JPS6166607A - 振動鋳込み方法 - 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、耐火物に関するものであり、更に詳しくは、
粒度調整した耐火物原料に添加された磁化性補強材に　
１石または永久磁石による磁界を作用させると磁化性補
強材が磁界の磁力線方向に並ぶ性τ′（を利用し、磁化
性補強材の配向を所望の方向にコント０−ルすることに
より、耐火物使用時の割れＫｌ（セ、剥離１（Ｊ傷を軽
減した０耐用性耐火物を製造することのできる振動鋳込
み方法を提供するものである。

（従来の技術） 耐火物の損１０機横０主なものは溶損、スポーリング損
１ｇ３、摩耗などである。この中で最も重視されている
のがスポーリング１０傷であり、スポーリング損１セの
軽減ししくは解潤のために、使用原料、粒度構ｆ１．な
どの改善が８Ｈされている。しかし、使用原料、粒度Ｊ
Ｍ成イ【どの敗色だけでは限界があり、鋼繊維添加によ
る耐久ポーリング性改良が鋭意進められでいる。

この鋼４Ｉ＆維添加の目的は、耐火物の引張り強さ、靭
性を向上させることである。りなわら、耐火物の補強材
としてｍ繊維が添加される。このためにはｍ繊維が引張
り応力と同方向に並んでいる場合その効果が大きい。

耐火物稼動面が急激に加熱されたとぎ、耐火物内部に発
生する応力は第２図に示すように、稼動面近傍では稼動
面に垂直方向、平行方向とも圧縮応力が発生し、【れよ
り内部では両方向とも引張り応力が発生する。特に稼動
面に垂直方向の引張り応力が大きい。耐火物は一般にこ
の引張り応力圃の部分で稼働面に平行に割れる。この割
れ発生により、割れた部分全体が剥離し、あるいは剥離
を免れたとしても割れ発生により熱伝尋が著しく低下し
、稼動面付近は非常に高温にさらされ、スラグ等による
溶損が激しくなる。よ／ｊ、割れＩζ部分には加熱の繰
返しにより稼動面に平行方向く巾方向）に引張り応力が
発生し、稼動面に垂直な割れが発生する。この割れ発生
によりスラグ等の侵入による溶損並びに耐火物細分割化
による剥＃を損（セの進行等が起り、耐火物の損傷が著
しくなる。

したがって、耐火物の耐用性向上にはこの稼働面に平行
に発生する割れ防止が最も重要であり、稼動面に対して
垂直方向の引張り強さを増加させる必要がある。このた
めには耐火物に添加した鋼繊維が主に稼働面に垂直方向
に並んでいることが望ましい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の鋼繊維含有耐火物は粒度調整された耐火原料にバ
インダーおよび鋼繊維を単に添加混練し、主に振動ｋＩ
込み方法により製造されているため、補強材としＣ添加
した鋼繊維は全方向にランダムに並んでおり、したがっ
てこの稼働面に平行な割れ防止には確率的に３分の１し
か働いておらず、逆に稼動面に平行で厚さ方向に配向し
ている鋼繊維は割れ発生を助長している。

したがって、補強材のｆｆ’ｌ　２Ｍ維添加による引張
り強さ増加も１革かであり、耐スポーリング性が若干向
上するのみであり、また、引張り強度増加のためには、
？Ｉｌｉ強打添加偵をさらに増加する必要があり、この
増量により溶損の増大、コストアップなどの悪い結果と
なる場合もある。

本発明は、上述の問題点を解消して、選択的に耐火物稼
働面に垂直方向の引張り強さを高め、割れ損傷、剥２Ｉ
ｌ旧（Ｑを軽減し、更に補強材添加量の減少により、溶
１（１ｂ軽減し、耐用性が著しく向上した耐火物の製造
方法を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解消するための手段〕

本発明者らは、磁界の中に磁化性補強材を置くとこの補
強材が磁力線方向に並ぶことに着目し、この性質を利用
すれば上述の目的達成のために有効であることを見出し
た。

なすわら、本発明は、耐火物を製造するにあたって、磁
化性補強材を含む耐火物原料に磁界を作用させて該補強
材の配向を制御する振動鋳込み方法である。

本発明の方向において用いられる耐火物原料は、珪石、
ロー石、耐火粘土、耐火頁岩、アルミナ、黒鉛、炭化珪
素、クロム鉄鉱、マグネシアクリンカ−、ドロマイトク
リンカ−、ジルコン、ジルコニアなどの一般の耐火粗原
料を粉砕して粒度調整し、次いでこれにバインダーなど
の添加物のほか、本発明に従って磁化性補強材を添加し
、通常のミキサー、混練フレット、などで混練したもの
である。

本発明において用いられる磁化性補強材は、は械的強度
が大きく、かつ磁化性のものであればいずれの材料でも
よい。例えば、コバルト、ニッケル、鉄などの金属、お
よびこれらの合金、ならびに炭素繊維、セラミックおよ
び合成樹脂などの非磁化性材料と磁化性材料との複合材
料などがある。

しかしながら、補強材の形状は、本発明の目的達成の観
点から球状、立方体状などの等方性の形状ではなく、繊
維状、糸状、（１状、模状、矢尻状などの異方性の乙の
であることが望ましい。

補強材として磁化性鋼繊維を含有する耐大物原料（鋼繊
維３右の耐火性練土）を用いて、本発明によりそれを鋳
込むための装置例を参照しつつ、本発明の方法を具体的
に説明する。

第１図は、この装＆ｊｌ　Ｍの重要を示す図である。

磁石１のＮ、Ｓ両極間に挿入された成形枠３の中にｎ４
繊維含右練土２が充填されている。磁石１による磁界に
よって磁力線方向に並ぶように力が鋼繊維に馳く。静１
背の状態では、練土の粘性が昌いこと並びに棟上中の粗
粒に邪脆されることがら。

殆ｌυどが充填された状態のままで全方向にランダムに
並んでいる。

これに対し、振動発生装置６により凍土２に振動を与え
ると、チキソド（〕ピー性により練土の流動粘性が低下
し、８Ｐ１繊維は限界の磁力線方向に動ける状態となり
、凍土中の粗粒には邪廣されるが微粉部では磁力線方向
に並ぶことができ、主に磁力線方向に並んだ鋼ｌＩ紺金
含有耐火物得られる。

ここで騒炎石の磁力線を有効に練土中のｍ繊維に動かけ
るため、１１１石と振動板の間にジ１磁化性磁力線絶縁
板を挿入することが好ましい。

本発明により得られた鋼繊維含有耐火物は、鋼繊維の並
んだ方向の引張り強さに著しく向上し、したがってこの
ｍｍｍの並んだ方向と直角面を稼動面として使用すれば
最も損傷されや寸い稼動面の急激加熱により内部に生ず
る引張り応力に対して高い抵抗性を示し、割れ損傷、剥
離損傷が大ＩＪに軽減される。また、従来の全方向にラ
ンダムに並んでいるのに比べ、ｔ１４ｍ帷が主に稼動面
に垂直に並んでいるため！１１１１！維添加量が減少で
き、溶損す軽減される。

本発朗に使用１′る磁石としては電磁石あるいは永久磁
石が使用できるが、磁界の強さが容易に変えられ、鋼繊
維の並ぶ量を」ントロールできる電磁石の方がより適し
ている。鉄心断面積及び磁束密瓜等は成形形状に応じて
決められるが、電磁石の鉄心断面積は矩形形状の場合、
鋼繊維を並ばせる方向に垂直な面の面積に笠しいか、ま
たは少なくとしその５０％以上が好ましい。

鉄心断面積が大きりざると、鉄心が高価となり、経湾的
に不利Ｃあり、また５０％未満では鉄心から外れた部分
の鋼ＩＩ雑の並びを目的方向に制御し難くて好ましくな
い。鉄心の磁束密度としては０．１Ｗｂ／Ｔｒ１．２か
ら最大磁束密度までである。

飽和磁束密度（珪素鋼板の場合的１．７ｗｂ／ＴｒＬ２
）が適しており、Ｏ，１ｗｂ／ｙｒｔ”未満では磁力線
強さが弱く、鋼ｍ維を目的方向に並ばせ得ないため不適
当である。

振動装置としては一般の撮動鋳込みに使用されているニ
ーラスモーター（商標）、バイブレータ−１油圧ピスト
ン等が使用できる。

成形用枠としては非磁化性のステンレス、木材、プラス
チック等が最良であるが成形形状等によっては鉄等の磁
化性材質も使用できる。

非磁化性受台としては、ステンレス、木材、プラスチッ
ク等が使用できるが、厚みが１０ｃｌＲ以上が好ましい
ことがら軽量で取扱い容易な木材、プラスチック等が最
良である。成形用枠、受台への非磁化性材質使用叩出は
、磁化性材質の場合磁力線が主にこの部分を通り、耐火
性練土中の鋼繊維への磁力線の動きが弱くなるためであ
る。

この態様で使用する耐火性棟上は珪石、ロー石、耐火粘
土、耐火頁岩、アルミナ、黒鉛、炭化珪素、クロム鉄鉱
、マグネシアクリンカ−、ドロマイトクリンカ−、ジル
コン、ジルコニアなどの一般の耐火原料を粒度調整し、
これにＭ　Ｒ１’　ｉｆｆ、バインダー及びその他添加
物を加え、通常のミキサーで混練したムのが使用できる
。

磁化性補強材として添加するｔＮ　ＩＱ維は磁化性のも
のであれば使用でき、その太さは断面積で０、００　ｂ
〜３　ｍ１ｒＬ２、Ｌ＜ａＧＪ　２〜５０７ＦＬ７／ｌ
、　添加孕は０．５〜１０％が最適である。

鋼ＩＡ絹の断面積が３ｍｍ”を越える場合は使用時の耐
食性が劣り、０．００５ｒｒｔｒｒｔ２未満の場合は鋼
繊維添加による引張り強さ増加効果が小さく好ましくな
い。

ＷＩ繊維の長さが２ｍｍ未満の場合も鋼繊維添加に、に
る引張り強さは増加効果が小さく好ましくない。また、
５０　ｍ　ｙｎを超えると混線時に鋼繊維の曲がりが多
くなり、良いもの添加の効果減少並びに、ｍ繊維の分散
が困難となり、分散不足から成形体が不均一組織となり
好ましくない。

ｎ４１４Ｉｉ報添加１７ｉが０．５％未満の場合鋼繊維
添加にＪ、る引張り強さ増加効果が小さく好ましくない
。

また、１０％を超えると引張り強さ増加には効果がある
が分散が国難となり、不均一組織になり易いこと、並び
に耐食性が低下することから好ｉＬシくない。使用りる
バインダーとして（、Ｌアルミナセメント、クレー、リ
ン酸塩、珪酸塩等を使用し、−εの他添加物としては流
動性増加のため有機カルボン酸ソーグ、リン酸ソーダ雪
の分散剤使用が良りｒである。

（実施例） 以下実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。

実施例１ 最大粒４．８ｍｍからなる粒度調整した高アルミナ原料
にアルミナセメント２％、水５％、０．２ｍｍ２ｘ３０
ｍｍのｆｆ１ｌｌ維１％を添加し、万能撹拌機で３０分
混練し、練土を得た。これを亜型形状ステンレス製枠に
充填し、ニーラスモーターｗ１動機上の１５０ｍｍ厚木
製台の上に電磁石のＮ、Ｓ極間に２３０ｍｍの長さ方向
をセットし、ニーラスモーターで振動させると同時に電
磁石を動かせ、亜型形状を成形した。電磁石による磁束
密度は０．５Ｗｂ／ＴｒＬ２、ニーラスモーターの振動
数は３６００ｒｐｍであった。

成形体の品質特性確認のため、１０００℃で３時間焼成
し、引張り強さ試験、スポーリング試験、溶銑侵食試験
を行なった。

試験結果を第１表に示す。

実施例２ ｍ繊維を１．５％添加したこと以外、実施例１と同様に
実施した。その結果を第１表に示す。

実施例３ 鋼Ｕ＆紺を２％添加したこと以外、実施例１と同様に実
施した。その結果を第１表に示ず。

比較例１ 鋼繊維を２％添加しかつ磁界を作用させなかったこと以
外、実施例１ど同様に実施した。その結果を第１表に承
り。

比較例２ 鋼繊維を３％添加しかつ磁界を作用させなかったこと以
外、実施１９１１と同様に実施しｌこ。その結果を第１
表に示づ゛。

第１表 注１　八５ＴＨ−Ｃ３８−７９にべ町する。

但し、試験片形状は並５１を使用し、加熱面は６５Ｘ１
１４＃ｌｌ１１面とし、加熱冷却は１４００℃−空冷を
夫々１０分間とし、２０分毎を１サイクルとし５回テス
ト後の表面キレツ発生状況を表わ１゛。

注２　試験片２３０Ｘ　８０−４５ｘ　４０ｍｍのもの
を高周波誘導炉に円筒状にセットし、溶銑を侵食剤とし
１５００℃−５ｈｒ加熱後の溶損用を従来法のｊ門繊維
添加間３％品の侵食■を１００どし、夫々の侵食量を指
数で表わす。

第１表に示づように本発明法による製品と従来法のもの
を比較りると、１Ｖ４椹紺添加量が同じの場合、引張り
強さが約２倍となっており、耐スポーリングが著しく向
上している。

また、従来法に比べ鋼楳紺添加吊を減少しても引張り強
さ、耐スポーリング性、耐溶損性の優れたものが（４ら
れた。

（発明の効果） 前述にように本発明ＩＪ法によれば引張り強さが大きく
、耐スポーリング性にｂれた補強材含有耐火物の製）も
が−１能どなる。

特に実施例に承１ノように従来法に比べ溝繊腑添加ｎが
同じで引張り強さが約２倍になっており、本発明の磁石
利用による鋼ｉｌｌ　９１方向性コントロール効果がバ
しいことがわかる。更に、本発明の磁石利用の効果を確
認するため成形内部の精繊維の並んでいる状況をＸＦＩ
＋透過装透過上首観察した。

第３図（ａ　）に実施１！１ｌ１３による耐火物、第３
図（ｂ）に比較例１による耐火物を２０ｍｒｒｔｇに切
所し、Ｘ線観１．テした結末の模式図を示づ。

第３図（ａ）および（ｂ）から判るように、鋼繊維は従
来法の場合全方向にランダムに並んでいるのに対し、本
発明では、主に磁界の磁力線方向に並んでいる。

上記のＪ：うに、本発明によれば練土中に添加したｍｉ
ｘ維を一定方向に並ばせる効果が大きい。したがって、
本発明により鋼繊維の並びと同一方向の引張り強さが大
ＩＩに向上し、Ｔｊ４楳Ｖ１１の並びを稼働面に垂直に
することにより耐火物使用時の急激加熱による稼働面に
平行な割れ発生が抑制され、１り随損傷が著しく軽減さ
れた高耐用性の！Ａ繊維含有耐火物を製造覆ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置例を示′１
Ｊ概略図であり、第２図は耐火物稼働面が急激に加熱さ
れた場合に耐火物内部の各部に発生する応力を示ず図で
あり、第３図（ａ）は本発明の方法により得られた耐火
物内部のｔｆｌ　１１維配向状憇をＸ線透過）！ｌ；ｌ
′“ｌに、Ｊ、すｔｉｔＪ寮した結末を承り略図であり
、第３図（Ｅ））は従来法より１ｒＩられた耐火物につ
いて第３図（ＦＪ　＞と１１）１様の略図である。 １・・・磁石、２・・・磁化性補強祠含有の耐火物原料
、３・・・成形枠、４・・・磁力線絶縁板、５・・・振
動板、６・・・振動発生装置、７・・・耐火物、８・・
・限イヒｆｉ補強材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁化性補強材を含有する耐火物原料に磁界を作用さ
   せて該補強材の配向を制御することを特徴とする振動鋳
   込み方法。 ２、磁化性補強材が磁化性鋼繊維である特許請求の範囲
   第１項記載の振動鋳込み方法。