JP6379604B2 - Mixing blade for molten metal - Google Patents
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Description
本発明は、溶湯(例えば、溶銑)を撹拌する溶湯用撹拌羽根に関する。 The present invention relates to a molten metal stirring blade for stirring molten metal (for example, molten iron).
溶銑の脱硫はKR法(機械撹拌式)により行っている。具体的には、図3に示すように、溶銑鍋90に溶銑91を入れた後、インペラ(撹拌羽根)92を溶銑鍋90の上方から溶銑91中に浸漬させ、溶銑鍋90内の溶銑91に脱硫剤を投入しながら、インペラ92を高速で回転させることで、脱硫剤を溶銑91中に巻き込み、効率よく分散させている。
一般にインペラ92は、図4(A)、(B)に示すように、鉄製の軸部芯金93と羽根部芯金94の表面に、Y型(又はV型)の金属製スタッド(支持体)95を取り付け、更に耐火物(キャスタブル)96を流し込み施工することで、製作されている。このインペラ92の製造に使用する耐火物96としては、例えば、耐熱スポーリング性に優れるAl2O3、3Al2O3・2SiO2(ムライト)、SiC、SiO2等の材料がある。
Hot metal desulfurization is performed by the KR method (mechanical stirring type). Specifically, as shown in FIG. 3, after the
In general, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
上記した構成のインペラであれば、インペラの寿命に耐火物の耐食性が影響を及ぼすということはなく、通常は、軸部芯金よりも羽根部芯金に設けた耐火物の亀裂進展や剥離の状況により、インペラの寿命が決まる。
これは、インペラの使用に際し、耐火物に大きな熱衝撃(使用に際し、インペラの溶銑への浸漬と溶銑からの取出しが繰返し行われ、耐火物の昇温と冷却(放熱冷却)が繰返されることで発生)が加えられることや、金属製スタッドと耐火物との間に膨張差(金属は耐火物より熱膨張が大きいため、インペラを熱間で使用することで発生)が生じることから、耐火物に応力がかかって亀裂が発生し、耐火物が剥落することによる。また、耐火物に発生した亀裂から溶銑が差し込み、金属製スタッドや羽根部芯金を溶融することによる。
With the impeller configured as described above, the corrosion resistance of the refractory does not affect the impeller life. Normally, the refractory provided on the blade core metal does not crack and peels off rather than the shaft core metal. Depending on the situation, the life of the impeller is determined.
This is because when the impeller is used, a large thermal shock is applied to the refractory (during use, the impeller is repeatedly immersed in the hot metal and removed from the hot metal, and the refractory is repeatedly heated and cooled (heat radiation cooling). ) And the difference in expansion between the metal stud and the refractory (the metal has a larger thermal expansion than the refractory, so the impeller is used hot) This is because stress is applied to the cracks and the refractories are peeled off. In addition, the hot metal is inserted from a crack generated in the refractory, and the metal stud and the blade core metal are melted.
上記課題を解決するため、以下に示すインペラが提案されていた。
例えば、特許文献1には、インペラの芯金(軸部芯金と羽根部芯金)と、この芯金の表面を覆う耐火物との間、及び芯金に取り付けられたスタッド(アンカー)と、このまわりを覆う耐火物との間に、シート、テープ、及び塗料等の薄状形成材を配設し、これらを高温時に消失させて、上記した薄状形成材の厚みに対応した微小空隙を設け、熱衝撃による膨張差を吸収できるように応力を緩和させた脱硫用インペラが開示されている。
また、特許文献2には、芯金から、羽根部の下方外縁部に延びる金属製スタッドを有する構造とすることで、羽根部において、芯金を被覆した耐火物の脱落を防止する溶湯撹拌用インペラが開示されている。
In order to solve the above problems, the following impeller has been proposed.
For example, in
Further, in
上記したように、特許文献1、2に記載のインペラはいずれも、耐火物の亀裂や剥落を抑制するための構成を記載している。
しかし、インペラの使用にあっては、耐火物を溶銑中に浸漬させるため、特許文献1に記載のように、スタッドと耐火物との間に微小空隙を設けたとしても、耐火物の焼結が進行して微小空隙がなくなる。
また、特許文献1、2に記載のインペラはいずれも、耐火物の亀裂や剥落の抑制に一定の効果はあるものの、耐火物の支持体として金属製のスタッドを使用しているため、耐火物とスタッドの膨張差から生じる応力緩和が不十分である。このため、耐火物に発生した亀裂が進展し、耐火物の剥離した部分や亀裂から溶銑が浸入し、金属製スタッドが湯道になることで、芯金を溶損させる。
以上のことから、特許文献1、2に記載のインペラでは、耐火物の亀裂や剥落の抑制を根本的に解決できていない。
As described above, each of the impellers described in
However, in the use of the impeller, since the refractory is immersed in the hot metal, as described in
In addition, although the impellers described in
From the above, the impellers described in
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来、耐火物の支持体として使用されている金属製スタッドに起因した膨張差を緩和し、耐火物への亀裂の発生を軽減して、耐火物の耐用性を向上可能な溶湯用撹拌羽根を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. Conventionally, the difference in expansion caused by a metal stud used as a refractory support is alleviated, and the occurrence of cracks in the refractory is reduced. It aims at providing the stirring blade for molten metal which can improve the durability of a thing.
本発明者等は、支持体として使用されている金属製スタッドの欠点に鑑みて、耐熱性の無機繊維と耐火物の膨張差が小さいことに着目し、この無機繊維を支持体に適用することで、前記した欠点を解決できると考えた。 The present inventors have in view of the shortcomings of metal studs to the support is used, it focuses on the fact differential expansion of the heat-resistant inorganic fibers and refractory is small, to apply the inorganic fibers on a support Thus, it was considered that the above-mentioned drawbacks could be solved.
前記目的に沿う本発明に係る溶湯用撹拌羽根は、軸部芯金と、該軸部芯金の先部に設けられた羽根部芯金とを有し、前記軸部芯金と前記羽根部芯金の表面が不定形耐火物で覆われた溶湯用撹拌羽根において、
少なくとも前記羽根部芯金の表面には、長繊維を用いた無機繊維質のロープで形成したリングが設けられ、該リングが前記不定形耐火物に埋設されている。
The stirring blade for molten metal according to the present invention that meets the above-described object has a shaft cored bar and a bladed cored bar provided at the tip of the shaft cored bar, and the shaft cored bar and the bladed portion. In the stirring blade for molten metal where the surface of the metal core is covered with an irregular refractory,
At least the surface of the blade core metal is provided with a ring formed of an inorganic fiber rope using long fibers , and the ring is embedded in the amorphous refractory.
本発明に係る溶湯用撹拌羽根において、前記無機繊維質のロープの直径は、5mm以上30mm以下であることが好ましい。 In the molten metal stirring blade according to the present invention, the inorganic fiber rope preferably has a diameter of 5 mm to 30 mm.
本発明に係る溶湯用撹拌羽根は、不定形耐火物を芯金(少なくとも羽根部芯金)へ支持させる支持体を、無機繊維質のロープで構成するので、従来使用されている金属製スタッドと比較して、不定形耐火物との膨張差を小さくでき、耐火物の亀裂生成を飛躍的に軽減できる。
また、上記した無機繊維質のロープをリングに形成するので、このロープを直線状とした場合と異なり、不定形耐火物からのロープの引き抜けを抑制、更には防止でき、不定形耐火物を芯金にロープを介してしっかりと保持できる。
更に、リングを不定形耐火物に埋設しているので、リングと溶湯との直接接触を防止でき、リングの劣化を抑制、更には防止できる。なお、溶湯用撹拌羽根の使用に際しては、不定形耐火物の表面からリングが部分的に露出するおそれもあるが、リングは上記した材質であるため、従来の金属製スタッドと比較して溶損を抑制できる(金属製スタッドの場合、溶湯によりスタッドが溶損、更には浸入した溶湯により芯金が溶損)。
従って、従来の金属製スタッドを用いた溶湯用撹拌羽根と比較して、不定形耐火物の剥離や芯金の溶損を抑制できるため、溶湯用撹拌羽根の寿命を延長できる。
In the molten metal stirring blade according to the present invention, the support for supporting the amorphous refractory on the core metal (at least the blade core metal) is composed of an inorganic fiber rope. In comparison, the difference in expansion from the amorphous refractory can be reduced, and the generation of cracks in the refractory can be drastically reduced.
In addition, since the above-mentioned inorganic fiber rope is formed in a ring, unlike the case where this rope is made linear, the pull-out of the rope from the amorphous refractory can be suppressed and further prevented. It can be securely held on the mandrel via a rope.
Furthermore, since the ring is embedded in the irregular refractory, direct contact between the ring and the molten metal can be prevented, and deterioration of the ring can be suppressed and further prevented. In addition, when using the stirring blade for molten metal, the ring may be partially exposed from the surface of the irregular refractory. However, since the ring is made of the above-mentioned material, the ring is damaged as compared with a conventional metal stud. (In the case of a metal stud, the stud melts due to the molten metal, and the core metal melts due to the molten metal that has penetrated.)
Therefore, as compared with a molten metal stirring blade using a conventional metal stud, it is possible to suppress the peeling of the irregular refractory and the core metal from being melted, thereby extending the life of the molten metal stirring blade.
また、無機繊維質のロープの直径が5mm以上30mm以下である場合、不定形耐火物を支持する強度を十分に備えるロープを、作業性よくリングに形成できる。 Further, when the diameter of the inorganic fibrous rope is 5 mm or more and 30 mm or less, a rope having sufficient strength to support the irregular refractory can be formed in the ring with good workability.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る溶湯用撹拌羽根(以下、単に撹拌羽根ともいう)は、軸部芯金10と、軸部芯金10の先部に設けられた羽根部芯金11とを有し、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12が不定形耐火物(以下、単に耐火物ともいう)13で覆われたもの(図3、図4(A)、(B)参照)であり、耐火物13への亀裂の発生を軽減して、耐火物13の耐用性を向上させたものである。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIG. 1, a molten metal stirring blade (hereinafter also simply referred to as a stirring blade) according to an embodiment of the present invention is provided at a shaft cored
撹拌羽根は、溶銑脱硫のKR装置に用いるインペラであるが、溶湯を撹拌するものであれば、特に限定されるものではない。なお、撹拌羽根の大きさや形状(羽根部形状)は、特に限定されるものではなく、撹拌羽根の使用用途(例えば、溶湯の種類や目的)に応じて、種々変更できる。
この撹拌羽根を構成する軸部芯金10と羽根部芯金11は、例えば鉄製であり、軸部芯金10は円柱状(又は円筒状)、羽根部芯金11は板状、となっている。この羽根部芯金11(羽根部)は、軸部芯金10を中心として、軸部芯金10に等角度に複数枚(例えば、4枚)設けられている。なお、羽根部芯金11の枚数も、撹拌羽根の使用用途に応じて、1枚又は2枚以上の複数枚に、種々変更できる。
The stirring blade is an impeller used in a hot metal desulfurization KR apparatus, but is not particularly limited as long as the molten metal is stirred. In addition, the magnitude | size and shape (blade part shape) of a stirring blade are not specifically limited, According to the use application (for example, the kind and purpose of molten metal), it can change variously.
The
軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12には、無機繊維質のロープで形成した複数のリング14が設けられ、このリング14が耐火物13に埋設されている。即ち、リング14は、従来の金属製スタッドの代わりに使用されるスタッド機能を有するものである。
例えば、800℃での熱膨張係数は、従来使用されている金属製スタッドが11×10−6/K(SS400)であり、一方、無機質のセラミックスが7.2×10−6/K(Al2O3)である。このように、各材質の熱膨張係数は大きく異なるため、金属製スタッドの代わりに無機繊維質のロープを用いると、耐火物の亀裂発生数を飛躍的に減少できる。
なお、上記したロープは、無機繊維を、例えば組紐状に編んで製造しているため、たとえ熱膨張したとしても、金属製スタッドのように、耐火物に亀裂を発生させるような膨張にはならない。また、ロープは、容易に変形することが可能である。更に、無機繊維周囲の耐火物が高温下で変形しても、この耐火物内部の無機繊維は、耐火物の変形に倣って変形するため、内部応力を緩和する効果もある。
A plurality of
For example, the thermal expansion coefficient at 800 ° C. is 11 × 10 −6 / K (SS400) for a conventionally used metal stud, while 7.2 × 10 −6 / K (Al 2 O 3 ). As described above, since the thermal expansion coefficients of the respective materials are greatly different, the number of occurrences of cracks in the refractory can be drastically reduced when an inorganic fiber rope is used instead of the metal stud.
In addition, since the above-mentioned rope is manufactured by knitting inorganic fibers, for example, in the form of braids, even if it is thermally expanded, it does not expand so as to cause cracks in the refractory like a metal stud. . Further, the rope can be easily deformed. Furthermore, even if the refractory around the inorganic fiber is deformed at a high temperature, the inorganic fiber inside the refractory is deformed following the deformation of the refractory, so that the internal stress can be relieved.
ロープを構成する無機繊維とは、耐熱性を有する繊維のことであり、構成される化学成分(材質)が、例えば、Al2O3質、SiO2質、Al2O3−SiO2質、Al2O3−SiO2−B2O3質のうち、いずれか1種又は2種以上である、長繊維(無機質長繊維)のことである。
この無機繊維は、金属製スタッドでは強度の低下を生じるような環境下(例えば、600℃以上、更には1000℃以上の高温下)でも、耐熱性と強度を有するものであるが、無機繊維が上記の化学成分で構成されていれば、このような耐熱条件を満たすことから、好ましい。
The inorganic fiber constituting the rope is a fiber having heat resistance, and the chemical component (material) to be configured is, for example, Al 2 O 3 quality, SiO 2 quality, Al 2 O 3 —SiO 2 quality, It is a long fiber (inorganic long fiber) which is any one or two or more of Al 2 O 3 —SiO 2 —B 2 O 3 .
This inorganic fiber has heat resistance and strength even in an environment in which the strength of the metal stud is reduced (for example, at a high temperature of 600 ° C. or higher, or even 1000 ° C. or higher). If it is comprised with said chemical component, it is preferable from satisfying such heat-resistant conditions.
上記した材質のうち、特に、Al2O3−SiO2質は、耐高温性やコストパフォーマンス等に優れるので、より好ましい。
このAl2O3−SiO2質の中でも、Al2O3が70質量%以上の組成(例えば、Al2O3:72質量%、SiO2:28質量%)の無機繊維は、入手が容易でコストパフォーマンスもよく、また、Al2O3が90質量%以上の組成(例えば、Al2O3:90質量%、SiO2:10質量%)の無機繊維は、より耐熱性に優れている。
なお、他の材質でも、耐熱性を有する繊維でロープ状にすることができる無機繊維を用いてロープを製造すれば、このロープをあまり高温にならないような箇所に使用することも可能である。例えば、炭素繊維や、Al2O3−SiO2−CaO質、CaO−SiO2質等の繊維が適用可能である。
Among the above materials, in particular, Al 2 O 3 —SiO 2 is more preferable because it is excellent in high temperature resistance and cost performance.
Among these Al 2 O 3 —SiO 2 materials, inorganic fibers having a composition in which Al 2 O 3 is 70% by mass or more (for example, Al 2 O 3 : 72% by mass, SiO 2 : 28% by mass) are easily available. In addition, the cost performance is good, and inorganic fibers having a composition of Al 2 O 3 of 90% by mass or more (for example, Al 2 O 3 : 90% by mass, SiO 2 : 10% by mass) are more excellent in heat resistance. .
In addition, even if other materials are used, the rope can be used at a location where the temperature does not become too high if the rope is manufactured using inorganic fibers that can be formed into a rope shape with heat-resistant fibers. For example, carbon fiber, fibers such as Al 2 O 3 —SiO 2 —CaO, CaO—SiO 2 , etc. are applicable.
ロープに使用する無機繊維は、複数本まとめて撚ってヤーンとすることができ、更に、当該ヤーンを複数束ねて組紐加工し、ロープ状に加工できることが必要である。なお、ヤーンとしては、例えば、0.2〜1mm程度の径を有するものを使用でき、またロープとしては、例えば、5〜30mm程度の直径を有するものを使用することが好ましい。
これにより、ロープを製造できる。
なお、上記した組紐加工の種類としては、8打ち、16打ち、金剛打ち等が挙げられるが、特にその種類が限定されることはない。また、ロープは、スリーブ等の中空形状でもよいが、好ましくは、ロープ内の空間ができるだけ少ないものがよい。
A plurality of inorganic fibers used for the rope can be twisted into a yarn, and it is necessary that a plurality of the yarns can be bundled to form a braid and processed into a rope shape. In addition, what has a diameter of about 0.2-1 mm can be used as a yarn, for example, It is preferable to use what has a diameter of about 5-30 mm as a rope, for example.
Thereby, a rope can be manufactured.
In addition, examples of the type of braid processing described above include 8 strokes, 16 strokes, and hammering, but the types are not particularly limited. The rope may have a hollow shape such as a sleeve, but preferably the rope has as little space as possible.
ロープが不定形耐火物内でスタッド機能としての強度を発揮するには、前記したように、ロープの材質として長繊維(連続繊維)を用いることが必須である。一方、短繊維を使用した場合でも、ロープ形状に組紐加工することは可能ではあるが、繊維が絡み合っているだけで容易に引き抜けるため、スタッド機能を果たさない。
なお、長繊維の使用にあたり、スタッド機能として必要な引張強度の調整は、前記したロープの直径を変化させることで可能である。この長繊維とは、繊維長がm(メートル)オーダー以上(通常はkm(キロメートル)オーダー以上が多い)のものであり、繊維長が1〜50mm程度である短繊維とは容易に区別される。
In order for the rope to exhibit strength as a stud function within the irregular refractory, it is essential to use long fibers (continuous fibers) as the material of the rope as described above. On the other hand, even when short fibers are used, it is possible to process the braid into a rope shape, but since the fibers are easily pulled out, they do not perform the stud function.
In addition, when using a long fiber, adjustment of tensile strength required as a stud function is possible by changing the diameter of the above-mentioned rope. This long fiber has a fiber length of m (meter) or more (usually more than km (kilometer) order) and is easily distinguished from a short fiber having a fiber length of about 1 to 50 mm. .
上記したように、不定形耐火物にスタッド機能を持つロープは、その直径の増加に伴って引張強度が向上するため、耐火物の剥離防止効果を向上させることができる。特に、ロープの直径を5mm以上にすると、上記した効果が安定するため好ましい。
一方、ロープの直径が増大すると共に、ロープをリングに形成する(リング状に曲げる)ことが困難となる。特に、直径が30mmを超えると、リングに形成することが困難になり易い。
従って、ロープの直径は、5mm以上30mm以下(更には、20mm以下)とすることが好ましい。
As described above, the rope having the stud function in the amorphous refractory has an improved tensile strength as the diameter thereof increases, and thus can improve the refractory peeling prevention effect. In particular, it is preferable that the diameter of the rope is 5 mm or more because the above-described effect is stabilized.
On the other hand, as the diameter of the rope increases, it becomes difficult to form the rope into a ring (bend into a ring). In particular, when the diameter exceeds 30 mm, it tends to be difficult to form a ring.
Therefore, it is preferable that the rope has a diameter of 5 mm or more and 30 mm or less (more preferably 20 mm or less).
上記したリング14は、図1に示すように、金属製の環(接続部材)15を用いて、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に取り付けられている。
環15は、内部に貫通孔を有する環状の金属部材であり、この環15の貫通孔の一方側に、リング状にしたロープの両端部を揃えて挿入し、環15でロープの両端部をかしめることで、ロープをリング14に形成できるものである。そして、この環15をプレスすることで圧着部16を形成し、ロープと環15を圧着させて、環15からロープが引抜けない構造としている。
なお、この環15を、その軸心が、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に対して直交する方向となるように配置し、環15の周縁を表面12に溶接することで、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12にリング14が設けられる。
As shown in FIG. 1, the
The
In addition, this
ここで、リング14(環15)の設置間隔は、特に限定されるものではなく、従来の金属製スタッドと同様の考え方で、適宜決定すればよい。
また、複数のリング14は、その貫通孔17の軸心が、隣り合うリング14の貫通孔17の軸心とは異なるように配置(ここでは、貫通孔17の軸心が、上下方向と水平方向に交互になるように配置)されている。これにより、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12への耐火物13のスタッド機能が高められるが、各リング14の貫通孔17の軸心を同一とすることもできる。
Here, the installation interval of the ring 14 (ring 15) is not particularly limited, and may be appropriately determined based on the same concept as a conventional metal stud.
Further, the plurality of
更に、リング14は、上記したように、軸部芯金10と羽根部芯金11の全表面12に設置することが好ましいが、少なくとも亀裂の発生数が多い部位、即ち羽根部芯金11(特に、羽根部芯金11の下側、更には下側の角部)の表面12に設置することが、作業性や経済性の観点から好ましい。この場合、リング14を設置しない部位には、従来使用されている金属製スタッド(V型又はY型)を設置することができる。
なお、上記した亀裂の発生数が多い部位は、過去の操業実績等により把握できるが、例えば、数値解析によっても把握できる。
Further, as described above, the
In addition, although the site | part with many generation | occurrence | production of the above-mentioned crack can be grasped | ascertained by the past operation performance etc., it can also grasp | ascertain by numerical analysis, for example.
また、芯金表面へのリングの取り付け構造は、上記した構造に限定されるものではなく、例えば、以下に示す構造とすることもできる。
図2(A)に示すように、内部に貫通孔を有する金属製の環(接続部材)20を用い、この環20の貫通孔の両側から、ロープの端部をそれぞれ挿入して、ロープをリング状にする。次に、この環20内でロープの両端部を揃え、環20をプレスすることで圧着部21を形成し、ロープと環20を圧着させて、環20からロープが引抜けない構造とする。
なお、この環20を、その軸心が、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に対して平行となるように配置し、環20の側面を表面12に溶接することで、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12にリング22を設けることができる。
Moreover, the attachment structure of the ring to the core metal surface is not limited to the above-described structure, and for example, the structure shown below can be used.
As shown in FIG. 2 (A), a metal ring (connecting member) 20 having a through-hole inside is used, and end portions of the rope are respectively inserted from both sides of the through-hole of the
In addition, by arranging the
また、図2(B)に示すように、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12側に貫通孔23(例えば、径が10〜20mm程度)を形成し、この貫通孔23の両側からロープの両端部をそれぞれ押し込み、貫通孔23内でロープの両端部を固定する。これにより、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に、リング24を設けることができる。
そして、図2(C)に示すように、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に、L字状の係止ピン25を設け、この係止ピン25に、ロープで形成したリング26を引っ掛ける(又は結び付ける)ことで、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12にリング26を設けることもできる。
Further, as shown in FIG. 2B, a through hole 23 (for example, a diameter of about 10 to 20 mm) is formed on the
And as shown in FIG.2 (C), the L-shaped
上記したリング14(リング22、24、26も同様)は、図1に示すように、不定形耐火物13中に埋設しておく必要がある。なお、不定形耐火物13は、流し込みにより施工する。この不定形耐火物13の材質としては、例えば、Al2O3、3Al2O3・2SiO2(ムライト)、SiC、SiO2等、がある。
上記したように、リング14を不定形耐火物13中に埋設するのは、リング14の一部が不定形耐火物13の表面(稼動面)に露出していると、リング14の切断原因となり、不定形耐火物13のスタッドとしての効果が低下することによる。
The
As described above, the
なお、リング14の不定形耐火物13中への埋設位置は、羽根部芯金11(軸部芯金10も同様)の表面12を覆う不定形耐火物13の厚みT2に対する、羽根部芯金11の表面12からのリング14の突出長さXの割合(=X/T2)が、1/5(20%)以上9/10(90%)以下(好ましくは、下限を30%、更には40%、上限を80%、更には70%)であれば、不定形耐火物13の耐用が安定する。
ここで、リング14の突出長さXとは、羽根部芯金11の表面12から、リング14の先端位置までの最短距離である。
The
Here, the protrusion length X of the
なお、軸部芯金10と羽根部芯金11の表面12に、不定形耐火物13を施工するに際しては、リング14を形成するロープが柔軟性を有するため、リング14が不定形耐火物13の荷重を受け、荷重方向に垂れ下がってしまう、不定形耐火物13内で湾曲する、折れ曲がる、貫通孔17が潰れる、等の可能性がある。これらの現象は、リング14の支持材としての役割を低減させるものである。
従って、施工時に、ロープを構成する無機繊維が、予め硬化材にて硬化され、常温でリング14の強度が発現している状態が好ましい。
In addition, when constructing the irregular refractory 13 on the
Therefore, it is preferable that the inorganic fibers constituting the rope are cured with a curing material in advance and the strength of the
上記した強度とは、施工時に、リング14が不定形耐火物13の荷重により、垂れ下がる、湾曲する、折れ曲がる、潰れる、といった変形に耐え得ることを指す。
なお、硬化材としては、フェノール樹脂やコールタールピッチ、高温域でガラス質のネットワークを形成するリン酸、リン酸塩、ケイ酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、油性ニス、有機接着剤等が挙げられるが、好ましくは昇温過程で揮発するような市販品の油性ニス等の樹脂が好適である。
更に、型枠等を用いて、リング14を固定し、硬化材を用いてリング14を硬化させることで、リング14の配置位置と形状を固定することもできる。
The above-described strength means that the
Examples of the curing material include phenolic resin, coal tar pitch, phosphoric acid, phosphate, silicate, silica sol, alumina sol, oil varnish, and organic adhesive that form a vitreous network at high temperatures. Preferably, a resin such as a commercially available oil varnish that volatilizes during the temperature rising process is suitable.
Furthermore, the arrangement | positioning position and shape of the
続いて、本発明の一実施の形態に係る溶湯用撹拌羽根の製造方法について、図1を参照しながら説明する。
まず、無機繊維質のロープで形成したリング14を、羽根部芯金11(更には、軸部芯金10、以下同様)の表面12に取り付ける。このとき、必要に応じて、リング14を硬化材により硬化させておいてもよい。
次に、羽根部芯金11の表面12に、間隔をあけて型枠を配置する。なお、型枠の設置位置は、目的とする不定形耐火物13の厚みと、リング14が不定形耐火物13に埋設されることを考慮して設定する。
Then, the manufacturing method of the stirring blade for molten metal which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG.
First, the
Next, a formwork is arranged on the
そして、型枠内に、混練した不定形耐火物13を流し込み、この不定形耐火物13を養生し硬化させた後、型枠を取り外し、更に乾燥炉等で乾燥処理する。得られた溶湯用撹拌羽根を、例えば、KR装置に取り付けて使用する。
上記のように、羽根部芯金11の表面12にリング14を設け、このリング14を、流し込み施工した不定形耐火物13に埋設することで、リング14の貫通孔17内にも耐火物13が入り込むため、リング14が耐火物13から滑って引き抜かれるおそれがなくなる。
Then, the kneaded amorphous refractory 13 is poured into the mold, and after curing and curing the amorphous refractory 13, the mold is removed and further dried in a drying furnace or the like. The obtained molten metal stirring blade is used by being attached to, for example, a KR apparatus.
As described above, the
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、試験に使用する溶湯用撹拌羽根として、軸部芯金と羽根部芯金を有し、その表面が不定形耐火物(Al2O3:60質量%、SiO2:30質量%、SiC:6質量%、残部不純物)で覆われたインペラを使用した。なお、羽根部芯金は、軸部芯金を中心として、軸部芯金に等角度に4枚取り付けられている。
Next, examples carried out for confirming the effects of the present invention will be described.
Here, as a stirring blade for molten metal used in the test, it has a shaft core and a blade core, the surface of which is an irregular refractory (Al 2 O 3 : 60% by mass, SiO 2 : 30% by mass, An impeller covered with SiC (6 mass%, remaining impurities) was used. Four blade cores are attached to the shaft core at an equal angle with the shaft core in the center.
上記したインペラは、軸方向の長さ(インペラの軸部上端から羽根部下端までの長さ)H1が3000mm、軸部芯金の径D1が300mm、軸部(耐火物も含む)の外径D2が500mm、である。また、羽根部芯金は、厚みT1が120mm、軸部芯金の軸方向の幅(高さ)H2が600mm、軸部芯金の径方向の突出幅Wが400mm、であり、羽根部芯金の表面に配置された耐火物の厚みT2が300mmである(以上、図4(A)、(B)参照)。 The impeller described above has an axial length (length from the upper end of the impeller shaft portion to the lower end of the blade portion) H1 of 3000 mm, a shaft core metal diameter D1 of 300 mm, and an outer diameter of the shaft portion (including a refractory). D2 is 500 mm. The blade core metal has a thickness T1 of 120 mm, an axial width (height) H2 of the shaft core metal of 600 mm, and a radial protrusion width W of the shaft core metal of 400 mm. The thickness T2 of the refractory disposed on the gold surface is 300 mm (see FIGS. 4A and 4B).
インペラとしては、比較例1として、軸部芯金と羽根部芯金の表面に、金属製スタッドを取り付けたインペラを、比較例2として、羽根部芯金の表面のみ、比較例1で用いた金属製スタッドの代わりに直線状のロープを取り付けたインペラを、実施例1〜8として、羽根部芯金の表面のみ、比較例1で用いた金属製スタッドの代わりにリングを取り付けたインペラを、それぞれ使用した(図1参照)。
この各インペラの羽根部芯金について、金属製スタッド、直線状のロープ、又はリングの取り付け箇所は、羽根部芯金1枚あたり36箇所(合計:144箇所=36箇所×4枚)とした。なお、直線状のロープの取り付けは、1箇所あたり3本とした。
As an impeller, as Comparative Example 1, an impeller in which a metal stud was attached to the surfaces of the shaft core and the blade core, and as Comparative Example 2, only the surface of the blade core was used in Comparative Example 1. An impeller with a straight rope attached instead of a metal stud, as Examples 1 to 8, only the surface of the blade core metal, an impeller with a ring attached instead of the metal stud used in Comparative Example 1, Each was used (see FIG. 1).
With respect to the blade cores of each impeller, metal studs, linear ropes, or rings were attached at 36 locations per blade core (total: 144 locations = 36 locations × 4). Note that three straight ropes were attached at one place.
上記したインペラを、溶銑の脱硫に用い、インペラの寿命を比較した。なお、1日あたりの処理量は25〜30チャージであり、溶銑温度を1330〜1370℃、処理時間を約15〜20分、とした。
上記した試験条件とその結果を、表1に示す。なお、インペラの寿命は、作業性や経済性の観点から、200チャージ以上使用できた場合を合格とし、一部のインペラについては、200〜205チャージの使用時点で耐火物表面の亀裂発生状況を目視観察した結果を、表1に記載した。また、比較例1、2については、剥離が発生してインペラの寿命に到達した時点での結果を、表1に記載した。
The impellers described above were used for hot metal desulfurization and the impeller lifetimes were compared. The amount of treatment per day was 25 to 30 charges, the hot metal temperature was 1330 to 1370 ° C., and the treatment time was about 15 to 20 minutes.
Table 1 shows the test conditions described above and the results. In addition, from the viewpoint of workability and economy, the impeller life is determined to be acceptable when 200 charges or more can be used. The results of visual observation are shown in Table 1. For Comparative Examples 1 and 2, the results when peeling occurred and the impeller life was reached are shown in Table 1.
表1に示すように、比較例1は、羽根部芯金の表面に金属製スタッドを取り付けていたため、耐火物と金属製スタッドとの膨張差から生じる応力緩和が不十分であった。このため、耐火物に多くの亀裂が発生し、耐火物の多くが剥離したため、インペラを200チャージ使用することができなかった(150チャージ以上200チャージ未満)。
また、比較例2は、羽根部芯金の表面に直線状のロープを取り付けていたため、耐火物からロープが引き抜け易く、ロープによる耐火物の支持が弱くなった。このため、耐火物の剥離が発生し、インペラを200チャージ使用することができなかった(150チャージ以上200チャージ未満)。
As shown in Table 1, in Comparative Example 1, since the metal stud was attached to the surface of the blade core metal, the stress relaxation caused by the difference in expansion between the refractory and the metal stud was insufficient. For this reason, many cracks occurred in the refractory, and most of the refractory was peeled off, so that the impeller could not be used for 200 charges (150 charges or more and less than 200 charges).
Moreover, since the linear rope was attached to the surface of the blade | wing part core metal in the comparative example 2, a rope was easy to pull out from a refractory material and the support of the refractory material by a rope became weak. For this reason, peeling of the refractory occurred, and the impeller could not be used for 200 charges (150 charges or more and less than 200 charges).
一方、実施例1〜8はいずれも、羽根部芯金の表面にリングを取り付けていたため、耐火物からのリングの引き抜けを抑制、更には防止でき、リングにより耐火物を支持できた。このため、耐火物への亀裂の発生を低減でき(亀裂の発生:10cm四方で10個未満)、剥離の発生時期を遅延させることができたため、インペラを200チャージ以上使用できた。 On the other hand, since all of Examples 1 to 8 had the ring attached to the surface of the blade core metal, pulling out of the ring from the refractory could be suppressed and further prevented, and the refractory could be supported by the ring. For this reason, generation | occurrence | production of the crack to a refractory was able to be reduced (crack generation | occurrence | production: less than 10 in 10 cm square), and since the generation | occurrence | production time of peeling could be delayed, the impeller was able to be used 200 charges or more.
ここで、リングの突出割合(以下、占有割合ともいう)を一定(2/3)とし、リングの形成に使用したロープの直径を種々変更した結果について、実施例1〜4を参照しながら説明する。なお、リングの占有割合とは、前記したリングの不定形耐火物中への埋設位置を示す指標であり、羽根部芯金の表面を覆う不定形耐火物の厚みT2(ここでは、300mm)に対する、羽根部芯金の表面からのリングの突出長さXの割合(=X/T2)を意味する。 Here, the results of changing the diameter of the rope used for forming the ring with the protrusion ratio (hereinafter also referred to as occupation ratio) of the ring being constant (2/3) will be described with reference to Examples 1 to 4. To do. The ring occupancy ratio is an index indicating the position of the ring embedded in the irregular refractory, and is relative to the thickness T2 (here, 300 mm) of the irregular refractory covering the surface of the blade core metal. The ratio of the protrusion length X of the ring from the surface of the blade core metal (= X / T2).
実施例1は、ロープの直径が最適範囲(5〜30mm)の下限値未満(3mm)であったため、ロープの引張強度が低下した。このため、インペラは200チャージ以上使用できたが、耐火物に亀裂が発生した(亀裂の発生:中(10cm四方で5個以上10個未満))。
一方、実施例2、3は、ロープの直径が上記した最適範囲内であったため、ロープの引張強度が十分であった。このため、耐火物への亀裂の発生を、実施例1よりも低減できた(亀裂の発生:少(10cm四方で5個未満))。
なお、実施例4は、ロープの直径が上記した最適範囲の上限値超(40mm)であったため、ロープをリングに形成するのに、手間を要した。
In Example 1, since the rope diameter was less than the lower limit (3 mm) of the optimum range (5 to 30 mm), the tensile strength of the rope was lowered. For this reason, although the impeller was able to be used for 200 charges or more, cracks occurred in the refractory (crack generation: medium (5 cm or more and less than 10 in 10 cm square)).
On the other hand, in Examples 2 and 3, since the rope diameter was within the above-described optimum range, the tensile strength of the rope was sufficient. For this reason, generation | occurrence | production of the crack to a refractory material was able to be reduced rather than Example 1 (crack generation | occurrence | production: few (less than 5 in 10 cm square)).
In Example 4, since the rope diameter was more than the upper limit (40 mm) of the optimum range described above, it took time and effort to form the rope into the ring.
続いて、リングの形成に使用したロープの直径を一定(5mm)とし、リングの占有割合を種々変更した結果について、実施例2、5〜8を参照しながら説明する。
実施例7は、リングの占有割合が最適範囲(1/5〜9/10)の下限値未満(1/6)であったため、耐火物に対するスタッド機能が低下する傾向にあった。このため、インペラは200チャージ以上使用できたが、耐火物に亀裂が発生した(亀裂の発生:中)。
一方、実施例2、5、6は、リングの占有割合が上記した最適範囲内であったため、耐火物に対するスタッド機能が十分に発揮された。このため、耐火物への亀裂の発生を、実施例7よりも低減できた(亀裂の発生:少)。
Then, the diameter of the rope used for formation of a ring was made constant (5 mm), and the result of having changed various occupation ratios of a ring is demonstrated referring Example 2, 5-8.
In Example 7, since the occupation ratio of the ring was less than the lower limit (1/6) of the optimum range (1/5 to 9/10), the stud function with respect to the refractory tended to be lowered. For this reason, the impeller could be used for 200 charges or more, but cracks occurred in the refractory (crack generation: medium).
On the other hand, in Examples 2, 5, and 6, since the occupation ratio of the ring was within the above-described optimum range, the stud function with respect to the refractory was sufficiently exhibited. For this reason, generation | occurrence | production of the crack to a refractory material was able to be reduced rather than Example 7 (occurrence | production of a crack: few).
なお、実施例8は、リングの占有割合が上記した最適範囲の上限値超(93/100)であったため、インペラの使用に際し、不定形耐火物の表面からリングが部分的に露出してしまった。このため、溶湯がリングに接触してリングが溶損し、耐火物のスタッドとしての効果が低下したが、羽根部芯金の表面からの突出長さXを、実施例8と同じ280mmにした金属製スタッドの場合と比較して、亀裂発生の抑制効果は得られた。 In Example 8, since the occupation ratio of the ring was more than the upper limit (93/100) of the optimum range described above, the ring was partially exposed from the surface of the amorphous refractory when using the impeller. It was. For this reason, the molten metal contacted the ring and the ring melted, and the effect as a stud of the refractory was reduced. However, the metal with the protrusion length X from the surface of the blade cored bar set to 280 mm as in Example 8 Compared with the stud made, the effect of suppressing cracking was obtained.
以上のことから、本発明の溶湯用撹拌羽根を使用することで、従来よりも、不定形耐火物の亀裂発生を低減でき、芯金の溶損を抑制できることを確認できた。 From the above, it has been confirmed that by using the stirring blade for molten metal of the present invention, the occurrence of cracks in the amorphous refractory can be reduced and the melting loss of the cored bar can be suppressed as compared with the prior art.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の溶湯用撹拌羽根を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。 As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, a case where the molten metal stirring blade of the present invention is configured by combining some or all of the above-described embodiments and modifications is also included in the scope of the right of the present invention.
10:軸部芯金、11:羽根部芯金、12:表面、13:不定形耐火物、14:リング、15:環、16:圧着部、17:貫通孔、20:環、21:圧着部、22:リング、23:貫通孔、24:リング、25:係止ピン、26:リング 10: Shaft core, 11: Blade core, 12: Surface, 13: Indeterminate refractory, 14: Ring, 15: Ring, 16: Crimp part, 17: Through hole, 20: Ring, 21: Crimp Part, 22: ring, 23: through hole, 24: ring, 25: locking pin, 26: ring
Claims (2)
少なくとも前記羽根部芯金の表面には、長繊維を用いた無機繊維質のロープで形成したリングが設けられ、該リングが前記不定形耐火物に埋設されていることを特徴とする溶湯用撹拌羽根。 A molten metal having a shaft cored bar and a vane cored bar provided at the tip of the shafted cored bar, the surfaces of the shafted cored bar and the bladed cored bar covered with an irregular refractory In the stirring blade for
At least on the surface of the blade core metal, a ring formed of an inorganic fiber rope using long fibers is provided, and the ring is embedded in the amorphous refractory, the stirring for molten metal Feathers.
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