JPH11132862A - 金属溶湯部材 - Google Patents

金属溶湯部材

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JPH11132862A
JPH11132862A JP9332271A JP33227197A JPH11132862A JP H11132862 A JPH11132862 A JP H11132862A JP 9332271 A JP9332271 A JP 9332271A JP 33227197 A JP33227197 A JP 33227197A JP H11132862 A JPH11132862 A JP H11132862A
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JP
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sleeve
molten metal
metal member
ceramic
woven
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JP9332271A
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Seiichiro Miyata
征一郎 宮田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム、亜鉛、銅等の非鉄金属溶湯に
直接浸漬しても割れず、熱伝導性に優れ、溶損されにく
い溶湯部材にかかわる。 【解決方法】 先端から溶湯に浸漬される棒状あるいは
柱状の金属部材の少なくとも該溶湯浸漬部分に、該部材
の先端を包み込むように、セラミック繊維の織布あるい
は不織布で形成した中空のフレキシブルなスリーブが被
せられてなると共に、該スリーブにセラミック系液体バ
インダー、あるいは該バインダーにセラミック骨材を混
合したスラリーが含浸され、該スリーブが硬化されてな
ることを特徴とする金属溶湯部材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属溶湯部材にかかわ
り、さらに詳しくは、アルミニウム、亜鉛、銅等の非鉄
金属溶湯に溶損されにくい溶湯部材にかかわるものであ
る。
【0002】
【従来の技術】金属の溶湯部材、つまり熱電対保護管の
ように溶湯の中に浸漬される部材、溶湯の流れる樋のよ
うに溶湯が接触する部材には従来から一般にセラミック
や窒化した鉄鋼材料が使用されており、とくに浸漬部材
にはセラミックが、接触部材には窒化鋼が多く用いられ
ている。これらの材料でセラミックは高価で破損しやす
いのが欠点であり、窒化鋼は溶湯に溶損されやすいのが
欠点である。
【0003】
【発明が解決する課題】本発明は、かかる問題点に鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、アルミニ
ウム、亜鉛、銅等の金属溶湯に対して顕著な耐溶損性を
有する溶湯部材の新規な構造を提供せんとするものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点は次の手段に
よって解決される。すなわち、 1. 基材金属の表面に重ね合せ、該表面形状に合わせ
て変形させたセラミック繊維の織布あるいは不織布にセ
ラミック系液体バインダー、あるいは該バインダーにセ
ラミック骨材を混合したスラリーが含浸され、織布ある
いは不織布が硬化されてなることを特徴とする金属溶湯
部材。 2. 先端から溶湯に浸漬される棒状あるいは柱状の金
属部材の少なくとも該溶湯浸漬部分に、該部材の先端を
包み込むように、セラミック繊維の織布あるいは不織布
で形成した中空のフレキシブルなスリーブが被せられて
なると共に、該スリーブにセラミック系液体バインダ
ー、あるいは該バインダーにセラミック骨材を混合した
スラリーが含浸され、該スリーブが硬化されてなること
を特徴とする金属溶湯部材。 3. 上記硬化したスリーブと棒状あるいは柱状の金属
部材の間に該金属部材の膨脹代以上の隙間がもうけられ
てなることを特徴とする2に記載の金属溶湯部材。 4. 上記硬化したスリーブが金属部材から抜け落ちな
いように金属部材に緩やかに係止されてなることを特徴
とする3に記載の金属溶湯部材。 5. 上記金属部材が金属シース熱電対である4に記載
の金属溶湯部材。
【0005】
【発明の実施の形態】織布、不織布にセラミックバイン
ダーを含浸させて硬化させたものは、繊維の集積体であ
るので、熱衝撃に極めて強い特徴がある。常温から予熱
することなく1000℃の銅の溶湯に直接入れても割れ
は発生しない。
【0006】また織布、不織布はフレキシブルで、折り
曲げても折れる事なく自由に屈曲できるので、金属部材
の溶湯浸漬面が複雑な局面でも、織布、不織布を部材の
面に当て、部材の表面形状になぞって屈曲させて、この
状態でセラミックバインダーを含浸させて硬化させるこ
とができるので、金属部材がいかなる形状でも表面形状
を模したセラミック硬化体で表面を保護できる。
【0007】シース熱電対、あるいは熱電対保護管のよ
うに溶湯浸漬部が棒状あるいは柱状の金属部材では、セ
ラミック繊維の織布あるいは不織布で形成した中空のフ
レキシブルなスリーブを、金属部材の先端を包み込むよ
うに差込み、セラミックバインダーを含浸させて硬化さ
せても良いし、また一方の先端を封じてあらかじめパイ
プ状に硬化させたものを金属部材の先端から差込み、差
込んだ硬化体が抜けないように部材に係止しても良い。
【0008】金属部材を上記硬化体で包み込む場合、硬
化体内面と金属部材の間に、金属部材の膨脹代に相当す
る隙間を設けたほうが良い。又長さ方法の伸び縮みに対
応できるように硬化体は長さ方法に自由にスライドでき
るようにすることも必要である。硬化体を金属部材に係
止する際、緩やかな係止、つまり多少ガタのある結合に
して自由に動けるようにすることが好ましい。
【0009】本発明でセラミック繊維の織布、不織布と
は、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、
マグネシア等の酸化物、炭化物、窒化物等のセラミック
の繊維で織った布、あるいは不織布等である。布は単一
の繊維でもあるいは異なった繊維を混ぜたものでも良
い。硬化後の布の厚さは、使用する条件を勘案して決め
れば良いが、要は熱衝撃で割れないこと、そして上記し
たようなシース熱電対、あるいは熱電対保護管のように
温度を計る部材のような場合、目的温度に素早く昇温す
ることが必要であるので、ある程度薄くする必要もあ
り、この場合、0.2〜6mm程度の厚さが良い。
【0010】セラミック系液体バインダーとは、ケイ酸
塩、リン酸塩、クロム酸、クロム酸塩等の溶液、あるい
は各種ゾルーゲル類等のセラミック質バインダーをさ
し、これらのバインダーには必要に応じてセラミック粉
末、セラミック繊維、ウイスカー、等のセラミック質骨
材を混合しても良い。ケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリ
ウム、カリウム、リチウム等が、リン酸塩には、リン酸
アルミニウム等が、ゾルーゲルには、アルミナゾル、シ
リカゾル、ジルコニアゾル等が好適に使用できる。
【0011】本発明の金属溶湯部材とは、溶湯に直接浸
漬される部材、及び溶湯に直接浸漬されることはないが
溶湯が表面に接触する部位に使用される部材を総称する
ものである。
【0012】実施の形態を図面で説明する。 [図1の構造]図1は、シース熱電対、熱電対保護管の
様な先端部から溶湯に浸漬される棒状の金属部材に織布
スリーブの硬化体を嵌め込んだときの説明図である。織
布スリーブの硬化体は一方の端を縛って閉じられてい
る。棒状の金属部材と織布スリーブの硬化体の間には、
金属部材と織布スリーブの硬化体の膨脹量の差以上の隙
間が設けられており、金属部材の膨脹によって硬化体が
割れたりしないようになっている。 [図2の構造]図2は織布スリーブの端をセラミック糸
を編んで封じたものである。 [図3の構造]図3は図1の織布スリーブの硬化体の一
方の端を縛って閉じた部分を強化するためにセラミック
のキャップを織布スリーブの先に差込んで硬化させたも
のである。セラミックキャップと織布スリーブの隙間は
耐火物で埋められている。 [図4の構造]図4は、織布スリーブの硬化体と金属部
材を緩く係止した状態の一例を説明した図である。織布
スリーブは金属部材の伸び縮みに対して自由にスライド
できるように緩く係止したものである。 [図5の構造]図5は溶湯の樋に不織布を敷設して硬化
させたものである。
【0013】
【実施例】
実施例1 図1の構造の実施例 シース管としてSUS304のステンレス管(5mm
径)を使用したK熱電対(クロメルーアルメル)のシー
ス熱電対の溶湯浸漬部表面に、可燃性樹脂を0.2mm
被覆し、この上に4mm内径のアルミナ繊維で織ったス
リーブ(厚さ0.5mm)をかぶせ、先端部を糸でくく
って、ステンレス管をスリーブでくるみ、アルミナゾル
溶液を含浸せせた。乾燥後、650℃で2時間焼成し
た。アルミナ繊維スリーブは固く焼成、硬化された。ま
た可燃性樹脂は燃えてなくなり硬化したスリーブとステ
ンレス管の間には隙間があり、アルミナ繊維スリーブに
はわれは全く無かった。次にこれを1100℃に溶解し
た銅合金溶湯に直接浸漬した。われは全く発生しなかっ
た。またステンレス管の測温部は溶湯温度までわずか3
0秒で到達した。また溶湯に500時間浸漬しても繊維
スリーブの溶損はなく、問題なく測温できた。
【0014】実施例2 実施例1と同じくシース管としてSUS304のステン
レス管(3.2mm径)を使用したK熱電対(クロメル
ーアルメル)のシース熱電対の溶湯浸漬部表面に、可燃
性樹脂を0.2mm被覆し、この上に3mm内径のアル
ミナ繊維で織ったスリーブ(厚さ0.4mm)をかぶ
せ、先端部を糸でくくって、ステンレス管をスリーブで
くるみ、リン酸アルミ溶液(2)とジルコニア粉末
(3)を混合したスラリーを含浸させた。乾燥後、60
0℃で2時間焼成した。アルミナ繊維スリーブは固く焼
成、硬化された。また可燃性樹脂は燃えてなくなり硬化
したスリーブとステンレス管の間には隙間があり、アル
ミナ繊維スリーブにはわれは全く無かった。次にこれを
800℃に溶解したアルミ溶湯に直接浸漬した。われは
全く発生しなかった。またステンレス管の測温部は溶湯
温度までわずか30秒で到達した。また溶湯に500時
間浸漬しても繊維スリーブの溶損はなく、問題なく測温
できた。
【0015】実施例3 実施例1と同じくシース管としてSUS304のステン
レス管(5mm径)を使用したK熱電対(クロメルーア
ルメル)のシース熱電対の溶湯浸漬部表面に、樹脂テー
プを0.3mm被覆し、この上に4mm内径の炭化ケイ
素繊維で織ったスリーブ(厚さ5mm)をかぶせ、先端
部を糸でくくって閉じてステンレス管をスリーブでくる
み、アルミナゾル溶液を含浸せせた。乾燥後、600℃
で2時間焼成した。炭化ケイ素繊維スリーブは固く焼
成、硬化された。また可燃性樹脂は燃えてなくなり硬化
したスリーブとステンレス管の間には隙間があり、炭化
ケイ素繊維スリーブにはわれは全く無かった。次にこれ
を800℃に溶解したアルミ溶湯に直接浸漬した。われ
は全く発生しなかった。またステンレス管の測温部は溶
湯温度までわずか20秒で到達した。また溶湯に500
時間浸漬しても繊維スリーブの溶損はなく、問題なく測
温できた。
【0016】実施例4 実施例1と同じくシース管としてSUS304のステン
レス管(3.2mm径)を使用したK熱電対(クロメル
ーアルメル)のシース熱電対の溶湯浸漬部表面に、可燃
性樹脂を0.2mm被覆し、この上に3mm内径のアル
ミナ繊維で織ったスリーブ(厚さ0.4mm)をかぶ
せ、先端部を糸でくくって、ステンレス管をスリーブで
くるみ、リン酸アルミ溶液を含浸させた。乾燥後、60
0℃で2時間焼成した。アルミナ繊維スリーブは固く焼
成、硬化された。また可燃性樹脂は燃えてなくなり硬化
したスリーブとステンレス管の間には隙間があり、アル
ミナ繊維スリーブにはわれは全く無かった。次に硬化し
たスリーブにリン酸アルミ(2)にジルコニア粉末
(3)を混合したスラリーを0.2mm程度塗布し、乾
燥後、600℃で2時間焼成した。スラリーの塗膜は固
く焼成、硬化された。塗膜にはわれは全く無かった。次
にこれを800℃に溶解したアルミ溶湯に直接浸漬し
た。われは全く発生しなかった。またステンレス管の測
温部は溶湯温度までわずか30秒で到達した。
【0017】
【発明の効果】以上詳記したように、本発明は非鉄金属
溶湯に対して優れた耐熱衝撃性と,熱応答性、耐溶損性
を有し、非鉄金属鋳造分野の測温用シース熱電対の保護
管、熱電対保護管、ヒーターチューブ、溶湯移送管、溶
湯ポンプ、溶解キルンの内張等に対して顕著な効果が期
待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、先端部から溶湯に浸漬される棒状の金
属部材に織布スリーブの硬化体を嵌め込んだときの説明
図である。
【図2】図2は、織布スリーブの端をセラミック糸を編
んで封じたものの説明図。
【図3】図3は、セラミックのキャップを織布スリーブ
の先に差込んで硬化させたものの説明図である。
【図4】図4は、織布スリーブの硬化体と金属部材を緩
く係止した状態の一例を説明した図である。
【図5】図5は、溶湯の樋に不織布を敷設して硬化させ
たものの説明図。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基材金属の表面に重ね合せ、該表面形状
    に合わせて変形させたセラミック繊維の織布あるいは不
    織布にセラミック系液体バインダー、あるいは該バイン
    ダーにセラミック骨材を混合したスラリーが含浸され、
    織布あるいは不織布が硬化されてなることを特徴とする
    金属溶湯部材。
  2. 【請求項2】 先端から溶湯に浸漬される棒状あるいは
    柱状の金属部材の少なくとも該溶湯浸漬部分に、該部材
    の先端を包み込むように、セラミック繊維の織布あるい
    は不織布で形成した中空のフレキシブルなスリーブが被
    せられてなると共に、該スリーブにセラミック系液体バ
    インダー、あるいは該バインダーにセラミック骨材を混
    合したスラリーが含浸され、該スリーブが硬化されてな
    ることを特徴とする金属溶湯部材。
  3. 【請求項3】 上記硬化したスリーブと棒状あるいは柱
    状の金属部材の間に該金属部材の膨脹代以上の隙間がも
    うけられてなることを特徴とする請求項2に記載の金属
    溶湯部材。
  4. 【請求項4】 上記硬化したスリーブが金属部材から抜
    け落ちないように金属部材に緩やかに係止されてなるこ
    とを特徴とする請求項3に記載の金属溶湯部材。
  5. 【請求項5】 上記金属部材が金属シース熱電対である
    請求項4に記載の金属溶湯部材。
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