JP5180504B2 - Method for manufacturing precast block for metal melting furnace ceiling and precast block for metal melting furnace ceiling - Google Patents
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Description
本発明は、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法及び金属溶解炉天井用プレキャストブロックに関するものであり、特に、アーク式の金属溶解炉の天井用プレキャストブロックの製造方法、及びアーク式の金属溶解炉の天井用プレキャストブロックに関するものである。 The present invention relates to a method for producing a precast block for a metal melting furnace ceiling and a precast block for a metal melting furnace ceiling, and more particularly, a method for producing a ceiling precast block for an arc type metal melting furnace, and an arc type metal melting. The present invention relates to a precast block for a furnace ceiling.
製鋼工程において使用されるアーク式の金属溶解炉(電気炉)では、大型の天井(炉蓋)に通して炉内に挿入された電極に電流を流すことにより、炉内に収容された鉄スクラップとの間にアークを発生させ、同時に酸素ガスを吹き込むことによって、鉄スクラップの溶解及び精錬が行われる。旧来、金属溶解炉の天井は、多数の小さな耐火煉瓦を、複雑に組み上げて製造されていた。そのため、施工期間や熟練した技術が必要であった。また、目地部の損傷等によって煉瓦が落脱するという問題があった。 In an arc-type metal melting furnace (electric furnace) used in the steelmaking process, iron scrap is housed in the furnace by passing a current through an electrode inserted into the furnace through a large ceiling (furnace lid). The steel scrap is melted and refined by generating an arc between the two and simultaneously blowing oxygen gas. Traditionally, the ceilings of metal melting furnaces were manufactured by complex assembly of many small refractory bricks. Therefore, the construction period and skilled techniques were necessary. In addition, there is a problem that bricks fall off due to damage to joints.
そこで、近年では、金属溶解炉の天井に、プレキャストブロックが用いられるようになっている(例えば、特許文献1)。ここで、プレキャストブロックは、不定形耐火材料を予め鋳込み成形した後に乾燥させたものであり、任意の形状に形成することができると共に、大型品も製造できるという利点を有する。更に、一体成形されたプレキャストブロックによる天井には目地部がなく、また、数個の大きなプレキャストブロックで構成させた天井には目地部が少ないことから、ブッロクが脱落するという恐れが小さく、現場での天井の施工も容易であるという利点を有する。 Therefore, in recent years, a precast block has been used on the ceiling of a metal melting furnace (for example, Patent Document 1). Here, the precast block is obtained by casting an amorphous refractory material in advance and then drying, and has an advantage that it can be formed into an arbitrary shape and a large product can be manufactured. In addition, there is no joint on the ceiling with the precast block that is integrally molded, and there are few joints on the ceiling that is composed of several large precast blocks. This has the advantage that the ceiling can be easily constructed.
しかしながら、従来の金属溶解炉の天井用プレキャストブロックは、耐スポーリング性の点で、更なる改善が望まれるものであった。ここで、金属溶解炉の天井に用いられる耐火物は、取鍋等の容器に内張り材として用いられる耐火物とは、使用される環境が異なるため、求められる特性も異なっている。例えば、内張り材とは異なり、天井は溶鋼に浸漬されないため、内張り材にとっては重大な問題である「溶損」、すなわち、溶鋼との化学的な反応による溶出や、溶鋼の流動により受ける物理的な侵食という問題は少ない。 However, the conventional precast block for a ceiling of a metal melting furnace is desired to be further improved in terms of spalling resistance. Here, the refractory used for the ceiling of the metal melting furnace is different from the refractory used as a lining material in a container such as a ladle, and therefore the required characteristics are also different. For example, unlike the lining material, the ceiling is not immersed in the molten steel, so “melting loss”, which is a serious problem for the lining material, that is, elution due to a chemical reaction with the molten steel, or the physical effects caused by the flow of the molten steel There is little problem of erosion.
その代わりに、アークの発生や酸素の吹き込みに伴って飛散した溶鋼が天井に付着し、付着した溶鋼に加熱されて耐火物の表面層が変質し、変質層と原層との間で亀裂や剥離が生じる構造的スポーリングの問題が大きい。更に、極めて高温の溶鋼が飛散して天井に付着した際の熱衝撃、鉄スクラップの投入時の急激な温度低下、天井において電極の挿入される孔部の周縁部の大きな温度勾配に起因して、亀裂や剥離が生じる熱的スポーリングの問題も大きい。 Instead, the molten steel scattered by the generation of arc and oxygen blowing adheres to the ceiling and is heated by the adhered molten steel, and the surface layer of the refractory changes in quality. The problem of structural spalling that causes delamination is significant. Furthermore, due to thermal shock when extremely hot molten steel splashes and adheres to the ceiling, a sudden temperature drop when iron scrap is thrown in, and a large temperature gradient at the periphery of the hole where the electrode is inserted in the ceiling The problem of thermal spalling that causes cracks and peeling is also significant.
加えて、プレキャストブロックによる天井は、目地部が少ないために上述の利点を有する反面で、膨張代として作用する目地部が少ないため、ブロックの内部で発生する水蒸気の圧力や熱膨張に起因する内部応力によって、亀裂や剥離を生じる機械的スポーリングの問題も大きい。 In addition, the ceiling by the precast block has the above-mentioned advantages because there are few joints, but there are few joints that act as expansion allowances, so the interior caused by the pressure or thermal expansion of water vapor generated inside the block The problem of mechanical spalling that causes cracks and delamination due to stress is also significant.
そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、耐スポーリング性に優れる金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法、及び、耐スポーリング性に優れる金属溶解炉天井用プレキャストブロックの提供を課題とするものである。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a precast block for a metal melting furnace with excellent spalling resistance, and a precast block for a metal melting furnace with excellent spalling resistance. Is.
上記の課題を解決するため、本発明にかかる天井用プレキャストブロックの製造方法は、「不定形耐火材料の泥しょうに、該不定形耐火材料の全体積に対し0.9体積%以上1.35体積%以下の可燃性材料を混合する工程と、前記可燃性材料が混合された前記泥しょうを、金属溶解炉天井の全体または一部の形状とした成形型に流し込んで成形し、乾燥して不定形耐火物層を有する成形体を得る工程と、該成形体を加熱し、前記可燃性材料を燃焼させて直径の平均値が3mm以上10mm以下の気孔を生成させる工程とを」具備している。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for producing a precast block for ceiling according to the present invention is described as follows: “The slurry of the irregular refractory material is 0.9 vol% or more and 1.35 % relative to the total volume of the irregular refractory material. The step of mixing a combustible material of less than volume% and the mud mixed with the combustible material are poured into a mold having a shape of the whole or a part of the metal melting furnace ceiling, molded, and dried. A step of obtaining a molded body having an amorphous refractory layer, and a step of heating the molded body and burning the combustible material to generate pores having an average diameter of 3 mm or more and 10 mm or less. Yes.
「金属溶解炉天井」は、製鋼工程において、電極と鉄スクラップとの間にアークを発生させ、その熱で鉄スクラップを溶解する、アーク式の金属溶解炉の炉蓋を指している。 “Metal melting furnace ceiling” refers to a furnace lid of an arc type metal melting furnace in which an arc is generated between an electrode and iron scrap and the iron scrap is melted by the heat in the steel making process.
「不定形耐火材料」の種類は特に限定されず、例えば、アルミナ質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−クロム質、アルミナ−シリカ質等の不定形耐火材料を使用することができる。また、天井において電極が挿通される孔部の周縁部を、他の部分より耐熱性の高い耐火材料で構成させる等、天井の部分に応じて異なる種類の耐火材料を使用しても構わない。 The kind of “indefinite refractory material” is not particularly limited, and for example, an amorphous refractory material such as alumina, alumina-magnesia, alumina-chromium, alumina-silica, or the like can be used. Moreover, you may use a different kind of refractory material according to the part of a ceiling, such as comprising the peripheral part of the hole part in which an electrode is penetrated in a ceiling with a refractory material with heat resistance higher than another part.
「泥しょう」は、不定形耐火材料の粉末に、水、及び結合剤、硬化剤、分散剤等の調整剤を混合して調製することができる。なお、泥しょうを流し込む成形型が「金属溶解炉天井の全体または一部の形状」とされることから、製造されるプレキャストブロックは、単一のブロックで天井を構成するもの、或いは、複数のブロックで一つの天井を構成するものとなる。 The “mud” can be prepared by mixing a powder of an irregular refractory material with water and adjusting agents such as a binder, a curing agent, and a dispersing agent. In addition, since the mold for pouring mud is “the shape of the whole or a part of the metal melting furnace ceiling”, the precast block to be manufactured consists of a single block or a plurality of blocks. A block constitutes one ceiling.
「可燃性材料」は、加熱によって燃焼し、焼失する材料であれば特に限定されず、木材、樹脂、ダンボール等の紙材、撚り合わされた藁材等を例示することができる。なお、可燃性材料の燃焼は、天井用プレキャストブロックの製造所で行われる成形体の乾燥時に行われるものであっても、金属溶解炉に天井用プレキャストブロックを取付けた後の金属溶解炉の稼動に伴う加熱によって行われるものであっても良い。 The “flammable material” is not particularly limited as long as it is a material that burns and burns out by heating, and examples thereof include paper materials such as wood, resin, cardboard, and twisted brazing materials. Even if the combustible material is burned when the molded body is dried at the factory of the ceiling precast block, the operation of the metal melting furnace after the ceiling precast block is attached to the metal melting furnace It may be performed by heating accompanying the above.
上記の構成により、鋳込み成形によって緻密に充填された不定形耐火物層のマトリックス中に、可燃性材料の焼失によって後発的に気孔が形成される。これにより、可燃性材料の添加によって、気孔の大きさや気孔率を制御することができる。また、可燃性材料を不定形耐火材料の泥しょうと混合してから鋳込むことにより、マトリックス中に気孔を分散させることができる。従って、本発明によれば、不定形耐火物層内に積極的に形成された気孔が吸収代(膨張代)となり、飛散して天井に付着した溶鋼によって変質した表面層の体積変化、金属溶解炉の稼動に伴う加熱による不定形耐火物層内の粒子の熱膨張、不定形耐火物層の内部で発生する水蒸気による圧力、等に起因して生じる内部応力が吸収・緩和され、亀裂の発生や剥離が抑制される。 With the above configuration, pores are formed later in the matrix of the amorphous refractory layer densely filled by casting by burning of the combustible material. Thereby, the magnitude | size and porosity of a pore are controllable by addition of a combustible material. Further, the pores can be dispersed in the matrix by casting after mixing the combustible material with the slurry of the irregular refractory material. Therefore, according to the present invention, pores positively formed in the irregular refractory layer become an absorption allowance (expansion allowance), and the volume change of the surface layer altered by the molten steel scattered and adhered to the ceiling, the metal dissolution Internal stress generated due to thermal expansion of particles in the irregular refractory layer due to heating during operation of the furnace, pressure due to water vapor generated in the irregular refractory layer, etc. is absorbed and relaxed, and cracks are generated And peeling is suppressed.
また、飛散した溶鋼が天井に付着した際の熱衝撃、鉄スクラップの投入時の急激な温度低下、電極が挿通される孔部の周縁の大きな温度勾配等に起因して、不定形耐火物層内に亀裂が発生しても、不定形耐火物層のマトリックス中に分散する気孔によって、亀裂の進展が抑制される。 In addition, the irregular refractory layer is caused by thermal shock when the molten steel adheres to the ceiling, rapid temperature drop when iron scrap is thrown in, and a large temperature gradient at the periphery of the hole through which the electrode is inserted. Even if a crack occurs in the inside, the progress of the crack is suppressed by the pores dispersed in the matrix of the amorphous refractory layer.
ここで、可燃性材料の不定形耐火材料全体積に対する割合が0.5体積%より小さいときは、生成される気孔が少なく、内部応力を吸収・緩和する作用や亀裂の進展を抑制する作用が充分に得られない。また、25体積%を超えると、生成される気孔の数が多くなると共に、複数の気孔が連通して大径となり易く、欠陥となって、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの強度を低下させる原因となり易い。 Here, when the ratio of the flammable material to the total volume of the irregular refractory material is smaller than 0.5% by volume, the generated pores are few, and the action of absorbing and relaxing internal stress and the action of suppressing the progress of cracks. Not enough. Moreover, when it exceeds 25 volume%, while the number of produced | generated pores will increase, a several pore will connect and it will be easy to become a large diameter, it will become a defect, and the cause of reducing the intensity | strength of the precast block for metal melting furnace ceilings It is easy to become.
なお、本発明は、上記の構成に加え、鋳込み成形された成形体を養生する工程を付加して構成させることができる。 In addition, in addition to said structure, this invention can be comprised by adding the process of curing the molded object cast-molded.
次に、本発明にかかる金属溶解炉天井用プレキャストブロックは、「不定形耐火材料で形成され、該不定形耐火材料の全体積に対し0.9体積%以上1.35体積%以下の可燃性材料を含有する不定形耐火物層が、金属溶解炉天井の全体または一部の形状に形成されており、前記不定形耐火物層は、前記可燃性材料の燃焼により直径の平均値が3mm以上10mm以下の気孔が生成する層である」ものである。 Next, the precast block for a metal melting furnace ceiling according to the present invention is “ combustible of 0.9 vol% or more and 1.35 vol% or less with respect to the total volume of the irregular refractory material. The amorphous refractory layer containing the material is formed in the whole or part of the shape of the metal melting furnace ceiling, and the average refractory layer has an average diameter of 3 mm or more due to combustion of the combustible material. It is a layer in which pores of 10 mm or less are generated .
かかる構成の金属溶解炉天井用プレキャストブロックは、上記の製造方法によって製造することができる。そして、生成させる気孔の大きさは、添加する可燃性材料の大きさによって制御することができる。ここで、平均の気孔径(直径)が3mmより小さい場合は、内部応力を吸収・緩和する作用が充分に得られず、10mmより大きい場合は、欠陥として作用して、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの強度を低下させる原因となり易い。 The precast block for a metal melting furnace ceiling having such a configuration can be manufactured by the above manufacturing method. The size of the pores to be generated can be controlled by the size of the combustible material to be added. Here, when the average pore diameter (diameter) is smaller than 3 mm, the effect of absorbing and relaxing internal stress cannot be sufficiently obtained. When the average pore diameter is larger than 10 mm, it acts as a defect and is precast for a metal melting furnace ceiling. It is likely to cause a decrease in the strength of the block.
気孔の「直径の平均値」は、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの断面または表面の画像解析により、総気孔面積と気孔の数から、気孔を円形として換算して求めることができる。 The “average diameter” of the pores can be obtained by converting the pores into circles from the total pore area and the number of pores by image analysis of the cross section or surface of the precast block for the metal melting furnace ceiling.
また、「見掛け気孔率」は、JIS R2205に規定された方法により測定することができる。ここで、見掛け気孔率が15%より小さいときは、気孔によって内部応力を吸収・緩和する作用や亀裂の進展を抑制する作用が充分に得られない。また、20%を超えると、導入された気孔の量が多すぎ、欠陥となって、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの強度を低下させる原因となり易い。 The “apparent porosity” can be measured by a method defined in JIS R2205. Here, when the apparent porosity is smaller than 15%, the effect of absorbing and relaxing internal stress by the pores and the effect of suppressing the progress of cracks cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 20%, the amount of the introduced pores is too large, resulting in a defect, which tends to cause a decrease in the strength of the precast block for the metal melting furnace.
上記の構成により、上述の作用効果を奏し、耐スポーリング性に優れた金属溶解炉天井用プレキャストブロックとなる。 With the above configuration, the precast block for a metal melting furnace having the above-described effects and excellent in spalling resistance is obtained.
以上のように、本発明の効果として、耐スポーリング性に優れる金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法、及び、耐スポーリング性に優れる金属溶解炉天井用プレキャストブロックを提供することができる。 As described above, as an effect of the present invention, it is possible to provide a method for producing a precast block for a metal melting furnace with excellent spalling resistance, and a precast block for a metal melting furnace with excellent spalling resistance.
以下、本発明の最良の一実施形態である金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法、及び金属溶解炉天井用プレキャストブロックについて、図1及び図2に基づいて説明する。ここで、図1は本実施形態の金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法の工程図であり、図2は本実施形態の金属溶解炉天井用プレキャストブロックの構成を例示する平面図である。なお、図2は概略図であり、金属溶解炉天井用プレキャストブロックの形状や寸法比を正確に表示したものではない。 Hereinafter, the manufacturing method of the precast block for metal melting furnace ceilings and the precast block for metal melting furnace ceilings which are the best embodiment of this invention are demonstrated based on FIG.1 and FIG.2. Here, FIG. 1 is a process diagram of a method for manufacturing a precast block for a metal melting furnace according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view illustrating the configuration of the precast block for the metal melting furnace ceiling according to the present embodiment. In addition, FIG. 2 is a schematic diagram and does not accurately represent the shape and dimensional ratio of the precast block for the metal melting furnace ceiling.
本実施形態の金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法(以下、単に「製造方法」という)は、図1に示すように、不定形耐火材料の泥しょうに、該不定形耐火材料の全体積に対し0.5体積%以上25体積%以下の可燃性材料を混合する泥しょう調製工程S1と、前記可燃性材料が混合された前記泥しょうを、金属溶解炉天井の全体または一部の形状とした成形型に流し込んで成形し、不定形耐火物層する成形工程S2と、鋳込み成形された成形体を養生する養生工程S3と、養生後の成形体を脱型する脱型工程S4と、脱型した成形体を加熱し、可燃性材料を燃焼させて直径の平均値が3mm以上10mm以下の気孔を生成させる加熱工程S5とを具備している。 As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the precast block for metal melting furnace ceiling of the present embodiment (hereinafter simply referred to as “manufacturing method”) includes the entire volume of the amorphous refractory material in the slurry of the amorphous refractory material. The slurry preparation step S1 in which 0.5% by volume or more and 25% by volume or less of combustible material is mixed, and the slurry in which the combustible material is mixed, the shape of the whole or part of the metal melting furnace ceiling A molding step S2 for casting and molding an irregular refractory layer, a curing step S3 for curing the cast molded body, a demolding step S4 for demolding the molded body after curing, And heating step S5 for heating the demolded molded body to burn the combustible material to generate pores having an average diameter of 3 mm or more and 10 mm or less.
そして、加熱工程S5における加熱によって、可燃性材料が燃焼・焼失することにより、不定形耐火物層のマトリックス中に気孔が分散した金属溶解炉天井用プレキャストブロック(以下、単に「天井用プレキャストブロック」という)が形成される。ここで、気孔の大きさは、可燃性材料のサイズと、可燃性材料の燃焼温度から天井用プレキャストブロックの使用温度までの不定形耐火物層の体積変化を考慮して制御することができ、平均の気孔径(直径)を3mm〜10mmとすることができる。 And, by the heating in the heating step S5, the combustible material is burned and burned, so that pores are dispersed in the matrix of the amorphous refractory layer (hereinafter simply referred to as “ceiling precast block”). Is formed). Here, the size of the pores can be controlled in consideration of the size of the flammable material and the volume change of the amorphous refractory layer from the combustion temperature of the flammable material to the use temperature of the ceiling precast block, The average pore diameter (diameter) can be 3 mm to 10 mm.
天井用プレキャストブロックの形状は、成形工程S2で泥しょうを鋳込む成形型の形状により設定することができ、例えば、図2に示すように、金属溶解炉天井を単一の天井用プレキャストブロック1で構成させる場合の形状(図2(a)参照)、電極を挿通する孔部9を有する小天井を単一の天井用プレキャストブロック2aで構成させ、その周囲の大天井を複数の天井用プレキャストブロック3bで構成させる形状(図2(b)参照)、小天井及び大天井を共に複数の天井用プレキャストブロック2b,3bで構成させる形状(図2(c)参照)等を、例示することができる。
The shape of the ceiling precast block can be set by the shape of the molding die into which the slurry is cast in the molding step S2. For example, as shown in FIG. (See FIG. 2 (a)), a small ceiling having a
上記の構成により、本実施形態の製造方法により製造される天井用プレキャストブロックによれば、不定形耐火物層のマトリックス中に分散した気孔が吸収代となり、飛散して天井に付着した溶鋼の加熱による表面層の体積変化、金属溶解炉の稼動に伴う加熱による不定形耐火物層内の粒子の熱膨張、不定形耐火物層の内部で発生する水蒸気による圧力等に起因する内部応力が緩和され、亀裂の発生や剥離が抑制される。 With the above configuration, according to the ceiling precast block manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, the pores dispersed in the matrix of the irregular refractory layer serve as an absorption allowance, and the molten steel adhered to the ceiling is scattered and heated. The internal stress due to the volume change of the surface layer due to heat, the thermal expansion of particles in the amorphous refractory layer due to heating accompanying the operation of the metal melting furnace, the pressure due to water vapor generated inside the amorphous refractory layer is alleviated , Cracking and peeling are suppressed.
また、飛散した溶鋼が天井に付着した際の熱衝撃、鉄スクラップの投入時の急激な温度低下、電極が挿通される孔部の周縁の大きな温度勾配等に起因して、不定形耐火物層内に亀裂が発生しても、マトリックス中に分散する気孔によって、亀裂の進展が抑制される。 In addition, the irregular refractory layer is caused by thermal shock when the molten steel adheres to the ceiling, rapid temperature drop when iron scrap is thrown in, and a large temperature gradient at the periphery of the hole through which the electrode is inserted. Even if a crack occurs in the inside, the progress of the crack is suppressed by the pores dispersed in the matrix.
以下に、本実施形態の一実施例の試料1乃至試料3について、対照試料と対比しつつ説明する。本実施例では、不定形耐火材料としてアルミナ質耐火材料を使用し、可燃性材料として、サイズ4mm×5mm×20mmの木材を使用した。また、不定形耐火材料に対する可燃性材料の割合は、試料1〜試料3について、それぞれ、0.90体積%、1.35体積%、1.80体積%とした。対照試料では、可燃性材料を添加しなかった。
Hereinafter,
各試料及び対照試料について、上記の泥しょう調製工程S1〜加熱工程S5を経て得られた天井用プレキャストブロックの耐スポーリング性を評価するために、JIS R2101に規定する並形サイズの天井用プレキャストブロックの片側のみを、電気炉内で1400℃,15分加熱し、その後送風機を使用して急冷する操作を5サイクル繰り返した。そして、(1)5サイクル終了後の加熱側の切断面の組織観察、及び、(2)各サイクル後の体積弾性率の測定を行った。図3に、弾性率変化率(0サイクル時の体積弾性率を100とした場合、各サイクル終了後に「圧力に対する変形し易さ」がどの程度低下していたかの指標となる)を示す。 For each sample and control sample, in order to evaluate the spalling resistance of the ceiling precast block obtained through the above-described mud preparation step S1 to heating step S5, the precast ceiling for the parallel size specified in JIS R2101 Only one side of the block was heated in an electric furnace at 1400 ° C. for 15 minutes and then rapidly cooled using a blower for 5 cycles. And (1) structure | tissue observation of the cut surface of the heating side after completion | finish of 5 cycles, and (2) the volume elastic modulus after each cycle were measured. FIG. 3 shows the elastic modulus change rate (when the volume elastic modulus at 0 cycle is 100, it becomes an index of how much “ease of deformation with respect to pressure” has decreased after each cycle).
また、各試料及び対照試料の天井用プレキャストブロックについて、見掛け気孔率、嵩比重、曲げ強度、及び圧縮強度を測定した。ここで、見掛け気孔率及び嵩比重についてはJIS R2205、曲げ強度及び圧縮強度についてはJIS R2553に規定された方法によって測定を行った。また、それぞれの測定は、110℃,24時間加熱後(A条件)、1000℃,3時間加熱後(B条件)、1500℃,3時間加熱後(C条件)の各条件で行った。その結果、A条件、B条件、及びC条件の何れにおいても、可燃性材料の添加量の増加に伴って、上記の物性値は同様の傾向で変化した。例として、C条件における、見掛け気孔率及び嵩比重を図4に、曲げ強度及び圧縮強度を図5に示す。 Moreover, the apparent porosity, bulk specific gravity, bending strength, and compressive strength were measured for the precast blocks for ceiling of each sample and the control sample. Here, the apparent porosity and bulk specific gravity were measured by the method defined in JIS R2205, and the bending strength and compressive strength were measured by the method defined in JIS R2553. Each measurement was performed under conditions of heating at 110 ° C. for 24 hours (condition A), heating at 1000 ° C. for 3 hours (condition B), and heating at 1500 ° C. for 3 hours (condition C). As a result, in any of the A condition, the B condition, and the C condition, the physical property values changed with the same tendency as the amount of the flammable material added increased. As an example, the apparent porosity and bulk specific gravity in C condition are shown in FIG. 4, and the bending strength and compressive strength are shown in FIG.
なお、JIS R2554に規定された方法によって線変化率の測定も行ったが、ほとんどゼロに近く、本実施形態で使用した耐火材料の場合、相変化等に起因する残存膨張はほとんどないと考えられた。 Although the linear change rate was also measured by the method specified in JIS R2554, it is almost zero, and in the case of the refractory material used in this embodiment, it is considered that there is almost no residual expansion due to phase change or the like. It was.
上記の各測定の結果、木材の添加量が0から1.80体積%まで増加するのに伴い、天井用プレキャストブロックの見掛け気孔率(1500℃,3時間)は、図4に示すように、約15%から約17%まで増加した。また、切断面の組織観察により、木材を添加した試料1乃至試料3では、木材が無添加の対照試料に比べ、直径約3mm〜8mmの気孔が多く形成されていること、及び、亀裂の数が少ないと共に、亀裂の進展の程度が小さいことが確認された。特に、木材の添加量が0.9体積%の場合(試料1)では、大きく進展している亀裂が少ない様子が観察された。
As a result of each of the above measurements, the apparent porosity (1500 ° C., 3 hours) of the ceiling precast block as the amount of wood added increased from 0 to 1.80% by volume, as shown in FIG. Increased from about 15% to about 17%. In addition, according to the observation of the structure of the cut surface,
加熱急冷の繰り返しによる弾性率変化率の低下は、図3に示すように、木材の添加によって抑制されており、気孔によって内部応力が吸収・緩和されていることを示していると考えられた。また、木材の添加量0.9体積%の場合(試料1)で、弾性率変化率の低下を抑制する効果が最も大きかった。 The decrease in the elastic modulus change rate due to repeated heating and quenching was suppressed by the addition of wood, as shown in FIG. 3, and it was considered that the internal stress was absorbed and relaxed by the pores. Further, when the amount of wood added was 0.9% by volume (Sample 1), the effect of suppressing the decrease in the elastic modulus change rate was the largest.
強度については、図5に示すように、圧縮強度は木材の添加に伴って低下し、曲げ強度については、1.35体積%(試料2)まではほとんど変化しないものの、1.80体積%の添加(試料3)で低下した。これらの強度に関する測定結果を、上記の組織観察や弾性率変化率の結果と考え合わせると、強度の低下を抑えて耐スポーリング性を高めるには、木材の添加量は0.9体積%〜1.35体積%が好適であり、線変化率の小さい耐火材料の場合は、少量の気孔の導入によって、耐スポーリング性を向上させることができると考えられた。 Regarding the strength, as shown in FIG. 5, the compressive strength decreases with the addition of wood, and the bending strength hardly changes until 1.35% by volume (Sample 2), but 1.80% by volume. Decreased by addition (sample 3). When the measurement results regarding these strengths are combined with the results of the structure observation and the elastic modulus change rate described above, the amount of wood added is 0.9 vol% to suppress the decrease in strength and increase the spalling resistance. 1.35% by volume is suitable, and in the case of a refractory material having a low linear change rate, it was considered that the spalling resistance can be improved by introducing a small amount of pores.
次に、可燃性材料のサイズ及び添加量を変化させた試料5乃至試料13の天井用プレキャストブロックについて、実際に金属溶解炉の天井として使用し、所定回数の使用後の状態を調べた。ここで、可燃性材料としては木材を使用し、不定形耐火材料としてはアルミナ質耐火材料を使用した。また、試料5乃至試料13の天井用プレキャストブロックは、何れも、90トン金属溶解炉の天井用として、厚さ500mmのものを製造した。
Next, the precast blocks for the ceilings of
各試料について、可燃性材料のサイズ(直径φmm×長さmm)、可燃性材料の添加量(不定形耐火材料に対する体積%)、1500℃,3時間加熱後(C条件)の見掛け気孔率(%)、使用回数300チャージ後の残寸(mm)、及び、実用品としての評価を、表1にまとめて示す。なお、評価は、残寸と亀裂・剥離の程度とを、総合的に判断したものであり、実用に適するものを「◎」、不適なものを「×」、やや不適なものを「△」で示している。 For each sample, the size of the combustible material (diameter φmm × length mm), the amount of combustible material added (volume% with respect to the amorphous refractory material), the apparent porosity after heating at 1500 ° C. for 3 hours (condition C) ( %), The remaining size after use 300 charges (mm), and the evaluation as a practical product are summarized in Table 1. In addition, the evaluation is a comprehensive judgment of the remaining size and the degree of cracking / peeling. “◎” indicates that it is suitable for practical use, “×” indicates that it is unsuitable, and “△” indicates that it is slightly unsuitable. Is shown.
また、切断面の組織観察の結果、試料5乃至試料12では、形成された気孔の平均直径は、上述の3mm〜10mmの範囲内にほぼ収まっていた。
As a result of the observation of the structure of the cut surface, in
本実施例によれば、可燃性材料の添加量が少ない場合(試料6)は、実用品としての評価が低く、耐スポーリング性を向上させられるだけの気孔が導入されていないと考えられた。一方、可燃性材料の添加量が多い場合(試料11)や見掛け気孔率が高い場合(試料11,13)も、実用品としての評価が低く、多く導入された気孔が欠陥となって、亀裂の発生や剥離を助長しているものと考えられた。そして、可燃性材料の添加量が0.5体積%〜25体積%で、見掛け気孔率が15%〜20%の場合、実用品として適していると考えられた。 According to this example, when the amount of flammable material added was small (Sample 6), the evaluation as a practical product was low, and it was considered that pores sufficient to improve the spalling resistance were not introduced. . On the other hand, when the amount of flammable material added is large (sample 11) or when the apparent porosity is high (samples 11 and 13), the evaluation as a practical product is low, and many introduced pores become defects and cracks occur. It was thought that the generation and exfoliation were promoted. And when the addition amount of the combustible material was 0.5 volume% to 25 volume% and the apparent porosity was 15% to 20%, it was considered suitable as a practical product.
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。 The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.
例えば、上記の実施例では、不定形耐火材料としてアルミナ質耐火材料を使用した場合を例示したが、これに限定されず、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−クロム質等の耐火材料を使用することができる。また、可燃性材料として木材を使用した場合を例示したが、これに限定されず、樹脂、ダンボール等の紙材、撚り合わせた藁材等を使用することができる。 For example, in the above embodiment, the case where an alumina refractory material is used as the amorphous refractory material is exemplified, but the present invention is not limited to this, and it is possible to use a refractory material such as alumina-magnesia or alumina-chromium. it can. Moreover, although the case where wood was used as a combustible material was illustrated, it is not limited to this, Paper materials, such as resin and corrugated cardboard, the twisted brazing material, etc. can be used.
1,2a,2b,3b 天井用プレキャストブロック
S1 泥しょう調製工程
S2 成形工程
1, 2a, 2b, 3b Ceiling precast block S1 Mud preparation process S2 Molding process
Claims (2)
前記可燃性材料が混合された前記泥しょうを、金属溶解炉天井の全体または一部の形状とした成形型に流し込んで成形し、乾燥して不定形耐火物層を有する成形体を得る工程と、
該成形体を加熱し、前記可燃性材料を燃焼させて直径の平均値が3mm以上10mm以下の気孔を生成させる工程と
を具備することを特徴とする金属溶解炉天井用プレキャストブロックの製造方法。 Mixing the combustible material of 0.9 vol% or more and 1.35 vol% or less with respect to the total volume of the irregular refractory material into the slurry of the irregular refractory material;
Pouring the mud mixed with the combustible material into a molding die having a shape of the whole or a part of the metal melting furnace ceiling, and drying to obtain a molded body having an amorphous refractory layer ; ,
A precast block for a metal melting furnace ceiling, comprising a step of heating the compact and burning the combustible material to generate pores having an average diameter of 3 mm to 10 mm. Manufacturing method.
前記不定形耐火物層は、前記可燃性材料の燃焼により直径の平均値が3mm以上10mm以下の気孔が生成する層である
ことを特徴とする金属溶解炉天井用プレキャストブロック。 An amorphous refractory layer formed of an amorphous refractory material and containing a combustible material of 0.9 volume% or more and 1.35 volume% or less with respect to the total volume of the amorphous refractory material is formed on the entire metal melting furnace ceiling. Or formed in some shape ,
The precast block for a metal melting furnace ceiling , wherein the amorphous refractory layer is a layer in which pores having an average diameter of 3 mm to 10 mm are generated by combustion of the combustible material .
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