JPS6215311B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は塩基性内張りを有する鋳込容器及びそ
の使用方法に関するもので、特に塩基性内張り内
に発生する応力を裏張りの一部または全体に用い
たクツシヨン性材料の層によつて吸収し、さらに
必要に応じて溶融金属の受け入れ前に鋳込容器の
内面温度を所定温度以上に保持することにより、
塩基性内張りの長寿命化とその実用化を図らんと
するものである。 従来、製鋼用鋳込取鍋（以下単に取鍋という）
その他の鋳込容器において、内張り材料として耐
溶損性に優れた塩基性耐火物を適用しようとする
試みが多くなされてきた。しかしこの塩基性耐火
物は酸性または中性耐火物と同様な条件にて使用
した場合、熱的または構造的スポーリングによる
脆化と剥離があること、及び地金やスラグの付着
が著しくその除去作業が困難であること等のため
に塩基性耐火物本来の寿命が得られておらず、実
用化には程遠い状態であつた。 そこで最近になつてかかる塩基性内張りの実用
化を図るために種々の研究がなされており、本発
明者等によつてもすでに幾つかの提案がなされ、
それなりの成果が得られている。こうした従来技
術としては大別して容器の側壁構造を改良したも
のと側壁の温度を調整管理する方法とがある。例
えば側壁構造を改良したものとしては塩基性内張
り層の外側に蓄熱層と断熱層及び裏張り層を設け
たもの（実公昭51−22111号）などが知られてい
るが、このような構造では比較的厚い蓄熱層を必
要とするため、一般には内張り層の厚さが制限さ
れて内張りの寿命が伸びず、しかも内張り層の膨
張代を特に考慮していないので内張り層の内部に
熱応力が発生し、剥離を生じ易いという問題があ
る。また側壁の温度を調整する方法としては受鋼
前に側壁表面温度を900℃以上に加熱するもの
（特開昭51−12329号）や加熱手段を有する上蓋を
設けて取鍋内部の温度を常に1100℃以上に保持す
るもの（特公昭50−5657号）などが知られている
が、その後の研究によればこれらの条件を満たす
ためには比較的加熱能力の大きいバーナーや取鍋
の蓋等を必要とし作業性が悪くなる等の不都合が
あつていまだ改善の余地を残していることがわか
つた。 本発明はこのような技術的蓄積を背景にしてさ
らに実験と研究を重ねた結果開発されたものであ
り、塩基性耐火物を内張り材料として実用化する
に当り特に内張り内部の熱応力によつて発生する
剥離等の現象を防止するため、裏張りの一部また
は全体にクツシヨン性材料を用い、これによつて
前記応力を吸収すると共に、このクツシヨン性材
料として有効かつ実用的な厚さ及び圧縮特性を導
びき、しかもかかる構造を有する鋳込容器の効果
的な使用方法を提案したものである。 さて、本発明者等はまず内張りに塩基性耐火物
を使用した場合、前記したような剥離現象が起る
のは塩基性内張り内に発生する熱的応力によるも
のとの観点から、この応力を吸収するため鋳込容
器の側壁に構造的な改良を加えた。その一例が第
１図である。図中１は塩基性内張り、２は裏張
り、３は鉄皮であり、前記裏張り２はロー石レン
ガその他の裏張り耐火物４及びセラミツク繊維、
断熱ボードその他のクツシヨン性材料５とから成
つている。このクツシヨン性材料５の層は塩基性
内張り１内に発生した熱応力を吸収するためのも
のであり、裏張りとして用いられている限り、こ
れを介在せしめる箇所、状態等については特に限
定されるものではない。例えば同図に示す如く裏
張り２の一部として用いてもよく、また裏張り耐
火物４を省略し裏張り２の全体をクツシヨン性材
料５としてもよい。さらにはこのクツシヨン性材
料５と裏張り耐火物４の配列順を第１図に示すも
のと逆にすることも可能である。要するに、前記
した熱応力に十分対処し得るようにその構造と厚
さ及び圧縮特性とを決定するものである。 そこで本発明者等は上記クツシヨン性材料５の
具体的な厚さにつき最も有効な範囲を検討すべく
次のような実験を行なつた。実験には容量60T、
180T、300Tの３種の取鍋を用い、側壁は第１図
で示した構造とし、塩基性内張り１に焼成マグド
ロ質レンガ（SK＞40、MgO85％、CaO14％）
を、裏張り耐火物２にロー石シヤーモツト系レン
ガ（SK32）を用いると共にクツシヨン性材料５
に３〜60mm厚さのセラミツク繊維質を用いその厚
さを各種変えて内張り寿命との関係を調べた。な
お、各取鍋の諸元は下記第１表に示す通りであ
る。

【表】 その試験結果が第２図に示すグラフであり、イ
は内張り厚さが70mm、ロは同じく200mm、ハは同
じく300mmの場合の変化である。このグラフにみ
られるように、いずれも内張り寿命はクツシヨン
性材料５の厚さが厚くなるにつれて増大する傾向
にあり、このクツシヨン性材料５の有用性が確認
された。問題はこれを実用化するに際し、クツシ
ヨン性材料５の厚さを決定するに当つての許容限
界である。このグラフからも理解し得るように内
張り１の厚さによつても異なるが一般にクツシヨ
ン性材料５が薄い場合には剥離の頻度が大きすぎ
てクツシヨン性材料５を用いるメリツトはさほど
なく、またあまり厚すぎると内張り１及び裏張り
耐火物４に緩みが生じ、地金差しのために寿命が
極端に短かくなり、同時に解体も困難となる。こ
のようなことから、本発明では塩基性内張り１の
厚さを70〜300mmとした場合、クツシヨン性材料
３の厚さの下限を７mm以上好ましくは10mm以上と
し、上限を50mmとしたものである。 以上はクツシヨン性材料５としてセラミツク繊
維質そのものを用いたが、さらにこれ以外に各種
断熱ボード等についても検討してみた。第３図は
各種クツシヨン性材料の圧縮変形率曲線を示すも
のでａ，ｂ，ｃは断熱ボード、ｄ，ｅはセラミツ
ク繊維である。同図に示す如く、セラミツク繊維
ｄ，ｅは他の断熱ボードａ，ｂ，ｃに比較して高
い圧縮変形率を示しているが、塩基性内張り１に
生ずる通常の応力に対処するためには、このセラ
ミツク繊維ほどの圧縮特性は要求されず、実験に
よれば断熱ボードａ，ｂ，ｃのいずれも良好なク
ツシヨン作用が得られ、特にｂ，ｃについてはセ
ラミツク繊維とほぼ同様な結果が得られた。この
ようなことから本発明におけるクツシヨン性材料
５としては10Kg/cm²の圧力で10％以上の圧縮特性
を有するものであれば上記した応力吸収効果は一
応達成できるが、好ましくは10Kg/cm²の圧力で40
％〜70％の範囲の圧縮特性を有する材質が最良で
あることを究明した。なお、10Kg/cm²の圧力で10
％より小さい圧縮特性を有する材料では上記した
応力吸収の効果が非常に小さく内張り寿命が短か
くなつて実用的ではない。 このように塩基性内張り１の裏張り２の一部ま
たは全体にクツシヨン性材料５を用いることによ
り塩基性内張り１内に発生する応力を吸収し、そ
の寿命を向上させることが可能となつたが、本発
明者はかかる側壁構造を有する鋳込容器を使用す
るに当り、前記クツシヨン性材料５の応力吸収効
果をさらに増大するために、その効果的な使用方
法について検討した。その結果得られた結論は前
記鋳込容器に溶融金属を受け入れする前塩基性内
張り炉内面の溶湯と接触する部分の温度を少なく
とも500℃に保持するということである。この結
論を導びき出すために本発明者等は次のような実
験を行なつた。 まず取鍋としては前記第１表に掲げた180Tの
ものを使用し、クツシヨン性材料５としてセラミ
ツク繊維20mm厚のものを用いて実際に操業したと
ころ、第２図にもみられるように内張りの寿命回
数は108回であつたが、使用の条件を調べると２
時間以上の放冷が計13回もあり、それ以後数回の
間に剥離を生ずることが多かつた。そこで次に塩
基性内張り１の内部に熱電対（Pt―Pr）を埋設
して連続測温すると共に内張り炉内面の温度を放
射温度計を用いて必要な時に測温してみた。その
結果が第４図に示すグラフであり、曲線Ｂは鋳込
終了後１時間放冷した時の温度、曲線Ｅは同様に
２時間放冷した時の温度、また曲線Ａは受鋼後５
分経過した時の温度である。 この第４図にもみられるように、曲線Ａと曲線
Ｅとには炉内面に近づくにつれてその温度差が大
きくなつていることがわかる。これは一般に鋳込
―受鋼のサイクルにおいて工場の配置、操業条件
等に応じて必然的に生ずる時間差によるものであ
るが、前記した剥離はこうした曲線Ｅまたはそれ
以下の温度と曲線Ａの温度との急激な温度変化に
より、側壁内部に裏張り内のクツシヨン性材料で
は吸収できない応力が集中することに原因するも
のと考えられる。そこでかかる急激な温度変化を
防ぐためには受鋼前、必要によりバーナー等の加
熱手段を用いて溶湯に接触する炉内面を所定温度
以上に保持することであるが、問題はその所要温
度限界である。このため発明者等は炉内面の最低
温度を450℃、500℃、600℃に保ち、それぞれの
温度での内張寿命との関係を調べてみた。なお、
第４図の曲線Ｄは炉内面を500℃に加熱した場
合、また曲線Ｃは同じく600℃に加熱した場合の
温度変化を示すものである。 その結果が下記第２表である。

【表】 このデータからも明らかなように、炉内面最低
温度が500℃を境にしてその内張寿命が急激に向
上していることがわかる。このことは、言い換え
ると溶湯を接触する炉内面を500℃以上に保持す
るならば、前記した曲線Ａ，Ｅ間の温度差が縮ま
り、上記クツシヨン性材料５によつて吸収し得る
程度の応力に緩和できるということを裏付けるも
のである。このようなことからその実用的な所要
温度限界を500℃以上と限定したものである。 このため受鋼前、溶湯と接触する塩基性内張り
炉内面を鋳込―受鋼のサイクルを早めるなり、加
熱するなりして少なくとも500℃以上に保持する
ことが上記した鋳込容器を効果的に使用するため
のポイントとなる。 このように本発明によれば、上記した各実験結
果からも明らかなように、裏張り２の一部または
全体に所定厚さを有するクツシヨン性材料５を用
いたことにより塩基性内張り１内に発生する応力
を適切に吸収し、塩基性耐火物本来の長寿命化が
得られると共に、必要に応じて鋳込容器の内面を
加熱等によつて所定温度以上に保持することによ
り、その耐用性がさらに向上し、しかもこの温度
限界は従来と比較して低いものであるから、燃料
費も安価となるなどの利点を有し、その本格的な
実用化が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る鋳込容器構造の一例を示
す断面図、第２図はクツシヨン性材料の厚さと塩
基性内張り寿命との関係を示すグラフ、第３図は
各種クツシヨン性材料の圧縮変形率を示すグラ
フ、第４図は鋳込容器における炉内面からの距離
と温度との関係を示すグラフである。 なお、第１図において１は塩基性内張り、２は
裏張り、３は鉄皮、４は裏張り耐火物、５はクツ
シヨン性材料を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩基性内張りと裏張りとからなる鋳込容器の
   側壁構造において、前記裏張りの一部または全体
   にクツシヨン性材料を用いると共にこのクツシヨ
   ン性材料の厚さを７〜50mmとし且つ10Kg/cm²圧力
   で10〜70％の圧縮率としたことを特徴とする塩基
   性内張りを有する鋳込容器。 ２ 塩基性内張りと裏張りとからなる鋳込容器の
   側壁構造において、前記裏張りの一部または全体
   にクツシヨン性材料を用いると共にこのクツシヨ
   ン性材料の厚さを７〜50mmとし且つ10Kg/cm²圧力
   で10〜70％の圧縮率とした塩基性内張りを有する
   鋳込容器を使用するに当たり、この容器内に溶融
   金属受け入れ前に、この溶融金属と接触する塩基
   性内張り面の温度を500℃以上に保持することを
   特徴とする塩基性内張りを有する鋳込容器の使用
   方法。