JPS631275B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえばマグネシアのような、高い
溶融点を有する溶融した耐火性酸化物材料の鋳型
のための方法と装置に関するものである。このよ
うな耐火性酸化物材料は約2400℃よりも高い融点
を有している。たとえばアルミナのような、多く
の耐火性酸化物材料は、比較的低い融点を有して
おり且つ一般に溶融した酸化物を炉から流し出す
すなわち注出することにより、連続的または半連
続的基準で工業的に製造される。しかしながら、
このような方法は、約2400℃を超える融点を有す
る耐火性酸化物においては、このような材料の流
動性が温度の僅かな低下によつてきわめて急速に
低下して、大量の生成物を注出口から注出すなわ
ち取出す前に、炉中でまたは注出中に、著るしい
程度まで固化を生じさせるために、有効に使用す
ることができなかつた。

本発明の方法および装置は、溶融マグネシア
（MgO）の製造に対して特に適している。マグネ
シアの融点は約2800℃である。溶融マグネシア
は、典型的には、高いMgO含量を有する〓焼し
たマグネシアまたはマグネサイトの仕込材料か
よ、開放電弧型の電弧炉を使用するバツチ方法に
よつて、工業的に製造される。

通常は、溶融マグネシアはたとえば〓焼したマ
グネシアのような装入材料床を部分的に充填され
た、鉄製であることが適当な金属容器を１組の黒
鉛または炭素電極下に置くことによつて、製造さ
れる。レジスタバーの形態にあることが適当な、
炭素または黒鉛の電橋を床中に置くことによつ
て、電極を下げたときにそれらの間に電気的な接
続すなわち電橋を形成させる。電橋を通過する電
流が局部的な加熱およびそれに続く初期の溶融酸
化物のたまりを生じさせる。そのたまり自体が電
流を通すために十分な大きさのものとなつたとき
に、電流が電弧によつて溶融したたまりへと流れ
るように、たまりの表面に十分に近い位置へと電
極を移動させる。溶融した浴の区域中に追加の装
入材料を徐々に送入することによつて容器を満
す。溶融区域の大きさが増すにつれて、装入材料
の取巻いている層は凝固して、溶融したマグネシ
アに対する容器を形成する。この層は一般に“ス
カル”（skull）と呼ばれる。スカルと容器の側面
の間に部分的に固化した材料の第二の層が生成
し、一方、それは実質的に影響を受けていない装
入材料の層によつて囲まれている。スカル層と未
溶融の装入材料から成る取巻いている層は、高温
の浴から殻を絶縁する働らきをする。殻を更に冷
却するために、溶融作業の間に、および、所望す
るならば、冷却段階の間に、水を外側の部分上に
噴霧する。

典型的には、浴を固化させるために十分な程度
に炉の内容物を冷却させることによつて、その場
で、溶融マグネシアを生ぜしめる。通常は大きな
塊状をしている溶融マグネシア製品は、一般に
“ピツグ”（pig）と呼ばれており、冷却後に、空
気ハンマーを用いて割ることにより、または、更
に頻繁には、選別フロア上に炉の内容物を投げお
ろし且つ凝固した材料と未溶融材料から製品を分
離することによつて、炉から取出す。凝固した材
料と未溶融材料は回収して、後続する溶融におけ
る装入材料として用いる。ピツグは粉砕機または
後続磨砕操作に対する仕込み材料として、更に小
さい断片に破砕する。溶融マグネシアの顆粒また
はグレンとしての製品は、付加的な耐火材料を用
い、または用いずに、相互に結合させ、成形し且
つ焼成することによる、成形耐火材料の製造にお
いて有用である。微粒子状の製品は、たとえば電
気ストーブ、水加熱器、料理用ポツトおよびフラ
イパンのような、管状の加熱エレメントに対する
電気絶縁材料としても有用である。

ピツグの加工、すなわち、粉砕のために適する
断片を取得するためのピツグの分離と破砕は、時
間を消費し且つ多大な骨の折れる労働を必要とす
る。

本発明は鋳型した、溶融マグネシア製品の半連
続製造のための方法および装置を提供する。“半
連続的”という表現は、１回よりも多い溶融マグ
ネシアの流出、すなわち注出を、炉からのスカル
の除去なしに、炉から生ぜしめることができると
いうことを意味する。鋳造した製品は、特に粉砕
に適する断片へと容易に破砕することができる、
比較的滑らかな表面を有する薄い層として製造す
ることができる。

本発明は高い融点すなわち溶融点を有する溶融
した耐火性酸化物材料の製造に対する方法および
装置を提供する。高い溶融点とは、2400℃よりも
高い融点を意味する。

本発明の方法は： (a) 高い溶融点を有する微粒子状の耐火性酸化物
材料の垂直に伸びた床を、その底部と側面にお
いて、工程を通じて溶融しないままにとどまる
付加的な量の微粒子状耐火性酸化物で絶縁的に
支持し、 (b) 床の上表面に接近して少なくとも１の電弧を
生ぜしめるたの複数の電極に対して、床の上表
面を露出させ、 (c) １電極から他電極への電流の流れによつて床
の一部分を溶融させ、凝固した材料の層、すな
わちスカルによつて囲まれた液状耐火性酸化物
材料の区域すなわち浴を形成せしめ、 (d) 微粒子状の材料の一部分を床の側面に沿つて
除去することによつて、凝固した層を液状の材
料の区域の底の部分に近接する点で露出させ、 (e) 凝固した層を突き通して液状の材料の区域に
注出口をあけ、且つ (f) 床を傾けることによつて溶融した耐火性酸化
物材料を該液状区域から床の外側の点へと注出
する という諸段階から成つている。

更に本発明は高い溶融点を有する溶融耐火性酸
化物材料の製造のための炉を提供する。この装置
は： (a) 耐火性材料の装入物を受入れ且つ収容するた
めに適応せしめた底および少なくとも１の側壁
を有する炉殻、 (b) 該炉殻の側壁はその中に炉壁の上端から下方
に炉殻の全高の少なくとも2/3の距離までのび
る垂直の切り目すなわちスリツトを有する、 (c) 切り目は取外すことができる閉鎖手段によつ
て封じ且つ封を開いたときに注出口をあけるた
めの手段を受け入れるように適応している、 (d) 切り目に隣接して位置し炉殻から外側にのび
る注出とい、 (e) 炉殻の内部を加熱するための手段、および (f) 炉殻を始めの垂直、すなわち静止、位置から
約5゜乃至約90゜の角度に傾斜させるための手段、 から成つている。

本発明を、添付した図面および本発明を説明す
るものであつて本発明を限定するものではない下
記実施例を参照して、詳細に説明する。

第１および第２図を参照すると、炉は、細長い
切り目すなわちスリツト１３および切り目１３に
接して位置し且つ炉殻１１の側壁から外側にのび
ている対応する流出とい１５を有する、鋼製であ
ることが適当な、金属炉殻１１から成つている。

炉殻１１の側面および底面は、図中には示して
いない水の噴霧によつて、適当に冷却することが
できる。炉は、高い融解点すなわち溶融点を有す
る微粒子状の耐火性酸化物材料、たとえばマグネ
シアの装入物１７を含有しており、この装入物１
７は、炉の内部を加熱して溶融した耐火性酸化物
材料の浴すなわち区域２１を生ぜしめるように位
置させた、電極１９によつて加熱してある。固化
すなわち凝固した耐火性酸化物材料のスカル層２
３を液状の耐火性酸化物材料の区域の周りに生成
せしめる。部分的に焼結し且つ部分的に溶融した
耐火性酸化物材料２５から成る第二の層をスカル
層のまわりに生成せしめる。一方、部分的に焼結
した層は、未溶融の耐火性酸化物の層２７によつ
て囲まれている。耐火性酸化物材料の垂直に伸び
た床はその底面と側面において金属殻１１によつ
て支持され、一方、殻１１は、溶融していない耐
火性酸化物材料の層２７，２５および２３によつ
て絶縁してある。細長い切り目１３は、取除くこ
とができる水冷した閉鎖板２９によつて封じてあ
ることが適当である。

第３図は、注出口をあけている第１図の炉を示
している。切り目１３から閉鎖板２９がはずされ
ており、且つ切り目１３に隣接する溶融してない
耐火性酸化物層１７および２５の一部分も除かれ
ており、且つ微粒子状の装入物層１７と部分的に
焼結した層２５中にみぞ３１が形成せしめてあ
る。注出口３３は、棒３５によつて、または好ま
しくは切り目１３の下方の部分に隣接するスカル
層２８を貫通する爆発物の装填を用いるジエツト
タツパーによつて、設けることが適当である。

第４図は、溶融した耐火性酸化物生成物を鋳型
するために傾けた、第３図の注出口を設けた炉を
示している。炉は、図中には示していない手段に
よつて、始めの垂直の位置から約5゜乃至約90゜の
間の角度まで、更に好ましくは、約15゜乃至約60゜
の間の角度に傾けて、スカル２３中の注出口３
３、層２５および１７中のみぞ３１を通じて、炉
殻１１の外側の点に流出させる。傾斜は、溶融し
た耐火性酸化物材料の固化前の急速な流れを与え
るために、できる限り敏速に行なうことが好まし
い。

第５図は、先行する数回の口開けの後に口開け
を行なつている、第１〜４図の炉を示している。
第３図におけると同様に、閉鎖板２９と溶融して
ない耐火性酸化物層２５および１７の一部が除か
れて、そこにみぞ３１が形成せしめてある。図示
のように、先行する口開け４５，４７および４９
からの残留物３９，４１および４８は、それぞれ
の口開けを、切り目１３内で次第に高い位置にず
らすことを必要ならしめる。口開けは、炉内の溶
融区域に確実に注出口を開けると共に先行する注
出口を避け且つ先行する注出により液体耐火性酸
化物材料の区域内に生じた、たとえば３９，４１
および４３のような、固化した耐火性酸化物材料
の底部における蓄積を避けるために、次第に上向
きに、すなわち、垂直から大きい角度で、行なう
ことが適当である。

実施例 １ 第１図に示すものと同様な直径24インチの鋼製
の炉殻から成る炉に、82ボルトの電圧で操作する
ように適応させた直径４インチの２本の黒鉛電極
を設備した。これらの電極の中心間の距離は９イ
ンチであつた。

この炉に全体の3/4まで〓焼マグネシアを装入
したのち、間近に引き寄せた電極を有する黒鉛開
始棒を用いて溶融を開始させた。多少の溶融物が
生じ且つ少なくとも100KWの平均エネルギー入
力となつたのちに、電極を引き離した。

開始の30分後に、150KWの全エネルギー入力
に達し、この水準で炉を１時間働らかせた。その
時点で、炉を約15゜の角度で僅かに傾斜させ、緩
んだ仕込みと部分的に凝固した材料の一部を除い
てスカル層を露出させた。“Ｖ”字形のみぞを緩
んだ装入物と部分的に凝固した層中につくること
によつて、溶融したマグネシアのための径路を生
ぜしめた。スカル層をつき通すための口開け用突
き棒として、直径１ 1/2インチ、長さ８フイート
の鋼製の棒を使用した。突き棒を取出して、炉を
60゜の角度まで傾斜させることによつて、炉から
溶融マグネシアを取出した。

実施例 ２ この実施例におては、２本の直径14インチの電
極を有する900KW平均入力の単相アーク炉を用
いた。電極中心と中心との間の間隔は22〜24イン
チであつた。電極と炉の側壁の間の間隔は約10イ
ンチであつた。炉の切り目をマグネシア煉瓦で封
じたのち、〓焼したマグネシアを炉に装入した。

約２ 1/2間の初期加熱後に、マグネシア煉瓦を
除き、隣接する緩んだ装入物と部分的に凝固した
材料の一部を取除いて、スカル層を露出させた。
残りの緩んだ材料と部分的に凝固した材料中に溶
融マグネシアを受けるためのみぞをつくつた。

直径２インチ、長さ約10フイートの鋼棒を口開
け用突き棒として用いた。ワイヤロープで突き棒
を吊すことによつて、スカル層につき通すために
必要な動的エネルギーを獲得するように突き棒を
振り動かすことができるようにした。スカルの貫
通には、突き棒による２〜５回の打撃を必要とし
た。

貫通後に、突き棒を迅速に取出し、炉を約60゜
の角度まで傾斜させることによつて溶融物を注出
すると共に注出口および注出とい中におけるマグ
ネシアの固化を防いだ。

各注出後に、追加の装入材料を炉に加え、且つ
口開け操作を、約２ 1/2時間ごとに、スカル中で
次第に高くした点で繰返して、約500〜約800ポン
ドの溶融マグネシアの注出物を得た。この手順を
24回繰返したのちに、炉底の湯あかの蓄積が厚く
なりすぎて、作業の継続が不可能となつた。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、こ
こに記述した方法および装置は、本発明の範囲を
限定するものと考えるべきではなく、それらにつ
いて変更を行なうことが可能であることが認めら
れており、且つ前記特許請求の範囲中に挙げる各
要素はすべて、実質的に同一または同等の方式で
同一結果を達成するためのあらゆる等価の要素を
網羅するものとして理解すべきであり、どのよう
な形態でその原理を利用しようとも本発明を包括
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の炉の、部分的に断面におけ
る、側面図である。第２図は、第１図の炉の、部
分的に断面における、前面図である。第３図は、
注出口を設けつつある第１図の炉の、部分的に断
面における、前面図である。第４図は、注出位置
にある第１図の炉を示している、部分的に断面に
おいての、前面図である。第５図は数回の先行す
る口開け後に注出口を設けつつある第１図の炉を
示している、部分的に断面における、前面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 微粒子状の形態にある2400℃よりも高い
   溶融点を有する耐火性酸化物材料の垂直に伸び
   た床を、その底部と側面において、工程を通じ
   て溶融しないままにとどまる付加的な量の該微
   粒子状の耐火性酸化物材料によつて絶縁的に支
   持し、 (b) 該床の上表面を複数の電極にさらすことによ
   つて該床の上表面に隣接して少なくとも１の電
   弧を生ぜしめ、 (c) 該層の一部分を１本の該電極から他の電極へ
   と流れる電流によつて溶融し、凝固した耐火性
   酸化物材料の層によつて囲まれた液状の耐火性
   酸化物の区域を形成せしめ、 (d) 該床の側面に沿つて微粒子状の一部分を除去
   して該液状の材料の区域の底部に隣接する点に
   おいて該凝固した層を露出させ、 (e) 該凝固した層を突き通して液状の材料の区域
   に注出口をあけ、且つ (f) 該床を傾斜させて溶融した耐火性酸化物材料
   を該液状の区域から該床の外側の点へと注出す
   る という段階から成る溶融した該耐火性酸化物材料
   の製造方法。 ２ 耐火性酸化物材料はマグネシアである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 伸びた床は金属炉殻内に位置する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ４ 金属炉殻を、段階(c)および(d)の間に、水の噴
   霧によつて冷却する特許請求の範囲第３項記載の
   方法。 ５ 段階(d)において床を約5゜乃至約90゜の角度に
   傾斜させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ (a) 耐火性材料の装入物を受け入れ且つ収容
   するために適応せしめた底および少なくとも１
   の側壁を有する炉殻、 (b) 該炉殻の側壁はその中に炉壁の上端から下方
   に炉殻の全高の少なくとも2/3の距離までのび
   る垂直の切り目を有する、 (c) 切り目は取外すことができる閉鎖手段によつ
   て封じ且つ、封を開いたときに、注出口をあけ
   る手段を受け入れるように適応している、 (d) 該切り目に隣接して位置し、該炉殻から下方
   にのびる注出とい、 (e) 該炉殻の内部を加熱するための手段、および (f) 該炉殻を始めの垂直の位置から約5゜乃至約
   90゜の角度に傾斜させるための手段、 から成る2400℃よりも高い溶融点を有する溶融し
   た耐火性酸化物材料の製造のための炉。 ７ 炉殻は鋼である特許請求の範囲第６項記載の
   炉。 ８ 注出口をあけるための手段は突き棒である特
   許請求の範囲第６項記載の炉。 ９ 注出口をあけるための手段はジエツトタツパ
   ーである特許請求の範囲第６項記載の炉。 １０ 炉殻は外部の冷却手段を備えている特許請
   求の範囲第６項記載の炉。 １１ 冷却手段は水の噴霧である特許請求の範囲
   第６項記載の炉。 １２ 傾斜する手段は炉を始めの垂直の位置から
   約15゜乃至約60゜の角度に傾斜させるために適応し
   ている特許請求の範囲第６項記載の炉。