TWI602923B - 燒固預鑄塊 - Google Patents

Description

燒固預鑄塊

本發明係關於一種用作高爐或高爐鑄床槽等的襯層的燒固預鑄塊。

高爐鑄床槽係一種設備，其用於將從高爐出鐵口排出的1450~1550℃的高溫的熔融金屬(熔鐵、熔渣)依其比重差分離成熔鐵與熔渣，將熔鐵與熔渣分別搬運到下一個工序。在高爐鑄床槽中，和熔融金屬接觸的部分的耐火物(耐磨襯料)容易受到熔渣的侵蝕。因此，耐磨襯料要求是耐熱性、耐蝕性佳的材質。

一般而言，高爐鑄床槽係將以氧化鋁、鎂尖晶石、碳化矽等為骨材的不定形材料(可鑄材料)流入型箱內，形成流道而進行施工。高爐鑄床槽的耐磨襯料係經由鋁碳矽磚或隔熱可鑄材料等耐火物而為形成外框的鐵皮所支持。

熔融金屬之中，熔鐵為以鐵為主要成分的熔融狀態的金屬，熔渣為SiO₂、Al₂O₃、CaO等熔融狀態的氧化物。熔鐵與熔渣的比重不同，熔鐵的比重較大。因此，熔鐵沉降於高爐鑄床槽的下部，熔渣以浮在熔鐵上 的狀態流動。再者，熔鐵與熔渣接觸的面稱為金屬線，熔渣與大氣接觸的面稱為熔渣線。而且，將金屬線接觸高爐鑄床槽側壁的部位稱為金屬線部，將熔渣線接觸高爐鑄床槽側壁的部位稱為熔渣線部。

耐磨襯料由於和高溫的熔融金屬接觸而反覆受到加熱-冷卻，所以容易產生龜裂或局部的損傷。特別是在側壁和上述的熔渣線部或金屬線部之類的熔渣或金屬的界面接觸的部位，由於產生熔渣或金屬的局部性的流動，所以會出現側壁的耐磨襯料顯著損耗的現象。若耐磨襯料的損耗進展而側壁的剩餘厚度變小，則有熔鐵或熔渣漏出之虞。若發生熔鐵或熔渣的漏出，則不僅會引起高爐的附屬設備的故障，而且也會對作業的安全性或周邊的環境帶來不良影響。因此，必需定期地修補側壁的耐磨襯料。

然而，耐磨襯料損耗的位置如上述，在熔渣線部或金屬線部特別顯著。即，耐磨襯料不是全體均勻地損耗，而是局部地損耗。即使側壁的其他部位的耐磨襯料健全，若熔渣線部或金屬線部的耐磨襯料的剩餘厚度局部地減少，則為了防熔融金屬漏出於未然，也必須進行修補。因此，在實際運作中，要頻繁地進行耐磨襯料的細心檢查、修補作業。

有鑑於這種實際情況，在專利文獻1中揭示了在流入或噴射不定形耐火材而形成出鐵槽的襯層的出鐵槽中，將複數個預鑄耐火塊連結配置於出鐵流強烈撞擊且需要高耐火性的地方的側壁面。藉此，抑制出鐵槽的 襯層之中損傷顯著的地方的熔損，使整個出鐵槽的熔損平衡成為均等，以謀求提高耐久性。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平9-95708號公報

然而，在專利文獻1方面，由於採用將複數個預鑄耐火塊連結配置的構造，所以需要具有數種形狀的耐火塊。此外，也存在以下問題點：由於覆蓋連結配置的耐火塊周圍的不定形耐火材的熔損，所以耐火塊會早期脫落掉。因此，需要數種耐火塊的製造成本增大、或因耐火塊的早期脫落而降低使用壽命之類的問題未必能改善得了。

本發明係有鑑於上述情況而完成的，其目的在於提供一種可抑制因熔損而造成塊早期脫落且可實現使高爐鑄床槽等的壽命提高並可減低製造成本的燒固預鑄塊。

為了解決上述課題，本發明的燒固預鑄塊係具有和熔融金屬接觸之面的上面、與上面背向的下面、及複數個側面，以上面露出、下面及側面接觸可鑄材料的方式被埋入使用，其特徵在於：側面之中互相背向的至少一對側面係由平面部與凹凸部所構成，凹凸部具有 一個以上的槽狀的凹部。

本發明在互相背向的至少一對側面具有凹凸部，該凹凸部具有一個以上的槽狀的凹部。例如，在高爐鑄床槽的側壁適用本發明的燒固預鑄塊時，本發明係在以上面為熔融金屬側、以下面為鐵皮側、將側面與下面埋入耐磨襯料的狀態進行配置。

這種情況，即使覆蓋本發明的燒固預鑄塊側面周圍的耐磨襯料受到早期熔損，本發明的槽狀的凹部也可以抓住殘留的耐磨襯料。因此，本發明的燒固預鑄塊可抑制脫落。

此外，本發明為燒固預鑄塊，所以耐火性佳。燒固預鑄塊藉由預先燒固，而組織強度變大，即使承受熔鐵溫度，對耐火物組織也幾乎不帶來變化。因此，對於受鋼之際的熔鋼的直擊或熱衝擊，抵抗力提高。再者，相較於耐火磚，預鑄塊非常廉價，並且形狀的自由度也較高。

如以上記載，藉由本發明的燒固預鑄塊，可有效地保護高爐鑄床槽等的側壁的熔損特別顯著的金屬線部或熔渣線部防止熔損。此外，藉由本發明，由於在塊側面設有抑制脫落手段，所以可抑制塊因熔損而早期脫落。再者，本發明為燒固預鑄塊，所以比耐火磚廉價。

因此，藉由本發明，可抑制塊的早期脫落且可提高高爐鑄床槽等的壽命並可抑制製造成本的增大。

1‧‧‧燒固預鑄塊

2‧‧‧上面

3‧‧‧下面

4‧‧‧第一側面

5‧‧‧第二側面

6‧‧‧第三側面

7‧‧‧第四側面

7a1‧‧‧垂直邊

8‧‧‧凹部

8a‧‧‧上側凹部

8a1‧‧‧上側弧狀邊

8b1‧‧‧下側弧狀邊

9‧‧‧高爐鑄床槽

10‧‧‧耐磨襯料

11‧‧‧隔熱可鑄材料

12‧‧‧鐵皮

13‧‧‧熔融金屬

14‧‧‧熔渣線部

15‧‧‧金屬線部

21‧‧‧上面邊

31‧‧‧下面邊

51‧‧‧第二側邊

70‧‧‧平面部

71‧‧‧第四側邊

80‧‧‧凹凸部

83、85‧‧‧山頂部

84‧‧‧凸部

第1圖為概略地顯示本發明的透視圖。

第2圖為概略地顯示本發明的平面圖。

第3圖為概略地顯示將本發明適用於高爐鑄床槽之例的剖面說明圖。

第4圖為概略地顯示第3圖的IV-IV剖面的剖面圖。

以下，就本發明的實施形態，基於圖面進行說明。再者，在各圖面中，同一地方使用同一符號進行說明。然而，本實施形態所記載的構成構件的材質、形狀、其相對的配置等不是將本發明的範圍限定於其等的宗旨，只不過是說明例而已。此外，該說明書中的上、下、左、右、前、後意味著第1圖所示的方向。

第1圖為概略地顯示本發明的燒固預鑄塊的透視圖。第2圖為從第一側面或第三側面看的平面圖。第3圖及第4圖為將本發明適用於在高爐鑄床槽的側壁熔損特別顯著的金屬線部與熔渣線部的圖，為概略地顯示對於流經高爐鑄床槽流道的熔融金屬流動方向的垂直剖面的圖。

(第一實施形態)

(構造)

茲就該實施形態的燒固預鑄塊1，參照第1圖及第2圖進行說明。燒固預鑄塊1為具有上面2、下面3及四個側面的略六面體形狀的預鑄塊。

該實施形態的燒固預鑄塊1使用於例如高爐 鑄床槽的流道的側壁等，被埋入構成側壁的可鑄材料使用。具體而言，以上面2從可鑄材料材露出、下面3及四個側面和可鑄材料接觸的方式被埋入使用。即，燒固預鑄塊1係上面2作為和熔融金屬接觸之面而被使用於高爐鑄床槽等的側壁。

四個側面係由第一側面4、第二側面5、第三側面6及第四側面7所構成，第一側面4與第三側面6、第二側面5與第四側面7分別互相背向。在該實施形態中，第一側面4與第三側面6、第二側面5與第四側面7分別為互相相同的形狀。

如第1圖所示，第二側面5及第四側面7係由平面部70及凹凸部80所構成。由於第二側面5及第四側面7採用相同的形狀，所以以下舉第四側面7為例而進行說明。

如第1圖及第2圖所示，在第四側面7方面，平面部70位於上面2側的上方，凹凸部80位於下面3側的下方，平面部70與凹凸部80連接。凹凸部80具有凹部8與凸部84，在該實施形態中具有兩個凹部8。

如第1圖及第2圖所示，兩個凹部8都比平面部70向右方凹陷，係由上側凹部8a及下側凹部8b所構成。上側凹部8a比下側凹部8b位於上方側，即上面側。

凸部84比平面部70向左方突出，位於上側凹部8a與下側凹部8b之間。凸部84具有最向左方突出的山頂部85。

如第1圖所示，上側凹部8a與下側凹部8b都形成槽狀或凹狀的形狀，該槽狀或凹狀的形狀係從和具有 凹部8的第四側面7鄰接的側面即第一側面4貫穿延伸到第三側面6。此外，在該實施形態中，如第1圖所示，構成上側凹部8a與下側凹部8b之面為彎曲，但不受此限定，也可以為曲折。

茲就凹部8的位置、形狀進行說明。第2圖為從第一側面4或第三側面6看的平面圖，其具有構成上面2的一邊即上面邊21、構成下面3的一邊即下面邊31、構成第二側面5的一邊即第二側邊51、及構成第四側面7的一邊即第四側邊71。再者，在該實施形態中，如上述，第二側面5及第四側面7採用相同的形狀。因此，第二側邊51與第四側邊71為線對稱的關係，採用同樣的形狀。以下，舉第四側邊71為例進行說明。

如第2圖所示，第四側邊71係由構成平面部70的垂直邊7a1、構成上側凹部8a的上側弧狀邊8a1、及構成下側凹部8b的下側弧狀邊8b1所構成。

如第2圖所示，在第四側邊71方面，假設構成上側弧狀邊8a1的部分的直線長度為W₁、構成下側弧狀邊8b1的部分的直線長度為W₃、垂直邊7a1的直線長度為W₂。並且，假設從上面邊21到下面邊31的直線長度為W₀。此處，所謂直線長度，意味著各邊的第2圖所示的上下方向的長度，W₀=W₂+W₁+W₃的關係成立。

更具體而言，在該實施形態中，W₂意味著從上面邊21到垂直邊7a1與上側弧狀邊8a1的邊界，W₁意味著從垂直邊7a1與上側弧狀邊8a1的邊界到山頂部85，並且W₃意味著從山頂部85到下面邊31。

該實施形態的燒固預鑄塊1的製造並不受到特別限定，可例示下面的製造方法。以從氧化矽-氧化鋁質、氧化鋁質、氧化鎂質、氧化鎂-氧化鈣質、尖晶石質、鋯石質、氧化鋯質等耐火原料中所選的一種或兩種以上為主要骨材，根據需要，調配從例如碳、碳化物、氮化物、硼化物、氧化鉻、碳化矽、超細氧化鋁粉末、黏土、耐火性超細粉末、纖維類、金屬粉末等中所選的一種或兩種以上，再添加結合劑、解凝劑及水，充分混練後，進行注漿成型。

成型後，進行養護(curing)、乾燥。以往的預鑄塊到這裡就完成製造，在該實施形態中對此還要進一步燒固。燒固溫度最好是800~1600℃。

結合劑、解凝劑和以往製造預鑄塊所使用的材質一樣。例如，結合劑最好是從矽溶膠、鋁溶膠、高鋁水泥、波特蘭水泥、輕燒氧化鎂、水硬性氧化鋁、磷酸鈉、磷酸玻璃、矽酸鈉、正磷酸、酚醛樹脂、瀝青等中所選的一種或兩種以上。解凝劑最好是從例如鹼金屬磷酸鹽類、鹼金屬聚磷酸鹽類、鹼金屬聚磷酸類、鹼金屬羧酸鹽等中所選的一種或兩種以上。

燒固預鑄塊的主要骨材並不是如上述受到限定，其中尤以氧化鋁與尖晶石或氧化鋁與鋯石的組合最好。此外，最好是使碳化矽以高比率含有。氧化鋁-尖晶石系預鑄塊係尖晶石固體溶解熔渣成分的FeO、MnO₂等，阻止熔渣的滲透，而耐蝕性佳。氧化鋁-鋯石系預鑄塊係藉由鋯石的離解而生成的SiO₂成為黏性高的液相，阻 止熔渣滲透，而使耐蝕性提高。再者，碳化矽難以被熔渣潤溼，耐火性或容積穩定性佳，比其他的碳化物廉價，所以可有效的削減製造成本。

此外，該實施形態使用燒固預鑄塊。一般而言，耐火磚係以高溫燒製成型品後再燒固者，該成型品係使用粉末材料將其以高壓壓實而成型者。雖然成型用的模具因要對堅硬的粉末材料施加高壓而非常昂貴，並且對高溫燒製成本也要增多，但因極緊密且耐蝕性等的性能高，所以特別是在要求耐熱性或耐蝕性的部位大多使用耐火磚。

相較於此，不定型耐火物的可鑄材料可適當地適用於難砌磚的部位或需要制定隔熱、耐蝕性對策的部位。通常是藉由在現場將可鑄材料原料用水混練後流入的方法或噴塗施工的方法等而施工，以在實機環境下的升溫緊密地燒固。

對此，將在工廠進行水揉與流入進行成型而燒固者稱為燒固預鑄塊。在現場施工，因溫度或溼度的關係而需要微妙地調節水量或揉法，大多需要作業者的直覺或經驗，有時施工精度會產生偏差。然而，在工廠將此等進行管理而施工，所以可充分發揮其材料的性能，可製造偏差少的製品。使燒固預鑄塊堅實的型箱不需要耐火磚那樣的高壓，所以廉價，並且形狀的自由度也高。因此，相較於耐火磚，燒固預鑄塊可非常廉價地製造。

(作用效果)

以下，就該實施形態的燒固預鑄塊1的作用效果進行說明。再者，在該實施形態中，如上述，第二側面5及第四側面7採用相同的形狀。因此，以下舉第四側面7為例而進行說明，但在第二側面5也取得同樣的作用效果。

該實施形態的燒固預鑄塊1係在被埋入高爐鑄床槽的耐磨襯料等可鑄材料的狀態使用。此情況，比該實施形態的燒固預鑄塊1耐火性差的可鑄材料會比該實施形態的燒固預鑄塊1先受到熔融金屬的侵蝕。因此，燒固預鑄塊1有因存在於其周圍的可鑄材料的熔損而脫落的可能性。然而，該實施形態的燒固預鑄塊1在側面具有槽狀的兩個凹部8(上側凹部8a及下側凹部8b)。此槽狀的凹部8會抓住殘留的可鑄材料，抑制燒固預鑄塊1脫落。

此處，如第1圖及第2圖所示，具有凹部8(上側凹部8a及下側凹部8b)的凹凸部80最好占第四側面7的比例大於平面部70。即，如第2圖所示，W₁+W₃/W₀最好為1/2以上4/5以下。此外，更好的是1/2以上2/3以下。此時，凹凸部80的下側凹部8b的W₃最好為1/5W₀<W₃<1/2W₀。

如此，藉由對於第四側面7以上述比例構成凹凸部80，凹部8(上側凹部8a及下側凹部8b)可更有效地抓住殘留的可鑄材料。即，藉由將該實施形態的燒固預鑄塊1使用於高爐鑄床槽等的側壁，有利於提高高爐鑄床槽等的壽命。

此外，如第2圖所示，假設從第四側邊71之中將垂直邊7a1向下面邊31延長的雙點鏈線h到弧狀邊8a1 的山頂部83的長度為A、從雙點鏈線h到凸部84的山頂部85的長度為B時，A最好小於B。即，A/B最好是4/5以下，更好是2/3以上3/4以下。藉由將弧狀邊8a1的山頂部83與凸部84的山頂部85的關係，即上側凹部8a與凸部84的關係構成在上述比例的範圍內，上側凹部8a可更有效地抓住殘留的可鑄材料，並且凸部84對於殘留的可鑄材料可有效地實現固著效應的功能。

隨著高爐鑄床槽的長期使用等，構成流道的耐磨襯料的熔損進展，會連埋入耐磨襯料的燒固預鑄塊1的凸部84周邊的可鑄材料都有受到熔融金屬侵蝕之虞。此情況，比凸部84還要上方的可鑄材料會因熔融金屬的侵蝕而消失。因此，會無法期待抓住上側凹部8a的可鑄材料的效果或凸部84的固著效應。

然而，在該實施形態的燒固預鑄塊1上有下側凹部8b。藉此，即使成為如上述的狀況，下側凹部8b也可以抓住殘留的可鑄材料，所以可抑制燒固預鑄塊1從耐磨襯料上脫落。

此外，如第2圖所示，假設下面邊31的直線長度為L₁、從設於第二側面5的凸部84的山頂部85到設於第四側面7的凸部84的山頂部85的直線長度為L₂時，最好是L₁<L₂。即，如第1圖所示，設於凹凸部80的凸部84最好比平面部在左右方向突出。

藉由如此構成，凸部84會阻礙熔融金屬的侵蝕。即，設於凹凸部80的凸部84比平面部在左右方向突出，比凸部84存在於下方的可鑄材料難以受到熔融金屬 的侵蝕。因此，下側凹部8b可更有效地抓住殘留的可鑄材料，可抑制燒固預鑄塊1的脫落。因而，有利於提高使用該實施形態的燒固預鑄塊1的高爐鑄床槽等的壽命。

(第二實施形態)

第二實施形態為將本發明的燒固預鑄塊適用於高爐鑄床槽的例子。茲參照第3圖及第4圖進行說明。

第3圖所示的高爐鑄床槽9係由和熔融金屬13接觸的耐磨襯料10、形成高爐鑄床槽9外框的鐵皮12、及設於耐磨襯料10與鐵皮12之間的隔熱可鑄材料11所構成。再者，高爐鑄床槽9為一般的高爐鑄床槽即可，並不受此限定。

如第3圖所示，在高爐鑄床槽9方面，該實施形態的燒固預鑄塊1係配設複數個於構成流道的耐磨襯料10的熔損特別顯著的熔渣線部14或金屬線部15。所配設的燒固預鑄塊1的數量並不受特別限定，可根據所預料的損傷的程度及範圍而適當變更其數量。

如第4圖所示，該實施形態的燒固預鑄塊1被埋入耐磨襯料10中。而且，上面2朝向熔融金屬13側，下面3朝向鐵皮12側，上面2從耐磨襯料10露出，和熔融金屬13接觸。互相背向並具有槽狀的凹部8的第二側面5及第四側面7配設成對於熔融金屬13的流動方向成為垂直。第4圖所示的空白箭頭符號意味著熔融金屬13的流動方向。

如此，藉由將該實施形態的燒固預鑄塊1配設於構成高爐鑄床槽9流道側壁的耐磨襯料10上，可保護熔 損特別顯著的熔渣線部14或金屬線部15免於熔損，使高爐鑄床槽9的使用壽命提高。

然而，該實施形態的燒固預鑄塊1彼此間的耐磨襯料10有受到早期熔損的可能性。於是，也要思考熔融金屬13從受到熔損的耐磨襯料10侵入，早期配設的燒固預鑄塊1脫落的情形。

即使是這種情況，若是該實施形態的燒固預鑄塊1，則在對於熔融金屬13流動的方向成為垂直的側面(第二側面5及第四側面7)設有槽狀的凹部8(上側凹部8a及下側凹部8b)作為抑制脫落手段。即，即使存在於燒固預鑄塊1周圍的耐磨襯料10為熔融金屬13所侵蝕，由於凹部8(上側凹部8a及下側凹部8b)可抓住殘留的耐磨襯料10，所以也可以有效地抑制燒固預鑄塊1的早期脫落。此外，也取得和上述第一實施形態同樣的效果。

再者，作為本發明其他的實施形態，例如雖然第一實施形態的燒固預鑄塊1的凹凸部80係由兩個凹部8所構成，但凹部8的數量也可以是一個或三個以上的複數。

此外，雖然在第一實施形態的燒固預鑄塊1的一對側面設有凹凸部80，但也可以進一步在其他的側面設置凹凸部80。

此外，雖然在第二實施形態的燒固預鑄塊1方面，將具有凹凸部80的面配設成對於熔融金屬流動的方向成為垂直，但取而代之，將凹凸部80配設成對於熔融金屬流動的方向成為平行，也可以取得本發明的效果。

1‧‧‧燒固預鑄塊

2‧‧‧上面

3‧‧‧下面

4‧‧‧第一側面

5‧‧‧第二側面

6‧‧‧第三側面

7‧‧‧第四側面

8a(8)‧‧‧上側凹部

8b(8)‧‧‧下側凹部

70‧‧‧平面部

80‧‧‧凹凸部

84‧‧‧凸部

Claims (3)

1. 一種燒固預鑄塊，其具有上面、與前述上面背向的下面、及複數個側面，且以前述上面露出、前述下面及複數個前述側面接觸可鑄材料的方式被埋入使用，前述上面係為和熔融金屬接觸的面，燒固預鑄塊之特徵在於：複數個前述側面之中互相背向的至少一對前述側面係由平面部與凹凸部所構成，前述凹凸部具有一個以上的槽狀的凹部，設於前述凹凸部的凸部比前述平面部突出。
2. 如請求項1之燒固預鑄塊，其中前述凹部係貫穿鄰接於設有前述凹部的前述側面的兩個前述側面而延伸。
3. 如請求項1或2之燒固預鑄塊，其中在具有前述凹凸部的前述側面，以從前述上面到前述下面的直線長度為基準，前述凹凸部的直線長度為1/2以上4/5以下。