JP5907312B2 - 溶融金属容器のライニング構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
[1] 外側に鉄皮、内側に内張り耐火物を有し、さらに鉄皮と内張り耐火物の間に永久張り耐火物とを有する溶融金属容器のライニング構造体の製造方法であって、
前記鉄皮と前記永久張り耐火物の間に、熱伝達係数が100W/m2K以下の断熱材を設け、
前記内張り耐火物として、アルミナ60質量%以上、及びマグネシア4質量%以上を含有し、かつ、1500℃で3時間熱処理した前後で室温での線変化率が0.8%以上である不焼成耐火物(unfired refractory)および/または不定形耐火物(unshaped refractory)を施工し、
前記溶融金属容器の使用前に、前記内張り耐火物の稼動面を予熱する、溶融金属容器のライニング構造体の製造方法。
[2] 施工前の前記内張り耐火物は、前記マグネシアの50質量%以上をペリクレース(periclase)または焼成ドロマイト(calcined dolomite)として含み、
前記溶融金属容器の使用前の予熱では、施工前の前記内張り耐火物において、ペリクレースまたは焼成ドロマイトであったマグネシアの一部が、アルミナとスピネル化するまで予熱する[1]に記載の溶融金属容器のライニング構造体の製造方法。
[3] [1]または[2]に記載の溶融金属容器のライニング構造体の製造方法によって製造された溶融金属容器のライニング構造体。
内張り耐火物4を構成する不焼成耐火物および/または不定形耐火物は、1500℃で3時間の熱処理の前と後での室温での線変化率(以下、1500℃の熱処理後の線変化率とも称する)を0.8%以上とするように調整する。1500℃の熱処理後の線変化率を0.8%以上とすることにより、前述した断熱材2を含むライニング構造体とした場合に、耐火物施工後の予熱時及び溶融金属容器として使用後(稼動後)に、アルミナとマグネシアのスピネル化によって内張り耐火物4を緻密化して耐食性を向上する効果が得られる。ここで、熱処理温度を1500℃、熱処理時間を3時間としたのは、溶融金属容器として使用後(稼動後)の内張り耐火物4の稼動面側の温度履歴を考慮して、スピネル化による内張り耐火物4の緻密化の指標とするためである。
また、1500℃の熱処理後の室温での線変化率が、0.8%未満では、断熱材2を含むライニング構造体とした場合においても、内張り耐火物4を緻密化して耐食性を向上する効果が十分に得られない。一方、断熱材2の層を含まないライニング構造体においては、1500℃の熱処理後の室温での線変化率を0.8%以上とすると、施工後の予熱時に低温でスピネル化する比率が低いために、内張り耐火物4の使用(稼動)初期にスピネル化による膨張が急激に進行するので、内張り耐火物4の使用開始後の急激な温度上昇時の熱膨張とスピネル化による膨張との合成膨張によって割れが生じて、スピネル化による耐火物の緻密化で耐食性が向上して耐火物寿命を延長する効果が十分に享受できなくなるおそれがある。
さらに、1500℃の熱処理後の室温での線変化率は1.5%以上とすることが、内張り耐火物4を緻密化して耐食性を向上するためにより望ましい。ここで、1500℃熱処理後の線変化率は、正値が膨張、負値が収縮にそれぞれ対応し、ペリクレースまたは焼成ドロマイトとして耐火物に含有させる耐火物のマグネシアの含有量を増加させる等の方法によって増加が可能であり、また、不純物等として耐火物中に含有されるチタニア、酸化鉄、シリカの含有量を増加させる等の方法によって減少するように調整できる。
(比較例4)内張り耐火物4として、94質量%アルミナ−3質量%マグネシアで、マグネシアの95質量%以上がペリクレースとして配合された材質の流し込み不定形耐火物を用い、比較例1と同様の断熱シートを施工した。この結果、内張り耐火物4の寿命が、従来例よりは長いが比較例3よりは短くなった。これは、ペリクレース比率の高いマグネシアを用いても、マグネシア総量が4質量%未満では1500℃の熱処理後の室温での線変化率が0.7%と低く、耐火物の緻密化の効果が十分得られないためと考えられた。
(比較例5)内張り耐火物4として、やや不純物の多いアルミナ原料を用い、90質量%アルミナ−6質量%マグネシアで、マグネシアの95質量%以上がペリクレースとして配合し、アルミナ原料から来る不純物(チタニア、酸化鉄、シリカ)が1質量%である、1500℃の熱処理後の線変化率が0.7%の材質の流し込み不定形耐火物を用い、比較例1と同様の断熱シートを施工した。この結果、内張り耐火物4の寿命が、従来例よりは長いが比較例3よりは短くなった。これは、ペリクレース比率の高いマグネシアを用いても、低融点の液相が生じやすい不純物の影響で1500℃の熱処理後の室温での線変化率が0.7%と低く、耐火物の緻密化の効果が十分得られないためと考えられた。
なお、他の比較例、従来例及び本発明例1で用いた内張り耐火物4では、アルミナ原料から来る不純物(チタニア、酸化鉄、シリカ)は0.5質量%であり、表1に示した何れの試験例においても、組成として示した数値の合計以外の残部は、マグネシア原料及びアルミナセメントから来るアルミナ及びマグネシア以外の不純物などの成分である。
2 断熱材
3 永久張り耐火物
4 内張り耐火物
Claims (3)
- 鉄皮側から順に、永久張り耐火物と、内張り耐火物とを有する溶融金属容器のライニング構造体の製造方法であって、
前記鉄皮と前記永久張り耐火物の間に、熱伝達係数が100W/m2K以下の断熱材を設け、
前記内張り耐火物として、アルミナ60質量%以上、及びマグネシア4質量%以上を含有し、かつ、1500℃で3時間熱処理した前後で室温での線変化率が0.8%以上である不焼成耐火物および/または不定形耐火物を施工し、
前記溶融金属容器の使用前に、前記内張り耐火物の稼動面を800℃以上1300℃未満の温度で予熱する、溶融金属容器のライニング構造体の製造方法。 - 請求項1に記載の溶融金属容器のライニング構造体の製造方法であって、前記溶融金属容器の使用前に、前記内張り耐火物の稼動面を800℃以上1200℃以下の温度で予熱することを特徴とする、溶融金属容器のライニング構造体の製造方法。
- 施工前の前記内張り耐火物は、前記マグネシアの50質量%以上をペリクレースまたは焼成ドロマイトを含み、
前記溶融金属容器の使用前の予熱では、施工前の前記内張り耐火物において、ペリクレースまたは焼成ドロマイトであったマグネシアの一部が、アルミナとスピネル化するまで予熱する請求項1または2に記載の溶融金属容器のライニング構造体の製造方法。
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