(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋(2)の敷部(8)に溶鋼流出用ノズル(30)とは別の位置に保持部(10)を設け、前記保持部(10)に評価用のノズル充填材(9)を保持し、取鍋(2)に溶鋼を注入した後に前記保持部(10)内の前記ノズル充填材(9)を回収し、このノズル充填材(9)の焼結状況や地金の浸透状況を判定することを特徴とする取鍋ノズル充填材の評価方法。
【請求項２】
前記保持部(10)は、下側にかけて広がりのあるテーパーのついた形状で材質は鉄製もしくは熱間での容積安定性に優れた耐火物を用いることを特徴とする請求項１記載の取鍋ノズル充填材の評価方法。
【請求項３】
前記保持部(10)を築造する方法として、熱間から冷間にかけての容積安定性に優れたＡｌ2Ｏ3もしくはＡｌ2Ｏ3−スピネルを主体とした不定形耐火物を用いて敷部に保持部を形成することを特徴とする請求項１又は２記載の取鍋ノズル充填材の評価方法。
【請求項４】
前記保持部(10)は直接出鋼流れが当たらない前記敷部(8)の一部に設けて用いることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の取鍋ノズル充填材の評価方法。
【請求項５】
敷部(8)に溶鋼流出用ノズル(30)とは別の位置に設けた保持部(10)を有し、この保持部(10)内に評価用のノズル充填材(9)を保持することを特徴とする取鍋。
【請求項６】
前記保持部(10)は、下側にかけて広がるテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の取鍋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋ノズル充填材の評価方法及び取鍋に関し、特に、取鍋などの溶鋼受湯容器に設置される溶融金属の流量制御用のノズル孔内に充填するノズル充填材の焼結性や耐湯差し性等の特性を実際に使用する状態とほぼ同等となるようにして評価する試験方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、取鍋などの溶鋼受湯容器に設置される溶融金属の流量制御装置、例えばスライディングノズル装置５は一般に図１に示すように、上ノズル４、上プレート６、下プレート７、下ノズル４Ａなどの主たる部材からなり、下プレート７の開閉で溶融金属の流出量の調整、または停止を行うものとして広く使用されている。
例えば取鍋に受湯する際、スライディング装置５の上ノズル４及び上プレート６が溶鋼に比べて低温であるため、注入した溶融金属がこれとの接触により冷却固化し、ノズルを開いても溶鋼が流出しないことがある。そこでこの問題を解決するために、ノズル孔内にＳｉＯ2を主成分とする珪砂とアルカリを主成分とする長石を混合した充填砂や、またはクロム鉱とＳｉＯ2を混合した充填材を充填し、ノズルを開にした際、充填材が落下し、続いて溶融金属が落下するようにしている方法が特開平７−３０８７６３号公報に開示されており、ノズルを開いた時に溶鋼の静圧で自然に流れ出すことを自然開孔と称している。
【０００３】
また、ノズル孔内に充填材を充填していても、充填材が高温の溶鋼と長時間接触していることにより過焼結となったり、充填材中に溶融金属が深く差し込むなどの現象が起きた場合、自然開孔しないことがある。
よって充填材はその使用する際の操業条件（溶融金属温度・滞湯時間等）とマッチングした材質のものを選定する必要があり、例えば操業条件に対し焼結温度の低い充填材を使用すると過焼結を起こし、焼結温度の高いものを使用すると溶融金属の差し込みを生じることになり、この材質の選定は非常に困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、操業条件とマッチングした充填材の選定は、これまで試行錯誤による経験から推察されることが多かった。そのため、実験的な充填材の評価方法としては、例えば特開昭６２−２８６６６５号公報では側部に開孔を持つ容器に充填材を入れ、この容器を溶融金属中に浸漬し、開口を介した溶融金属の流入・流出を繰り返すことにより充填材の焼結性や耐湯差し性を評価する方法や、さらには特開平９−５４０７７号公報で下端が開放された耐火物製容器に充填材を充填し、下端開口部を易溶解性の金属薄箔で閉じ、下部を垂直方向に溶融金属に所定の時間浸漬した後、引き上げることにより、充填材内に温度勾配を与えた条件下での充填材の焼結性・耐湯差し性を評価する方法がある。
しかし、実操業下では溶融金属を入れた取鍋の最下部にノズル充填材が設けられ、溶融金属の静圧を受けた状態にあるが、上述した評価方法ではこのような高圧下の実操業と同じ条件下でテストを行うことは不可能であった。
【０００５】
本発明は、充填材が使用される実操業条件と同じ条件下で、充填材の特性を比較評価することができるようにした取鍋ノズル充填材の評価方法及び取鍋を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による取鍋ノズル充填材の評価方法は、取鍋の敷部に溶鋼流出用ノズルとは別の位置に保持部を設け、前記保持部に評価用のノズル充填材を保持し、取鍋に溶鋼を注入した後に前記保持部内の前記ノズル充填材を回収し、このノズル充填材の焼結状況や地金の浸透状況を判定する方法であり、また、前記保持部は、下側にかけて広がりのあるテーパーのついた形状で材質は鉄製もしくは熱間での容積安定性に優れた耐火物を用いる方法であり、また、前記保持部を築造する方法として、熱間から冷間にかけての容積安定性に優れたＡｌ2Ｏ3もしくはＡｌ2Ｏ3−スピネルを主体とした不定形耐火物を用いて敷部に保持部を形成する方法であり、さらに、前記保持部は直接出鋼流れが当たらない前記敷部の一部に設けて用いる方法である。
また、本発明による取鍋は、敷部に溶鋼流出用ノズルとは別の位置に設けた保持部を有し、この保持部内に評価用のノズル充填材を保持する構成であり、また、前記保持部は、下側にかけて広がるテーパー状に形成されている構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による取鍋ノズル充填材の評価方法及び取鍋の好適な実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明における取鍋２を示すもので、その敷部８の中心からずれた位置には溶鋼流出用ノズル３０をなす升レンガ３、上ノズル４、スライディングノズル装置５をなす上プレート６、下プレート７及び下ノズル４Ａが設けられ、この敷部８の上面の中心からずれた位置には下側に広がるテーパ状の筒形をなす保持部１０が不定形材１１で固定されている。この升レンガ３と上ノズル４部分からなる溶鋼流出用ノズル３０にはノズル充填材１が充填され、保持部１０内には評価用のノズル充填材９が充填されている。なお、この保持部１０は前述の筒形に限らず敷部８を下方へ点線で示すように削り取って孔を形成することもできる。また、この保持部１０の位置は図２で示すように溶鋼を受鋼する際の受鋼位置２０からはずれた位置となるように構成されている。
【０００８】
すなわち、本発明は、取鍋２の敷部８に溶融金属流出用ノズル３０とは別の位置に保持部１０を造り、該保持部１０に評価用のノズル充填材９を投入し、実際に溶鋼を受鋼し連鋳にて注入した後、保持部１０内に残存しているノズル充填材９を回収することで、溶鋼流出用ノズル３０に充填されるノズル充填材１と同等の温度及び静圧を受けたノズル充填材９の焼結状況・溶融金属差し込み状況を調査することが可能な評価方法である。
本発明におけるノズル充填材の評価方法は、例えば図１に示す構成により評価試験が行われる。すなわち、取鍋２の敷部８の保持部１０は転炉から溶融金属を取鍋２内に落下させる際に、直接、溶鋼が当たらない位置であれば幾つでも良く、上部から下部にかけて広がりのあるテーパーをつけ、このテーパーにより連鋳にて注入終了した後、取鍋２内のスラグを排出するために取鍋２を反転した際にも保持部１０内に残存したノズル充填材９が落下しないようにする。
【０００９】
さらには保持部１０を取鍋２の敷部８に固定するために、耐火物の不定形材１１を使用する。この不定形材１１は１７００℃の熱間から常温（２０℃）にかけての膨張収縮量が小さいＡ１2Ｏ3もしくはＡ１２○３−スピネル質のものを使用する。仮にＳｉＯ2質やＭｇＯ質のように熱間での膨張が大きい耐火物を使用すると、敷部８の耐火物は横方向への膨張がほとんど無いのに対し、保持部固定用の不定形材１１が膨張してしまい、この膨張差により敷部８と保持部１０の接着が剥れ、結果として保持部１０の溶鋼受鋼中の浮上や、スラグ排出時に保持部１０が落下するといった現象が生じる。
【００１０】
そこで、取鍋２の敷部８に固定した保持部１０に評価用のノズル充填材９を充填し、実操業下において溶鋼を受鋼し、その後連鋳において注入終了するまで高温・高圧下で溶融金属と接触する。ノズル充填材９はスラグを排出した後、回収し、焼結状況や溶融金属の浸入状況を調べ、材質の評価を行う。
このノズル充填材９の評価として、溶鋼接触面からの地金差し込み深さ、溶鋼接触面からの材料の焼結層の厚みや焼結密度を測定すると共に外観を目視して観察評価を行う。
本発明によるノズル充填材の評価方法を行うことにより、溶鋼流出用ノズル３０に充填した状態と同じ条件で実験ができるため、溶鋼のノズル充填材９への浸入状況がこれまでの従来の評価方法よりも顕著に現れ、より実操業に適したノズル充填材９の選定が可能となる。
【００１１】
実施例
ノズル充填材１は本来、羽口である升レンガ３から上プレート６にかけて充填され、連鋳において取鍋２から溶融金属をタンディッシュ（図示せず）に注ぐ際に、下プレート７を開にするだけでノズル充填材１が落下し、続いて溶融金属がタンディッシュに流れ込むことを狙って溶鋼流出用ノズル３０内に充填されている。しかし、ノズル充填材１が長時間に及ぶ溶鋼との接触などによって過焼結などを起こしたり、またノズル充填材１内部深くにまで溶鋼の差し込みが生じると、下プレート７を開にしても充填材が落下しないため、溶鋼も流出しない現象が生じる。
【００１２】
そこでノズル充填材１に求められる特性として長時間の溶鋼との接触においても過焼結しないことが求められる。過焼結を防止するためにはノズル充填材１に融点の高いＣｒ2Ｏ3やＭｇＯ等を適用するか、もしくはノズル充填材１の粒度を粗くするなどの方策が考えられるが、過剰にこのような方策を進めると、今度は溶鋼を受鋼した際、ノズル充填材１内部深くまで溶鋼が差し込んでしまう。そのためノズル充填材１は各操業条件にマッチした材質・粒度のものを選定する必要がある。
【００１３】
各操業条件にマッチしたノズル充填材の選定方法として、本発明では前述した取鍋２の敷部８に保持部１０を置き、それを不定形材１１で固定した構造を用いる。
この保持部１０は転炉出鋼時に溶鋼が落下する場所をさけた位置に置き、その形状はノズル充填材９の焼結性や地金差し込み深さを計測する上から高さ１００ｍｍ、上部の直径２５０ｍｍ、下部の直径３００ｍｍの鉄製のものを使用した。さらに、ノズル充填材９を充填して出鋼時の取鍋内の鋼流れから該材料が流れ出すのを防ぐために溶鋼の熱で溶けて無くなる蓋（図示せず）を置いて用いることもできる。
【００１４】
この保持部１０を敷部８に固定する際に使用した不定形材の材質特性表を表１の第１表に示す。不定形材にはＨｉ−Ａｌ2Ｏ3質の熱膨張係数の小さいパッチング材を使用した。
【００１５】
【表１】
0004121048.tif 000002
【００１６】
第１表に示す材質を使用することにより、溶鋼を受鋼しても保持部１０が浮上せずに、またスラグ排出時に落下することなく敷部８に保持部１０を固定することが出来る。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による取鍋ノズル充填材の評価方法及び取鍋は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、実際の使用個所とほぼ等しい溶鋼の静圧を受けた条件でノズル充填材の試験ができるので焼結性や地金の差し込み状況を正しく評価でき、この試験で評価した材料を使うことにより羽口におけるノズルの自然開口率が従来よりも向上し、従来よりも取鍋の操業効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による評価用のノズル充填材を取鍋に設けた状態を示す断面図である。
【図２】図１の要部を示す平面図である。
【符号の説明】
１    ノズル充填材
２    取鍋
３    升レンガ
４    上ノズル
５    スライディングノズル装置
６    上プレート
７    下プレート
８    敷部
９    評価用のノズル充填材
１０    保持部
１１    不定形材
３０    溶鋼流出用ノズル
【図１】
0004121048.tif 000003
【図２】
0004121048.tif 000004