(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の含有量が２重量％以下であるアルミナセメント５〜３０重量％と残部が耐火原料粉末とからなることを特徴とするスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材。
【請求項２】
充填材１００重量部に対して珪弗化ソーダを０．０２〜２重量部添加配合してなることを特徴とする請求項１記載のメタルケースと耐火物間の充填材。
【請求項３】
充填材１００重量部に対して結合助剤としての効果を有する保水剤を０．０５〜２重量部添加配合してなることを特徴とする請求項１又は２記載のメタルケースと耐火物間の充填材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造に使用するスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
取鍋やタンディッシュにおいて溶鋼の流量を制御するために、一般的にスライディングノズル装置が使用されている。このスライディングノズル装置は、２枚又は３枚のプレートれんがを相対的にスライドさせ、溶鋼排出用の孔を開閉することによって溶鋼流量を制御するものであり、使用中はプレートれんが間の隙間からの溶鋼の漏れを防止するために、面間に大きな圧力をかけている。このプレートれんがは、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ材質が主流となっていて、割れ、摺動面の荒れ、溶鋼、スラグによる溶損等によってライフが律速される。
【０００３】
前記圧力や熱衝撃によるプレートれんがの亀裂拡大防止を目的に、プレートれんがの側面の周囲には金属製フープの巻き付けや焼き嵌めを行い、プレートれんがの背面側は、装置との直接接触による割れを防ぐためモルタルを塗布したり、また、クッション性のマットとブリキ板を貼付している場合が多くある。
【０００４】
ところが、装置へのプレートれんがのセット作業の軽労化あるいは自動化のニーズが強く、これらの対応を含めて特開平７−２５１２６０号公報では、図１に示すように、プレートれんが２の摺動面を除く部分をメタルケース３で覆ったスライディングノズルプレート１が記載されている。
【０００５】
このメタルケース３とプレートれんが２との間には耐火性の充填材４が使用され、一般的には、加熱乾燥することで強度が発現する、水ガラス系あるいはリン酸アルミ系等のバインダーが使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メタルケース３とプレートれんが２との間では、充填材４は、密閉に近い状態で存在するために水分の逃げ道が少なく、非常に乾燥しにくいという問題がある。さらに、これらのバインダーは、乾燥後も吸湿作用があり、長時間放置すると吸湿のために軟化してしまうことがある。したがって、乾燥不足や吸湿のために充填材４が軟化すると、使用中に軟化変形が生じるために、面圧によりプレートれんが２がメタルケース３内へ押し込まれ、その結果、面間に隙間が発生し、漏鋼事故になる危険性がある。
【０００８】
乾燥不足や吸湿による軟化を防止するためには、アルミナセメント等の水硬性バインダーを使用することが考えられるが、これらは、可使時間が短いため、充填の作業性が長時間持続できない問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、乾燥不足や吸湿により軟化することのない、しかも可使時間の十分あるアルミナセメントを使用したスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のスライディングノズルプレートのメタルケースとプレートれんが間の充填材は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の含有量が２重量％以下であるアルミナセメント５〜３０重量％と残部が耐火原料粉末とからなる混合物であり、さらに、必要に応じて充填材１００重量部に対して珪弗化ソーダを０．０２〜２重量部及び／又は結合助剤としての効果を有する保水剤を０．０５〜２重量部添加配合してなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、バインダーとしてアルミナセメントを使用することに着目したもので、アルミナセメントは、水和反応により硬化して強度が発現するために乾燥により完全に水分を除去する必要がないので、乾燥不足による軟化変形等のトラブルがなく、そのためにメタルケースと耐火物との隙間等の乾燥しにくい場所での使用に適している。また、アルミナセメントは、いったん水和反応により硬化すると、吸湿による軟化変形もほとんど発生しない利点がある。
【００１２】
ところが、アルミナセメントは、水と反応して硬化するために混練後は、時間経過とともに硬化が進行し、充填材としての良好な作業性を長時間維持することが困難であった。一般に、不定形耐火物では、アルミナセメントを使用したキャスタブル等が多く使用されているが、この場合には、混練直後に施工するため、可使時間は３０〜６０分確保できれば十分である。
【００１３】
しかしながら、充填材の作業は、プレートれんがの表面に１〜５ｍｍ塗布し、１回の使用量が２００〜５００ｇと非常に少ないため、例えば、１度に２０ｋｇ混練すると２５〜１００個分となり、１人で作業するとすれば２〜８時間要することになる。したがって、通常のアルミナセメントを使用した充填材では、３０〜６０分で作業ができなくなってしまうため、少量で頻繁に混練しなければならず、非常に手間がかかってしまう問題があった。
【００１４】
アルミナセメントに含まれる水硬性鉱物として代表的なものに、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３等のカルシウムアルミネートがある。カルシウムアルミネートの硬化時間は表１に示すとおりである。
【００１５】
【表１】
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基本的には１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３は水和速度が早く、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を含有するアルミナセメントを使用した充填材は、可使時間が短いものになるため好ましくない。
【００１６】
したがって、本発明では、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の含有率が２重量％以下であるアルミナセメントに限定した。基本的には１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３を含有しないアルミナセメントを使用することが好ましいが、２重量％以下であれば含有しても影響が少ないので、２重量％までは許容できる。
【００１７】
このアルミナセメントの添加量は、５〜３０重量％が望ましい。５重量％未満では充填材の強度が低く、３０重量％を越えると乾燥時の耐爆裂性が劣化するために好ましくない。
【００１８】
また、珪弗化ソーダを硬化遅延剤として使用すると、可使時間をさらに確保することができる。その添加量は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の含有量が２重量％以下であるアルミナセメント５〜３０重量％と残部が耐火原料粉末とからなる充填剤１００重量部に対して０．０２〜２重量部が望ましい。０．０２重量部未満では、硬化遅延効果が十分得られず、２重量部を越えても、それに伴う効果が期待できず、コスト面で無駄が生じるので好ましくない。
【００１９】
さらに、保水剤は、適度なこてのび及びこてのりを付与することができ、施工後に自重によって流れ落ちて氷柱状になる流れ及び混練後に充填材から液相がにじみ出して骨材とバインダーが不均一な組織となる分離を防止し、さらに、結合助剤としての効果のために使用する。その添加量は、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３の含有量が２重量％以下であるアルミナセメント５〜３０重量％と残部が耐火原料粉末とからなる充填剤１００重量部に対して０．０５〜２重量部が望ましい。使用する保水剤としては、小麦粉澱粉、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、タピオカ澱粉、米澱粉、サゴ澱粉、緑豆澱粉、コーンスターチ及びハイアミロースコーンスターチ等の澱粉類、小麦粉、米粉、トウモロコシ粉、切干藷粉末、切干タピオカ粉末、グアーガム、ローカストビーンガム、サンザンガム、カラヤガム、寒天、海藻粉末、ゼラチン、カラギーナン、アラビアガムが代表的であり、さらに、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）等の高分子やデキストリンを一種ないし二種以上組み合わせて使用することもできる。添加量については、０．０５重量部未満では有効な作業性を得ることが出来ず、２重量部を越えると充填材の強度が低くなるため好ましくない。
【００２０】
本発明で使用する耐火原料粉末としては、酸化物として珪石、珪砂、溶融シリカ、含水無定形シリカ及び無水無定形シリカ等のシリカ質、ムライト、ボーキサイト、バン土頁岩、シリマナイト、カイヤナイト、焼結アルミナ、電融アルミナ及び仮焼アルミナ等のアルミナ質、ロー石、シャモット、陶石、粘土、カオリン、べントナイト等のアルミナ−シリカ質、ジルコン及びジルコニア等のシルコニア質、電融マグネシア、焼結マグネシア、アルミナ−マグネシアスピネル及び酸化カルシウム等の塩基性質、スピネル、酸化クロム及びクロム鉄鉱等のクロム質、炭化珪素、炭化アルミニウム及び炭化ジルコニウム等の炭化物、窒化ジルコニウム、窒化珪素、窒化珪素鉄、窒化硼素及び窒化アルミニウム等の窒化物、カーボンを含む原料としてはコークス、天然黒鉛、人造黒鉛、仮焼無煙炭、ピッチ粉、カーボンブラック、カーボンレンガ及び電極屑等の炭素質であり、以上の他に炭化硼素などの硼化物、珪素、フェロシリコン等の珪化物等全ての耐火原料からなる群より選択し、必要に応じて一種または二種以上を併用することができる。
【００２１】
これらの耐火原料の粒度は、０．０７４ｍｍ以下を６０〜１００％含有するものである。使用場所はメタルケースと耐火物との隙間であり、この間隔は通常３ｍｍ前後であり、耐火原料の粒度が粗い場合には充填不良になりやすいため、原料として０．０７４ｍｍ以下の微粉を多く使用することが好ましい。０．０７４ｍｍ以下の原料が６０％より少ない場合には、充填材の充填不良となりやすい。
【００２２】
本発明の充填材には、通常のキャスタブル等に使用する消泡剤、発泡剤、作業性付与剤などの添加剤を使用することができる。さらに、これらと同様な効果が得られる物質から一種又は二種以上を選択して使用できる。
【００２３】
本発明による充填材は、水を加えて混練したものは常温において、短いもので３時間、長いものでは２４時間以上の可使時間を有し、８０〜２００°Ｃに加熱すると、２４時間以内で十分な強度を発現する。このために使用中の軟化変形を防止することができる。
【００２４】
【実施例】
表２に本発明の実施例、表３に比較例を示す。
【００２５】
【表２】
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【表３】
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表４に本実施例と比較例に使用したアルミナセメントの鉱物組成を示す。
【００２６】
【表４】
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表２及び表３の原料割合からなる配合を混練後、４０×４０×１６０ｍｍの鋳込みサンプルを作製し、９０°Ｃで２４時間乾燥した後に各物性を測定した。フロー値はＪＩＳ記載、可使時間はＪＩＳ記載の稠度によって評価した。また、吸湿による軟化の程度を評価するため、４気圧１３０°Ｃの水蒸気下においてオートクレーブで２時間処理を行った後の圧縮強度を測定し、処理前の圧縮強度と比較した。
【００２７】
実施例１〜１１
アルミナセメントを使用した実施例１〜１１は、バインダーとして水ガラスを使用した比較例１やリン酸アルミを使用した比較例２と比べて、オートクレーブ処理後の圧縮強度の低下が少なく、吸湿による軟化変形がほとんどない結果となった。
【００２８】
可使時間については、本発明のアルミナセメントを使用した実施例１が３時間であるのに対して、従来のアルミナセメントを使用した比較例３が１．５時間であり、本発明は可使時間を十分長く確保できる。
【００２９】
アルミナセメントの添加率については、比較例４の４重量％では強度が低く実用レベルでなく、比較例５の３３重量％では可使時間が１．５時間と短くなり作業性が不良である。
【００３０】
硬化遅延剤として使用する珪弗化ソーダは、比較例８の０．０１重量％（外掛け）では、効果が見られない。
【００３１】
保水材は、比較例６の０．０４重量％（外掛け）では作業性改善効果が少なく、比較例７の２．２重量％では圧縮強度が低く不適である。
【００３２】
実施例１２
図１に示すスライディングノズルプレート１において、実施例５の充填材４をプレートれんが２とメタルケース３との間に充填した。このスライディングノズルプレート１を３０組、溶鋼鍋で平均４．３チャージ使用した結果、面間の地金差し等は見られず良好であった。
【００３４】
【発明の効果】
（１）  アルミナセメントは、水和反応により硬化し強度が発現されるので、乾燥不足あるいは吸湿による充填材の軟化変形が発生しない。
【００３５】
（２）軟化変形を防止することによりスライディングノズルプレートの面の地金差しと漏鋼を防止することができる。
【００３７】
（３）  可使時間が長く作業性が変化しないため、充填材部位の品質が安定する。
【００３８】
（４）  保水剤を使用することで、充填材のたれがなくなり作業能率が向上する。
【００３９】
（５）可使時間を確保することができるので、充填材を一度にたくさん混練することができ、作業能率が向上する。 また、珪弗化ソーダを使用することで、さらに可使時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１２のスライディングノズルプレートの断面図である。
【符号の説明】
１  スライディングノズルプレート
２  プレートれんが
３  メタルケース
４  充填材
【図１】
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