JPH02199085A - 金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、金属製造炉及び熱処理炉等に用いられる不
定形耐火物成形体の製造方法に関する。

［従来の技術］ 加熱炉等の熱処理炉の内壁は長時間に亘り高温に曝され
、表面剥離を生じる。このため、炉内壁には耐スポーリ
ング性に優れた耐火レンガが使用される。

また、転炉、取鍋、脱ガス炉等の溶湯容器の内壁は、溶
湯及びスラグに接触し、溶損や剥離を生じる。特に、ス
ラグラインにおいては、溶融スラグに内壁耐火物が接触
して著しい溶損を受ける上に、更に溶融スラグが耐火物
内部に侵入し、熱的及び構造的スポーリングを生じる。

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、損壊する現象をいう。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、主にスラグの侵入と関連し
て発生する。即ち、レンガの開気孔に侵入したスラグに
よって、レンガ母材の熱応力が大きくなり、母材の損壊
を生じる。

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。

従って、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
の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、スラグの侵入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。

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
アやカーボン質レンガ等の黒鉛添加耐火物や、金属ファ
イバーを含存するキャスタブル等が実用化されている。

更に、耐スラグ浸潤性を改善するために、レンガにター
ルを含浸させたタール含浸レンガが、転炉やステンレス
精錬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
グの侵入が防止され、構造的スポーリングが抑制される
。

タール含浸レンガを製造する方法の一つは、ドロマイト
粉末をタールをバインダーとして混合成形し、これを焼
成して所望の見掛けの気孔率とし、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。

また、タール含浸レンガを製造する方法の他の一つは、
ドロマイト粉末をタールをバインダーとして混合成形し
、これを焼成して所望の見掛けの気孔率とし、真空槽内
で温度２００〜３００℃のタルバスに浸漬し、これを３
〜４ｋｇ／ｃｊに加圧する。

［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、使用中に加
熱され、タールに含まれる溶媒が揮発し、レンガの見掛
けの気孔率が上昇する。このため、スラグの侵入を十分
に防止することができず、その効果は少ない。

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、ち密化す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なことであ
る。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
耐スラグ浸潤性、耐構成的スポーリング性、並びに耐熱
的スポーリング性に優れた不定形耐火物成形体の製造方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法
は、不定形耐火物成形体及び金属を容器に轟空封入し、
この容器を前記金属の融点以上の温度に加熱すると共に
０．１乃至２０００ｋｇ／ｃｄの圧力で外部から加圧し
、前記不定形耐火物成形体に金属を含浸させることを特
徴とする。

この場合に、加圧工程の最大圧力が、不定形耐火物成形
体の圧縮強さを下回るようにすることが好ましい。因み
に、不定形耐火物成形体の圧縮強度はｌｏｏＯｋｇ／ｃ
−以下のものが大部分である。また、加圧媒体にアルゴ
ンガスまたは窒素ガス等の非酸化性のガスを使用し、金
属の酸化を防ぐことが肝要である。更に、加熱工程およ
び加圧工程の先後を相互に入替えることもできるが、先
ず容器を加熱し、容器が軟化したところで加圧すること
が好ましい。

また、加熱・加圧される容器を、石英、パイレックス、
バイコール等の高軟化点の耐熱ガラスでつくることが好
ましい。更に、高温・高圧用容器の場合には、ステンレ
ス鋼等の金属製容器を用いることが望ましい。

不定形耐火物成形体とは、耐火性原料にセメント、コロ
イダルシリカ等の結合剤を加えて成形し、約室温〜５０
０℃で乾燥させたものである。この耐火性原料は、マグ
ネシア質キャスタブル、クロム−マグネシア質キャスタ
ブル、マグネシア−カーボン質キャスタブル、高アルミ
ナキャスタブル、およびシャモットキャスタブル等の耐
火物の製造に用いられるものである。

また、含浸させるべき金属は、いずれの金属でもよく、
例えば、秋、ステンレス鋼、鉛、錫、銅、アルミニウム
、クロム、ニッケル並びにこれらの合金等が挙げられる
。このうち特にステンレス鋼、あるいはＮｉ−Ｃｒ系合
金であることが好ましい。

すなわち、これらの合金はクロムを含有しているので、
クロムが選択的に酸化され、スラグ成分の中でも浸蝕性
が大きい酸化鉄を還元することができるという理由によ
る。

加熱溶融されるべき金属は、いずれの形態であってもよ
いが、薄板状、チップ状、粒子状、粉末状のように溶融
し易い形態が好ましい。ただし、金属粉末を用いる場合
は、脱気時に金属粉末が脱気ガスに随伴されないように
注意する必要”がある。

なお、脱気時における容器内圧は、２０乃至１０−４の
範囲にあることが好ましい。

［作用］ この発明に係る金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法
においては、不定形耐火物成形体と金属とを容器に封入
し、金属を加熱溶融し、０．１乃至２０００　ｋｇ／ｃ
−の圧力で容器外部から加圧する。

加圧力を０，１乃至２０００　ｋｇ／ｃ−の範囲とした
理由は、容器に外圧を全く加えないと、不定形耐火物成
形体の内圧と溶融金属の浸透力（この浸透力は、不定形
耐火物成形体に対する溶融金属の濡れ性と相関関係を有
する性質であり、一般に、濡れ易い溶融金属では大きく
なる）とが互いに均衡して溶融金属が気孔内に浸透せず
、逆に加圧力が高すぎると、不定形耐火物成形体が圧壊
するおそれがあるからである。即ち、最大圧力が不定形
耐火物成形体の圧縮強度を超えると、不定形耐火物成形
体そのものが破壊され、金属含浸量が減少すると共に、
含浸後の不定形耐火物成形体の熱間強度が低下する。

また、容器内を脱気する理由は、脱気しないと、加圧さ
れた金属が気孔内に一旦浸透したとしても、復圧したと
きに気孔内の圧縮ガスにより金属の一部が押出され、金
属含浸量をコントロールすることができないからである
。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照してこの発明の種々の実施例に
ついて具体的に説明する。

実施例１ 耐熱ガラス容器による製造方法 不定形耐火物成形体としてアルミナ・マグネシア質のポ
ーラスキャスタブルを用いた。この不定形耐火物成形体
の見掛は気孔率は約２４容積％に調整してあり、平均気
孔径は３２０μｍである。

含浸させるべき金属として銑鉄を用いた。また、容器に
は、軟化点が約１４５０℃の耐熱ガラス（バイコール）
製容器を用いた。

ガラス容器２は、第２図に示すように、一端が閉じられ
他端が開口しており、その厚さが５ｓｍ、その径が１５
０−■、その高さが４００ｍ５である。

不定形耐火物成形体２を秤量し、これに基づき銑鉄の含
浸量を決める。銑鉄片４が不定形耐火物成形体２に対し
て４５〜５５重量％の割合になるように秤量する（工程
３１）。

第２図に示すように、容器６内に不定形耐火物成形体２
及び銑鉄片４を装入する（工程３２）。

第３図に示すように、容器６の開口を絞り、細口６ａを
形成し、細口６ａを介して容器６内のガスを脱気する（
工程３３）。この場合に、容器６の内圧を約１トールに
減圧する。

細口６ａを閉じ、不定形耐火物成形体２及び金属片４を
容器６内に真空封入する（工程３４）。

容器６を加熱・加圧炉１０に装入し、ヒータ１２により
徐々に加熱する（工程３５）。この場合に、炉内は予め
アルゴンガス雰囲気にしである。

炉内温度が１４００℃に至ると、第４図に示すように、
銑鉄片４が溶融して溶融金属４ａになる。

更に昇温し続け、約１５００℃に到達すると炉内温度を
保持する。これにより、ガラス容器６が軟化する。次い
で、通路１４を介して高圧アルゴンガスを炉内に供給し
、軟化した容器６を所定時間だけ加圧する（工程３６）
。この場合に、高圧アルゴンガスの圧力を約３　ｋｇ／
　ｃＪとする。加圧により溶融金属４ａが不定形耐火物
成形体２の気孔に浸透する。

不定形耐火物成形体２を炉内で徐冷しく工程３７）、炉
温か十分に降下したところで不定形耐火物成形体２を炉
から取出し、耐火物に密着したガラス容器６を割って不
定形耐火物成形体２を摘出する。

このようにして、含浸率が４３重量％の銑鉄含浸アルミ
ナ令マグネシア質キャスタブルを得た。

実施例２ 金属容器による製造方法 不定形耐火物成形体として、スピネルキャスタブルを用
いた。キャスタブルの見掛けの気孔率は約１９容積％に
調整してあり、平均気孔径は１３４μｍである。含浸さ
せるべき金属としてアルミニウムを用いた。また、容器
には、前記金属より融点が高い鉄製の容器２６を用いた
。

容器２６は、第６図に示すように、一端が閉じられ他端
が開口しており、その板厚が３１■、その径が２３０１
ｍ、その高さが５０ｏｌ園である。

不定形耐火物成形体２２を秤量し、これに基づきアルミ
ニウムの含浸量を決める。アルミニウム２４が不定形耐
火物成形体２２に対して３５〜４０重量％の割合いにな
るように秤量する（工程３１）。

容器２６内に不定形耐火物成形体２２及びアルミニウム
片２４を装入する（工程３２）。

第７図に示すように、容器２６の開口にｆＥ２７を彼せ
、蓋２７を容器２７に全周溶接する。蓋２７には排気通
路２８が取付けられている。次いで、通路２８を介して
容器２６内のガスを脱気する（工程３３）。この場合に
、容器２６の内圧を約０．１トールに減圧する。

通路２８を塞ぎ、不定形耐火物成形体２２及び金属片２
４を容器２６内に真空封入する（工程３４）。

容器２６を加熱・加圧炉１０に装入し、ヒータ１２によ
り徐々に加熱する（工程３５）。この場合に、炉内は予
めアルゴンガス雰囲気にしである。

炉内温度が約８００℃に至ると、金属片４が溶融する。

炉内温度を約１５３０℃に保持しつつ、通路１４を介し
て高圧アルゴンガスを炉内に供給し、軟化した容器２６
を所定時間だけ加圧する（工程３６）。この場合に、高
圧アルゴンガスの圧力を約１０ｋｇ／ｃ−とする。加圧
により溶融金属が不定形耐火物成形体２の気孔に浸透す
る。

不定形耐火物成形体２２を炉内で徐冷しく工程３７）、
炉温か十分に降下したところで不定形耐火物成形２２を
炉から取出し、耐火物に密着した容器を割って不定形耐
火物成形体２を摘出する。

このようにして、含浸率が３２重量％のアルミニウム含
浸スピネル質成形体を得た。

［発明の効果］ この発明によれば、耐スラグ浸潤性、耐構成的スポーリ
ング性、並びに耐熱的スポーリング性に優れており、溶
損速度が極めて小さく、耐用性に優れた不定形耐火物成
形体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係る金属含浸不定形耐火物
成形体の製造方法の工程図、第２図は不定形耐火物成形
体及び金属が装入されるべきガラス容器を示す断面模式
図、第３図は不定形耐火物成形体及び金属が装入された
ガラス容器を示す断面模式図、第４図は不定形耐火物成
形体及び金属が真空封入されたガラス容器及び加熱・加
圧炉を示し、加熱工程を説明するための断面模式図、第
５図は加熱溶融したガラス容器及び加熱・加圧炉を示し
、加圧工程を説明するための断面模式図、第６図は不定
形耐火物成形体及び金属が装入されるべき金属製容器を
示す断面模式図、第７図は不定形耐火物成形体及び金属
が装入された金属製容器を示す断面模式図である。 ２；不定形耐火物成形体、４；金属片、６゜２６：容器
、１０；加熱・加圧炉 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第２図 第４ｒｌＡ 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）不定形耐火物成形体及び金属を容器に真空封入し
   、この容器を前記金属の融点以上の温度に加熱すると共
   に０．１乃至２０００ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力で外部から
   加圧し、前記不定形耐火物成形体に金属を含浸させるこ
   とを特徴とする金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法
   。
2. （２）加圧工程の最大圧力が、不定形耐火物成形体の圧
   縮強さを下回るようにすることを特徴とする請求項１記
   載の金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法。
3. （３）ガラス製の容器を用いることを特徴とする請求項
   １記載の金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法。
4. （４）金属製の容器を用いることを特徴とする請求項１
   記載の金属含浸不定形耐火物成形体の製造方法。