(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、これらに対し外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックが前記シリカ砂にコーティングされた状態で配合され
前記クロマイト砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜４２５μｍの範囲のものが６０％以上含まれ、前記シリカ砂は粒径２００〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径３００〜６００μｍの範囲のものが６０％以上含まれていることを特徴とする取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項２】
カーボンブラックの配合量はクロマイト砂およびシリカ砂の合計量の０．０５〜１重量％であることを特徴とする請求項１に記載の取鍋摺動開閉装置の詰
【請求項３】
前記シリカ砂は、１．４以下の粒径係数を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項４】
前記クロマイト砂は、粒径５３μｍ未満のものが実質的に存在しないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項５】
前記クロマイト砂は、粒径８５０μｍを超えるものが実質的に存在しないことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項６】
前記シリカ砂は、粒径１０６μｍ未満のものが実質的に存在しないことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項７】
前記シリカ砂は粒径１１８０μｍを超えるものが実質的に存在しないことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項８】
７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、前記クロマイト砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９９％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが９５％以上含まれ、前記シリカ砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが８０％以上含まれており、
これらクロマイト砂およびシリカ砂に対し外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックが、前記シリカ砂にコーティングされた状態で配合され、
クロマイト砂の粒径分布のピーク位置とシリカ砂の粒径分布のピーク位置とは１００μｍの範囲内であることを特徴とする取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項９】
カーボンブラックの配合量はクロマイト砂およびシリカ砂の合計量の０．０５〜１重量％であることを特徴とする請求項８に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【請求項１０】
前記シリカ砂は、１．４以下の粒径係数を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の取鍋摺動開閉装置の詰砂。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、製鋼用取鍋などの出湯に用いられるスライディングノズルまたはロータリーノズルなどの取鍋摺動開閉装置の詰砂に関する。
［背景技術］
溶鋼を受鋼する取鍋は、転炉精錬の後に行われる炉外精錬および連続鋳造などに用いられ、その底部には溶鋼出鋼用の摺動開閉装置（スライディングノズルまたはロータリーノズル）が設けられている。このような摺動開閉装置を備えた取鍋では、摺動開閉装置のノズル内で溶鋼が凝固することを防止するために、溶鋼を受鋼する前に摺動開閉装置のノズル内に耐火性の詰砂が充填され、取鍋内に溶鋼が注入された後にノズルを開くと、自然に詰砂が落下し溶鋼が流出する自然開孔により出鋼している。
従来、この種の詰砂としては、一般的にシリカ砂（ＳｉＯ2：９０〜９９％）が用いられている。そして、使用状況によってＳｉＯ2の純度調整で焼結することを防止したり（特開昭６４−４８６６２号）、逆に正長石（Ｋ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3・６ＳｉＯ2）を添加して焼結を生じさせ、溶鋼に接する部分に粘調な皮膜を生成させて溶鋼の浸透を防止したりしている。
しかし、前者では、詰砂が焼結するのを防止しているが、溶鋼の浸透を有効に防止することができないため、取鍋自然開孔率を大幅に向上させることは期待できない。一方、後者は、通常の操業では使用可能であるが、鋼の高級化に伴って炉外精錬や取鍋等において長時間に亘って高温で処理する場合には、詰砂自身の焼結が進んで強固な皮膜が生成され、そのため自然開孔しないことが多い。自然開孔しなかった場合には、ロングノズルを取り外し、下部から酸素を吹き込んで強制的に開孔しなければならず、溶鋼が空気に触れて品質に悪影響を与え、品質の格落ちやスクラップとなって多大な損害を生じる。
近年、このような問題を解決するため、黒鉛の持つ焼結阻害性や溶鋼との濡れにくさに着目して、詰砂に鱗状黒鉛や土状黒鉛を添加することが試みられている。しかしながら、使用前のホッパー内および紙袋やコンテナバック内で比重差や黒鉛の滑りやすさから偏析を生じ、実機において期待したほどの性能を発揮するに至っていない。また、ピッチを使用することも検討されているが、揮発分を３０〜７０％有し、かつ使用中にガスが発生し、さらに偏析も生じ好ましくない。
これに対して、珪砂、ＭｇＯクリンカー、ジルコンサンドなどの詰砂にカーボンブラックを０．０５〜５．０重量％配合することが提案されている（特開平４−８４６６４号公報）。カーボンブラックは、鱗状または土状黒鉛、ピッチ等の配合物に比べ高い残存率を持ち、揮発分が少なく、焼結防止、溶鋼侵入防止特性が優れ、また、比表面積が大きいため、配合した際の分散効果に優れ、偏析を防止することができる。さらに、珪砂への付着性が優れる。このため、カーボンブラックを添加することにより、焼結防止、溶鋼侵入防止等の詰砂として必要な特性に優れたものとなることが期待される。
しかしながら、特開平４−８４６６４号公報に記載された詰砂は、ある程度の効果は得られるものの、炉外精錬を伴う高温長時間処理における自然開孔率は十分なものとはいえず、このような過酷な条件においても高い自然開孔率が得られる詰砂が要求されている。
一方、シリカ砂よりも融点の高いクロマイト砂も詰砂として用いられている。ただし、クロマイト砂は溶鋼の出鋼時に焼結し、不開孔を生じやすいため、単独で使用されることは少なく、シリカ砂と混合して用いられている。
しかしながら、このようなクロマイト砂とシリカ砂とを混合した詰砂であっても、炉外精錬を伴う高温長時間処理における自然開孔は十分なものとはいえない。また、この詰砂は、このような高温長時間処理の際に、ノズル受けレンガ表面に焼結しやすく、そのためノズル受けレンガの酸素洗浄頻度が増加し、ノズル受けの寿命低下、鍋内残鋼による歩留低下を招くおそれがある。
［発明の開示］
本発明の目的は、炉外精錬を伴う高温長時間処理においても、高い自然開孔率を得ることができ、かつノズル受けの寿命低下、歩留低下の問題の生じることがない取鍋摺動開閉装置の詰砂を提供することにある。
本発明の第１の観点によれば、７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、これらに対し外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックが前記シリカ砂にコーティングされた状態で配合され、前記クロマイト砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜４２５μｍの範囲のものが６０％以上含まれ、前記シリカ砂は粒径２００〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径３００〜６００μｍの範囲のものが６０％以上含まれていることを特徴とする取鍋摺動開閉装置の詰砂が提供される
上記詰砂において、カーボンブラックの配合量はクロマイト砂およびシリカ砂の合計量の０．０５〜１重量％であることが好ましい。さらに、上記詰砂において、前記シリカ砂が、１．４以下の粒径係数を有することが好ましい。さらにまた、前記クロマイト砂は、粒径５３μｍ未満のものが実質的に存在しないことが好ましく、また粒径８５０μｍを超えるものが実質的に存在しないことが好ましい。さらにまた、前記シリカ砂は、粒径１０６μｍ未満のものが実質的に存在しないことが好ましく、また粒径１１８０μｍを超えるものが実質的に存在しないことが好ましい。
本発明の第２の観点によれば、７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、前記クロマイト砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９９％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが９５％以上含まれ、前記シリカ砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが８０％以上含まれており、これらクロマイト砂およびシリカ砂に外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックが、前記シリカ砂にコーティングされた状態で配合され、クロマイト砂の粒径分布のピーク位置とシリカ砂の粒径分布のピーク位置とは１００μｍの範囲内であることを特徴とする取鍋摺動開閉装置の詰砂が提供される。
上記本発明の第２の観点に係る詰砂において、カーボンブラックの配合量は０．０５〜１重量％が好ましい。また、前記シリカ砂が、１．４以下の粒径係数を有することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の詰砂が適用される摺動開閉装置の一例としてのスライディングノズルを示す断面図、
図２は、本発明の第１の実施形態に対応するクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布の例を示すグラフ、
図３は、本発明の第２の実施形態に対応するクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布の例を示すグラフ、
図４および図５は、本発明の第２の実施形態に対する比較例におけるクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布を示すグラフである。
［発明の実施の最良の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る取鍋摺動開閉装置の詰砂は、７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、これらに対し外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックが配合されたものである。
本発明者らは、出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム２００分間以上の、高級鋼の炉外精錬に相当する高温長時間処理においても、高い自然開孔率を維持することができる取鍋摺動開閉装置の詰砂について検討を重ねた。その結果、一定の配合割合のクロマイト砂とシリカ砂とをベースとし、それに対して微量のカーボンブラックを配合することにより所期の特性を得ることができることを見出した。
すなわち、詰砂として一般的に用いられているシリカ砂に対し、クロマイト砂を適切な割合で配合し、耐火性の低いシリカ砂の欠点、および溶融温度は高いが溶鋼により焼結しやすいというクロマイト砂の欠点の両方を補い、さらに、カーボンブラックを配合することにより、シリカ砂やクロマイト砂の粒同士が焼結して結合することを防止することができ、かつその溶鋼侵入防止特性によって溶鋼が詰砂内に侵入することを防止することができる。したがって、炉外精錬を伴う高温長時間処理であっても、極めて高い自然開孔率を得ることができる。
このような効果は、上述の特開平４−８４６６４号公報に記載された、単に従来詰砂として使用されている珪砂、ＭｇＯクリンカー・ジルコンサンドにカーボンブラックを添加した技術では得ることができず、シリカ砂およびクロマイト砂を適切な配合割合とし、かつ微量のカーボンブラックを配合することにより、これらの相乗効果によって奏することができるものである。
なお、ここで高級鋼とは、ステンレス鋼、極低硫鋼、軸受鋼などをいう。
本発明において、クロマイト砂を７０〜９０重量％、シリカ砂を１０〜３０重量％としたのは、この範囲で配合することにより、耐火性の低いシリカ砂の欠点および溶鋼により焼結しやすいというクロマイト砂の欠点の両方を補い、自然開孔率を高いものとできるからである。すなわち、クロマイト砂は約２１５０℃までの耐火性を有し、シリカ砂の約１７２０℃よりも十分に高く、また、これに１０〜３０重量％のシリカ砂が配合されることによりクロマイト砂の焼結しやすいという問題が解消されるからである。好ましくはクロマイト砂７５〜８５重量％、シリカ砂１５〜２５重量％である。
カーボンブラックを、クロマイト砂およびシリカ砂の合計量に対して外部添加で０．０５〜５重量％配合することとしたのは、この範囲で配合することにより、シリカ砂やクロマイト砂の粒同士が焼結して結合することを防止することができ、かつその溶鋼侵入防止特性によって溶鋼が詰砂内に侵入することを防止することができるからである。
ここで、カーボンブラックの配合量が０．０５重量％未満であると、砂粒子同士の結合防止作用が不足し、５％を超えるとカーボンの溶鋼へのピックアップ量が多くなりすぎる。極低炭素の溶製の際に適用する場合には、カーボンの溶鋼へのピックアップ量を極力抑制する必要があり、この場合にはカーボンブラックの配合量を１重量％以下とすることが好ましい。
このように、クロマイト砂およびシリカ砂を所定の割合で配合して両者の欠点を補い、さらにカーボンブラックの焼結防止効果および溶鋼侵入防止効果を発揮させることにより、これらの相乗効果によって炉外精錬を伴う高温長時間処理のような過酷な処理、具体的には出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム２００分間以上であっても、極めて高い自然開孔率を得ることができる。
本実施の形態において、カーボンブラックを配合しない場合には、溶鋼滞留時間が２〜３時間を超えて長時間になる場合に、詰砂がノズル受けレンガ表面に焼結しやすい。そのため、ノズル受けの酸素洗浄頻度が増加し、それに伴うノズル受けの寿命低下、または鍋内残鋼による歩留低下を招くおそれがあるが、カーボンブラックを配合することによりこのような問題も解消される。
本実施の形態において、クロマイト砂は、粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜４２５μｍの範囲のものが６０％以上含まれ、シリカ砂は粒径２００〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径３００〜６００μｍの範囲のものが６０％以上含まれていることが好ましい。このような粒径分布を有することにより、過剰な焼結層の生成、熱膨張による棚吊り、およびスラグ、地金の浸透を一層有効に防止することができ、つまり焼結性および溶鋼浸透性を一層低くすることができ、自然開孔率を極めて高くすることができる。
このような効果をさらに有効に発揮するためには、クロマイト砂において、粒径５３μｍ未満のもの、および／または粒径８５０μｍを超えるものが実質的に存在しないことが好ましく、シリカ砂において、粒径１０６μｍ未満のもの、および／または粒径１１８０μｍを超えるものが実質的に存在しないことが好ましい。これによりほぼ１００％の自然開孔率を得ることができる。
これら粒度分布は、ＪＩＳの鋳物砂の粒度試験方法（Ｚ２６０２）に準じて測定した値である。この方法は、ふるいを粗いほうから呼び寸法準に重ね、一番上すなわち最も目の大きいふるい上に原料を載せ、ロータータップ型ふるい機等のふるい分け機械を使用してふるい分けを行う。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
本発明の第２の実施の形態に係る取鍋摺動開閉装置の詰砂は、７０〜９０重量％のクロマイト砂および１０〜３０重量％のシリカ砂を含有し、前記クロマイト砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９９％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが９５％以上含まれ、前記シリカ砂は粒径１５０〜８５０μｍの範囲のものが９５％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲のものが８０％以上含まれている。
上述した第１の実施の形態においては、炉外精錬を伴う高温長時間処理においても高い自然開孔率を維持することができる取鍋摺動開閉装置の詰砂を得るために、一定の配合割合のクロマイト砂とシリカ砂とをベースとし、それに対して微量のカーボンブラックを配合し、さらにこれらの好ましい粒径分布を規定したが、本実施の形態においては、クロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布を上記実施形態の好ましい粒径分布とは異なる特定の範囲に規定している。
すなわち、詰砂として一般的に用いられているシリカ砂に対し、クロマイト砂を第１の実施の形態と同様の割合で配合し、さらにこれらの粒径分布を上記特定の範囲とすることにより、耐火性の低いシリカ砂の欠点、および溶融温度は高いが溶鋼により焼結しやすいというクロマイト砂の欠点の両方を補い、さらに、シリカ砂やクロマイト砂の粒同士が焼結して結合することを防止することができ、かつその溶鋼侵入防止特性によって溶鋼が詰砂内に侵入することを防止することができる。したがって、炉外精錬を伴う高温長時間処理であっても、極めて高い自然開孔率を得ることができる。
本実施形態においては、クロマイト砂として粒径１５０〜８５０μｍの範囲が９９％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲が９５％以上のものを用い、シリカ砂として粒径１５０〜８５０μｍの範囲が９５％以上、粒径２００〜６００μｍの範囲が８０％以上のものを用いる。このようにクロマイト砂において、２００〜６００μｍの粒径部分が特に多くなるような急峻な粒径分布を形成し、かつシリカ砂の粒径分布も２００〜６００μｍの粒径部分が特に多くなるような比較的急峻な粒径分布を形成することにより、２種類の砂の均一混合性および充填性が良好になり、過剰な焼結層の生成、熱膨張による棚吊り、およびスラグ、地金の浸透を特に有効に防止することができ、カーボンブラックを配合しなくても自然開孔率を極めて高くすることができる。
第１の実施形態における粒径分布は、焼結性が低いと考えられる粗粒部分をある程度含有させた状態とし、粗粒の間に微粒を存在させることにより、均一混合性および充填性を確保するという思想に基づいているが、本実施の形態では、溶鋼の浸透性を特に有効に防止する観点から２００〜６００μｍと比較的微細な粒径のものを特に多くしている。すなわち、このような粒径分布にすることにより砂の充填時の空隙を小さくすることができ、混合性が一層高まるとともに、溶鋼の浸透性を極めて低く抑えることができ、結果としてカーボンブラックを配合しなくても極めて高い自然開孔率を得ることができる。
ここで、クロマイト砂の粒径分布のピーク位置とシリカ砂の粒径分布のピーク位置とは近接していることが好ましく、具体的には両方のピークが１００μｍの範囲内にあることが好ましい。これにより、砂の充填時の空隙を一層小さくすることができる。
このように、本実施の形態における粒径分布を採用することにより極めて高い自然開孔率を得ることができるが、溶鋼リードタイム３００分間以上の炉外精錬を伴う高級鋼の高温長時間処理に用いることを考慮すると、クロマイト砂およびシリカ砂に対し外部添加でこれら合計量の０．０５〜５重量％のカーボンブラックを添加することが好ましい。この範囲でカーボンブラックを添加することにより、シリカ砂やクロマイト砂の粒同士が焼結して結合することを防止することができ、かつその溶鋼侵入防止特性によって溶鋼が詰砂内に侵入することをさらに有効に防止することができるからである。このように、カーボンブラックを配合することにより、いかなる操業条件においても極めて高い自然開孔率を得ることができる。本実施の形態においても、カーボンの溶鋼へのピックアップ量を極力抑制する観点から、カーボンブラックを添加する場合には、その配合量を１重量％以下とすることが好ましい。
上記いずれの実施の形態においても、シリカ砂は粒子径が小さくなると耐火性が低下するので、これを防止するため、シリカ砂として粒径係数を１．４以下のものを使用することが好ましい。シリカ砂の粒径係数が１．４以下であれば、シリカ砂がノズル内に残存しにくくなり、棚かきの発生を有効に防止することができる。粒径係数のより好ましい範囲は１．３〜１である。
なお、ここでいう粒径係数は、砂表面積測定器（ジョージフィッシャー社製）を用いて算出した値である。すなわち、粒径係数は、１ｇ当たりの実際の砂の表面積（比表面積）を、理論的比表面積で割った値で表す。ここで、理論的比表面積とは、砂粒が全て球形であると仮定した場合の比表面積をいう。したがって、粒径係数が１に近いほど球に近い形状である。なお、均一混合性の観点からはクロマイト砂の粒径係数も１．４以下であることが好ましい。
本発明で使用されるクロマイト砂は、特に限定されるものではなく、天然に産出されるものを原料として乾燥・分級等を行って製造してもよいし、天然に産出されるものをそのまま用いてもよい。クロマイト砂の成分は、その産地に左右されるが、一般的にはＣｒ2Ｏ3を３０重量％以上、好ましくは３０〜６０重量％含有する。例えば、Ｃｒ2Ｏ3を４０〜５０重量％、ＦｅＯを２０〜３０重量％、その他、Ａｌ2Ｏ3を約１５重量％程度、ＭｇＯを約１０重量％程度を含有するものが典型例として挙げられる。これらのクロマイト砂の粒径係数は通常１．４以下である。
一方、シリカ砂も特に限定されるものではなく、天然に産出されるものを原料として乾燥・分級等を行って製造してもよいし、天然に産出されるものをそのまま用いてもよい。シリカ砂の成分もその産地に左右されるが、一般的には、ＳｉＯ2を９０重量％以上含有する。天然砂としては、例えば、オーストラリア産のフリーマントル砂や、国産の東北珪砂が挙げられる。なお、シリカ砂には、Ａｌ2Ｏ3、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ等の物質が含まれていてもよいが、これらはシリカ砂の融点を低下させ、不開孔の原因となるので、これらが含まれている場合でも１重量％以下であることが好ましい。
クロマイト砂およびシリカ砂の品質を一定にするために、磨鉱処理を施した砂を使用してもよい。また、磨鉱処理を施した砂または施さない砂を２種以上混合してもよい。
磨鉱処理には、公知の乾式法、湿式法のいずれも適用することができる。乾式法には、原料砂を高速気流により装置内で上昇させ、衝突板に衝突させることによって、砂粒相互の衝突と摩擦によって磨鉱処理するサンドリクレンマ等のニューマチックスクラバー装置、砂同士の摩擦を利用して磨鉱処理するアジテータミル等の高速撹拌機を用いた方法が挙げられる。一方、湿式法には、羽を回転させたトラフ内の砂粒相互の摩擦によって磨鉱処理するトラフ式等の磨鉱機による方法が挙げられる。
これら乾式法および湿式法の磨鉱処理の中では、湿式法を使用することが好ましい。これは、湿式法を用いることにより、磨鉱処理時の水洗によって所望の粒度より小さい砂を同時に取り除くことができるからである。しかしながら、乾式法であっても水洗装置を併設することにより同様の効果を得ることができる。
本発明の詰砂が適用される取鍋摺動開閉装置としてはスライディングノズルおよびロータリーノズルが挙げられ、その形状は特に限定されない。用いられる溶鋼の種類も限定されるものではない。
また、本発明の詰砂は上記配合割合であればその形態は問わないが、カーボンブラックを配合する場合に、予めカーボンブラックにバインダー等により適度な粘性を持たせてこれをシリカ砂の表面にコーティングしておき、このようにコーティングされたシリカ砂とクロマイト砂とを均一に混合して用いることが好ましい。これによりカーボンブラックの均一分散を図ることができるとともに、シリカ砂の焼結を一層有効に防止することができる。なお、ここでいうコーティングは、カーボンブラック粒子をシリカ砂粒子の表面に付着させることを意図しており、必ずしもカーボンブラックの層が形成されている必要はない。また、クロマイト砂にカーボンブラックをコーティングしてもよく、シリカ砂およびクロマイト砂の両方にコーティングしてもよい。
本発明の詰砂が適用される摺動開閉装置の一例としてのスライディングノズルの構造を図１に示す。スライディングノズル１０は、上ノズル３と、それを側方から支持するノズル受けレンガ２と、上ノズル３を下方から支持する固定盤４と、固定盤４に対して摺動可能に設けられた摺動盤５と、摺動盤５の下に取り付けられた下部ノズル６とを備えている。そして、上ノズル３で規定されるノズル孔７内には本発明の詰砂１が充填される。図示するように、スライディングノズル１０が閉状態で取鍋に溶鋼が注入される。溶鋼の注入が終了した時点で、摺動盤５を移動することによりスライディングノズルが開かれる。この状態で詰砂が落下しノズル孔７が自然開孔する。なお、ロータリーノズルも基本構造は同様であり、摺動盤が回転可能になっている点が異なるのみである。
このようにして用いる本発明の詰砂は、上述したように、炉外精錬を伴う高温長時間処理であっても、焼結しにくく、かつ溶鋼が浸透しにくいため、自然開孔率を極めて高く維持することができる。
実施例
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
（第１の実施例）
ここでは、第１の実施形態に対応する実施例を示す。
クロマイト砂、シリカ砂、およびカーボンブラックを表１のように配合した詰砂を、２５０ｔ取鍋の底に設けられた摺動開閉装置のノズル径７５ｍｍφのノズル孔に充填し、１０００チャージにおける自然開孔率を測定した。試験１ではほぼ全チャージが通常の連続鋳造に用いたもの、試験２ではステンレス鋼、極低硫鋼、軸受鋼などの高級鋼の炉外精錬に相当する出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム２００分間以上という過酷な条件の割合が１０％と高いものである。この際の自然開孔率を表１に併記する。なお、表１のクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布の欄の記号は、それぞれ表２および表３の粒径分布を示している。また、カーボンブラックについては平均粒径４０ｎｍのものを用いた。なお、クロマイト砂およびシリカ砂の粒径係数は約１．３であった。
その結果、本発明の範囲を満たす実施例のうち試料番号２〜４、６〜１４は試験１および試験２のいずれにおいても９９．４％以上の高い自然開孔率を示した。特に、クロマイト粒およびシリカ粒の粒径分布が好ましい範囲である試料番号２〜４、６〜８が優れており、さらにその中でも粗粉、微粉が少ない試料番号２〜４がいずれの試験も１００％の自然開孔率であった。また、カーボンブラック量が０．５重量％では溶鋼へのカーボンピックアップがほとんどなく極低炭素鋼に用い得ることが確認された。
なお、試料番号２〜４に用いたクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布を図２に示す。
これに対して、クロマイト砂およびシリカ砂の配合割合が本発明の範囲であり、クロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布も好ましい範囲であるが、カーボンブラックを含まない試料番号１は、試験１では優れた開孔率を示したが、試験２では開孔率が９９．８％と多少低い値となった。また、詰砂がノズル受けレンガ表面に焼結する頻度が高く、ノズル受けの酸素洗浄頻度が高いものとなった。また、カーボンブラックが多い試料番号５は、優れた開孔率を示したが、溶鋼のカーボンピックアップ量が多くなり使用に耐えないものであった。
クロマイト砂とシリカ砂の配合割合が本発明の範囲を外れる試料番号１５〜１７、およびクロマイト砂単独またはシリカ砂単独にカーボンブラックを添加した試料番号１８〜２３は、カーボンブラックを添加したにもかかわらず、試験１、試験２において高い自然開孔率が得られなかった。
この結果から、クロマイト砂、シリカ砂、カーボンブラックを適切な割合で配合することにより、出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム２００分間以上の炉外精錬を伴う高温長時間処理でも高い自然開効率が得られることが確認された。
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（第２の実施例）
ここでは、第２の実施形態に対応する実施例を示す。
粒径係数が約１．３のクロマイト砂およびシリカ砂を表４のように配合した試料番号２４の詰砂を、２５０ｔ取鍋の底に設けられた摺動開閉装置のノズル径７５ｍｍφのノズル孔に充填し、１０００チャージにおける自然開孔率を測定した。ここでは全てのチャージにおいて高級鋼の炉外精錬に相当する出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム２００分間以上という過酷な条件で試験した。その結果、自然開孔率が１００％であった。なお、この際のクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布を図３に示す。
比較のため、表５のように配合した試料２４よりも粗粒が多い粒径分布を有する試料番号２５、２６の詰砂を、同様に２５０ｔ取鍋の底に設けられた摺動開閉装置のノズル径７５ｍｍφのノズル孔に充填し、同様の条件で自然開孔率を測定した結果、自然開孔率は９８．５％と不十分な値となった。なお、試料番号２５、２６のクロマイト砂およびシリカ砂の粒径分布をそれそれ図４および図５に示す。
次に、試料番号２４の詰砂に外部添加でカーボンブラックを０．１％、０．５％、３％添加した詰砂を準備し、この詰砂を２５０ｔ取鍋の底に設けられた摺動開閉装置のノズル径７５ｍｍφのノズル孔に充填し、高級鋼の炉外精錬のうちさらに過酷な条件に相当する出鋼温度１７００℃以上、溶鋼リードタイム３００分間以上の条件で１０００チャージにおける自然開孔率を測定した。その結果、いずれの詰砂の場合も１００％の自然開孔率が得られた。
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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