JP2000509340A - 耐火材料を、焼成し、又はコークスにすることなく、製造する同時成形法 - Google Patents
耐火材料を、焼成し、又はコークスにすることなく、製造する同時成形法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、コスト高で問題のある焼成又は焼結段階を除去し、在来の方法で必要とされたような、耐火性物品の時間浪費の別々のカン詰め及び寸法決めを除去した同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法に関する。本発明の同時成形法は、(a)耐火性凝集物を化学結合剤と混合して耐火性組成物を形成する段階と、(b)金属カンをプレスキャビティダイの中へ入れる段階と、(c)耐火性組成物を金属カン及びプレスキャビティダイの中へ装填する段階と、(d)耐火性組成物をプレスキャビティダイの中にある間に高圧にさらして耐火性物品を成形且つ寸法決めする段階と、(e)耐火性物品を前記化学結合剤を硬化させるのに十分な温度で乾燥させる段階と、からなる。
Description
【発明の詳細な説明】
耐火材料を、焼成し、又はコークスにすることなく、製造する同時成形法
発明の分野
本発明は、同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法に
関するものである。とくに、耐火性凝集物および化学的結合剤を含む耐火性組成
物は、比較的高圧下で、同時成形され、後に、化学的結合剤を硬化するには十分
であるが、金属カンに有害でない温度で、乾燥される物品が形成される。さらに
詳細には、本発明は、同時成形、カン付き耐火性ノズルおよび同時成形、カン付
き耐火性すべりゲートプレートを製造する方法に関するものである。
発明の背景
カン付き耐火性物品を製造する方法は、先行技術において、周知である。カン
付き耐火性物品を製造する従来の方法の一つでは、耐火性凝集物を化学的結合剤
または湿潤剤と混合し、プレス粘稠度を有する耐火性組成物が形成される。この
組成物がプレスされて、物品が形作られる。物品は一定の大きさにされて、乾燥
され、次いで焼成されて、セラミック結合が形成される。物品は、典型的には、
カンと物品の間のジョイント内のモルタルを用いて、カン内に組み込まれ、物品
が正確に最終的な寸法となるように、カン内に位置決めされる。カン付き物品は
、再度、乾燥されてもよい。このカン付き耐火性物品の形成法は、セラミック結
合を形成するために高温焼結が必要であり、別個のカンを付けるプロセスが必要
なため、きわめて費用がかかる。
カン付き耐火性物品を形成する別の方法では、耐火性凝集物を化学的結合剤と
混合し、プレス粘稠度を有する耐火性組成物が形成される。この組成物がプレス
されて、物品が形作られる。物品は、一定の大きさにされて、乾燥または硬化さ
れて、化学結合が形成される。物品は、典型的には、カンと物品の間のジョイン
ト内のモルタルを用いて、カン内に組み込まれ、物品が正確に最終的な寸法とな
るように、カン内に位置決めされる。カン付き物品は、再度、乾燥される。この
方法では、上述した方法における高温焼成工程はないが、それでも、別個のカン
を付けるプロセスが必要である。
カン付き耐火性物品を形成するさらに他の方法においては、耐火性凝集物を混
合して、耐火性キャスタブルが形成される。この組成物は、カンおよび型アセン
ブリ内に鋳込まれて、物品の形が形成され、物品は、一定の大きさにされる。こ
の物品は、キャスタブルが凝固するまで、雰囲気温度下で、型内に保持される。
カン付き物品は、次いで、型から取り出され、高温で乾燥される。この方法は、
高温焼成工程およびカンを付ける工程がないが、物品を形成するのに用いること
のできる組成物の範囲に制限がある。さらに、製造速度が、型の数およびキャス
タブルの凝固時間により、制限される。
カン付き耐火性物品を製造する別の方法においては、耐火性凝集物を化学的結
合剤と混合し、ラム粘稠度を有する耐火性組成物が形成される。カンは型アセン
ブリ内に置かれる。耐火性組成物は、カンおよび型内に詰め込まれて、物品の形
が形成され、物品は、一定の大きさにされる。このカン付き物品は、次いで、乾
燥または硬化されて、化学結合が形成される。耐火性組成物をカン内に詰め込ん
で、成形し、物品を形成するこの方法は、多大な時間を要する。さらに、組成物
を、カンおよび型内に詰め込んで、物品を形成することは、かなり高圧でしか、
実施できない。
カン付き耐火性物品を製造する従来の方法の問題点の一つは、ある従来の方法
が必要とする焼成ないし焼結工程が大量のエネルギーを必要とし、きわめて費用
がかかるということである。高温焼成を必要としない従来の方法は、材料の選択
あるいは形成プロセスに制限があるため、多くの場合、望ましくない。さらに、
従来法のカンを付け、一定の大きさにする別個の工程は、コストアップを招き、
時間がかかる。
高コストで、問題のある焼成ないし焼結工程を必要としないカン付き耐火性物
品を製造する方法が望ましい。また、先行技術の従来法で要求されるような耐火
性物品にカンを付け、一定の大きさにする別個で、時間のかかる工程を必要とし
ないカン付き耐火性物品を製造する方法が望ましい。発明の要約
本発明によれば、従来法の高コストで、問題のある焼成ないし焼結工程を必要
としない同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法が提供
される。
さらに、本発明によれば、従来法により要求されるような耐火性物品にカンを
付け、一定の大きさにする別個で、時間のかかる工程を必要としない同時成形、
化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法が提供される。
さらにまた、本発明によれば、
(a) 耐火性凝集物を化学的結合剤と混合し、プレス可能な耐火性組成物を形成
し、
(b) 金属カンをプレスキャビティダイ内に置き、
(c) 前記耐火性組成物を前記金属カンおよびプレスキャビティダイ内に詰め、
(d) 前記プレスキャビティダイ内で、前記耐火性組成物に高圧を加え、耐火性
物品を形作り、一定の大きさにし、
(e) 前記耐火性物品を、前記化学的結合剤が硬化するのに十分な温度で乾燥す
る工程を含んだ同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法
が提供される。
さらに、本発明によれば、同時成形、化学結合、カン付き耐火性ノズルを製造
する同時成形法が提供される。
さらにまた、本発明によれば、同時成形、化学結合、カン付き耐火性耐火性す
べりゲートプレートを製造する同時成形法が提供される。
本発明のこれらのおよび他の態様は、以下の明細書を読み、理解すれば、当業
者には明らかであろう。
図面の簡単な説明
図1は本発明の同時成形法に使用されるプレスキャビティダイの断面図である
。
図2はノズルを構成する種々の要素を示す、本発明の方法によって製造された
ノズルの断面図である。
図3はすべりゲートプレートう構成する種々の要素を示す、本発明の方法によ
って製造されたすべりゲートプレートの断面図である。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造する同時成形法に関
する。本発明の方法は、耐火性凝集物を化学結合剤と混合して耐火性組成物を形
成し、金属カンをプレスキャビティダイの中へ入れ、耐火性組成物を金属カン及
びプレスキャビティダイの中へ装填し、耐火性組成物をプレスキャビティダイの
中にある間に高圧にさらして耐火性物品を成形且つ寸法決めし、耐火性物品を前
記化学結合剤を硬化させるのに十分な温度で乾燥させることからなる。本発明の
方法は、化学結合の使用が高温焼成の必要を除去するので、コスト高で問題のあ
る焼成段階を必要としない。本発明の方法は更に、本発明では、形成段階、カン
詰め段階、及びサイズ決め段階がすべて1つの段階でなし遂げられるから、先行
技術の在来法の別々なカン詰め段階及び寸法決め段階を除去する。
本発明の同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品は、先ず、耐火性凝集物を
化学結合剤と混合してプレス可能な耐火性組成物を形成することによって準備さ
れる。耐火性凝集物材料はグラニュー形態でもよいし或いは粉末形態でもよい。
耐火性凝集物材料の大きさは直径が約数ミクロンから約1センチメートルまでの
範囲にある。好ましい実施形態では、耐火性凝集物材料の粒子の大きさは約−3
メッシュ乃至約−325メッシュの範囲にある。1つの実施形態では、本発明の
耐火性組成物中の耐火性凝集物材料の量は約85重量%乃至約97重量%である
。他の実施形態では、耐火性凝集物材料の量は約90重量%乃至約98重量%で
ある。
耐火性凝集物はこの分野で知られた凝集物材料からなる。これらの凝集物は限
るわけではないが、アルミナ、ムライト、アルミナー珪酸塩類、シリカ、ジルコ
ニア、アルミナージルコニア、ジルコニアームライト、マグネシア、アルミナー
マグネシアスピネル、カーボン、グラファイト、金属粉、酸化防止剤、及びその
組み合わせを含む。
耐火性組成物は更に化学結合剤を含む。本発明に使用される化学結合剤は耐火
性材料を形成するための、当該技術で知られたどんな化学結合剤でもよい。化学
結合剤は無機材料、有機材料、又はその組み合わせでもよい。化学結合剤として
使用し得る無機材料は燐酸塩類、珪酸塩類、硫酸塩類、セメント、アルミナ水和
物、及びその組み合わせである。化学結合剤として使用し得る有機材料は樹脂、
ピッチ、ポリビニールアルコール、及びその組み合わせである。化学結合剤とし
て使用される好ましい有機材料は樹脂である。これらの樹脂は、限られるわけで
はないが、レゾール樹脂、ノボラック樹脂、粉末樹脂、及びその組み合わせであ
る。
耐火性組成物は更に一定量の金属アルミニウム、シリコン及びマグネシウム金
属、又はその組み合わせからなっていてもよい。耐火性組成物はまた改質剤又は
充填剤のような成分を含んでもよい。ただし、改質剤及び充填剤がノズルの特性
を著しく変化させないことを条件とする。
耐火性組成物は、耐火性凝集物、化学結合剤及び他の成分を当該技術で知られ
た手段で混合することによって形成される。例えば、耐火性凝集物と他の成分を
特定な時間予めブレンドし、次いで或る時間混合する。次いで、樹脂結合剤を添
加し、その組成物を更に特定な時間混合する。
金属カンをプレスキャビティダイの中へ入れ、次に、耐火性組成物を金属カン
及びプレスキャビティダイの中へ装填する。ダイの中にある間に、耐火性組成物
を高圧にさらして耐火性物品を形成し、成形し且つ寸法決めする。付与された圧
力は好ましくは約3T/in2乃至約12T/in2である。
本発明の方法に使用される典型的なプレスは、限られる訳ではないが、油圧プ
レス、摩擦又はスクリュープレス、トグルプレス、及びイソスタティックプレス
を含む。好ましいプレスは油圧プレスであり、これは、圧力及び大きさが容易に
制御され、生産速度が高いからである。
本発明におけるプレスキャビティダイ10の例を図1に示す。プレスキャビテ
ィダイ10は開口部11を有し、これは頂パッド12、底パッド13、ライナー
14、及びライナーボルダー15によって囲まれている。ライナー14は開口部
11に最も近い、ライナーホルダー15の面に位置する。底パッド13はいくつ
かの構成部品で構成される。表面パッド16がライナー14に最も近い、底パッ
ド13の側に位置する。パッドスリーブ17が表面パッド16に隣接し、パッド
スリーブ17は開口部11と接触している一方の側を有する。背面パッド18が
表面パッド16の下で、パッドスリーブの下部に隣接する。金属カン20が底パ
ッド13の頂でライナー14に隣接して開口部11の中へ挿入される。次に、耐
火性組成物がプレスキャビティダイの開口部11に装填され且つプレスされて耐
火性物品を形成し、成形し、そして寸法決めする。
プレスで耐火性物品を形成することは、従来技術のカン付き耐火性物品の製造
方法にまさるいくつかの利点を提供する。1つの利点は、プレスで耐火性物品を
形成することが、耐火性材料のより良好な圧密のためのより高い圧力を提供する
ことである。もう1つの利点は、プレスで形成することがより良好な寸法および
形状制御を提供することである。さらに別の利点は、プレスで形成すると、ラム
法および鋳込み法よりも必要とされる時間が少ないことである。
耐火性物品の形成および造形後、物品を、乾燥させるためにダイから取り出す
。化学結合剤を硬化させるが、ノズルを焼成も焼結もさせないほどに十分な温度
で物品を乾燥させる。代表的には、乾燥を、適正なオーブンで、焼成温度よりも
低い温度で行う。好ましくは、耐火性物品を、約200°Fから約800°Fの
温度で乾燥させる。
1つの実施形態では、本発明の同時成形法は、図2に示されているような、同
時成形された、化学結合されたカン付き耐火性ノズルを製造する。図2は、ノズ
ル30の横断面および全体構造を示す。ノズルは、このノズルのコアの中央に位
置する中空チャンバーと、チャンバー31を形成する内壁31と、ノズル本体を
形成する外壁32とを有する。ノズルは、溶融金属を受け入れるための入口34
と、溶融金属を排出するための出口35とを有する。ノズルの外壁は金属カン3
6によって取り囲まれている。
ノズルを、耐火性凝集物を化学結合剤と混合し、圧縮可能な耐火性組成物を形
成することによって形成する。耐火性凝集物は、約50%から約80%の粗凝集
物と、約20%から約50%の微細凝集物とを含有する。好ましくは、耐火性凝
集物は、約61%の粗凝集物と、約39%の微細凝集物とを含有する。化学結合
剤は、好ましくは樹脂である。組成物中の存在する樹脂の量は、約3重量%から
約15重量%、好ましくは約6重量%から約8重量%である。金属カンをプレス
キャビティダイ中に配置し、耐火性組成物を金属カンおよびプレスキャビテイダ
イに装入する。耐火性組成物に3T/in2から約7T/in2の圧力をかけてノズ
ルの形状および寸法を形成する。好ましくは、耐火性組成物に4T/in2から約
5T/in2の圧力をかける。ノズルの形成および造形後、ノズルを、約300°
Fから約700°F、好ましくは約350°Fから約450°Fの温度で乾燥さ
せる。
もう1つの実施形態では、本発明の同時成形法は、図3に示されているような
、同時成形、化学結合、カン付き耐火性すべりゲートプレートを製造する。図3
は、すべりゲートプレート40の横断面および全体構造を示す。すべりゲート・
プレート40は、別のプレートの平らな面と組み合う平らなすべり面41と、ノ
ズルと組み合うべき反対側の面上のボズ42と、ボア43とからなる。プレート
は、すべりゲートに嵌入するように設計されている。上方プレートは固定されて
おり、下方プレートは、ボアと完全に或いは部分的に整合するように可動である
。溶融鋼流れを、ボアの整合または不整合の程度によって完全ストリームから完
全遮断まで制御する。すべり面とボスを除いて、すベリゲートプレートを金属カ
ンに入れる。
すべりゲートプレートを、耐火性凝集物を化学結合剤と混合し、圧縮可能な耐
火性組成物を形成することによって形成する。耐火性凝集物は、約50%から約
80%の粗凝集物と、約20%から約50%の微細凝集物とを含有する。好まし
くは、耐火性凝集物は、約62%の粗凝集物と、約38%の微細凝集物とを含有
する。化学結合剤は、好ましくは樹脂である。組成物中の存在する樹脂の量は、
約2重量%から約10重量%、好ましくは約4重量%から約6重量%である。金
属カンをプレスキャビティダイ中に配置し、耐火性組成物を金属カンおよびプレ
スキャビティダイに装入する。耐火性組成物に5T/in2から約12T/in2の圧
力をかけてプレートの形状および寸法を形成する。好ましくは、耐火性組成物に
7T/in2から約10T/in2の圧力をかける。プレートの形成および造形後、プ
レートを、約300°Fから約700°F、好ましくは約350°Fから約55
0°Fの温度で乾燥させる。
本発明の同時成形、化学結合、カン付き物品を製造するための同時成形法は、
耐火性形材を製造するための従来技術の方法によって必要とされた焼成或いは焼
結工程をなくす。焼成工程は、多量のエネルギーを要求するが、本発明の方法で
は、かかる多量のエネルギーは、最終作業環境によって供給されることができる
。さらに、本発明の同時成形法は、本発明の方法では、形成、カン付け、および
寸法決め工程がすべて一工程で達成されるので、従来技術の方法の別々の形成、
カン付け、および寸法決め工程をなくす。
この開示を読み、理解することで当業者は本発明のその他の特徴および観点が
わかるであろう。かかるその他の特徴および観点、および報告された結果および
例の予想される変形および変更は、明らかに本発明の範囲内にあるものであり、
本発明は、以下の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
// B22D 41/02 B22D 41/02 A
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S
D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT
,UA,UG,US,UZ,VN
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.同時成形、化学結合、カン付き耐火性物品を製造するための同時成形方法で あって、 (a) 耐火性凝集物を化学結合剤と混合して圧縮可能な耐火性組成物を作り、 (b) 金属カンをプレスキャビティダイの中に置き、 (c) 前記耐火性組成物を前記金属カン及びプレスキャビティダイの中に充填 し、 (d) 前記プレスキャビティダイの中で前記耐火性組成物を高圧に晒して、前 記耐火性物品の形状及び大きさにし、 (e) 前記化学結合剤を硬化させるのに十分な温度で前記耐火性物品を乾燥さ せることを有する方法。 2.前記耐火性凝集物が、アルミナ、ムライト、アルミナーケイ酸塩類、シリカ 、ジルコニア、アルミナージルコニア、ジルコニアームライト、マグネシア、 アルミナーマグネシア尖晶石、カーボン、グラフアイト、金属パウダー、酸化 防止剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求の範囲第1 項の同時成形方法。 3.前記化学結合剤が無機材料からなる、請求の範囲第1項の同時成形方法。 4.前記化学結合剤が、リン酸塩類、ケイ酸塩類、硫酸塩類、セメント、アルミ ナ、水和物およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求の範囲 第3項の同時成形方法。 5.前記化学結合剤が有機材料からなる、請求の範囲第1項の同時成形方法。 6.前記化学結合剤が、樹脂、ピッチ、ポリビニルアルコールおよびこれらの組 み合わせからなる群から選択される、請求の範囲第5項の同時成形方法。 7.前記化学結合剤が樹脂からなる、請求の範囲第6項の同時成形方法。 8.前記樹脂が、レゾール樹脂、ノボラック樹脂、液体樹脂、パウダー樹脂およ びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求の範囲第7項の同時成 形方法。 9.前記耐火性組成物が、約3T/in2〜約12T/in2の圧力に晒される、請求の 範囲第1項の同時成形方法。 10.前記耐火性組成物が、約2000F〜約8000Fの温度で乾燥される、請 求の範囲第1項の同時成形方法。 11.同時成形、化学結合、カン付き耐火性ノズルを作るための同時成形方法であ って、 (a) 耐火性凝集物を化学結合剤と混合して圧縮可能な耐火性組成物を作り、 (b) 金属カンをプレスキャビティダイの中に置き、 (c) 前記耐火性組成物を前記金属カン及びプレスキャビティダイの中に充填 し、 (d) 前記プレスキャビティダイの中で前記耐火性組成物を高圧に晒して、前 記耐火性物品の形状及び大きさにし、 (e) 前記化学結合剤を硬化させるのに十分な温度で前記耐火性物品を乾燥さ せることを有する方法。 12.前記耐火性凝集物が、約50%〜約80%の荒い凝集物と約20%〜約50 %の細かい凝集物とを含有する、請求の範囲第11項の同時成形方法。 13.前記耐火性凝集物が、約61%の粗い凝集物と約39%の微細凝集物とから なる、請求の範囲第12項の同時成形方法。 14.前記化学結合剤が樹脂結合剤からなる、請求の範囲第11項の同時成形方法 。 15.前記耐火性組成物の樹脂結合剤の量が約3重量%〜約15重量%である、請 求の範囲第14項の同時成形方法。 16.耐火性組成物のレジンバインダの量は、約6重量%から約8重量%までの範 囲である請求項14記載の同時成形方法。 17.耐火性組成物は、約3T/平方インチから約7T/平方インチまでの範囲の 圧力を受ける請求項11記載の同時成形方法。 18.耐火性組成物は、約4T/平方インチから約5T/平方インチまでの範囲の 圧力を受ける請求項11記載の同時成形方法。 19.耐火性物品を、約300°Fから約700°Fまでの範囲の温度で乾燥する請求 項11記載の同時成形方法。 20.耐火性物品を、約350°Fから約450°Fまでの範囲の温度で乾燥する請求 項11記載の同時成形方法。 21.化学結合、同時成形、カン付き耐火性すべりゲートプレートを製造する同時 成形方法であって、この同時成形方法が、 (a) 耐火性組成物を形成するために耐火性凝集物を化学結合剤に混合する工 程と、 (b) 金属カンをプレスキャビティダイ内に配置する工程と、 (c) 上記金属カン及びプレスキャビティダイ内に上記耐火性組成物を充填す る工程と、 (d) 上記耐火性物品を形状及び大きさを合わせるためにプレスキャビティダ イ内に配置しているときに、上記耐火性組成物を高圧下にさらす工程と、 (e) 上記化学結合剤を硬化させるのに十分な温度で上記耐火性物品を乾燥さ せる工程と、 を有することを特徴とする同時成形方法。 22.上記耐火性凝集物は、約50%から約80%の範囲の租凝集物及び約20%から約 50%の範囲の微細凝集物を含む請求項11記載の同時成形方法。 23.上記耐火性凝集物は、約62%の租凝集物及び約38%の微細凝集物を含む請求 項22記載の同時成形方法。 24.上記化学結合剤は、レジンバインダである請求項21記載の同時成形方法。 25.耐火性組成物の上記レジンバインダの量は、約2重量%から約10重量%まで の範囲である請求項24記載の同時成形方法。 26.耐火性組成物の上記レジンバインダの量は、約4重量%から約6重量%まで の範囲である請求項24記載の同時成形方法。 27.耐火性組成物は、約5T/平方インチから約12T/平方インチまでの範囲の 圧力を受ける請求項21記載の同時成形方法。 28.耐火性組成物は、約7T/平方インチから約10T/平方インチまでの範囲の 圧力を受ける請求項21記載の同時成形方法。 29.耐火性物品を、約300°Fから約700°Fまでの範囲の温度で乾燥する請求 項21記載の同時成形方法。 30.耐火性物品を、約350°Fから約550°Fまでの範囲の温度で乾燥する請求 項21記載の同時成形方法。
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