JPH04500949A - 溶湯用容器、該容器の材料及び該材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 沖゛　；　ｉｏｏの　・　びＬＬｔ４の１本発明の目的は、溶湯を搬送する容器 の新規な材料を提供することである。

本発明のより具体的な目的は、この用途に供すべき複合材料を提供することであ る。

溶湯を収容する殆どの容器は、収容されるべき金属よりも耐火性の高い金属で製 造される。この容器の構成材料たる金属と溶湯とは、通常、業界において滑剤若 しくは脱離剤と称される耐火材料、或いは従来の煉瓦の如き耐火材料により、又 は、その他の手段により離隔される。

これらの器具は、伝統的に鋳鉄ないし鋼鉄製でり、鋳型成形成いは型押し成形に より製造され、次いで使用前の調製を施される。

斯かる従来の手法においては、構成材料の特性が故、溶湯による容器の電気化学 的な腐食を誘発し、器具が急速に摩損するとともに、溶湯が鉄によって汚染され るという結果をもたらす。

又、従来の材料では、その熱伝導度により、加熱炉から鋳型への搬送時に相当の 熱損失が生ずる。滑剤或いは脱離剤を塗付する操作は、これらの欠点を少なくと も部分的に緩和するよう企図されている。しかし乍ら、該操作では、鋳型成形装 置の製造操作を必然的に休止せしめるとともに、製造を再開する前に、取り外し た器具をその都度予備加熱する必要が生ずる。

取外しをする間の熱損失を最小限にすべく、取外された要素を鋳造作業員が溶湯 面の近傍の休止位置に載置する事が試みられるが、汲み上げ及び搬送用の操作器 の機械的信頼性が損なわれることとなる。

容器がそれほどの応力を受けないときは、容器を純粋な耐火セラミックス製とす ることも可能であるが、一般的に、耐火セラミックスは極めて脆弱であるととも に、低容量或いは中容量の容器にのみ用いられ得る。

上記問題は、溶湯を搬送するとき、特に、作業位置、或いは、容器の破損による 溶湯の落下が作業員に致命傷ないし傷害を負わせるとともに、作業領域及び材料 を破壊し、更には火災を起こし易い場所を容器が通過するときに顕著となる。

こういった状況下で、溶湯の搬送操作において僅かでも作業員が危険に晒されて はならない。従って、容器としては、滑剤或いは脱離剤により処理された、或い は未処理の金属製のものを用いて搬送するのが一般的である。

しかし乍ら、金属の熱伝導率は高いことから、溶湯が目的地に到着したときに依 然として溶融状態であるとともに、使用可能である様に、搬送に先立って溶湯を 過熱或いはオーバヒートしておく必要がある。

斯かる過熱が常に可能であるとは限らない。例えば、ある種の金属は揮発性があ り、過熱した場合に空気中への金属の過度の遊離が生じ易い。従って、それ以上 過熱することの出来ない限界温度がある。過熱し得ないその他の理由もある。具 体的には、越えると酸化が相当に大きくなる温度、或いは、金属鋳造物或いは合 金鋳造物の品質が保証され得なくなる温度、が挙げられる。

従って、ある種の金属及び合金では、合金或いは溶湯の上限温度と利用温度との 間の温度差が小さ過ぎて、溶湯の搬送の準備を確実に行なえないことがある。そ の結果、到着時の温度が低過ぎることがしばしばあり、特に鋳型成形の場合には 多くの破片を除去しなければならなくなる。

このため、溶湯を収容すると同時に、僅かな衝撃により破壊されることの無い様 に十分に頑丈であり、且つ、搬送される溶湯に対し、過剰な熱損失が回避できる よう十分に低い熱伝導率を有するとともに、化学的に不活性な容器を提供するこ とが本発明の課題のひとつとなっている。

本発明の別の課題は、斯かる容器を製造する方法を提供することである。

これらの課題、並びに、以下において明らかとなる他の課題は、表面に比べて比 較的薄い壁部を有する溶湯搬送用耐火容器であって、耐火材料と、衝撃時におけ る上記容器の破壊及び容器内に収容された溶湯の損失を回避し得る強化ワイヤフ レームとから成る耐火容器によって解決される。

斯かる材料の案出には、相当な研究と特別な製造技術の開発が必要であった。

上記ワイヤは、疎らな網状組織を形成するよう配設され、好ましくは織成されて いる。

網目の大きさ、即ち、横糸或いは縦糸のいずれかに属する２本のワイヤ間の距離 は、用いられるワイヤの直径の略５倍乃至１，０００倍とされる。

網目の形状は重要でなく、従って、いがなる織成手法を用いてもよく、例えば、 厳密な意味での織り作業における縦糸を構成するワイヤの単純交錯織り（平織） によって網状組織を得てもよい。

網状組織は単−或いは多網状組織としてもよく、好ましくは単−又は二重網状組 織とすればよい。ワイヤの選択は重要であるが、本発明に依れば、容易に製造し 得乍らも温度変化により生ずる熱的衝撃及び応力に抗する材料を得る上で選択肢 がある。

この選択肢の一つは、ワイヤを構成する材料として１種類以上の無機耐火材料を 選択することである。該ワイヤは、直径か約ｏ、ｏｏｉ乃至約０．５ｍｍ、好適 には０．００１ｍｍ乃至約０．０２ｍｍの短寸或いは長寸のファイバから作るこ とも可能である。ワイヤ自身の直径は（１７２０ｍｍ）乃至５１ＴＩ　ｍとする のが好適である。

ワイＡ・か無機耐火物質であるときは上述の網目寸法の数Ａｈは」−記範囲の上 限値とされ、又、これらの場合、網目の内で対向する２本のワイヤ間の特に満足 な距離は約２ｍｍ乃至約２０　ｍ　ｍである。

ワイヤを構成する材料はカーボン或いはサイアロンとすることも可能ではあるが 、本発明の好適な方法に依れば、ワイヤは、登録商標ｒＮｉｃａｌｏｎＪの付さ れた市販の炭化ケイ素から作られる。

上記選択肢の別の項目に依れば、上記ワイヤは金属ワイヤとされる。ワイヤを構 成する材料は金属及び合金から選択すれば好都合であり、鉄製とすれば好適であ る。

後者の場合、直径は約０．ｉｍｍ乃至１ｍｍ、好適には、約０．３ｍｍ乃至約０ ．６ｍｍとされ、又、必要であれば撚線ワイヤとすることも可能である。

金属ワイヤが用いられる場合には、上述の網目寸法の数値は上記範囲の内で低い 方の値とされる。網目の寸法は、ワイヤの直径の約５倍乃至３０倍とするのが好 適である。

以下に詳述する条件の下で金属ワイヤが用いられる場合、溶湯を搬送する材料、 容器、及び、特に取鍋は、（ａ）型成形及び流し込み成形の技術の内から選択さ れた技術により成形する工程と、 （ｂ）選択的に、成形物の湿度調製をする工程と、（Ｃ）加熱し７て焼結せしめ る工程とを含み、上記ワイヤはＬ記成形工程（ａ）の間に、成形体ないし材料中 に取り込まれる、という製造方法によって作製される。

Ｌ記成形工程（ａ）は、作業者の通じた手法で行なうことも可能である。

金属ワイヤか用いられる場合には、本発明に通ずることとなった研究期間中に生 じた問題を解決すべく、特殊な処理か行なわれる。この特殊な技術に依れば、成 形に先立ち、金属ワイヤは、ケａモルファス物質、即ちワックスの物理的及び形 態的特性を有する物質の層により被覆される。ワックスの他にも、ケロモルファ ス物質の例としては、蝋燭を作るために用いられるパラフィン、エステル及び脂 肪酸、並びに、金属ワイヤの被覆を容易化すべく一１分にワックスに近い特性を 有する幾つかのポリマー、などが挙げられる。この処理操作は、一般的には、そ の融点或いは軟化点以上の温度にで液体状となったケロモルファス物質内に浸す ことにより行なわれる。ケロモルファス物質の層の厚さはワ・イヤの直径の２％ と０゜５　ｒｎ　ｍとの間であれば好都合である。

このケロモルファス物質は、高温加熱により得られる焼結成いは結合の質に悪影 響を与える可能性があることから、焼結に先立ってこれらの劣化物質を材料即ち 容器の小孔を介して追い出すようにして徐々に除去１７なければならない。この 除去段階は、５００″Ｃ以下の温度、好適には約１００°Ｃ乃至約３００℃まＣ 徐々に加熱し１、ケロモルファス物質を熱分解する段階から成る。この温度に昇 は段階的に或いは漸進的に行なわれるとともに、一般的に、１乃至３時間継続さ れる。

本発明は、採取温度が１，６００℃を越えない金属及び合金の鋳型成形工程に特 に適している。

本明細書において、「約」、「凡そ」及び「程度の」という用語は、これらと共 に示された数値が概数であることを強調するためのものであり、また、ゼロは重 要な数値を意味するものではなく、算術上の単なる」数値を示すにすぎない。

以下に示される実施例は、本発明をこれに限定するものではなく、当業者に対し て如何に本発明を最適に実施するかを知らしめ、本発明の利益をより良く理解さ せるためのものである。

実−施１ 汲み上げ用「取鍋」は、本発明に係る技術により製造された。金属フレームは、 グレード３ｉ０．０．６ｍｍ径のステンレススチール製ワイヤを単純にろう付は 溶着して１２．５のメツシュとした。

第１図は取鍋の平面図であり、 第２図は■−■線に沿う断面図であり、第３図は■−ｍ線に沿う部分断面図であ る。

ガラス状シリカの中に埋め込まれた金属網は参照番号１により表わされており、 一方、取鍋の形状自体は公知であることから、これをいたずらに詳述して本出願 を繁雑にすることは避ける。このピースは、金属網を成形用石膏製の鋳型内に載 置した後、水分が１８％の混合物を鋳型内に流し込むことにより得られた。

ピースは、一旦乾燥したら１５０℃まで徐々に加熱し１、該温度にて４日間維持 した。次にピースの温度を２日かけて１．、ｏｏｏ′ｃまで徐々に上げた。温度 が１．０００℃に達したあと、ピースをこの温度に約２０時間だけ維持した。而 る後、公知の手法により徐々に冷却を行なった（冷却に少なくとも約１日かける ）。

流し込んだ混合物は、粒度がｄ８゜〈１μのガラス状シリカを９５％以上含むス リップと、粒度がく３００μのガラス状シリカを８０％以上及び粒状アルミナを 含む充填物とから成っていた。上記ガラス状シリカは、以下の表に示された技術 的特性を有するとともに、ｒＧｌａｓｒｏｃｋＪのブランド名で市販されている ものである。

表 化学的分析：Ｓ！Ｏｓ　９９．５％ 鉱鉱物学的骨：水晶相　２％ 物理的特性 密度　１．９Ｋｇ−ｄｍ−’ 開孔率　１２％ 膨張係数　０．６Ｘ１０−’・℃−１ 曲げ破壊係数　１２Ｎ−ｍｍ−” 熱伝導度 ２６０℃　０．３６ Ｋ　ｃ　ａ　Ｉ−ｈ−１−ｍ−１−℃−’５４０℃　０．５１ ８２４℃　０．６４ １０９０℃　０．８８ ｉ目 補正書の翻訳文提出書 請　求　の　範　囲 １、　表面に比べて比較的薄い壁部を有する溶湯搬送用耐火容器であって、 耐火材料と、衝撃による前記容器の破損及び前記容器内の溶湯の損失の回避を可 能ならしめる強化ワイヤフレームとから成ることを特徴とする、耐火容器。

２、　前記ワイヤは疎らな網状組織を形成するよう配設されていることを特徴と する請求項１記載の耐火容器。

３　前記ワイヤにより形成された前記網状組織は、多網状組織であることを特徴 とする請求項２紀載の耐火容器 ４、　前記ワイヤは無機耐火物で有り、前記ワイヤの断面は好適には直径０，１ 乃至１ｍｍとされていることを特徴とする請求項】乃至３のいずれか１項に記載 の耐火容器。

５　２本の前記ワイヤ間の距離は２乃至２０ｍｍであることを特徴とする請求項 ３記載の耐火容器。

６　前記ワイヤは炭化ケイ素から成ることを特徴とする請求項］２乃至５のいず れか１項に記載の耐火容器。

７、＋ｉｉｊ記ワイヤは、直径か０．１ｍｍ乃至１ｍｍ、好適には０．３ｍｍ乃 至０．６ｍｍの金属ワイヤであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１ 項に記載の耐火容器。

８、ｉｉｊ記ワイヤ間の距離はワイヤ直径の約５倍乃至約３０倍とされているこ とを特徴とする請求項７紀載の耐火容器。

９　前記耐火材料の少なくとも５０％はガラス状シリカで構成されていることを 特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の耐火容器。

１０、　請求項１乃至９のいずれが１項に記載の耐火容器を製造する方法であっ て、 （ａ）流し込み成形即ち型込め成形、プレス成形、射出成形、振動圧縮成形、或 いは、振動流し込み成形の内から選択された技術により耐火材料を成形する工程 と、（ｂ）成形体を乾燥する工程と、 （Ｃ）加熱して焼結せしめる工程とから成り、前記ワイヤは上記成形工程（ａ） の間に上記耐火材料中に取り込まれることを特徴とする、製造方法。

１１、前記ワイヤは金属ワイヤであり、前記金属ワイヤはケロモルファス物質の 層により被覆され、前記工程（ｂ）は、前記］二程（Ｃ）に先立ってケロモルフ ァス物質を除去すべく約１００℃乃至約３００℃の温度で加熱する工程から成る ことを特徴とする請求項１０記載の方法。

１２、前記ケロモルファス物質の屓の厚さは前記ワイヤの直径の２％と０．５ｍ ｍとの間であることを特徴とする請求項１１記載の方法。

１３、　粘度が１乃至２０Ｐａ、ｓ程度、好適には凡そ１０Ｐａ、ｓの混合物を 用いることを特徴とする請求項１０記載の方法。

国際調査報告 国際ｖ４査報告 ＥＰ　８９０１１３７ ＳＡ　３１１７７

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．溶湯と接触状態となる容器の為の複合材料において、 該複合材料は、耐火材料と、無機耐火ワイヤ及び金属ワイヤの内から選択された フレームとから成ることを特徴とする、複合材料。
2. ２．前記ワイヤは疎らな網状組織を形成すべく配設されていることを特徴とする 、請求項１記載の材料。
3. ３．前記ワイヤにより形成された前記網状組織は、単一若しくは多網状組織、好 適には単一若しくは二重網状組織とされていることを特徴とする、請求項２記載 の材料。
4. ４．前記ワイヤは無機耐火物で有り、前記ワイヤの断面は好適には直径０．１乃 至１．００ｍｍとされていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項 に記載の材料。
5. ５．２本の前記ワイヤ間の距離は２乃至２０ｍｍであることを特徴とする、請求 項３記載の材料。
6. ６．前記ワイヤは炭化ケイ素から成ることを特徴とする、請求項１乃至５のいず れか１項に記載の材料。
7. ７．前記ワイヤは、直径が０．１ｍｍ乃至１ｍｍ、好適には０．３ｍｍ乃至０． ６ｍｍの金属ワイヤであることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に 記載の材料。
8. ８．前記ワイヤ間の距離はワイヤ直径の約５倍乃至約３０倍とされていることを 特徴とする、請求項７記載の材料。
9. ９．前記耐火材料の少なくとも５０％はガラス状シリカで構成されていることを 特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の材料。
10. １０．請求項１乃至９のいずれか１項に記載の材料から形成されていることを特 徴とする、溶湯と接触状態となる物体。
11. １１．請求項１乃至１０のいずれかの物体及び材料を製造する方法において、 （ａ）流し込み成形即ち型込成形、プレス成形、射出成形、振動圧縮成形、或い は、振動流し込み成形の内から選択された技術により成形する工程と、（ｂ）成 形体を乾燥する工程と、 （ｃ）焼結するまで加熱する工程とから成り、前記ワイヤは上記成形工程（ａ） の間に上記物体或いは材料中に取り込まれることを特徴とする、製造方法。
12. １２．前記ワイヤは金属ワイヤであり、該金属ワイヤはケロモルファス物質の層 により被覆され、前記工程（ｂ）は、前記工程（ｃ）に先立ってケロモルファス 物質を除去すべく約１００℃乃至約３００℃の温度で加熱する工程から成ること を特徴とする、請求項１１記載の方法。
13. １３．前記ケロモルファス物質の層の厚さは前記ワイヤの直径の２％と０．５ｍ ｍとの間であることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
14. １４．粘度が１乃至２０Ｐａ．ｓ程度、好適には凡そ１０Ｐａ．ｓの混合物が用 いられることを特徴とする、請求項１１記載の方法。