働面に品質上有害なアルミナ相、スピネル相の生成が
認められた。比較例Ｆは高アルミナ質煉瓦であり、バン
ケツ８０重量％、アルミナ原料１０重量％、粘土１０重
量％からなる。本発明を適用した実施例と比較して、耐
スポーリング性が劣り、 有害なアルミナ、スピネル相
の生成も多数認められた。
る。表３に定形耐火物の例を示す。実施例Ａは、ジルコ
ニア原料１７重量％、溶融シリカ８重量％、ジルコン原
料７５重量％からなる配合を、バインダーとしてフェノ
ール樹脂を添加して混練・成形・焼成して得られるもの
である。化学成分はＺｒＯ2が６７％、ＳｉＯ2が３２％
であり、不可避的なＡｌ2Ｏ3含有量は０．３％である。
実施例Ｂはジルコン原料６０重量％、珪石２５重量％、
可塑材としての粘土１５％からなるものである。化学成
分はＺｒＯ2が４０％、ＳｉＯ2が５３％であり、粘土に
よるＡｌ2Ｏ3含有量は６％である。実施例Ａ，Ｂは耐食
性、耐スポーリング性も良好であり、鋼材品質への影響
も問題がなかった。比較例Ｃは化学成分としてＳｉＯ2
が過剰な材質であり、ジルコン原料４５％、溶融シリカ
５０重量％、珪石５重量％からなる配合をバインダーと
してフェノール樹脂を添加して混練・成形・焼成して得
られるものである。 化学成分はＺｒＯ2が３０％、Ｓｉ
Ｏ2が７０％であり、不可避的Ａｌ2Ｏ3含有量は０．４
％である。この比較例Ｃは、本発明を適用した実施例と
比較して耐食性に劣り、溶鋼を汚染し鋼材の品質を低下
せしめる。比較例Ｄは化学成分としてＳｉＯ2が不足し
ている材質であり、ジルコニア原料７７重量％、珪石３
重量％、ジルコン原料２０重量％からなるものである。
化学成分はＺｒＯ2が９０％、ＳｉＯ2が９％であり、不
可避的成分としてのＡｌ2Ｏ3含有量が０．３％である。
この比較例Ｄは、本発明を適用した実施例と比較して、
耐スポーリング性に劣り寿命が短い。比較例Ｅは化学成
分としてのＡｌ2Ｏ3含有量が過剰な材質であり、粘土を
３５重量％使用している。この比較例Ｅは本発明を適用
した実施例と比較して、耐スポーリング性に劣り、また
稼働面に品質上有害なアルミナ相、スピネル相の生成が
認められた。比較例Ｆは高アルミナ質煉瓦であり、バン
ケツ８０重量％、アルミナ原料１０重量％、粘土１０重
量％からなる。本発明を適用した実施例と比較して、耐
スポーリング性が劣り、 有害なアルミナ、スピネル相
の生成も多数認められた。
【００１３】
【表３】
【００１４】表４．には不定形耐火物の例を示す。実施
例Ｇはジルコニア原料１７重量％、溶融シリカ８重量
％、ジルコン原料７５％からなる配合を、水を添加して
混練・施工・養生して使用されるものである。化学成分
はＺｒＯ2が６７％、ＳｉＯ2が３２％であり、不可避的
なＡｌ2Ｏ3含有量は０．３％である。実施例Ｈはジルコ
ン原料６３重量％、珪石２７重量％、可塑材としての粘
土１０重量％からなるものである。化学成分はＺｒＯ2
が４２％、ＳｉＯ2が５４％であり、粘土によるＡｌ2Ｏ
3含有量は４％である。実施例Ｇ、Ｈは耐食性が良好で
あり、特にＨは作業性も良好である。比較例Ｉは化学成
分としてのＳｉＯ2が過剰な材質であり、ジルコン原料
４５重量％、珪石５５重量％、から成るものである。化
学成分はＺｒＯ2が３０％、ＳｉＯ2が６９％であり、不
可避的なＡｌ2Ｏ3含有量は０．６％である。この比較例
Ｉは、本発明を適用した実施例と比較して耐食性に劣
り、 溶鋼を汚染して品質を低下させた。 比較例Ｊは化
学成分としてＳｉＯ2が不足している材質であり、ジル
コニア原料７７重量％、珪石３重量％、ジルコン原料２
０重量％からなるものである。化学成分はＺｒＯ2が９
０％、ＳｉＯ2が９％であり、不可避成分としてのＡｌ2
Ｏ3含有量が０．３％である。この比較例Ｊは、本発明
を適用した実施例と比較して耐スポーリング性に劣り、
寿命が著しく短くなる。比較例Ｋは化学成分としてＡｌ
2Ｏ3が過剰な材質であり、粘土を３５重量％使用してい
る。この比較例Ｋは本発明を適用した実施例と比較し
て、耐スポーリング性に劣り、また稼働面に有害なアル
ミナ相、スピネル相の生成も認められた。比較例Ｌは従
来の蝋石タイプの流し込み材であり、 蝋石８０重量
％、アルミナ原料１０重量％、粘土１０重量％からな
る。化学成分はＳｉＯ2が６２重量％、Ａｌ2Ｏ3が３１
重量％であり、稼働面に有害なアルミナ相、スピネル相
が多数生成した。
例Ｇはジルコニア原料１７重量％、溶融シリカ８重量
％、ジルコン原料７５％からなる配合を、水を添加して
混練・施工・養生して使用されるものである。化学成分
はＺｒＯ2が６７％、ＳｉＯ2が３２％であり、不可避的
なＡｌ2Ｏ3含有量は０．３％である。実施例Ｈはジルコ
ン原料６３重量％、珪石２７重量％、可塑材としての粘
土１０重量％からなるものである。化学成分はＺｒＯ2
が４２％、ＳｉＯ2が５４％であり、粘土によるＡｌ2Ｏ
3含有量は４％である。実施例Ｇ、Ｈは耐食性が良好で
あり、特にＨは作業性も良好である。比較例Ｉは化学成
分としてのＳｉＯ2が過剰な材質であり、ジルコン原料
４５重量％、珪石５５重量％、から成るものである。化
学成分はＺｒＯ2が３０％、ＳｉＯ2が６９％であり、不
可避的なＡｌ2Ｏ3含有量は０．６％である。この比較例
Ｉは、本発明を適用した実施例と比較して耐食性に劣
り、 溶鋼を汚染して品質を低下させた。 比較例Ｊは化
学成分としてＳｉＯ2が不足している材質であり、ジル
コニア原料７７重量％、珪石３重量％、ジルコン原料２
０重量％からなるものである。化学成分はＺｒＯ2が９
０％、ＳｉＯ2が９％であり、不可避成分としてのＡｌ2
Ｏ3含有量が０．３％である。この比較例Ｊは、本発明
を適用した実施例と比較して耐スポーリング性に劣り、
寿命が著しく短くなる。比較例Ｋは化学成分としてＡｌ
2Ｏ3が過剰な材質であり、粘土を３５重量％使用してい
る。この比較例Ｋは本発明を適用した実施例と比較し
て、耐スポーリング性に劣り、また稼働面に有害なアル
ミナ相、スピネル相の生成も認められた。比較例Ｌは従
来の蝋石タイプの流し込み材であり、 蝋石８０重量
％、アルミナ原料１０重量％、粘土１０重量％からな
る。化学成分はＳｉＯ2が６２重量％、Ａｌ2Ｏ3が３１
重量％であり、稼働面に有害なアルミナ相、スピネル相
が多数生成した。
【００１５】
【表４】
【００１６】図２は、本発明対象成分の鋼材を、約２０
０ミクロンまで伸線加工をしたときの介在物性断線指数
と耐火物改善経過との関連を調査した結果を示す。従来
品は鍋から、タンディッシュ、および注入系耐火物とし
て、Ａｌ2Ｏ3含有耐火物を使用したものである。比較例
１は鍋注入系ノズル、ロングノズル、タンディッシュ内
壁、タンディッシュ上ノズル、ストッパー、浸漬ノズ
ル、タンディッシュカバー等の耐火物をＡｌ2Ｏ3含有量
１０％以下に少なくし、取鍋内張り耐火物のみを従来の
蝋石質主体の物を用いた場合である。鍋耐火物の稼働面
に生成したアルミナ、スピネル相が溶損脱落して断線を
生じた実害介在物になったことを示している。 本発明
１は、本発明の取鍋内張り耐火物を従来品に替えて使用
した例である。その他は従来耐火物であるが若干の改善
効果が認められる。本発明２は本発明の考えを発展さ
せ、取鍋から浸漬ノズルまでの溶鋼と接触する全ての耐
火物のＡｌ2Ｏ3含有量を１０％以下にした例で大幅に改
善されている。これは溶鋼と耐火物の反応で生じるアル
ミナ、スピネルの実害介在物を無くすることが出来たか
らである。本発明２でも極僅かに介在物性の断線が認め
られるが、これは脱酸生成物系、及びスラグ系の大型介
在物起因によるものである。このレベルになると表面欠
陥起因、 及び中心偏析起因の断線の方が圧倒的に多
く、従来問題となっていた介在物性起因の断線トラブル
は殆ど生じなくなった。同様に、硬質介在物が大幅に減
少した結果疲労限が向上し、また硬質介在物に起因する
伸線時のダイスの寿命が延長し、切削時の工具刃先の傷
みが減少した結果、被削性も向上した。なお、図３に取
鍋およびタンディッシュ耐火物の構造例を示す。
０ミクロンまで伸線加工をしたときの介在物性断線指数
と耐火物改善経過との関連を調査した結果を示す。従来
品は鍋から、タンディッシュ、および注入系耐火物とし
て、Ａｌ2Ｏ3含有耐火物を使用したものである。比較例
１は鍋注入系ノズル、ロングノズル、タンディッシュ内
壁、タンディッシュ上ノズル、ストッパー、浸漬ノズ
ル、タンディッシュカバー等の耐火物をＡｌ2Ｏ3含有量
１０％以下に少なくし、取鍋内張り耐火物のみを従来の
蝋石質主体の物を用いた場合である。鍋耐火物の稼働面
に生成したアルミナ、スピネル相が溶損脱落して断線を
生じた実害介在物になったことを示している。 本発明
１は、本発明の取鍋内張り耐火物を従来品に替えて使用
した例である。その他は従来耐火物であるが若干の改善
効果が認められる。本発明２は本発明の考えを発展さ
せ、取鍋から浸漬ノズルまでの溶鋼と接触する全ての耐
火物のＡｌ2Ｏ3含有量を１０％以下にした例で大幅に改
善されている。これは溶鋼と耐火物の反応で生じるアル
ミナ、スピネルの実害介在物を無くすることが出来たか
らである。本発明２でも極僅かに介在物性の断線が認め
られるが、これは脱酸生成物系、及びスラグ系の大型介
在物起因によるものである。このレベルになると表面欠
陥起因、 及び中心偏析起因の断線の方が圧倒的に多
く、従来問題となっていた介在物性起因の断線トラブル
は殆ど生じなくなった。同様に、硬質介在物が大幅に減
少した結果疲労限が向上し、また硬質介在物に起因する
伸線時のダイスの寿命が延長し、切削時の工具刃先の傷
みが減少した結果、被削性も向上した。なお、図３に取
鍋およびタンディッシュ耐火物の構造例を示す。
【００１７】
【発明の効果】本発明によって、耐火物稼働面に実害を
及ぼす硬質のアルミナ相やスピネル相が生成しなくな
り、鋳片内の硬質介在物が減少した結果、伸線加工中の
断線トラブルが減少し、また疲労限が向上し、さらに被
削性も向上させることが出来た。
及ぼす硬質のアルミナ相やスピネル相が生成しなくな
り、鋳片内の硬質介在物が減少した結果、伸線加工中の
断線トラブルが減少し、また疲労限が向上し、さらに被
削性も向上させることが出来た。
【図１】高アルミナ質稼働面における断面模式図、
【図２】本発明と比較例との介在物性の断線指数を示す
図、
図、
【図３】取鍋およびタンデッシュ耐火物の構造例を示
す。
す。
１ 溶鋼と反応生成したアルミナ相、 ２ （Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎ）Ｏ系主体のマトリックス、 ３ 耐火物基材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 宏美 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 (72)発明者 藤井 一彦 千葉県木更津市築地７番地１ 黒崎窯業 株式会社 木更津工場内
Claims (3)
- 【請求項１】 ｓｏｌ．Ａｌ．０．００２％以下のＳｉ
脱酸鋼を溶製する取鍋の内張り用耐火物において、溶鋼
と接触する部分のＡｌ２Ｏ３含有量を８重量％以下と
し、ＺｒＯ２：３５重量％以上、ＳｉＯ２：１０〜５５
重量％、およびその他の耐火成分：０〜５重量％からな
ることを特徴とする高清浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐
火物。 - 【請求項２】 請求項１記載の取鍋内張り用耐火物で、
取鍋敷き部以外の溶鋼と接触する耐火物中のＡｌ２Ｏ３
含有量を４重量％以下とし、ＺｒＯ ２ として４５重量％
以上を含有し、さらにＳｉＯ２：１０〜２５重量％含有
することを特徴とするセミジルコン質の高清浄度鋼溶製
用取鍋の内張り用耐火物。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の取鍋内張り耐火物
で、スラグライン部の溶鋼と接触する耐火物のＡｌ２Ｏ
３含有量を２重量％以下とし、ＺｒＯ２として６０〜８
０重量％を含有し、さらにＳｉＯ２を２０〜４０重量％
含有し、さらにその他の耐火成分を０〜５重量％含有す
ることを特徴とする高清浄度鋼溶製用取鍋の内張り用耐
火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096184A JP2510898B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 高清浄度溶鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3096184A JP2510898B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 高清浄度溶鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308022A JPH04308022A (ja) | 1992-10-30 |
| JP2510898B2 true JP2510898B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=14158232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3096184A Expired - Lifetime JP2510898B2 (ja) | 1991-04-03 | 1991-04-03 | 高清浄度溶鋼溶製用取鍋の内張り用耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2510898B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1018565A4 (en) * | 1998-06-23 | 2003-07-23 | Sumitomo Metal Ind | ROLLING WIRE AND METHOD FOR PRODUCING THE CORRESPONDING STEEL |
-
1991
- 1991-04-03 JP JP3096184A patent/JP2510898B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04308022A (ja) | 1992-10-30 |
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