(57)【要約】      （修正有）【課題】製鋼工場の取鍋のノズルの自然開孔率を向上させて生産性を上げるために、従来より汎用されてきている珪砂やクロマイト系のノズル充填物に替わって更に自然開口率が高く、無公害のノズル充填物を提供する。【解決手段】Ｎｉ精錬時に発生する熔融スラグを風砕して得られる球状の耐火物粒子を粒度調整したものを、スライディングノズル充填材として用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ精錬時に発生する、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２を主成分とする熔融スラグを、風砕または水砕して得られる、球状のスライディングノズル孔閉鎖防止用充填物。
【請求項２】
充填物の形状係数が１．４以下で、充填物の９０％以上の粒径が０．１〜５ｍｍの範囲である請求項１に記載されたスライディングノズル用充填物。
【請求項３】
請求項１と２に記載された耐火物に珪砂が混合されたスライディングノズル孔閉鎖防止用充填物。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】本発明は、スライディングノズル孔用充填物に関する。更に詳しくは、本発明は、製鋼工場において、取鍋に注入された高温の溶鋼を容易に落下、開口させるためのスライディングノズル孔用充填物に関するものであり、取鍋中の高温の溶鋼により熔融、焼結及び熔融金属の浸透がないスライディングノズル孔閉鎖防止用充填物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】取鍋やタンデッシュ等の熔融金属容器に設備されるノズル、例えばスライディングは一般に図１に示すように、上プレート１、油圧シリンダーにより、図の左右方向に開閉される下プレート２及び下部ノズル等から構成される。そのノズル孔３に耐火物５を充填した後高温の熔鋼を取鍋に受鋼する。その用途により、種々の処理を実施した後数十分〜数時間の範囲でノズルを開孔し充填物を排出して製品を製造する。【０００３】この場合、熔鋼の温度が１６００〜１７００℃と高温のため、充填した耐火物が熔融、焼結したり熔融金属が浸透したりするとノズル孔が開口せず、酸素吹き等で昇温させて耐火物を熔融させてノズルを開孔させる危険な作業が必要である。【０００４】このような問題を解決するための手段の一つとして、これまでに種々の粉粒状耐火物の詰物が研究開発されて実用化されてきている。【０００５】例えば、ＳｉＯ２を主原料とした珪砂（特開昭５２−７０９４１）や石灰クリンカー（特開昭５８−６１９６０、特開平５−４２３６０）や砂粒の形状を丸くして充填性を向上させた充填物（特開平１１−２７７２２０）、珪砂の上層部にガラスビーズを混合して受鋼時に上層部を焼結させて溶鋼のノズルへの浸透を防ぐ二層充填物（特開平１０−５８１２７）等が提案されているが、開孔率９９％以上を堅持してなおかつ作業性の簡素化を重視した場合充分ではない。【０００６】一方、砂の焼結性を利用してノズル充填物の上層部を適度に焼結させて溶鋼のノズルへの浸透を防ぐクロマイト砂と珪砂の混合物で構成された充填物（特開平９−４７８６３、特願平−２０３５１４、特開平１０−５２７５１、特開平１１−１７９５３２、特開平１１−２７７２２０）があり、開孔率、作業性も良好なため、現状では国内でも広く汎用されている。【０００７】クロマイト砂は約１０００℃位から焼結を開始し、約１２００℃で強固な焼結に到達する。従って、ノズル充填物として適用する場合、焼結を和らげる珪砂等の耐火物を１０〜３０％混合して適用するのが望ましいことが提案されている。（特願平７−２０３５１４）【０００８】クロマイト砂の真比重は珪砂の約２倍ほど大きく、珪砂を混合して適用する場合、偏析のない均一な状況を維持するためには、珪砂の粒度を調整して混合する対策が取られており、実用時に偏析が起こらぬよう注意が必要である。【０００９】規模にもよるが、製鋼工場一社当たり約５０〜１５０ｔ／月のズル充填物が消費されてしており、適用後は廃棄物として処理されている。この廃棄物処理規定としては、六価クロムを含有するものは一般の廃棄物としては廃棄できない規定があり、また鋳物工場では、鋳物の焼付防止用として使用されてきたクロマイト砂も廃棄業者が廃棄砂を引き取らないために、高価なアルミナサンドに切り替えているのが実情である。従って、クロマイト系のノズル充填物は今後廃棄物規定に関する対策が必要となり、廃棄するための特殊処理にコストがかかって来る可能性が大きいと考えられる。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】以上説明したとおり、スライディングノズル孔に充填する耐火物としては、開孔率、作業性からみて主成分が珪砂よりもクロマイト系のノズル充填物のほうが優れていると考えられるが、廃棄物処理規定に関して重大な課題があり、理想的な充填物には次のような条件が要求される。
【００１１】（１）耐火度が高いこと。（２）熱膨張が低いこと。（３）流動性が高いこと。（４）適度な焼結性を有すること。（５）他の耐火物（珪砂等）との均質な混合物であること。（６）廃棄物処理規定に順応できる有害物質を含んでいないこと。（７）原料コストが安価であること。
【００１２】本発明は上記の条件をクリヤーして、理想的なスライディングノズル孔閉鎖防止用の充填材を提供することを目的とする。
【課題を解決する手段及び作用】
【００１３】本発明は、熔融金属容器（取鍋）に付設される出湯用スライディングノズル孔内に充填する粉粒状の耐火物について、上記
【００１１】に記載された諸条件を満たす耐火物について鋭意研究した結果、Ｎｉ精錬時に発生する熔融スラグを、風砕または水砕して得られた球状の耐火物をノズル充填用耐火物として使用することが適切であると共に粒径も０．１〜５ｍｍの球形のものが適切であることを見いだした。その中でも、粒径が２．５ｍｍ以下のものが更に好ましい。
【００１４】Ｎｉ精錬時に発生する、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２を主成分とする熔融スラグを、風砕または水砕して得られた球状の耐火物（以下Ｎｉ鉱滓球と呼ぶ）は、１０００℃での熱膨張が珪砂の約１／２であり、耐火物の膨張によるノズル孔内での耐火物の固化や金属の浸透に対して防止効果がある。
【００１５】Ｎｉ鉱滓球の形状は球形に近く、砂の流動性が天然の耐火物より著しく良好であることから、流し込むだけでノズル中に良く充填される。それにより、高い充填密度が得られ、金属の浸透に対して防止効果がある。
【００１６】Ｎｉ鉱滓球には、六価クロム等を析出する有害成分を含んでいないため、通常の廃棄物処理が可能である。
【００１７】Ｎｉ鉱滓球の耐火度は約１４５０℃と他の耐火物に比べて低い。温度の上昇と共に軟化し始め約１５５０℃では液体状となる。しかし、実際のスライディングノズル孔内部の温度は一般に言われているほど高温になっていない。
【００１８】例えば、１６５０℃溶鋼を注入した後、１時間後に内径６５ｍｍのノズルの中心温度を測定すると、溶鋼に接した面から３０ｍｍの深さの所では約１５００℃に達しているが、そこから更に５０ｍｍ（溶鋼接触面から８０ｍｍ）の所では約１２９０℃比較的低温であり、時間の経過による更なる温度の上昇は予想しがたい。
【００１９】また、Ｎｉ鉱滓球は、約１４５０℃で軟化しはじめ液状に変化していくが、溶鋼接触面から約３０ｍｍの所までは焼結強度は無きに等しく、その下部の５０ｍｍの範囲に焼結層が存在しているものと考えられる。従って、Ｎｉ鉱滓球の比重が大きいのと、流動性が良いことが相俟って、スライディングノズルを開口した際に、ノズル下部からＮｉ鉱滓球が一気に排出されるとその上の薄い焼結層が容易に突き破られて溶鋼がノズルから速やかに排出される。
【００２０】スライディングノズルに充填された耐火物は、上部開口部（溶鋼との直接接触部）からのみ直接高温に晒され、スライディングノズルの側部は取鍋の耐火煉瓦を通して間接的に加熱されるため、焼結部から下部のノズル内部は１３００℃以上には到達しないものと考えられる。溶鋼に接触する内張レンガの表層部が１７００℃の高温に達したとしても、外張りの鉄板に冷却されるため、取鍋耐火レンガを通して側面から加熱されるノズル内部の充填物はそれほど高温にはならないものと考えられる。
【００２１】また、スライディングノズルのノズル部分と側面に付随する升レンガとの間には、微小であはるが、スキ間があり、このこともスライディングノズルのノズル部分の充填耐火物の温度上昇を押さえる効果があるものと考えられる。従って、従来より高い耐火度を持つノズル充填物の必要性が謳われているが、実際の温度測定によれば、それ程高温に達しておらず、むしろ上部溶鋼接触部から下部の耐火物中に溶鋼が浸透凝固することによりノズルを閉鎖してしまう現象が多大であったと考えられる。
【実施例】
【００２２】実施例１
Ｎｉ精錬時に発生する約１５７０℃の鉱滓を風速約１００ｍ／秒で風砕して生成したＮｉ鉱滓球を用いて実地試験を実施した。用いたＮｉ鉱滓球の粒度構成と比較例として用いた市販の珪砂系ノズルサンドの粒度構成を表２に示す。【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表１】
2006205253.tif 000004
【００２５】図１にスライディングノズルんの形状を示す。図中、１の上部プレートと内径が６５ｍｍのノズル、３で構成されたノズル空洞の下方を下部プレート、２で閉鎖した空洞部に、表１及び２の耐火物を各々５０％混合した所定量の耐火物を投入した。比較例として表２の市販の耐火物を適用した。図中、５はノズル充填耐火物を示す。【００２６】次に、ノズルに耐火物が充填された状態で取鍋を予熱した後１６３０〜１７４０℃の溶鋼を注入し、２０〜８０分滞留させた後下プレート２を摺動させてノズルを開口した。そしてノズル充填耐火物につずいて溶鋼が自然に落下する自然開孔率を上記耐火物が充填材について調査、比較した。その結果を表３に示す。【００２７】
【表３】
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【発明の効果】
【００２８】請求項１〜３に記載されたスライディングノズル用充填物を適用することにより次のような効果がある。（１）従来品に比べて自然開孔率が向上し、生産性が向上する。（２）本充填物はクロムを全く含んでいないため、六価クロム廃棄物規制による廃棄問題がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スライディングノズルの概略図と本発明の充填物の設置図
【符号の説明】
１  上プレート、２  下プレート、３  上部ノズル、４  升レンガ、５  ノズル充填物
６  下部ノズル，７  取鍋、８  底部レンガ、９  取鍋鉄板
【図１】
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