JPS58108385A - 耐火物内張を製造する方法 - 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】 本発明は耐火物内張の製造に係り、耐火物内張の焼結を
実施するえめの方法と装置を目的とする。

とりわけ本発明は潴融金楓を収容し、加熱又は処理する
冶金用容器の内張の焼結に適用しうるものである。

この秒の容器け、容器の外殻と内張又は中空積重ねれん
が又は剛性担体に噴射によ）施工され良その他の耐火物
コーティングの内側に＠料を保持する金属枠内に充填さ
れた緻密′Ｉｋ墨綽墨出粘土状火性化合物の混合物から
形成される。これらの耐火物材料は初めて使用される鋺
に％定値の機械的強度管本質的に耐大物内張に付島する
焼結処理を受けるものである。しかしながらとの処理は
長所のみではなく、鋺結諸条件は得られる内張の諸性−
１特に冶金用容器の壁又は内張の使用寿命に寮質的に関
係するものである。

一般的に舊って、この種の応用に用いられる耐火物材料
はアーク炉における岡等の方法で発生することが知られ
ている１５００−１７００°Ｃの焼結温度を必要とする
シリカ、アルミナ、マグネシャ、ジルコニヤ等の金属酸
化物が最も晋通であるロアーク炉内のこの加熱操作は、
しかしながら、この種の応用には適当ではない。

溶融金＃Ｒ管収容せんとする冶金用取鍋及び炉の如き容
器の場合における、一般的な傾向は焼結をその場所で行
う方向である。

腫導炉の場合Ｋ、この焼結作用は初めは冷九くかつ固体
又は予じめ液化【−た、誘導電力で加熱される金属を導
入する齢に、内張の内表面の近くの、容器内に設けらｆ
″した空気−ガス・望−ナーによる加熱で得られる。

取鍋類の場合に、このフリツテング（ｆｒｌｔｔｉ−ｎ
ｇ　）作用は内張の内表面に近い、容器内に設けた空気
−ガスバーナーによる加熱により確保される、しかしな
がら、用いられるバーナーは１２００゜Ｃの温度を趨え
るべきでなく、すべての場合に％装置作用が開始しうる
時耐火物内張と接触される金員はは′１１５００’Ｃの
溶融状態である：この溶融金員は闘収不可簡の枠のｉＩ
ｍからも造如出し、この溶解作用は焼結作用の開紬鋺に
生ずる。この良めに％未焼結粉状耐火物材料を通して生
ずる溶融金−の漏洩管さ１得られｅ％Ａ。

これらの漏洩は確１１に下記諸欠点を示す：無駄な金属
の損失、動力損失、内張の厚さ内における不規則かつ不
安定な［フリツテンダ（ｆｒ−１ｔｔｉｍｇ　）作用」
、耐火物材料を横切る機械的弱点及び熱架橋（ｈ＠ａｔ
　ｂｒｉｄｇｅｓ　）、実質的腐食と容器を包囲する鱒
導子と冷却水〆クトに達する金５ｔａｉ洩の危険、穿孔
の危険、更に保−輪状層の充分な厚さか焼結領域０ＩＩ
Ｉ勧に保持されない。これら２種の領域の進行間の境界
決定を焼結前Ｓが形成するので％例外なく容器は溶融金
員の誘導加熱時に該金属を受は入れるのに用いられ、滲
透は内張の使用寿命の限定における第１０１１因となる
。

この方法は又型枠を回収し得ない欠点もある。

本発明の目的は、公知の技術に反して、上記の如き諸欠
点をさけうろことであ）、容器内張の焼結を実質的に滲
透を防ぎかつ侵食を制限する温度と均等ｅｌ１条件にお
いて、溶融金属と接するーに内張内面に亘って、その場
で実施することが可能である。

本発明は要旨は加熱作用によや少なくとも部分的に行わ
れる焼結により耐火物材料から耐火物内張を製造する方
法において、前記加熱作用を提供する九めに、前記内張
をガス通路開口を有する包囲体内に配設し、加熱用フレ
ーム形成用の燃料ガスと酸素からなる混合物を前記開口
の少なくとも１個を通して通過させ、他の開口群を加熱
ガスの排出用として用い、且１５００’　−２０００°
Ｃの焼結温度に到達させうる前記耐火物内張の温度増大
を生ずるような手段で前記フレームに近接して焼結操作
の少なくとも最初部９中希釈ガスを噴射することからな
る耐火物内張ｆ：製造する方ｉＫ存する。

本発明方法の他の特徴によれば、希釈ガスは特に空気で
あ）：空気はフレームの周りＫ１１ｉｊ軸的に噴出する
のが有刹で＆Ｌ温度上昇は酸素と燃料ガスの相応する流
本の作用によってフレーム（ｆ−１ａｍ・）の強さを調
節するととＫよりコントロールし得、他力において、大
気温度及び高くても５０００Ｃから１０００’Ｃ％　１
５００’〜２０００’Ｃ，好ましくは１６００’−１７
０００Ｇからなる焼結ＩＩ！への傾斜方式で均等に内張
温度を昇温するよう１に方法で希釈ガスの流れを噴射し
、この温度は期間中保持される。

本発明は又耐大物材料と開口を有する包囲体から耐火壁
又は内儀を形成する装置からなる焼結耐火物内張用の装
置からなり、前記開口の少なくとも１個にはバーナーを
備えてお砂、該バーナーは燃料ガス及び酸素バーナーで
あって、前記包囲体は希釈ガス噴射装置を備えている。

＃包囲体を閉塞する装置は金属容器内表面の内張を焼結
する量販容易の開口部上に４１に適合しつる蓋とするの
がよい。

本発明の適用ＫＪｌｌｉつでは、希釈ガスの噴射を提供
するのみでなく、噴射される流れの調節により温度を容
易にコントロールする手段も提供する。

更に本発明はその結果として、フレームの熱を拡散しａ
ｌ霧の量を増加することによ）、処理される内張表面全
体の加熱作用の高度の均等性な確保する。有用さと安全
性の目的で、バーナー冷却剤としてのガス状流体（例え
ば空気及び酸素）の使用を水で置換するも可能である。

本発明の一具体例を示す添付図の装置に基いて本発明を
更に詳述する。

第１図には、溶融金Ｉｌを収容し、炉を包囲する誘導コ
イル６で加熱しかつ水の循環によって冷却する一般に円
筒形の炉底又は炉床１からなる誘導炉が示しである。

側壁又は内張２はその内面が稼動開始時に部分的に焼結
される耐火性混線粘土で形成されている。

普通の用途で炉を造る場合、焼結帥線は咳内９面から炉
の外側に向って移行し、かつ内張寿命はその前進の指示
函数であることが知られている。未情結粉末状空間が内
張の外側に保有されると、熱絶縁を提供し、溶融金属の
浸透性に対する遣蔽ｆ：形成すると言うことが肝要であ
る。本発明は内張が溶融金属と初めて接する鹸に、内張
内ｗ４の全域に亘って、相当の欅さに夏って内張に最初
の焼結操作を実施し得る方法を提供する−のである。

この焼結操作は炉壇上に鉄台されるように配設され喪カ
バー６の形の脱着可能の蓋に設けられたバーナー５から
主としてなる装置によって行われる魯この脱着自在の蓋
は煙霧の排出用のオリフィス７と「鼻部」７′を有する
。

前記バーナーｉ＆！駿素−ガスタイｌであり、炉とカバ
ーで形成される閉鎖部内に位置するフレーム１０を形成
するような方法で燃焼用酸素は管８を経て供給され、Ｓ
料ガスは管９を経て供給される。更ＫＩＩｔＩ記管８及
び９と同軸でかつ外側の環状空間１２に連通する管１１
を経て供給される希釈用空気用のフレーム１０を囲む環
状噴射設備がある。

炉内張２は炉の外殻又はジャケラ）ＩＳと内張の内＠に
取り外し自在で材料を保留する金属製仮枠間にシリカを
主成分とする耐火性混線粘土の乾式うにングによって最
初に形成される。市販の入手容易な普通の内張材料を用
いることができ、通常１・２％の硼酸を含有するが、鉱
化性成分、即ち、例えば０．３−０．９チの一酸又はそ
れと当量の硼素又は水酸化ホウ索を含有するケイ酸質耐
火粘土又は内張材料の少ない割合、即ち鉱化性成分を含
まない内張材料から選ぶことが好ま１７い。

金属枠（図示せず）は無機バインダー又は含有【７てい
れば鉱化成分によって仮の加熱操作で内張材料の凝集が
確保されたのちに通常取り外される。

この仮の加熱操作自体は焼結操作に用いるのと岡じ設備
によって実施しつる。この金属枠は又加熱操作が行われ
る齢に引き抜いてもよい。

酸素−ガスバーナーと空気の同軸環状噴射の組み合せは
、内張内面における耐火性内張の温度をコントロールす
ることができ、実際の大気温度から焼結温度に正確にコ
ントロールされたコースによって漸進的な加熱を提供し
、焼結温度は４Ｉ殊な製品の場合、例えば１９０００Ｃ
と高くすべきである。

この温度は毎時轟りｌｏｏ’ｃ　−２０００Ｇの車で昇
温され、金属枠は４００’Ｃて引自抜き、毎時轟知１０
０’ｃ　−２０００で温度を輪結温度しペＡまで昇温し
、總結纒度では、この内張を冷却する鋺に１５５０’−
１６５０’Ｃのレベル又はそれ以上に１時間保持する・
更に一度降下をプントローＡ　Ｌ、かつ金属が供給され
るまで高温度に炉を保っ良めに１バ一ナーｍ＊操作を続
けることもできる。１〜２時間温度レベルを５０００Ｃ
の一度に保持することが好ましい。

ケイ酸質内張材料の例で１１．　１！ｉ５０’ｃｍ焼結
漉度には毎時轟ｅｔｏｏｏｃ　　の割合で、しかもｇｏ
ｏ　。

ＣＫ２時間、１５５Ｏ’ｃＫ２時間保持して１７７時間
で到達した。ケイ酸質内張材料では１５５０’ｃの焼結
温度には毎時轟１１５００の割合で、５０００ＣＫ１時
闘％　ｇ５５０’ｃＫ１時間保持して目７時間で達した
〇アＡセナ質内張材料では、５００　’　ｃの温度に暑
５０°Ｃ／毎時の割合で達し、ついで５ｏ。

ｏＣＫ１時ｆｌａ１１１１１Ｌ、１ｌＫｔｔ）温度２０
０’Ｃ−２５００Ｇ／毎時の割合で昇温し、１時間の関
１６５０’ＣＫ保持し友。

加熱期間中、２レームの強さをバーナーに供給される燃
料ガスと酸素の流率によりてコントロー。

ルしえ。更に、この相対的なＲ１１１を常に調節して、
燃嶋が常に酸化性フレームを発生させて耐火性材料の還
元を阻止する。バーナーを包囲して同時に空気が長い間
噴出されると、フレーム１ｏが―記空気を加熱しかつ部
分的に閉じた包囲体内で、関節可能で均一な空気温度を
有するこの方法で炉内に熱空気発生機が生成される。

鋳結される内張上の辷の加熱操作の均等ｆ！には、例え
ばｌ１００Ｏｃまでの昇温の第１の部分の際の空気のこ
の噴射によって支配される。この温度を趨えると、空気
の噴射を停止し、同時にフレームの強すノコントローＡ
を継続して昇温プログラムを瓢持する。この館２加熱段
階では、焼結しようとする内張表１ｉｉＫおける温度の
均等性は耐火性材料からの輻射によって支配される。

内張の温度は１１００°Ｃまでは内張に対して配設した
クロメルーアルメ臭熱電対によって、コノ温度をζえる
と光嚢温計によって調温する仁とができる。

本尭明方法は炉内間の内張の一結を確保するのに適用で
き、Ｉｌって、潴融金属と接する以鋺に機械的強度と気
孔閉塞を提供する。浸透の危険の排除は内張の使用寿命
を相轟に増加する。例えば、霞導炉の場合に２０〜３０
−の電力節減が可能であることが観察され丸、温度コン
トロールの精確と温度の均等性は高い機械的強さ及び熱
衝撃及び熱侵食に対する表面抵抗性が従来技術よシ秀れ
ていることを提供しうるものである。焼結耐火性材料の
分析はガラス椙のないこと及び石英のクリストバライト
への完全転化を教示する。表面焼結内張の品質は下記の
結果にみられる如く気孔率によって同様に教示されてい
る： 内表面からの距離（１）　　０〜口　　　　１〜２　　
３．５〜４．５全気孔Ｈ１２，９％　　２０．１　％　
　２０４　％牛径フ、５くクーン超　　　４５１ｋ　　
　　８４１！　　　　６３％＃ｐ％’１．ｓ　１ｌｔｘ
ン未満５５　ｌ５１６　％　　　　３７１１焼結層金体
Ｋ［る低全気孔率と上記全部の輪結前線の位置における
大気孔の低い割合が観察される口 １１２ａ図及び＄２ｂ図の両図面に示す如く、―語用バ
ーナーは下記のものからなっているニー中心管２１には
点火電極２２が取付けてあｉ１中心管２１はバーナーノ
ズＪＬ２４を形成する塊状部材の軸方向通路２３に接続
してあり、この通路２６自体はバーナーノズル２４の中
央凹部２５中に開口している。点火電極２２はベアリン
グ２６を介して中心管２１内に堆り付けてあ如、該電極
端部はアルミニウム管２７で包囲しである。電極の厘出
端部２２′は中央凹所２５中に央出している。

−中心管２１と同軸の第２管２８は中心管と共に燃料ガ
ス用の主環状ダクト２９全形成し、この第２管２８はバ
ーナーノズ８２４の穿孔部５５にその他端部で嵌合して
いる分配管３２のリングとしてｄ担体として作用する多
数の環状に配設し本書孔部６１を有する横断板５０に接
続する舖端部２８′で拡大し７てあり、これらの穿孔部
３６は目盛孔５５′を介して外方に開口している。第２
管２８はノズル２４に対画する最端部で接続されており
、燃料ガス供給管は示してない。中心管２１には）４イ
ロツトライト又は点火臭への燃料ガスの移送用として中
心管２１でｌ１ｌＩＩＷＩｔされる環状〆タト２９と軸
方向Ｉタト墨７閤を連通させる数個の穿孔部６６が形成
しである。

一第３管！＋８はＩＩ２管２８の外側に同軸状に設けて
あ秒、かつバーナーノズＡ２４の外方縁部に嵌合しであ
る。バーナーノｊｅｋから離れえ端部で。

この第３管６８は図示してない酸素供給管と接続し１、
従って、ＩＩ２管２・と共に横断板！＆０とクズＡ２４
関に境界を定めかつ中心管２１と管ｉ１２の環状整列部
の端部を鷺畏して、分配電１４０中に導く環状酸素ダク
トを形成する。この分配電４０は通路２Ｓを囲みかつ接
近して配設された狭い横断通路４１のＩＩＩリング中て
外７１に開口してお）、その態様はそれらの部分が凹所
２５中で、外方に包囲して延在する広い横断通路４２の
第２リング中にかつ通路６６−る墨′のりンダから少し
の距離で、−目している。

一第４管４４は菖３管６８を同軸的に包囲しかつ離れて
配設してあ如、−力では２本の空気供給管４５（１本だ
けが図示１．である）Ｋ接続してあ択その端部は＄Ｉ３
管６８と第４管４４閲に形成された環状ダクト４６に入
つ友直后に空気に対して渦流運動を付与するために実質
的に接線方向にセットした傾斜で雛４管４４に接続しで
ある。この鯖４管４４は空気供給管４６の接線方向への
セットｙｃより予じめ開始され喪旋回運動の強さを羽根
４８のりング４７によってバーナー２４の最端部を囲ん
で固着しである。

従って、餉述の全部はバーナー支持壁上に固着される７
ランジｓｏＫ＊如付けられる。操作Ｋｍす、点火フレー
ムが穿孔部６６と主燃料ガスダクト６９からの発生を介
して中心管２１のダクト６フ中に供給されるガスの燃焼
によって凹所２５中に常時形成され、この点火フレーム
自体は点火電極２２の電気放電に常時さらされる；バー
ナーの主フレームは広い横断通路４２により搬送される
酸素中で管ｉ２と穿孔ｓ５墨−！＋ａ′により搬送され
るガスの燃ＩｓＫよる点火フレームの同りに形成される
。空気が環状ダクト４６内で運動すると、空気は前述し
え如く、旋回運動で主フレームを囲んて発出し、皺主フ
レームの軸方向速度は必要な希釈作用とは別にスＣ−〆
クンする結果となって、焼結操作により適しえよ゛伽警
触ｍ１ｔｔ−７レームに付鼻する。

本発明は前述し良異体例に限定するものでない。

本発明方法は鋳造取鍋叉は他の容器の補修に適用される
焼結用内張材料として他の耐火物容器類をその場で類似
の方法て施工しうるだけでなく、不完全な耐火性材料な
どの置換用の焼結用生れんが又は単体ブロックにも適用
しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１１１１は本発＠装置の第１の例の１直断面略図、雛
２ａ図及び第２ｂｌｌｌはバーナーの変形例の横断面図
であり、図中、１は炉床、　２は内張、　３は誘導コイ
Ａ％　４は内張内面、　５はバーナー、６はｉ１％　７
は排出孔、　　１０はフレーム、　１２は環状空間、　
　１６は外殻、　２１は中心管、２２Ｆｉ電極、　２６
は軸方向通路、　２４はバーナーノズル、　２５は凹所
、　２６はベアリング、２７Ｆｉアルミニウム管、　２
８は１２管、　２９は環状ダクト、　　６０は横断板％
　る１は穿孔部、６２は分配管、　　３るは穿孔部、　
６６は穿孔部、３７は軸方向ダクト、　Ｓ８は第３管、
　Ｓ９は主燃料ダクト、　４０は分配室、　４１ｔｉ横
断通路％　４２は広い横断通路、　　４４は第４管、４
５は空気供給管、　４６は環状ダクト、　４７はリング
、　　４８は杢根、　５０は７ランジを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ・　加熱作用によ多少なくと４１１分的に行われる焼
   結により耐大物材馬から耐火物内張を製造する方法にお
   いて、―記加熱作用を提供する良めｋ、―記内張ｔ−ガ
   ス遍路−口を有する包囲体内に配設し、加熱用フレーム
   形成用の燃料ガスと酸素からなる混合物音前記−〇り少
   なくと４ｈＩ＠を通して通過させ、他の間口群を加熱ガ
   スの排出用として用い、かつ１５００’　−２０００’
   ＣＯ焼結温度ＫＩ１１達させうる鋺記耐大物内張の温度
   増大を生ずるような手段で前記ツレー五に近接して焼結
   操作の少々くとも量初部分中希釈ガスを噴射することか
   らなる耐火物内張を製造する方法・ ８・　希釈ガスを前記７レームを同軸釣Ｅｌｌんて噴射
   する特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を製造する
   方法。 ８・　前記クレー率の強さと噴射されｈ＊釈ガスの放出
   率を、耐火物内張の温度が大気温度及び高くとも５０Ｇ
   ’ＣＭＫｈｂｍｌｌｌカｂ　１００ＯＯｃ、　１５００
   〜２０００ｏＣテ好ｔＬ（ハ１６００°〜Ｉ’７０００
   Ｃ１ｌｌｌカらなる―結諷度まで徐々に昇温すゐよう１
   に方法でコントクーＡ　１−、かつ保持期間をこの鉤結
   温度とする特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を製
   造する方法。 ４・　希釈ガスを約１１００’ｃ４り１１１１までの、
   加熱操作の最初の部分中噴射する特許請求の範Ｓ第１璃
   記載の耐火物内張を製造する方法。 ａ・　希釈ガスが空気である特許請求の範Ｉ！ｓ１項記
   載の耐火物内張を製造する方法。 ６・　内張を形成する材料が低重の鉱化成分を有する耐
   火性内張材料である特許請求の範囲第１項記載の耐火物
   内張を製造する方法。 ？・　内張を金属枠によって成形し、該金属枠を温度が
   はＷ４００’Ｃ＜遺し九時より遅れずに引き抜く特許請
   求の範囲第１項記載の耐火物内ａｔ製造する方法。 ８・　内張を金属枠により成形し、腋枠を謳ｓｌ！が上
   昇するーに抜取る４１１許−求の範囲第１項記載の耐火
   物内張を調達する方法。 ９・　希釈ガスの噴射を１０００’〜１２００’ｃの温
   度で停止する特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を
   製造する方法。 ｌＯ・焼結温度における温度保持期間が少なくとも１時
   間である特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を製造
   する方法。 １１．１〜２時闘の長さの温度保持期間を５００゜Ｃの
   温度で設ける特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を
   製造する方法。 １２・温度上昇を暑００’Ｃ／時〜２５０’Ｃ／時の割
   合とする特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を製造
   する方法。 １８・特定耐火物材料、とりわけアルミナ質内張材料の
   温度上昇は５００°Ｃの温度における最初の温度保持期
   間後、該期間前よ多連くする特許請求の範囲第１項記載
   の耐火物内張を製造する方法。 １４・耐火物材料から隔Ｉｌをｇ形する装置及びバーナ
   ー管具備する少なくとも開口を有する包囲体で、販バー
   ナーは燃料ガス及びＩｉｌ素バーナーであり、前記包囲
   体が希釈ガス噴射！１Ｉｉ１１食具備する特許請求の範
   囲第１項記載の耐火物内張を製造する方法を実施する装
   置。 １６・希釈ガス噴射！装置が前記バーナーを同軸的に囲
   んで配設しである特許請求の範囲１．１項記載の耐火物
   内張￥ｒ製造する方法を奥論する装置・１６・前記包囲
   体の少なくとも一部が耐火物内張成形用構造を形成する
   特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張′ｆｔ製造する
   方法を実施する装置・１７、＃配包囲体が２部分からな
   り、第１の下方部分が耐火物内張成形用構造として作用
   し、除去可能のｔｓ２上刃部分が＃配下刃部分上に密着
   性である蓋の形で０ある特許請求の範囲ｔｓ１項記載の
   耐火物内張を製造する方法を実施する制置。 １８、バーナーが電％によって中心点火フレームを生ず
   る燃料ガスとａｌ素の導入用中央ダクトからなる特許請
   求の範囲第１項記載の耐火物内張を製造する方法を実施
   する！ｉ置。 １９・希釈ガス供給ダクトが骸ガスに旋回運動を与える
   装置と合体し九特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張
   を調造する方法を実施する装置。 ｚＯ・前記旋回装置が前記出口に！１行した羽根からな
   る特許請求の範囲第１項記載の耐火物内張を製造する方
   法を実施する装置。