JP3659759B2 - Molten metal filtration storage tank and its lining brick - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアルミニウム等の金属溶湯の濾過などに用いられる金属溶湯濾過収容槽及びその内張り煉瓦に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばアルミニウムなどの金属の薄板や箔は金属溶湯をインゴットに鋳造し、これを圧延することにより製造される。ところが、金属溶湯に含まれる金属酸化物や耐火物の微小破片等の固形不純物がそのままインゴット中に混入すると、これを圧延して薄板や箔等を製造する過程でピンホール、表面欠陥が発生するため、溶湯中から固形不純物を除去する必要がある。
そこで、金属溶湯中に含まれる固形不純物を濾過するため、セラミック骨材粒子を無機質結合材により結合し、骨材粒子間に無数の微細連続気孔を形成したチューブ状の多孔質濾材が、相対向する側板間に複数本固着されてなる、フィルターユニットを収容槽内に収納し、当該収容槽内に金属溶湯を注入することにより、前記固形不純物を除去する方法を採っている。
【０００３】
このような金属溶湯濾過収容槽（以下、収容槽という。）は、高温の金属溶湯を貯留するのでそれに耐用するため、例えば内張り煉瓦として、耐熱性に優れ、約８００℃の金属溶湯にも耐用することができる窒化珪素結合炭化珪素質耐火物（以下、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣという。）を使用し、当該内張り煉瓦を耐熱モルタルなどにより接合し、外側の断熱材との間に断熱キャスタブルを流し込んで固化させた構造等が採られている。
【０００４】
しかしながら、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣは、耐食性が高く、溶湯との反応性も低いこと、溶出成分がないこと、溶湯との濡れ性が低く湯離れがよいこと等、収容槽の内張り素材として優れた特質を有する一方、高温の酸化雰囲気下では、酸化され易いという欠点を有している。
具体的には、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦は、約１１００℃以上の温度条件では煉瓦表面に耐酸化性の高いＳｉＯ₂被膜が形成され、その堅固なＳｉＯ₂被膜により、煉瓦内部の酸化は進行しないが、約１１００℃以下の温度条件では前記ＳｉＯ₂被膜が十分に形成されないため、５００〜８００℃の比較的低温であっても煉瓦内部への酸化が加速度的に進行するという特徴がある。
従って、前記ＳｉＯ₂被膜が形成されない程度の高温がＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦にとって最も過酷な条件といえる。
【０００５】
すなわち、アルミニウム溶湯等の収容槽内面に配設された内張り煉瓦のうち、金属溶湯と常に接触している下側約４／５の部分（以下、下部煉瓦という。）を除く上側約１／５の部分（以下、上部煉瓦という。）については、約８００℃の溶湯の溶融状態を保持するべく蓋体に配設された加熱ヒータに近いため、１０００〜１１００℃の高温雰囲気に曝される最も過酷な条件下にある。従って、上部煉瓦がＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣにより構成されている場合には、煉瓦表面に前記ＳｉＯ₂被膜が十分に形成されず、煉瓦内部のＳｉＣにまで酸化が及ぶことになる。当該ＳｉＣの酸化は、ＳｉＯ₂の生成による煉瓦の体積膨張を引き起こすため、煉瓦の断熱キャスタブルからの剥離や損傷を起こす原因となっていた。
この問題を解決するため、下部煉瓦をＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ、上部煉瓦を耐酸化性の高いケイ酸塩結合ＳｉＣ（以下、ＳｉＯ₂−ＳｉＣという。）で構成した収容槽が提案されている（実公平７−１８７５５号公報）。
【０００６】
しかしながら、ＳｉＯ₂−ＳｉＣはＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣと比較して膨張し易く、両者の熱膨張率に差があるため、スポーリング、すなわち当該収容槽使用中にクラックを生じたり、剥落して損傷したりする場合があり、仮に内張り煉瓦の目地部にクラックが発生した場合には、金属溶湯がクラックより侵入して断熱キャスタブル、断熱材に及び、さらに外部に漏洩するおそれがあり、充分に要求を満足するものではなかった。
また、ＳｉＯ₂−ＳｉＣで構成された上部煉瓦に金属溶湯の飛沫等が付着した場合には、金属溶湯との濡れ性が高いため付着した溶湯を剥離しにくく、さらには、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣとＳｉＯ₂−ＳｉＣという２種の異なる物質を内張り煉瓦として用いているため、作り分けの手間がかかるという問題点もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、スポーリングを防止しつつ上部煉瓦の酸化を防止でき、付着した溶湯を剥離し易く、簡易に製造可能な金属溶湯濾過収容槽及びその内張り煉瓦を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、チューブ状の多孔質濾材を、相対向する側板間に複数本固着してなる金属溶湯フィルターユニットを、内面を内張り煉瓦で構成した収容槽内に収納した金属溶湯濾過収容槽であって、当該金属溶湯濾過収容槽内面を構成する内張り煉瓦のうち、金属溶湯が接触しない上部煉瓦の部分を、ＳｉＯ₂被膜を有する窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の内張り煉瓦により構成し、金属溶湯が接触する下部煉瓦の部分をＳｉＯ₂被膜を有していない窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の内張り煉瓦により構成することを特徴とする金属溶湯濾過収容槽が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、チューブ状の多孔質濾材を、相対向する側板間に複数本固着してなる金属溶湯フィルターユニットを収納する金属溶湯濾過収容槽の内面を構成する内張り煉瓦であって、ＳｉＯ₂被膜を有する窒化珪素結合炭化珪素質耐火物からなることを特徴とする内張り煉瓦が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の内張り煉瓦は、表面にＳｉＯ₂被膜を有するＳｉＮ₄−ＳｉＣからなり、本発明の金属溶湯濾過収容槽は当該収容槽内面を構成する内張り煉瓦のうち、金属溶湯が接触しない上部煉瓦の部分を、前記内張り煉瓦により構成する。
このような構成を採用することにより、付着した溶湯を剥離し易い、耐酸化性の内張り煉瓦を簡易に製造することが可能となり、当該内張り煉瓦を使用した収容槽においては、上部煉瓦の内部が酸化されず、上部煉瓦と下部煉瓦の熱膨張率の差もないため、スポーリングによる溶湯の流出が防止でき、上部煉瓦表面に付着した溶湯も剥離し易くなる。以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明は、金属溶湯フィルターユニットを、内張り煉瓦、断熱キャスタブル及び断熱材より構成される収容槽内に収納した、金属溶湯濾過収容槽を基礎とする。
金属溶湯フィルターユニット（以下、フィルターユニットという。）とは、セラミック骨材粒子を無機質結合材により結合し、骨材粒子間に無数の微細連続気孔を形成したチューブ状の多孔質濾材を、相対向する側板間に複数本固着してなる金属溶湯濾過用のセラミックフィルターユニットである。
【００１２】
本発明においてセラミック骨材粒子は、金属溶湯と反応しないものであれば、特にその種類は限定されないが、適度な粒度のものを容易に入手できるものが好ましい。例えばアルミナ質、炭化珪素質、窒化珪素質、ジルコニア質等のセラミックスが好適に用いることができる。
また、前記セラミック骨材粒子の平均粒子径は、通常、０．３〜３．０ｍｍ程度のものを使用することができる。
【００１３】
本発明において無機質結合材とは、セラミック骨材粒子同士を結合させるバインダーであり、金属溶湯と反応しないものであれば、特にその種類は限定されず、例えばガラス質結合材や、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ等からなる無機質結合材を用いることができるが、溶湯中への遊離シリコンの混入を防止するため、ＳｉＯ₂の含有量が１０重量％以下であることが好ましい。
【００１４】
通常、多孔質濾材は、前記骨材粒子を前記無機質結合材、有機バインダー及び水とともに混練し、チューブ状に圧縮成形した後、乾燥して焼成することにより無数の微細連続気孔を形成させ濾材としたものである。
なお、骨材粒子と無機質結合材の比率としては、骨材粒子１００重量部に対し、無機質結合材４〜２０重量部であることが好ましい。
【００１５】
本発明のフィルターユニットは、前記のように形成したチューブ状の多孔質濾材（以下、フィルターチューブという。）を、相対向する側板間に複数本固着してなるものである。
具体的には、ＳｉＯ₂−ＳｉＣ等の耐熱性に優れた素材で形成された一対の相対向する側板間に、前記フィルターチューブを横架し、その両端部を前記側板に嵌合し、当該嵌合部分を耐火性モルタル等を用いて、固定及びシールすることによりフィルターユニットを構成する。
【００１６】
本発明において収容槽とは、金属溶湯フィルターユニットを収納してなる濾過槽であって、主として内張り煉瓦、断熱キャスタブル及び断熱材より構成される。
前述のフィルターユニットを当該収容槽内に収納した濾過槽に、金属溶湯を注入することにより、金属溶湯中に含まれる不純物が濾過される。
【００１７】
内張り煉瓦とは、収容槽内面を構成する部材であって、高温の金属溶湯に直接接触する部分であるため、それに耐用する耐熱性を有し、溶出成分がないこと、溶湯との濡れ性が低く湯離れがよいこと等が要求される。
さらに、還元性が高いアルミニウム溶湯などの濾過に用いる場合には、耐食性を有し、溶湯との反応性が低いことも要求される。
上記の要件を満たす素材としては、例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣが考えられる。
【００１８】
ところが、Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣは非酸化物であり、酸化雰囲気下で高温加熱すれば酸化されてしまうという欠点も同時に有している。
収容槽内面においては、溶湯の溶融状態を保つために上部蓋体に配設されている加熱ヒータから近く、輻射熱に曝される上部煉瓦の部分が特に酸化され易い。Ｓｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣが酸化された場合には、体積の膨張を起こし、断熱キャスタブルから剥離したり、損傷を起こす原因となる。
【００１９】
そこで本発明においては、上部煉瓦の部分を表面にＳｉＯ₂被膜を有するＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣからなる内張り煉瓦で構成した。
すなわち、上部煉瓦と下部煉瓦の基本組成をともにＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣとしたため、両者の熱膨張率の差がなくなり、スポーリングによるクラックを防止できるほか、上部煉瓦に溶湯が付着しても剥離し易くなる。
【００２０】
また、上部煉瓦には、耐酸化性を付与するためにＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ表面にＳｉＯ₂被膜よりなるコーティング層を設けたため、酸化物の被膜が煉瓦内部への酸化の進行を妨げ、煉瓦内部が酸化されるのを防止することができる。
さらに、表面にＳｉＯ₂被膜を有するＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣからなる内張り煉瓦は下部煉瓦として用いるＳｉＯ₂被膜を有していないＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣからなる内張り煉瓦を酸素雰囲気下で焼成するのみで得られるので、上部煉瓦と下部煉瓦を作り分ける必要がなくなる。
【００２１】
なお、当該内張り煉瓦は具体的には以下の如く製造することができる。
原料のＳｉＣ ８０〜９０重量部と金属Ｓｉ １０〜２０重量部とをＣＭＣ等のバインダー０．１〜０．３％の存在下で調合し、混練した後、プレス成形、ハンドランマー等の方法により所定の形状に成形する。
当該成形体を乾燥した後、窒素雰囲気下、１４５０℃で常圧焼成し、ＳｉＯ₂被膜を有していないＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦を得る。
当該ＳｉＯ₂被膜を有していないＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦を、再度、酸素雰囲気下、１３００℃以上で焼成することにより、表面にＳｉＯ₂被膜を有するＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦を製造することができる。
このようにＳｉＯ₂被膜を有していないＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣ煉瓦を予め１１００℃以上の高温で熱処理しておくことにより、煉瓦表面に堅固なＳｉＯ₂被膜が形成され、その後の再加熱や更に高温の雰囲気に曝された場合でも煉瓦内部への酸化を防止することができる。
【００２２】
本発明の収容槽においては、前記内張り煉瓦と当該内張り煉瓦に周設された断熱材との間隙部に断熱キャスタブルを注入し、両者を固着する。
断熱キャスタブルとは、粒度調整した耐火性多孔質の軽量骨材に水硬性のアルミナセメントと作業性を改善するための添加剤を配合し、アルミナセメントの水硬性により強度を発生させる不定形耐火物のことをいう。
使用場所において適当量の水と混練後コンクリートと同様に流し込み、こて塗りあるいは吹付けなどの施工によって目地のない一体構造の断熱耐火炉壁を形成するため、一般の焼成煉瓦と異なり、施工が容易で、複雑異形箇所への適応が可能である。
【００２３】
断熱材とは、一般に非常に多孔質な材料でつくられている熱伝導率の小さい材料であって、熱流を遮断し、輻射を反射することを目的として配設される。
本発明においては、前述の通り内張り煉瓦の外側に周設され、断熱キャスタブルとともに収容槽内部の熱が外部に漏洩しないような構造としている。
なお、断熱材の外側にはさらに鋼製の箱体が配設される。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の金属溶湯濾過収容槽について、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
収容槽１は内張り煉瓦３、断熱キャスタブル４及び断熱材５からなる三層構造を採り、さらにその外側に鋼製の箱体６を貼着する。収容槽１の開放上面に配置する蓋体２については、箱体６内部に断熱キャスタブル４（若しくは、セラミックファイバー）を施工する。
ここで、内張り煉瓦３は、上部煉瓦３ａと下部煉瓦３ｂに区分され、上部煉瓦３ａは耐酸化性に優れた、表面にＳｉＯ₂被膜を有するＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣにより構成し、下部煉瓦３ｂは耐熱性、耐食性に優れたＳｉＯ₂被膜を有していないＳｉ₃Ｎ₄−ＳｉＣにより構成する。
【００２５】
収容槽１の図左側の側壁７に、金属溶湯の入湯口８を形成する一方、図右側の側壁９に出湯口１０を形成し、収容槽１内には、通湯口１１ａ、１２ａを有する仕切壁１１、１２を設けて内部空間を１３、１４、１５の３室に仕切り、その中央の室１４にフィルターユニット１６を収納する。
当該フィルターユニット１６は、対向状態に配置した一対の側板１７、１８間に複数本のフィルターチューブ１９を横架し、その両端部を側板１７、１８に形成した嵌合口１７ａ、１８ａに嵌合し、当該嵌合部分を耐火性モルタル２０を用いて、固定及びシールする。
なお、図右側の側板１８の嵌合口１８ａにのみフィルターチューブ１９の内部空間に連通する通湯口２１を形成し、フィルターチューブ１９の周壁を通じて濾過された金属溶湯を流出させるようにする。
【００２６】
前記フィルターユニット１６は収容槽１の仕切壁１１、１２間に配置し、仕切壁１１と図左側の側板１７との間にクサビ２２を打ち込むことにより、パッキン２３を介して図右側の側板１８と仕切壁１２とを圧接する。
こうすることにより、入湯口８から収容槽１内の左側の室１３に供給された金属溶湯は、仕切壁１１の通湯口１１ａを通って中央の室１４に流入し、フィルターチューブ１９の周壁から不純物を濾過されつつ、フィルターチューブ１９の内部空間に侵入する。
濾過された金属溶湯は、仕切壁１２の通湯口１２ａから右側の室１５に流入し、最後に出湯口１０を通って収容槽１から取り出される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の金属溶湯濾過収容槽は、収容槽内面を構成する内張り煉瓦のうち上部煉瓦の部分の酸化を防止でき、断熱キャスタブルと内張り煉瓦とが剥離しないため、収容槽の耐用年数を長くすることができる。
また、上部煉瓦と下部煉瓦が同一の基本組成を有するため、熱膨張率の差がなく、スポーリング等により溶湯が流出する事態を事前に回避できるとともに、上部煉瓦と下部煉瓦の作り分けが容易になる。
さらには、飛散し付着した溶湯も内壁から剥離し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…収容槽、２…蓋体、３…内張り煉瓦、３ａ…上部煉瓦、３ｂ…下部煉瓦、４…断熱キャスタブル、５…断熱材、６…箱体、７…側壁（左側）、８…入湯口、９…側壁（右側）、１０…出湯口、１１…仕切壁（左側）、１１ａ…通湯口（左側仕切壁）、１２…仕切壁（右側）、１２ａ…通湯口（右側仕切壁）、１３…室（左側）、１４…室（中央）、１５…室（右側）、１６…フィルターユニット、１７…側板（左側）、１７ａ…嵌合口（左側板）、１８…側板（右側）、１８ａ…嵌合口（右側板）、１９…フィルターチューブ、２０…耐火性モルタル、２１…通湯口、２２…クサビ、２３…パッキン、２４…金属溶湯。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molten metal filtration storage tank and its lining brick, which are used, for example, for filtering molten metal such as aluminum.
[0002]
[Prior art]
For example, a thin plate or foil of metal such as aluminum is manufactured by casting a molten metal into an ingot and rolling it. However, if solid impurities such as metal oxides and refractory fine fragments contained in the molten metal are mixed in the ingot as they are, pinholes and surface defects are generated in the process of rolling the sheet to produce thin plates and foils. Therefore, it is necessary to remove solid impurities from the molten metal.
Therefore, in order to filter solid impurities contained in the molten metal, ceramic aggregate particles are bonded with an inorganic binder, and a tubular porous filter medium in which countless fine continuous pores are formed between the aggregate particles is opposed to each other. A method is adopted in which a plurality of filter units fixed between side plates are housed in a storage tank, and the solid impurities are removed by pouring molten metal into the storage tank.
[0003]
Such a molten metal filtration storage tank (hereinafter referred to as a storage tank) retains high-temperature molten metal, so that it can withstand it. For example, it is excellent in heat resistance as a lining brick, and is also resistant to molten metal at about 800 ° C. A silicon nitride-bonded silicon carbide refractory (hereinafter referred to as Si ₃ N ₄ —SiC) that can be bonded, and the lining brick is joined with a heat-resistant mortar or the like, and a heat-insulating castable is formed between the outer heat-insulating material. A structure that has been cast and solidified is employed.
[0004]
However, Si ₃ N ₄ -SiC has excellent corrosion resistance, low reactivity with the molten metal, no elution component, low wettability with the molten metal, and good escape from the hot water, etc. On the other hand, it has the disadvantage of being easily oxidized under a high-temperature oxidizing atmosphere.
Specifically, in a Si ₃ N ₄ —SiC brick, a SiO ₂ coating with high oxidation resistance is formed on the brick surface under a temperature condition of about 1100 ° C. or higher, and the solid SiO ₂ coating causes the oxidation inside the brick to occur. Although it does not proceed, the SiO ₂ film is not sufficiently formed under a temperature condition of about 1100 ° C. or lower, and therefore, the oxidation into the brick interior is accelerated even at a relatively low temperature of 500 to 800 ° C. .
Therefore, a high temperature at which the SiO ₂ film is not formed is the most severe condition for Si ₃ N ₄ —SiC bricks.
[0005]
That is, about 1/5 of the upper side excluding the lower 4/5 portion (hereinafter referred to as the lower brick) that is always in contact with the molten metal among the lining bricks disposed on the inner surface of the storage tank such as molten aluminum. The portion 5 (hereinafter referred to as the upper brick) is exposed to a high-temperature atmosphere of 1000 to 1100 ° C. because it is close to the heater disposed on the lid so as to maintain the molten state of the molten metal at about 800 ° C. Under the most severe conditions. Therefore, when the upper brick is made of Si ₃ N ₄ —SiC, the SiO ₂ film is not sufficiently formed on the brick surface, and oxidation reaches the SiC inside the brick. Since the oxidation of SiC causes volume expansion of the brick due to the generation of SiO ₂ , it causes peeling and damage of the brick from the heat-insulating castable.
In order to solve this problem, there has been proposed a storage tank in which the lower brick is made of Si ₃ N ₄ —SiC and the upper brick is made of highly oxidation-resistant silicate-bonded SiC (hereinafter referred to as SiO ₂ —SiC). (Actual Publication No. 7-18755).
[0006]
However, SiO ₂ —SiC is more likely to expand than Si ₃ N ₄ —SiC, and because there is a difference in the coefficient of thermal expansion between them, spalling, that is, cracking or peeling off during use of the storage tank. If there is a crack in the joint part of the lining brick, there is a risk that the molten metal may invade from the crack and reach the heat insulating castable, heat insulating material, and further leak to the outside. The request was not satisfied.
Further, when the molten metal splashes adhere to the upper brick made of SiO ₂ —SiC, the wet molten metal has high wettability, so that the adhered molten metal is difficult to peel off. Furthermore, the Si ₃ N ₄ − Since two different kinds of materials, SiC and SiO ₂ —SiC, are used as the lining brick, there is a problem that it takes time and effort to make them separately.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to prevent oxidation of the upper brick while preventing spalling, and to easily peel off the attached molten metal, An object of the present invention is to provide a metal melt filtration storage tank and its lining brick that can be easily manufactured.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a molten metal filter storage tank in which a plurality of tubular porous filter media are fixed to each other between opposing side plates is accommodated in a storage tank having an inner surface made of lining bricks. And among the lining bricks constituting the inner surface of the molten metal filtration storage tank, the portion of the upper brick that is not in contact with the molten metal is constituted by the lining brick of silicon nitride-bonded silicon carbide refractory having a SiO ₂ coating. There is provided a molten metal filtration storage tank characterized in that the portion of the lower brick with which the molten metal comes into contact is composed of a lining brick of silicon nitride-bonded silicon carbide refractory that has no SiO ₂ coating.
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided a lining brick constituting an inner surface of a molten metal filtration storage tank for storing a molten metal filter unit in which a plurality of tubular porous filter media are fixed between opposing side plates. A lining brick comprising a silicon nitride bonded silicon carbide refractory having a SiO ₂ coating is provided.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The lining brick of the present invention is made of SiN ₄ —SiC having a SiO ₂ coating on the surface, and the molten metal filtration storage tank of the present invention is an upper brick that does not contact the molten metal among the lining bricks constituting the inner surface of the storage tank. The portion is constituted by the lining brick.
By adopting such a configuration, it becomes possible to easily manufacture an oxidation-resistant lining brick that easily peels off the attached molten metal. In the storage tank using the lining brick, the inside of the upper brick is Since it is not oxidized and there is no difference in coefficient of thermal expansion between the upper brick and the lower brick, the outflow of the molten metal due to spalling can be prevented, and the molten metal adhering to the upper brick surface can be easily peeled off. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0011]
The present invention is based on a molten metal filtration storage tank in which a molten metal filter unit is stored in a storage tank composed of a lining brick, a heat insulating castable, and a heat insulating material.
The molten metal filter unit (hereinafter referred to as the filter unit) is a tube-shaped porous filter medium in which ceramic aggregate particles are bonded with an inorganic binder and innumerable fine continuous pores are formed between the aggregate particles. This is a ceramic filter unit for filtering molten metal formed by adhering a plurality of pieces between side plates.
[0012]
In the present invention, the ceramic aggregate particles are not particularly limited as long as they do not react with the molten metal, but those having an appropriate particle size can be easily obtained. For example, alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, or other ceramics can be suitably used.
Moreover, the average particle diameter of the ceramic aggregate particles can usually be about 0.3 to 3.0 mm.
[0013]
In the present invention, the inorganic binder is a binder that bonds ceramic aggregate particles, and the type is not particularly limited as long as it does not react with the molten metal. For example, a glassy binder, SiO ₂ , B _An inorganic binder made of ₂ O ₃ , Al ₂ O ₃ , CaO, MgO or the like can be used, but the content of SiO ₂ is 10% by weight or less in order to prevent free silicon from being mixed into the molten metal. It is preferable.
[0014]
Usually, the porous filter medium is formed by kneading the aggregate particles together with the inorganic binder, the organic binder, and water, compression-molding it into a tube shape, and drying and firing to form countless fine continuous pores. It is a thing.
In addition, as a ratio of an aggregate particle and an inorganic binder, it is preferable that it is 4-20 weight part of inorganic binders with respect to 100 weight part of aggregate particles.
[0015]
The filter unit of the present invention is formed by adhering a plurality of tube-shaped porous filter media (hereinafter referred to as filter tubes) formed as described above between opposing side plates.
Specifically, the filter tube is horizontally mounted between a pair of opposing side plates formed of a material having excellent heat resistance such as SiO ₂ —SiC, and both end portions thereof are fitted to the side plates, The filter unit is configured by fixing and sealing the fitting portion with a fireproof mortar or the like.
[0016]
In the present invention, the storage tank is a filtration tank containing a metal melt filter unit, and is mainly composed of a lining brick, a heat insulating castable, and a heat insulating material.
Impurities contained in the molten metal are filtered by injecting the molten metal into the filtration tank in which the filter unit is housed in the storage tank.
[0017]
The lining brick is a member that constitutes the inner surface of the storage tank, and is a part that directly contacts the high-temperature molten metal, so it has heat resistance to withstand it, has no elution component, and wettability with the molten metal Is required to be low and the hot water can be removed.
Furthermore, when used for filtration of molten aluminum having high reducibility, it is required to have corrosion resistance and low reactivity with the molten metal.
As a material that satisfies the above requirements, for example, Si ₃ N ₄ —SiC can be considered.
[0018]
However, Si ₃ N ₄ —SiC is a non-oxide, and at the same time has the disadvantage that it is oxidized when heated at high temperature in an oxidizing atmosphere.
On the inner surface of the storage tank, the portion of the upper brick that is close to the heater disposed in the upper lid body to maintain the molten state of the molten metal and is exposed to radiant heat is particularly easily oxidized. When Si ₃ N ₄ —SiC is oxidized, it causes volume expansion, causing peeling from the heat insulating castable or causing damage.
[0019]
Therefore, in the present invention, the upper brick portion is composed of a lining brick made of Si ₃ N ₄ —SiC having a SiO ₂ coating on the surface.
In other words, the basic composition of both the upper and lower bricks is Si ₃ N ₄ -SiC, so there is no difference in the coefficient of thermal expansion between them, and cracking due to spalling can be prevented, and even if molten metal adheres to the upper brick It becomes easy to do.
[0020]
In addition, the upper brick is provided with a coating layer made of SiO ₂ coating on the surface of Si ₃ N ₄ —SiC in order to impart oxidation resistance, so that the oxide coating hinders the progress of oxidation inside the brick. It is possible to prevent the inside from being oxidized.
Furthermore, a lining brick made of Si ₃ N ₄ —SiC having a SiO ₂ coating on the surface is only fired in an oxygen atmosphere for a lining brick made of Si ₃ N ₄ —SiC not having a SiO ₂ coating used as a lower brick. Therefore, there is no need to make an upper brick and a lower brick separately.
[0021]
In addition, the said lining brick can be specifically manufactured as follows.
80 to 90 parts by weight of raw material SiC and 10 to 20 parts by weight of metallic Si are prepared in the presence of 0.1 to 0.3% of a binder such as CMC, kneaded, and then by a method such as press molding or hand rammer. Mold into a predetermined shape.
The molded body is dried and then fired at 1450 ° C. under a nitrogen atmosphere to obtain Si ₃ N ₄ —SiC brick having no SiO ₂ coating.
The Si ₃ N ₄ —SiC brick having no SiO ₂ coating is fired again at 1300 ° C. or higher in an oxygen atmosphere to produce a Si ₃ N ₄ —SiC brick having a SiO ₂ coating on the surface. be able to.
Thus, by heat-treating the Si ₃ N ₄ —SiC brick having no SiO ₂ coating at a high temperature of 1100 ° C. or higher in advance, a firm SiO ₂ coating is formed on the brick surface, Furthermore, even when exposed to a high temperature atmosphere, oxidation into the brick interior can be prevented.
[0022]
In the storage tank of the present invention, a heat insulating castable is injected into a gap between the lining brick and the heat insulating material provided around the lining brick, and both are fixed.
Insulated castable is an amorphous refractory that generates strength due to the hydraulic properties of alumina cement by blending hydraulic alumina cement and additives to improve workability into a lightweight, fire-resistant porous aggregate with adjusted particle size I mean.
Unlike conventional fired bricks, the construction is performed by pouring in an appropriate amount of water and mixing in the same way as concrete after mixing and forming a heat insulating refractory furnace wall with no joints by troweling or spraying. It is easy and can be applied to complex deformed parts.
[0023]
The heat insulating material is a material having a low thermal conductivity, which is generally made of a very porous material, and is disposed for the purpose of blocking heat flow and reflecting radiation.
In the present invention, as described above, it is provided around the outside of the lining brick so that the heat inside the storage tank is not leaked to the outside together with the heat insulating castable.
A steel box is further provided outside the heat insulating material.
[0024]
【Example】
Hereinafter, although the molten metal filtration storage tank of this invention is demonstrated concretely, referring drawings, this invention is not limited to these Examples.
The storage tank 1 has a three-layer structure composed of a lining brick 3, a heat insulating castable 4 and a heat insulating material 5, and a steel box 6 is adhered to the outside thereof. For the lid 2 disposed on the open upper surface of the storage tank 1, the heat insulating castable 4 (or ceramic fiber) is applied inside the box 6.
Here, the lining brick 3 is divided into an upper brick 3a and a lower brick 3b, and the upper brick 3a is made of Si ₃ N ₄ —SiC having excellent oxidation resistance and having a SiO ₂ coating on the surface, and the lower brick 3b. Is made of Si ₃ N ₄ —SiC which does not have a SiO ₂ film excellent in heat resistance and corrosion resistance.
[0025]
A molten metal inlet 8 is formed on the left side wall 7 of the storage tank 1 while a hot water outlet 10 is formed on the right side wall 9 of the storage tank 1, and the storage tank 1 has hot water inlets 11 a and 12 a. Walls 11 and 12 are provided to divide the internal space into three chambers 13, 14, and 15, and the filter unit 16 is accommodated in the central chamber 14.
The filter unit 16 lays a plurality of filter tubes 19 between a pair of side plates 17, 18 arranged in an opposing state, and both ends thereof are fitted into fitting ports 17 a, 18 a formed in the side plates 17, 18. Then, the fitting portion is fixed and sealed using a refractory mortar 20.
Note that a hot water inlet 21 communicating with the internal space of the filter tube 19 is formed only in the fitting port 18 a of the side plate 18 on the right side of the drawing so that the filtered molten metal flows out through the peripheral wall of the filter tube 19.
[0026]
The filter unit 16 is disposed between the partition walls 11 and 12 of the storage tank 1, and a wedge 22 is driven between the partition wall 11 and the side plate 17 on the left side of the drawing, so that the side plate 18 on the right side of the drawing is interposed between the packing 23. The partition wall 12 is press-contacted.
By doing so, the molten metal supplied from the hot water inlet 8 to the left chamber 13 in the storage tank 1 flows into the central chamber 14 through the hot water inlet 11 a of the partition wall 11, and from the peripheral wall of the filter tube 19. The impurities enter the internal space of the filter tube 19 while being filtered.
The filtered molten metal flows into the right chamber 15 from the hot water inlet 12 a of the partition wall 12, and finally is taken out from the storage tank 1 through the hot water outlet 10.
[0027]
【The invention's effect】
The molten metal filtration storage tank of the present invention can prevent oxidation of the upper brick portion of the lining bricks constituting the inner surface of the storage tank, and the heat insulating castable and the lining brick do not peel off, thereby extending the service life of the storage tank. be able to.
In addition, since the upper and lower bricks have the same basic composition, there is no difference in the coefficient of thermal expansion, and it is possible to avoid the situation where the molten metal flows out due to spalling etc. in advance, and it is easy to make the upper and lower bricks separately. become.
Furthermore, the molten metal that has scattered and adhered is easily peeled off from the inner wall.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Containment tank, 2 ... Cover body, 3 ... Lined brick, 3a ... Upper brick, 3b ... Lower brick, 4 ... Thermal insulation castable, 5 ... Thermal insulation, 6 ... Box, 7 ... Side wall (left side), 8 ... Hot water Mouth, 9 ... side wall (right side), 10 ... outlet port, 11 ... partition wall (left side), 11a ... hot water port (left partition wall), 12 ... partition wall (right side), 12a ... hot water port (right partition wall), 13 ... Chamber (left side), 14 ... Chamber (center), 15 ... Chamber (right side), 16 ... Filter unit, 17 ... Side plate (left side), 17a ... Fitting port (left side plate), 18 ... Side plate (right side), 18a A fitting port (right side plate), 19 a filter tube, 20 a fire-resistant mortar, 21 a hot water inlet, 22 a wedge, 23 a packing, 24 a molten metal.

Claims (2)

チューブ状の多孔質濾材が、相対向する側板間に複数本固着されてなる金属溶湯フィルターユニットを、内面が内張り煉瓦で構成された収容槽内に収納した金属溶湯濾過収容槽であって、
当該金属溶湯濾過収容槽内面を構成する内張り煉瓦のうち、金属溶湯と接触しない上部煉瓦の部分を、ＳｉＯ₂被膜を有する窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の内張り煉瓦により構成し、金属溶湯と接触する下部煉瓦の部分をＳｉＯ₂被膜を有していない窒化珪素結合炭化珪素質耐火物の内張り煉瓦により構成することを特徴とする金属溶湯濾過収容槽。A molten metal filter storage tank in which a plurality of tube-shaped porous filter media are fixed to each other between opposing side plates and stored in a storage tank whose inner surface is made of lining bricks,
Among the lining bricks constituting the inner surface of the molten metal filtration storage tank, the portion of the upper brick that does not contact the molten metal is constituted by the lining brick of silicon nitride-bonded silicon carbide refractory having a SiO ₂ coating, A molten metal filtration storage tank characterized in that a portion of the lower brick that comes into contact is made of a lining brick of silicon nitride-bonded silicon carbide refractory that has no SiO ₂ coating. チューブ状の多孔質濾材が、相対向する側板間に複数本固着されてなる金属溶湯フィルターユニットを収納する金属溶湯濾過収容槽の内面を構成する内張り煉瓦であって、ＳｉＯ₂被膜を有する窒化珪素結合炭化珪素質耐火物からなることを特徴とする内張り煉瓦。Silicon nitride having a SiO ₂ coating, which is a lining brick that constitutes the inner surface of a molten metal filtration storage tank for housing a molten metal filter unit in which a plurality of tubular porous filter media are fixed between opposing side plates A lining brick made of bonded silicon carbide refractory.

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