JP5764829B2 - 溶湯容器 - Google Patents

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    • B22D41/02—Linings

Description

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は、鉄皮の内面に、順に、断熱材と、粉体状の乾式材と、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、肉厚１.５〜３ｍｍの板材により構成され、かつ、内部に５ｍｍ以上の空間を持たせ、５ｍｍ以上の蓄熱材を配置した中空構造を有するセグメント部材を用いて、前記鉄皮の内面に前記断熱材を巻いた後、前記中空構造のセグメント部材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との間に粉体状の乾式材を、タップ充填により最密充填でパッキングする作業を、交互に繰り返して行いながら、該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、該セグメント部材と前記乾式材を、乾式材のライニング厚み（Ｂ）/セグメント部材のライニング厚み（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。
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、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、タップ充填により最密充填でパッキングして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、前記セグメント部材が、肉厚１.５〜３ｍｍの板材により構成され、かつ、内部に５ｍｍ以上の空間を持たせ、５ｍｍ以上の蓄熱材を配置した中空構造を有し、該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、該セグメント部材と前記乾式材を、乾式材のライニング厚み（Ｂ）/セグメント部材のライニング厚み（Ａ）＝０．１５〜９．０の範囲でライニング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。
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。
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 0005764829
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 (2)

  1. 鉄皮の内面に、順に、断熱材と、粉体状の乾式材と、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、
    肉厚１.５〜３ｍｍの板材により構成され、かつ、内部に５ｍｍ以上の空間を持たせ、５ｍｍ以上の蓄熱材を配置した中空構造を有するセグメント部材を用いて、
    前記鉄皮の内面に前記断熱材を巻いた後、前記中空構造のセグメント部材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との間に粉体状の乾式材を、タップ充填により最密充填でパッキングする作業を、交互に繰り返して行いながら、
    該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、
    該セグメント部材と前記乾式材を、
    乾式材のライニング厚み（Ｂ）/セグメント部材のライニング厚み（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. 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記載の溶湯容器。
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