(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に４分割以上に分割された羽口れんが単位体を組み合わせて円筒状の羽口れんがを製造する羽口れんがの製造方法において、
前記羽口れんが単位体をプレス成形する際のプレス方向を、羽口れんがの半径方向とすることを特徴とする羽口れんがの製造方法。
【請求項２】
羽口れんが単位体の外周面の周縁にカット部を形成する請求項１に記載の羽口れんがの製造方法。
【請求項３】
周方向に４分割以上に分割された羽口れんが単位体を組み合わせてなる円筒状の羽口れんがにおいて、前記羽口れんが単位体が、プレス方向を羽口れんがの半径方向としてプレス成形したものであることを特徴とする羽口れんが。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属容器の底部に設置される羽口れんが及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属容器の底部には、溶融金属の排出用、あるいはガスの吹き込み用耐火物の受けレンガとして羽口が設けられる。この羽口は、一般的に円筒状の羽口れんがによって形成され、羽口れんがとしては、流し込み成形品であるプレキャストブロックやプレス成形品である定形れんがが使用される。
【０００３】
ただし、プレキャストブロックについては比較的耐食性が低いため、高寿命化のニーズに追いついていない。また、定形れんがについては、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｃや、ＭｇＯ−Ｃなどの耐食性の優れた材料はあるが、耐スポーリング性が不足しがちなため、欠け落ちが発生しやすく、その欠け落ち片により羽口に装着されたノズルに詰まりが生じるなどの問題が残されている。
【０００４】
これに対し、特許文献１〜３は、羽口れんが（定形れんが）の耐スポーリング性を改善するため、その羽口れんがを周方向に分割することを開示している。確かに羽口れんがを周方向に分割することにより、耐スポーリング性は改善される。しかし、その製造上の問題から、れんがの品質が安定せず、耐スポーリング性の改善は十分ではない。
【０００５】
すなわち、従来、羽口れんがを周方向に分割した羽口れんが単位体をプレス成形により製造する場合、そのプレス方向は羽口れんがの軸方向としていたため、プレス方向の厚みが２００〜３００ｍｍ程度と厚くなる。このため、羽口れんが単位体の軸方向中央部にプレス圧力が作用しにくくなり、羽口れんが単位体の軸方向の締まりが不均一になってれんがの品質も不均一になる。
【０００６】
また、羽口れんがには通常、燐片状の黒鉛が配合されるが、プレス方向が羽口れんがの軸方向であると、燐片状の黒鉛が軸方向と直交する方向（横方向）に配向する。その結果、羽口れんがには横方向の亀裂が生じやすくなる。羽口れんがは、その使用形態から横方向に欠けやすいことから、横方向の亀裂は耐スポーリング性を大きく低下させる。
【０００７】
さらに、羽口れんがの分割数を例えば８分割と多くしたい場合、８分割の羽口れんが単位体をプレス成形により製造することは、プレス面積が小さすぎることから困難である。そこで、従来は２分割あるいは４分割の羽口れんが単位体をプレス成形により製造した後に、その羽口れんが単位体を切断加工により分割して８分割の羽口れんが単位体を得ていた。しかし、このように切断加工された羽口れんが単位体を組み合わせて円筒状の羽口れんがを製造した場合、切断加工の加工代や精度の影響から、組み合わせ後の羽口れんがの内周面に凹凸が生じるといった問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２４６０２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２９０５６号公報
【特許文献３】特開２００２−３２７２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、周方向に分割された羽口れんが単位体を組み合わせて円筒状の羽口れんがを製造する羽口れんがにおいて、れんがの品質を安定させて、羽口れんがの耐スポーリング性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による羽口れんがの製造方法は、周方向に４分割以上に分割された羽口れんが単位体を組み合わせて円筒状の羽口れんがを製造する羽口れんがの製造方法において、前記羽口れんが単位体をプレス成形する際のプレス方向を、羽口れんがの半径方向とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による羽口れんがは、周方向に４分割以上に分割された羽口れんが単位体を組み合わせてなる円筒状の羽口れんがにおいて、前記羽口れんが単位体が、プレス方向を羽口れんがの半径方向としてプレス成形したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、羽口れんが単位体のプレス方向が羽口れんがの半径方向であるから、プレス方向が羽口れんがの軸方向である場合に比べ、プレス方向の厚みが大幅に減少する。その結果、プレス圧力が羽口れんが単位体全体に均一に作用して得られるれんがの品質も安定し、羽口れんがの耐スポーリング性が向上する。
【００１３】
また、耐火材料として燐片状の黒鉛を配合した場合、本発明によれば燐片状の黒鉛は羽口れんがの軸方向に配向することから、羽口れんがに横方向の亀裂が生じることを抑制できる。
【００１４】
さらに、羽口れんが単位体のプレス方向が羽口れんがの半径方向であるから、羽口れんがの分割数を多くしたとしても、その分割数に対応する形状の羽口れんが単位体をプレス成形により直接製造できるので、羽口れんが単位体を組み合わせて得られる羽口れんがの形状も精度よく安定し、内周面に凹凸が生じることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の製造方法によって得られた羽口れんがの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明における羽口れんが単位体のプレス成形方法を示す縦断面図である。
【図３】羽口れんがの分割による耐スポーリング性向上の効果をＦＥＭ解析した結果を示す。
【図４】本発明と比較例の方法によって得られた羽口れんがの特性のばらつきを示し、（ａ）はかさ比重、（ｂ）は見かけ比重、（ｃ）は圧縮強さを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の製造方法によって得られた羽口れんがの一例を示す斜視図である。同図に示す羽口れんが１は、周方向に等間隔で８分割された羽口れんが単位体２を円筒状に組み合わせて製造されたものである。
【００１８】
羽口れんが単位体２はプレス成形により製造される。図２は、羽口れんが単位体のプレス成形方法を示す縦断面図である。
【００１９】
金枠３内に上部ライナー４及び下部ライナー５が配置され、上部ライナー４と下部ライナー５とによって、羽口れんが単位体の形状に対応する空間６が形成される。そして空間６に羽口れんが単位体の原料を充填し、上部ライナー４を下方に押圧することで、羽口れんがの半径方向のプレス圧力を負荷して羽口れんが単位体をプレス成形する。
【００２０】
このとき、図２に示すように上部ライナー４の下面周縁部と金枠３の屈曲部との間に間隙δを設けておけば、上部ライナー４を下方に押圧したときに、上部ライナー４の下面周縁部が金枠３の屈曲部あるいは傾斜部に突き当たって噛み込むことを防止できる。
【００２１】
また、このように間隙δを設けてプレス成形すると、羽口れんが単位体の外周面の周縁には間隙δに対応するカット部が全長にわたって形成され、この羽口れんが単位体を組み合わせると、図１に示すように羽口れんが１の外周には、前記のカット部によって隙間１ａが形成される。この隙間１ａは、羽口れんが１（羽口れんが単位体２）の熱膨張などによる応力を緩和する作用を奏する。したがって、隙間１ａは羽口れんが１の耐スポーリング性向上に寄与する。
【００２２】
なお、図１では、周方向に８分割した例を示したが、本発明において周方向の分割数は８分割には限定されない。ただし、４分割未満になると、図２に示したような方法によるプレス成形が困難になるので、４分割以上とする必要がある。分割数の上限はとくに限定されないが、現実的には１０分割程度が上限である。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
羽口れんがの分割による耐スポーリング性向上の効果をＦＥＭ(Finite Element Method)解析により検証した。具体的には、羽口れんがを４分割、６分割、８分割した形状、及び分割なしの形状について、１６００℃溶鋼受鋼による熱衝撃を想定して、ＦＥＭにより１０００℃から１６００℃への昇温による熱衝撃による応力を解析した。このとき、背面拘束はなしとし、メッシュは１５ｍｍとした。
【００２４】
その結果を図３に示す。同図に示すように、１６００℃溶鋼受鋼後の時間経過に伴い羽口れんがに発生する最大主応力は、受鋼後２００秒を超えた辺りでピークを迎え、その大きさは分割数を増やすにしたがい小さくなることがわかる。すなわち、羽口れんがを分割することにより耐スポーリング性が向上することが、今回のＦＥＭ解析によっても確認された。
【００２５】
（実施例２）
周方向に８分割した羽口れんが単位体をプレス成形する際のプレス方向と、得られた羽口れんが単位体の品質のばらつきとの関係を調査した。
【００２６】
具体的には、羽口れんがの軸（高さ）方向（図１の上下方向）でプレス成形したサンプル（比較例１〜８）と羽口れんがの半径方向（図２の上下方向）に一軸でプレス成形したサンプル（実施例１〜３）を製作し、得られた羽口れんが単位体につき、その軸方向上部と下部において、かさ比重、見かけ比重及び圧縮強さを測定し、軸方向上部と下部における各特性のばらつき（軸方向上部の特性−軸方向下部の特性）を評価した。
【００２７】
その結果を図４に示す。同図に示すように、プレス方向を羽口れんがの半径方向とした実施例１〜３は、プレス方向を羽口れんがの軸方向とした比較例１〜８に比べ、軸方向上部と下部における各特性のばらつきが少なく、れんがの品質が安定していることがわかる。れんがの品質が安定すると、耐スポーリング性が向上する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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