JPH05329620A - 溶融金属容器の内張り構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造安定性に優れ、目地損耗および亀裂の発
生・進展を防止した溶融金属容器の内張り構造を得る。 【構成】 内張り耐火物の材質を、側壁の高さ方向に対
して上部と下部に区分けすると共に、下部の内張り耐火
物に上部の内張り耐火物より残存膨張性が大きい材質を
配設したことを特徴とする溶融金属容器の内張り構造。 【効果】 内張り耐火物の目地開きあるいは亀裂の発生
が少なくなり、その耐用寿命が格段に向上する。溶銑は
融点が低く粘性が小さいために目地開きあるいは亀裂に
侵入しやすい。このため、溶銑鍋などの溶銑予備処理容
器の内張り構造において特に効果的である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、構造安定性に優れ、目
地損耗および亀裂の発生・進展を防止した溶融金属容器
の内張り構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属容器内張り材として、従来から
粘土質、アルミナ質、ジルコン質、アルミナースピネル
質、アルミナ−Ｃ質、マグネシア−Ｃ質などの定形ある
いは不定形の耐火物が使用されている。

【０００３】溶融金属容器の内張りは、定形耐火物であ
れば目地溶損、不定形耐火物では亀裂が損耗原因となっ
ている。そこで、定形耐火物を例にとれば、特開昭５６
−６３８６８号公報に見られるとおり、レンガに残存膨
張性を付与し、加熱冷却に伴う目地開きを抑制して、目
地に対する溶銑・溶鋼・スラグの侵入を防止することが
提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、残存膨張性の
高い耐火物は、使用中に膨張性を示したとき、耐火物間
の迫り合いによって亀裂の発生や結合組織の一部が破壊
する問題がある。このため、目地開きは抑制されても耐
用性は十分なものではない。

【０００５】溶銑は溶鋼などに比べて融点が低く、目地
や亀裂への侵入が容易である。このために、特に溶銑予
備処理容器の内張りにおいて、目地や亀裂の損耗が顕著
である。本発明は、溶融金属容器の内張りにおいて、亀
裂の発生や結合組織の破壊がなく、しかも目地開きの発
生を防止することにより、その耐用性を向上させること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】内張り耐火物の目地開き
や亀裂の原因は、炉操業に伴う加熱−冷却の繰り返しで
耐火物がクリープ変形することに加え、つぎ理由がある
と考えられる。すなわち、耐火物は加熱を受けて膨張す
ると、周囲方向が鉄皮に拘束されているため上部方向に
移動する。一方、その冷却時には収縮して元の位置の下
部方向に移動するが、外周のパーマ材との摩擦力によっ
てこの復元が完全なものではなく、内張りが定形耐火物
では目地開き、不定形耐火物であれば亀裂の発生を招く
ことになる。こうして生じた目地開き亀裂に、溶銑・溶
鋼あるいはスラグが侵入し、急激に損耗が拡大し耐火物
の寿命を低下させる。

【０００７】そこで本発明者らは、内張り耐火物の損耗
原因となる、炉操業に伴う内張り耐火物のこの上下方向
の移動を防止することを考えた。側壁の内張りの高さ方
向において、上部の耐火物は下部の耐火物の膨張によっ
て押し上げられるため、耐火物の移動距離は上部の方が
下部の耐火物よりも長くなる。そして、耐火物は冷却時
に収縮するが、その際に背面側のパーマ材などとの摩擦
作用を受け、長い距離を移動した上部の耐火物ほど元に
戻りにくい。したがって、上部の耐火物ほど目地開きや
亀裂の発生が著しい。

【０００８】本発明者らはこの観点に基づいて、上部に
残存膨張率の大きい耐火物を配設することにより、上部
の耐火物の目地開きや亀裂の発生を低減し、内張り全体
としての耐用性を向上させたものである。

【０００９】本発明は、内張り耐火物の材質を、側壁の
高さ方向に対して上部と下部に区分けすると共に、下部
の内張り耐火物に上部の内張り耐火物より残存膨張性が
大きい材質を配設したことを特徴とする溶融金属容器の
内張り構造である。

【００１０】以下、本発明をさらに詳しく説明する。単
に側壁全体の残存膨張性を抑えるためであれば、逆に、
下部には残存膨張率の小さい耐火物を、上部にはそれよ
りも残存膨張率の大きい耐火物を配設してもよいことに
なる。しかし、残存膨張率の小さい耐火物は緻密性に劣
る材質になりやすく、これを溶融金属の液圧が高い下部
に配設することは耐火物組織内への溶融金属・スラグの
侵入を招き、耐食性が低下する。

【００１１】本発明で使用する耐火物は、下部に上部よ
り残存膨張性の大きい耐火物を配設するものであり、定
形耐火物、不定形耐火物を問わない。また、その両者の
組合せでもよい。

【００１２】耐火物の配合組成は、従来材質と同様に、
例えば電融アルミナ、焼結アルミナ等のアルミナ質、ポ
ーキサイト、ばん土けつ岩、シヤモット等のアルミナ−
シリカ質、溶融シリカ等のシリカ質、電融マグネシア、
焼結マグネシア、天然マグネシア等のマグネシア質、焼
結スピネル、電融スピネル等のマグネシア−アルミナ系
スピネル質、ドロマイト質、カルシア質、クロム鉄鉱、
クロミア質、炭化珪素、炭化硼素等の炭化物、窒化珪素
等の窒化物、黒鉛、炭素質などから選ばれる一種または
二種以上を主材とする。

【００１３】結合剤としては、例えば粘土、アルミナセ
メント、リン酸塩類、ケイ酸塩類、フェノール樹脂など
から選ばれる一種または二種以上を使用する。不定形耐
火物では施工時の流動性を向上させるために、解膠剤と
して、例えばヘキサメタリン酸ソーダ、トリポリリン酸
ソーダ、ウルトラポリリン酸ソーダ、酸性ヘキサメタリ
ン酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ、ピロリン酸ソ
ーダなどの無機塩類、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、
ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダなどの有機塩
類などから選ばれる一種または二種以上を添加すること
が好ましい。

【００１４】この他、本発明の効果を阻害しない範囲で
繊維類、金属粉、シリカ超微粉など、耐火物の添加物と
して従来知られている材料を添加してもよい。

【００１５】耐火物を残存膨張性の大きい材質にするに
は、例えば、炉稼働中の高温で転移または反応によって
膨張する原料を配合組成物の一部または全部に使用す
る。例えば、珪石、蝋石、カイアナイト、アンダルサイ
ト、シリマナイトなど、結晶転移により残存膨張性を示
す原料を使用する。マグネシア、アルミナの併用によ
り、高温下でのＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃質スピネルの生成に伴
う膨張を利用する。酸化によって体積膨張するアルミニ
ウム、ＳｉＣなどの金属あるいは炭化物、窒化物、硼化
物などを添加する。また、単に熱膨張率の大きい材料の
添加でもよい。

【００１６】本発明で使用する耐火物の残存膨張率は特
に限定されるものではないが、好ましくは５％以下と
し、この範囲内で残存膨張率の大きいものを下部、小さ
いものを上部にして張り分ける。残存膨張率が５％を超
えると本発明の内張り構造をもってしても、亀裂あるい
は目地開きが防止できない。

【００１７】材質の区分けは上下に二層にする他、三層
以上に区分けして、上部から下方に向かって順次、残存
膨張率が大きい材質を配設してもよい。しかし、層数が
多すぎると施工能率の面で好ましくない。

【００１８】溶融金属容器の内張りの上端は、一般に抑
え金具で内張りの浮き上がりを防止することが行われて
いる。抑え金具より上方の部分も耐火物を配設すること
も見られるが、本発明で残存膨張率が異なる材質を張り
分けるのは、抑え金具より下部の内張りを対象としてい
る。抑え金具より上方の材質は問わない。また、スラグ
ライン部より上部のスラグ・溶融金属と接触しない部位
についても、温度の影響が小さくしたがって残存膨張も
小さいため、残存膨張率などを限定することなく任意の
材質を使用できる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例とその比較例について説明す
る。溶銑鍋は、内張りの目地溶損が大きい溶融金属容器
として知られている。各例での実機試験は、３００ｔ溶
銑鍋の高さ４ｍの側壁の内張りについて試験した。

【００２０】実施例１および比較例１；全体をレンガ積
みとした。レンガは成形後、２００℃で乾燥した不焼成
品とした。実施例１では図１のように上部レンガ１より
残存熱膨張率の大きい材質の下部レンガ２を配設した。
下部材質はアルミナとマグネシアを配合し、その両者の
反応によるスピネル生成の際の残存膨張性を利用し、残
存膨張率を大きくした。比較例１は上下ともに同一材質
で内張りした。表１は、その具体的な耐火物材質と試験
結果である。図中６は溶銑、７はスラグラインである。

【００２１】実施例１は比較例１に比べて目地損耗が小
さく、耐用性に優れている。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例２および比較例２；実施例２は図２
のとおり、スラグライン７を含む上部をレンガ積みと
し、この上部レンガ１より残存膨張率の大きい流し込み
耐火物である下部流し込み材５をもって内張りした。レ
ンガは成形後、２００℃で乾燥した不焼成品とした。残
存熱膨張率の大きい材質にするために、下部の材質はア
ンダルサイトを配合し、その転移に伴う体積膨張を利用
した。

【００２４】比較例２はスラグラインより上部をレンガ
積みとし、下部を流し込み耐火物で下部を内張りする
が、上部、下部ともにほぼ同一の残存熱膨張率の材質と
した。表２に具体的な耐火物材質とその試験結果を示
す。

【００２５】実施例２は、比較例２に比べて亀裂の発生
が少なく、目地損耗も小さい。その結果、耐用性にも優
れている。

【００２６】

【表２】

【００２７】実施例３、４および比較例３；実施例３は
図３のとおり、全体を流し込み耐火物で内張りし、上部
流し込み材３、下部流し込み材５とは上下に異なる材質
とし、スラグラインを含む上部よりも蝋石を増量するこ
とで下部の残存膨張率を大きくした。

【００２８】実施例４は、図４のとおり上下三層に異な
る材質とし、蝋石を増量することによって、上方から上
部流し込み材３、中部流し込み材４、下部流し込み材５
と順次残存熱膨張率の大きい材質を配設した。比較例３
は、全体を同じ材質の流し込み耐火物で内張りした。表
３は具体的な耐火物材質とその試験結果である。

【００２９】実施例３、実施例４ともに、比較例３に比
べて全体の亀裂が少なく、耐用性にも優れている。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【発明の効果】実施例の試験結果からも明らかなよう
に、本発明によれば、内張り耐火物の目地開きあるいは
亀裂の発生が少なくなり、その耐用寿命が格段に向上す
る。溶銑は融点が低く粘性が小さいために目地開きある
いは亀裂に侵入しやすい。このため、溶銑鍋などの溶銑
予備処理容器の内張り構造において本発明は特に効果的
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１であって、全体をレンガ積みとし、上
部より残存熱膨張率の大きい材質を下部に配設した内張
り構造。

【図２】実施例２であって、スラグラインを含む上部を
れんが積みとし、この上部レンガより残存熱膨張率の大
きい流し込み耐火物を下部に配設した内張り構造。

【図３】実施例３であって、全体を流し込み耐火物で内
張りし、スラグラインを含む上部よりも残存膨張率を大
きい材質で下部を配設した内張り構造。

【図４】実施例４であって、上下三層に区分けし、上部
から下部に向かって順次残存膨張性が大きい材質を配設
した内張り構造。

【符号の説明】

１ 上部レンガ ２ 下部レンガ ３ 上部流し込み材 ４ 中部流し込み材 ５ 下部流し込み材 ６ 溶銑 ７ スラグライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 保木井 利之 兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ ハリ マセラミック株式会社内 (72)発明者 塩盛 真宏 兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ ハリ マセラミック株式会社内 (72)発明者 森重 一生 兵庫県高砂市荒井町新浜１−３−１ ハリ マセラミック株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内張り耐火物の材質を、側壁の高さ方向
   に対して上部と下部に区分けすると共に、下部の内張り
   耐火物に上部の内張り耐火物より残存膨張性が大きい材
   質を配設したことを特徴とする溶融金属容器の内張り構
   造。
2. 【請求項２】 内張り耐火物の材質を、側壁の高さ方向
   に対して三層以上に区分けすると共に、上部から下部に
   向かって順次、残存膨張性が大きい材質を配設したこと
   を特徴とする溶融金属容器の内張り構造。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２の内張り耐火物
   が、不定形耐火物および／または定形耐火物である溶融
   金属容器の内張り構造。