JPS6030715Y2 - 異種材料構成の内張り - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は耐火材、とくに流し込み耐火材で施工する溶
融金属容器の内張りの構成に関するもので、内張り耐火
材の使用に伴う熱膨張を吸収することによって、層状の
剥離現象の発生を防止して内張りの使用寿命を延長する
ことを目的とする。

この考案でいう溶融金属容器とは、製鉄業において溶鋼
のような高温溶湯を移動あるいは反応処理するために収
容する容器の内、特に円形もしくは円形に近い容器たと
えば取鍋、溶銑鍋、真空脱ガス容器等の高温処理炉をゆ
う。

これらの溶融金属容器（以下単に「容器」という）の側
壁は周知の如く耐火物で内張すされ、多くは内外２層即
ち内側のワークライニング、外側のパーマライニングで
構成され、それらは一般に側壁ライニングと称する。

特にワークライニングは、容器への溶湯の受入、必要な
処理等高温操業によって溶損、剥離、亀裂、変質等の損
傷を受けるもので容器によって数日〜数ケ月毎に内張り
耐火物の張り替えを行なわねばならない。

全取鍋の場合について述べると、通常溶鋼の受入れ４（
２）前厄でワークライニングの張り替え施工を行なうが
、最近は不定形耐火材に５〜８％の水分を添加して流し
込みによって施工する方法が増加し、さらに炉材の原単
位を低くするために高アルミナ質あるいはジルコン質等
の流し込み耐火材が多く使用されている。

ところがこれらの流し込み耐火材は、取鍋の使用を重ね
るとスラップが次第に浸透して耐火材の化学成分と反応
し、１３００℃以上で変質層たとえばムライト（３Ａ１
□０３・２ｓｊＯ２）などの鉱物が１威する。

この変質層は、流し込み耐火材自身の熱間線膨張率たと
えば高アルミナ質耐火材の１４００’Ｃ−０，７５％に
対して１４００℃−１，０％の高膨張率を有するため、
熱間において内張り耐火材全体に対して強大な膨張応力
を発生させるが、側壁ライニングは外側を強固な鉄皮で
拘束されているため前記の膨張を吸収できず、内張り耐
火材の円周方向に異状に高い応力が発生し、これが耐火
材自体の強度により大きくなると、使用面とほぼ平行に
厚さ６０閣程度の層状の剥離が多数発生して内張り耐火
材の短命につながる場合が多かった。

なお耐火材の熱間における膨張を吸収するために、従来
からキャスタプル不定形耐火物で施工した加熱炉の内張
りに、高温で物理的応力で収縮するアスベスト板などを
挾み込むことが実施されていが、長期間の加熱で次第に
劣化して隙間があくので、溶鋼を受入れる溶融金属容器
の膨張吸収材には使用できない。

そこで解決策として熱間線膨張率の低い流し込み耐火材
料例えばろう石質などを使用した。

この場合剥離現象を発生しにくいが耐蝕性が低く取鍋使
用寿命の低下をまねいた。

前記の高アルミナ質等の耐火材は耐食性が高くかつ比較
的安価であるため、前述の剥離現象を防止して使用する
方策を種々研究した結果、前記変質層に起因して発生す
る膨張応力を耐火材自身に吸収させて膨張をうまくバラ
ンスさせることによって層状の剥離現象の発生を防止で
きることに着目してこの考案を完成させたものである。

その要旨は、荷重下で膨張する流し込み耐火材と荷重下
で収縮する流し込み耐火材とを側壁ライニングの円周方
向に交互に施工した溶融金属容器の異種材料構成の内張
りにある。

荷重下で膨張する流し込み耐火材（以下「膨張性耐火材
」という）は、高アルミナ質あるいはジルコン質など従
来一般に使用されている耐火材であるが、その特性で重
要な点は、荷重をかけた状態で加熱していった場合の熱
間線膨張率（以下単に「膨張率」という）の数値であっ
て、第４図はその膨張率曲線を表すもので第４図に示す
ように１５００℃において０．７％程度の膨張率をもつ
膨張性耐火材が適当である。

膨張率が０．７％より少いものを使用すると円周方向の
応力が不足して、円形内張りを保持することができなく
なる。

即ぢ後述する荷重下で収縮する耐火材が、膨張性耐火材
の変質層が生成する以前に収縮を始めるので、円形の側
壁ライニングの張りが弱くなるばかりでなく収縮する耐
火材との境界で縦亀裂が発生する危険があるからである
。

一方荷重下で収縮する流し込み耐火材（以下単に「収縮
性耐火材」という）は、たとえば１〜３簡粒度の溶融層
実質を５〜２唾量％含むアルミナ−溶融石英質系の流し
込み材が好ましい。

その特性で重要な点は、膨張性耐火材に高温で生成する
変質層の膨張をその時点で吸収することである。

即ち荷重下の収縮率が、第４図に示すように１５００℃
で１．０％程度収縮する収縮性耐火材が適当である。

高温収縮性がこれ以上になると前記のような縦亀裂が同
様に発生するし、これ以下だと膨張性耐火材に形成され
た変質層の膨張応力を充分に吸収できなくなりやはり剥
離現象が発生する。

次に膨張性耐火材と収縮性耐火材とを取鍋において張合
せ施工したこの考案の実施例について述べる。

第１図は取鍋の施工層の横断面図で、１は外殻鉄皮、２
は膨張性耐火材で高アルミナ質の流し込み用不定形耐火
物である。

３は収縮性耐火材で高アルミナ−溶融層実質系流し込み
用不定形耐火物で、それらの性状を第１表に示す。

第１図に示すように収縮性耐火材３は、取鍋の円周方向
を８等分した位置に膨張性耐火材２の間に挿入されてお
り、その割合は内径４渦（内円周約１２．５６０ｍｍ）
ニ対してそれぞれ１０−（合計８００閣）で全円周に
対して約６．５％である。

第２図は別の実施例で、４等分した位置におのおの２０
０朋の収縮性耐火材３を挿入した場合を示す。

また例へば湯当り部の損傷が大きい取鍋の場合は、第３
図に示すように湯当り部に収縮性耐火材３の施工を避け
て全使用量を３等分して配置し、かつ若干耐食性の低い
収縮性耐火材３を使用して全体の損傷のバランスをとる
ことが好ましい。

収縮性耐火材３の全円周に対する使用割合は、第２表の
試用結果に基づき３〜１０％が適当である。

即ち収縮性耐火材３の使用割合が３％未満になると膨張
性耐火材２に生皮した変質層の膨張を充分吸収し得ない
ので膨張性耐火材２に剥離が発生する。

また１０％を越えると変質層による膨張を吸収したうえ
さらに収縮するので、膨張性耐火材２との施工境界面に
亀劣（間隙）が発生する。

次にこの考案の内張りを構築する実施方法を取鍋の場合
について述べると、予め敷の煉瓦張り施工を完了した取
鍋のほぼ中央部に、第１図（横断面図）で示すように周
知の施工用内枠５をセットし、膨張性耐火材２と収縮性
耐火材３との各々の施工境界に相当する位置に、縦方向
に側壁の高さに相当する仕切板６を差し込み固定する。

次に５〜８重量％の水を添加して混練した前記説明した
ような２種類の流し込み耐火材２および３をそれぞれの
仕切枠内に投入したのち、内枠５に設置した振動機７を
作動させながら仕切板６を徐々に上方へ引抜いて、両耐
火材の境界部をなじませ、２４時間放置し硬化後内枠５
を脱枠し、充分乾燥后予熱・昇温しで溶鋼を受入れる。

使用を開始すると、膨張性耐火材２で構築した部分に高
温使用下でスラッグが侵透することによって変質層が生
威し、これが第４図に示すように１５００℃で約１．０
％膨張して、膨張性耐火材２を本来の膨張率（１５００
℃で約０．７％）より大きく膨張させるが、その両側に
一体に構築された収縮性耐火材３が上記の応力に対して
収縮（１５００℃で０．９５〜１．００）するので、容
器の側壁円周方向に異常な応力は発生せず、両耐火物が
適度にバランスして押し合うことになる。

従って両耐火材の境界部に間隙が発生しないことは勿論
、従来の膨張性耐火材のみで施工した場合に発生する層
状の剥離が発生しない。

この考案は以上説明したような内張り構成であるから、
膨張性耐火材を使用してその変質層生成に起因する膨張
性応力の増大を、収縮性耐火材が適度に緩和して、側壁
ライニングに発生する層状の剥離を防止するために、内
張り耐火材の使用寿命が平均して約２０％延命する効果
を有する。

なお、この考案は取鍋の流し込み施工の場合について説
明したが、円形もしくは円形類似の溶融金属容器の側壁
の内張りに応用できることは勿論、流し込み用耐火材に
限らず、其他の不定形耐火物による施工たとえば吹き付
け、コテ塗り、ランマー打ち、スリンガ−施工ならびに
耐火煉瓦施工においても、この考案の構成の効果を上げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの考案の取鍋における実施例の横断
面図、第４図は耐火材の熱間線膨張収縮率の曲線図であ
る。 第１図〜第３図において１・・・・・・外殻鉄皮、２・
・・・・・膨張性耐火材、３・・回収縮性耐火材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 荷重下で膨張する流し込み耐火材と、荷重下で収縮
   する流し込み耐火材とを側壁ライニングの円周方向に交
   互に施工した溶融金属容器の異種材料構成の内張り。 ２ 荷重下で収縮する流し込み耐火材を、円筒方向の３
   〜１０％の割合で施工した実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の異種材料構成の内張り。