JPH02199089A - Production of metal-impregnated calcined refractory - Google Patents
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Classifications
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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- C04B41/51—Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、金属製造炉および熱処理炉等に用いられる焼
成耐火物の製造方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing fired refractories used in metal manufacturing furnaces, heat treatment furnaces, and the like.
［従来の技術］
加圧炉等の熱処理炉の内壁に用いられた耐火物は、約１
０００℃以上の苛酷な条件下に曝されるので、徐々に表
面剥離が起こってしまう。一方、転炉、取鍋、脱ガス炉
等の溶湯容器の内壁は、溶湯およびスラグに接触し、溶
損や剥離を生じる。[Prior art] Refractories used for the inner walls of heat treatment furnaces such as pressurized furnaces have a
Since it is exposed to harsh conditions of 000°C or higher, surface peeling gradually occurs. On the other hand, the inner walls of molten metal containers such as converters, ladles, and degassing furnaces come into contact with molten metal and slag, causing erosion and peeling.
特に、スラグラインでは、内壁耐火物が著しく溶損し、
更に溶融スラグが耐火物内部に侵入することにより耐火
物組織が破壊されてしまう。上記の問題点を解決するた
めに、耐火物には、耐スポーリング性と耐スラグ浸潤性
が要求されている。In particular, in slag lines, the inner wall refractories are severely eroded and
Furthermore, the structure of the refractory is destroyed by the molten slag penetrating into the interior of the refractory. In order to solve the above problems, refractories are required to have spalling resistance and slag infiltration resistance.
スポーリングとは、耐火物が熱衝撃、機械的または構造
的原因により割れを起こし、損壊する減少をいう。熱衝
撃によるスポーリング（以下、熱的スポーリングという
）は、急熱急冷時の熱応力により発生する。機械的原因
によるスポーリング（以下、機械的スポーリングという
）は、主に機械の作動による耐火物の損傷により発生す
る。また、構造的原因によるスポーリング（以下、構造
的スポーリングという）は、主にスラグの浸潤と関連し
て発生する。すなわち、レンガの開気孔に浸潤したスラ
グによって周囲のレンガ母材に熱応力が加わり、母材の
損壊を生じる。Spalling refers to the reduction in refractories that crack and fail due to thermal shock, mechanical or structural causes. Spalling due to thermal shock (hereinafter referred to as thermal spalling) occurs due to thermal stress during rapid heating and cooling. Spalling due to mechanical causes (hereinafter referred to as mechanical spalling) mainly occurs due to damage to refractories caused by mechanical operation. Furthermore, spalling due to structural causes (hereinafter referred to as structural spalling) mainly occurs in association with slag infiltration. That is, the slag infiltrated into the open pores of the brick applies thermal stress to the surrounding brick base material, causing damage to the base material.
これらのスポーリングのうち、機械的スポーリングは、
装置等の改良によりある程度まで改善することができる
。したがって、耐火レンガの特性の点では、特に耐熱的
スポーリング性および耐構造的スポーリング性の改善が
望まれる。耐構造的スポーリング性を改善するためには
、上記理由から耐スラグ浸潤性を改善しなければならな
い。また、スラグの浸潤はレンガ表面からの母材の溶損
を増大するから、溶損を抑制する意味からも耐スラグ浸
潤性に優れた耐火物が望まれている。Among these spallings, mechanical spalling is
This can be improved to some extent by improving equipment and the like. Therefore, in terms of the properties of refractory bricks, it is particularly desirable to improve the thermal spalling resistance and the structural spalling resistance. In order to improve the structural spalling resistance, the slag infiltration resistance must be improved for the above reasons. Furthermore, since slag infiltration increases erosion loss of the base material from the brick surface, a refractory with excellent slag infiltration resistance is desired in order to suppress erosion loss.
これらの特性に比較的優れた耐火レンガとして、高アル
ミナ質レンガ、シャモットレンガ、マグネシアレンガ、
クロム・マグネシア質レンガ等が使用されている。また
最近では、耐熱的スポーリング性を改善したマグネシア
・カーボン質レンガ等の黒鉛添加耐火物や、金属ファイ
バーを含有するキャスタブル等が実用化されている。Refractory bricks with relatively excellent properties include high alumina bricks, chamotte bricks, magnesia bricks,
Chrome and magnesia bricks are used. Recently, graphite-added refractories such as magnesia-carbon bricks with improved heat-resistant spalling properties and castables containing metal fibers have been put into practical use.
さらに、耐スラグ浸潤性を改善するために、レンガの多
孔体にタールを含浸させたタール含浸レンガが、転炉や
ステンレス精練炉等の内張りに使用されている。タール
含浸レンガは、レンガの開気孔にタールが充填されてい
るので、スラグの浸潤が防止され、構造的スポーリング
が抑制される。Further, in order to improve slag infiltration resistance, tar-impregnated bricks, which are porous bricks impregnated with tar, are used for lining converters, stainless steel smelting furnaces, and the like. In tar-impregnated bricks, the open pores of the bricks are filled with tar, which prevents slag infiltration and suppresses structural spalling.
タール含浸レンガを製造する方法の一つに、ドロマイト
粉末をタールを結合剤として混合成形し、これを焼成し
て所望の見掛は気孔率とし、溶媒に希釈したタールに真
空槽内で常温常圧下にて浸漬する方法がある。One of the methods for manufacturing tar-impregnated bricks is to mix and mold dolomite powder with tar as a binder, then sinter it to obtain the desired apparent porosity, and then mix the tar diluted with a solvent in a vacuum chamber at room temperature. There is a method of immersion under pressure.
また、タール含浸レンガを製造する他の方法の一つに、
ドロマイト粉末をタールを結合剤として混合成形し、こ
れを焼成して所望の見掛は気孔率とし、真空槽内で温度
２００乃至３００℃のタールバスに浸漬し、これに３乃
至４ ｋｇ／ ｃｄの圧力を加える方法がある。Also, one of the other methods of producing tar-impregnated bricks is
Dolomite powder is mixed and molded using tar as a binder, fired to obtain the desired apparent porosity, immersed in a tar bath at a temperature of 200 to 300°C in a vacuum chamber, and then mixed with 3 to 4 kg/cd of dolomite powder. There is a way to apply pressure.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上記のタール含浸レンガは、炉等に使用
した場合、高熱によりタールを含浸させるために用いた
溶媒が揮発してしまい、レンガの見掛は気孔率が上昇し
てしまう。このため、スラグの浸潤を十分に防止するこ
とができず、一般にレンガの寿命が短い。また、大型の
レンガを製造することが困難である。[Problems to be Solved by the Invention] However, when the above-mentioned tar-impregnated bricks are used in a furnace or the like, the solvent used to impregnate the tar evaporates due to high heat, and the apparent porosity of the bricks becomes low. It will rise. For this reason, it is not possible to sufficiently prevent slag infiltration, and the life of the bricks is generally short. Also, it is difficult to manufacture large-sized bricks.
一般に、耐スラグ浸潤性を向上させるためには耐火物を
ち密化すればよいが、ち密化しすぎると熱的スポーリン
グが起り易くなる。このように、耐スラグ浸潤性および
耐スポーリング性の双方を向上させることは困難である
。Generally, in order to improve the slag infiltration resistance, it is sufficient to densify the refractory, but if it is densified too much, thermal spalling tends to occur. Thus, it is difficult to improve both slag infiltration resistance and spalling resistance.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐スラ
グ浸潤性、耐構造的スポーリング性並びに耐熱的スポー
リング性に優れた焼成耐火物の製造方法を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a fired refractory having excellent slag infiltration resistance, structural spalling resistance, and heat resistant spalling resistance.
［課題を解決するための手段］
本発明の目的は、多孔質の焼成耐火物を予熱する工程と
、予熱された焼成耐火物の開気孔内に存在するガスを脱
気する工程と、脱気された焼成耐火物を・シリンダ状容
器内の溶融金属中に浸漬する工程と、前記シリンダ状容
器内に摺動自在に設けられたピストン状加圧板によって
焼成耐火物が浸漬されている溶融金属に圧力を印加する
ことにより、溶融金属を焼成耐火物に含浸させる工程と
を具備する金属含浸焼成耐火物の製造方法によって達成
することができる。[Means for Solving the Problems] The objects of the present invention are to provide a step of preheating a porous fired refractory, a step of degassing the gas present in the open pores of the preheated fired refractory, and a step of degassing the fired refractory. A step of immersing the baked refractory into molten metal in a cylindrical container, and a piston-shaped pressure plate slidably provided in the cylindrical container into the molten metal in which the fired refractory is immersed. This can be achieved by a method for manufacturing a metal-impregnated fired refractory, which includes a step of impregnating the fired refractory with molten metal by applying pressure.
焼成耐火物とは、成形後に焼成工程を経て焼結された耐
火物のことであり、例えば高アルミナ質レンガ、マグネ
シア質レンガ、クロム争マグネシア質レンガ、およびシ
ャモットレンガ等がある。A fired refractory is a refractory that is sintered through a firing process after being formed, and includes, for example, a high alumina brick, a magnesia brick, a chromium-magnesia brick, and a chamotte brick.
なお、本発明の金属含浸焼成耐火物の製造方法において
、焼成耐火物を溶融金属中に浸漬する工程の前に、焼成
耐火物を予熱する工程を必ず行なうならば、予熱工程、
脱気工程、および浸漬工程は任意の順序で行なうことが
できる。In addition, in the method for producing a metal-impregnated fired refractory of the present invention, if the step of preheating the fired refractory is always performed before the step of immersing the fired refractory in the molten metal, the preheating step,
The degassing step and the soaking step can be performed in any order.
［作用］
本発明に予熱工程を設けた理由は、焼成耐火物を予熱せ
ず、そのままの温度（すなわち室温）で溶融金属中に浸
漬すると、焼成耐火物表面と溶融金属との温度差がかな
り大きいため、溶融金属は焼成耐火物表面で急激に冷却
され凝固してしまい、焼成耐火物表面に溶融金属の被膜
が生じてしまうからである。焼成耐火物表面に金属被膜
が生じると、それ以上焼成耐火物内部に金属を含浸させ
ることが不可能になる。したがって、溶融金属中に浸漬
する前に、焼成耐火物を予め加熱することにより、溶融
金属との温度差をできるだけ小さくし、焼成耐火物表面
で溶融金属が凝固することを防止し、また耐火物の熱的
スポーリングを防止する必要がある。[Function] The reason why the preheating step is provided in the present invention is that if the fired refractory is immersed in the molten metal at the same temperature (i.e., room temperature) without preheating, there will be a considerable temperature difference between the surface of the fired refractory and the molten metal. Because of the large size, the molten metal is rapidly cooled and solidified on the surface of the fired refractory, resulting in a film of molten metal on the surface of the fired refractory. Once a metal film is formed on the surface of the fired refractory, it becomes impossible to impregnate the interior of the fired refractory with metal any further. Therefore, by preheating the fired refractory before immersing it in the molten metal, the temperature difference between the fired refractory and the molten metal can be made as small as possible to prevent the molten metal from solidifying on the surface of the fired refractory. It is necessary to prevent thermal spalling.
本発明に脱気工程を設けた理由は、焼成耐火物の開気孔
中に空気が残存すると、金属の含浸が残存する空気によ
って阻止され困難になるからである。仮に、加圧するこ
とにより金属を含浸できたとしても、復圧後は開気孔中
の圧縮空気により金属の一部が押出されてしまう。した
がって、本脱気工程において、焼成耐火物をほぼ完全に
脱気することが重要である。The reason why a degassing step is provided in the present invention is that if air remains in the open pores of the fired refractory, impregnation of metal will be inhibited by the remaining air, making it difficult. Even if the metal could be impregnated by applying pressure, a portion of the metal would be extruded by the compressed air in the open pores after the pressure was restored. Therefore, in this degassing step, it is important to degas the fired refractory almost completely.
本発明に加圧工程を設けた理由は、焼成耐火物が浸漬し
ている溶融金属に圧力を印加しないと、焼成耐火物の内
部圧と溶融金属圧とが均衡し、溶融金属が焼成耐火物に
開気孔中に含浸されないがらである。逆に、印加する圧
力が焼成耐火物の圧縮強度を越えると、焼成耐火物自体
の損壊、金属含浸量の減少ならびに金属含浸後の焼成耐
火物の熱間強度の低下等が起こるので、圧力は焼成耐火
物の圧縮強度より小さくなければならない。The reason why the pressure step is provided in the present invention is that if no pressure is applied to the molten metal in which the fired refractory is immersed, the internal pressure of the fired refractory and the molten metal pressure will be balanced, and the molten metal will reach the fired refractory. While not impregnated into open pores. Conversely, if the applied pressure exceeds the compressive strength of the fired refractory, the fired refractory itself will be damaged, the amount of metal impregnated will decrease, and the hot strength of the fired refractory after metal impregnation will decrease. It must be less than the compressive strength of fired refractories.
以下、実施例において、図面を参照しながら本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるも
のではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail in Examples with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the Examples.
［実施例］
まず初めに、図面を参照しながら、本発明の金属含浸焼
成耐火物の製造方法に用いられる装置の一例について説
明する。[Example] First, an example of an apparatus used in the method for manufacturing a metal-impregnated fired refractory of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は、本発明に用いることができる金属含浸焼成耐
火物製造装置の一例を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a metal-impregnated fired refractory manufacturing apparatus that can be used in the present invention.
第１図によると、金属含浸焼成耐火物製造装置は、予熱
炉■、金属含浸加圧炉Ｉおよび焼鈍炉■を具備している
。According to FIG. 1, the metal-impregnated fired refractory manufacturing apparatus is equipped with a preheating furnace (1), a metal-impregnated pressure furnace (I), and an annealing furnace (2).
予熱炉■は、焼成耐火物を予め含浸させる金属の融点付
近まで加熱するための装置である。したがって、予熱炉
に要求される性能は、予熱炉壁が含浸させる金属の融点
付近まで耐えられるものであることと、予熱コイル１２
が焼成耐火物を含浸させる金属の融点付近まで加熱でき
ることである。The preheating furnace (2) is a device for heating the fired refractory to around the melting point of the metal with which it is pre-impregnated. Therefore, the performance required of the preheating furnace is that the walls of the preheating furnace can withstand near the melting point of the metal to be impregnated, and that the preheating coil 12
can be heated to near the melting point of the metal in which the fired refractory is impregnated.
上記の性能を有する加熱炉であれば、本発明に用いるこ
とができる。後述する通り、予熱工程を金属含浸加圧炉
■内で行なう場合は、本予熱炉■を設ける必要はない。Any heating furnace having the above performance can be used in the present invention. As will be described later, when the preheating step is carried out in the metal-impregnated pressurized furnace (2), it is not necessary to provide this preheating furnace (2).
金属含浸加圧炉ｌは、焼成耐火物を脱気し、溶融金属２
内に浸漬させ、圧力を印加することにより金属を含浸さ
せる装置である。第２図は、金属含浸加圧炉■の拡大図
である。これによると、金属含浸加圧炉Ｉ内には、加圧
装置１が配置されている。加圧装置１はピストン１ａと
シリンダ１ｂとからなっている。ピストン１ａをシリン
ダ１ｂに挿入することにより完全密封された空間３を形
成させ、ピストン１ａをシリンダｌｂ内に進入させるこ
とにより密封空間３に圧力を印加させることができる。The metal impregnation pressurized furnace 1 deaerates the fired refractory and converts the molten metal 2
This is a device that impregnates metal by immersing it in the liquid and applying pressure. FIG. 2 is an enlarged view of the metal impregnation pressurized furnace (2). According to this, a pressurizing device 1 is arranged in a metal impregnating pressurizing furnace I. The pressurizing device 1 consists of a piston 1a and a cylinder 1b. A completely sealed space 3 is formed by inserting the piston 1a into the cylinder 1b, and pressure can be applied to the sealed space 3 by entering the piston 1a into the cylinder lb.
したがって、ピストン１ａとシリンダ１ｂとの接触部分
４は密封性および摺動性に優れていなければならない。Therefore, the contact portion 4 between the piston 1a and the cylinder 1b must have excellent sealing properties and sliding properties.
さらに加圧装置ｌは、後述の通り、溶融金属２と接触ま
たは接近するため耐熱性であることと、がなりの圧力を
印加するため耐圧性であることが必要である。これらの
条件を満たす゛ため、加圧装置１の材質にはＣｒ４Ｃ３
およびＺｒＢ２等のセラミック材料を用いるのが好まし
い。Further, as will be described later, the pressurizing device 1 needs to be heat resistant because it comes into contact with or approaches the molten metal 2, and pressure resistant because it applies a gradual pressure. In order to satisfy these conditions, the material of the pressurizing device 1 is Cr4C3.
It is preferable to use ceramic materials such as ZrB2 and ZrB2.
ピストン１ａは、シリンダｌｂ内に挿入下降させること
によって密封空間３に圧力を印加させる装置である。ピ
ストン１ａは焼成耐火物保持装置５、搬送装置６、およ
び真空弁７を具備してる。The piston 1a is a device that applies pressure to the sealed space 3 by being inserted and lowered into the cylinder lb. The piston 1a is equipped with a fired refractory holding device 5, a conveying device 6, and a vacuum valve 7.
焼成耐火物保持装置５は、焼成耐火物とピストン１ａと
を連結させる装置である。焼成耐火物保持装置５には、
まず焼成耐火物をシリンダ１ｂや処理工程の途中で落と
さないようしっかりとピストン１ａと連結させておく保
持性が必要であり、さらに保持装置５は溶融金属２と接
触または接近するため耐熱性や、密封空間３での圧力に
曝されるため耐圧性等が必要である。これらの条件を満
たすものであれば、従来の保持装置を用いることができ
る。搬送装置６は、主にレール８、駆動装置（図示せず
）、および制御装置（図示せず）からなっている。この
搬送装置６を設けることにより、本発明を連続化あるい
は自動化することができる。The fired refractory holding device 5 is a device that connects the fired refractory and the piston 1a. The fired refractory holding device 5 includes:
First of all, it is necessary to have the ability to firmly connect the fired refractory to the cylinder 1b or the piston 1a so as not to drop it during the processing process.Furthermore, since the holding device 5 comes into contact with or approaches the molten metal 2, it must have heat resistance, Since it is exposed to pressure in the sealed space 3, pressure resistance is required. Any conventional holding device can be used as long as it satisfies these conditions. The transport device 6 mainly includes rails 8, a drive device (not shown), and a control device (not shown). By providing this conveying device 6, the present invention can be made continuous or automated.
搬送装置６には、従来のものを用いることができる。真
空弁７は真空ポンプ（図示せず）等を具備しているもの
であり、密封空間３を減圧する装置である。これによっ
て焼成耐火物１３の開気孔中にあるガスを脱気すること
ができる。A conventional conveyance device 6 can be used. The vacuum valve 7 is equipped with a vacuum pump (not shown), etc., and is a device for reducing the pressure in the sealed space 3. This allows the gas present in the open pores of the fired refractory 13 to be evacuated.
シリンダ１ｂは、焼成耐火物１３の開気孔中に含浸させ
る溶融金属２を収容しておく装置である。The cylinder 1b is a device that stores molten metal 2 to be impregnated into the open pores of the fired refractory 13.
シリンダ１ｂの周囲には、加熱コイル９が配置させてい
る。この加熱コイル９はシリンダ１ｂを加熱して、金属
を溶融状態に維持するためのものである。したがって、
加熱コイル９には、含浸させる金属の融点まで加熱でき
るものを用いる。A heating coil 9 is arranged around the cylinder 1b. This heating coil 9 is for heating the cylinder 1b and maintaining the metal in a molten state. therefore,
The heating coil 9 is one that can be heated to the melting point of the metal to be impregnated.
焼鈍炉ｍは、金属を含浸させた焼成耐火物を焼鈍するた
めのものであり、従来の焼鈍炉を用いることができる。The annealing furnace m is for annealing the fired refractory impregnated with metal, and a conventional annealing furnace can be used.
なお、上記の予熱炉■、金属含浸加圧炉Ｉおよび焼鈍炉
■は、必ずしも一体化されている必要はない。Note that the preheating furnace (1), metal impregnation pressure furnace (1), and annealing furnace (2) described above do not necessarily need to be integrated.
以下、本発明の金属含浸焼成耐火物の製造方法を詳しく
説明する。Hereinafter, the method for manufacturing the metal-impregnated fired refractory of the present invention will be explained in detail.
本発明の金属含浸焼成耐火物の製造方法は、焼成耐火物
を予熱する工程と、焼成耐火物の開気孔に金属を含浸さ
せる工程と、金属を含浸させた焼成耐火物を焼鈍する工
程とに分けることができる。The method for producing a metal-impregnated fired refractory of the present invention includes a step of preheating the fired refractory, a step of impregnating the open pores of the fired refractory with metal, and a step of annealing the fired refractory impregnated with the metal. Can be divided.
以下、図面を参照しながら、各工程ごとに説明する。Each step will be explained below with reference to the drawings.
予熱工程
予熱工程は溶融金属中に浸漬する前に、焼成耐火物を予
熱するものである。Preheating Step The preheating step is to preheat the fired refractory before immersing it in molten metal.
予熱工程の目的は、以下の通りである。The purpose of the preheating step is as follows.
焼成耐火物は、次工程において、溶融金属中に浸漬され
る。溶融金属は、かなりの高温（例えば、ステンレスで
は、１４５０℃以上）であり、焼成耐火物を予熱せずに
そのまま溶融金属に含浸すると、その温度差により溶融
金属は焼成耐火物との接触面で急激に冷却され凝固して
しまう。また、焼成耐火物は急冷されるため激しく熱的
スポーリングを起こし、損壊してしまう可能性もある。The fired refractory is immersed in molten metal in the next step. Molten metal has a fairly high temperature (for example, 1450°C or higher for stainless steel), and if fired refractories are directly impregnated with molten metal without preheating, the molten metal will heat up at the contact surface with the fired refractories due to the temperature difference. It cools rapidly and solidifies. Furthermore, since fired refractories are rapidly cooled, they may undergo severe thermal spalling and may be damaged.
その結果、焼成耐火物表面に金属被膜が生じてしまい、
それ以上金属を含浸させることができない。As a result, a metal film is formed on the surface of the fired refractory,
No further metal can be impregnated.
そこで、浸漬前に焼成耐火物を予熱することにょって、
焼成耐火物表面と溶融金属の温度差をできるだけ小さく
し、焼成耐火物表面での溶融金属の凝固を防ぐのである
。Therefore, by preheating the fired refractory before dipping,
The temperature difference between the surface of the fired refractory and the molten metal is made as small as possible to prevent the molten metal from solidifying on the surface of the fired refractory.
予熱温度は含浸させる金属の融点以上が好ましいが、本
予熱工程の目的を達せられるならば、融点より小さくて
もよい。予熱工程に用いる予熱炉■は、所望の温度が得
られ、かつ耐熱性ならば、従来のものを用いることがで
きる。The preheating temperature is preferably higher than the melting point of the metal to be impregnated, but may be lower than the melting point as long as the purpose of the preheating step can be achieved. As the preheating furnace (2) used in the preheating step, a conventional one can be used as long as it can obtain the desired temperature and is heat resistant.
なお、予熱工程は金属含浸加圧炉Ｉにおいて行なうこと
もできる。この場合は、予熱炉■は不要である。金属含
浸加圧炉■で予熱を行なうには、焼成耐火物を保持した
ピストン１ａをシリンダ１ｂに挿入した後、溶融金属中
に含浸する前に、加熱コイル９によって加熱すればよい
。このように、金属含浸加圧炉Ｉ内で予熱工程を行なう
ことによって、本発明に用いる装置を簡略化することが
できる。Note that the preheating step can also be performed in the metal impregnated pressurized furnace I. In this case, the preheating furnace (2) is not necessary. To perform preheating in the metal impregnation pressurized furnace (2), the piston 1a holding the fired refractory may be inserted into the cylinder 1b and then heated by the heating coil 9 before being impregnated into the molten metal. By performing the preheating process in the metal impregnated pressurized furnace I in this manner, the apparatus used in the present invention can be simplified.
金属含浸工程
本金属含浸工程は、さらに以下の３工程に分けることが
できる。Metal Impregnation Process This metal impregnation process can be further divided into the following three steps.
（ａ）脱気工程
本脱気工程は、焼成耐火物の開気孔中に存在する空気を
除去することが目的である。(a) Deaeration step The purpose of this deaeration step is to remove air present in the open pores of the fired refractory.
焼成耐火物１３の開気孔からガスを除去する理由は、開
気孔内にガスが存在すると、以下の加圧工程（ｃ）での
加圧により含浸した金属が、復圧後、開気孔内の圧縮ガ
スによって排出されてしまうからである。脱気工程は、
既述した予熱工程の前または後のいずれで行なってもよ
い。The reason why gas is removed from the open pores of the fired refractory 13 is that if gas exists in the open pores, the metal impregnated by the pressurization in the following pressurizing step (c) will be removed from the open pores after the pressure is restored. This is because they are discharged by compressed gas. The degassing process is
It may be performed either before or after the preheating step described above.
脱気工程は、焼成耐火物１３を保持したピストン１ａを
シリンダ１ｂ内に挿入し密封空間３を形成した後、真空
ポンプ（図示せず）等を具備した真空弁７で減圧するこ
とにより行なうことができる。その際、焼成耐火物１３
を保持したピストン１ａをシリンダｌｂ内に挿入すると
き、シリンダｌｂ内に収容されている溶融金属の上面１
０とピストン１ａの下面１１の間にある程度の距離を設
ける必要がある。この距離が小さすぎると、減圧したと
きに溶融金属２が真空弁７から外部に吸い出されてしま
うからである。この距離は、減圧する程度および溶融金
属２の重量等に依存し、その組合わせによって変化する
。したがって、前記距離はシリンダ１ｂ内の溶融金属量
を調節したり、ピストン１ａをシリンダ１ｂに挿入させ
る距離を調節したりして所望の効果が得られるよう便宜
選択する。The degassing step is performed by inserting the piston 1a holding the fired refractory 13 into the cylinder 1b to form a sealed space 3, and then reducing the pressure with a vacuum valve 7 equipped with a vacuum pump (not shown) or the like. Can be done. At that time, the fired refractory 13
When the piston 1a holding the molten metal 1a is inserted into the cylinder lb, the upper surface 1
It is necessary to provide a certain distance between the piston 1a and the lower surface 11 of the piston 1a. This is because if this distance is too small, the molten metal 2 will be sucked out from the vacuum valve 7 when the pressure is reduced. This distance depends on the degree of pressure reduction, the weight of the molten metal 2, etc., and changes depending on the combination thereof. Therefore, the distance is conveniently selected so as to obtain a desired effect by adjusting the amount of molten metal in the cylinder 1b or adjusting the distance by which the piston 1a is inserted into the cylinder 1b.
また、ピストン１ａに保持された焼成耐火物がシリンダ
１ｂの外にある状態で、金属含浸加圧炉Ｉ全体を減圧し
、焼成耐火物を脱気することもできる。しかし、この方
法では金属含浸加圧炉ｌの全体を減圧するため、比較的
大規模な真空ポンプを必要とする。Alternatively, the entire metal-impregnated pressure furnace I can be depressurized and the fired refractory can be degassed while the fired refractory held by the piston 1a is outside the cylinder 1b. However, this method requires a relatively large-scale vacuum pump in order to reduce the pressure in the entire metal impregnation pressurized furnace 1.
焼成耐火物を脱気するためには、密封空間３または金属
含浸加圧炉Ｉ全体を可能な限り減圧することが望ましい
。しかしながら、実際には、密封空間３内に溶融金属２
が存在するため、該溶融金属２の蒸気圧を考慮して減圧
を行わなければならない。本発明においては、１０−２
乃至２０ ｔｏｒｒ程度の減圧が好ましい。In order to degas the fired refractory, it is desirable to reduce the pressure in the sealed space 3 or the entire metal-impregnated pressurized furnace I as much as possible. However, in reality, there is molten metal 2 in the sealed space 3.
exists, the pressure must be reduced in consideration of the vapor pressure of the molten metal 2. In the present invention, 10-2
A reduced pressure of about 20 torr is preferable.
（ｂ）浸漬工程
本浸漬工程は、焼成耐火物を溶融金属中に浸漬する工程
であり、ピストン１ａに保持された焼成耐火物１３を溶
融金属２中に浸漬することにより行なう。これは、焼成
耐火物１３が溶融金属２に浸漬されるまでピストン１ａ
を下降させることによって容易に行なうことができる。(b) Immersion step The main dipping step is a step of immersing the fired refractory into molten metal, and is carried out by immersing the fired refractory 13 held by the piston 1a into the molten metal 2. This continues until the fired refractory 13 is immersed in the molten metal 2.
This can be easily done by lowering the
また、焼成耐火物１３を保持装置５から外して落下させ
てもよい。なお、浸漬工程を行なうとき、真空弁７を閉
じておくのが好ましい。Alternatively, the fired refractory 13 may be removed from the holding device 5 and dropped. Note that when performing the dipping step, it is preferable to keep the vacuum valve 7 closed.
金属の含浸速度は、溶融金属２の焼成耐火物１３に対す
るぬれ性と、焼成耐火物１３の気孔率と、次工程による
圧力とに依存する。したがって、含浸時間は、用いる焼
成耐火物の種類および含浸させる金属の種類の組合わせ
により変化するので一慨には言えないが、５〜３０分程
度である。The metal impregnation rate depends on the wettability of the molten metal 2 to the fired refractory 13, the porosity of the fired refractory 13, and the pressure of the next step. Therefore, the impregnation time varies depending on the combination of the type of fired refractory used and the type of metal to be impregnated, so it cannot be generalized, but it is about 5 to 30 minutes.
先の脱気工程（ａ）と本浸漬工程（ｂ）は、任意の順序
で行うことができる。すなわち、脱気工程は焼成耐火物
を溶融金属２に浸漬した状態で行なってもよい。しかし
、予熱工程は本含浸工程の前に行なわなければならない
。これは前述した通り、溶融金属に浸漬する前に焼成耐
火物を予熱することにより、焼成耐火物表面で溶融金属
が凝固するのを防止するためである。The previous degassing step (a) and the main dipping step (b) can be performed in any order. That is, the degassing step may be performed while the fired refractory is immersed in the molten metal 2. However, a preheating step must be performed before the main impregnation step. This is because, as described above, preheating the fired refractory before immersing it in the molten metal prevents the molten metal from solidifying on the surface of the fired refractory.
なお、焼成耐火物の脱気を完全に行なうことができると
いう点から、浸漬工程の前に脱気工程を行なうのが好ま
しい。In addition, from the viewpoint that the fired refractory can be completely degassed, it is preferable to perform the deaeration step before the dipping step.
（ｃ）加圧工程
本加圧工程の目的は、焼成耐火物１３が溶融金属２内に
浸漬されているあいだ、ピストン１ａによって加圧し、
その圧力を以て金属を焼成耐火物１３の開気孔内に含浸
させることである。(c) Pressurizing process The purpose of this pressurizing process is to pressurize the fired refractory 13 with the piston 1a while it is immersed in the molten metal 2,
The pressure is used to impregnate the open pores of the fired refractory 13 with metal.
加圧方法としては、例えば以下の手段を用いることがで
きる。As a pressurizing method, for example, the following means can be used.
浸漬工程（ｂ）が終了した状態でピストン１ａが溶融金
属２の液面から離間しているときは、ピストン１ａと溶
融金属２との間の密封空間３に高圧ガスを導入すること
によって、加圧を行なうことができる。その場合、ピス
トン１ａをさらに下降させることによって、加圧効果を
高めることができる。場合によっては、特に高圧ガスを
用いることなく、密封空間３を常圧に戻した後にピスト
ン１ａを下降させるだけで所望の加圧を行なうことがで
きる。また、条件的に可能な場合には、ピストン１ａを
溶融金属２の液面に接触させた状態で下方に押圧するこ
とにより、溶融金属２を直接加圧してもよい。When the piston 1a is separated from the liquid level of the molten metal 2 after the dipping step (b), high pressure gas is introduced into the sealed space 3 between the piston 1a and the molten metal 2. pressure can be applied. In that case, the pressurizing effect can be enhanced by further lowering the piston 1a. In some cases, desired pressurization can be achieved by simply lowering the piston 1a after returning the sealed space 3 to normal pressure, without using particularly high-pressure gas. Furthermore, if conditions permit, the molten metal 2 may be directly pressurized by pressing the piston 1a downward while in contact with the liquid surface of the molten metal 2.
先にも述べた通り、焼成耐火物１３への金属の含浸難易
（含浸速度）は、溶融金属２の焼成耐火物１３に対する
ぬれ性と、焼成耐火物１３の見掛は気孔率と、本加圧工
程で適用する圧力とに依存する。しかしながら、前記ぬ
れ性および見掛は気孔率を改善することには、ある程度
の限界がある。As mentioned earlier, the difficulty of impregnating the fired refractory 13 with metal (impregnation speed) depends on the wettability of the molten metal 2 to the fired refractory 13, the apparent porosity of the fired refractory 13, and the main processing. It depends on the pressure applied in the pressure step. However, there are certain limits to improving the wettability and apparent porosity.
したがって、焼成耐火物１３に金属を含浸させる難易は
、主に本加圧工程で印加する圧力に依存することになる
。一般に、高い圧力を印加するほど金属を含浸させるこ
とができる。しかしながら、印加する圧力が焼成耐火物
の圧縮強度以上になると、焼成耐火物自体の破壊、金属
含浸量の減少あるいは金属含浸後の焼成耐火物の熱間強
度の低下が生じるので、焼成耐火物の圧縮強度より小・
さい圧力を印加しなければならない。また、焼成耐火物
に圧力を印加しない場合は、焼成耐火物の内部圧と溶融
金属用均衡し、溶融金属を開気孔内部に含浸させること
ができないので、ある程度の圧力を印加しなければなら
ない。Therefore, the difficulty in impregnating the fired refractory 13 with metal depends mainly on the pressure applied in the main pressurization step. Generally, the higher the pressure applied, the more metal can be impregnated. However, if the applied pressure exceeds the compressive strength of the fired refractory, the fired refractory itself may be destroyed, the amount of metal impregnated may decrease, or the hot strength of the fired refractory after metal impregnation may decrease. Less than compressive strength
A minimum pressure must be applied. In addition, if pressure is not applied to the fired refractory, the internal pressure of the fired refractory and the molten metal cannot be balanced and the molten metal cannot be impregnated into the open pores, so a certain amount of pressure must be applied.
したがって、本加圧工程で印加する圧力は、焼成耐火物
の種類と含浸させる金属の種類の組合わせによって変化
するので一慨には言えないが、約１ ｋｇ／ ｃ−以上
であることが必要であり、かつ本発明に用いる焼成耐火
物の圧縮強度より小さいことが必要である。Therefore, the pressure applied in this pressurization process cannot be generalized because it changes depending on the combination of the type of fired refractory and the type of metal to be impregnated, but it needs to be about 1 kg/c- or more. It is necessary that the compressive strength is smaller than the compressive strength of the fired refractory used in the present invention.
焼鈍工程
前記浸漬］工程では、焼成耐火物１３は溶融金属２中に
浸漬されており、焼成耐火物自体もかなりの高温になっ
ている。この焼成耐火物を室温まで冷却する際、急激に
冷却すると、焼成耐火物中に含浸された金属が急激に凝
固し、焼成耐火物に割れやひびが生じてしまう。したが
って、本焼鈍工程によって、高温まで加熱された焼成耐
火物を徐々に室温まで冷却する。本焼鈍工程には、従来
の焼鈍炉を用いることができる。In the immersion step of the annealing process, the fired refractory 13 is immersed in the molten metal 2, and the fired refractory itself is at a fairly high temperature. If the fired refractory is cooled rapidly to room temperature, the metal impregnated in the fired refractory will rapidly solidify, resulting in cracks and cracks in the fired refractory. Therefore, in the main annealing process, the fired refractory heated to a high temperature is gradually cooled to room temperature. A conventional annealing furnace can be used in the main annealing step.
上述の予熱工程、金属含浸工程および焼鈍工程によって
、焼成耐火物の開気孔に金属を含浸させることができる
。例えば、見掛は気孔率１４容積％のアルミナレンガを
脱気し、溶融アルミニウム中に浸漬し、３ ｋｇ ／
ｃ−の圧力をかけて、金属を含浸させた場合、見掛は気
孔率は０，１容積％まで低下した。The open pores of the fired refractory can be impregnated with metal through the preheating step, metal impregnation step, and annealing step described above. For example, an alumina brick with an apparent porosity of 14% by volume is degassed, immersed in molten aluminum, and 3 kg /
When the metal was impregnated under a pressure of c-, the apparent porosity decreased to 0.1% by volume.
［発明の効果］
本発明の方法によって、焼成耐火物の開気孔に金属を含
浸させることができ、耐スポーリング性および耐スラグ
浸潤性が優れている金属含浸焼成耐火物を製造すること
ができる。[Effects of the Invention] By the method of the present invention, the open pores of a fired refractory can be impregnated with metal, and a metal-impregnated fired refractory with excellent spalling resistance and slag infiltration resistance can be manufactured. .
第１図は、本発明の金属含浸焼成耐火物の製造方法に用
いることができる装置の一例を示した図。
第２図は、金属含浸加圧炉の断面図。
１・・・加圧装置、２・・・溶融金属、３・・・密封空
間、５・・・焼成耐火物保持装置、６・・・搬送装置、
８・・・真空弁、９・・・加熱コイル、１２・・・予熱
コイル、１３・・・焼成耐火物
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦FIG. 1 is a diagram showing an example of an apparatus that can be used in the method for manufacturing a metal-impregnated fired refractory of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the metal impregnating pressurized furnace. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Pressure device, 2... Molten metal, 3... Sealed space, 5... Calcined refractory holding device, 6... Conveying device,
8... Vacuum valve, 9... Heating coil, 12... Preheating coil, 13... Fired refractory applicant's agent, patent attorney Takehiko Suzue
Claims (3)
た焼成耐火物の開気孔内に存在するガスを脱気する工程
と、脱気された焼成耐火物をシリンダ状容器内の溶融金
属中に浸漬する工程と、前記シリンダ状容器内に摺動自
在に設けられたピストン状加圧板によって焼成耐火物が
浸漬されている溶融金属に圧力を印加することにより、
溶融金属を焼成耐火物に含浸させる工程とを具備する金
属含浸焼成耐火物の製造方法。(1) A step of preheating porous fired refractory, a step of degassing the gas present in the open pores of the preheated fired refractory, and melting the degassed fired refractory in a cylindrical container. By applying pressure to the molten metal in which the fired refractory is immersed by a step of immersing it in the metal and a piston-shaped pressure plate slidably provided in the cylindrical container,
A method for producing a metal-impregnated fired refractory, comprising the step of impregnating the fired refractory with molten metal.
た焼成耐火物をシリンダ状容器内の溶融金属中に浸漬す
る工程と、溶融金属中に浸漬された焼成耐火物の開気孔
内に存在するガスを脱気する工程と、前記シリンダ状容
器内に摺動自在に設けられたピストン状加圧板によって
焼成耐火物が浸漬されている溶融金属に圧力を印加する
ことにより、溶融金属を焼成耐火物に含浸させる工程と
を具備する金属含浸焼成耐火物の製造方法。(2) Preheating the porous fired refractory, immersing the preheated fired refractory into molten metal in a cylindrical container, and inside the open pores of the fired refractory immersed in the molten metal. The molten metal is removed by applying pressure to the molten metal in which the fired refractory is immersed by a piston-shaped pressure plate slidably provided in the cylindrical container. A method for producing a metal-impregnated fired refractory, comprising the step of impregnating the fired refractory.
脱気する工程と、脱気された焼成耐火物を予熱する工程
と、予熱された焼成耐火物をシリンダ状容器内の溶融金
属中に浸漬する工程と、前記シリンダ状容器内に摺動自
在に設けられたピストン状加圧板によって焼成耐火物が
浸漬されている溶融金属に圧力を印加することにより、
溶融金属を焼成耐火物に含浸させる工程とを具備する金
属含浸焼成耐火物の製造方法。(3) A step of degassing the gas present in the open pores of the porous fired refractory, a step of preheating the degassed fired refractory, and a step of melting the preheated fired refractory in a cylindrical container. By applying pressure to the molten metal in which the fired refractory is immersed by a step of immersing it in the metal and a piston-shaped pressure plate slidably provided in the cylindrical container,
A method for producing a metal-impregnated fired refractory, comprising the step of impregnating the fired refractory with molten metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020789A JPH02199089A (en) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | Production of metal-impregnated calcined refractory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020789A JPH02199089A (en) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | Production of metal-impregnated calcined refractory |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH02199089A true JPH02199089A (en) | 1990-08-07 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH02199089A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000027776A1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP2020789A patent/JPH02199089A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000027776A1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
| US6649265B1 (en) | 1998-11-11 | 2003-11-18 | Advanced Materials International Company, Ltd. | Carbon-based metal composite material, method for preparation thereof and use thereof |
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