JPS61116284A - 金属溶解用ルツボ - Google Patents
金属溶解用ルツボInfo
- Publication number
- JPS61116284A JPS61116284A JP23690384A JP23690384A JPS61116284A JP S61116284 A JPS61116284 A JP S61116284A JP 23690384 A JP23690384 A JP 23690384A JP 23690384 A JP23690384 A JP 23690384A JP S61116284 A JPS61116284 A JP S61116284A
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- zirconia
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高周波誘導炉等に用いる金属溶解用ルツボの材
質の改良に関するものである。
質の改良に関するものである。
高周波誘導炉は種々の金属の溶解に幅広く利用されてい
るが、比較的高融点の金属や酸化し易い金属を溶解する
ことが多く、操業上、高温溶解（約１５００℃以上）、
迅速溶解または真空溶解を行なうことが多い。そしてこ
れに使用されるルツボは、一般に ■ 耐熱スポーリング性（耐熱衝撃性）に優れているこ
と。
るが、比較的高融点の金属や酸化し易い金属を溶解する
ことが多く、操業上、高温溶解（約１５００℃以上）、
迅速溶解または真空溶解を行なうことが多い。そしてこ
れに使用されるルツボは、一般に ■ 耐熱スポーリング性（耐熱衝撃性）に優れているこ
と。
■ 耐化学侵蝕性の高いこと。
■ 溶解金属及びスラグ等の付着が少なく、ルツボ内局
面の耐剥離性の高いこと。
面の耐剥離性の高いこと。
■ 耐熱性にとみ、かつ高温下でＱ安定度が高いこと。
等の特性が要求される。しかしてこれら各条件を満たす
ものとして黒鉛質、黒鉛−一酸化珪素質、アルミナ（Ａ
／ｇｏｓ）質、ジルコニア（ＺｒＯ鵞）質、マグネシア
（′ＭｌｉＯ）質等のルツボが広く使用されているが、
中でもジルコニア質が良い結果を示すことが知られてい
る。ジルコニア材は融点が２７１５℃であシ、また高温
における安定度を高くするためにライム（Ｃａｂ）や１
グネシアを加えて部分安定化した安定化ジルコニア材で
も２６００℃以上の高融点を有し、溶融金属やアルカリ
質のガラス溶融物等に対する耐蝕性に優れていると共に
、高温下での各種雰囲気中でも安定した耐久性を有して
いる。
ものとして黒鉛質、黒鉛−一酸化珪素質、アルミナ（Ａ
／ｇｏｓ）質、ジルコニア（ＺｒＯ鵞）質、マグネシア
（′ＭｌｉＯ）質等のルツボが広く使用されているが、
中でもジルコニア質が良い結果を示すことが知られてい
る。ジルコニア材は融点が２７１５℃であシ、また高温
における安定度を高くするためにライム（Ｃａｂ）や１
グネシアを加えて部分安定化した安定化ジルコニア材で
も２６００℃以上の高融点を有し、溶融金属やアルカリ
質のガラス溶融物等に対する耐蝕性に優れていると共に
、高温下での各種雰囲気中でも安定した耐久性を有して
いる。
しかるにジルコニア自体は部分安定（１，されていても
熱膨張係数が比較的高く、そのま＼ルツボとしたのでは
強度面および耐熱スポール性の面で問題が生じ易く、こ
のため、通常はルツボ製造時に粒度調整し、幾分粗い組
織にして、前記問題点を改善しているが、その反面、ル
ツボの組織を粗くすると溶融金属が付着しやすくなっ１
Ｌ化学的に侵蝕されやすくなるというように、前記■の
要件と■、■の要件とを両立せしむることか困難である
。
熱膨張係数が比較的高く、そのま＼ルツボとしたのでは
強度面および耐熱スポール性の面で問題が生じ易く、こ
のため、通常はルツボ製造時に粒度調整し、幾分粗い組
織にして、前記問題点を改善しているが、その反面、ル
ツボの組織を粗くすると溶融金属が付着しやすくなっ１
Ｌ化学的に侵蝕されやすくなるというように、前記■の
要件と■、■の要件とを両立せしむることか困難である
。
そこで現状では操業の安全性を確保するために■の耐熱
スポーリング性を重視し、■、■の耐化学侵蝕性及び耐
剥離性には十分な対策がとられていない。その念め溶融
金属がルツボの凹凸面にくい込み、冷却収縮の際にルツ
ボ材の表層部が剥離金属に随伴して剥離し、あるいは次
の金属溶解の際に剥離物が混入して非金属介在物を増大
し、品質不良、製品歩留り低下の原因となっている。
スポーリング性を重視し、■、■の耐化学侵蝕性及び耐
剥離性には十分な対策がとられていない。その念め溶融
金属がルツボの凹凸面にくい込み、冷却収縮の際にルツ
ボ材の表層部が剥離金属に随伴して剥離し、あるいは次
の金属溶解の際に剥離物が混入して非金属介在物を増大
し、品質不良、製品歩留り低下の原因となっている。
このような問題点を解決する念めに本発明者は先に、ル
ツボ本体の内周面にジルコニア金プラズマ溶射し、厚さ
約１ｎのジルコニア層を形成することによシルツボの内
周面が緻密化された金属溶解用ルツボを提案したが、こ
のようなジルコニア溶射層は単層被膜であるため本体と
の熱膨張係数の差が解消せず、往々亀裂を生ずることが
あって問題が完全に解決されているとはいえない。
ツボ本体の内周面にジルコニア金プラズマ溶射し、厚さ
約１ｎのジルコニア層を形成することによシルツボの内
周面が緻密化された金属溶解用ルツボを提案したが、こ
のようなジルコニア溶射層は単層被膜であるため本体と
の熱膨張係数の差が解消せず、往々亀裂を生ずることが
あって問題が完全に解決されているとはいえない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、ル
イポ本体の耐熱スポーリング性を保持したま＼、地金の
付着と溶損量の少ない金属。
イポ本体の耐熱スポーリング性を保持したま＼、地金の
付着と溶損量の少ない金属。
溶解ルツボを提供しようとするものである。
本発明者等は耐熱衝撃性を有する無機質耐火物よりなる
ルツボの内周面を含む器壁の表層にジルコニアを残留さ
せ、組織の緻密化と強度の向上をはかると、とにした。
ルツボの内周面を含む器壁の表層にジルコニアを残留さ
せ、組織の緻密化と強度の向上をはかると、とにした。
本発明の金属溶解用ルツボは単なる焼成物としてのルツ
ボ本体と、よシ緻密なジルコニア残留層とからなる複層
体として構成され、ルツボ本体に耐熱スポーリング性（
耐熱衝撃性）？：負はしめ溶融金属と接触するジルコニ
ア残留１層に耐化学侵蝕性と耐剥離性とを負はしめたこ
とを特徴としている。そしてこのような緻密なジルコニ
ア残留層全ルツボの内周面（ま次は稼動面）Ｋ形成せし
めるＫは該内周面をジルコニウム化合物、例えば塩化ジ
ルコニウム、酸塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、
酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム等の水溶液によＦ
） １０ Ｔｏｒｙ以下の真空度で減圧含浸した後加熱
処理することにより、空孔内に残留したジルコニウム化
合物ヲジルコニアに転化することができる。
ボ本体と、よシ緻密なジルコニア残留層とからなる複層
体として構成され、ルツボ本体に耐熱スポーリング性（
耐熱衝撃性）？：負はしめ溶融金属と接触するジルコニ
ア残留１層に耐化学侵蝕性と耐剥離性とを負はしめたこ
とを特徴としている。そしてこのような緻密なジルコニ
ア残留層全ルツボの内周面（ま次は稼動面）Ｋ形成せし
めるＫは該内周面をジルコニウム化合物、例えば塩化ジ
ルコニウム、酸塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、
酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム等の水溶液によＦ
） １０ Ｔｏｒｙ以下の真空度で減圧含浸した後加熱
処理することにより、空孔内に残留したジルコニウム化
合物ヲジルコニアに転化することができる。
上記のジルコニア残留層の形成は一種の浸透現象とみら
れ、ルツボの内周面を含浸した濃厚溶液により、まず該
内周面に接した内層の空孔中にジルコニウム化合物が浸
透され、含浸液がルツボ内部に向うにつれて浸透量が減
少する。
れ、ルツボの内周面を含浸した濃厚溶液により、まず該
内周面に接した内層の空孔中にジルコニウム化合物が浸
透され、含浸液がルツボ内部に向うにつれて浸透量が減
少する。
このことは後の実施例中のジルコニア残留量により実証
されるところである。このように内層に十分に浸透せし
めるＫは一定の時間を与えねばならず、この九め、ルツ
ボの内部と外部との差圧を調整し含浸液の浸透量が過大
にならぬようにする必要がある。なお、本発明における
ルツボ本体がジルコニアに限られぬことはいうまでもな
い。
されるところである。このように内層に十分に浸透せし
めるＫは一定の時間を与えねばならず、この九め、ルツ
ボの内部と外部との差圧を調整し含浸液の浸透量が過大
にならぬようにする必要がある。なお、本発明における
ルツボ本体がジルコニアに限られぬことはいうまでもな
い。
以下本発明の実施例を図面に従って説明する。
下記第１表の成分割合および下記第２表の粒度分布を有
する部分安定化ジルコニア粉末を用い、これに有機バイ
ンダー１重量慢および水５重量ｔｉＩ（いずれも部分安
定化ジルコニアに対する割合）を添加し、フリクション
プレスによって成形し、乾燥後、最高温度１７００℃の
トンネル炉にて焼成し内径１（ｊ０１ｍ＋、高さ２２０
１Ｋ。
する部分安定化ジルコニア粉末を用い、これに有機バイ
ンダー１重量慢および水５重量ｔｉＩ（いずれも部分安
定化ジルコニアに対する割合）を添加し、フリクション
プレスによって成形し、乾燥後、最高温度１７００℃の
トンネル炉にて焼成し内径１（ｊ０１ｍ＋、高さ２２０
１Ｋ。
厚さ１０露のルツボ本体を得意。得られ念ルツボの品質
特性を第３表に示す。
特性を第３表に示す。
第１表 ジルコニア質材料 第２表 粒度構成法
に上記のルツボの内側（内層）ＫＺｒＣノ４（Ｚｒ０ｚ
換算３６−含有）水溶液を用いて含浸処Ｍを行なう。図
に示す如くルツボ１ｔ−含浸槽２内にセットする。ルツ
ボ１は支持板５を介してスプリング４により押し上げら
れているので含浸槽２の蓋５に密着して含浸槽２との間
がシールされる。
に上記のルツボの内側（内層）ＫＺｒＣノ４（Ｚｒ０ｚ
換算３６−含有）水溶液を用いて含浸処Ｍを行なう。図
に示す如くルツボ１ｔ−含浸槽２内にセットする。ルツ
ボ１は支持板５を介してスプリング４により押し上げら
れているので含浸槽２の蓋５に密着して含浸槽２との間
がシールされる。
パルプ６．７を閉じ、パルプ８ｔ−開いて真空ポンプ９
によシ含浸槽２内を減圧下におき、パルプｔｏｔｃ開く
と含浸液タンク１１内の含浸液１２がルツボ１内に流下
し、ルツボ１と含浸槽２との差圧によりて含浸液１２が
ルツボ１の器壁内に浸透する。含浸槽内は真空度１０
Ｔｏｒγ以上に減圧され、ルツボ１内には稼動面を蓋う
に十分な含浸液１２で満たされでいる。とのようにして
１０分間継続して第１回目の含浸処理を終了する。なお
必要であればパルプｔｏｔ−閉じパルプ１５ｔ−開いて
コンプレッサ１４を稼動し含３先液面を加圧して加圧含
浸を行なう。
によシ含浸槽２内を減圧下におき、パルプｔｏｔｃ開く
と含浸液タンク１１内の含浸液１２がルツボ１内に流下
し、ルツボ１と含浸槽２との差圧によりて含浸液１２が
ルツボ１の器壁内に浸透する。含浸槽内は真空度１０
Ｔｏｒγ以上に減圧され、ルツボ１内には稼動面を蓋う
に十分な含浸液１２で満たされでいる。とのようにして
１０分間継続して第１回目の含浸処理を終了する。なお
必要であればパルプｔｏｔ−閉じパルプ１５ｔ−開いて
コンプレッサ１４を稼動し含３先液面を加圧して加圧含
浸を行なう。
含浸処理終了後は１５のバルブヲアけてルツボ内金加圧
することＫより、ルツボ内の含浸液１２をタンク１１に
還流し、ルツボ１ｔ−取シ出し、乾燥後１０００℃のト
ンネル炉にて加熱処理を行なうと浸透したＺｒＣ１ａが
酸化してＺｒ（ｈ となる。このような処理を１回行
なった場合を実施例■、５回繰返し九場合を実施例■と
して処理後の品質特性を測定し、スポーリング試験全行
ない、さらに実際に金属溶解に使用して耐化学浸蝕性、
耐剥離性を試験した。
することＫより、ルツボ内の含浸液１２をタンク１１に
還流し、ルツボ１ｔ−取シ出し、乾燥後１０００℃のト
ンネル炉にて加熱処理を行なうと浸透したＺｒＣ１ａが
酸化してＺｒ（ｈ となる。このような処理を１回行
なった場合を実施例■、５回繰返し九場合を実施例■と
して処理後の品質特性を測定し、スポーリング試験全行
ない、さらに実際に金属溶解に使用して耐化学浸蝕性、
耐剥離性を試験した。
品質特性の測定にはルツボの内周面からダイヤモンドカ
ッタで厚さ５ ｇ 、縦６０１ｔｌＬ、横５露の試験片
を切り出して”内層、とし同じく外周間から同一寸法の
試験片を切り出して１外層。
ッタで厚さ５ ｇ 、縦６０１ｔｌＬ、横５露の試験片
を切り出して”内層、とし同じく外周間から同一寸法の
試験片を切り出して１外層。
として第４表に示す試験項目の測定に用いた。
なお未処理のルツボからの試料片を比較例として用いた
。
。
上記の如（Ｚｒ０１はルツボの内層に残留して素材を緻
密化していることが気孔率、吸水率の低下及び圧縮強度
、曲げ強度の増加となって表れている。
密化していることが気孔率、吸水率の低下及び圧縮強度
、曲げ強度の増加となって表れている。
耐スポーリング試験はルツボｔ−１６００℃の電気炉中
で加熱した後、室温で放冷するサイクルを繰返すことに
よって行なうことができる。第１回目は２０分間炉中に
保持し、第２回目以後の保持時間は１５分とし１０回繰
返して亀裂の発生状態を調べた。その結果は第５表に示
す如（、Ｚｒ０ｔがルツボの内層に残留してもスポーリ
ング特性は比較例に比べて大差がなかった。
で加熱した後、室温で放冷するサイクルを繰返すことに
よって行なうことができる。第１回目は２０分間炉中に
保持し、第２回目以後の保持時間は１５分とし１０回繰
返して亀裂の発生状態を調べた。その結果は第５表に示
す如（、Ｚｒ０ｔがルツボの内層に残留してもスポーリ
ング特性は比較例に比べて大差がなかった。
次にルツボを高局波肪導炉内に設置してイン：ｒ ネ＃
７１３Ｃ材ｅ １５３ ＱナイＬ １５８０ａＣＫテ
４０分／１回のサイクルで４０回にわたシ連続溶解し念
。また比較の念めに、未含浸の金属溶解用ルツボ（比較
例）についても同様な操作を行なった。
７１３Ｃ材ｅ １５３ ＱナイＬ １５８０ａＣＫテ
４０分／１回のサイクルで４０回にわたシ連続溶解し念
。また比較の念めに、未含浸の金属溶解用ルツボ（比較
例）についても同様な操作を行なった。
このようＫして実際の使用に供された金属溶解用ルツボ
（実施例■、■及び比較例）Ｋついて耐熱スポーリング
性、溶損深さおよびルツボ性状を調べた結果を第６表に
示し、また別に１非金属質のかみこみによる鋳造品の表
面凹凸不良数及び不良率を第７表に示す。なお溶損深さ
Ｋついては湯面近傍部（４）とその他の溶湯接触部（Ｂ
）つ二箇所において調べ、またルツボ性状については地
金付着厚さくＱ及び剥離状況（至）ｔ−調べたものであ
る。
（実施例■、■及び比較例）Ｋついて耐熱スポーリング
性、溶損深さおよびルツボ性状を調べた結果を第６表に
示し、また別に１非金属質のかみこみによる鋳造品の表
面凹凸不良数及び不良率を第７表に示す。なお溶損深さ
Ｋついては湯面近傍部（４）とその他の溶湯接触部（Ｂ
）つ二箇所において調べ、またルツボ性状については地
金付着厚さくＱ及び剥離状況（至）ｔ−調べたものであ
る。
第６表 実用試験結果
上記第６表かられかるように、本発明に係るルツボ（実
施例■、■）は４０回の繰返し試験に耐えて、従来の耐
熱スポーリング性の優れ念ルツボと同程度の耐熱スポー
リング性を有し、実用上支障を来たすような亀裂は認め
られなかった。一方ルツボの内周面については比較例に
比べて損傷が非常に少なく、鋳造品の不良率が１１５（
実施例■）〜１／１０ （実施例■）となシ、耐化学侵
蝕性と耐剥離性が格段に向上した。
施例■、■）は４０回の繰返し試験に耐えて、従来の耐
熱スポーリング性の優れ念ルツボと同程度の耐熱スポー
リング性を有し、実用上支障を来たすような亀裂は認め
られなかった。一方ルツボの内周面については比較例に
比べて損傷が非常に少なく、鋳造品の不良率が１１５（
実施例■）〜１／１０ （実施例■）となシ、耐化学侵
蝕性と耐剥離性が格段に向上した。
以上の如く、本発明の金属溶解用ルツボによれば、該ル
ツボの大部分を占めるルツボ本体を単なるセラミック材
としながら、該セラミック材の浸透作用を利用して、器
壁の内層４ＣＺｒ（ｈを残留させた一体異組織の緻密な
構造としたことから、セラミック材の耐熱スポーリング
性を保持したま＼内局面の耐蝕性と耐剥離性が向上しで
いる。また本発明のルツボにおいては、上記の緻密な層
が本体と一体化している念め、プラズマ溶射層にみられ
るよう表本体との熱膨張の差による亀裂の発生がない。
ツボの大部分を占めるルツボ本体を単なるセラミック材
としながら、該セラミック材の浸透作用を利用して、器
壁の内層４ＣＺｒ（ｈを残留させた一体異組織の緻密な
構造としたことから、セラミック材の耐熱スポーリング
性を保持したま＼内局面の耐蝕性と耐剥離性が向上しで
いる。また本発明のルツボにおいては、上記の緻密な層
が本体と一体化している念め、プラズマ溶射層にみられ
るよう表本体との熱膨張の差による亀裂の発生がない。
図はルツボの含浸処理装置の部分断面図を表わす。
図中、
１・・・ルツボ ２・・・含浸槽３・・・支
持板 ４・・・スプリング５・・・蓋
６．７．８・・・バルブ９・・・真空ポンプ
１ｏ・・・バルブ１１・・・含浸液タンク
１２・・・含浸液１３・・・バルブ１４・・・コンプレ
ッサ１５・・・パルプ 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 同 東京窯業株式会社
持板 ４・・・スプリング５・・・蓋
６．７．８・・・バルブ９・・・真空ポンプ
１ｏ・・・バルブ１１・・・含浸液タンク
１２・・・含浸液１３・・・バルブ１４・・・コンプレ
ッサ１５・・・パルプ 特許出願人 トヨタ自動車株式会社 同 東京窯業株式会社
Claims (1)
- 無機質耐火物よりなるルツボの内周面を含む器壁の表面
にジルコニア（ＺｒＯ＿２）を残留させたことを特徴と
する金属溶解用ルツボ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23690384A JPS61116284A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | 金属溶解用ルツボ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23690384A JPS61116284A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | 金属溶解用ルツボ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116284A true JPS61116284A (ja) | 1986-06-03 |
Family
ID=17007459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23690384A Pending JPS61116284A (ja) | 1984-11-10 | 1984-11-10 | 金属溶解用ルツボ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61116284A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466040A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Yamahito Kogure | Mold for casting high-activity metal |
| JP2008267797A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属溶解用ルツボ及びその表面処理方法 |
| JP2009243723A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属溶解用ルツボ及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-11-10 JP JP23690384A patent/JPS61116284A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466040A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Yamahito Kogure | Mold for casting high-activity metal |
| JP2008267797A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属溶解用ルツボ及びその表面処理方法 |
| JP2009243723A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属溶解用ルツボ及びその製造方法 |
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