JPH09314312A

JPH09314312A - 溶融金属用容器の羽口れんが

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Publication number: JPH09314312A
Application number: JP8154804A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Egashira; 弘晃江頭; Hideaki Mizuno; 秀昭水野
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: CA2200666A1; DE69609817T2; CA2200666C; EP0810190B1; EP0810190A1; US5849245A; JP3035217B2; DE69609817D1

Abstract

(57)【要約】【課題】各種の精錬用取鍋、タンデッシュ等溶融金属
用容器の底部に配設されるノズルれんが及びガス吹き込
み用ポーラスれんが等を受けるための寿命の長いウエル
れんが、即ち羽口れんがを目的とする。【解決手段】溶融金属用容器の底部に配設される羽口
れんがにおいて、該羽口れんがが静水圧プレス（ＣＩ
Ｐ）を用いて円筒形状又は円錐台形状に成形されたもの
であることを特徴とする溶融金属用容器の羽口れんがで
ある。また、この羽口れんがの材質は、Ａｌ₂Ｏ₃質骨
材を主成分とし、炭素材０．３〜１０．０重量％、Ａ
ｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉの１種または２種以上からなる金
属またはこれらの合金の粉末０．２〜５．０重量％、Ｍ
ｇＯ０．１〜３０重量％からなる原料を、結合材として
熱硬化性樹脂を加えて混練して成形されたものであるも
のが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は取鍋、各種の精錬用
取鍋、タンデッシュ等溶融金属用容器の底部に配設され
るノズルれんが、およびガス吹き込み用ポーラスれんが
を受けるためのウエルれんが、即ち羽口れんがに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融金属用容器のノズルれんが、
およびガス吹き込み用ポーラスれんがのための羽口れん
が、即ちウエルれんがは、例えば図３及び図４に示され
るように、角形れんが１２の中央部分に溶融金属を排出
するためのノズルれんが、又は取鍋内の溶融金属を攪拌
するための不活性ガスを吹き込むためのポーラスれんが
を装着するための円錐台形状の孔１４又は１６が開けら
れている。

【０００３】このような羽口れんがはその形状が大きい
ため従来油圧、又はフリクションプレスで一体成形され
ていた。又、その寸法は例えば外形が２００ｍｍ〜５０
０ｍｍの角型で高さが１５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度であ
る。

【０００４】上記溶融金属用羽口れんがの材質は、ジル
コン質、又はアルミナ質の焼成れんが、またはＡｌ₂Ｏ
₃−Ｃ質のプレキャスト品等用いられている。しかし、
これらの羽口れんがは形状が大きいため、プレス成形に
よる焼成品は物性値からも気孔率が高く、又、嵩比重、
強度も低いため、溶融金属による溶損が大きく寿命が低
いのが現状である。

【０００５】また、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｃ質のプレキャスト品
はアルミナセメントを用いた鋳込成形品であるため、気
孔率が高くなり、スラグが浸潤し、スポーリングが発生
し易い等の問題点があった。

【０００６】従って、いづれも羽口れんがとして寿命が
低いため、溶融金属用容器の側壁れんが、敷れんがの寿
命よりも低く、結果として溶融金属用容器としての側壁
れんが、敷れんが等の内張耐火材の寿命を低下させ、内
張耐火物の原単位が上昇し、鋼の製造コストの上昇を引
き起こしている。そこで、羽口れんがの高寿命化への要
求が高まっている。

【０００７】具体的には、ノズルれんが、又はガス吹き
込み用ポーラスれんがを上記羽口れんがに装着する際に
は耐火モルタル等を用いて上記円錐台形状の孔に嵌合装
着される。このノズルれんが、又はガス吹き込み用ポー
ラスれんがは通常その寿命が１チャ−ジ程度であり、そ
のため頻繁に交換されている。

【０００８】そのため、ノズルれんが、又はガス吹き込
み用ポーラスれんが（以下ノズルれんが等という）と羽
口れんがを嵌合装着する表面の地金等の付着物を取除く
必要がある。そのため、羽口れんがは酸素洗浄による溶
損や、脱着による機械的衝撃、溶融金属流による摩耗等
厳しい環境条件に晒される。

【０００９】更に、ノズルれんが等は溶融金属用容器内
に存在するスラグに対する耐浸食性も要求される。ま
た、従来の羽口れんがは大形形状のため、製造期間が長
くかかり焼成時に変形、歪、亀裂の発生が多いという問
題もある。

【００１０】また、品質面では羽口れんがは大型異形の
ため材料の充填度が低く、品質のバラツキも大きい。特
にＡｌ₂Ｏ₃−Ｃ質ブレキャスト品は、アルミナセメン
トボンドの鋳込成形品で、炭素材を含むため充填度にバ
ラツキがあり、強度も弱い等多くの問題点があり、その
解決が望まれたいた。

【００１１】そこで、実公昭６１−４５９６４号公報に
おいては羽口れんがを上部羽口れんがと下部羽口れんが
とに分割してして、その使用時における熱応力を分散し
割れ発生を防止している。しかし、このような２段構造
にするとれんがの施工時において不便である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては羽口れんがへのスラグ浸潤が少なく、地金等の付着
が少なく、羽口れんがの原料の充填度が良く、気孔率が
低いことに加えて、高い強度を有する寿命が長く、製造
歩留も良好な羽口れんがを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために種々研究を重ねた結果、炭素材を含有す
る羽口れんがの従来の成形方法に代えて、静水圧成形法
を適用することによりれんがの充填度を上げて、密度を
高くし、ラミネーションや、亀裂発生等の欠点をなくす
ことができるとの知見を得て、下記の発明をするに至っ
た。

【００１４】第１の発明は、溶融金属用容器の底部に配
設される羽口れんがにおいて、該羽口れんがが静水圧プ
レス（ＣＩＰ）を用いて円筒形状又は円錐台形状に成形
されたものであることを特徴とする溶融金属用容器の羽
口れんがである。羽口れんがを３次元方向の圧縮できる
静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて円筒形状又は円錐台形
状に成形することにより、羽口れんがの充填度を３次元
方向に均一に上げて、密度を高くすると共に、その形状
を円筒形状又は円錐台形状とすることにより、使用中に
発生する熱応力をれんが内に均一に発生させことができ
るため、羽口れんがの寿命を向上させることができる。

【００１５】第２の発明は、前記羽口れんがが、Ａｌ₂
Ｏ₃質骨材を主成分とし、炭素材０．３〜１０．０重量
％、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉの１種または２種以上から
なる金属または合金の粉末０．２〜５．０重量％、Ｍｇ
Ｏ０．１〜３０重量％からなる原料を、結合材として熱
硬化性樹脂を加えて混練して成形されたものであること
を特徴とする溶融金属用容器の羽口れんがである。

【００１６】Ａｌ₂Ｏ₃質骨材は耐熱衝撃性が高いので
羽口れんがの主成分として最適であり、これに炭素材
０．３〜１０．０重量％、Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉの１
種または２種以上からなる金属または合金の粉末０．２
〜５．０重量％、ＭｇＯ０．１〜３０重量％からなる原
料を、結合材として熱硬化性樹脂を加えて混練し、静水
圧プレス（ＣＩＰ）を用いて成形されたものは、羽口れ
んがとして特に寿命が優れている。

【００１７】第３の発明は、前記熱硬化性樹脂が、フェ
ノ−ル樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を
１種、又は２種以上を配合したものであることを特徴と
する溶融金属用容器の羽口れんがである。上記フェノ−
ル樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂は比較
的容易に、且つ安価に入手できる樹脂類であり、羽口れ
んがの製造に便利だからである。また、羽口れんがの使
用を開始するとこれらの樹脂は原料の耐火物を硬化さ
せ、れんがの強度を向上させる作用がある。

【００１８】第４の発明は、前記溶融金属用容器が、溶
融金属の取鍋、精錬用取鍋、又はタンディッシュのいず
れかであることを特徴とする溶湯金属用容器の羽口れん
がである。溶融金属の取鍋、精錬用取鍋、又はタンディ
ッシュのいずれもノズルれんが、またはガス吹き込み用
ポーラスれんがを利用しているが、本発明のノズル等は
その寿命が長いのでこれらのれんがとして有効に利用で
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】従来の成形法である、油圧、又は
フリクションプレスは一軸プレス法のため、原料の充填
性が悪かった。そこで、本発明においては、溶融金属用
容器の底部に配設される羽口れんがの形状を３次元方向
に圧縮できる静水圧プレス（ＣＩＰ）を用いて円筒形状
又は円錐台形状に成形する。静水圧プレス（ＣＩＰ）を
用いて１体成形することにより、３次元方向で充填度が
均一で緻密な成形体となり強度が著しく向上する。

【００２０】また、その羽口形状を円筒形状又は円錐台
形状にすることにより、羽口れんがの充填度を上げて、
密度を高くできる。さらに、その形状を円筒形状又は円
錐台形状とすることにより、使用中に発生する熱応力を
れんが内に均一に発生させことができ、そのため使用中
における割れの発生を低減できる。

【００２１】Ａｌ₂Ｏ₃質骨材は耐熱衝撃性が高いので
羽口れんがの主成分として最適である。具体的には、Ａ
ｌ₂Ｏ₃約９８重量％の焼結アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃約９
９．７重量％の電融アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃約９０．８重
量％のボ−キサイト等を使用できる。また、その粒度は
１〜５ｍｍ程度が望ましい。

【００２２】炭素材はれんがへの耐スラグ浸潤性を高め
るために配合される。炭素材としては、天然黒鉛、人造
黒鉛、ピッチ粉、無定形カーボン、カーボンコークス等
が使用できる。炭素材０．５重量％未満では、その効果
である耐スラグ浸潤性が不十分であり、耐スポーリング
性も悪くなる。

【００２３】他方、１０重量％をこえると原料の充填度
が低下し、強度も低くなり、例えば、溶鋼、スラグによ
る耐摩耗性も低下するので０．５重量％から１０重量％
とすることが望ましい。炭素材として黒鉛を用いる場合
にはその粒径は０．０４３〜０．２ｍｍ程度が望まし
い。

【００２４】金属粉を添加すると、マトリックス中でＡ
ｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ等と反応し、炭素材の酸化防止と、強
度向上に寄与する効果が大きい。金属粉としてはＡｌ，
Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｉの１種または２種以上からなる金属ま
たはこれらの合金の粉末が望ましい。これらの金属粉末
はマトリックス中でＡｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ等と反応し酸化
物となって原料の結合を促進し、強度を向上させること
ができるためである。

【００２５】金属粉の配合量は０．３重量％未満ではそ
の効果は認められず５．０重量％を超えると金属の軟
化、溶融により溶融金属流による摩耗を助長される。そ
こため金属粉の添加量は０．３重量％から５．０重量％
とする。金属粉の粒径は０．０４３〜０．２ｍｍ程度が
望ましい。

【００２６】ＭｇＯは原料のスラグに対する耐食性を高
め、また適度な残存膨張を付与するために０．１〜３０
重量％の添加が適当である。望ましいＭｇＯの粒径は
０．１５０〜３ｍｍ程度である。

【００２７】本発明の羽口は不焼成れんがとして使用す
るため、バインダ−として熱硬化性樹脂を配合する。熱
硬化性樹脂としては、フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂を１種、又は２種以上を配合し
たものを使用できる。フェノ−ル樹脂、尿素樹脂、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂は比較的容易に、且つ安価に入
手できる樹脂類であり、羽口れんがの製造に便利だから
である。また、羽口れんがを取鍋に使用すると、これら
の樹脂は原料の耐火物を硬化させ、れんがの強度を向上
させる作用がある。

【００２８】

【実施例】次に本発明の方法を実施例を挙げて説明す
る。表１に示す原料組成に金属Ａｌ１．０重量％、結合
材としてフェノール樹脂を３．０重量％添加して混練
し、これらの原料を使用して図１に示すようなポーラス
れんが用の受けれんがである羽口れんがを作製した。な
お、この羽口れんがの寸法は外径（Ｄ１）３２０φｍ
ｍ、高さ（Ｈ１）２１０ｍｍ、内孔は上部（Ｄ１
（ｕ））が１４３ｍｍφ、下部（Ｄ１（ｄ））が１８７
ｍｍφである。この羽口れんがを静水圧プレスを用いて
１ｔ／ｃｍ²の圧力で成形した。

【００２９】また、他の実施例として図２に示すような
溶鋼の取鍋用の羽口れんがも作製した。寸法は、外径
（Ｄ２）３６５φｍｍ、高さ（Ｈ２）３００ｍｍ、内孔
は上部（Ｄ２（ｕ））が１５９ｍｍφ、下部（Ｄ２
（ｄ））が２２０ｍｍφである。その他の点では上記と
同じである。

【００３０】比較例として、同一原料を用いて図３に示
すような外径（Ｌ３）４２０ｍｍ、高さ３８７ｍｍの角
型の従来形状の羽口れんがを５００ｔｏｎフリクション
プレスを用いて成形した後、硬化処理（２５０℃×１０
時間）を施して、羽口れんがを得た。表１に本発明品Ｎ
ｏ１〜Ｎｏ３、比較例Ｎｏ４〜Ｎｏ６の化学成分と物性
値を示す。

【００３１】摩耗試験は、回転ドラム法により行った。
この方法は、上記本発明品と比較例の羽口れんがから断
面が台形（上辺５０ｍｍ，下辺９０ｍｍ，高さ６０ｍ
ｍ、長さ１１５ｍｍ）のサンプルを作製し、これを複数
個ドラムの内壁に張りつけて溶融スラグ（成分組成は、
ＣａＯ４５重量％，ＳｉＯ３０重量％，Ａｌ₂Ｏ₃１０
重量％，ＦｅＯ１５重量％）を装入後、ドラムを軸を水
平にして回転して、その損耗状況を測定する方法であ
る。発明品Ｎｏ１を１００とし、本発明品の損耗程度を
測定した。

【００３２】また、スラグ溶損指数は、上記本発明品と
比較例の羽口れんがからサンプルを作製し、小型の誘導
炉の内壁を内張りし、この炉内に溶鋼とスラグ（成分組
成は上記溶融スラグと同じ）を装入してその溶損状況を
測定した。この場合も発明品Ｎｏ１の溶損程度を１００
とし、本発明品の溶損状況を測定した。

【００３３】なお、亀裂の発生数は、上記回転ドラム法
における試験後サンプルを切断しその断面のおける亀裂
の長さを測定し、１０ｍｍを１単位として表示した。

【００３４】表１の結果より明らかなように本発明品の
静水圧プレスによる円筒形状の羽口れんがは、物性値よ
り気孔率低く、嵩比重は高くなっており、摩耗試験、ス
ラグ溶損指数も従来品に比べ大巾に向上がみられる。表
１から本発明品は亀裂発生数、摩耗指数、スラグ溶損指
数のいずれにおいても優れていた。また、表２には前述
の羽口れんがを５０ｔｏｎ及び３００ｔｏｎ取鍋に使用
して、使用できる回数（ヒ−ト数）を調査した結果を示
す。本発明品は従来例よりもスラグ浸潤も少なく、地金
等の付着も少なく、割れ、亀裂の発生もなく、耐スポー
ル性も強くなっており、約２倍の寿命があった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る羽口れ
んがは、静水圧プレスにより、形状を円筒形、又は円錐
台形に成形し、更に主成分をＡｌ₂Ｏ₃質骨材としてい
るため溶融金属が多数回接触して加熱冷却を受けても、
その寿命は従来の羽口れんがよりも２倍以上であって、
そのため各種取鍋の寿命を大きく延長できるので、その
効果は著しい。また、上記れんがは羽口れんがのみなら
ず、その他の加熱冷却を多数回うけるようなれんがとし
ても利用できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の羽口れんがの１実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明の羽口れんがの他の実施例を示す図であ
る。

【図３】従来の羽口れんがの形状を示す図である。

【図４】従来の羽口れんがの形状を示す図である。

【符号の説明】

２羽口れんが４羽口れんがに挿入されるノズルれんが等のための孔６羽口れんがを周僥する耐火物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属用容器の底部に配設される羽口
れんがにおいて、該羽口れんがが静水圧プレスを用いて
円筒形状又は円錐台形状に成形されたものであることを
特徴とする溶融金属用容器の羽口れんが。
【請求項２】前記羽口れんがが、Ａｌ₂Ｏ₃質骨材を
主成分とし、炭素材０．３〜１０．０重量％、Ａｌ，Ｍ
ｇ，Ｃａ，Ｓｉの１種または２種以上からなる金属また
はこれらの合金の粉末０．２〜５．０重量％、ＭｇＯ
０．１〜３０重量％からなる原料を、結合材として熱硬
化性樹脂を加えて混練して成形されたものであることを
特徴とする請求項１に記載の溶融金属用容器の羽口れん
が。
【請求項３】前記熱硬化性樹脂が、フェノ−ル樹脂、
尿素樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂を１種、又は２
種以上を配合したものであることを特徴とする請求項２
に記載された溶融金属用容器の羽口れんが。
【請求項４】前記溶融金属用容器が、溶融金属の取
鍋、精錬用取鍋、又はタンディッシュのいずれかである
ことを特徴とする請求項２又は３に記載された溶湯金属
用容器の羽口れんが。