JPS6120646A - 溶融金属用保温剤 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、耐熱性無機質を成分として中央部の実が多孔
質よりなり、外周部に緻密な殻を形成する粒体で、溶鋼
、溶融アルミニウム等溶融金属の表面を覆って溶融金属
の保温、酸化防止ならびに溶融金属を収納する取鍋など
の耐火性内壁れんがの溶損を防止するなど、特徴のある
性能を持った溶融金属用保温剤に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、溶融金属、特に製鋼用取鍋中の溶融鋼の保温剤と
して籾殻、木粉、パルプスラッジ及びこれ等の改良剤な
ど有機質、ならびに、ひる石、頁岩、アルミナけい砂な
どの無機質が粒体状あるいは粉体状で使用されている。

この内、炭素源を含む有機質は溶融金属の熱で容易に炭
化燃焼し、大部分が消失する外、燃焼後のかさ比重が大
で、保温力の劣る欠点がある。加えて、炭素は溶融金属
と反応して、いわゆる浸炭現象を伴い、製出する金属を
異状にし、収率の低下が免れない。また、上記各種無機
質の保温剤は熱的変化が少ないが、かき比重が大で、一
定の保温力を得るには大量の使用となり、経済的でない
。一般的に溶融金属用保温剤として具備すべき性能とし
て、保温力の高いこと、溶融金属の表面が酸化されない
こと、浸炭現象を防ぐこと、保温剤の取扱いに伴う粉塵
発生がないこと、取鍋内面の耐火れんかに生ずる溶損を
防ぐことなどがあげられる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明者は以上のような各種性能を高度に保持すると共
に、前述した従来の保温剤の欠点をも解決できる新規な
保温剤の研究を続けた結果、機能に優れ、経済的でかつ
容易な方法で製造できる溶融金属用保温剤の開発に成功
し、先に特願昭５８−８２９２７号及び特願昭５８−１
５２２２７号において提案した。本発明は、これらに類
似し、更に改良された溶融金属用保温剤である。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係る溶融金属用保温剤は耐熱性無機質で構成し
、　かさ比重０．５以下、最大寸法３０ｍｍ以下で中央
部が多孔質の実（１）よりなり外周部に緻密な殻（２）
を形成する粒体の構造が特徴であるが、特に溶鋼の場合
は耐熱性無機質として５０重量％以上の酸化マグネシウ
ムを含む殻の構成物で、かさ比重０．５以下、最大寸法
３０ｍｍ以下３＋＋＋ｒｎ以上の構造のものが好適であ
る。

ここで使用する耐熱性無機質とは、窯業原料である硅酸
質、アルミナ質、粘土質、マグネシア質などであり、溶
融金属とは融点以上の温度を与え流動体になった金属で
、その温度は例えば、低融点合金の２５０℃前後より、
製鋼工業で実用される１６００℃前後をいう。無機質の
組成は溶融金属の温度に対応して決定する。本発明者は
この無機質材料を使って各種温度に適応した保温剤の構
造について研究をした結果、限定した範囲のかさ比重と
粒径寸法を持った粒体により溶融金属保温剤として高性
能が得られることを知った。粒体はその内部に移動しな
い空気を保有しているため、空気により優れた断熱効果
を保持できるが、この際空気の体積に関係のあるかさ比
重０．５以上では空気の体積が少なく、また、無機質の
量が相対的に多くなり何れの場合も熱伝導度を大きくし
、必要とする保温力を得るために多量の保温剤を使って
表面被覆することになり経済的でない。更に、かさ比重
の高い粒体は大量の取扱いにあたり流動性が悪化し、溶
融金属上に均斉な層厚で配置する場合、溶融金属表面で
の拡散移動が困難になる。粒体の寸法は保温効果、溶融
金属の酸化、粉塵の発生に顕著に関係する。保温剤で溶
融金属表面を覆ったとき、金属と上層空気との温度差に
伴う対流が保温剤を通して激しく生起する外、保温剤を
経る熱の伝導も急激であるため保温性を高めるためには
対流と熱伝導を軽減するような保温剤自身の物理的性質
が重要である。対流の作用は温度の勾配が一定のときは
移動する空気の流量に関係し、保温剤については物体間
の空隙の大きさ、形状、物体表面の＠Ｉ密などの影響が
ある。　かさ比重０．５以下の粒体については最大寸法
３０ｍｎ以上では相互粒体間の空隙が巨大になり対流が
強くなり従って保温能力は低減し、一定の保温力を保つ
ため大量の保温剤を要する。また、粒径が３Ｗ１１以下
の粒体では粒体間の接触面積が大きく熱伝導が犬になり
保温性を低下する外１球体の流動性が増して、取扱いが
困難になるなど実用的な限度を越すことになる。

以上のように１本発明の保温剤は上記特定の実と殻より
なる粒体で、かさ比重及び寸法に効果と実用上の範囲の
存在することを示したが、この条件範囲の内であれば必
ずしも真円の球体に限定されず又、粒体の寸法も上記範
囲内の組合せであれば、本発明の目的を達する。

溶融金属の容器である取鍋の内壁に使うれんがの材料と
して酸化マグネシウムの成分の高いマグネシアれんが、
マグネシアクロム系れんが、マグネシアカーボンれんが
などが使われるとき繰返し使用に伴い溶融金属の表層に
現れるスラッゾと酸化マグネシウムが反応して接触点で
溶損現象を起し、れんがの表皮を損耗して部分的に体積
を減少して遂には耐火れんがの取替や修理の必要が出て
経済的でなく、取鍋の稼動率を低下し問題である。

この対策にはスタッグ中に焼成したマグネシアを混合し
て溶損を低減する方法もあるが、マグネシアの量を増し
効果を挙げる方向を採ると、清浄鋼の製造が困難になる
とされている（特公昭５４−３０６４７）。

本発明の構造物である耐熱性無機質を成分とした殻を構
成するにあたり、この耐熱性無機質として５０重量％以
上の酸化マグネシウムを含むかさ比′重０．５以下、最
大寸法３０ｍｎ以下３ＩＩＩ１１以上の粒体を、酸化マ
グネシウムが主成分であるれんがを内装した取鍋の溶融
金属保温剤として使うことにより、取鍋れんがの溶損現
象を防ぎ、長期間にわたり上記れんがが損傷することな
く取鍋の稼動率を極度に向上させることができる。保温
剤に含ませる酸化マグネシウムの量は効果をより長期的
にするには無機質中小なくとも５０重量％が必要で、こ
れ以下では耐久性が十分でない。

本発明品の共通的特性としてあげられることに次の効果
がある。すなわち、構造物が耐熱性無機物からなること
から、浸炭現象が全く発生しないこと、ならびに粒体の
外周は緻密な殻を形成しているため接触により微粉化し
にくく、構造物による粉塵などの発生はなく、移動、運
搬、分散などの取扱性が極めて良好であることである。

以上のように、優れた特性を持つ構造体は容易に経済的
に製造することができる。その方法は、第１図に示すよ
うに、耐熱性無機質を主成分とする多孔質の中央部の実
（１）と、外周には緻密で強さをもった耐熱性無機質を
主成分とする殻（２）を形成した球体とすることである
。中央部の多孔質の実（１）は主成分である耐熱性無機
質のほかに、密閉された空間をもつ中空型耐熱性無機質
の微粒子、珪酸アルカリ質、マグネシウム無機塩類、な
らびに高分子合成樹脂又は澱粉質をもって構成する。又
、外周の殻（２）は微粒子の耐熱性無機質と珪酸アルカ
リ質をもって構成する。図はスケッチであって、殻（２
）から実（１）への移行が連続的な場゛合もあり、すべ
てがはっきりとした実と殻の境界を示すものではない。

処理手順として、中央部の多孔質素材である粒体の耐熱
性無機質と中空型耐熱性無機質及び珪酸アルカリを均一
に混合し、別に準備した分散液又は溶剤に混合した高分
子樹脂又は澱粉の高粘度液とを合せ、混合・混練する。

混練後の物性は容易に注型又は加圧転勤などで成型でき
る程度の量比とする。この混線物は回転するプレート上
又はロータリー型ドラムの中で外部より可及的僅かの力
を加えて回転しながら球体を形成させる。

次に、分散液又は溶剤を球体より除去するための乾燥を
行う。乾燥が終り揮発分を除去した多孔質粒体をマグネ
シウム無機塩類の水溶液中に浸漬して多孔質の内部まで
水溶液を含浸させる。続いて再び乾燥して固体のマグネ
シウム無機塩類を多孔質の内外部に固着させる。外周の
殻の形成には、微粒子の耐熱性無機質と水に溶解した珪
酸アルカリの液の混合液中に中央部の多孔質粒体を入れ
混合液を塗布するようにして皮膜をつくり、次に乾燥を
行い、珪酸アルカリの溶着力と耐熱性無機質の粒子によ
り強固な皮膜で殻（２）を形成させる。

中央部の多孔質及び殻を構成する耐熱性無機質には、酸
化マグネシウムの微粉末を容易に使用することができる
し、中空型耐熱性無機質の中空球体（３）としては天然
産パーライトの発泡品又はシラスバルーンなど市販のバ
ルーン類を使用できる。

マグネシウム無機塩類は塩化物、硫酸塩などで良い。上
記珪酸アルカリには珪酸ナトリウムを使い、多孔質部分
の実（１）には酸化珪素と酸化ナトリウムの量比で表現
するモル比として２〜４の範囲の珪酸ナトリウムを用い
、殻（２）として使う部分には、モル比として１附近の
メタ珪酸ナトリウムを用いると良好である。

かさ比重を必要値に保つために中空球体（３）の種類お
よびその配合比を調節する他、混線物を造るための合成
樹脂又は澱粉類の分散液の濃度及び混合量を調節する方
法をとることができる。市販の中空型バルーン品の単位
容積重量は０．２であり、構成物として粒体全体のみか
け比重を下げる効果は大きく、又、合成樹脂又は澱粉液
の添加量は耐熱性無機質に対して１００〜２００重景％
である。この合成樹脂又は澱粉液中の分散液は乾燥によ
り気化し、多孔質の粒形内に空間として残り、比重を低
下させる。かくして処理を終えた溶融金属用粒体はその
まま溶融金属液の上に投入すると、直ちに保温剤として
の性能を持つことが可能になる。この保温剤の必要な耐
熱性能は構造物となる耐熱性無機質の種類によって決ま
るので、前記各種無機質のなかから用途に応じて適当に
選べばよ・い。例えば、製鉄用保温剤には酸化マグネシ
ウムを採用することが可能である。珪酸ナトリウムのモ
ル比２〜４の溶融温度は８００℃前後、モル比１附近の
メタ珪酸ナトリウムは１１００℃前後であるが、高温の
融点附近でマグネシウム無機塩類中のマグネシウム、又
は、高温下で塩類より酸化物に変化した酸化マグネシウ
ム、ならびに、殻に対して単独に添加した酸化マグネシ
ウムの共存において著しく高融点の無機質に変質するの
で、溶融金属の表面に分散された本発明になる保温剤は
熱的に安定に存在できる。

以下、実施例により本発明の保温剤を更に具体的に説明
する。

〈実施例〉 マグネシア１００重量部、パーライトバルーン（宇部興
産株式会社、パーライト特１）４０重量部、珪酸ナトリ
ウム（目木化学工業株式会社、粉末３号品）５部を混合
し、別に準備した馬鈴薯澱粉の３重量％の膨潤液１８０
部を混練して粘稠な成型素材をつくった。これを細分割
して円盤上にて転勤し、直径１２ｍの球体とし、７０℃
にて２時間、１５０℃にて３時間乾燥した。次に、硫酸
マグネシウムの２０重量部水溶液の中に浸漬し、５分後
に取出して、７０℃にて２時間、１５０℃にて３時間乾
燥し、多孔質で軽質の球体を得た。続いて、メタ珪酸ナ
トリウム５水塩（石田化学株式会社製）１００重量部、
マグネシア１００重量部、水２００　：！Ｉｔ量部を均
一に混合した液の中に球体を入れ、表面に液を付着させ
、乾燥機により７０℃にて２［１，￥Ｉｎ、　１．５０
℃にて３時間乾燥した。

その結果得られた粒体のみかけ比重０．２９、粒径範囲
］、１．５＋ｎｍ〜１０．７ｍｍ、酸化マグネシラｌ、
の含量は球体中６８％であった。この粒体１８０ｋｇを
２５０トンの溶鋼の入った取鍋に均一に散布した。厚さ
は５０＋ｎｍであった。入湯後の保温効果、酸化防止効
果、粉塵防止効果について調査したが、比較のため溶融
金属用保温剤として市販されている焼判を同じ厚さに被
覆した場合についても実験した。出鋼時の溶鋼の温度は
１６８５℃であった。

結果を表１に示す。

表１のように、本発明による粒体使用からなる保温剤は
保温効果、酸化防止効果、防塵効果について優れた特性
を持っていた。また、浸炭現象なども認められなかった
。

表１において、３０分後の温度低下は湯温計測用の熱電
対により測定し、酸化防止効果は表面の状態でｍ察し、
その◎印は無変化を、Δ印は軽度の変化を示す。また、
防塵効果は粉塵の降下など空中飛散の度合を観察したも
ので◎印は降車がほとんど認められない状態を、ｘ印は
発塵とＩＩ？塵とが共に甚しい状態を示す。

表１

【図面の簡単な説明】

第１図は粒体の一例を示す拡大断面図である。 （１）多孔質の実　　　　（２）緻密な殻（３）中空球
体 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　構造物が耐熱性無機質からなり、かさ比重が０．５
   以下であって、中央部が多孔質の実（１）よりなり、外
   周部に緻密な殻（２）を形成する粒体よりなる溶融金属
   用保温剤。 ２　耐熱性無機質が少なくとも５０％の酸化マグネシウ
   ムを含むものからなる特許請求の範囲第１項記載の溶融
   金属用保温剤。 ３　粒体の径が３〜３０ｍｍである特許請求の範囲第１
   項記載の溶融金属用保温剤。 ４耐熱性無機質が少なくとも５０％の酸化マグネシウム
   を含んだものからなり、粒体の径が３〜３０ｍｍである
   特許請求の範囲第１項記載の溶融金属用保温剤。 ５　多孔質の実（１）は酸化マグネシウムとパーライト
   又はシラスバルーン等の中空球体（３）との混合物であ
   る特許請求の範囲第１項記載の溶融金属用保温剤。 ６　緻密な殻（２）は酸化マグネシウムとメタケイ酸ソ
   ーダとの混合物である特許請求の範囲第１項記載の溶融
   金属用保温剤。