(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシアクリンカーが７０〜８２重量％、アルミナクリンカーが１０〜１５重量％、スピネルクリンカーが５〜１４重量％からなる主要組成に超微粉シリカを１〜３重量％含有せしめた耐火材からなり、且つ、同耐火材の粒度組成において、０．０７５ｍｍ以下の粒度のマグネシア／アルミナクリンカーの比が、０．６６〜１．２０の範囲内にあることを特徴とする、鋳込み成形してなるタンディッシュ用塩基性質堰ブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鉄鋼の連続鋳造においてタンディッシュに取り付けて使用される塩基性質堰ブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、溶鋼の高清浄度化のニーズは高まる一方であり、連続鋳造工程における溶鋼中の非金属介在物の除去は重要な課題の一つである。タンディッシュ内の非金属介在物除去の一般的な方法の一つとして、タンディッシュ内への堰ブロックの設置がある。堰ブロックは、溶鋼流の向きを上昇流に変えることによる介在物の浮上促進や、取鍋より流入したスラグの拡散防止の作用によって介在物生成の低減に効果がある。
【０００３】
この堰ブロックは、タンディッシュの内部の溶鋼流路に設置されて両端を炉壁に接して固定されて、溶鋼が３面に接して加熱されるため、耐スポーリング性のような熱間特性が必要であり、また、スラグに接触するため耐食性も必要である。
【０００４】
そのため、堰ブロックの材質としては中ないしは高アルミナ質の耐火材が一般的に使用されてきたが、例えば、特開昭５７−１６０９７７号公報に記載されているように、近年、品質が厳格な鋼種の鋳造技術の一つとして塩基性材質の堰ブロックが使用され始めるようになった。塩基性質の堰ブロックは介在物生成の酸素源となるシリカの含有量が低いため介在物の生成を防止する効果がある。
【０００５】
しかし、他方において、塩基性質堰ブロックを使用する欠点として、熱膨張が大きいことによる応力割れの発生と、塑性変形が大きいことによる炉壁に対する堰の固定の緩みの発生の２点が挙げられる。これらの欠点は、最悪の場合には、堰が倒壊するトラブルが発生し堰の機能を無くし、予定の鋼品質が得られないことにもなる。また、堰ブロックの倒壊トラブルは連続鋳造の操業率の低下を招き大損害となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の堰ブロックが、このように鋳造中に倒壊が発生し、安定的に使用できないという欠点を解消するもので、制御された熱間特性を有し、安定使用を可能とする塩基性質堰ブロックを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の塩基性質堰ブロック材質は、マグネシアを主体とし、少量のスピネル、アルミナ等から構成され、微量のシリカ等を含む。
【０００８】
すなわち、本発明の鋳込み成形してなるタンディッシュ用塩基性質堰ブロックは、マグネシアクリンカーが７０〜８２重量％、アルミナクリンカーが１０〜１５重量％、スピネルクリンカーが５〜１４重量％からなる主要組成に超微粉シリカを１〜３重量％含有せしめた耐火材からなり、且つ、同耐火材の粒度組成において、０．０７５ｍｍ以下の粒度のマグネシア／アルミナクリンカーの比が、０．６６〜１．２０の範囲内にあることを特徴とする。
【０００９】
マグネシア原料としてはＭｇＯを９５％以上含有した焼結マグネシアクリンカー、海水マグネシアクリンカー、電融マグネシアクリンカー等が使用できる。
【００１０】
スピネル原料はＡｌ2 Ｏ3 含有量が７０重量％以上であり、好ましくは７０〜９５重量％のスピネルが良く、焼結スピネル、電融スピネルのどちらでも良い。Ａｌ2 Ｏ3 含有量が７０重量％未満ではスピネル中のＭｇＯの影響で膨張が大きくなり好ましくない。
【００１１】
アルミナ原料はＡｌ2 Ｏ3 を９８％以上含有した焼結アルミナ及び電融アルミナが使用できる。
【００１２】
超微粉シリカはシリカヒュームが好ましい。
【００１３】
【作用】
塩基性材質を堰ブロックとして使用するには、応力割れや固定の緩みによる堰ブロックの倒壊を防止するために、高膨張であること、熱応力により塑性変形しやすいことという特性の制御が必要である。
【００１４】
堰ブロックは使用前には機械的に固定されているが、使用中の固定力の変化は次の式で求められる。
【００１５】
使用中固定力＝（熱膨張量−塑性変形量＋使用前固定変位）／堰ブロック幅×弾性率×固定部分面積
但し、同式における使用前固定変位は、機械的固定による変位を示す。
【００１６】
そして、熱膨張量、塑性変形量、使用前固定変位、弾性率は材質により変わるが、材質間で大きく異なるのは熱膨張量と塑性変形量である。
【００１７】
熱膨張量が大きいことと、塑性変形量が小さいことは応力割れが懸念されることになり、熱膨張量が小さいことと、塑性変形量が大きいことは固定の緩みが懸念されることになり、倒壊防止のためには、適度な熱膨張率、塑性変形率に調整することが必要である。
【００１８】
塩基性材質の高膨張性は、主骨材であるマグネシアの膨張と、マグネシアとアルミナの反応によるスピネル生成の膨張によるものである。また、塑性変形性はマグネシアとアルミナの反応と、シリカに起因する。塩基性質堰ブロック用材質としては、これらの物性を制御するためにアルミナとシリカの添加量を調整する。
【００１９】
また、応力割れを防止すると同時に、固定力を維持する適度の熱膨張率が必要であるため、熱膨張率、塑性変形率を制御するアルミナ量、スピネル量、シリカ量との兼ね合いからマグネシア量は８２重量％が上限となる。８２重量％を超えると熱膨張大となる。また、マグネシア量は塩基性材質としての効力を発揮するために７０重量％以上が必要である。７０重量％に満たない材質では溶鋼中介在物の増加が見られる。さらに、マグネシア量が７０重量％に満たないと熱膨張量が小さくなる。
【００２０】
アルミナ量は１０％に満たないと熱膨張小、塑性変形率大となり固定の緩みによる倒壊が懸念される。１５％を超えると膨張過大となり応力割れが発生する可能性がある。
【００２１】
超微粉シリカ量は１％に満たなくても、３％を超えても塑性変形量大となり、固定の緩みが発生する。
【００２２】
さらに、熱膨張率はマグネシア含有量の他、０．０７５ｍｍ以下の微粉部におけるマグネシア／アルミナクリンカー比と深く関係している。マグネシア量が７０〜８２重量％、アルミナ量が１０〜１５重量％、スピネル量が５〜１４重量％、シリカ量が１〜３重量％の範囲では、このマグネシア／アルミナクリンカー比が０．６６〜１．２０であれば熱膨張率が１．７〜２．２％の範囲に入るという知見を得た。熱膨張率は１．７％に満たないと固定の緩みにより倒壊が発生し、２．２％を超えると応力割れが発生する。
【００２３】
さらにこの比は、塑性変形率とも関係しており、この比が０．６６〜１．２０の範囲にあると、塑性変形率は１２００〜２０００με／（ｈ・ＭＰａ）となり、堰ブロックの固定力は緩みにくく、堰ブロックの倒壊防止に有効である。
【００２４】
塑性変形率は１２００με／（ｈ・ＭＰａ）に満たないと応力割れが発生しやすく、２０００με／（ｈ・ＭＰａ）を超えると固定の緩みによる倒壊が発生する。
【００２５】
【実施例】
マグネシア、アルミナ、スピネル、シリカの添加量を調整したものを鋳込み成形、１１０℃乾燥しサンプルを作成した。次に、熱膨張率と１０００℃における塑性変形率の測定を行った。塑性変形率は、サンプルを１０００℃の炉内にて７．４９ＭＰａの荷重を一定時間かけ、その時の変形量を単位時間、単位圧力における変形率に換算した。
【００２６】
表１に、本発明の実施例と共に比較例の場合の測定値を示す。
【００２７】
【表１】
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同表に示す実施例１〜４の場合、マグネシアクリンカーが７０〜８２重量％、アルミナクリンカーが１０〜１５重量％、スピネルクリンカー（Ａｌ2 Ｏ3   ７０重量％含有アルミナ・マグネシアスピネル）５〜１４重量％とからなる主要組成に、超微粉シリカを１〜３重量％含有し、さらに、０．０７５ｍｍ以下の粒度におけるマグネシア／アルミナクリンカー比が０．６６〜１．２０の範囲にある。
【００２８】
この塩基性質堰ブロックは、１５００℃での熱膨張率が１．７〜２．２％、１０００℃での塑性変形率が１２００〜２０００με／（ｈ・ＭＰａ）の範囲にある。
【００２９】
さらに、実炉テストとして連鋳機の６５トンタンディッシュで行った。この結果を倒壊確率で示した。倒壊確率は使用回数の中で倒壊の発生した割合である。
トラブルの発生した比較例は、１、２配合は応力割れにより倒壊が発生した。熱膨張率が大きく、塑性変形で補いきれなかったと考えられる。また、比較例３、４、５に示す配合例の場合は、塑性変形率が大きすぎることから固定の緩みによる倒壊が発生した。とくに、比較例４の場合の配合例は、高い倒壊確率を示した。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の堰ブロックによって以下の効果を奏する。
【００３１】
（１）  優れた熱間特性を有し、鋳造中に倒壊が防止され、安定使用が可能となる。
【００３２】
（２）  塩基性質堰ブロックの使用により、溶鋼中の介在物が低減し鋼の品質が向上する。
【００３３】
（３）  耐食性かつ耐スポーリング性である。