JP2012131672A

JP2012131672A - 取鍋の内張り構造用断熱材

Info

Publication number: JP2012131672A
Application number: JP2010286746A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 哲也小林
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2012-07-12

Abstract

【課題】取鍋の鉄皮と断熱レンガの間に、加熱収縮率の小さい断熱材を介在させることによって鉄皮の熱変形を抑え、断熱レンガの破損および内張りレンガの目地開きによる損傷の防止を図ることができる取鍋の内張り構造用の断熱材を提供する。
【解決手段】取鍋の内張り構造として、取鍋の外殻から順に鉄皮、断熱ボード、断熱レンガ２層、内張りレンガの順に５層から形成し、鉄皮は厚さ２２ｍｍの鋼板とし、断熱ボードはＡｌ₂Ｏ₃が４５質量％、ＳｉＯ₂が５５質量％の組成のセラミックファイバーを圧縮成形した厚さ１２ｍｍのボードを用い、断熱レンガは２層とも厚さ６０ｍｍの高アルミナ系耐火物を用い、さらに内張りレンガは厚さ１５０ｍｍのマグネシアカーボン系耐火レンガを用いたところ、溶鋼温度を１５℃、鉄皮の温度を１２０℃低くすることができ、鉄皮の熱変形が防止でき、取鍋の寿命を延長できた。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶鋼を収容する取鍋の内張り構造のうち、鉄皮と断熱レンガとの間の断熱構造に関するものであり、特にこの断熱構造に使用するＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーからなる断熱ボードに関するものである。

取鍋に収容した溶鋼は二次精錬や連続鋳造において温度が低下するために、取鍋には鋳造温度よりもかなり高い温度の溶鋼を供給することから鉄皮が高温に加熱される。しかも鉄皮は、溶鋼の収容時と非収容時とで加熱と冷却が繰り返されること、および内張りレンガと鉄皮との間には断熱性が小さい高アルミナ系の断熱レンガが介在されていることによって熱変形する。これに伴って断熱レンガと鉄皮との間に間隙が生じ、断熱レンガが熱膨張した内張りレンガに押されて破損するとともに、内張りレンガは鉄皮側に熱膨張するため冷却後に目地開きを生じる。この状態で溶鋼を受鋼すると、目地開き部に溶鋼が浸入して内張りレンガの寿命を著しく縮める。また断熱レンガが破損しているため、鉄皮からの溶鋼流出の事故が発生するおそれがある。

鉄皮の熱変形を防止するためには、鉄皮と断熱レンガまたは断熱レンガと内張りレンガとの間に断熱材を介在させることによって、鉄皮が熱変形しない温度まで断熱すればよいが、断熱材は一般に収縮率が大きいため内張りレンガの熱膨張によって収縮する。この結果、内張りレンガは前記と同様に鉄皮側にも熱膨張するため冷却後に目地開きを生じる。

鉄皮の熱変形を抑え、断熱レンガの破損および内張りレンガの目地開きによる損傷の防止するために、取鍋の鉄皮と断熱レンガとの間にＡｌ₂Ｏ₃が２０〜４０％、残部がＳｉＯ₂からなり、かつ１０００℃において０．５ＭＰａの荷重を加えたときの収縮率が５％以下である低収縮率のＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーの断熱ボードを介在させる取鍋の内張り構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平６−２８５６１４号公報

上記の特許文献１の技術においては、確かに鉄皮の熱変形や断熱の破損および内張りレンガの目地開きによる損傷の低減が可能となる。しかし、従来技術を適用するにあたって、断熱材は温度上昇と共に収縮してしまうという性質がある。そのため、取鍋に収容した溶鋼の熱が鉄皮に伝わりやすくなり、鉄皮の熱変形を防止や内張レンガの目開き防止に十分な断熱効果が損なわれる問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、取鍋の鉄皮と断熱レンガの間に、加熱収縮率の小さい断熱材を介在させることによって鉄皮の熱変形を抑え、断熱レンガの破損および内張りレンガの目地開きによる損傷の防止を図ることができる取鍋の内張り構造用断熱材を提供することである。

上述の課題を解決するための本発明の手段は、取鍋の内張り構造用の断熱材として、取鍋の鉄皮と断熱レンガとの間にＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーからなる断熱ボードを介在させた構造であり、この断熱ボードは、質量％で、Ａｌ₂Ｏ₃が４０〜６０％からなり、残部がＳｉＯ₂からなるセラミックファイバー成形体であり、しかもこのセラミックファイバー成形体は１０００℃における加熱収縮率が５％以下であることを特徴とする、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーからなる断熱ボードである。

本発明の取鍋の内張り構造は、鉄皮と断熱レンガとの間に断熱ボードを介在して有しているので、鉄皮の熱変形および内張りレンガの目地開きが防止でき、この結果、従来の取鍋に比して取鍋の寿命が長く、さらに取鍋に収容する溶鋼の温度を低くできるので取鍋による出鋼温度を低くでき、したがって精錬コストを削減することができる。

断熱ボード中のＡｌ₂Ｏ₃の割合と収縮率の関係を示す図である。

本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。取鍋の内張りレンガの目地開きによる損傷を防止するためには、断熱材は加熱収縮率が小さいことが必要である。本発明者は断熱材の加熱収縮率について研究した結果、断熱材としては、質量％で、Ａｌ₂Ｏ₃が４０〜６０％と、ＳｉＯ₂が４０〜６０％とからなり、両者の合計が１００％である素材を、それらの溶融温度に加熱してセラミックファイバーとし、得られたセラミックファイバーを圧縮成形して断熱ボートとすることとし、このセラミックファイバーからなる断熱ボードは、１０００℃における加熱収縮率が５％以下であり、このＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系のセラミックファイバーが取鍋の内張り構造である鉄皮と耐火煉瓦との間に介在させる断熱ボードとして最適であることを見出した。

図１は、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系のセラミックファイバーを圧縮成形した断熱ボード中のＡｌ₂Ｏ₃の割合と、断熱ボードを１０００℃に加熱したときの加熱収縮率との関係を調査した結果を示している。図１に示すように、断熱ボードのＡｌ₂Ｏ₃の割合が４０〜６０％のとき、加熱収縮率が５％以下になっている。加熱収縮率が５％以下であれば、溶鋼を収容する取鍋の内張りレンガとして通常施工される厚さ１１０〜１５０ｍｍのＭｇＯ−Ｃ系レンガを施工した場合であっても、鉄皮の熱変形および内張りレンガの目地開きが生じないか、あるいは生じても僅かである。したがって目地開き部に溶鋼が浸入することがなく、例えあっても僅かであるので、内張り煉瓦の寿命に影響がない。

取鍋の内張り構造は、取鍋の外殻から順に鉄皮、断熱ボード、断熱レンガ２層、内張りレンガの順に５層からなっている。鉄皮は厚さ２２ｍｍの鋼板が用いられており、断熱レンガは２層とも厚さ６０ｍｍの高アルミナ系耐火物が用いられており、さらに内張りレンガは厚さ１５０ｍｍのマグネシアカーボン系耐火レンガが用いられている。この実施例では、断熱ボードは、Ａｌ₂Ｏ₃が４５質量％、ＳｉＯ₂が５５質量％の組成のセラミックファイバーを圧縮成形して得た厚さ１２ｍｍのものを用いている。

この取鍋の内張りレンガの表面近傍の温度を１２００℃に予熱した後、連続鋳造に使用した。収容したＪＩＳ規定のＳＵＳ３０４ステンレス溶鋼の平均温度は１６３０℃であった。連続鋳造中に使用している取鍋の断熱ボードの内部温度は１０００℃、鉄皮の温度は２７０℃程度であった。この取鍋は７０回使用することができた。これに対して、断熱ボードを介在させない従来の取鍋では、収容したＳＵＳ３０４ステンレス溶鋼の平均温度は１６４５℃であり、さらに連続鋳造中に使用している取鍋の鉄皮の温度は３９０℃程度であった。この取鍋は６０回使用することができた。本発明の鉄皮と断熱レンガとの間に質量％でＡｌ₂Ｏ₃が４０〜６０％と、その残部がＳｉＯ₂からなるセラミックファイバーの断熱ボードを介在させた取鍋は、従来の取鍋と比して溶鋼温度を１５℃、鉄皮の温度を１２０℃低くすることができるので、鉄皮の熱変形を防止できた。この結果、取鍋の寿命を１０回延長させることができた。

Claims

取鍋の鉄皮と断熱レンガとの間に介在されているＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーからなる断熱ボードにおいて、質量％でＡｌ₂Ｏ₃が４０〜６０％と、その残部がＳｉＯ₂からなるセラミックファイバーの成形体からなり、かつ１０００℃における加熱収縮率が５％以下であることを特徴とするＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックファイバーからなる断熱ボード。