(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼溶融物のための冶金容器の壁に配置するための耐火ノズルであって、
上端部及び底端部を有する通路開口と、通路開口の側部を囲む固体電解質材料から成る内側壁と、該固体電解質材料における通路開口から離れる方を向く外側側部に電気伝導的に配置された接続線を有する少なくとも一の電極と、固体電解質材料及び電極の外側を少なくとも部分的に囲む断熱材料とを備え、
少なくとも一の電極（３、４）が、クロム及び／又は酸化クロムから成ることを特徴とする耐火ノズル。
【請求項２】
固体電解質材料の内側壁（２）と電極（３、４）との間において、固体電解質材料上にクロム層（３’、４’）が少なくとも部分的に設けられることを特徴とする請求項１記載の耐火ノズル。
【請求項３】
固体電解質材料から離れる方を向く電極（３、４）の側部に金属製囲いが設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の耐火ノズル。
【請求項４】
少なくとも二つの電極（３、４）が通路開口（１）の方向に相次いで設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項５】
電極（３、４）は、固体電解質材料を環状、管状又は螺旋状に囲むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項６】
前記断熱材料は、通路開口（１）の端部と少なくとも一の電極（３、４）との間において配置される少なくとも一の電気的絶縁材料（６）を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項７】
前記電気的絶縁材料（６）は、アルミナ、ジルコニア及びムライトから成る群の少なくとも一から成ることを特徴とする請求項６記載の耐火ノズル。
【請求項８】
前記電気的絶縁材料（６）は、その上方側部において、固体電解質材料を囲む、二酸化ジルコニウムムライトから成るリング（９）によって縁取られることを特徴とする請求項６又は７記載の耐火ノズル。
【請求項９】
二酸化ジルコニウムムライトから成るリング（９）は、通路開口（１）の上端部に配置されることを特徴とする請求項８記載の耐火ノズル。
【請求項１０】
二酸化ジルコニウムムライトから成るリング（９）と固体電解質材料との間にセメント（１０）が配置されることを特徴とする請求項８又は９記載の耐火ノズル。
【請求項１１】
セメント（１０）は、酸化アルミニウムをベースとすることを特徴とする請求項１０記載の耐火ノズル。
【請求項１２】
セメント（１０）の絶対熱膨張は、二酸化ジルコニウムムライトから成るリング（９）及び／又は固体電解質材料のそれよりも高いことを特徴とする請求項１０又は１１記載の耐火ノズル。
【請求項１３】
内側壁（２）の固体電解質材料の外側は、ヒーター（７）によって少なくとも部分的に囲まれることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項１４】
ヒーター（７）は、固体電解質材料の外側の周囲に環状、管状又は螺旋状に配置されることを特徴とする請求項１３記載の耐火ノズル。
【請求項１５】
ヒーター（７）は、前記電気的絶縁材料（６）内に配置されることを特徴とする請求項１３又は１４記載の耐火ノズル。
【請求項１６】
ヒーター（７）は、炭素もしくは黒鉛、モリブデン、カーバイド、酸化物、又はこれらの材料の内の少なくとも二つから成る混合物もしくは合金から成ることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項１７】
内側壁（２）の固体電解質材料は、二酸化ジルコニウムから成ることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか記載の耐火ノズル。
【請求項１８】
内側壁（２）の固体電解質材料は、５．２ｇ／ｃｍ3を超える密度と１．５重量％未満のシリカの含有率を有することを特徴とする請求項１７記載の耐火ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に鋼溶融物のための冶金容器の壁に配置するための耐火（耐熱）ノズルに関し、上端部及び底端部を有する通路開口と、通路開口の側部を囲む固体電解質材料から成る内側壁と、通路開口から離れる方を向く固体電解質材料の外側側部に電気伝導的に配置された接続線を有する少なくとも一の電極と、固体電解質材料及び電極の外側を少なくとも部分的に囲む断熱材料とを備える。
【０００２】
【従来の技術】
そのようなノズルは、米国特許第４，８５０，５７２号から知られている。この特許は、ノズルの内側壁の表面に対するノズルを通って流れる材料の堆積を防ぐ電気化学的方法を記述する。
【０００３】
特開昭６２−１０４６５５号から別のノズル配列が知られており、ここでは、開口通路の内側壁が固体電解質層を備え、これがグラファイトから成る外側電極によって接触される。これは絶縁材料で囲まれる。
【０００４】
同様のノズルは特開昭５７−０８５６５９号から知られている。
【０００５】
更にまた、溶融金属のための耐火ノズルを加熱することが知られている。米国特許第３，７２２，８２１号において、熱機械的張力に対抗し、かつノズルの壁上を通って流れる材料の凝固を防ぐ目的で、ノズルの内側壁の周囲に抵抗加熱ヒーターが配置されることが開示される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
耐火ノズルを作製することがこの発明の課題であり、これは、既知の解決策を超える改良であり、かつ非常に信頼できるノズルを提供する。
【０００７】
本発明によれば、該課題は、本質的に金属及び／又はその酸化物から成り、かつ少なくとも１４００℃の溶融点を有する少なくとも一の電極を有することによって解決される。そのような電極は安定し、そのため、そのような配置を有するノズルは、非常に信頼できてかつ安定し、また、低価格である。少なくとも一の電極が、実質上、鋼、クロム又はＣｒ2Ｏから成ることが特に有利である。
【０００８】
固体電解質材料と電極との間に少なくとも部分的に配置されたクロム層を有することが有利であり、この層は、好ましくはほぼ５０μｍの厚さを有する。電極の金属の一酸化物は、１４００℃で少なくとも１０-2Ω-1ｃｍ-1の導電率を有するべきである。適当な固体電解質材料に接触させるため、既知の銅電極を用いることは難しく、既知の黒鉛電極材料は、一酸化炭素又は二酸化炭素に容易に酸化され、これは、ノズルのデトネーションをもたらし得る。更には、これは、クロムの酸化が無害であり、Ｃｒ2Ｏ3も電気的伝導性なので、クロムの使用を通じて解決される。該配置は、長時間にわたる低電気抵抗を有する。Ｃｒ2Ｏ3はジルコニアと混合され得る。
【０００９】
固体電解質材料から離れる方を向く電極の側部に配置された金属インレー、特にワイヤーメッシュを有することも有効である。少なくとも二つの電極が通路開口の方向に相次いで設けられ、また、該電極が、固体電解質材料を環状、管状又は螺旋状に囲むことが好ましい。開口通路の端部と少なくとも一の電極との間に配置された電気的絶縁材料を有することが別の利点である。耐火ノズルの該絶縁材料は、例えば、アルミナ、ジルコニア又はムライトから成る群の一以上であり得、特にジルコニアムライトは、ほぼ、３７重量％ジルコニアと６３重量％ムライトを有する。
【００１０】
絶縁材料は、その上方側部で、ジルコニアムライトから成る好ましくは焼結されたリングによって縁取られ、これは固体電解質材料を囲み、それにより、ジルコニアムライトから成る該リングは、開口通路の上端部に配置され得、また、セメントが、ジルコニアムライトから成るリングと固体電解質材料との間に配置され得る。該セメントは、例えば酸化アルミニウムをベースとし得る。加熱中、ノズルの中心の方向に引張り（テンション）を作り出すため、従って該装置の強さを改善するため、ジルコニアムライトから成るリング及び／又は固体電解質材料よりも高い熱膨張を伴うセメントを用いることが有利である。この場合、該セメントは、該装置の強度を高めるファスナーリングとして機能する。
【００１１】
固体電解質材料の外側を少なくとも部分的に囲む、電極を囲むヒーター、好ましくは抵抗加熱ヒーターを有することが有利である。該ヒーターは、ノズルの予熱を可能にし、急速な温度変化のための該材料の引張り及び劣化を防ぐ。ヒーターは、固体電解質材料の外側に対し、好ましくは断熱材料内に、好ましくは環状、管状又は螺旋態様に形成される。ヒーターは、炭素もしくは黒鉛、高溶融点金属、特にモリブデン、カーバイド、特に炭化ケイ素、又は酸化物、特にＣｒ2Ｏ3から成り得る。ジルコニアは、好ましくは、固体電解質材料として用いられる。内側壁のこの固体電解質材料は、５．２ｇ／ｃｍ3を超える密度と１．５重量％未満のシリカの含有率を有し、かつ好ましくは焼結されることが有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面に従って一例が説明される。図面は、耐火ノズルを通る断面を示す。
【００１３】
該ノズルは、ジルコニアから成る内側壁２を有する開口通路１を有する。開口通路１の直径は、通路１の上部開口に向かって連続的に拡大している。二つの環状電極３、４は、ジルコニアの外側において互いの上部に配置され、それによって、内側壁２と電極３、４との間において、固体電解質材料上にほぼ５０μｍの厚さを有するクロム層３’、４’が少なくとも部分的に設けられる。電極３、４又はクロム層３’、４’は、クロム粉末から成り得る。電極３、４は鋼からも成り得、クロム層３’、４’の材料はジルコニアと混合され得、また、圧縮されるべきである。電極３、４から接続線又は接続電極５が外側に延長している。該電極は、電気的絶縁材料６、即ちジルコニアムライトによって囲まれ、その中にヒーター７が埋め込まれる。該ノズルの外側面は、金属ケース８で囲まれる。これは、上部部分８ａと底部部分８ｂから成る。上部部分８ａの上部領域におけるジルコニアムライトから成るリング９は、ノズルの外側クロージャーとして機能する。酸化アルミニウムをベースとするセメント１０は、ジルコニアムライトから成るリング９とジルコニアから成る内側壁２との間に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐火ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１    開口通路
２    内側壁
３、４  電極
３’、４’  クロム層
５    接続線
６    電気的絶縁材料
７    ヒーター
８ａ  金属ケースの上部部分
８ｂ  金属ケースの下部部分
９    リング
１０  セメント
【図１】
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