JPH1034290A - 中空耐火物並びにその製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造に使用されるモノブロックストッパ
などの中空耐火物の組織を改善することができ、これに
よって、ヘッド欠けなどを防止することが可能な中空耐
火物並びにその製造装置及び製造方法を提供する。 【解決手段】 練土２５を冷間加圧して略棒状の中空耐
火物を成形する中空耐火物の製造装置１において、前記
中空耐火物を成形するときに前記練土２５を収容するた
めのキャビティを画成する軸外周の外周枠１２と、前記
外周枠１２の自由端の開口を閉じる少なくとも前記外周
枠１２より弾性変形し易く内方に変形し易い易変形部材
２１を有する蓋部材１８と、前記キャビティの内部に配
置される芯部材１６とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空耐火物並びに
その製造装置及び製造方法に関し、特に、溶鋼の連続鋳
造において、取り鍋やタンディッシュ等に取り付けて使
用されるモノブロックストッパ、ロングノズルや浸漬ノ
ズルなどに適用して好適な中空耐火物並びにその製造装
置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、耐火物は耐熱性が要求される
各種の分野において利用されているが、特に、鉄鋼など
の連続鋳造設備においては、各種の中空耐火物が用いら
れている。この中空耐火物は、従来、例えば図５に示す
ような中空耐火物の製造装置１００で製造される。

【０００３】この中空耐火物の製造装置１００において
は、台座部１２０上にゴム製の外周枠１０１を配置し、
その中心に上端が半球状の芯部材１０２を配置する。外
周枠１０１は、押さえ部材１２１で台座部１２０に固定
する。そして、外周枠１０１と芯部材１０２との間に形
成されるキャビティ１０３内に、予め適用粒度に造粒し
た、例えばアルミナ−黒鉛系の練土（顆粒）１０４を充
填する。

【０００４】次に、外周枠１０１の上端開口をゴム製の
蓋部材１０５で閉じて、図６に示すように、通常の方法
で外周枠１０１及び蓋部材１０５の外側から図示しない
装置によって、圧力Ｐをかけて冷間等方圧成形（Ｃｏｌ
ｄ−Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ−Ｐｒｅｓｓ、ＣＩＰ成形）を
する。この後、外周枠１０１内の練土１０４が加圧によ
り固化した成形体を取り出して、図７に示すように先端
部１０７を半球状に加工することにより、先端部１０７
が閉塞した中空耐火物１０６を製造することができる。
また、これとは別に図８に示すようなＣＩＰ法用成形型
１１０も知られている（特公平８−２９５７６号公
報）。このＣＩＰ法用成形型１１０は、ゴム製の外周枠
１１１の上端部が半球状であり、その先端に比較的小さ
な開口１１２が設けられている。開口１１２は、栓部材
１１３で開閉される。その他の部分は上述の中空耐火物
の製造装置１００と同様である。このＣＩＰ法用成形型
１１０は、練土１０４が加圧により固化した成形体を外
周枠１１１から取り出したときに、その成形体の先端が
半球状に成形されているので、加工工数を低減すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示した
中空耐火物の製造装置１００は、図６に示すようにＣＩ
Ｐ成形時に外周枠１０１と蓋部材１０５とが、両部材の
係合部分以外の箇所が大きく内側に変形することで、こ
の外周枠１０１と蓋部材１０５とが共に湾曲状に変形す
る。この結果、練土１０４に対する圧力の加わり方が不
均一になり、図６における点線にて示す圧力伝播パター
ン１０４Aが不規則になるので、先端部に組織ムラが発
生し易くなる。そのため、この製造装置１００によって
成形された中空耐火物１０６を、例えば連続鋳造用のモ
ノブロックストッパなどに使用した場合には、特に、先
端が他の部材に衝突したときに欠損して、いわゆる「ヘ
ッド欠け」のトラブルが発生することがあった。

【０００６】一方、図８に示したＣＩＰ法用成形型１１
０は、先端部が予め湾曲した形状であることから、図６
に示した構造の装置に比べて、圧力伝播の不均一による
組織のムラの発生は低下するが、外周枠１１１内に練土
１０４を投入するための開口１１２が小さいので、練土
１０４を投入するのに長時間を要する。そのため、生産
性が悪いだけでなく、練土１０４の投入時の粒度偏析を
生じやすく製品組織が不均一になり、強度が低下するこ
とがある。

【０００７】更に、中空耐火物の製造においては、上述
のように、芯部材１０２を使用するが、この中空耐火物
の長さが長くなると、芯部材１０２の自由端をしっかり
と位置決めすることが難しくなり、特に、中空耐火物の
製造時における自由端側の肉厚が不均一になる問題があ
った。また、ガス吹き込み用の中空耐火物においては、
特に、ガス吹き込み用の開口部分が形成された部分の強
度を維持するのが困難である。

【０００８】本発明の目的は上記課題を解消することに
あり、モノブロックストッパやガス吹き込み用などの中
空耐火物の組織の強度低下を防止することができ、ヘッ
ド欠けなどを防止することができ、且つ品質が安定した
中空耐火物並びにその製造装置及び製造方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、中
空耐火物の先端側に内部空間に連通する開孔が設けら
れ、前記開孔が栓部材で閉じられていることを特徴とす
る中空耐火物によって達成することができる(請求項
１)。本発明の上記目的は、前記栓部材はポーラスな材
質で形成されていることを特徴とする中空耐火物によっ
て達成することができる(請求項２)。

【００１０】本発明の上記目的は、練土を冷間加圧して
略棒状の中空耐火物を成形する中空耐火物の製造装置に
おいて、前記中空耐火物の素材である前記練土を収容す
るためのキャビティの中心軸線方向に沿った側面を画成
する外周枠と、前記外周枠の自由端側の開口を閉じ、か
つ少なくとも前記外周枠より弾性変形し易く該外周枠を
保持する易変形部材を有する蓋部材と、前記キャビティ
の内部に配置される芯部材とを有することを特徴とする
中空耐火物の製造装置によって達成することができる
(請求項３)。

【００１１】本発明の上記目的は、前記易変形部材が、
前記蓋部材の内側において前記外周枠の先端を、前記中
心軸線方向へ移動可能に保持するように設けられた中空
耐火物の製造装置によって達成することができる(請求
項４)。

【００１２】本発明の上記目的は、前記易変形部材は環
状に構成され、前記蓋部材によって半径方向に変形可能
に支持されていることを特徴とする中空耐火物の製造装
置によって達成することができる(請求項５)。

【００１３】また、本発明の上記目的は、練土を冷間加
圧して略棒状の中空耐火物を成形する製造方法におい
て、前記中空耐火物を成形するときに、前記練土を収容
するためのキャビティの中心軸線方向に沿った側面を画
成する外周枠の自由端側の開口から前記練土を注入し、
その後、前記外周枠を保持し該外周枠よりも変形し易い
易変形部材を有する蓋部材により前記開口を閉じた後
に、前記外周枠および前記蓋部材を加圧することを特徴
とする中空耐火物の製造方法によって達成することがで
きる(請求項６)。

【００１４】更にまた、本発明の目的は、前記蓋部材に
より前記開口を閉じるときに、該蓋部材とキャビティ内
に設けた芯部材とを係合させることを特徴とする中空耐
火物の製造方法によっても達成することができる(請求
項７)。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る中空耐火物並
びにその製造装置及び製造方法の実施の形態について、
図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】図１は本発明に係る中空耐火物の製造装置
の要部を示す断面図、図２は本発明に係る中空耐火物の
製造装置における加圧時の状態を示す断面図、図３は本
発明に係る中空耐火物の上部側を示す断面図、図４は本
発明に係る中空耐火物の別の実施形態を示す断面図であ
る。

【００１７】図１に示すように、この中空耐火物の製造
装置１は冷間等方圧成形（Ｃｏｌｄ−Ｉｓｏｓｔａｔｉ
ｃ−Ｐｒｅｓｓ、ＣＩＰ成形）に使用されるもので、中
央部が上方に突出した台座部１１上に、例えばネオプレ
ンゴムなどで成形された円筒状の外周枠１２が配置され
ている。外周枠１２の底部にはフランジ部１３が設けら
れ、このフランジ部１３が押さえ部材１４で台座部１１
に固定されている。押さえ部材１４は、ボルト１５で台
座部１１に着脱自在に取り付けられている。

【００１８】外周枠１２の中心部には台座部１１に取り
付けられた例えば高強度鋼製の芯部材１６が配置されて
いる。芯部材１６は上端部が半球状に形成され、その先
端には小径な保持部１７が適宜な長さに設けられてい
る。この保持部１７の径は、ＣＩＰ成型時にかかる圧力
で曲がらないように設定されている。

【００１９】外周枠１２の自由端の開口には、蓋部材１
８が開閉自在に取り付けられている。この蓋部材１８
は、外周枠１２の上端面に当接する円板部１９と、円板
部１９の下面中央に突出成形された支持部２０と、支持
部２０の周囲に設けられたリング状の易変形部材２１と
から構成されている。支持部２０の中央には、芯部材１
６の保持部１７を挿入するための丸穴２２が設けられて
いる。

【００２０】蓋部材１８の円板部１９及び支持部２０
は、例えば高強度鋼などで形成されている。また、易変
形部材２１は、例えば軟質ゴムなど少なくとも外周枠１
２より弾性変形し易い適宜な材料で成形されている。そ
して、蓋部材１８の丸穴２２に芯部材１６の保持部１７
を挿入することによって、ＣＩＰ成型時に芯部材１６が
その位置を保つようになっている。

【００２１】次に、この中空耐火物の製造装置１の作用
を説明する。この中空耐火物の製造装置１を用いて中空
耐火物を製造する場合は、図１に示すように蓋部材１８
を開けて外周枠１２と芯部材１６とで形成されるキャビ
ティ内に練土２５を充填する。練土２５は、製品具備条
件に応じて配合設計された例えばアルミナ・黒鉛系のも
のなどが使用される。

【００２２】練土２５が充填された後、蓋部材１８に易
変形部材２１をセットしておき、これを外周枠１２に取
り付けて外周枠１２の先端開口を閉じる。このとき、蓋
部材１８の支持部２０の丸穴２２を心部材１６の保持部
１７に嵌め込む。次に、図２に示すように通常のＣＩＰ
成形によって外周枠１２の外側から圧力Ｐをかける。

【００２３】この後、蓋部材１８を開けて外周枠１２内
の練土２５が固化した成形体を取り出し、図３に示すよ
うに先端部２６を半球状に加工する。次に、芯部材１６
の保持部１７で形成された先端部２６の内部空間に連通
する開孔２７を、練土２５と同材料で成形された栓部材
２８をモルタルセットによって塞ぎ、最終的に外周面に
酸化防止剤を塗布することによって中空耐火物２９が完
成する。

【００２４】上述のように、この中空耐火物の製造装置
１においては、ＣＩＰ成型時に芯部材１６の保持部１７
が蓋部材１８の支持部２０で支持されているので、芯部
材１６の周囲の練土２５に圧力Ｐがかかっても芯部材１
６が横揺れしたり、変形したりすることがない。したが
って、中空耐火物２９の寸法及び形状の誤差を小さくし
て、製品の加工原単位を低減できる。

【００２５】また、外周枠１２の上端開口が蓋部材１８
の易変形部材２１で支持されているので、ＣＩＰ成型時
に外周枠１２の外側に圧力Ｐがかかったとき易変形部材
２１が内方に弾性変形する。これによって、外周枠１２
の上端部が拘束されることなく圧力Ｐによって内側に弾
性変形し、内部の練土２５が十分に加圧される。したが
って、練土２５の圧力伝播パターンが規則的になり、中
空耐火物２９の先端に組織ムラが発生するのを防止する
ことができ、これによって、この中空耐火物２９をモノ
ブロックストッパなどに使用したときでも「ヘッド欠
け」が起こるのを防止することができる。

【００２６】更に、外周枠１２の先端開口は比較的大き
くすることができるので、外周枠１２内に練土２５を迅
速に充填することができるため、練土２５の偏析を防止
して高品質を維持することができる。

【００２７】なお、上述の実施形態では、中空耐火物２
９（図３）の開孔２７を練土２５と同材料の栓部材２８
で閉じた場合について説明したが、図４に示す中空耐火
物３０のように先端の開孔３１をポーラスな栓部材３２
で閉じることもできる。この中空耐火物３０では、例え
ば連続鋳造に使用する場合に、中空耐火物３０の内部空
間に例えば不活性ガスを送り込み、この不活性ガスを栓
部材３２を通して溶鋼内に吹き込むようなことが可能に
なる。また、栓部材３２が設けられたことで、開孔３１
が開いた状態に比べて強度がアップされる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外周枠の上端開口が蓋部材の易変形部材で支持されてお
り、ＣＩＰ成型時に外周枠の外側に圧力がかかったとき
易変形部材が内方に弾性変形するので、外周枠の上端部
（先端部）が、従来のように必要以上に拘束されること
なく内部の練土が十分に加圧され、圧力伝播パターンが
規則的になる。したがって、中空耐火物の先端に組織ム
ラが発生するのを防止することができるので、この中空
耐火物をモノブロックストッパなどに使用したときでも
「ヘッド欠け」が起こるのを防止することができる。

【００２９】また、外周枠の先端開口を比較的大きくで
きるので、外周枠内に練土を迅速に充填することができ
るため、練土の偏析を防止して高品質を維持することが
できる。さらに、本発明によれば、ＣＩＰ成型時に芯部
材が蓋部材で支持されているので、芯部材の周囲の練土
に圧力がかかっても芯部材が横揺れしたり、変形したり
するのを防止することができ、これによって、中空耐火
物の形状誤差を小さくして、製品の加工原単位を低減で
きる。また、中空耐火物の内部空間に連通する開孔をポ
ーラスな栓部材で閉じることによって、ガス吹き込み用
の中空耐火物とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空耐火物の製造装置の要部を示
す断面図である。

【図２】本発明に係る中空耐火物の製造装置における加
圧時の状態を示す断面図である。

【図３】本発明に係る中空耐火物の上部側を示す断面図
である。

【図４】本発明に係る中空耐火物の別の実施形態を示す
断面図である。

【図５】従来例に係る中空耐火物の製造装置を示す断面
図である。

【図６】図５の中空耐火物の製造装置における加圧時の
状態を示す断面図である。

【図７】図５の中空耐火物の製造装置で製造した中空耐
火物を示す断面図である。

【図８】従来例に係る別の中空耐火物の製造装置を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 中空耐火物の製造装置 １１ 台座部 １２ 外周枠 １６ 芯部材 １７ 保持部 １８ 蓋部材 ２０ 支持部 ２１ 易変形部材 ２５ 練土 ２７、３１ 開孔 ２８ 栓部材 ２９、３０ 中空耐火物 ３２ ポーラスな栓部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空耐火物の先端側に内部空間に連通す
   る開孔が設けられ、前記開孔が栓部材で閉じられている
   ことを特徴とする中空耐火物。
2. 【請求項２】 前記栓部材はポーラスな材質で形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の中空耐火物。
3. 【請求項３】 練土を冷間加圧して略棒状の中空耐火物
   を成形する中空耐火物の製造装置において、 前記中空耐火物の素材である前記練土を収容するための
   キャビティの中心軸線方向に沿った側面を画成する外周
   枠と、 前記外周枠の自由端側の開口を閉じ、かつ少なくとも前
   記外周枠より弾性変形し易く該外周枠を保持する易変形
   部材を有する蓋部材と、 前記キャビティの内部に配置される芯部材とを有するこ
   とを特徴とする中空耐火物の製造装置。
4. 【請求項４】 前記易変形部材が、前記蓋部材の内側に
   おいて前記外周枠の先端を、前記中心軸線方向へ移動可
   能に保持するように設けられたことを特徴とする請求項
   ３に記載の中空耐火物の製造装置。
5. 【請求項５】 前記易変形部材は環状に構成され、前記
   蓋部材によって半径方向に変形可能に支持されているこ
   とを特徴とする請求項３又は４に記載の中空耐火物の製
   造装置。
6. 【請求項６】 練土を冷間加圧して略棒状の中空耐火物
   を成形する製造方法において、 前記中空耐火物を成形するときに、前記練土を収容する
   ためのキャビティの中心軸線方向に沿った側面を画成す
   る外周枠の自由端側の開口から前記練土を投入し、 その後、前記外周枠を保持し該外周枠よりも変形し易い
   易変形部材を有する蓋部材により前記開口を閉じた後
   に、前記外周枠および前記蓋部材を加圧することを特徴
   とする中空耐火物の製造方法。
7. 【請求項７】 前記蓋部材により前記開口を閉じるとき
   に、該蓋部材とキャビティ内に設けた芯部材とを係合さ
   せることを特徴とする請求項６に記載の中空耐火物の製
   造方法。