(57)【要約】【課題】輻射による放熱を効果的に低減でき、低コストに実施できるとともに、断熱手段の補修なども的確且つ容易に行うことができる、高温溶融体用保持容器の断熱方法を提供する。【解決手段】高温溶融体用の保持容器の外面に耐熱塗料を塗布することより、低放射率の塗膜、好ましくは放射率が０．６以下の塗膜を形成する。容器からの輻射による放熱が効果的に低減され、また、耐熱塗料を容器外面に塗布するだけでよいため、低コストに実施でき、且つメンテナンスも容易である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温溶融体用保持容器の外面に耐熱塗料を塗布することにより、低放射率の塗膜を形成することを特徴とする高温溶融体用保持容器の断熱方法。
【請求項２】
塗膜の放射率が０．６以下であることを特徴とする請求項１に記載の高温溶融体用保持容器の断熱方法。
【請求項３】
容器外面に耐熱塗料を塗布することにより形成された低放射率の塗膜を有することを特徴とする高温溶融体用保持容器。
【請求項４】
塗膜の放射率が０．６以下であることを特徴とする請求項３に記載の高温溶融体用保持容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属や溶融スラグなどのような高温溶融体用の保持容器において、輻射による容器からの放熱を抑えるための断熱方法及びそのような断熱方法を適用した保持容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属などの高温溶融体の移送や各種処理を行うために、高温溶融体を保持するための容器が用いられる。例えば、鉄鋼製造プロセスの精錬工程では、溶銑や溶鋼の保持用に取鍋、溶銑鍋、トピードカーなどの保持容器が用いられる。このような保持容器に溶融金属を保持して移送や処理を行う場合、輻射による容器からの放熱によって溶融金属の温度が低下し、処理効率が低下したり、熱余裕の面で支障をきたすなどの問題を生じる。このような問題に対して、保持容器の鉄皮−内張耐火物間に断熱材を介装することで放熱を抑える対策が採られる場合がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−３２００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、保持容器の鉄皮−内張耐火物間に断熱材を介装させる構造の場合、以下のような問題がある。
（1）断熱材の保守点検が困難であるため、断熱材が経時劣化して断熱効果が低下しても的確なタイミングで補修することができない。
（2）通常、断熱材としては断熱用耐火物が用いられるが、一般に断熱用耐火物は空隙を多く含むため強度や耐食性が劣り、耐久性に乏しい。
（3）一方、耐久性のある高性能の断熱用耐火物は、特殊な構造であったり、特殊な原料を用いるものが多く、一般に高価である。
【０００４】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、高温溶融体用保持容器からの輻射による放熱を効果的に低減し、容器内に保持された高温溶融体の温度低下を適切に抑えることができ、しかも、低コストに実施できるとともに、断熱手段の補修なども的確且つ容易に行うことができる断熱方法及びこれを適用した保持容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは上記課題を解決すべく、以下のような検討を行った。まず、従来技術のように断熱材（断熱用耐火物）を鉄皮−内張耐火物間に介装させる構造の欠点を改善するため、鉄皮表面（鉄皮−大気間）への断熱材の適用を検討したが、鉄皮温度の上昇によって鉄皮の変形が生じるため、この断熱方式は採用できないことが判った。一方、鉄皮表面を詳細に観察した結果、鉄皮表面は酸化皮膜で覆われていて金属光沢がなく、結果として輻射が多い状態であることが判った。そこで、容器外面を輻射がなるべく小さくなるような形態にするという着想のもとに、鉄皮の酸化皮膜の研磨による除去や鉄皮のステンレス化などを含めて検討した結果、容器外面に耐熱塗料による低放射率の塗膜を形成することにより、輻射による放熱を効果的に抑えることができ、しかも、（1）低コストに実施できる、（2）耐久性に優れる、（3）メンテナンスが容易である、などの有利な効果が得られることが判った。
【０００６】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］高温溶融体用保持容器の外面に耐熱塗料を塗布することにより、低放射率の塗膜を形成することを特徴とする高温溶融体用保持容器の断熱方法。
［2］上記［1］の断熱方法において、塗膜の放射率が０．６以下であることを特徴とする高温溶融体用保持容器の断熱方法。
［3］容器外面に耐熱塗料を塗布することより形成された低放射率の塗膜を有することを特徴とする高温溶融体用保持容器。
［4］上記［3］の高温溶融体用保持容器において、塗膜の放射率が０．６以下であることを特徴とする高温溶融体用保持容器。
本発明において塗膜の放射率とは、λ＝０．６５μｍの波長における放射率εを指す。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の断熱方法及び保持容器によれば、容器からの輻射による放熱を効果的に低減し、容器内に保持された高温溶融体の温度低下を適切に抑えることができ、しかも、耐熱塗料を容器外面に塗布するだけでよいため、低コストに実施できるとともに、メンテナンスも容易であり、断熱手段の補修なども的確且つ容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明が対象とする保持容器は、溶融金属や溶融スラグなどの高温溶融体保持用の容器であり、例えば、鉄鋼製造プロセス（脱燐工程、脱炭工程など）で溶銑や溶鋼を保持し、搬送や各種処理を行うために用いられる取鍋、溶銑鍋、トピードカーなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明では、このような保持容器の外面に耐熱塗料を塗布することより、低放射率の塗膜を形成するものである。通常、保持容器の外面は鉄皮と呼ばれる鋼板で覆われており、塗膜はこの鉄皮の表面（外面）に形成される。
【０００９】
耐熱塗料としては、一般に耐熱性樹脂に耐熱性顔料（主に無機顔料）を配合したものが用いられており、本発明においても、この種の耐熱塗料を用いることができる。このような耐熱塗料を構成する耐熱性樹脂としては、例えば、シリコーン系樹脂（シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂など）、フッ素系樹脂などが、また、耐熱性顔料としては、例えば、アルミナ粉末、シリカ粉末、アルミニウム粉末などが挙げられる。適用する保持容器の外面温度（鉄皮表面温度）に応じて、必要とされる耐熱温度を有する塗料を選択すればよい。例えば、溶銑や溶鋼を保持するための取鍋、溶銑鍋、トピードカーなどでは、鉄皮表面温度は３００〜３５０℃程度になるため、耐熱温度が５００℃以上の塗料を用いることが好ましい。
【００１０】
また、このような耐熱塗料によって形成される塗膜は放射率が小さいほど好ましく、具体的には放射率を０．８未満とすれば、容器からの輻射による放熱を従来よりも低減できるようになるが、特に放射率０．６以下とすることが好ましく、これにより容器からの輻射による放熱を特に効果的に低減できる。一般には、銀色（シルバー、メタリックシルバー）、白色などの色調の耐熱塗料で形成される塗膜が、そのような低放射率を満足する。
【００１１】
このような低放射率の塗膜を形成できる耐熱塗料としては、例えば、日本ペイント（株）製のテツゾール５００シルバー、テツゾール６００シルバー、テツゾール７００シルバー（いずれも商品名）などが挙げられる。
耐熱塗料による塗膜の厚さに特に制限はなく、所望の耐用性を有する厚さとすればよい。また、容器外面に上記塗膜を形成する方法は、手作業や吹付機による方法など、通常の塗装法でよい。
【００１２】
上記のように保持容器外面に形成される塗膜の放射率を０．６以下とすることにより、例えば、トピードカーなどの保持容器で高炉溶銑を受銑し、製鋼工場で払い出しするまでの溶銑の温度低下を、従来に較べて平均で３℃以上も低減させることができる。ここで、溶銑の温度低下が３℃改善されると溶銑配合率が０．２１％低減する効果、つまり、溶銑１トン当たりスクラップ添加量を２．１ｋｇ増加できる効果が得られ、生産性などの面で大きなメリットになる。また、スクラップ使用量の増大により、発生ＣＯ２の削減にも寄与できる。
【００１３】
下記は代表的な溶銑保持容器であるトピードカーの容器壁内外での伝熱モデルを示している。この容器壁は、内側から順に設けられる内張り煉瓦、永久煉瓦および鉄皮で構成されている。
【数１】
2008183593.tif 000002
ここで、Ｑ１〜Ｑ３、Ｌ１〜Ｌ３、λ１〜λ３、Ｔin、Ｔout、ＴOは、それぞれ以下を示すものである。
Ｑ１：耐火物（内張り煉瓦＋永久煉瓦）−鉄皮間の熱流速
Ｑ２：対流による熱伝達
Ｑ３：鉄皮表面の輻射熱
Ｌ１：内張り煉瓦の厚さ（ｍ）
Ｌ２：永久煉瓦の厚さ（ｍ）
Ｌ３：鉄皮の厚さ（ｍ）
λ１：内張り煉瓦の熱伝達係数（kcal／ｍＫ）
λ２：永久煉瓦の熱伝達係数（kcal／ｍＫ）
λ３：鉄皮の熱伝達係数（kcal／ｍＫ）
Ｔin：容器壁の内面温度（°Ｋ）
Ｔout：容器壁の外面温度（°Ｋ）
ＴO：大気温度（°Ｋ）
【００１４】
上記Ｑ1、Ｑ２、Ｑ３は、下記各式により求められる。
Ｑ１＝１／（Ｌ１／λ１＋Ｌ２／λ２＋Ｌ３／λ３）×（Ｔin−Ｔout）
Ｑ２＝αc（Ｔout−ＴO）
Ｑ３＝εσ（Ｔout４−ＴO４）
ここで、ε：放射率
αc：対流熱伝達係数（kcal／hr・ｍ２・Ｋ）
σ：ボルツマン定数（kcal／hr・ｍ２・Ｋ４）
【００１５】
トピードカーの一般的な使用形態では、高炉溶銑を受銑した後、溶銑予備処理として保持した溶銑の脱Ｓｉ処理、脱Ｐ処理を受け、その後、製鋼工場にて溶銑の排出（払い出し）を行い、次いで、トピードクリーニングセンターで内部に残ったスラグ排出を行った後、高炉に戻り再度受銑を行う。高炉溶銑を受銑し、製鋼工場で払い出しするまでの所要時間は、おおよそ８．５ｈｒ前後である。このようなトピードカーでは、一般に上記各値は以下のようになる。
Ｔin：１２５０℃（１５２３°Ｋ）
ＴO：３０℃（３０３°Ｋ）
Ｌ１：０．３ｍ
Ｌ２：０．１ｍ
Ｌ３：０．０４ｍ
λ１：８．０kcal／ｍＫ
λ２：２．０kcal／ｍＫ
λ３：３５kcal／ｍＫ
αc：１０kcal／hr・ｍ２・Ｋ
σ：４．８８×１０−８kcal／hr・ｍ２・Ｋ４
【００１６】
外面塗装による断熱処理を行っていない従来のトピードカーの外面は酸化した鉄皮面であり、したがって、その放射率εは約０．８（酸化鉄の放射率ε：約０．８）である。
標準的なトピードカーの表面積Ａ：８０ｍ２、溶銑保持量ｍ：３００トンとして、外面（酸化鉄面）の放射率εが０．８である従来のトピードカーと、外面（塗膜面）の放射率εが０．６である本発明の断熱方法を適用したトピードカー（以下、便宜上「本発明例のトピードカー」という）について、溶銑の温度降下量を下記のようにして計算した。
（1）Ｑ１＝Ｑ２＋Ｑ３よりＴoutを求め、
（2）Ｔoutから熱流速Ｑ１を求め、Ａ×Ｑ１＝Ｑとし、
（3）Ｑ＝ｃ・ｍ・ΔＴ
ここで、ｃ  ：比熱０．２kcal／ｍ２・Ｋ４
ΔＴ：溶銑温度降下量（°Ｋ／ｈｒ）
【００１７】
この計算結果を以下に示すが、本発明例のトピードカーでは、高炉溶銑を受銑した後、製鋼工場にて溶銑の払い出しを行うまでの溶銑の温度低下を、従来のトピードカーに較べて３．４℃低減できることになる。
・従来のトピードカー（外面の放射率ε：０．８）
ΔＴ＝１３．２°Ｋ／ｈｒ（１３．２℃／ｈｒ）
・本発明例のトピードカー（外面の放射率ε：０．６）
ΔＴ＝１２．８°Ｋ／ｈｒ（１２．８℃／ｈｒ）
・両者の溶銑温度降下量の差
溶銑温度降下量の差＝（１３．２−１２．８）×８．５＝３．４℃
【００１８】
以上のような断熱方法が適用された本発明の高温溶融体用保持容器は、外面に耐熱塗料による低放射率の塗膜が形成され、好ましくはその塗膜の放射率が０．６以下である保持容器である。
断熱手段である容器外面の塗膜は、保守点検が容易であるため、補修なども的確且つ容易に行うことができる。補修は、必要箇所に耐熱塗料を部分的に塗布する等の方法で実施できる。
【実施例】
【００１９】
トピードカーの外面（鉄皮面）は３００〜３５０℃になるため、トピードカーの外面に耐熱温度が５００℃の銀色の耐熱塗料（商品名「テツゾール５００シルバー」，日本ペイント（株）製）を塗布し、放射率が０．６、膜厚が１０μｍの塗膜を形成した。このトピードカーを高炉−製鋼工場間を３回／日で往復させ、この間には保持された溶銑に対して脱Ｓｉ、脱Ｐ、脱Ｓの各溶銑予備処理を実施した。
このトピードカーを使用した結果、外面塗装による断熱処理を行っていない従来のトピードカーを使用した場合に較べ、製銑工場での受銑から製鋼工場での払い出しまでの溶銑の温度低下を平均して３℃強改善することができた。