(57)【要約】【課題】耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉用ストッパー及び自動注湯炉用ノズルを提供する。【解決手段】ストッパー１のストッパーヘッド３の耐火物層４は、黒鉛若しくはカーボン共存下においても、ロー石粒の消化分解はなく溶湯中への酸素供給源になることはない。また、溶湯と接触する稼動面においてガラス皮膜を形成して稼動面組織を平滑にするとともに、耐火物を通しての空気の巻き込みを抑制することができ、耐熱衝撃性、高耐蝕性及び耐酸化性に優れ、溶湯との濡れが小さい。このため、自動注湯炉２１用として最適のストッパー１を提供することができる。また、ストッパー１により開閉されるノズル孔１２の内周面１４を形成する耐火物層１５は、上記耐火物層４と同様の作用を示し、高強度及び高耐蝕性に優れ、溶湯との濡れが小さく自動注湯炉２１用として最適のノズル１１を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動注湯炉のノズル孔を開閉するノズルヘッドの外周面が、鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、結合材を添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したことを特徴とする自動注湯炉用ストッパー。
【請求項２】
前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を蒸発させるとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むことを特徴とする請求項１に記載の自動注湯炉用ストッパー。
【請求項３】
前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動注湯炉用ストッパー。
【請求項４】
ストッパーにより開閉されるノズル孔の内周面が、鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、結合材を添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したことを特徴とする自動注湯炉用ノズル。
【請求項５】
前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を蒸発させるとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むことを特徴とする請求項４に記載の自動注湯炉用ノズル。
【請求項６】
前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の自動注湯炉用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動注湯炉用ストッパー及び自動注湯炉用ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋳鉄及び銅合金等の自動注湯炉では、カーボン及びアルミナ・カーボン質のストッパーが使用されている。また、ノズルとしては、ジルコン質、ハイアルミナ質、アルミナ・カーボン質のものが使用されている。これらの材質のものでは、注湯終了後ストッパーはストッパーヘッド、ノズルはノズル内孔面にそれぞれスラグやメタル等が付着する。これらの付着物は、操業が繰り返されるに従い増大する。このため、ノズル孔を完全に閉塞することが不可能となり、操業停止に至るという問題点がある。
【特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉用ストッパー及び自動注湯炉用ノズルを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための請求項1に記載の自動注湯炉用ストッパーは、自動注湯炉のノズル孔を開閉するノズルヘッドの外周面が、鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、結合材を添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したことを特徴とする。
【０００５】
請求項２に記載の自動注湯炉用ストッパーは、請求項１に記載の構成において、前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を蒸発させるとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に記載の自動注湯炉用ストッパーは、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であることを特徴とする。
【０００７】
請求項４に記載の自動注湯炉用ノズルは、ストッパーにより開閉されるノズル孔の内周面が、鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、結合材を添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の自動注湯炉用ノズルは、請求項４に記載の構成において、前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を蒸発させるとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の自動注湯炉用ノズルは、請求項４又は請求項５に記載の構成において、前記パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した自動注湯炉用ストッパーによれば、ストッパーヘッドの外周面を形成する耐火物組織は、黒鉛若しくはカーボン共存下においてもロー石粒の消化分解はなく、二酸化ケイ素のように溶湯中への酸素供給源になることはない。また、ロー石の半溶融温度は１，５００℃前後であり、溶湯と接触する稼動面においてガラス皮膜を形成して稼動面組織を平滑にするとともに、耐火物を通しての空気の巻き込みを抑制することができ、耐熱衝撃性、高耐蝕性及び耐酸化性に優れ、溶湯との濡れが小さい。このため、スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉用ストッパーを提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の自動注湯炉用ストッパーによれば、パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を除去するとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むものであるから、結晶水が蒸発する際の熱膨張によりストッパーヘッドの外周面の耐火物組織に亀裂を生じることがない。
【００１２】
請求項３に記載の自動注湯炉用ストッパーによれば、パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であるから、ストッパーヘッドの外周面の耐火物組織の成形時のラミネション等の組織欠陥が生じ難い。また、実使用時におけるロー石粒子の軟化変形が生じ易い。
【００１３】
請求項４に記載した自動注湯炉用ノズルによれば、ストッパーにより開閉されるノズル孔の内周面を形成する耐火物組織は、黒鉛若しくはカーボン共存下においてもロー石粒の消化分解はなく、二酸化ケイ素のように溶湯中への酸素供給源になることはない。また、ロー石の半溶融温度は１，５００℃前後であり、溶湯と接触する稼動面においてガラス皮膜を形成して稼動面組織を平滑にするとともに、耐火物を通しての空気の巻き込みを抑制することができ、高強度及び高耐蝕性に優れ、溶湯との濡れが小さい。このため、スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉用ノズルを提供することができる。
【００１４】
請求項５に記載の自動注湯炉用ノズルによれば、パイロフィライトを主成分とするロー石は、８００℃以上で仮焼して結晶水を除去するとともに、アルカリ成分１〜５重量％を含むものであるから、結晶水を蒸発する際の熱膨張によりノズル孔の内周面の耐火物組織に亀裂を生じることがない。
【００１５】
請求項６に記載の自動注湯炉用ノズルよれば、パイロフィライトを主成分とするロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であるから、ノズル孔の内周面の耐火物組織の成形時のラミネション等の組織欠陥が生じ難い。また、実使用時におけるロー石粒子の軟化変形が生じ易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉用ストッパー及び自動注湯炉用ノズルを提供するという目的を、ストッパーヘッドの外周面及びノズル孔の内周面を、鉱物としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、結合材を添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したことにより実現した。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。図１は、自動注湯炉用ストッパー（以下、単にストッパーという。）１及び自動注湯炉用ノズル（以下、単にノズルという。）１１を使用した鋳鉄及び銅合金等の自動注湯炉２１の断面図である。自動注湯炉２１は、溶湯貯留槽２２の上部に加圧室２３が形成されている。加圧室２３の左右に受湯口２４とノズル装着部２５が形成されている。ノズル装着部２５には、ノズル１１が装着されている。そして、ノズル１１に対向して、ストッパー１が図示しない上下動機構に吊持されてる。ストッパー１は上下動により、ノズル１１のノズル孔１２を開閉する。ノズル１１の下方には鋳型２６が配設されている。
【００１８】
ストッパー１の本体２の先端部には、ノズル１１のノズル孔１２を開閉するストッパーヘッド３が形成されている。図２（ａ）に示すようにストッパーヘッド３の外周面には、鉱物組織からなる耐火物層４が形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、ノズル１１のノズル孔１２の流入口部１３とノズル孔１２の内周面１４には、上記ストッパー１と同様の鉱物組織からなる耐火物層１５が形成されている。
【００１９】
上記耐火物層４及び１５は、鉱物組成としてパイロフィライトを主成分とするロー石４５〜８５重量％、黒鉛１０〜３５重量％、炭化ケイ素１〜１０重量％からなり、有機バインダーを添加して混練成形し、非酸化雰囲気にて焼成したものである。また、ロー石は鉱物組成としてパイロフィライト系の天然原料で８００℃以上で仮焼し結晶水を蒸発させ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等のアルカリ成分１〜５重量％含むものを使用する。そして、ロー石は、平均粒径２５０μｍ以下のものが、ロー石配合重量比６０％以下であるものを使用する。
【００２０】
上記のようにロー石と炭化ケイ素を共用したことで、炭化ケイ素共存状態のロー石はブローティング現象が生じやすく、低温度においても耐火物組織を通しての空気の巻き込みを抑制することができる。これは、ロー石の半溶融温度が１５５０℃前後であり、溶湯と接触している稼動面において空気の巻き込みを抑制していることが、ロー石のみでは１，４５０℃×１ｈｒ熱処理後の通気率が５．３×１０−４ｄａｒｃｙであるのに対して、炭化ケイ素を添加することにより、通気率が１．０×１０−４ｄａｒｃｙと小さくなることから分かる。
【００２１】
そして、ロー石の配合重量比率は、ストッパー１及びノズル１１の実使用時において、稼動面にガラス皮膜を積極的に生成させるためには４５重量％以上で８５重量％以下であることが望ましい。８５重量％以上では軟化変形が大きくなってしまう。また、炭化ケイ素の配合比率は、ロー石のブローティング現象を積極的に生成させるためには１重量％以上で１０重量％以下が望ましい。１０重量％以上では、溶融が著しく溶損が大きくなる。
【００２２】
黒鉛の配合重量比率は、ロー石の軟化変形を抑制するとともに、耐熱衝撃性を保持するため、１０重量％以上３５重量％以下が望ましい。３５重量％以上では、ロー石に対し黒鉛の体積比率が大きくなり、ラミネーション等の組織欠陥を生じ易い。さらに、８００℃以上で仮焼し結晶水を蒸発させたロー石を使用する理由は、結晶水が蒸発する際の熱膨張率が大きく耐火物層に亀裂が入るのを防止するためである。そして、ロー石は平均粒径２５０μｍ以下ものが、ロー石配合重量比６０％以以下であるのが望ましい。６０％以上であると、成形時のラミネーション等の組織欠陥を生じ易い。実使用時ロー石粒子の軟化変形が生じ易い。
【００２３】
ロー石の種類としては、パイロフィライト質ロー石、カオリン質ロー石、セリサイト質ロー石があり、何れも使用できる。実使用時に溶湯と接触する稼動面が半熔融化してガラス層を形成すること、及び溶湯に対する耐溶損性を考慮すると、耐火度ＳＫ２９〜３２のパイロフィライト質ロー石が最適である。カオリン質ロー石は耐火度がＳＫ３３〜３６と高く、セリサイト質ロー石は耐火度がＳＫ２６〜２９と低い。
【００２４】
上記したように、ストッパー１のストッパーヘッド３の外周面を形成する耐火物層４は、黒鉛若しくはカーボン共存下においても、ロー石粒の消化分解はなく二酸化ケイ素のように溶湯中への酸素供給源になることはない。また、ロー石の半溶融温度は１，５００℃前後であり、溶湯と接触する稼動面においてガラス皮膜を形成して稼動面組織を平滑にするとともに、耐火物を通しての空気の巻き込みを抑制することができ、耐熱衝撃性、高耐蝕性及び耐酸化性に優れ、溶湯との濡れが小さい。このため、スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉２１用として最適のストッパー１を提供することができる。
【００２５】
また、ストッパー１により開閉されるノズル孔１２の内周面１４を形成する耐火物層１５は、上記耐火物層４と同様の作用を示し、高強度及び高耐蝕性に優れ、溶湯との濡れが小さい。このため、スラグやメタルの付着を抑制し、耐用寿命の長期化を図り操業の安定を図ることができる自動注湯炉２１用として最適のノズル１１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例に係るストッパー及びノズルを使用した自動注湯炉の断面図である。
【図２】実施例に係るストッパー及びノズルの概略の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  ストッパー  
３  ストッパーヘッド
４，１５  耐火物層
１１  ノズル  
１２  ノズル孔  
１３  流入口部
１４  内周面  
【図１】
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【図２】
2006205218.tif 000004