[发明专利]板砖的制造方法及板砖

说明书

技术领域

本发明涉及在用于控制熔融金属的流量的滑动水口装置中使用的板砖的制造方法及板砖。

背景技术

在钢的制造过程中，使用滑动水口装置来用于控制从浇包、浇口盘等熔融金属容器中排出的钢液的流量。在该滑动水口装置上使用2块或3块具有浇注孔的耐火材料制板砖。该板砖重叠，在表面施加有压力的状态下滑动，通过调节浇注孔的开度来调节钢液流量。

该板砖一般使用氧化铝·碳质材料，根据其制造方法而分为烧成型和非烧成型。烧成型比非烧成型的成本高，但是由于其强度优异，所以被用于比较大型的板砖。

在许多情况下，板砖的寿命根据作为工作面的滑动面所受的磨损而定。该板砖滑动面的磨损(以下称“表面粗糙”)原因一般被认为是热冲击所导致的组织松弛；与钢液发生化学反应所至；滑动导致的磨耗；或者碳结合的氧化等。

作为改善抗表面粗糙性的方法，例如为了提高耐热冲击性，采用了低热膨胀率的氧化锆莫来石或锆刚玉等耐火原料。而且，为了提高耐腐蚀性，正在研究讨论使用不易与熔渣发生反应的电熔刚玉等高纯度、致密原料以及碳的种类、碳含量的优化等。为了提高针对滑动的耐磨性，采用了如下方法，即通过优化所使用原料的粒度构成等而使组织致密化、高强度化，并且提高滑动面的研磨精度等方法。另外，为了防止氧化，添加碳化硅、碳化硼、氮化铝等防氧化剂。

如此，为了提高板砖的抗表面粗糙性，正在对各种耐火原料的组合进行研究讨论。同时还在研究讨论烧成条件等的制造方法的优化。

作为烧成型板砖的一般制造方法，例如存在如下方法：在含有硅等金属的耐火原料配合物中添加有机结合剂混匀，成形后，将成形体放入充满焦炭粒的容器内，在1000℃以上的温度下进行烧成。该烧成型板砖的结合组织的主体是碳结合和碳化硅结合，其中夹杂有氧化物的烧结结合等。碳结合与陶瓷结合相比具有低弹性率，耐热冲击性优异。而且，碳化硅结合具有赋予强度及耐氧化磨耗性的效果，由此构成抑制使用时磨损的优异的结合组织。但是，当碳化硅氧化后会成为SiO₂，与FeO、CaO等外来成分发生反应，从而生成低融点物质，因此耐腐蚀性降低。而且，SiO₂存在如下问题，在高温下容易作为SiO气体而消失，在长时间使用时效果难以保持。

而且，还知道在烧成型中除了硅以外还使用铝。例如在专利文献1中，公开了如下内容：使用包含铝的耐火原料配合物，通过在碳中的还原环境下进行烧成，可获得碳化铝、氮化铝的反应烧结结合。另外，还记载着与现有的碳结合类型相比，机械强度及耐腐蚀性优异。

但是，当将专利文献1所示的基于铝的添加而包含氮化铝结合的类型的板砖在碳中的还原环境下进行烧成时，会生成大量的碳化铝，因此存在抗水化性劣化的问题。具体而言，根据操作情况等因素而被拆下，再使用时等，由于被放置，在下次使用之前花费时间，所以会产生如下问题：碳化铝因大气中的水蒸气而被水合，从而砖的强度降低，耐用性降低。另外，在使用后回收，再利用的情况下等，由于将回收的砖再次进行研磨、加工，所以碳化铝因加工时的水而被水合，从而砖的强度降低，耐用性降低。在专利文献1中，还公开了一种在氮气环境下进行烧成的方法。但是，仅仅在氮气环境下进行烧成时，由于被烧成物即成形体中所含的酚醛树脂等结合剂分解而产生的挥发成分中的CO、CO₂等气体，氮化铝的生成受到阻碍。因此，板砖的抗表面粗糙性的改善效果不充分，无法得到所期待程度的效果。

而且，作为烧成条件，在专利文献2中公开了在氧气分压为10～10000ppm下进行弱氧化环境烧成的技术。

但是，即使在专利文献2的烧成条件下，在烧结基于添加铝而包含氮化铝结合的板砖时，如前所述，由于被烧成物即成形体内所含的酚醛树脂等结合剂分解而产生的挥发成分中的CO、CO₂等气体，氮化铝的生成受到阻碍。因此，氮化铝的收获率低，无法得到令人满意的抗氧化性(抗表面粗糙性)的改善效果。

而且，在专利文献2的烧成条件下，虽然容许存在CO及CO₂(参照专利文献2的0022段)，但是，如果在烧成环境中存在大量的CO及CO₂，则会产生阻碍通过氮气和铝发生反应而生成氮化铝的问题。

如此，虽然板砖的抗表面粗糙性正在通过所使用的原料的组合以及烧成条件而逐渐得到改善，但是，在现有的技术上存在上述问题，即使是现在，影响板砖寿命的原因依然是表面粗糙。

专利文献1：日本特开昭57-27971号公报