JPH02217384A - 金属含浸焼成耐火物の製造方法 - 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焼
成耐火物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。

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
の理由から耐不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・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。

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℃のタールバスに浸漬し、これを
３〜４ｋｇ／ｃｄ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、−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。

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
起りおくなる。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焼成耐火物の製造方法を撮像
することを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段］ この発明に係る金属含浸焼成耐火物の製造方法は、焼成
耐火物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２００
０ｋｇ／ｃｊの圧力で外部から加圧し、前記焼成耐火物
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、焼成耐火物の圧縮
強さを下回るようにすることが好ましい。

因みに、焼成耐火物の圧縮強度は１０００ｋｇ／ｃｊ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。

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、例えばマグネシア質レンガ、クロム
・マグネシア質レンガ、マグネシア・カーボン質レンガ
、高アルミナレンガ、中アルミナレンガ、低アルミナレ
ンガ、シャモットレンガ等がある。

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、鉄、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Ｎ　ｉ−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焼成耐−大物の製造方法におい
ては、焼成耐火物と金属とを容器に封入し、金属を加熱
溶融し、０．１乃至２０００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で容器
外部から加圧する。加圧力を０．１乃至２０００ｋｇ／
ｃｍ２の範囲とした理由は、容器に外圧を全く加えない
と、焼成耐火物の内圧と溶融金属の浸透力（この浸透力
は、焼成耐火物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）とが互いに均寵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、焼成耐火物が圧壊するお
それがあるからである。即ち、最大圧力が焼成耐火物の
圧縮強度を超えると、焼成耐火物そのものが破壊され、
金属含浸量が減少すると共に、含浸後の焼成耐火物の熱
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 焼成耐火物としてアルミナ質のポーラスレンガを用いた
。この焼成耐火物の見掛は気孔率は約１７容積％に調整
してあり、平均気孔径は１５０μｍ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１１００℃の耐熱ガラス（パイレックス）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５１、その径が１５０
　ａｌｌ、その高さが４００ＩＩＩｌである。

焼成耐火物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が焼成耐火物２に対して３５〜４０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内に焼成耐火物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０．１トー
ルに減圧する。

細口６ａを閉じ、焼成耐火物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６６０℃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１４５０℃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／
　ｃｄとする。加圧により溶融金属４ａが焼成耐火物２
の気孔に浸透する。

焼成耐火物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焼成耐火物２を炉から取出し、耐火
物に密着したガラス容器６を割って焼成耐火物２を摘出
する。

このようにして、含浸率が３３重量％の銑鉄含浸アルミ
ナ質レンガを得た。

実施例２ 金属容器による製造方法 焼成耐火物多孔体としてジルコニアレンガを用いた。レ
ンガの見掛けの気孔率は約２３容積％に調整してあり、
平均気孔径は３００μｍである。

含浸させるべき金属としてシリコンを用いた。また、容
器には、前記金属より融点が高いステンレス製の容器２
６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２３０ｖ、
その高さが５００■１である。

焼成耐火物２２を秤量し、これに基づきシリコンの含浸
量を決める。シリコン片２４が焼成耐火物２２に対して
４５〜５０重量％の割合いになるように秤量する（工程
３１）。

容器２６内に焼成耐火物２２及びシリコン片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Ｍ２７を被せ、
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０．４トールに減圧する。

通路２８を塞ぎ、焼成耐火物２２及び金属片２４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１４１０℃に至ると、金属片２４が溶融す
る。

炉内温度を約１４４０℃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
により溶融金属が焼成耐火物２の気孔に浸透する。

焼成耐火物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焼成耐火物２２を炉から取出し、
焼成耐火物に密着した容器を割りて焼成耐火物２を摘出
する。

このようにして、含浸率が４０重量％のシリコン含浸ジ
ルコニア質レンガを得た。

【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、耐用性に優れた焼成耐火物を製
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焼成耐火物の
製造方法の工程図、第２図は焼成耐火物及び金属が装入
されるべきガラス容器を示す断面模式図、第３図は焼成
耐火物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図は焼成耐火物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図は焼成耐火物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図は焼成耐火物及び金
属が装入された金属製容器を示す断面模式図である。 ２；焼成耐火物、４；金属片、６，２６．容器、１０；
加熱φ加圧炉 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第４ 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼成耐火物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、
   前記焼成耐火物に金属を含浸させることを特徴とする金
   属含浸焼成耐火物の製造方法。
2. （２）加圧工程の最大圧力が、焼成耐火物の圧縮強さを
   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
   含浸焼成耐火物の製造方法。
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記載の金属含浸焼成耐火物の製造方法。
4. （４）金属製の容器を用いることを特徴とする請求項１
   記載の金属含浸焼成耐火物の製造方法。