JP6318208B2 - 溶湯移送用取鍋の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳造工程ラインで使用される溶湯移送用取鍋に関するものである。

一般に、鋳造工程ラインで使用される溶湯移送用取鍋は鋳物からなり、高温に耐えると共に、非常に堅いという長所を有する。しかし、溶湯移送用取鍋は鋳物からなるため、重くて、取扱上の困難性があり、熱伝導が高いため熱損失が多い。また、前記溶湯移送用取鍋は、溶湯が取鍋の表面に融着するので、表面にコーティング材を頻繁に塗布しなければならず、作業性が相当低下してしまう不都合がある。

本発明は、セラミック複合材を用いることで、軽くて、表面に溶湯の融着が減少する溶湯移送用取鍋の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係る溶湯移送用取鍋の製造方法は、ウォラストナイト、アルミナセメント、コロイドシリカ、及び水を混合して取鍋用スラリーを製造する取鍋用スラリーの製造ステップと、取鍋本体の形状のキャスティングモールドに内部メッシュを挿入した後、前記取鍋用スラリーを供給して、前記取鍋本体をキャスティングする取鍋本体キャスティングステップと、キャスティングされた前記取鍋本体の表面に融着防止層をコーティングする融着防止層コーティングステップと、前記融着防止層の表面に窒化ホウ素層をコーティングする窒化ホウ素層コーティングステップとを含む。

上記態様においては、前記取鍋用スラリーが、前記ウォラストナイトと前記アルミナセメントとを混合して１次混合物を製造し、該１次混合物に前記コロイドシリカと前記水とを混合して形成されてもよい。

また、上記態様においては、前記１次混合物が、前記ウォラストナイトと前記アルミナセメントの全体１００重量％に対して、前記ウォラストナイトが８０〜９７重量％で混合され、前記アルミナセメントが３〜２０重量％で混合されて形成され、前記コロイドシリカが、前記コロイドシリカの全重量に対して２０〜５０重量％でシリカが分散水に分散している溶液であり、前記１次混合物の全重量に対して、１０〜５０重量％で混合され、前記水が、前記１次混合物の全重量に対して、１〜３０重量％で混合されてもよい。

また、上記態様においては、前記コロイドシリカが、前記コロイドシリカの全重量に対して２０〜５０重量％でシリカが分散水に分散している溶液であり、前記１次混合物の全重量に対して、２５〜４０重量％で混合され、前記水が、前記１次混合物の全重量に対して、１０〜２０重量％で混合されてもよい。

また、上記態様においては、前記融着防止層は、前記ウォラストナイトと前記コロイドシリカとが混合された融着防止コーティング液が前記取鍋本体の表面にコーティングされて形成され、前記融着防止コーティング液は、前記ウォラストナイトと前記コロイドシリカとが重量比１：０．６〜１．５の割合で混合されて形成されてもよい。

また、上記態様においては、前記内部メッシュが、ガラスクロス、カーボンメッシュ、スチールメッシュ、又はバサルト繊維メッシュで形成されてもよい。

本発明による溶湯移送用取鍋の製造方法は、鋳物の代わりにセラミック複合体を用いて取鍋を製造するため、製造された取鍋の重量を減少させ、取扱いを容易にすることができるという効果がある。

また、本発明による溶湯移送用取鍋の製造方法は、取鍋用スラリーにアルミナセメントを混合することで、キャスティングされた取鍋本体の養生速度及び強度を制御することができるという効果がある。

また、本発明による溶湯移送用取鍋の製造方法は、溶湯と接触する取鍋の表面に融着防止層を形成するので、取鍋の表面に溶湯が融着することを減少させることができるという効果がある。

本発明の一実施形態における溶湯移送用取鍋の製造方法の工程図である。 本発明の一実施形態において製造される溶湯移送用取鍋の平面図である。 図２のＡ−Ａに対する断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る溶湯移送用取鍋の製造方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る溶湯移送用取鍋の製造方法の工程図である。図２は、本発明の一実施形態により製造される溶湯移送用取鍋の平面図である。図３は、図２のＡ−Ａに対する断面図である。

本発明の一実施形態に係る溶湯移送用取鍋の製造方法は、図１に示されるように、取鍋用スラリーの製造ステップＳ１０と、取鍋本体キャスティングステップＳ２０と、融着防止層コーティングステップＳ３０と、窒化ホウ素層コーティングステップＳ４０とを含んでいる。

溶湯移送用取鍋は、取鍋用スラリーでキャスティングされた取鍋本体が所定時間養生した後、融着防止層と窒化ホウ素層とがコーティングされて形成される。即ち、溶湯移送用取鍋は、取鍋本体の表面に融着防止層と窒化ホウ素層とが順次コーティングされて形成される。

溶湯移送用取鍋１００は、図２及び図３に示されるように、取鍋本体１１０と、内部メッシュ１２０と、スチールバンド１３０と、結合ユニット１４０とを備えて形成される。
取鍋本体１１０は、上部が開放されている半球状を有し、一側に溶湯の排出のための溶湯排出口１１１を備えて形成される。

内部メッシュ１２０は、メッシュ網状に形成され、取鍋本体１１０の内部に全体的に分布して位置し、取鍋本体１１０の強度及び靭性を増加させる。内部メッシュ１２０は、複数枚のメッシュ網が重ね合わされるか、あるいは離隔して形成され得る。内部メッシュ１２０は、キャスティング過程において、部分的に内面又は外面に偏り露出する部分が発生し得る。内部メッシュ１２０は、ガラスクロス、カーボンメッシュ、スチールメッシュ、又はバサルト繊維メッシュで形成され得る。

スチールバンド１３０は、バンド状に形成され、取鍋本体１１０の内部に位置して、溶湯移送用取鍋１００に溶湯が満たされている状態で揚げられる際に印加される応力を分散させる。スチールバンド１３０は、取鍋本体１１０の大きさと形状により数個に形成され、取鍋本体１１０の内部の多方向に分布して形成され得る。

結合ユニット１４０は取鍋本体１１０の上部に形成され、溶湯移送過程で移送用治具（図示略）が結合される。結合ユニット１４０は、金属製ナット又は環で形成される。
一方、図２及び図３に示される溶湯移送用取鍋１００は、本発明による溶湯移送用取鍋の製造方法により製造される溶湯移送用取鍋の例示的な構造である。従って、本発明による溶湯移送用取鍋の製造方法は、多様な構造の溶湯移送用取鍋の製造に適用することができる。

取鍋用スラリーの製造ステップＳ１０は、ウォラストナイト、アルミナセメント、コロイドシリカ、及び水を混合して取鍋用スラリーを製造するステップである。

取鍋用スラリーの製造ステップＳ１０は、ウォラストナイトとアルミナセメントとを先に混合し、さらに、コロイドシリカと水を混合して取鍋用スラリーを製造する。即ち、取鍋用スラリーの製造ステップＳ１０は、ウォラストナイトとアルミナセメントとを混合して１次混合物を製造し、さらに、１次混合物にコロイドシリカと水とを混合して取鍋用スラリーを製造する。ウォラストナイトとアルミナセメントとの全体１００重量％に対して、ウォラストナイトは８０〜９７重量％で混合され、アルミナセメントは３〜２０重量％で混合される。

ウォラストナイトは、化学的に活性が低く、耐久性に優れているため、溶融金属の浸透を防止し、取鍋の寿命を増加させる。また、ウォラストナイトは、断熱性が高いので、既存の鋳物の材質に比べて溶湯移送過程における熱損失を減少させる。

アルミナセメントは、取鍋用スラリーでキャスティングされた取鍋本体１１０の養生速度を調節し、養生強度を増加させる。また、アルミナセメントは、速硬性セメントに属しつつも、他のセメントに比べて不純物が少ないため、養生速度及び養生強度が適正なものであると判断される。アルミナセメントの含量が少なすぎると、養生速度が遅すぎるようになる。また、アルミナセメントの含量が多すぎると、取鍋用スラリーのキャスティング時に養生速度が速すぎるため、取鍋の本体形状が良くキャスティングされないか、キャスティングされた取鍋本体１１０の表面にクラックが生じ得る。

一方、一般的に使用されるセメントのうち、ポルトランドセメント又は速硬性セメントを含むスラリーでキャスティングされた取鍋本体１１０は正常的に養生されない。これはポルトランドセメント又は速硬性セメントが含有する水分量が少ないため、水硬性セメントの硬化特性が十分発揮されず、硬化速度が遅いからであると判断され、本取鍋用スラリーとして適正でないと判断される。

コロイドシリカは、ウォラストナイトとアルミナセメントとの養生過程においてバインダーの役割をする。コロイドシリカは、取鍋本体１１０の養生後の強度を増加させる。コロイドシリカは、シリカがコロイドシリカの全重量に対して、２０〜５０重量％で水に分散して製造される。また、コロイドシリカは、１次混合物の全重量に対して、１０〜５０重量％で混合され、好ましくは２５〜４０重量％で混合される。

コロイドシリカの含量が少なすぎると、取鍋本体１１０の養生後の強度増加の効果が大きくない。また、コロイドシリカの含量が多すぎると、キャスティング及び養生後に取鍋本体１１０の表面にシリカ層が形成され、乾燥時において脱落し得る。

水は、１次混合物の全重量に対して、１〜３０重量％で混合され、好ましくは１０〜２０重量％で混合される。水は、混合されるコロイドシリカの量により適正に混合される。水は、取鍋用スラリーにおいてバインダーの役割をしており、且つ、取鍋用スラリーに流動性を付与して、キャスティングが円滑になるようにする。水の含量が少なすぎると、取鍋本体１１０の養生及び乾燥時に表面にクラックが生じ得る。また、水の含量が多すぎると、取鍋用スラリーの濃度が低すぎるようになるため、キャスティング過程で層の分離が起こり得る。

取鍋本体キャスティングステップＳ２０は、取鍋本体１１０の形状のキャスティングモールドに内部メッシュ１２０を挿入した後、取鍋用スラリーを供給して取鍋本体１１０をキャスティングするステップである。キャスティングモールドには、予め内部メッシュ１２０及びスチールバンド１３０が挿入される。また、キャスティングモールドの上部には結合ユニット１４０が位置する。取鍋用スラリーはキャスティングモールドに供給され、取鍋本体１１０にキャスティングされる。キャスティングされた取鍋本体１１０は、内部に内部メッシュ１２０とスチールバンド１３０が位置し、上部に結合ユニット１４０が結合される。

融着防止層コーティングステップＳ３０は、キャスティングされた取鍋本体１１０の表面に融着防止層をコーティングするステップである。融着防止層は、ウォラストナイトとコロイドシリカとが混合された融着防止コーティング液が取鍋本体１１０の表面にコーティングされて形成される。融着防止コーティング液は、ウォラストナイトとコロイドシリカが重量比１：０．６〜１．５の割合で混合されて形成される。ウォラストナイトは、取鍋本体の主成分であるため、融着防止層と取鍋本体１１０との結合力を増加させ、融着防止層が使用中に剥離することを防止する。コロイドシリカは、バインダーの役割をするので、融着防止層が取鍋本体１１０の表面に均一に形成されるようにする。

コロイドシリカの含量比が１：０．６未満である場合、ウォラストナイトの含量が多くなるため集塊現像が発生し、コーティング層が綺麗にならない。また、コロイドシリカの含量比が１：１．５より高いとウォラストナイトの含量が少なくなり、ウォラストナイトがコーティングされず、流れ出すことになるため、コーティング層が形成されない。

融着防止層は、キャスティングされた取鍋本体１１０の表面に露出されるガラスクロスを囲んで、ガラスクロスが溶湯と直接接触することを防止して、溶湯が取鍋の表面に融着することを防止する。

窒化ホウ素層コーティングステップＳ４０は、融着防止層の表面に窒化ホウ素層をコーティングするステップである。窒化ホウ素層は、取鍋の表面の溶湯に対する非濡れ性を向上させ、溶湯が取鍋の表面にさらに溶着せず、溶湯の排出時に良く流れるようにする。窒化ホウ素層は、窒化ホウ素のスラリーをスプレー方法又は筆塗り方法で取鍋本体１１０の表面に供給して形成される。このとき、取鍋本体１１０は、表面に存在する堆積物、塵等が事前に除去される。

次は、本発明の一実施形態に係る溶湯移送用取鍋の製造方法に関するより具体的な実施例を比較例と共に説明する。

表１は、実施例と比較例による取鍋の養生状態及び強度を相対的に比較した評価結果である。実施例は上記で説明した通り、ウォラストナイトとアルミナセメントとで１次混合物を製造した後、コロイドシリカと水とを混合して取鍋用スラリーを製造した。このとき、各成分別含量は前記で説明した各成分の含量の範囲内で決定した。

セメントの選定のための比較例では、セメント又はバインダーの種類を異にした。比較例で混合される他の成分の含量は実施例と同一にした。

実施例と比較例とについては、キャスティングした取鍋本体１１０の養生速度及び取鍋の強度を相対的に比較して評価した。

上記表１において、
養生の場合、
「Ｘ」：凝結／凝集がなされていない場合
「Ｏ」：凝結／凝集が十分になされている場合を意味し、
強度の場合、
「Ｘ」：脱型時、ハンドリングが不可能な場合
「Ｏ」：脱型時、ハンドリング可能であるが、角部の強度が発現されない場合
「◎」：脱型時、ハンドリング可能であり、角部の脱落なしで強度特性に優れている場合を意味する。
表１に示されている通り、実施例において、セメントがアルミナセメントであり、且つバインダーがコロイドシリカと水との混合物である場合、養生特性と強度特性に優れていることが分かる。

１００ 溶湯移送用取鍋
１１０ 取鍋本体
１２０ 内部メッシュ
Ｓ１０ 取鍋用スラリーの製造ステップ
Ｓ２０ 取鍋本体キャスティングステップ
Ｓ３０ 融着防止層コーティングステップ
Ｓ４０ 窒化ホウ素層コーティングステップ

Claims (6)

1. ウォラストナイト、アルミナセメント、コロイドシリカ、及び水を混合して取鍋用スラリーを製造する取鍋用スラリーの製造ステップと、
   取鍋本体の形状のキャスティングモールドに内部メッシュを挿入した後、前記取鍋用スラリーを供給して、前記取鍋本体をキャスティングする取鍋本体キャスティングステップと、
   キャスティングされた前記取鍋本体の表面に融着防止層をコーティングする融着防止層コーティングステップと、
   前記融着防止層の表面に窒化ホウ素層をコーティングする窒化ホウ素層コーティングステップとを含む溶湯移送用取鍋の製造方法。
2. 前記取鍋用スラリーが、前記ウォラストナイトと前記アルミナセメントとを混合して１次混合物を製造し、該１次混合物に前記コロイドシリカと前記水とを混合して形成される請求項１に記載の溶湯移送用取鍋の製造方法。
3. 前記１次混合物が、前記ウォラストナイトと前記アルミナセメントの全体１００重量％に対して、前記ウォラストナイトが８０〜９７重量％で混合され、前記アルミナセメントが３〜２０重量％で混合されて形成され、
   前記コロイドシリカが、前記コロイドシリカの全重量に対して２０〜５０重量％でシリカが分散水に分散している溶液であり、前記１次混合物の全重量に対して、１０〜５０重量％で混合され、
   前記水が、前記１次混合物の全重量に対して、１〜３０重量％で混合される請求項２に記載の溶湯移送用取鍋の製造方法。
4. 前記コロイドシリカが、前記コロイドシリカの全重量に対して２０〜５０重量％でシリカが分散水に分散している溶液であり、前記１次混合物の全重量に対して２５〜４０重量％で混合され、
   前記水が、前記１次混合物の全重量に対して、１０〜２０重量％で混合される請求項２に記載の溶湯移送用取鍋の製造方法。
5. 前記融着防止層は、前記ウォラストナイトと前記コロイドシリカとが混合された融着防止コーティング液が前記取鍋本体の表面にコーティングされて形成され、
   前記融着防止コーティング液は、前記ウォラストナイトと前記コロイドシリカとが重量比１：０．６〜１．５の割合で混合されて形成される請求項１に記載の溶湯移送用取鍋の製造方法。
6. 前記内部メッシュが、ガラスクロス、カーボンメッシュ、スチールメッシュ、又はバサルト繊維メッシュで形成される請求項１に記載の溶湯移送用取鍋の製造方法。
   

Images