(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注銑口を備えた溶融金属容器において、注銑口のワークライニングを柔らかさの指数であるワーカビリティインデックス値が１５〜２０の範囲のプラスチック耐火物を外殻鉄皮より突設されるスタッドを包み込むようにして積むことにより構築したことを特徴とする溶融金属容器。
【請求項２】
プラスチック耐火物は、アルミナ、炭化珪素、カーボン、リン酸系バインダーよりなる請求項１記載の溶融金属容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば製鉄所で用いられる溶銑鍋やトピード等のような、注銑口を備えた溶融金属容器に関する。
【０００２】
【従来技術】
製鉄所においては、高炉や縦型炉で製錬して得た溶銑を次工程へ運搬するための容器として、或いはまた次工程へ運搬される溶銑を運搬途上で予備処理する容器として溶銑鍋等が用いられている。溶銑鍋等に入れられた溶銑は、運搬や予備処理を終えたのち、溶銑鍋等を傾倒させて別な容器や炉に移し替えられるが、移し替える際、溶銑がこぼれ落ちて周辺に飛散しないように、溶銑鍋等の頂部には、図１に示すように注銑口１が側方に突出して設けられている。
【０００３】
図２は、従来の溶銑鍋におけるライニング構造を示すもので、注銑口ワークライニング２は、側壁ワークライニング３と共に全て定形レンガで形成されているが、注銑口１の場合、ことに使用回数が進むにつれ、溶損や熱衝撃によるスポールが発生し、また湯が通る界面上に溶湯や溶滓が付着して堆積し易い。堆積した固化物は工具を用いて適宜除去されるが、この際に加わる外部応力によってレンガの接続に用いられる目地が開いたり、レンガが迫り出したりし易く、この状態で使用回数を重ねると、目地の隙間から溶融金属が侵入してパーマライニング、更には外殻鉄皮に達するおそれがある。また迫り出したレンガの一部でも脱落すれば、円周方向及び上下方向に目地開きが生じて張りがなくなり、全周が倒壊するようになる。
【０００４】
このような問題を防止する対策として、耐火モルタル等で目地を塞ぐ方法があるが、モルタルは目地の奥深くまで到達せず、数回の使用でモルタルの充填効果がなくなるため、目地の破損箇所を頻繁に修理せねばならなくなり、鍋等の稼働率を低下させる。また迫り出したレンガについてもレンガの背後に耐火材屑や金属固形物といった異物がない場合は、迫り出したレンガを叩き込んで修復し、目地を補修することが可能であるが、目地の補修効果がなくなった時点で再び迫り出しが発生し易く、取付状態が不安定となる。このため従来、目地部に隙間ができたり、レンガの迫り出しが発生すると、その部分や周辺のレンガを除去し、新たに再構築せねばならなかった。そのため注銑口やその付近のワークライニングは、側壁のワークライニングの耐用回数が６００〜７００回であるのに対し、５０〜１５０回と耐用が大幅に少なく、側壁ワークライニングを全面改修する間、注銑口やその付近のワークライニングのみを頻繁に改修せねばならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の溶銑鍋等におけるワークライニング構造は、多数の定形レンガ構造体よりなるため、注銑口ではことに堆積した溶湯や溶滓を除去する際に、目地が開いてレンガの迫り出しや脱落が生じ易いこと、注銑口ではその上更に溶損や熱衝撃によるスポールが発生し易いために、ワークライニングを頻繁に改修する必要があるが、レンガを構築するのに注銑口形状に合わせてレンガをカットするには、かなりな熟練と手間を要することなどの問題を有していた。
【０００６】
上記の問題の解決策として、注銑口をその付近のワークライニングと共に、一枚の大型プレキャストブロック化又は大型定形レンガ化することが考えられるが、この場合、注銑口は異形であるため、精度よく取付けるのに高い寸法精度が要求されること、一枚の定形耐火物であるため外殻鉄皮等に固定が困難であること、一枚の耐火物重量が数１０kgから数１００kgになることが予想されるため、専用吊り治具と、所定位置に正確に装着するための熟練した技術が必要であること、耐火物単価が高くなることなど経済的、技術的問題が多い。
【０００７】
注銑口やその付近のワークライニングを流し込み不定形耐火物で構築することも考えられる。この方法によれば、不定形耐火物であるため上述の寸法精度の問題は解消され、またスタッド等の敷設により外殻鉄皮等への固定を行うことができるが、専用の枠型、混練用ミキサー、充填用バイブレータ等の施工機器が必要であり、また施工後十分な養生時間と、施工体にストレスを与えず、水蒸気爆発を起こさないための弛やかな昇温の乾燥時間が必要となり、結果的には専用施工機材の準備及び長時間の施工（乾燥時間を含む）により経済的効果が少なくなる。
【０００８】
本発明は上記の問題を解消すること、すなわち寸法精度や外殻鉄皮への固定、専用施工機材の準備等の問題を解消すると共に、施工時間を短縮化することができる注銑口を備えた溶融金属容器を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題の解決手段】
第１の発明は、注銑口を備えた溶融金属容器において、注銑口のワークライニングを柔らかさの指数であるワーカビリティインデックス値が１５〜２０の範囲のプラスチック耐火物を外殻鉄皮より突設されるスタッドを包み込むようにして積むことにより構築したことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、プラスチック耐火物は不定形耐火物であるため目地ができず、固形物の付着が少なくなるほか、注銑口形状に合わせた成形が容易にでき、熟練技術が不要になること、スタッドの敷設により外殻鉄皮等への固定が可能であること、養生は特に必要でなく、長時間の乾燥も必要としないこと、施工機材を特に必要としないことなどの特徴を有する。
【００１１】
本発明者らの実験によると、プラスチック耐火物は柔らかさの指標であるワーカビリティインデックス（以下「ＷＩ」という）値が１５〜２０の範囲にあると、エアーランマー等の施工機器を必要とせず、手又は木槌等で施工者の施工技術力の如何にかゝわらず、容易かつ迅速に緻密で均質な成形体を得ることができることを見出した。
【００１２】
また、第１の発明は、この知見に基づき、プラスチック耐火物として、ＷＩ値が１５〜２０のプラスチック耐火物を用いている。ここでＷＩ値は次のように測定される。図３に示すように、受台１１に成形用筒１２を嵌合させた成形型１３を用い、プラスチック耐火物よりなる試料を３０mm以下の大きさの細片に解きほぐしたのち、所要量計量して成形用筒１２内に準らして充填する。次に株式会社圓井製作所製の図４に示すランマー１５を用い、プラスチック耐火物１０を充填した成形型１３をフレーム１４内に昇降可能に支持されるシャフト１６の真下に置き、かつシャフト下端の押板１８をプラスチック耐火物上に置いた状態で、シャフト１６に嵌めた重さ６．５kgの錘１７をハンドル１９の操作により押板１８より５０mmの高さに持ち上げて落下させ、押板１８に衝突させて該押板１８により成形型内のプラスチック耐火物１４に衝撃を与える。以上の動作を１０回繰返して図５の試験片２１を成形し、その高さＨ0 を測定する。なお、押板１８とシャフト１６の重量は合わせて２．０kgである。
【００１３】
次に成形用筒１２内の上記試験片２１上に円形リングを乗せ、その上から上記と同じ条件で試験片２１にリングを介して衝撃を与え、脱型したのち試験片２１の高さＨ1 を測定する（図６）。そしてＷＩ値を以下の式１により求める。
【００１４】
【式１】
0003566447.tif 000002
【００１５】
上記各発明は、溶銑鍋の注銑口のみならず、トピードその他注銑口を備えた溶融金属容器の注銑口に適用可能である。
【００１６】
プラスチック耐火物は、アルミナのほか、炭化珪素、カーボン、リン酸系バインダーを含むものが望ましい。炭化珪素やカーボンを含むことにより、耐蝕性、耐浸透性、耐スポール性、耐濡れ性の向上が期待できるため、溶湯や溶滓等の付着物を除去し易くなり、除去時の外部応力を低減できるようになる。またリン酸系バインダーを含むことにより、比較的低温から高い強度発現が期待できるため、専用焼成設備を必要とせず、施工体の均一な強度分布が得られる。
【００１７】
したがって第２の発明は、プラスチック耐火物がアルミナのほか、炭化珪素、カーボン、リン酸系バインダーを含むことを特徴とする。上記各発明で用いられるプラスチック耐火物は、硬過ぎると、均質で緻密な施工体を構築するためにエアーランマー等の施工機器を用いてプラスチック耐火物への加圧を行う必要があり、施工者によって注湯口の耐久性にバラ付きが生じ易くなる。逆に柔らか過ぎると、成形体にダレ等を生じ、所定形状の成形体が得られない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図７及び図８は、注銑口のワークライニングの一施工例を示すもので、側壁ワークライニングを定形レンガ２０で構築したのち、注銑口施工部位に１０〜１５kgのプラスチック耐火物２３を外殻鉄皮２４より突設されるスタッド２５を包み込むようにして積み、構築体形状の大まかな形に粗形する（図７）。天井まで積み上げたのち、深部及びコーナー部までよく詰まるように、プラスチック耐火物構築体全体を手で押し込み、或いは木槌等で叩き込んで充填する。その後表面を鏝等で仕上げる（図８）。注銑口構築が完了したのち、従来法により乾燥を行う。図１０は注銑口をプラスチック耐火物で構築した溶銑鍋を示す。以上のようにして構築された注銑口のワークライニングは、耐用回数が従来のライニングでは、５０〜１５０回であったのに対し、側壁のワークライニング耐用回数の６００〜７００回と同等回数まで大幅に延長することができ、注銑口付近のワークライニングの再構築回数を従来の４回以上に比べ、全く再構築を必要としない０回にすることができた。
【００１９】
【実施例】
表１に示す試料１及び２の組成を有し、ＷＩ値が５〜２５の５水準の試験片を図９に示すサイズの箱型試験器２６に手作業又は木槌で押込み充填したときの施工時間、充填性及び成形性を評価した。その結果を表１に併記した。
【００２０】
【表１】
0003566447.tif 000003
【００２１】
ここで施工性は施工開始より１０分を基準とし、８〜１０分で充填された場合を○、５〜８分で充填された場合を◎、１０分を越え、１０〜１２．５分で充填された場合を△、１２．５〜１５分で充填された場合を×、１５分を越えた場合を××と評価した。また充填性は、施工開始より１０分後、箱型試験器２５の裏蓋を外して背面の充填状況を観察し、充填状態が非常に良い場合を◎、良い場合を〇、普通である場合を△、悪い場合を×、非常に悪い場合を××として評価した。
【００２２】
また成形性は、箱型試験器２５の底までよく充填したのち、表面の平滑性、ダレ等を観察し、非常に良い場合を◎、良い場合を〇、普通である場合を△、悪い場合を×、非常に悪い場合を××として評価した。表１に見られるように、施工を迅速に、かつ常に均質な構築体を得るにはＷＩ値が１５〜２０％とするのが最も適した範囲であることが分かる。
【００２３】
なお、試料１及び２で差異は殆ど認められなかったが、Ｓi Ｃ、カーボンの耐漏れ性及び耐スポール性を考慮すると、試料１が望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成され、次のような効果を奏する。請求項１記載の溶融金属容器のように、注銑口のワークライニングをプラスチック耐火物で成形すれば、従来のレンガで構築する場合のようなレンガの切断などの事前準備が不要となり、その分省力化が図れること、注銑口形状に合わせた成形が容易にでき、熟練技術が不要になること、目地がないため、地金などの固形物の付着が少なくなり、固化物除去回数が少なくなるため、メンテナンスに要する時間が軽減され、ワークライニングの損傷も減少して耐用延長が可能となること、スタッドにより外殻鉄皮等への固定が可能であること、養生が特に必要でなく、長時間の乾燥も必要としないため、短時間で施工できること、施工機材を特に必要としないため手軽で、かつ安価に施工できること等の効果を有する。また、請求項１記載の溶融金属容器のように、プラスチック耐火物を柔らかさの指数であるワーカビリティインデックス値が１５〜２０の範囲の値とすることで、エアーランマー等の施工機器を用いる必要がなく、手で押し込んだり、木槌で叩いたりすることにより容易かつ迅速に緻密で均質な成形体を得ることができる。
【００２５】
請求項２記載のようなプラスチック耐火物を用いれば、耐蝕性、耐浸透性、耐スポール性、耐濡れ性が向上し、溶湯や溶滓等の固形付着物を除去し易くなり、また比較的低温から高い強度発現が期待できるため、専用焼成設備を必要とせず、施工体の均一な強度分布を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶銑鍋の平面図。
【図２】溶銑鍋の断面図。
【図３】ＷＩ測定時に用いる成形型の断面図。
【図４】ＷＩ測定時に用いるランマーの正面図。
【図５】試験片の正面図。
【図６】同試験片の正面図。
【図７】注銑口のワークライニングを施工するときの断面図。
【図８】注銑口のワークライニングの施工後の断面図。
【図９】箱型試験器の斜視図。
【図１０】本発明に係わる注銑口を備えた溶銑鍋の断面図。
【符号の説明】
１・・注銑口
２・・注銑口ワークライニング
３・・側壁ワークライニング
１１・・受台
１２・・成形円筒
１３・・成形型
１４・・フレーム
１５・・ランマー
１６・・シャフト
１７・・錘
１８・・押板
２０・・レンガ
２１・・試験片
１０、２３・・プラスチック耐火物
２５・・スタッド
２６・・箱型試験器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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