JP4811866B2 - Ramming material for inductor-type inductors in which a core is installed and sintered - Google Patents
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Description
本発明は、中子を設置して焼結する溝型誘導炉インダクター部に適用可能な誘導炉用ラミング材に関する。 The present invention relates to a ramming material for an induction furnace that can be applied to a grooved induction furnace inductor section in which a core is installed and sintered .
従来の銑鉄や鋳鋼溶解用溝方誘導炉には、主原料としてマグネシア、副原料としてアルミナを使用するマグネシア系ラミング材、主原料としてアルミナ原料、副原料としてマグネシア原料を使用するアルミナ系ラミング材が広く用いられている。(例えば、特許文献1参照) Conventional pig iron and cast steel melting groove induction furnaces have magnesia ramming materials that use magnesia as the main material, alumina as the auxiliary material, alumina raw materials as the main material, and alumina ramming materials that use magnesia material as the auxiliary material. Widely used. (For example, see Patent Document 1)
これらのラミング材は、高温環境下においてスピネルを生成する化学反応を起し、その際の活性化状態を利用して焼結現象が進行する。このため、高温に曝される稼動面近傍にて必要な焼結強度が発現する。これを一般には焼結層と称する。また、稼動面近傍以外の領域のラミング材は、焼結に必要な温度に達しないため、未焼結の状態が維持される。これを一般には未焼結層と称する。 These ramming materials cause a chemical reaction that generates spinel in a high-temperature environment, and a sintering phenomenon proceeds using an activated state at that time. For this reason, necessary sintering strength is expressed in the vicinity of the working surface exposed to high temperature. This is generally called a sintered layer. In addition, the ramming material in the region other than the vicinity of the working surface does not reach the temperature necessary for sintering, and thus the unsintered state is maintained. This is generally referred to as a green layer.
誘導炉の稼動中、万一焼結層に亀裂が生じた場合でも、焼き固まっていない未焼結層には当該亀裂は進展しない。またその際、当該炉の内容物である溶湯が当該亀裂に進入するが、未焼結層まで溶湯が達した場合、当該溶湯の熱を受けて当該箇所の未焼結層が焼き固まることにより、それ以上の溶湯の差込みを抑制でき、誘導炉からの湯漏れ防止のために非常に効果的である。 Even if a crack occurs in the sintered layer during the operation of the induction furnace, the crack does not propagate to the unsintered unsintered layer. Also, at that time, the molten metal that is the contents of the furnace enters the crack, but when the molten metal reaches the unsintered layer, the unsintered layer at the location is baked and solidified by receiving the heat of the molten metal. Further, it is possible to suppress the insertion of molten metal beyond that, and it is very effective for preventing the leakage of molten metal from the induction furnace.
しかしながら、上述のスピネル生成反応は、一般に1200℃以上の比較的高温環境下において起こる化学反応であるため、上述のラミング材の初受湯前の焼結運転は、1200℃以上の高温とする必要がある。このため、焼結運転末期における初受湯前の時点において充分な焼結強度を確保することは困難であり、施工されたラミング材の焼結運転末期における初受湯の際の溶湯圧力及び衝撃等による挫屈が発生しやすく、このため亀裂発生及び地金差しが頻発していた。 However, since the above-described spinel formation reaction is a chemical reaction that generally occurs in a relatively high temperature environment of 1200 ° C. or higher, the sintering operation of the above-described ramming material before the first receiving hot water needs to be a high temperature of 1200 ° C. or higher. is there. For this reason, it is difficult to ensure sufficient sintering strength at the end of the sintering operation before the first receiving hot water, and the melt pressure and impact at the time of the initial receiving hot water at the end of the sintering operation of the applied ramming material. Due to this, it was easy to cause buckling.
また、上述のスピネル生成反応を利用しないラミング材の場合、さらに高温の1300℃以上まで焼結運転を行う必要があるラミング材も存在するが、このようなラミング材の場合、挫屈の頻度が更に高くなっていた。 In addition, in the case of a ramming material that does not use the spinel generation reaction described above, there is a ramming material that needs to be further sintered to a high temperature of 1300 ° C. or higher. It was even higher.
一方、特に溝型誘導炉インダクター部の場合、施工されたラミング材の焼結運転末期時には、施工時に設置された中子の表面温度が箇所により約500℃の温度差を持つ場合もある。これは、中子形状が坩堝型誘導炉に比較して複雑な形状となり、温度均一性の確保が困難であることによる。このため、焼結運転末期において中子の一部が溶け落ちる際には、中子の箇所により温度が800℃から900℃程度にしか昇温していない箇所もあり、その箇所においては、施工されたラミング材の焼結温度に達していない為、焼結強度不足になってしまう。 On the other hand, particularly in the case of a grooved induction furnace inductor portion, at the end of the sintering operation of the applied ramming material, the surface temperature of the core installed at the time of installation may have a temperature difference of about 500 ° C. depending on the location. This is because the core shape is more complicated than that of the crucible induction furnace, and it is difficult to ensure temperature uniformity. For this reason, when a part of the core melts at the end of the sintering operation, there is a part where the temperature is raised only from about 800 ° C. to about 900 ° C. depending on the part of the core. Since the sintering temperature of the ramming material is not reached, the sintering strength is insufficient.
この場合、従来では800℃〜1200℃で強度が発現する低温用結合材として、例えばガラス粉末等を添加することが一般的であるが、低温用結合材の添加量が少ないと低温域での焼結強度が不十分となってしまう。また、添加量が多くなると高温域においてその結合材から生成する液相量が急激に多くなり、高温域での耐溶損性、耐クリープ性が不足してしまう。また、昇温中に過焼結に伴う収縮が起こり、ラミング材の焼結層への亀裂発生の原因となる。すなわち、800℃〜1200℃で強度が発現する低温用結合材のみの添加では、施工されたラミング材の焼結運転末期における充分な強度確保と、定常操業運転時の耐用性を両立させることが困難であった。 In this case, conventionally, for example, glass powder or the like is generally added as a low temperature binder exhibiting strength at 800 ° C. to 1200 ° C. However, if the amount of the low temperature binder added is small, Sintering strength will be insufficient. Moreover, when the addition amount increases, the amount of liquid phase generated from the binder in the high temperature range increases rapidly, and the resistance to erosion and creep resistance in the high temperature range is insufficient. In addition, shrinkage due to oversintering occurs during temperature rise, causing cracks in the sintered layer of the ramming material. That is, by adding only the low-temperature binder that exhibits strength at 800 ° C. to 1200 ° C., it is possible to achieve both sufficient strength at the end of the sintering operation of the applied ramming material and durability during steady operation. It was difficult.
また、低温における耐火物の初期硬化を充分に行い、かつ高温域における耐火物の割れ、亀裂等を抑制する技術として、低温熱硬化性樹脂及び高温熱硬化性バインダーを添加する技術が知られている。(例えば、特許文献2参照) In addition, as a technique for sufficiently performing initial curing of a refractory at a low temperature and suppressing cracking and cracking of the refractory in a high temperature range, a technique for adding a low temperature thermosetting resin and a high temperature thermosetting binder is known. Yes. (For example, see Patent Document 2)
しかしながら本技術における低温熱硬化性樹脂は、概ね常温から200℃の範囲において耐火物の一次硬化を行うものであり、高温熱硬化性バインダーは、概ね600℃から800℃における強度を担保することにより、耐火物の亀裂や剥離、割れ等を防止するものである。したがって、本技術を誘導炉用ラミング材に応用すると、未焼結層の厚みが不足、もしくは未焼結層が全く無くなるため、万一焼結層に亀裂が生じた場合の溶湯差込み抑制効果が得られないことになってしまう。
本発明は、上記課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、鋳鋼・鋳鉄溶解用の誘導炉において、初期の焼結運転に際し充分な強度を確保することにより初受湯の際に耐火物挫屈を防止し、使用中の過焼結を抑制することにより亀裂が発生し難く安定して使用でき、更には、充分な厚みの未焼結層を確保することにより溶湯漏れの危険性が低く安定して使用できる誘導炉用ラミング材、特に、中子を設置して焼結する溝型誘導炉インダクター部用ラミング材を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems. In other words, the present invention is an induction furnace for melting cast steel and cast iron, which prevents the refractory from being buckled at the time of initial hot water by ensuring sufficient strength during the initial sintering operation and oversintering during use. Ramming material for induction furnaces that can be used stably with little cracking by suppressing, and can be used stably with low risk of molten metal leakage by ensuring a sufficiently thick unsintered layer , In particular, it is an object of the present invention to provide a ramming material for a groove type induction furnace inductor section in which a core is installed and sintered .
この課題を解決するために研究と開発を進めた結果、本発明者は、下記本発明に想到した。 As a result of advancing research and development in order to solve this problem, the present inventor has conceived the following present invention.
すなわち、本発明は、第1の結合剤と第2の結合剤とを含むラミング材であって、
前記第1の結合剤が、当該第1の結合剤単独で、または、当該第1の結合剤及び前記第2の結合剤以外のラミング材成分と当該第1の結合剤との間で、600℃未満では溶融または固溶域を持たず、600℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、及びフッ化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.01質量%から5.0質量%含まれ、
前記第2の結合剤が、当該第2の結合剤単独で、または、当該第2の結合剤及び前記第1の結合剤以外のラミング材成分と当該第2の結合剤との間で、1000℃未満では溶融または固溶域を持たず、1000℃から1500℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、および金属炭化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.1質量%から10.0質量%含まれ、
800℃焼成後におけるラミング材の圧縮強度が0.2MPa以上7.0MPa以下であり、1400℃焼成後におけるラミング材の圧縮強度が3.0MPaから30.0MPaであり、かつ30℃から1500℃までの温度域の熱膨張係数がゼロ以上であることを特徴とする中子を設置して焼結する溝型誘導炉インダクター部用ラミング材である。
That is, the present invention is a ramming material comprising a first binder and a second binder,
The first binder is the first binder alone, or between the first binder and a ramming material component other than the first binder and the second binder, and the first binder. If it is less than ℃, there is no melting or solid solution region, and there are metal oxides, metal nitrides, metal nitride oxides, borides, and fluorides having a melting or solid solution region in the temperature range of 600 to 1200 ° C. As one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to any one of 0.01% to 5.0% by mass,
The second binder is the second binder alone, or between the second binder and a ramming material component other than the second binder and the first binder, and the second binder. Metal oxides, metal nitrides, metal nitride-based oxides, borides, and metal carbides having no melting or solid solution region at temperatures below 1000 ° C. and having a melting or solid solution region in the temperature range of 1000 ° C. to 1500 ° C. As one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to any one, 0.1 to 10.0% by mass is contained,
The compressive strength of the ramming material after firing at 800 ° C. is from 0.2 MPa to 7.0 MPa, the compressive strength of the ramming material after firing at 1400 ° C. is from 3.0 MPa to 30.0 MPa, and from 30 ° C. to 1500 ° C. This is a ramming material for a groove type induction furnace inductor section in which a core is installed and sintered , characterized by having a thermal expansion coefficient of zero or more in the temperature range.
本発明の誘導炉用ラミング材は、第1の結合剤と第2の結合剤との間で、400℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持ち、第1の結合剤を0.01質量%から3.0質量%含み、第2の結合剤を0.1質量%から7.0質量%含むことが望ましい。 The induction furnace ramming material of the present invention has a melting or solid solution region in the temperature range of 400 ° C. to 1200 ° C. between the first binder and the second binder, and the first binder is 0 It is desirable to contain 0.01 mass% to 3.0 mass% and 0.1 mass% to 7.0 mass% of the second binder.
更には、第1の結合材として無水硼酸(B2O3)を0.01質量%から1.0質量%、第2の結合材としてシリカ(SiO2)を0.1質量%から5.0質量%含むことが望ましい。 Furthermore, 0.01% to 1.0% by mass of boric anhydride (B 2 O 3 ) as the first binder, and 0.1% to 5.% of silica (SiO 2 ) as the second binder. It is desirable to contain 0% by mass.
本発明の請求項1によれば、鋳鋼・鋳鉄溶解用の誘導炉において、初期の焼結運転に際し充分な強度を確保することにより初受湯の際に耐火物挫屈を防止し、使用中の過焼結を抑制することにより亀裂が発生し難く安定して使用でき、更には、充分な厚みの未焼結層を確保することにより溶湯漏れの危険性が低く安定して使用できる誘導炉用ラミング材を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, in an induction furnace for melting cast steel and cast iron, it is possible to prevent refractory buckling during initial hot water reception by ensuring sufficient strength during the initial sintering operation. Induction furnace that can be used stably with less cracking by suppressing oversintering of steel, and can be used stably with low risk of molten metal leakage by ensuring a sufficiently thick unsintered layer A ramming material can be provided.
本発明の請求項2によれば、第1の結合剤と第2の結合剤との間で400℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つことで、第1の結合剤および第2の結合剤の添加量を低減することが可能となることにより、耐溶損性を向上させることができる。 According to claim 2 of the present invention, the first binder and the second binder have a melting or solid solution region in a temperature range of 400 ° C to 1200 ° C, so that the first binder and By making it possible to reduce the amount of the second binder added, it is possible to improve the erosion resistance.
本発明の請求項3によれば、第1の結合材として無水硼酸(B2O3)、第2の結合材としてシリカ(SiO2)を適用することで、第1の結合剤と第2の結合剤の添加量をさらに低減することが可能となることにより、耐溶損性を向上させることができる。 According to claim 3 of the present invention, by applying boric anhydride (B 2 O 3 ) as the first binder and silica (SiO 2 ) as the second binder, the first binder and the second binder By making it possible to further reduce the amount of the binder added, it is possible to improve the erosion resistance.
本発明の誘導炉用ラミング材には、主材の他に、第1の結合剤と第2の結合剤とを含む。以下、これらについて説明する。 In addition to the main material, the ramming material for an induction furnace of the present invention includes a first binder and a second binder. Hereinafter, these will be described.
(第1の結合剤)
第1の結合剤を、当該第1の結合剤単独で、または、当該第1の結合剤及び前記第2の結合剤以外のラミング材成分と当該第1の結合剤との間で、600℃未満では溶融または固溶域を持たず、600℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、及びフッ化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.01質量%以上添加することにより、600℃以上の温度域において融液を介した液相焼結または固溶体中の結晶構造欠陥を介した拡散速度増加が起こり、その結果、800℃における焼結強度を0.2MPa以上に向上させることができる。第1の結合剤の添加量が多すぎる場合、融液を介した液相焼結または固溶体中の結晶構造欠陥を介した拡散速度増加が過剰となり、1200℃以上の高温時において収縮が起こるが、第1の結合剤の添加量を5.0質量%以下に抑えることにより、これを抑制することができる。
(First binder)
The first binder is 600 ° C. between the first binder alone or between the first binder and a ramming material component other than the first binder and the second binder. If it is less than, any of metal oxides, metal nitrides, metal nitride oxides, borides, and fluorides having no melting or solid solution region and having a melting or solid solution region in the temperature range of 600 ° C. to 1200 ° C. By adding 0.01% by mass or more as one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to the above, in a liquid phase sintering or solid solution via a melt in a temperature range of 600 ° C. or more The diffusion rate increases through crystal structure defects, and as a result, the sintering strength at 800 ° C. can be improved to 0.2 MPa or more. When the amount of the first binder added is too large, the diffusion rate increase via liquid phase sintering via the melt or crystal structure defects in the solid solution becomes excessive, and shrinkage occurs at a high temperature of 1200 ° C. or higher. This can be suppressed by suppressing the addition amount of the first binder to 5.0% by mass or less.
第1の結合剤として、氷晶石(Na3AlF6)、無水硼酸(B2O3)、ソーダ(Na2O)、ガラス粉末等が使用可能である。 As the first binder, cryolite (Na 3 AlF 6 ), boric anhydride (B 2 O 3 ), soda (Na 2 O), glass powder and the like can be used.
(第2の結合剤)
しかしながら、第1の結合剤のみを1200℃以上の高温時において収縮が起こらない程度に少量添加しても、1400℃における焼成強度(圧縮強度)を充分に向上させることは困難である。そこで、第2の結合剤を、当該第2の結合剤単独で、または、当該第2の結合剤及び前記第1の結合剤以外のラミング材成分と当該第2の結合剤との間で、1000℃未満では溶融または固溶域を持たず、1000℃から1500℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、および金属炭化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.1質量%以上添加することにより、1000℃以上の温度域において融液を介した液相焼結または固溶体中の結晶構造欠陥を介した拡散速度増加が起こり、その結果、1400℃における焼結強度(圧縮強度)を向上させることができる。第2の結合剤の添加量が多すぎる場合、融液を介した液相焼結または固溶体中の結晶構造欠陥を介した拡散速度増加が過剰となり、1400℃以上の高温時において収縮が起こるが、第2の結合剤の添加量を10.0質量%以下に抑えることにより、これを抑制することができる。
(Second binder)
However, it is difficult to sufficiently improve the firing strength (compression strength) at 1400 ° C. even if only a small amount of the first binder is added to such an extent that no shrinkage occurs at a high temperature of 1200 ° C. or higher. Therefore, the second binder may be the second binder alone, or between the second binder and the ramming material component other than the first binder and the second binder, Metal oxides, metal nitrides, metal nitride-based oxides, borides, and metal carbides having no melting or solid solution region below 1000 ° C. and having a melting or solid solution region in the temperature range of 1000 ° C. to 1500 ° C. By adding 0.1% by mass or more as one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to any of the above, liquid phase sintering or solid solution via a melt in a temperature range of 1000 ° C. or more The diffusion rate increases through the crystal structure defects inside, and as a result, the sintering strength (compression strength) at 1400 ° C. can be improved. When the amount of the second binder added is too large, the liquid phase sintering via the melt or the diffusion rate increase via the crystal structure defects in the solid solution becomes excessive, and shrinkage occurs at a high temperature of 1400 ° C. or higher. This can be suppressed by suppressing the addition amount of the second binder to 10.0% by mass or less.
第2の結合剤として、珪灰石(CaO・SiO2)、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)とマグネシア(MgO)との組合せ、アルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)との組合せ等が使用可能である。 As the second binder, wollastonite (CaO · SiO 2 ), silica (SiO 2 ), a combination of alumina (Al 2 O 3 ) and magnesia (MgO), alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ) ) And the like can be used.
第1の結合剤及び第2の結合剤ともに、それらの添加量が少ないと充分な強度が得られず、また多くなると高温域においてこれらの結合剤から生成される液相量が多くなり、高温域での耐溶損性、耐クリープ性が不足し、かつ過焼結による収縮に伴う亀裂発生に繋がる。特に第1の結合剤の過剰添加は、高温減での耐溶損性、耐クリープ性、過焼結に与える悪影響が大きい。 When both of the first binder and the second binder are added in a small amount, sufficient strength cannot be obtained, and when the amount is increased, the amount of liquid phase generated from these binders increases in a high temperature range. Insufficient melting resistance and creep resistance in the region, and lead to cracking due to shrinkage due to oversintering. In particular, the excessive addition of the first binder has a large adverse effect on the resistance to melting loss, creep resistance and oversintering at high temperatures.
(第1の結合剤と第2の結合剤の組合せ)
第1の結合剤と第2の結合剤との間で400℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つように第1の結合剤と第2の結合剤を選定すると、800℃における焼結強度を更に向上することが可能である。
(Combination of first binder and second binder)
When the first binder and the second binder are selected such that the first binder and the second binder have a melting or solid solution region in a temperature range of 400 ° C. to 1200 ° C. between the first binder and the second binder, It is possible to further improve the sintering strength.
このような組合せとしては、第1の結合材としてソーダ(Na2O)もしくは無水硼酸(B2O3)を0.01〜1.0質量%、第2の結合材として、「珪灰石(CaO・SiO2)」もしくは「シリカ(SiO2 )及びアルミナ(Al2O3)」を0.1〜5.0質量%添加することが効果的である。特に第1の結合材として無水硼酸(B2O3)を、第2の結合材としてシリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)を選択することが効果的である。これは、無水硼酸(B2O3)の一部とシリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)の一部が互いに混合・溶融してアルミノ硼珪酸塩ガラスが生成することにより400℃付近から液相が生成し始め、1200℃以上の温度域では余剰のシリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)に由来するアルミノ珪酸塩ガラスが生成するため、焼結運転中、400℃から初受湯を迎える1200℃近辺に到る比較的広い温度域で適度な液相焼結が進行するため充分な初期強度を得ることができる。また、400℃未満の温度域では焼結に寄与する液相が生成しないため必要にして充分な厚みの未焼結層を確保できる。さらには、Na原子はガラス中にてネットワークモディファイヤーとして存在するのに対して、B原子はネットワークフォーマーとして存在するため、第1の結合材としてソーダ(Na2O)を選択するよりも無水硼酸(B2O3)を選択する方が高耐食性を期待できる。また、第1の結合材として無水硼酸(B2O3)を、第2の結合材としてシリカ(SiO2)及びアルミナ(Al2O3)を選択する場合、保管中の水分による潮解等の品質劣化がほとんどないため保管性に優れ、入手も容易であるという利点もある。 As such a combination, 0.01 to 1.0 mass% of soda (Na 2 O) or boric anhydride (B 2 O 3 ) is used as the first binder, and “wollastonite ( CaO · SiO 2) "or" silica (SiO 2) and the alumina (Al 2 O 3) "to be added 0.1 to 5.0 wt% is effective. In particular, it is effective to select boric anhydride (B 2 O 3 ) as the first binder and silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) as the second binder. This is because a part of boric anhydride (B 2 O 3 ) and part of silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) are mixed and melted together to form an aluminoborosilicate glass at 400 ° C. A liquid phase starts to be generated from the vicinity, and an aluminosilicate glass derived from surplus silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) is generated in a temperature range of 1200 ° C. or higher. Therefore, a sufficient initial strength can be obtained because moderate liquid phase sintering proceeds in a relatively wide temperature range up to 1200 ° C. where the first hot water is received. In addition, since a liquid phase contributing to sintering is not generated in a temperature range of less than 400 ° C., an unsintered layer having a sufficient thickness can be ensured if necessary. Furthermore, Na atoms exist as a network modifier in the glass, whereas B atoms exist as a network former, so that it is more anhydrous than selecting soda (Na 2 O) as the first binder. Higher corrosion resistance can be expected by selecting boric acid (B 2 O 3 ). Further, when boric anhydride (B 2 O 3 ) is selected as the first binder and silica (SiO 2 ) and alumina (Al 2 O 3 ) are selected as the second binder, deliquescence due to moisture during storage, etc. Since there is almost no quality deterioration, there is also an advantage that it is excellent in storability and easy to obtain.
溝型誘導炉と異なり、坩堝型誘導炉で適切に焼結運転する場合は、従来からの公知技術であるところの、主原料としてマグネシア、副原料としてアルミナを使用するマグネシア系ラミング材、主原料としてアルミナ原料、副原料としてマグネシア原料を使用するアルミナ系ラミング材でも充分である場合が多いが、本発明に基づく第1の結合剤と第2の結合剤の双方を添加することにより、溶湯漏れの危険性をより一層低減できることは言うまでもない。 Unlike the groove type induction furnace, when the sintering operation is properly performed in the crucible type induction furnace, the magnesia-based ramming material using the magnesia as the main raw material and alumina as the auxiliary raw material, the main raw material, which is a conventionally known technique An alumina ramming material using an alumina raw material as an auxiliary material and a magnesia raw material as an auxiliary material is often sufficient, but by adding both the first binder and the second binder based on the present invention, molten metal leaks Needless to say, the risk of this can be further reduced.
上述のように、本発明の誘導炉用ラミング材は、800℃焼成後の圧縮強度が0.2MPa以上あることが必要である。これは、初期の焼結運転に際し、初受湯の際の耐火物挫屈を防止するためである。好ましくは、2.0MPa以上の圧縮強度を確保することが望ましい。800℃焼成における圧縮強度の上限値は特に設けないが、通常7.0MPa以下となる場合が殆どである。また、1400℃焼成後の圧縮強度が3.0〜30.0MPaであることが必要である。これは、稼動面近傍の焼結強度を確保するとともに使用中の過焼結を抑制することにより、亀裂が発生し難く安定して使用できるためである。好ましくは、8.0〜25.0MPa、更に好ましくは15.0〜20.0MPaの圧縮強度であることが望ましい。圧縮強度測定は、JIS規格R2206に準じて行うことができる。 As described above, the induction furnace ramming material of the present invention needs to have a compressive strength of 0.2 MPa or more after firing at 800 ° C. This is to prevent the refractory from buckling during the initial hot water reception during the initial sintering operation. Preferably, it is desirable to ensure a compressive strength of 2.0 MPa or more. Although there is no particular upper limit value for compressive strength at 800 ° C., it is usually 7.0 MPa or less in most cases. Moreover, the compressive strength after 1400 degreeC baking needs to be 3.0-30.0 MPa. This is because cracks hardly occur and can be used stably by securing the sintering strength in the vicinity of the working surface and suppressing oversintering during use. The compressive strength is preferably 8.0 to 25.0 MPa, more preferably 15.0 to 20.0 MPa. The compressive strength measurement can be performed according to JIS standard R2206.
(実施例1〜16及び比較例1〜5)
下記表1および表2に記載の原料および配合比で誘導炉用ラミング材を作製し、圧縮強度試験、熱膨張試験、及び高周波誘導炉による貼り分け試験を行った。
(Examples 1-16 and Comparative Examples 1-5)
Ramming materials for induction furnaces were produced with the raw materials and blending ratios shown in Table 1 and Table 2 below, and subjected to a compression strength test, a thermal expansion test, and a sticking test using a high frequency induction furnace.
これらのラミング材は、骨材としてアルミナ(Al2O3)を適用し、これに結合剤を添加する手法により作製した。骨材としてアルミナ(Al2O3)を適用しているため、マグネシア(MgO)の添加はスピネル(MgAl2O3)生成により結合剤としてはたらくことになり、表中では第2の結合剤として表記されている。また、第1の結合剤として採用したガラス粉末は、アルミナ−シリカ−ライム系ガラスを微粉砕したものである。 These ramming materials were produced by applying alumina (Al 2 O 3 ) as an aggregate and adding a binder thereto. Since alumina (Al 2 O 3 ) is applied as an aggregate, the addition of magnesia (MgO) will act as a binder by the formation of spinel (MgAl 2 O 3 ), and in the table as the second binder It is written. The glass powder employed as the first binder is a finely pulverized alumina-silica-lime glass.
ここで、圧縮強度測定は下記の通りにして行った。すなわち、各供試材を40×40×160mmの型枠に手突きにて成型し、昇温速度2℃/分にて昇温し、800℃または1400℃にて3時間保持後、常温まで自然冷却し、JIS規格R2206に準じて圧縮強度測定を行った。 Here, the compressive strength measurement was performed as follows. That is, each test material was molded by hand into a 40 × 40 × 160 mm mold, heated at a heating rate of 2 ° C./min, held at 800 ° C. or 1400 ° C. for 3 hours, and then to room temperature. It cooled naturally and measured the compressive strength according to JIS specification R2206.
800℃焼成後の圧縮強度測定結果の良否判定については、下記の要領で行った。すなわち、0.2MPa未満である場合の判定は×、0.2MPaから1.0MPaである場合の判定は△、1.0MPaから2.0MPaである場合の判定は○、2.0M以上である場合の判定は◎とした。
また、1400℃焼成後の圧縮強度測定結果の良否判定については、下記の要領で行った。すなわち、3.0MPa未満または30.0MPa以上である場合の判定は×、3.0〜8.0MPaもしくは25.0〜30.0MPaである場合の判定は△、8.0〜15.0MPaもしくは20.0〜25.0MPaである場合の判定は○、15.0〜20.0Mである場合の判定は◎とした。
About the quality determination of the compressive strength measurement result after 800 degreeC baking, it performed in the following way. That is, the judgment when it is less than 0.2 MPa is x, the judgment when it is 0.2 MPa to 1.0 MPa is Δ, the judgment when it is 1.0 MPa to 2.0 MPa is ○, 2.0 M or more Judgment in the case was ◎.
Moreover, about the quality determination of the compression strength measurement result after 1400 degreeC baking, it performed in the following way. That is, the determination when it is less than 3.0 MPa or 30.0 MPa or more is x, the determination when it is 3.0 to 8.0 MPa or 25.0 to 30.0 MPa is Δ, 8.0 to 15.0 MPa or In the case of 20.0 to 25.0 MPa, the determination in the case of ◯ and in the case of 15.0 to 20.0 M was evaluated as ◎.
熱膨張試験は下記の通りにして行った。すなわち、20×20×80mmの型枠に手突きにて成型し、1500℃まで昇温速度2℃/分にて昇温し、JIS規格R2207に準じて熱間線膨張率測定を行った。 The thermal expansion test was performed as follows. That is, it was molded by hand punching into a 20 × 20 × 80 mm mold, heated to 1500 ° C. at a heating rate of 2 ° C./min, and the hot linear expansion coefficient was measured according to JIS standard R2207.
熱膨張試験の良否判定については、下記の要領で行った。すなわち、室温から1500℃までの昇温中、昇温中に収縮が起こらず熱膨張係数が常に正の値であり、かつ熱膨張係数の乱れが比較的少ない場合の判定は◎、昇温中に熱膨張係数がゼロ又はその前後の温度域に比較して大きくなっている等の乱れが1箇所かつ比較的乱れが小さい場合の判定は○、昇温中に熱膨張係数がゼロ又はその前後の温度域に比較して大きくなっている等の乱れが比較的大きい場合もしくは2箇所以上見られる場合の判定は△、昇温中に収縮が観察された場合の判定は×とした。 About the quality determination of the thermal expansion test, it performed in the following way. That is, during the temperature increase from room temperature to 1500 ° C., the determination is made when the thermal expansion coefficient is always a positive value without shrinkage during the temperature increase and the disturbance of the thermal expansion coefficient is relatively small. If the turbulence is one place and the turbulence is relatively small, for example, the coefficient of thermal expansion is zero or larger compared to the temperature range before and after that, ○, the coefficient of thermal expansion is zero or before and after the temperature rise When the disturbance such as an increase in the temperature range is relatively large or when two or more places are observed, Δ is determined, and when the contraction is observed during the temperature rise, the determination is ×.
また、高周波誘導炉による貼り分け試験については、下記の要領で行った。すなわち、炉容100kgの高周波誘導炉の炉壁に1回あたり4種類のドライスタンプを貼り分けて築造し、型銑を入れて1400℃へ昇温後2時間保定し、これを800℃へ放冷し、ふたたび1400℃へ昇温するという操作を計10サイクル繰返し、その後、室温まで放冷してからドライスタンプ焼結体の断面観察を行った。 Further, the separation test using the high frequency induction furnace was performed as follows. In other words, four types of dry stamps were pasted separately on the furnace wall of a high-frequency induction furnace with a furnace capacity of 100 kg, a mold was placed, the temperature was raised to 1400 ° C., held for 2 hours, and released to 800 ° C. The operation of cooling and raising the temperature to 1400 ° C. again was repeated for a total of 10 cycles. Thereafter, the mixture was allowed to cool to room temperature, and the cross-section of the dry stamped sintered body was observed.
高周波誘導炉貼り分け試験結果を鑑みた総合評価の良否判定については、下記の要領で行った。すなわち、比較的大きな亀裂が発生した場合もしくは比較的小さな亀裂が8本以上見られる場合もしくは圧縮強度試験結果または熱膨張試験結果にひとつでも×がある場合は×、比較的小さな亀裂が少量(4〜7本)見られる場合は△、比較的小さな亀裂がごく少量(3本以下)である場合は○、比較的小さな亀裂が3本以下かつ圧縮強度試験結果及び熱膨張試験結果が◎である場合は◎とした。 About the quality determination of comprehensive evaluation in view of the high frequency induction furnace sticking test result, it performed in the following way. That is, when a relatively large crack is generated, or when there are 8 or more relatively small cracks, or when there is at least one in the compressive strength test result or the thermal expansion test result, ×, a relatively small crack is small (4 ~ 7) △ if seen, ◯ if relatively small cracks are very small (3 or less), 3 or less relatively small cracks, and ◎ compression test results and thermal expansion test results The case was marked as ◎.
表1より、結合剤自体もしくは当該結合剤以外のラミング材成分と当該結合剤との間で600℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つ第1の結合剤と、結合剤自体もしくは当該結合剤以外のラミング材成分と当該結合剤との間で1200℃以上の温度域で溶融または固溶域を持つ第2の結合剤をそれぞれ適量添加することにより、800℃焼成後において0.2MPa以上の圧縮強度を確保し、1400℃焼成後において8.0〜25.0MPaの圧縮強度を確保し、かつ昇温中の収縮を抑制することにより、受湯時及び使用中の亀裂発生を抑制して安定的に使用可能であることが確認できた。 From Table 1, a first binder having a melting or solid solution region in a temperature range of 600 ° C. to 1200 ° C. between the binder itself or a ramming material component other than the binder and the binder, and the binder itself Alternatively, an appropriate amount of a second binder having a melting or solid solution region in a temperature range of 1200 ° C. or higher between the ramming material component other than the binder and the binder is added to each of the binders, so that it becomes 0 after baking at 800 ° C. .2MPa or higher compressive strength, 8.0 to 25.0MPa compressive strength after firing at 1400 ° C, and suppressing shrinkage during temperature rise, so that cracks occur during hot water receiving and in use It was confirmed that it was possible to use it stably.
表2より、第1の結合剤として、たとえばソーダ(Na2O)もしくは無水硼酸(B2O3)を適用し、第2の結合剤のひとつとして、たとえば微粉シリカ(SiO2)を適用すると、400℃から1200℃の温度域でアルミノ珪酸ソーダガラス、もしくは硼珪酸ガラスが生成するため、目的の焼結強度及び熱膨張特性を容易に確保可能であることが確認できた。さらには、無水硼酸(B2O3)の添加量を0.2質量%、微粉シリカ(SiO2)の添加量を1.0質量%にすると最良の結果が得られることが確認できた。
From Table 2, when, for example, soda (Na 2 O) or boric anhydride (B 2 O 3 ) is applied as the first binder, for example, finely divided silica (SiO 2 ) is applied as one of the second binders. Since aluminosilicate glass or borosilicate glass is produced in the temperature range from 400 ° C. to 1200 ° C., it was confirmed that the intended sintering strength and thermal expansion characteristics can be easily secured. Furthermore, it was confirmed that the best results were obtained when the addition amount of boric anhydride (B 2 O 3 ) was 0.2 mass% and the addition amount of fine silica (SiO 2 ) was 1.0 mass%.
Claims (4)
前記第1の結合剤が、当該第1の結合剤単独で、または、当該第1の結合剤及び前記第2の結合剤以外のラミング材成分と当該第1の結合剤との間で、600℃未満では溶融または固溶域を持たず、600℃から1200℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、及びフッ化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.01質量%から5.0質量%含まれ、
前記第2の結合剤が、当該第2の結合剤単独で、または、当該第2の結合剤及び前記第1の結合剤以外のラミング材成分と当該第2の結合剤との間で、1000℃未満では溶融または固溶域を持たず、1000℃から1500℃の温度域で溶融または固溶域を持つ金属酸化物、金属窒化物、金属窒化物系酸化物、硼化物、および金属炭化物のいずれかに属する化合物のうちの1種の化合物または2種以上の混合物として、0.1質量%から10.0質量%含まれ、
800℃焼成後におけるラミング材の圧縮強度が0.2MPa以上7.0MPa以下であり、1400℃焼成後におけるラミング材の圧縮強度が3.0MPaから30.0MPaであり、かつ30℃から1500℃までの温度域の熱膨張係数がゼロ以上であることを特徴とする中子を設置して焼結する溝型誘導炉インダクター部用ラミング材。 A ramming material comprising a first binder and a second binder,
The first binder is the first binder alone, or between the first binder and a ramming material component other than the first binder and the second binder, and the first binder. If it is less than ℃, there is no melting or solid solution region, and there are metal oxides, metal nitrides, metal nitride oxides, borides, and fluorides having a melting or solid solution region in the temperature range of 600 to 1200 ° C. As one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to any one of 0.01% to 5.0% by mass,
The second binder is the second binder alone, or between the second binder and a ramming material component other than the second binder and the first binder, and the second binder. Metal oxides, metal nitrides, metal nitride-based oxides, borides, and metal carbides having no melting or solid solution region at temperatures below 1000 ° C. and having a melting or solid solution region in the temperature range of 1000 ° C. to 1500 ° C. As one compound or a mixture of two or more of the compounds belonging to any one, 0.1 to 10.0% by mass is contained,
The compressive strength of the ramming material after firing at 800 ° C. is from 0.2 MPa to 7.0 MPa, the compressive strength of the ramming material after firing at 1400 ° C. is from 3.0 MPa to 30.0 MPa, and from 30 ° C. to 1500 ° C. A ramming material for a groove-type induction furnace inductor section in which a core is installed and sintered , characterized in that the thermal expansion coefficient in the temperature range of the core is zero or more.
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