(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ドラム内面に耐火物試料を内張りし、所定の温度に加熱したのち回転させながら回転ドラム内に侵食材を投入する耐火物の侵食試験装置において、回転ドラムを傾けるための傾転機構と、回転ドラムの一端に設けた侵食材の供給手段と、回転ドラムの他端に設けた侵食材を排出する排出孔を備えたことを特徴とする耐火物の回転ドラム式侵食試験装置。
【請求項２】
前記傾転機構は、侵食試験装置の基部である第１フレームと、第１フレーム上に一端を可動とし、他端を昇降可能に取付けられた第２フレームとからなることを特徴とする請求項１記載の回転ドラム式侵食試験装置。
【請求項３】
前記侵食材の供給手段は、回転ドラムの一端上部に設けられた扉と、該扉から侵食材を供給するための伸縮可能な投入パイプと、該投入パイプに侵食材を供給するベルトコンベアと、該ベルトコンベアに侵食材を供給するタンクと、前記扉、投入パイプ、ベルトコンベアを制御する制御手段とからなり、前記制御手段に予め侵食材の量と供給インターバルが設定されることを特徴とする請求項１または２記載の回転ドラム式侵食試験装置。
【請求項４】
回転ドラム内面に耐火物試料を内張りし、所定の温度に加熱したのち回転させながら回転ドラム内に侵食材を投入する耐火物試料の侵食試験方法において、回転ドラムを傾けて回転ドラムの傾斜面の上方から侵食材を供給し、傾斜面の下方から侵食材を排出することを特徴とする耐火物の回転ドラム式侵食試験方法。
【請求項５】
前記侵食材の供給方法は、間歇的に侵食材を供給することを特徴とする請求項４記載の耐火物の回転ドラム式侵食試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐火物の回転ドラム式侵食試験装置及び試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐火物の侵食試験方法としての回転ドラム法は、ドラム状に耐火物試料を内張りし、その中に侵食材を供給し、バーナーやアークにより加熱して侵食材を溶融し、ドラムを回転させてスラグと試料を接触させて侵食させる方法である。
図６はバーナー加熱方式の回転ドラム侵食試験装置を説明する図、図７は回転ドラム内面に内張りされた耐火物試料の平面図、図８は内張りされた耐火物試料の一片を示す斜視図である。
【０００３】
この装置は図６に示すように、架台１の下部に設けられた駆動源２と、架台１上部に設けられて駆動源２により駆動される回転伝達装置３と、その上に水平に着脱自在に載置された回転ドラム４と、回転ドラムの一端に設けられたバーナー５からなり、回転ドラム４の中程には栓６付きの侵食材投入排出孔７が設けられている。
【０００４】
回転ドラム４内への耐火物試料８の内張りは、回転ドラム４を回転伝達装置３から作業面に降ろし、図７に示すようにドラム外筒鉄皮１１の内面に種々の耐火物試料８をほぼ正多角形に組み、外筒鉄皮１１と耐火物試料８の間に断熱材又はスタンプ材１２を充填し、ドラム中心１３と正多角形（図の例は正１２角形）中心とを合わせて設置する。
【０００５】
試験は、回転ドラム４を回転伝達装置３上に載置したのち、回転ドラム４を駆動源２によりチエーン９、回転伝達装置３を介して回転させながらバーナー５により所定の温度に加熱したのち、回転ドラム４を停止して栓６を取り外し、侵食材投入排出孔７から侵食材１０を投入し、栓６をしたのち回転ドラム４を起動する。溶融した侵食材１０はドラム内面に内張りされた耐火物試料８と接触して、図８に示すように耐火物試料８の内表面８ａを侵食する。その後、所定時間経過すると、回転ドラム４を停止して栓６を取り外し、耐火物試料８と反応した侵食材１０を侵食材投入排出孔６から排出する。
試験温度、侵食材の量、侵食材の浸漬時間、侵食材の投入回数等は耐火物試料８と侵食材１０の特性により適宜設定される。
【０００６】
この回転ドラム式侵食試験装置による試験の利点は、
・大きな試料形状で、比較的信頼性の高い耐食性の比較が出来る。
・同時に多種類の耐火物の耐食性を比較評価出来る。
・加熱方法として、酸素−プロパン等のガス燃焼加熱やアークによる加熱ができるので、炉内の温度や雰囲気の調整が可能である。
・侵食材は、試験中に何度も入れ替えが出来るので、常に新鮮な侵食材で試験が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、耐火物の材質改善に伴って、最近は何れの耐火物も損傷しにくいものとなり、このような高級耐火物間の比較試験では、従来の侵食試験によっては侵食の絶対量が少なく、優劣がつけ難い場合が多くなった。
このような状況から特に、同種の耐火物について原料の一部を変更したもの、製造条件で、例えば焼成温度を少し変化させた耐火物の耐食性の比較を行おうとしても、侵食による損傷深さの絶対量が数ミリ程度で試料間の差が出難いことが多くなった。そこで侵食による損傷の絶対量を大きくするために、従来の侵食試験温度を高め、試験時間を延長し、反応を促進するために頻繁に侵食材を入れ替える等の処置が実施されている。
【０００８】
しかし、侵食試験温度を高くすると、反応による液相生成が大幅に異なってくるので、実際の炉の温度に近似の温度でないと実炉での耐侵食性を想定した比較が出来ない。また、試験時間を長くすることは技術的には問題はないが、作業の上では昼夜連続して試験を継続しなければならず、多大な労力を要す等の問題があった。
【０００９】
侵食材の投入排出には、回転ドラムの回転及び加熱を一時中断しなければならず、試験精度等に問題があり、また、排出孔に設けられた栓を人為的に着脱しなければならないため操作が煩雑になるとともに安全性に問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の問題点を解決するためにできるだけ実炉に近い試験条件で、しかも試験操作が容易にできる耐火物侵食試験の評価試験装置の開発が望まれていた。そのために本発明は、試験中に常に新鮮な侵食材を供給し、耐火物試料との反応を促進できる装置を開発し、この装置を使用した試験方法を確立したものである。
請求項１の発明は、回転ドラム内面に耐火物試料を内張りし、所定の温度に加熱したのち回転させながら回転ドラム内に侵食材を投入する耐火物の侵食試験装置において、回転ドラムを傾けるための傾転機構と、回転ドラムの一端に設けた侵食材の供給手段と、回転ドラムの他端に設けた侵食材を排出する排出孔を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、前記傾転機構が、侵食試験装置の基部である第１フレームと、第１フレーム上に一端を可動とし、他端を昇降可能に取付けられた第２フレームとからなることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記侵食材の供給手段が、回転ドラムの一端上部に設けられた扉と、該扉から侵食材を供給するための伸縮可能な投入パイプと、該投入パイプに侵食材を供給するベルトコンベアと、該ベルトコンベアに侵食材を供給するタンクと、前記扉、投入パイプ、ベルトコンベアを制御する制御手段とからなり、前記制御手段に予め侵食材の量と供給インターバルが設定されることを特徴とする。
請求項４の発明は、回転ドラム内面に耐火物試料を内張りし、所定の温度に加熱したのち回転させながら回転ドラム内に侵食材を投入する耐火物試料の侵食試験方法において、回転ドラムを傾けて回転ドラムの傾斜面の上方から侵食材を供給し、傾斜面の下方から侵食材を排出することを特徴とする。
請求項５の発明は、前記侵食材の供給方法が、間歇的に侵食材を供給することを特徴とする。
【００１１】
前記回転ドラム式侵食試験装置を使用すれば、回転ドラムを任意の角度で傾転させることができると共に、予め設定されたプログラムにより、侵食材が正確な時間経過と共に正確な投入量で回転ドラムに投入されるため精度の高い試験が可能となる。
傾転機構により回転ドラムを侵食材投入側から排出側に向かってに傾けることができる。こうすることで、回転ドラムの傾斜面の上方から投入された侵食材は、ドラム内で速やかに溶解し、ドラム内面に内張りされた耐火物試料と上方から下方に順次接触して耐火物試料の表面を侵食し、反応済の侵食材はドラム下方から外部に排出される。このように、投入された侵食材が、ドラム傾斜に沿って排出側に自然に流れ出すもので、回転ドラム内の全ての耐火物試料表面に、常に新しいスラグが供給できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の一例の回転ドラム侵食試験装置の全体構成図（水平状態）、図２〜図４はスラグ投入を説明するための回転ドラム侵食試験装置の部分図、図５は回転ドラム侵食試験装置の全体構成図（傾斜状態）である。
【００１３】
図１に示す回転ドラム侵食試験装置を、図７に示したと同様に、耐火物試料８を回転ドラム４にセットし、ドラム外筒鉄皮との内面に断熱材又はスタンプ材を充填し、種々の耐火物試料をほぼ正多角形に組みドラム中心と正多角形の中心とを合わせて設置する。
【００１４】
本発明の回転ドラム式侵食試験装置は、図１、図５の全体構成図に示す如く、フレーム３７と、その上にドラム傾斜調整ジャッキ２９、撓み性連結部材３９で取り付けられたフレーム３８とからなる傾転機構により、回転伝達装置３で支持された回転ドラム４を傾けられるようになっている。すなわち、ドラム傾斜調整ジャッキ２９により回転ドラム４を侵食材投入側３３から排出側３４に向かって傾けることができ。なお、撓み性連結部材に代えて、ヒンジ継手等でもよく、構造的に振動等でガタツキが生じないことが必要である。こうすることで、回転ドラム４の傾斜面の上方から投入された侵食材１０は、ドラム内で速やかに溶解し、ドラム内面に内張りされた耐火物試料８と上方から下方に順次接触して耐火物試料の表面を侵食し、反応済の侵食材はドラム下方に設けられたスラグ排出樋３０より外部に排出される。回転ドラムの傾斜角度は、１°〜９°が好ましい、この角度は耐火材試料、侵食材の特性により適宜選択できる。また、侵食材の供給量は、耐火材試料、侵食材の特性により適宜に選択するとよい。傾けたときに上方となる回転ドラム端部側に浸食材としてのスラグの貯蔵タンク２２、ベルトコンベア２３、シュート２４、スラグ投入パイプ２５、耐熱鋼蓋４０を含むスラグ自動投入装置が設けられ、傾けたときに下方となる回転ドラム端部側にスラグ排出ホルダ２７、防熱蓋２８、スラグ排出樋３０、排出スラグ容器３１等が設けられている。そして、スラグ貯蔵タンク２２内のスラグは、ベルトコンベア２３で運ばれて（図２）、シュート２４から上戸２１に落下してスラグ投入パイプ２５を介して回転ドラム４内に投入される。スラグ排出ホルダ２７の方へ流れたスラグは排出ホルダ２７の端部に設けられた防熱蓋２８の排出孔４１から排出樋３０、排出スラグ容器３１へ流出する。なお、２６はバーナ等の加熱器である。また、図示は省略するが、回転ドラム式侵食試験装置は制御盤の制御で自動運転し、スラグの投入、排出等の各機構はその設定条件に応じて自動制御される。
【００１５】
次に、回転ドラム侵食試験における自動スラグ投入の手順の例を説明する。
加熱器２６を駆動し（図３）、ドラム４内が所定の温度に昇温すると制御盤によるスラグ投入自動運転となる。侵食装置を傾斜させた状態（図４、図５）で、例えば、５分間隔でスラグを投入する場合、事前に、スラグ貯蔵タンク２２に貯められたスラグをベルトコンベア２３入口の調整ネジ付きシヤッターを調節しておき、ベルトコンベア２３を５秒間廻した時４００ｇ／回投入出来るように調整しておく。また、自動スラグ投入制御盤の条件設定をしておく。１サイクルの投入間隔を５分にセットし、トータル侵食時間を５時間とした場合は、投入回数を６０回とセットする。また、スラグ投入量を４００ｇ／回に調整したベルトコンベア回転時間を５秒にセットする。
【００１６】
投入開始は、制御盤の切り替えスイッチを自動にし、開始ボタンを押す。すると、１回目のスラグ投入動作に入り、先ず、スラグ投入パイプ２５の孔の耐熱鋼蓋４０がエア駆動動力で開き、次に、投入パイプ２５がドラム４内部に挿入され（図４）、それと同時に、ベルトコンベア２３が所定時間（５秒）回転し、上戸２１にシュート２４からスラグが落下し、スラグ投入パイプ２５を経由してドラム４内部に投入される（図５）。ベルトコンベア２３が５秒後停止すると同時に、投入パイプ２５が引き上げられ、続いて、パイプ孔耐熱蓋４０が閉まり１回目のスラグ投入を完了する。反応済のスラグは排出ホルダ２７の端部に設けられた防熱蓋２８の排出孔４１から排出される。侵食時間が、５時間の場合には、この投入サイクルを、６０回繰り返す事になる。これら一連の動作は完全自動供給となっている。この様に、回転ドラムを傾斜させ、スラグの投入−溶融−流出のサイクルを繰り返しながら侵食試験を行うことで、常に新鮮な侵食材が供給され、耐火物試料への侵食が促進され、損傷量を増大させることができる。
しかも、侵食剤の組成や、試験温度を変えないで、種々の耐火物試料の材質本来の侵食剤による損傷の程度を拡大して見ることができるので、材質間の耐食性を精度よく比較できる。
【００１７】
【発明の効果】
本試験装置を使用した場合、回転ドラムに投入された侵食材が、回転ドラムの傾斜に沿って排出側に自然に流れ出し、回転ドラム内の全ての耐火物試料表面に、常に新しいスラグが供給できるので実炉に近い条件で試験が可能となる。
また、侵食による損傷の絶対量を増加させると共に、材質間の損傷量の差を拡大し、同時に多種類の耐火物試料の耐食性を精度良く比較評価できる。
さらに、侵食材供給装置を用いて、間歇的（連続に近い）に侵食材を回転ドラム内に自動的に投入して排出することができるため、侵食材が正確な時間経過と共に正確な投入量で回転ドラムに投入されるため精度の高い試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  回転ドラム侵食試験装置の全体構成図（水平状態）である。
【図２】  スラグ投入を説明する回転ドラム侵食試験装置の部分図である。
【図３】  スラグ投入を説明する回転ドラム侵食試験装置の部分図である。
【図４】  スラグ投入を説明する回転ドラム侵食試験装置の部分図である。
【図５】  回転ドラム侵食試験装置の全体構成図（傾斜状態）である。
【図６】  バーナ加熱方式の回転ドラム侵食試験装置を説明する図である。
【図７】  回転ドラム内面に内張りされた耐火物試料の平面図である。
【図８】  内張りされた耐火物試料の一片を示す斜視図である。
【符号の説明】
３…回転伝達装置、４…回転ドラム、８…耐火物試料、１０…侵食材、２２…スラグ貯蔵タンク、２３…ベルトコンベア、２４…シュート、２５…スラグ投入パイプ、２６…加熱器、２７…スラグ排出ホルダ、２８…防熱蓋、２９…ドラム傾斜調整ジャッキ、３０…スラグ排出樋、３７，３８…フレーム、４０…防熱鋼蓋、４１…スラグ排出孔。
【図１】
0003685402.tif 000002
【図２】
0003685402.tif 000003
【図３】
0003685402.tif 000004
【図４】
0003685402.tif 000005
【図５】
0003685402.tif 000006
【図６】
0003685402.tif 000007
【図７】
0003685402.tif 000008
【図８】
0003685402.tif 000009