Jack Xing（YK Chanshine テクニカルセールスディレクター） · 公開日：2026年10月29日 · 読了時間：12分
要約：高純度MgO乾式振動成形材（MgO 85%～92%）は、溶存アルミニウムやマンガンに対して安定しています。一方、シリカボードは安定ではありません。含有するSiO2がAlおよびMnによって還元され、鋼中の酸素とシリコンが増加し、アルミニウムのフェードやアルミナ介在物が発生します。鉄筋や一般形鋼では、シリカボードも妥当で低コストな選択肢です。清浄鋼、自動車用鋼、軸受鋼、タイヤコード用鋼、耐酸性ラインパイプには、マグネシアが必須です。
清浄鋼の品質を左右するタンディッシュ内張り
清浄鋼は取鍋で精錬されます。しかし、取鍋から鋳型に至るまでの間、溶鋼はタンディッシュ内に15～40分間とどまります。その間、鋼は作業内張りに直接接触します。この接触は不活性か反応性かのいずれかです。
内張りが不活性であれば、介在物はカバー材に浮上し、全酸素（T.O.）が低下するため、鋼は取鍋から出たときよりも清浄な状態で鋳型に到達します。内張りが反応性であれば、溶存脱酸元素が耐火物の酸化物を侵食し、新たな介在物が絶えず生成され、鋼の酸素量が増加します。二次精錬に1ヒートあたり数千ドルを費やしても、20分間のタンディッシュ工程でその投資がすべて無駄になる可能性があります。
鋼中の全酸素は、タンディッシュ内部の4つの要因に由来します。
- 化学反応：溶存脱酸元素（Al、Mn、Si）が内張りの酸化物を還元します。
- 水分と結合剤：水や有機結合剤は、加熱中に水素、一酸化炭素、酸素を放出します。
- 空気の侵入：目地の隙間やボードの緩みがあると、負圧域から空気が引き込まれます。
- 物理的な侵食：溶鋼が弱い耐火物粒子を洗い流して流れに巻き込み、マクロ介在物になります。
化学反応の核心：鋼がシリカを還元する仕組み
シリカ（SiO2）は、連続鋳造温度（1520°C～1580°C）では、アルミナ（Al2O3）やマグネシア（MgO）よりも熱力学的に不安定です。溶存アルミニウムを含む溶鋼がシリカボードに接触すると、還元反応が自発的に起こります。
この反応は、現場で3つの明確な問題を引き起こします：
- アルミニウムフェード：鋼中の可溶性アルミニウムはライニングによって消費されます。製鋼メーカーは、取鍋で高価なアルミニウムを過剰添加するか、長い連続鋳造シーケンス中に[Al]が最低規格値を下回るリスクを負う必要があります。
- シリコンピックアップ：還元されたシリコンは溶鋼に入ります。低シリコン鋼種では、このピックアップによって成分が顧客仕様の範囲を外れる可能性があります。
- 内生アルミナ介在物：耐火物の高温面に生成したAl2O3は、壁面に付着したままではありません。乱流状態の溶鋼が微細なアルミナクラスター（2～20 μm）を鋳片に巻き込み、ノズル詰まり、表面筋、超音波検査での不合格を引き起こします。
MgOが安定を保つ理由
酸化マグネシウム（MgO）は、エリンガム図でSiO2より下に位置します。溶存アルミニウムとマンガンは、製鋼温度では純粋なMgOを還元できません。代わりに、MgOと接触するアルミニウムは、薄く緻密なアルミン酸マグネシウムスピネル（MgAl2O4）層を形成します：
このスピネル層は堅固な拡散障壁として機能します。それ以上の反応を止め、鋼の浸透を防ぎ、浴中に介在物を放出しません。
項目別比較
| 特性 | MgO乾式振動施工材（MgO 85%～92%） | シリカ系タンディッシュボード |
|---|---|---|
| 主な化学成分 | MgO 85～92%、SiO2 ≤ 3.5%、CaO ≤ 2.5%、Fe2O3 ≤ 1.5% | SiO2 75～88%、Al2O3 5～12%、Fe2O3 1.5～3.0% |
| 施工方法 | 加熱した型の周囲に乾式材を振動充填し、220～280°Cで硬化 | 予備硬化ボードを手作業で配置し、モルタルまたはくさびで固定 |
| 水の添加 | 0%（完全な乾式施工） | 0%（工場乾燥済みだが、有機バインダーが水分を保持） |
| 全酸素への影響 | 安定：清浄鋼種ではT.O.は通常8～18 ppm | 反応性あり：T.O.は通常25～55 ppm、[Al]の著しいフェード |
| 水素ピックアップ | 無機バインダーにより極めて低い（< 0.5 ppm [H]） | 中～高（1.0～2.5 ppm [H]）、樹脂の揮発による |
| 連続鋳造シーケンス寿命 | 適切なスラグ調整により最大16～24チャージ以上 | 通常、ボードが劣化するまで最大1～4チャージ |
| スカル除去性能 | 冷却後、永久ライニングからきれいに剥離 | 永久ライニングに付着しやすく、スカル除去の作業負荷が大きい |
鋼種に応じたライニングの選定
| 鋼種 | 清浄度に対する主なリスク | シリカボードの性能 | MgO乾式混合材の性能 |
|---|---|---|---|
| アルミキルド深絞り鋼（LCAK / IF） | シリカの[Al]還元、露出パネル上のアルミナクラスター状筋 | 著しい品質低下、頻繁な不合格 | 優れた性能。不活性な高温面が溶存[Al]を維持する |
| 軸受鋼（100Cr6 / 52100） | 15 μmを超えるマクロ介在物が接触疲労破壊を引き起こす | 使用不可。微視的清浄度の評価基準を満たせない | 標準的な選択肢。低酸素と高い疲労寿命を実現 |
| 高マンガン鋼 | [Mn]がSiO2を還元し、低融点のロードナイト／スペサルティンを生成する | ボードが急速に侵食され、スラグが発泡する | 耐性あり。塩基性MgOは高MnOスラグに耐える |
| 鉄筋用鋼・構造用炭素鋼 | トン当たりコスト、連続鋳造のターンアラウンド速度 | 許容可能。短い連続鋳造では経済的 | 長い連続鋳造（> 8チャージ）を行う場合に限り経済的 |
一体型タンディッシュ流動制御部材
作業ライニングは単独では機能しません。全酸素量を管理するには、高純度MgO乾式ミックスをプレキャスト製の流動制御部材と組み合わせる必要があります。
- ターボストップ／インパクトパッド：流入する取鍋からの溶鋼流のエネルギーを減衰させ、スラグアイの開口と空気の巻き込みを防ぎます。
- 堰・ダム：溶鋼を上向きに流し、カバー用フラックス層へ導きます。非金属介在物をノズルに到達する前に浮上させます。
- ウェルブロック：計量ノズルを固定し、取鍋交換時の漏斗状渦の発生を防ぎます。
タンディッシュライニングのトライアル方法
カタログ上のうたい文句だけで、サプライヤーや材料を切り替えないでください。次の4段階の手順で、自社の現場における差を測定してください。
- 基準値を設定する：現在のライニングを使用し、連続する10チャージでタンディッシュ内の全酸素量（T.O.）を測定します。
- アルミニウムの減少量を記録する：取鍋試験とタンディッシュ試験の溶存[Al]を、溶鋼処理の中間時点で比較して記録します。
- スカル除去後の状態を確認する：タンディッシュのスカル除去後、ターンアラウンド時間と永久ライニングの補修深さを測定します。
- 正味コストを計算する：材料費と、連続鋳造回数の増加、脱酸剤使用量の削減、格下げの減少による節約額を比較します。
よくある質問（FAQ）：タンディッシュの耐火物ライニングと全酸素量
シリカボードは常に清浄鋼に悪影響を与えますか？
いいえ。酸素含有量に厳しい制限のない普通炭素鋼や低合金鋼では、シリカボードが許容されることが多く、コストも低く抑えられます。Alキルド鋼、Ca処理鋼、高Mn鋼、低T.O.鋼では問題になります。SiO2がAlとMnによって還元されるためです。
タンディッシュ内でシリカがアルミニウムと反応するのはなぜですか？
アルミニウムはケイ素よりも酸素との親和力が強い元素です。溶存Alはライニング中のSiO2から酸素を奪い、Al2O3を生成するとともに、ケイ素を溶鋼中に放出します。その結果、Alフェード、ケイ素のピックアップ、新たなアルミナ介在物が発生します。
マグネシアライニングが介在物を増やすことはありますか？
はい。湿っている、多孔質である、焼結が不十分である、またはミックスの炭素含有量が高すぎる場合に起こり得ます。高温面が弱いと剥離した粒子が介在物になり、マグネシアと炭素の組み合わせはMgの増加につながることがあります。緻密で乾燥し、十分に焼結した低炭素の高温面であれば、こうした問題の大半を防げます。
タンディッシュ用乾式ミックスのMgO含有率は、どの程度が適切ですか？
清浄鋼向けのほとんどの鋼種では、約85～92%です。不純物はMgO含有率と同じくらい重要です。低SiO2、低CaOで良好な粒子構造のものは、不純物管理が不十分な高MgO品を上回ることがよくあります。
ライニングによって総酸素量をどの程度下げられますか？
決まった数値はありません。ライニングは複数の要因のうちの一つです。シール、流動制御、カバーフラックス、取鍋での操業条件もすべて影響します。変更前後を同じ鋼種でヒートごとに測定してください。
シリカではなくマグネシアが必要な鋼種はどれですか？
一般的なのは、Alキルド低炭素鋼、IF鋼、Ca処理鋼、高Mn鋼、軸受鋼です。厳しい清浄度が求められるか、シリカを直接侵食するためです。
乾式ミックスはボードに比べて水素のピックアップを抑えられますか？
可能です。乾式振動施工材は水を使わずに施工するため、除去すべき水分がありません。ただし、結合剤も重要です。低水素鋼や低炭素鋼には、無機系または低炭素の結合剤を選びます。
プレキャスト衝突パッドや堰は、総酸素量の低減にどう役立ちますか？
溶鋼が注がれる位置と流れ方を制御します。緻密なプレキャスト衝突パッドは、最も乱流の強い場所での侵食を防ぎ、堰やダムは介在物がフラックスまで浮上する時間を確保します。ライニングの代わりではなく、ライニングと組み合わせて使用します。
ライニングの変更が有効だったか、どのように測定すればよいですか？
同じ鋼種について、変更前後のT.O.をヒートごとにppmで比較します。同じサンプリングポイントでAlフェード、Si・Mnのピックアップ、介在物評価を追跡します。使用済みライニングの侵食と焼結深さを確認します。
カスタムタンディッシュライニングの設計には、どのようなデータが必要ですか？
鋼種と連続鋳造の連数、T.O.と介在物の目標値、タンディッシュのサイズと図面、現在のライニングとその寿命、カバーフラックスの種類、現在発生しているノズル詰まりやAlフェードの問題。
タンディッシュの操業データと清浄度目標をお送りください
鋼種、連続鋳造の連数、総酸素の目標値、現在のワーキングライニング寿命をお知らせください。24～48時間以内に、設計に基づくライニング設計、TDS、お見積もりを提示し、無料の試験サンプルの発送にも対応します。