JP3226809B2 - 中空顆粒モールドフラックスの製造方法 - Google Patents
中空顆粒モールドフラックスの製造方法Info
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Description
用される中空顆粒モールドフラックスの製造方法に関す
るものである。
するモールドフラックスは種々の役割を担っている。す
なわち、鋳造される溶鋼表面を保温すること、鋳型
内溶鋼表面の酸化防止および浮上する介在物を迅速溶解
すること、鋳型と鋳片間の潤滑をつかさどること、
鋳片より最適な抜熱量をコントロールすることなどの働
きを課せられている。
スと称す)のこれらの作用によって鋳片の表面欠陥をな
くし、美麗な鋳肌を形成できる効果を有し、特に連続鋳
造操業の鋳込作業の安定性の確保と、鋳片鋳造歩留り向
上を図るためには必要不可欠なものである。
空顆粒を含む)状であり、その成分は一般にCaO,S
iO2 を主成分とし、他にAl2 O3 、アルカリ土類金
属およびアルカリ金属の化合物(酸化物、炭酸塩、弗化
物等)を加えてなるものであり、溶融温度、粘度等を調
整し、さらに、溶融速度を調整するためにカーボンを添
加してフラックス組成が構成されており、顆粒状の場合
は、有機、無機質のバインダー等が用いられ一定の形状
を保持している。
法としては、上記組成を含有する原料フラックスに水を
適量に混合し、水性のスラリー状となしこれを熱風乾燥
塔(室)内にノズルから噴霧し、熱風に曝すことにより
乾燥して適度の粒度をもつ製品フラックスを得ている。
術としては、特公平3−79100号公報が開示されて
いる。この技術の要旨は、炭素質粉末と金属鋳造用の融
剤成分とが含まれた水性スラリーを作り、水性スラリー
をスプレー乾燥して水を蒸発させ、水の蒸発が固体部分
を含んだ粒子を生成し、粒子内では固体部分の全体にわ
たって炭素質粉末が分散して含まれており、固体部分内
では粒子の表面における炭素質粉末の割合が、粒子全体
における炭素質粉末の割合よりも大きくなっていること
を特徴としている。
れていないが、上記の金属鋳造用融剤の製造方法によれ
ば、スプレー乾燥は水性スラリーを供給ポンプにより噴
霧器から霧状の粒子として分散させ、分散物を空気加熱
から供給される熱風に乗せて乾燥室内を降下させ、降下
の間に粒子を熱風で加熱し、粒子内の水分を瞬間的に蒸
発させて、粒子内に空隙を形成させると共に粒子を乾燥
して、多孔構造の球形粒子を得、こうして得た粒子を熱
風と共にサイクロンに導き、ここで製品と熱風とを分離
して目的とする融剤を得ると記述されている。
00号公報でのフラックス製造技術は、熱風乾燥室への
フラックスの原料スラリー供給と乾燥用熱風の供給は、
前記乾燥室の上方から同一方向へ向けて放出するいわゆ
る併流方式を用いている。
いる時間を長時間必要とする関係上、乾燥室の規模を大
きくする必要があり、設備的に費用が多くかかる。ま
た、添付された図面からみる限り単一ノズルからのスラ
リー噴出を行っており、スラリーのノズル詰り等の対策
については特に触れていない。
ラリーの熱風乾燥においては、原料スラリーから生成す
る粒滴を制限された乾燥域内で効果的に乾燥する操業を
長時間にわたって継続すること、および乾燥域を構成す
る塔壁面への粒滴の付着を抑制することが望まれてい
る。
燥は、乾燥域の雰囲気温度に律速されるが、所定の温度
雰囲気での粒滴の自由落下の中で、例えば、1%以下の
水分量まで乾燥するための距離を確保するには乾燥域長
さを長くすればよいが、設備費が高くなる。
くすると、粒滴中の水分の蒸発が急速に進むため乾燥固
化過程に爆裂し、所望の球状の中空顆粒モールドフラッ
クスが得られないことになる。
は、上記したような問題点を有しており、本発明はこの
ような問題点を解決するためになされたもので、フラッ
クス製造に際して、最適な製造方法を提供することを目
的とする。
するために下記の手段をとるものである。 (1) モールドフラックスの原料スラリーを熱風乾燥
塔内で噴霧乾燥し該乾燥塔下部から中空モールドフラッ
クスを排出するに際し、400〜550℃の乾燥用熱風
を乾燥塔の頂部から下向きに供給すると共に、乾燥塔内
の乾燥域の下方部に配設されている原料スラリー噴霧用
の複数のランスノズルから、固液比55〜75%、粘度
50〜1000mPa.Sの原料スラリーを上向き広が
り状態に噴射し、生成した原料スラリーの粒滴の初期乾
燥を乾燥用熱風との向流接触によって行うことを特徴と
する中空顆粒モールドフラックスの製造方法。
で1/3〜2/3の範囲の環状域に、周方向にほぼ等間
隔に配置されている3〜10個のランスノズルから原料
スラリーを噴射することを特徴とする(1)記載の中空
顆粒モールドフラックスの製造方法。
燥域中心軸との交差角度を5〜35°、ランスノズルか
ら原料スラリーを噴射した粒滴の広がり角度を40〜8
0°に設定した傾斜上向き広がり状態で原料スラリーを
噴射することを特徴とする(1)または(2)記載の中
空顆粒モールドフラックスの製造方法。
の噴射圧力を8〜13kg/cm2 に設定することを特
徴とする(1)ないし(3)のいずれかに記載の中空顆
粒モールドフラックスの製造方法。
鑑み、フラックス製造時のフラックス原料のスラリー
を、どのような形で熱風に曝せば理想に近い形で目標と
する粒径の中空顆粒状フラックスを効率よく得ることが
できるか種々検討を重ねた結果、本発明の完成をみるに
至った。
リーと称す)と熱風との接触は、向流方式を採用するこ
とによって熱風乾燥塔を設備的にコンパクトな形にでき
る。所望の球状の中空顆粒モールドフラックスを得るた
めには、下向きに流動させる熱風によってもたらされる
所定の温度雰囲気の乾燥域内に、スラリーを噴射し、生
成される粒滴を上向きに飛翔させることによって初期乾
燥が達成され、さらに、反転して自由落下する過程で所
望の低水分までの乾燥を達成できる。すなわち、制限さ
れた乾燥域内に粒滴を往復させることにより効果的に乾
燥することができる。
乾燥域で効率的に粒滴を乾燥するには、例えば、1個の
ランスノズルからスラリーを噴射して、所望の広がり角
度で粒滴を分布させればよい。
スラリーは、水中に固体粒子が懸濁した状態で、かつ所
定量のバインダーが配合された流体である。この固体粒
子は所定の粒径、例えば、0.3mm以下に微粉砕され
た粒子であるが、不可避的に管理外の粗粒の混在が避け
られないことに起因して、しばしばノズル詰まりを発現
するという問題を内在している。
燥域内の高温雰囲気に常時曝されていることから、ラン
スノズル内に滞留しているスラリーが乾燥固化され修復
不能となる。従って、ノズル詰まりが発生すると直ちに
操業を停止し、ノズル交換をしなければならず、著しく
生産性を低下することになる。
連続操業を達成するためには、複数のランスノズルを用
い、各ランスノズルを乾燥域に所定の位置に所定の間隔
を持って配置し、スラリーを上向き広がり状態に噴射す
ることによって、生成した粒滴は乾燥域内に均等に分布
して、上記乾燥域内を往復する過程において乾燥が達成
される。
のランスノズルにノズル詰まりが発生すると、そのラン
スノズルのみのスラリーの供給を止めて、ランスノズル
を交換すれば、製品品質を阻害することなく、また、設
備障害を伴うことなく連続操業を達成できる。すなわ
ち、スラリーの噴射ノズルをマルチ方式にすることによ
って乾燥塔内で均一に乾燥を行うことができる。
ラリーは、水中に固体粒子が懸濁した流体であることか
ら、供給管路内を通過する過程においては固体粒子がほ
ぼ均等に分布した流体とみなせるが、ランスノズルのチ
ップ部においては所定の広がり角度で粒滴として分散さ
せる、いわゆる噴霧するための絞り構造となっているの
で、ミクロ的には疎密のある固液流体と見なされ、結果
として微小な脈動噴霧となることは避けられない。
在する粗粒がノズルチップ部を通過する時、場合によっ
てノズル詰まりの原因となるが、その様な状態に至らな
い場合には著しい脈動をもたらし、スラリーの粒滴生成
を部分的に阻害し、ノズルチップ部から未噴射スラリー
の垂れを生成してしまう。
排出途中の中空顆粒製品中に混在し、分別作業を余儀な
く行わなければならないことに止まらず、ランスノズル
から噴射された粒滴の飛翔方向を変動し、状況によって
は粒滴の初期乾燥が十分に進行する以前に、制限された
乾燥域を構成する塔壁面へ付着し、その状態で乾燥、固
化され堆積するが、その状態が進行すると自重に耐えら
れなくなり、部分的に脱落して上記したように中空顆粒
製品中に混在するという問題を発生する。
ズルは、前記したように直ちに取り替え補修しなければ
ならないが、垂れの生成は不可避的に発現するものであ
るが、これを原因とするランスノズルから噴射された粒
滴の飛翔方向を変動は、各ランスノズルの乾燥域内での
配置、ノズルの噴射方向と広がり角度および原料スラリ
ーの噴射圧力をそれぞれ単独にあるいは組み合わせて調
整することによって抑制することは可能である。
して好ましい300〜600μの製品を得るための適正
な製造条件を選択することにより、本発明においては製
品特性の優れたフラックスの製造方法を開発することに
成功したものである。
詳細を説明する。熱風発生装置からの熱風2は、スラリ
ー4を向流乾燥する熱風乾燥塔(以下、単に乾燥塔と称
す)5の頂部から熱風が圧送される。該乾燥塔5の下部
寄りには、スラリー4を吹込むために先端部にノズル9
を有するランス10が乾燥塔外より側壁8を貫通して乾
燥塔内の所定位置にノズルが特定角度をもって上向き
に、かつ、中心方向に向けて設置されている。
囲を囲繞する環状管11によって所定のスラリーヘッダ
ー圧を保持し、各ランス10へ均等にスラリー4が供給
される。また、ノズル9の配設位置は乾燥塔5内で点対
称としているため、該塔内において略均等にスラリーが
噴射され熱風(通常400〜550℃)との接触がムラ
なく行われる。
換により、乾燥された所定の大きさの形状の中空顆粒状
フラックスが貯留され、排出口部に設けた、例えばロー
タリーバルブによってほぼ連続的に切り出される。さら
にまた、乾燥塔下部の上方部にはスラリー4との熱交換
済みの熱風排気部(中空体)13が設けられており、排
気ダクト18に繋がっているので排気を乾燥塔5外へ吸
引排出できる。
に吸引されて室外に排出されるため、中空顆粒状フラッ
クスとしては微粒粉を含まない製品が得られる。なお、
図中14はノズル9から噴射するスラリー4の状況を絶
えず監視するための覗き窓であり、20は乾燥塔内を点
検するための出入口である。
する側からみれば、その条件として乾燥塔の規模、供給
する熱風の量と温度があり、また、製造されるフラック
スの製品側からみるとスラリーの特性、すなわちスラリ
ーの組成、固形濃度、供給速度、圧力、ノズル1本当り
の流量等が考えられる。
るフラックスの特性が当然変わってくる。従って一概に
は云えないが前記両者の条件を考慮のうえ、乾燥塔内に
供給するスラリーの前記条件、およびノズル設定条件
(ポンプ噴霧圧力等)を調整することにより、所定粒度
をもったフラックスの製造が可能となる。
ノズルからのスラリー噴射状況の1例を図2および図3
によって説明する。図2は乾燥塔内のスラリー噴射状況
の側面概略図で、ノズルを4個配列した場合について示
した。また図3は図2のA−Aから見た平面概略図であ
る。
燥域中心軸16に対して点対称に、かつ、均等間隔をも
って配列される。ランスノズルの噴射方向軸線17は乾
燥塔5の乾燥域中心軸16との交差角度をαとしα=5
〜35°中心方向に向けて傾斜せしめて設置する。ま
た、ノズルから噴射されるスラリーの噴射粒滴の広がり
角をβとしβ=40〜80°の範囲で上向きに噴射す
る。
関連するが、値が小さく(0に近くなる)なると、乾燥
塔側壁面へのスラリー付着量が多くなり好ましくない。
また、逆に値が大きくなるとスラリーの噴霧高さが低く
なり過ぎ、熱風との接触時間が減少するため未乾燥状態
となるフラックス製品が発生する。そこで許容できる範
囲として、本発明では5〜35°の角度とした。
の広がり角度βであるが、フラックスとして適正な粒径
をもつ製品を得るにはそれに適した角度が存在し、本発
明で狙いとしているフラックス製品平均粒径300〜6
00μではその角度は40〜80°が最適であり、これ
より角度が大きくなると得られる製品粒径が大きくなり
過ぎる。また、逆に角度が小さ過ぎると製品粒径が小さ
くなり微粉の発生が多く、排気と同時に塔外へ搬送され
生産性が低下する。さらに、この他に乾燥塔の側壁面に
向うスラリーが増加し、側壁へのスラリー付着が発生す
る。
交換では、乾燥効率および製品の乾燥ムラ防止の面か
ら、乾燥塔5内でのスラリーの分散を均一にする必要が
あり、実際の乾燥塔5内では、大量のスラリーを均一な
噴射パターンで噴出させるため、ノズル数は乾燥塔の大
きさにも関係してくるが、概ね3〜10本を必要とし、
マッチノズルタイプを構成する。また、ノズル先端部の
設定位置は、乾燥塔5の内周面からは半径で1/3〜2
/3の範囲内で、一定の距離を隔て等間隔に配列させ
る。
するためには、単一ノズルではノズル先端へ付着物等が
発生した場合に、スラリーの噴霧範囲が偏り乾燥に寄与
しないデッドスペースが生じるので、その数は3本以上
が好ましく、また数を多くすると隣接するノズルから噴
霧されるスラリー同士が、干渉し合うので10個を超え
て設定する必要はない。
Lとした場合、ノズルの傾斜角にもよるが、乾燥塔直胴
部側壁面から半径(D/2)方向でLが2/3を超える
と、対面するノズルとの間隔が近付き過ぎ噴霧スラリー
の干渉が生ずる。また、Lが1/3未満であると乾燥塔
中心部に乾燥に寄与しない熱風が存在するのと、噴霧ス
ラリーの一部が乾燥塔側壁面に向い、側壁面に未乾燥の
まま付着する恐れがあるので、その位置は乾燥塔の半径
方向で1/3〜2/3の範囲内で設定すればよい。
ーの特性値の変化によってもフラックス製造の良否が左
右される。本発明者らは従来からの実操業での経験か
ら、スラリーの固形分濃度とスラリーの粘度を特定の割
合に設定しなければ、必要とする適正粒径(300〜6
00μ)をもったフラックス製品が得られないとの知見
を得ている。
る形状保持上必要とするバインダーによるスラリー粘度
範囲を経験上から求め、これに対し原料中に添加する水
分量を調整し、スラリー固形濃度を一定の範囲に定めて
乾燥することにより、均一な粘度の製品を得ることがで
きた。
00mPa.S、スラリー固形濃度として55〜75%
の範囲内に保持することである。この限界値は両者の相
乗効果から導き出されたもので製品の粉化率が少なく、
粒径の大きさが適正になる値から粘度が定まり、その粘
度範囲内においてスラリー固形濃度を規制した。スラリ
ー固形濃度の値が75%を超えると製品粒径が粗大にな
る傾向が認められ、逆に55%未満になるとフラックス
強度が弱くなり乾燥時に粉砕され、微粉の含有量が増加
する。
から噴射する噴霧圧力によっても、乾燥時の操業特性お
よび製造されるフラックス特性に影響を及ぼし、噴霧圧
力が8.0kg/cm2 未満では、フラックス製品の噴
霧不足によるスラリー垂れ落ちが発生し生産効率が低下
する。また、噴霧圧力が13.0kg/cm2 を超える
とスラリーの飛揚距離が増大し、乾燥塔の上部壁面およ
び側壁面に付着する未乾燥スラリーが増大する。従っ
て、スラリーの条件も前記範囲に規制する必要がある。
よって、ノズルから噴出したスラリーは、ノズルからの
噴霧圧力によって一定の高さまで熱風中を上昇しなが
ら、上方から降下してくる熱風と熱交換し乾燥され、水
分を蒸発することにより中空顆粒フラックス製品が形成
される。
ては、本発明者らの経験によれば、単一ノズル9ではノ
ズル詰りが発生した場合に装置全体の操業を停止せねば
ならず、また、ノズル9の先端部の一部に付着物が生じ
た場合には、その部分からスラリーの噴出が阻害される
ため、乾燥塔5内でスラリー4が均一に分布されずデッ
ドゾーンができ、乾燥熱風が無駄になるのと、付着物の
ためノズル9からのスラリー4の噴射が異常となり、強
いては乾燥塔5内壁への未乾燥スラリー(中空品同士)
の付着が多くなるという好ましくない事態が起る。
いてはマッチタイプのノズル配設をとるものであり、も
し仮りに数個のノズルのうち1個のノズルが上記現象を
惹起したとしても、乾燥塔内を覗く覗き窓14からその
様子を逐次監視し、素早く対応することによってそのノ
ズルへのスラリー4の供給を停止し、該ノズル9をラン
ス10と共に新しいノズルと交換することで、操業を停
止する必要はなく対処することができる。
本実施例の製造に使用した装置は図1に示すと同様の装
置であり、スラリーの原料は一般的な組成を有する連続
鋳造用中空顆粒フラックスの製造を行った。乾燥塔は直
径が7.1m、高さ7.0mであり、熱風発生装置から
の熱風温度は約450℃であり、熱風量は180Nm3
/minであった。
乾燥塔内に8個配設し、ノズル先端の設定位置は乾燥塔
側壁より半径方向で1700mmとした。該ノズルはス
ラリー広がり角度60°で乾燥塔軸線に対する傾斜角は
20°であった。また、スラリーの粘度は150mP
a.Sでスラリー固形濃度は72%とし、スラリーの噴
射圧力は11.5kg/cm2 で、ノズル1個当りの流
量は480リットル/hrに調整してスラリー噴射を行
った。
13時間の操業で目標とした粒径400〜500μの中
空顆粒フラックスが36t得られ、その歩留りは約97
%であった。
熱交換を向流方式とし特定の乾燥条件およびスラリー条
件を採用したため、乾燥塔の規模を大きくする必要がな
く、設備コストの低減に役立ち、また、マルチノズル方
式を採用したので、操業中にノズル詰り等が発生して
も、操業に支障をきたすことなく適正粒径の中空顆粒フ
ラックスの製造を容易に行うことができ、生産性の低下
をきたすことがない。
概略図
ラリーの分布状況の1例を示す側面概略図
ラリーの分布状況の1例を示す平面概略図
Claims (4)
- 【請求項1】 モールドフラックスの原料スラリーを熱
風乾燥塔内で噴霧乾燥し該乾燥塔下部から中空モールド
フラックスを排出するに際し、400〜550℃の乾燥
用熱風を乾燥塔の頂部から下向きに供給すると共に、乾
燥塔内の乾燥域の下方部に配設されている原料スラリー
噴霧用の複数のランスノズルから、固液比55〜75
%、粘度50〜1000mPa.Sの原料スラリーを上
向き広がり状態に噴射し、生成した原料スラリーの粒滴
の初期乾燥を乾燥用熱風との向流接触によって行うこと
を特徴とする中空顆粒モールドフラックスの製造方法。 - 【請求項2】 乾燥塔内の乾燥域側壁面から半径で1/
3〜2/3の範囲の環状域に、周方向にほぼ等間隔に配
置されている3〜10個のランスノズルから原料スラリ
ーを噴射することを特徴とする請求項1記載の中空顆粒
モールドフラックスの製造方法。 - 【請求項3】 ランスノズルの噴射方向軸線と乾燥域中
心軸との交差角度を5〜35°、ランスノズルから原料
スラリーを噴射した粒滴の広がり角度を40〜80°に
設定した傾斜上向き広がり状態で原料スラリーを噴射す
ることを特徴とする請求項1または2記載の中空顆粒モ
ールドフラックスの製造方法。 - 【請求項4】 ランスノズルからの原料スラリーの噴射
圧力を8〜13kg/cm2 に設定することを特徴とす
る請求項1ないし3のいずれかに記載の中空顆粒モール
ドフラックスの製造方法。
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| JP31569596A JP3226809B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 中空顆粒モールドフラックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP31569596A JP3226809B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 中空顆粒モールドフラックスの製造方法 |
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