JPS5951382B2 - 押湯上面保温板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼の造塊時、押湯部溶鋼上面を速かに且つ長時
間加熱し、鋼塊の偏析を低減、歩留りの向上を目的とし
た押湯上面保温板に関する、鋼の鋳造時、押湯部を保温
し、凝固時の収縮に伴うパイプの発生を防止し、歩留り
の向上を図ることは公知である。

此の押湯部保温に於て、その上面用保温材としては、主
としてＡＩ−ＱＣａ−８ｉ等の易燃性金属粉と酸化剤か
ら成る組成物（粉末、顆粒、ボード等）を押湯部の溶鋼
上面に投入、或いは配設しその発熱反応を利用する事が
一般に行われている。

又、此れ等は鋼塊の収縮に伴うパイプの発生を防止する
と云う従来の考え方から、押湯頭部の引は寸法及び外観
的形状史から良否を判断、それに対応すべくその組成は
易燃性金属の含有量例えばＡ１１５〜２５重量％、発熱
量１．５００〜２．５００ＣａＩ／ｇｒ程度の範囲に於
て経験的に加減、調整しているのが通常である。

処が、最近鋼の高級化に伴いその内部組成の均質化の向
上及び経済性の追究による歩留り向上の必要性に迫られ
るに至っているが、特に凝固時間が長くなる中型鋼塊（
４〜５トン）以上に於てはその過程に於ける複雑な動的
因子も絡み技術的困難さが伴っている。

この押湯部保温材の中で鋼塊に与える影響の特に大きい
押湯上面保温板については従来の如き特性のものでは改
善の効果は全く表われていない。

そこで本発明者らにおいて種々検討の結果鋼塊の押湯部
及び底部の偏析を低減させるには鋼の凝固過程に於ける
一般的理論から保温板を配設した場合、溶鋼からの抜熱
を少くする為連焼昇温させる事、又引続き溶鋼温度以上
の温度をなるべく長時間保持させ押湯部の溶鋼温度の低
下を抑制する事が必要であるとの見解に立った。

併しながら此の様な条件を満す保温板は検討の結果、少
くとも易燃性金属である例えばＡＩ粉など従来の２〜３
倍を必要とする為容量及び重量的に過大となり、押湯部
の溶鋼上面への投入スペース、或いは安全作業の点から
も大きな障害となり実用上困難が生ずる。

又、此れ等２〜３倍のＡ１粉などを通常の容積に封じ込
めれば燃焼の緩衝剤として使用するＡＩ残灰又は珪砂等
の耐火性物質の量はその分減り一旦着火燃焼し始めた後
はその高熱に依り、燃焼速度は可及的に早くなる為持続
性は逆に低下する事となる。

本発明は少くとも２〜３倍のＡＩを従来の容量の中に封
じ込め、而も連焼性と連添持続性を共有させた保温板を
提供するものである。

本発明押湯上面保温板の構造及び組成と作用を詳しく説
明すれば次の通りである。

基本的には本発明にかかる押湯上面保温板は押湯式の溶
鋼に接する層（以後下層と呼ぶ）と、該層の上部に接し
下層の放熱を封する為の層（以後上層と呼ぶ）の二層か
ら構成される。

下層は溶鋼接触と同時に着火、連焼して溶鋼温度迄の昇
温を早める。

引き続き持続的燃焼へ移行するので溶鋼温度以上の高温
を長く維持する。

該下層は此の様な本発明での必要な特性を果す主役の層
であり、従ってＡＩの含有量は従来の３〜４倍（５０〜
７５重量％）にも及ぶものが包含される。

組成は次の通りである。

ＡＩ粉−１００メツシユ １５〜４０重量％ＡＩ
粒＋５０〜−１０メツシュ ３５〜６０重量％加熱膨張
性物質 ０．５〜１．５重量％酸化剤
１０〜２．５重量％助燃剤
０．５〜２．０重量％繊維物質 ２．
５〜５重量％結合剤 ３〜７重量％
該組成中特に−１００メツシユの微細なＡＩ粉と、逆に
＋５０〜−１０メツシユの粗粒のＡＩ粒と加熱膨張性物
質（酸処理黒鉛等）を混合使用している処に本発明の特
徴の一つが有る。

ここに例れば一１００メツシュとはタイラーの１００メ
ツシユのふるいを通過するもの、＋５０メツシユは同５
０メツシユのふるいを通過しない大きさのものをいう。

即ち上記微粉は着火及び燃焼が早く直ちに溶鋼温度迄の
昇温をもたらす。

従って粗粒のＡＩは極めて高温雰囲気に晒され既に溶解
融合し、酸化燃焼の目的を達しないと思われるが加熱膨
張性物質により燃焼初期既に下層は膨張多孔質化し、Ａ
Ｉの各粒子子は互いに隔離されている為融合なく溶解し
た粒状のま・にて存在しているのである。

従って粗粒のＡＩは残った若干の酸化剤と多孔質化した
空間へ熱対流にて侵入する空気中の酸素にて更に酸化燃
焼を持続する。

助燃剤は主としてタレオライドや螢石等の弗化物が効果
的で、ＡＩ衣表面酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）を溶解させＡＩ
を完全に燃焼させる。

添加する量はＡＩ量に依り経験的に決定する。

繊維物質はパルプ又は石綿やスラグウール等の有機又は
無機質であってもよく要するに主として常温での強度を
有する為のものである。

結合剤はフェノールレジン、尿素柑脂、テ゛キストリン
、繊維素グリコール酸ナトリウム等の有機質が良い。

この他に燃焼速度を調整するために必要に応じて下層に
耐火性物質（Ａ１残灰）を５重量％以下加えてもよい。

上層は２つの大きな役割りを有する。

１つは該層が自ら酸化燃焼して膨張多孔質断熱層を形成
し下層の放熱を封じる事であり、他の１つは自らを酸化
燃焼させることにより下層への酸素の供給を抑制する事
である。

高温化し、酸化が加速状態にある下層はこれによって燃
焼が抑制される。

この点に本発明の他の１つの特徴が存在し、この技術思
想が燃焼を持続させる所以である。

上層の組成は下層に要求される燃焼持続時間との関係に
於て決定すべきであり、適正なものは次の通りである。

ＡＩ粉及び粒−２０メツシユ １０〜２５重量％耐火
性物質（ＡＩ灰）２０〜５０重量％ 加熱膨張性物質 １０〜２０重量％酸化剤
５〜２０重量％助燃剤
１．０〜３．０重量％繊維性物質
２〜５重量％結合剤 ３〜７重量
％ＡＩの粒度及び添加量は使用される鋳型の大きさによ
って適宜に決定される。

耐火性物質はＡＩ残灰等によるＡｌ２Ｏ３が適当である
。

加熱膨張性物質は酸処理黒鉛、蛭石等の加熱して膨張す
る性質を有する物質ならいずれでも良い。

酸化剤は酸化鉄又は二酸化マンガン等で良いが大量に添
加すれば過度に連焼性となり又下層への酸素の遮断の効
果が不充分となるばかりか還元された金属が断熱性を妨
げるので好ましくない。

助燃剤は下層と同じくタレオライドや螢石等の弗化物が
好ましい。

ＡＩ粉や粒の表面酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）を溶解させＡＩ
の完全な燃焼をもたらす。

その添加量はＡＩ量の多少により加減される。

この保温板製造時には通常各成分混合物を水に練ってス
ラリー状としこれをその下方から吸引脱水して成形する
のであるが、かかるとき各成分、特に鱗片状の加熱膨張
性物質又は繊維物質は層状に成層、積重ねられる。

しかしこのようにしてつくられると、前記加熱膨張性物
質は上下方向に膨張し、周囲方向への膨張が不足する傾
向がある。

即ち保温板に於ては実施中周囲方向への膨張に稍不足の
点有り、断熱板と保温板との隙間が生ずるものも見受け
られた。

この原因は蛭石や酸処理黒鉛等加熱時厚さ方向へ膨張す
る性質を持った鱗片状の加熱膨張性物質はスラリー状と
し吸引脱水成形時に吸引面に平行に成層する為保温板は
主として上下方向に膨張する為である。

これは保温板の断熱性向上には効果的であるが保温板周
囲の隙間を埋める作用は乏しく、そこからの放熱が懸念
された。

従って組成中に於る鱗片状加熱膨張性物質を成層せしめ
ず混在させた周囲帯を保温板全周に配設させ燃焼時多方
向に均一に膨張させることにより隙間の充填を完壁なら
しめ熱放散も充分に抑える事が出来た。

実施例 １ 下層 上層 ＡＩ粉−１５０メツシユ ２５重量％Ｎ粒＋４０〜
−１０メツシュ ４０〃 ＡＩ粉−２０メツシユ １５重量％Ａ
ｌ灰（２５％ＡＩ含有）３６〃 酸処理黒鉛 １．５ ／ｌ ｌ、Ｑ ｔｔ蛭 石
１９〃クレオライト
１．５ 〃 ２ 〃酸化鉄 ２ｏ〃１
５〃 パルプ ５〃 ５〃 フェノールレジン ７ 〃 ７ 〃上記の如
き組成を水にて練ってスラリー状とし吸引脱水にて先ず
１５ｍ／ｍ厚さの上層を成形、その上に続いて２０ｍ／
ｍ厚さの下層を重ねて成形し７２０ｍ／ｍ Ｘ ８５０
ｍ／ｍ広さの２層型とした後、両層を貫通する等間隔の
１２ケの径７ ｍ／ｍのガス抜き穴をあけ本発明になる
保温板（２１ｋｇ）を作った。

これと対比の為従来の保温板即ち下記組成ＡＩ粉−５０
メツシュ １０重量％ＡＩ灰（２５％ＡＩ
含有）５０重量％ 蛭石 ２０重量％クレオライ
ト ２重量％酸化鉄
８重量％パルプ ３重量
％ フェノールレジン ７重量％のものをスラ
リー状として吸引脱水にて３５ｍ／ｍ厚さに成形、同じ
＜ ７２０ｍ／ｍ Ｘ ８５０ｍ／ｍの保温板（２０ｋ
ｇ）を作った。

これをギルド鋼（構造用炭素鋼）の１０トン下注ぎ用鋳
型の上部に予じめ吊した後注湯した（押湯部温度＝ １
５００℃）。

凝固後の押湯部（トップ）及び底部（ボトム）のＣ偏析
率を求めた結果は第１表の通りである。

本発明の保温板では押湯部（トップ）の標準切捨て位置
から２％アップの切り捨て位置に於てもＣ偏析率は＋１
５％であり、合格基準の＋１６．５％未満をクリアーし
て居り、２重量％の歩留り向上が可能であることを立証
した。

又底部の最大負偏析率も少く良好な鋼塊であることも示
している。

又、保温板の対角線の交点に穴をあけ溶鋼に接触する側
の面からｌｏｍ／ｍ上の位置の温度を自動記録計にて測
定し燃焼曲線を求めた。

結果は図面に示すグラフの通りである。

図中１は本発明の保温板、２は従来の保温板の場合を示
す。

本発明の保温板と、従来の保温板との溶鋼温度到達時間
及び溶鋼温度を割る時間を比較すれば第２表の通りであ
る。

本発明の保温板は溶鋼温度到達時間が極めて早く、而も
溶鋼温度を割る時間が遅いことが判る。

又図面のグラフにて明らかな如く曲線１は着火後−先ず
１，６００℃迄昇温しその後−頁中だるみし再び昇温し
て居り前述した本発明の２つの特徴が立証されている。

実施例 ２ 下層 上層 Ａ１粉−１５０メツシユ ２５重量粂Ａｔ粒＋
５０〜−２０メツシュ ３５〃Ｎ粉−３０メツシユ
１２重量％Ａｌ灰（２５％Ｎ含有
） ４゜５／／４３／／酸処理黒鉛 １．５／／
１／／ 蛭 石 １５〃クレ
オライト ２ 〃 ２ 〃酸化鉄
２０ ｔｔ １５ ｔｔパルプ ５〃
５〃 フェノールレジン ７ 〃 ７ 〃上記
の如き組成を水にて練ってスリラー状とし吸引脱水によ
り先ず１５ｍ／ｍ厚さの上層を成形、その上に１５ｍ／
ｍ厚さの下層を重ねて成形し６７０ｍ／ｍ ｘ ６７０
ｍ／ｍ広さの２層型保温板を成形した後、両層を貫通す
る等間隔の９ケの径７ ｍ／ｍのガス抜き穴をあけ本発
明になる保温板（１４ｋｇ）を作った。

これと対比の為実施例１と同一組成から成る従来の保温
板（６７０ｍ／ｍ ｘ ６７０ｍ／ｍ、１３ｋｇ）とを
ギルド鋼（構造用炭素鋼）の６トン下注ぎ用鋳型の上部
に予じめ吊り下げた後注湯した。

凝固後の押湯部及び底部のＣ偏析率は第３表の通り。

本発明の保温板はトップ標準切捨て位置から％アップし
た位置に於ても＋１６．２５％であり正偏析合格基準＋
１６．５％未満をクリアーして居り３重量％の歩留り向
上が可能である事を立証した。

この他４トン、２０トン、３０トンに於ても実施したが
いずれも偏析の低減とともに、従来品に比べ夫々２．５
重量％、３．０重量％、２．１重量％の歩留り向上を示
した。

実施例 ３ 実施例２に示す組成の本発明の保温板に於て、その周囲
に巾５Ｑｍ／ｍの上述の如き鱗片状の加熱膨張性物質を
成層せしめず混在させた周囲帯を設け、その広さが６７
０ｍ／ｍ Ｘ ６７０ｍ／ｍ広さに成る如く成形したも
のと、周囲帯の無い実施例２の保温板との効果の比較を
ギルド鋼（構造用炭素鋼）６トン下注ぎ鋳型に予じめ各
々吊して行った。

尚本発明による多方向性の周囲帯は実施例２の上層体と
同一組成としたものを水ににて泥状に練り巾５９ｍ／ｍ
丈寸法を縮めて成形した本発明の２層の保温板の周囲に
所定量を詰め軽くプレスして成形した。

凝固後の各鋼塊の押湯部及び底部のＣ偏析率は第４表の
通りである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の保温板及び従来の保温板の燃焼曲線を示
すグラフである。 １が本発明保温板の場合、２が従来の保温板の場合を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ −１００メツシユのＡＩ粉１５〜４０重量％と、＋
   ５０〜−１０メツシユのＡＩ粒３５〜６０重量％と、加
   熱膨張性物質０．５〜１．５重量％と、酸化剤１０〜２
   ５重量％と、助燃剤０．５〜２．０重量％と、繊維物質
   ２．５〜５重量％と、結合剤３〜７重量％を含有する下
   層体と、−２０メツシユのＡＩ粒及粉１０〜２５重量％
   と、耐火性物質２０〜５０重量％と、加熱膨張性物質１
   ０〜２０重量％と、酸化剤５〜２０重量％と、助燃剤１
   ．０〜２．０重量％と、繊維物質２〜５重量％と、結合
   剤３〜７重量％とから成る上層体とを一体に成形した２
   層から成る押湯上面保温板。 ２ 下層及び上層中心部は成分物質を層状に積重ね上層
   周囲部はその全周に加熱膨張性物質を成層せしめず、多
   方向に膨潤させる如く混在させた特許請求の範囲第１項
   記載の押湯上面保温板。