JP3931054B2 - 潤滑方法および潤滑に用いる下地処理剤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、潤滑方法、潤滑に用いる下地処理剤および潤滑剤に係り、特に取鍋等の溶融金属容器の出湯口に装着される摺動開閉装置に用いられている互いに摺動する高温に晒される摺動面の間の潤滑を行う潤滑方法、潤滑に用いる下地処理剤および潤滑剤に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、取鍋等の溶融金属容器の出湯口に装着される摺動開閉装置は、図１に示すように、溶融金属容器１の出湯口２に貫通孔３を合致させるようにして固定プレート４を前記容器１の底面に固定し、この固定プレート４の下方に同様に貫通孔６を穿設された摺動プレート５を、その上面７を前記固定プレート４の下面８と摺動自在にして配設して形成されている。前記固定プレート４および摺動プレート５はともに耐火煉瓦により板状に製造されている。
【０００３】
この摺動開閉装置は、摺動プレート５を往復移動若しくは回転移動させることにより、両貫通孔３、６の合致面積を調整することにより、出湯口２の開度を調整するものである。
【０００４】
前記固定プレート４および摺動プレート５は溶融金属の出湯時には、出湯口２が約１６００℃の高温に晒されることとなり、大きな熱的衝撃を受け、また、両者の摺動面間に溶融金属が侵入しようとする「地金さし」が発生してしまう。
【０００５】
このような不都合を防止するために、現在、潤滑性の向上を目的とし、黒鉛粉末を水溶性バインダーに分散した潤滑剤が一般的に使用されている。
【０００６】
この潤滑剤は、固定プレート４および摺動プレート５の摺動部分となる下面８および上面７に対して、稼動中に刷毛、コテ、スプレー等で直接塗布されている。
【０００７】
この稼動時には、固定プレート４および摺動プレート５に設けられている貫通孔３、６を約１６００℃以上の高温の溶湯が通過するため、潤滑剤を塗布する固定プレート４および摺動プレート５の摺動面の表面温度は、５００℃から９００℃近くまで上昇する。このような高温状態で水溶性潤滑剤を下面８および上面７に塗布すると、これらのプレート表面と潤滑剤の界面の相互作用力により、常温時に比べ、潤滑剤がプレート表面に付着しづらく、その接着強度も低下するという不都合があった。
【０００８】
また、固定プレート４および摺動プレート５は、高温、高面圧状態で摺動させながら多数回（最大８回程度）の溶湯取り出しに使用されるので、その摺動面となる固定プレート４の下面８と摺動プレート５の上面７とが損傷する。そのため、プレート４、５を交換する必要性が生じるが、その主な決定要因として、プレート表面７、８の割れ、亀裂、面荒れ等のプレートの摺動面の損耗要因が大きい。
【０００９】
そこで、破損したプレート４、５の溶損部に肉盛りしたり、亀裂に埋め込んで、プレート４、５の補修を行うための補修剤および補修方法として、過去に様々な材料や方法が提案されている。しかし、それらは、補修効果のみを期待していること、また、摺動開閉装置からプレート４、５を取り外して別工程で行うことを前提に考えられているものであり、稼働中の補修方法として採用できないものであった。更に、実際の生産現場においては、加熱されたプレート表面に人が直接、刷毛やコテを使用して摺り込むようにして塗布することもあるが、９００℃以上に加熱されたプレート４、５に直接接しながら行わなければならず、非常に危険な作業であり、かつ補修剤が常温程度での使用を前提としており、付着性も悪く、使用量およびその作業に多くの労力が必要であるという不都合があった。
【００１０】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、潤滑剤をプレート表面に強固に付着させて互いに摺動する高温に晒される摺動面の間の潤滑を良好に行うことができるとともに、潤滑剤をプレート表面に強固に付着させることのできる潤滑方法、潤滑に用いる下地処理剤および潤滑剤を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の潤滑方法は、無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤とを含んでいる水溶性液体からなる下地処理剤を互いに摺動する高温の摺動面のそれぞれに予め塗布して下地皮膜を形成し、それぞれの下地皮膜の上に黒鉛粉末を有機系接着剤からなる水溶性バインダーに分散させた潤滑剤を塗布して、互いに摺動する高温の摺動面の間に潤滑剤を介在させて、摺動面の潤滑性を維持することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の潤滑に用いる下地処理剤は、前記本発明の潤滑方法における下地皮膜を形成するために用いる無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤とを含んでいる水溶性液体からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、前記下地処理剤を用いて前記潤滑方法に従って潤滑を行うことにより、潤滑剤をプレート表面に強固に付着させて互いに摺動する高温に晒される摺動面の間の潤滑を良好に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明の潤滑方法は、無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤とを含んでいる水溶性液体からなる下地処理剤を互いに摺動する高温の摺動面のそれぞれに予め塗布して下地皮膜を形成し、それぞれの下地皮膜の上に黒鉛粉末を有機系接着剤からなる水溶性バインダーに分散させた潤滑剤を塗布して、互いに摺動する高温の摺動面の間に潤滑剤を介在させて、摺動面の潤滑性を維持させるものである。
【００１９】
この本発明の潤滑方法に用いられる下地処理剤は、互いに摺動する高温の摺動面のそれぞれに予め塗布して下地皮膜を形成するために用いられるものであり、無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤と、水とを含んでいる水溶性液体からなる。
【００２０】
前記無機系水溶性接着剤としては、下地処理剤をプレート４、５のプレート表面７、８に付着させるとともに、潤滑剤を付着させる付着力を発揮できるものであればよく、例えば、リン酸ソーダ、珪酸ソーダ、珪酸カリ、リン酸一カリ、ヘキサメタリン酸ソーダ、重リン酸アルミニウム液（第一リン酸アルミニウム液）、重リン酸マグネシウム液（第一リン酸マグネシウム液またははリン酸二水素マグネシウム液）等の１種若しくは複数種を用いることができる。また、この無機系水溶性接着剤には若干の有機系水溶性接着剤が混在したものであってもよい。
【００２１】
また、前記無機粉末としては、下地処理剤に耐熱性を付与できるものであればよく、例えば、カオリン、シリカ、アルミナ酸化マグネシウム等の１種若しくは複数種を用いることができる。
【００２２】
また、前記固体潤滑剤としては、下地処理剤に潤滑性を付与できるものであればよく、例えば、黒鉛を用いることができる。
【００２３】
この下地処理剤の無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤と、水との配合割合は、各組成の前記機能をそれぞれ発揮できるようにして適宜に変更することができるものである。下地処理剤をスプレーにより高温の摺動面に塗布するためには、スプレー可能な粘度以下になるように無機系水溶性接着剤と水との合計割合と、無機粉末と固体潤滑剤との合計割合とを決定するとよい。具体的には、無機粉末と固体潤滑剤との合計割合を約７５重量％程度までとするとよい。無機粉末と固体潤滑剤との合計割合が７５重量％を越えると、熱間で下地処理剤を塗布することができないからである。
【００２４】
更に、この下地処理剤を下地処理を兼ねた潤滑剤そのものとして用いる場合には、前記固体潤滑剤の配合割合を例えば約５０重量％と多くするとよい。
【００２５】
前記潤滑剤としては、黒鉛粉末を有機系接着剤からなる水溶性バインダーに分散させた公知の組成物を用いることができ、黒鉛粉末以外にも必要に応じて他の素材を混合させた公知の潤滑剤を用いることができる。
【００２６】
次に、本発明による摺動開閉装置の実稼働中における潤滑方法を説明する。
【００２７】
図１に示すように、固定プレート４と摺動プレート５との貫通孔３、６を合致させて湯口２から溶湯を取り出した後に、摺動プレート５を移動させて湯口２を閉塞させて摺動開閉装置を開かないままで、摺動プレート５の貫通孔６越しに両プレート４、５の互いに摺動する摺動面となる下面８および上面７に対して本発明の下地処理剤をスプレーして、これらのプレート表面７、８を埋め尽くすようにして下地処理剤を塗布する。摺動部分に損傷箇所がある場合には、下地処理剤を盛り上げるようにして塗布する。その後、両プレート４、５間を高温、高面圧状態に保持したままで、一方の摺動プレート５を摺動させる。このようにして摺動プレート５を高面圧で摺動させることにより、両プレート４、５の角部で損傷箇所に盛り上がった余分な下地処理剤を削り落とす。これにより高温に維持されているプレート表面７、８の熱によって、下地処理剤に使用されている無機系水溶性接着剤とプレート表面７、８とが反応して、下地処理剤の接着性を更に向上させて、潤滑剤が付着しやすい即ち潤滑剤との界面の相互作用力が低い下地皮膜を形成する。これにより、実稼働中にプレート４、５を摺動開閉装置からはずすことなく、破損したプレート表面７、８の凹凸やクラックの補修を行うことができる。更に、プレート表面７、８に対する下地処理および補修作業を安全にかつ簡潔に行うことができる。
【００２８】
更に、下地処理剤としてプレート４、５と同系の組成材料を用いることにより、下地処理剤の熱膨張収縮をプレート４、５とできるだけ同一とし、使用中における剥離が起こらないようにさせることができる。また、下地処理剤に配合されている無機物は、プレート４、５と同等に近い耐火度を発揮することができる。また、下地処理剤の無機系水溶性接着剤を熱硬化性とさせることにより、プレート表面７、８に乾燥形成された下地皮膜は、大きな機械的強度および熱的強度を有するものとなる。また、下地処理剤を熱間塗布可能な粘度にしているので、下地処理剤を摺動面の間に充填すると、小さなすき間にも流れ込んで、良好な補修が行われることとなる。
【００２９】
次に、前記下地皮膜の上に下地処理剤と同様にして潤滑剤をスプレーして塗布する。これにより吸湿性の高い乾燥している下地皮膜に対して塗布された潤滑剤の一部が下地皮膜の内部に染み込み、その状態で乾燥することにより下地皮膜の表面層と潤滑剤とが一体化した潤滑皮膜が形成される。このようにして形成された潤滑皮膜は従来に比較してより強に付着力をもってプレート表面７、８に付着させられることとなり、よりよい潤滑性を発揮することができる。従って、固定プレート４および摺動プレート５の損傷を緩和させることができ、溶湯取り出しのための使用回数を従来より増加させることができる。
【００３０】
更に、このような下地処理剤を下地処理を兼ねた潤滑剤そのものとして用いる場合には、前記固体潤滑剤の配合割合を例えば約５０重量％と多くして形成した潤滑剤を、前記の下地処理剤および潤滑剤の合計量とほぼ同等量を塗布するとよい。
【００３１】
実施例１
本実施例１においては、下地処理剤の組成および潤滑剤の組成を下記の通りとしてプレートの面荒れおよび平均プレートライフ比較を行って、本実施例１の有効性を確認した。ここで一方のプレートの面荒れとは、プレート４、５のプレート面７、８の面の荒れ具合を意味し、他方の平均プレートライフ比較とは、溶湯取り出しが可能である最大使用回数（ｃｈ回数）である。
【００３２】
下地処理剤の組成は、リン酸ソーダを配合した無機系水溶性接着剤としての７４．１重量％、無機粉末としてのカオリンを２２．３重量％、固体潤滑剤としての黒鉛粉末を３．６重量％とした。
【００３３】
潤滑剤の組成は黒鉛粉末を２８．２重量％、澱粉糊を配合した有機系水溶性接着剤を７１．８重量％とした。
【００３４】
試験条件
炉の容量を１３０ｔとし、図１に示すスライディングゲートタイプのリニア式の摺動開閉装置を用いて本発明の潤滑方法を適用して潤滑を施して、プレートの面荒れおよび平均プレートライフ比較（最大限度が１０ｃｈ回）を行った。
【００３５】
１．プレートの面荒れ
プレートの面荒れは、潤滑剤のみを用いて潤滑を施した比較例と、本発明の下地処理剤と潤滑剤とを用いて潤滑を施したプレート４、５のプレート面７、８の摺動プレート５の摺動方向における面荒れ長さを図２に示した。
【００３６】
この図２に示す面荒れ長さの結果からも解るように、本発明の下地処理剤を使用することにより、明らかにプレート面７、８における面荒れの長さが短くなっている。これは、潤滑剤のプレート面７、８への付着性能向上により、潤滑性能を犠牲にすることなく、摺動面の面荒れと隙間を潤滑剤によって充填し、摺動面への溶鋼の引き込みを防止することができるからである。更に、潤滑剤が溶鋼とプレート面７、８との直接接触を防止することができるからである。なお、使用後のプレート４、５を比較すると、プレート面７、８の間への地金の差し込み量も少なかった。
【００３７】
２．平均プレートライフ比較
図３に、最初の３ヶ月を潤滑剤のみを用いて潤滑を施し、その後の３ヶ月を本発明の下地処理剤と潤滑剤とを用いて潤滑を施した場合の溶湯取り出しが可能である最大使用回数の８ｃｈ、９ｃｈ、１０ｃｈの使用回数比率を図３に示した。
【００３８】
この図３からもわかるように、プレート４、５の使用回数は、本発明の下地処理剤と潤滑剤とを用いて潤滑を施した場合の方が延長されている。即ち、図３の最初の３ヶ月における８ｃｈと１０ｃｈとの割合は８ｃｈのほうが多いが、本発明の下地処理剤と潤滑剤とを用いて潤滑を施した場合の後の３ヶ月において８ｃｈと１０ｃｈとの割合は１０ｃｈの方が多くなるように逆転している。このように、本発明の下地処理剤と潤滑剤とを用いて潤滑を施した場合にはプレートライフが大きく延長されるので、摺動開閉装置におけるプレートコストの低減化を図ることができ、ひいては溶鋼の製造効率を向上させることができる。
【００３９】
実施例２
本実施例２においては、下地処理を兼ねた潤滑剤の組成を下記の通りとしてプレートの面荒れおよび平均プレートライフ比較を行って、実施例１と同様にして本実施例２の有効性を確認した。
【００４０】
下地処理を兼ねた潤滑剤の組成は、リン酸ソーダを配合した無機系水溶性接着剤としての５９．５重量％、無機粉末としてのカオリンを２７．７重量％、固体潤滑剤としての黒鉛粉末を１２．８重量％とした。
【００４１】
評価
本実施例２の潤滑剤は、プレートの面荒れおよび平均プレートライフ比較とも、実施例１の場合と同等で優れたものであった。更に、本実施例２の潤滑剤は下地処理を兼ねているので、プレート４、５のプレート面７、８に対する塗布の回数を低減することができ、作業効率をより向上させることができた。
【００４２】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の潤滑方法、潤滑に用いる下地処理剤および潤滑剤はこのように構成され作用するものであるから、潤滑剤をプレート表面に強固に付着させて互いに摺動する高温に晒される摺動面の間の潤滑を良好に行うことができるとともに、潤滑剤をプレート表面に強固に付着させることができる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 摺動開閉装置の１例を示す断面図
【図２】 プレートの使用回数と面荒れ長さとの関係を示すグラフ
【図３】 プレートの使用回数比率の変化を示す線図
【符号の説明】
４ 固定プレート
５ 摺動プレート
７ 上面
８ 下面

Claims (2)

1. 無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤とを含んでいる水溶性液体からなる下地処理剤を互いに摺動する高温の摺動面のそれぞれに予め塗布して下地皮膜を形成し、それぞれの下地皮膜の上に黒鉛粉末を有機系接着剤からなる水溶性バインダーに分散させた潤滑剤を塗布して、互いに摺動する高温の摺動面の間に潤滑剤を介在させて、摺動面の潤滑性を維持することを特徴とする潤滑方法。
2. 請求項１の潤滑方法における下地皮膜を形成するために用いる無機系水溶性接着剤と、無機粉末と、固体潤滑剤とを含んでいる水溶性液体からなることを特徴とする潤滑に用いる下地処理剤。

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