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WO2014006990A1 - 溶湯容器 - Google Patents

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Publication number
WO2014006990A1
WO2014006990A1 PCT/JP2013/063921 JP2013063921W WO2014006990A1 WO 2014006990 A1 WO2014006990 A1 WO 2014006990A1 JP 2013063921 W JP2013063921 W JP 2013063921W WO 2014006990 A1 WO2014006990 A1 WO 2014006990A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
molten metal
dry material
segment member
lining
hollow structure
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/063921
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一磨 西内
寿治 木下
伊藤　貴志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
NGK Adrec Co Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
NGK Adrec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd, NGK Adrec Co Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/02—Linings

Definitions

  • the present invention mainly relates to a molten metal container suitable for conveying a molten metal.
  • Patent Document 1 a castable refractory poured into the inner surface of a heat insulating material has been widely used (for example, Patent Document 1).
  • the weight of the castable refractory is not preferable because it is required to reduce the weight of the container from the viewpoint of transport and handling.
  • An object of the present invention is to provide a molten metal container that solves the above-described problems, realizes weight reduction of the container, and can maintain heat retention even when the lining member is damaged.
  • the molten metal container of the present invention made to solve the above problems is a molten metal container in which a hollow segment member is lined on the inner surface of the container, and a dry powder material is provided on the back surface of the hollow segment member.
  • dry material means a refractory powder that can be melted by receiving molten metal
  • dry material lining means filling the refractory powder while hitting it. This means that a fireproof layer is formed.
  • the segment member having a hollow structure is constituted by a wall surface having a thickness of 1.5 mm or more.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the segment member and the dry material is 4 ⁇ 10 ⁇ 6 or less.
  • the molten metal container according to the present invention achieves a lighter weight than a lining structure of castable refractories by lining a segment member having a hollow structure on the inner surface of the container. Furthermore, by lining a powder dry material on the back of the hollow segment member, the dry material is lined even if the lining structure made of the hollow segment member is damaged. Since the molten metal can be received and sintered in the layer, the phenomenon that the molten metal reaches the iron skin constituting the outermost layer of the container can be avoided.
  • the lining thickness of the hollow segment member is secured to 13 mm or more,
  • the molten metal container of this embodiment is a molten metal conveyance container used for conveying a molten metal.
  • the molten metal transport container 1 of this embodiment includes a steel iron skin 2, a heat insulating material 3 lined on the inner surface of the iron skin 2, and a powder lined on the inner surface of the heat insulating material.
  • the dry material 4 and the hollow structure segment member 5 lined on the inner surface side of the dry material 4, and the heat storage material 6 is further arranged inside the hollow structure segment member 5.
  • a normal castable 7 can be further lined inside the segment member 5 having a hollow structure.
  • the segment member 5 having a hollow structure is composed of a plate material having silicon carbide as a main component and a thickness of about 1.5 to 3 mm, and has a space 8 of 5 mm or more inside.
  • a heat storage material 6 is disposed inside the member 5.
  • the + heat storage material 6 (5 mm or more) needs to be secured at least 13 mm or more.
  • the joints between the segment members 5 are bonded with mortar.
  • 90% alumina mortar is used.
  • the powdery dry material 4 is a high alumina refractory (specific gravity after tap filling is about 3; here, tap filling means filling while tapping the powder) or high siliceous refractory. A thing (specific gravity after tap filling is about 2) can be used. From the viewpoint of weight reduction, a dry material of a high siliceous refractory having a small specific gravity is preferable, and from the viewpoint of extending the life, a high alumina refractory is preferable.
  • the molten metal is a normal alumina molten metal
  • a dry material of high siliceous refractory if a dry material of high siliceous refractory is used, the silica (SiO 2 ) of the dry material is reduced to aluminum and becomes silicon (Si) and melts into the molten aluminum.
  • silicon pickup it is not preferable, but in the case of a molten metal containing silicon, it can be suitably used.
  • the powdery dry material 4 is used by packing particles so as to be closely packed, and has various particle size distributions from coarse particles having a maximum particle size of 5 mm to fine powder particles. .
  • the heat insulating material 3 is wound around the inner surface of the iron skin 2, and then a hollow structure segment member 5 is circumferentially assembled at a predetermined height and is carried into a furnace.
  • a powdery dry material is packed between the heat insulating material and the hollow segment member 5 by close-packing, and then the hollow segment member 5 is assembled at a predetermined height around the circumference.
  • the work is carried into the furnace, and subsequently, the operation of packing the powdery dry material between the heat insulating material and the hollow segment member 5 by close packing is repeated.
  • the ratio B / A between the lining thickness (A) of the segment member 5 having a hollow structure and the lining thickness (B) of the dry material 4 is less than 9.0, and the lining of the segment member 5 having a hollow structure is provided.
  • the lining thickness (B) of the dry material 4 is extremely reduced, the molten metal is received by the lining layer of the dry material 4 and baked even if the lining structure composed of the segment members 5 having the hollow structure is damaged.
  • B / A 0.15 or more
  • the hollow segment member 5 is made of one or more materials selected from the group of alumina, silica, aluminum titanate, silicon nitride, cordierite, alumina, zirconia, sialon, and mullite in addition to silicon carbide. You can also. However, from the viewpoint of preventing molten metal from leaking, it is preferable that the difference in coefficient of thermal expansion between the segment member 5 and the dry material 4 is 4 ⁇ 10 ⁇ 6 or less.
  • Table 1 shows the results of examining the lining thickness of the segment member 5 having a hollow structure and the powdery dry material 4 in the lining configuration of FIG.
  • alumina (95%)” and “silica (98%)” mean the composition of the dry material.
  • Comparative Example 1 the lining thickness of the segment member having a hollow structure was not secured to 13 mm or more, and the segment member was deformed when the dry material was packed with the closest packing, so that the construction could not be performed. In Comparative Example 2, the dry material could not be constructed because the dry material was too thin. In Comparative Example 3, when the dry material was packed by the closest packing, the joining between the segment members having the hollow structure disposed therein was loosened.
  • the lining thickness (B) of the dry material is made extremely thin, even if the lining structure composed of the segment members having a hollow structure is damaged, the molten metal is received by the dry material lining layer and sintered.
  • B / A 0.15 or more.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

溶湯容器
　本発明は、主に、金属溶湯搬送に適した溶湯容器に関するものである。
　従来、金属溶湯用容器のライニング構造としては、断熱材の内面にキャスタブル耐火物を流し込み施工したものが広く採用されてきた（例えば、特許文献１）。
　しかし、金属溶湯用容器を搬送用容器としても兼用する場合、搬送やハンドリングの観点から容器の軽量化が求められるところ、キャスタブル耐火物は重量が大きく好ましくないという問題があった。
　また、使用中に内張り部材が損傷した場合、溶湯が容器の最外層を構成している鉄皮にまで達して、保温性が失われる問題があった。
特開平７－１２６０７４号公報
　本発明の目的は前記の問題を解決し、容器の軽量化を実現するとともに、内張り部材が損傷した場合であっても、保温性を維持することができる溶湯容器を提供することである。
　上記課題を解決するためになされた本発明の溶湯容器は、容器内面に中空構造のセグメント部材をライニングした溶湯容器であって、該中空構造のセグメント部材の背面には、粉体の乾式材がライニングされ、中空構造のセグメント部材のライニング厚みを１３ｍｍ以上確保した上で、該中空構造のセグメント部材と該乾式材を、乾式材のライニング厚み（Ｂ）/中空構造のライニング厚み（Ａ）＝０．１５～９．０の範囲でライニングしたことを特徴とするものである。なお、本発明において「乾式材」とは、溶湯を受けて焼結させることができる耐火性の粉体を意味し、「乾式材のライニング」とは、前記耐火性の粉体を叩きながら充填して耐火層を形成することを意味する。
　請求項２記載の発明は、請求項１記載の溶湯容器において、中空構造のセグメント部材は、肉厚が１．５ｍｍ以上の壁面から構成されることを特徴とするものである。
　請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の溶湯容器において、該セグメント部材と乾式材との熱膨張係数の差が４×１０－６以下であることを特徴とするものである。
　本発明に係る溶湯容器は、容器内面に中空構造のセグメント部材をライニングすることにより、キャスタブル耐火物のライニング構造に比べて、軽量化を実現している。更に、中空構造のセグメント部材の背面に、粉体の乾式材をライニングすることにより、中空構造のセグメント部材からなる内張り構造に損傷が生じた場合であっても、乾式材をライニングして形成した層で溶湯を受けて焼結させることができるため、溶湯が容器の最外層を構成している鉄皮にまで達する現象を回避することができる。
　なお、セグメント部材の背面に粉体の乾式材をライニングして上記効果を奏するためには、後記の表１に示すように、中空構造のセグメント部材のライニング厚みを１３ｍｍ以上確保した上で、中空構造のセグメント部材のライニング厚み（Ａ）と乾式材のライニング厚み（Ｂ）の比率を、Ｂ/Ａ＝０．１５～９．０とすることが必要である。
本実施形態の溶湯容器の断面図である。 他の実施形態の溶湯容器の断面図である。
　以下に本発明の好ましい実施形態を示す。本実施形態の溶湯容器は、金属溶湯搬送に用いられる金属溶湯搬送容器である。図１に示すように、本実施形態の金属溶湯搬送容器１は、鋼製の鉄皮２と、鉄皮２の内面に内張りされた断熱材３と、断熱材の内面にライニングされた粉体状の乾式材４と、乾式材４よりも内面側にライニングされた中空構造のセグメント部材５とで構成され、中空構造のセグメント部材５の内部には、更に、蓄熱材６が配置されている。前記の蓄熱材６に変えて、図２に示すように、中空構造のセグメント部材５の内側に、更に、通常のキャスタブル７をライニングすることもできる。
　中空構造のセグメント部材５は、炭化珪素を主成分とし、肉厚１.５～３ｍｍ程度の板材により構成され、内部に５ｍｍ以上の空間８を持たせたものであり、本実施形態では、セグメント部材５の内部には、空間８の他に、蓄熱材６を配置している。蓄熱材６の蓄熱効果を奏するためには、５ｍｍ以上確保することが必要となるため、各セグメント部材５ごとの厚み（＝板材（肉厚１.５～３ｍｍ程度）＋空間８（５ｍｍ以上）＋蓄熱材６（５ｍｍ以上））は、最低１３ｍｍ以上確保することが必要となる。
　各セグメント部材５間の目地はモルタルで接着されている。本実施形態では、９０％アルミナのモルタルを用いている。
　粉体状の乾式材４は、高アルミナ質耐火物（タップ充填後の比重が３程度。ここで、タップ充填とは、粉体を叩きながら充填することを意味する。）あるいは高シリカ質耐火物（タップ充填後の比重が２程度）を用いることができる。軽量化の観点からは、比重の小さい高シリカ質耐火物の乾式材が好ましく、高寿命化の観点からは高アルミナ質耐火物が好ましい。ただし、溶湯が通常のアルミナ溶湯の場合には、高シリカ質耐火物の乾式材を用いると、乾式材のシリカ（ＳｉＯ２）がアルミニウムに還元されてシリコン（Ｓｉ）となりアルミ溶湯中に溶け出す（いわゆる、シリコンピックアップ）問題があるため好ましくないが、シリコンを含有する溶湯の場合には、好適に用いることができる。
　粉体状の乾式材４は、粒子を最密充填となるようにパッキングして用いられるものであり、最大粒径５ｍｍの粗粒からパウダー状の微粒まで、各種の粒度分布を有するものである。
　粉体状の乾式材４のライニングは、鉄皮２の内面に断熱材３を巻いた後、中空構造のセグメント部材５を所定高さで円周状に組み付けたものを炉内に搬入し、断熱材と中空構造のセグメント部材５との間に粉体状の乾式材を最密充填でパッキングし、その後、再度、中空構造のセグメント部材５を所定高さで円周状に組み付けたものを炉内に搬入し、続いて、断熱材と中空構造のセグメント部材５との間に粉体状の乾式材を最密充填でパッキングする作業を繰り返し行っていく。
　乾式材４を最密充填でパッキングする際に、その内部に配置されている中空構造のセグメント部材５間の接合が緩んでしまうと、湯差し（ここで、湯差しとは、溶湯が侵入することを意味する。）の原因となるため好ましくない。本発明では、中空構造のセグメント部材５のライニング厚み（Ａ）と、該乾式材４のライニング厚み（Ｂ）の比率Ｂ/Ａを９．０未満とし、かつ、中空構造のセグメント部材５のライニング厚みを１３ｍｍ以上とすることで、乾式材４を最密充填でパッキングするに際して、中空構造のセグメント部材間の十分な機械的強度を確保している。
　なお、乾式材４のライニング厚み（Ｂ）を極端に薄くすると、中空構造のセグメント部材５からなる内張り構造に損傷が生じた場合であっても、溶湯を乾式材４のライニング層で受けて焼結させる効果が十分得られず、かつ乾式材４の施工も困難となるところ、本発明では、Ｂ/Ａを０．１５以上確保することにより、これらの問題を回避可能としている。
　中空構造のセグメント部材５は、炭化珪素の他、アルミナ、シリカ、チタン酸アルミニウム、窒化珪素、コージェライト、アルミナ、ジルコニア、サイアロン、ムライトの群から選定された１または２以上の材料で構成することもできる。ただし、溶湯の湯漏れ防止の観点から、セグメント部材５と乾式材４の熱膨張係数の差は、４×１０－６以下で揃えることが好ましい。
　図１のライニング構成において、中空構造のセグメント部材５と粉体状の乾式材４とのライニング厚みを検討した結果を下記表１に示している。表１のＢ欄において、「アルミナ質（９５％）」および「シリカ質（９８％）」とは、乾式材の組成を意味するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　比較例１では、中空構造のセグメント部材のライニング厚みが１３ｍｍ以上確保されておらず、乾式材を最密充填でパッキングする際に、セグメント部材が変形してしまい、施工が行えなかった。比較例２では、乾式材の厚みが薄すぎるため、乾式材の施工ができなかった。比較例３では、乾式材を最密充填でパッキングする際に、その内部に配置されている中空構造のセグメント部材間の接合が緩んでしまった。
　なお、乾式材のライニング厚み（Ｂ）を極端に薄くすると、中空構造のセグメント部材からなる内張り構造に損傷が生じた場合であっても、溶湯を乾式材のライニング層で受けて焼結させる効果が十分得られず、かつ乾式材の施工も困難となるところ、本発明では、Ｂ/Ａを０．１５以上確保することにより、これらの問題を回避可能としている。
１　金属溶湯搬送容器
２　鉄皮
３　断熱材
４　乾式材
５　セグメント部材
６　蓄熱材
７　キャスタブル
８　空間

Claims (3)

  1. 　容器内面に中空構造のセグメント部材をライニングした溶湯容器であって、
    　該中空構造のセグメント部材の背面には、粉体の乾式材がライニングされ、
    　中空構造のセグメント部材のライニング厚みを１３ｍｍ以上確保した上で、
    　該中空構造のセグメント部材と該乾式材を、
    　乾式材のライニング厚み（Ｂ）/中空構造のライニング厚み（Ａ）＝０．１５～９．０の範囲でライニングしたことを特徴とする溶湯容器。
  2. 　中空構造のセグメント部材は、肉厚が１．５ｍｍ以上の壁面から構成されることを特徴とする請求項１記載の溶湯容器。
  3. 　該セグメント部材と乾式材との熱膨張係数の差が４×１０－６以下であることを特徴とする請求項１または２記載の溶湯容器。
     
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