(57)【要約】注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料が、少なくとも１種類の原料と少なくとも１種類の結合剤との混合物からなり、この混合物が少なくとも硬化後に多孔質構造を形成する。工作物の表面を少なくとも部分的に絶縁材料で被覆する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料において、少なくとも１種類の原料と少なくとも１種類の結合剤との混合物からなり、この混合物が少なくとも硬化後に多孔質構造を形成することを特徴とする、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料。
【請求項２】
前記原料が多孔質であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁材料。
【請求項３】
前記多孔質原料がＳＬＡ−９２であることを特徴とする請求項２に記載の絶縁材料。
【請求項４】
多孔質原料の平均粒径が最大１．０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項５】
前記多孔質原料を約６５ないし９８重量％の量で、好ましくは約９０重量％の量で使用することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項６】
前記結合剤がセメント、好ましくはＣＡ−２７０であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項７】
前記結合剤を約２ないし３５重量％の量で、好ましくは約１０重量％の量で使用することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項８】
前記混合物がさらに、湿態強度を高めるための添加物を包含していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項９】
前記混合物がさらに、硬化挙動を改善するための添加物を含んでいることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の絶縁材料。
【請求項１０】
注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆する方法であって、工作物の表面の少なくとも一部を、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の絶縁材料で被覆することを特徴とする、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆する方法。
【請求項１１】
絶縁材料を被覆するために水で調整することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
工作物に絶縁材料を吹きかけることを可能にする量の水を絶縁材料に配合することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
工作物に絶縁材料を塗布することを可能にする量の水を絶縁材料に配合することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
絶縁材料を工作物に吹きかけることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
絶縁材料を工作物にへらで塗布できることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
絶縁材料を可変な膜厚で、好ましくは被覆すべき工作物全体にわたって可変に塗布することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
絶縁材料を約１．０ｍｍの膜厚で塗布することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
絶縁材料からなる被覆を、好ましくは１００°Ｃの温度で乾燥させることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
絶縁材料で被覆する前に工作物に酸化防止被覆を施すことを特徴とする請求項１０乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記酸化防止被覆が市販の壁硬化剤またはしっくい硬化剤から形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
酸化防止被覆が市販の耐火接着剤を含んでいることを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
【請求項２２】
酸化防止被覆にアルカリ、ホウ酸またはホウ酸誘導体を混合することを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
酸化防止被覆にアルカリ、ホウ酸またはホウ酸誘導体を最大３０重量％の量で配合することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
絶縁材料で被覆する前に酸化防止被覆を、好ましくは１００°Ｃの温度で乾燥させることを特徴とする請求項１０乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料に関する。
【０００２】
溶湯を注ぐ際は、通常は溶湯を分配容器または保持炉から注湯管を通して型もしくは金型に送る。溶湯、特に鋼やアルミニウムなど種々の材料からなる溶融金属や、鋳造方法に応じて、極めて多種多様な材料からなる注湯管が用いられる。溶湯流の場合は、注ぎ口、注湯管、および溶湯の注入または移送のためのその他の工作物の範囲で放熱によって生じる溶湯の熱衝撃反応や急冷は問題となる。熱衝撃反応および急冷は、特に工作物の放熱に起因する温度変動によって引き起こされる。
【０００３】
この場合、熱衝撃反応および急冷が原因で、注湯に使用する溶湯を清浄化することが必要となるが、これは通常は溶湯や付着した金属、たとえば鋼またはアルミニウムを酸素吹出し管などで燃焼させることによって行われる。しかし溶湯の注入に使用される工作物を燃焼によって清浄化することは、工作物の耐久性に不利な影響を及ぼす。
【０００４】
熱衝撃反応および急冷を低減するために、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯の注入または移送のためのその他の工作物に絶縁を設けることが知られている。工作物の外側に取り付けた絶縁は、工作物の加熱時に熱衝撃反応を最小限に押さえるとともに、急冷を防ぐ働きをする。
【０００５】
絶縁のために、従来は立法が健康上の理由から代替物質の使用を義務づけられたカテゴリー２の発癌性物質に類された絶縁材料を使用していた。発癌性物質に分類されない幾つかの代替物質、特にアルミニウム繊維分の少ない代替物質は、１２００°Ｃを越える温度で個々の繊維の分解および溶解を呈し、これらの現象が絶縁効果を破壊するか、少なくとも低下させる。そのうえ、幾つかの分解生成物は健康上の懸念がある。また、ほとんどの代替物質は約１０００°Ｃまでしか使用できない。
【０００６】
製鋼産業で用いられている比較的新しい鋳造法、たとえばＣＳＰテクノロジーは、１２００°Ｃを越える加熱温度に対する絶縁を必要とする。その最大の理由は、この方法では溶湯は厚さ１５ｍｍないし３０ｍｍのスリットを通して注ぎ口に注入されるため、熱衝撃反応および急冷は直ちに鋳造の中断を招くからである。
【０００７】
さらに、製鋼産業で用いられる新しい鋳造法は、溶湯の注入および移送に使用する工作物の複雑なジオメトリを前提としており、これが絶縁の厚さを制限している。
【０００８】
本発明の課題は、上記の従来技術に鑑みて、廉価で、環境に無害な絶縁を形成し、高い使用温度、特に１２００°Ｃを越える温度でも熱的に安定し、かつ熱伝導性が少ない、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯、特に製鋼産業で使用する、溶融金属の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料を提供することである。
【０００９】
この課題を解決するために本発明では、少なくとも１種類の原料と少なくとも１種類の結合剤との混合物からなり、この混合物が少なくとも硬化後に多孔質構造を形成するようにした、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯の注入または移送のためのその他の工作物を被覆するための絶縁材料を提供する。
【００１０】
本発明は、絶縁の純粋材料、たとえば９９．９パーセントのアルミナの材料特性のほかに、絶縁を包含している構造、たとえば中空室や粒径分布なども熱安定性および熱伝導性に大きな影響を与えるという認識を出発点としている。絶縁の熱伝導性は概ね空隙率が増すに連れて減少することが分かっている。その理由は、特に高温における熱損失は、主として放熱によって行われるためである。絶縁の空隙率が大きければ大きいほど、粒界が多くなり放熱を妨げる。
【００１１】
それゆえ本発明に従い、好ましくは多孔質原料を使用することにより、特に１２００°Ｃを越える温度下で放熱を低減し、それゆえ熱伝導性の少ない熱的に安定した絶縁が可能になる。さらに、多孔質原料を使用することにより、廉価で、しかも健康および環境に無害な絶縁を形成できる。また、本発明においては、混合物がたとえば乾燥などによって硬化した後で、多孔質構造を形成すれば十分である。この場合、原料も結合剤自体も混合物もしくは結合系をなすことができる。
【００１２】
多孔質原料として、ＳＬＡ−９２を粒径１．０μｍ未満、約６５ないし９８重量％の量で、好ましくは約９０重量％の量で使用することが特に適していることが分かった。ＳＬＡ−９２は粗密度０．７５ｇ／ｃｍ３の多孔質カルシウムヘキサアルミネート（ＣａＯ×６Ａｌ２Ｏ３もしくはＣＡ６）である。ＳＬＡ−９２は約９２％のＡｌ２Ｏ３と約７．５％のＣａＯを含んでいる。ＳＬＡ−９２は通常７５％という高い空隙率と、０．５ないし２．５μｍの小孔半径を有している。
【００１３】
結合剤としてセメント、好ましくはＣＡ−２７０を、約２ないし３５重量％の量で、好ましくは約１０重量％の量で使用すると有利であることが分かった。ＣＡ−２７０はＡＬＣＯＡ社のカルシウムアルミネートセメントである。結合剤としてセメントのほかに、その他の結合系、特にリン酸結合剤、合成樹脂結合剤、水ガラスなど、および有機結合剤、たとえばアクリル系接着剤、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、または硬化後に分解される類似の系も適している。
【００１４】
本発明の別の有利な構成に従い、前記混合物は湿態強度を高めるための添加物および硬化挙動を改善するための添加物を含んでいる。
方法に関しては、工作物の表面の少なくとも一部を絶縁材料で被覆する。
この絶縁材料を被覆するために水で調整し、しかも工作物に絶縁材料を吹きかけるか、またはへらを用いて塗布することを可能にする量の水を絶縁材料に添加することを特徴とすると好都合である。吹きかけ用には相応の水を配合して混合物を希液状にし、また塗材として使用するには水の添加量を少なくしてペーストを作製する。ペーストは所望の、もしくは要求された膜厚に応じて種々の程度で濃液状に形成される。本発明の特に有利な構成に従い、絶縁材料は可変な膜厚で工作物に塗布される。したがって被覆は、工作物上の膜厚に関して、たとえば３ｍｍから６ｍｍまたは９ｍｍに増え、再び３ｍｍに戻るというように推移してもよい。こうすると工作物の使用および絶縁の必要に応じて、厚さに変化のある絶縁層が形成される。本発明の特に好適な構成において、絶縁材料を約１．０ｍｍの膜厚で塗布する。工作物に絶縁材料を塗布した後、被覆を、好ましくは１００°Ｃの温度で乾燥させる。
【００１５】
この絶縁材料およびそのように形成された被覆は、注ぎ口、注湯管、溶湯流保護管、および溶湯の注入または移送のためのその他の工作物、特に溶融アルミニウムの注入に適した鋼製またはセラミック製の充填チャンバや鋼製またはセラミック製のスタンドパイプにも好都合である。
【００１６】
本発明の有利な構成において、絶縁材料で被覆する前に工作物に酸化防止被覆を施す。この場合、酸化防止被覆は加熱もしくは燃焼すると溶解してガラス相を形成する。このガラス相により酸化防止被覆は一種の媒介層を提供する。この媒介層は、被覆しようとする、溶湯の注入および移送のための工作物と絶縁層が確実に結合することを保証する。これは特に連続鋳造法における溶鋼の注入もしくは移送のための工作物にとって大きな意味がある。これらの工作物は通常アルミナグラファイト、安定化もしくは部分安定化した酸化ジルコングラファイト、ＳｉＣ、ＳｉＯ２またはＳｉの金属相と、原則として秘密にされている製造固有の添加物からなる。これらの工作物では、絶縁層を直接工作物の表面に塗布したり吹きかけたりすることは問題がある。なぜならば、これらの場合には絶縁被覆と被覆された工作物との間に十分な結合強度が、少なくとも被覆の機能が１０時間以上持続するような形では実現できないからである。
【００１７】
本発明の有利な構成において、酸化防止被覆は市販の壁硬化剤またはしっくい硬化剤から形成されており、これを工作物の表面に吹きかけるか、へらで塗布する。壁硬化剤またはしっくい硬化剤は、標準的には建設産業で使用される。本発明の特別有利な構成に従い、酸化防止被覆に市販の耐火接着剤を使用するが、これはガラス相の形成を促進する点が好都合である。特にケイ酸ナトリウムと粘度からなり、最高１２００°Ｃまで使用できる接着剤が適していることが分かった。この場合、すでに相応に酸化防止作用を有するガラス化された市販の工作物を使用し、これに多孔質被覆を施してもよい。多孔質被覆は酸化防止被覆もしくは釉薬上に配置するか、もしくはこれを少なくとも部分的に溶融して一緒に多孔質被覆を形成することができる。
【００１８】
工作物を絶縁材料で被覆する前に酸化防止被覆を、好ましくは１００°Ｃの温度で乾燥させると好都合である。
このように被覆された工作物を最初に使用するとき、工作物の加熱中に酸化防止被覆が、酸化防止被覆材料に応じて約５５０°Ｃないし約１２００°Ｃの温度範囲で溶解する。このとき生じるガラス相がＳＬＡ−９２のＣＡ６構造と反応し、部分的に溶融できる。この反応は温度に依存し、１０００°Ｃを越える温度で非常に良好な付着性と、同時に酸化防止作用を有する絶縁層が形成される。
【００１９】
この反応は、追加で耐火接着剤を使用するとガラス相の形成が促進されて強化される。耐火接着剤は、１２６０°Ｃ以上の温度でも、１０００°Ｃ以下の温度でもガラス相が形成されるようにする。
【００２０】
工作物の表面温度が約９００°Ｃ以下では、媒介層として働く耐火接着剤にアルカリおよび／またはホウ酸もしくはその酸誘導体を配合することが合理的であることが分かった。そうすることによって、すでに約５５０°Ｃでも溶融したガラス相が形成され、低温でも酸化防止作用を有する絶縁層が形成され得ることが保証される。さらに、ホウ酸を添加すると、形成されたガラス相の粘性が温度が上昇するに連れて増加し、被覆の付着と酸化防止作用がさらに改善されるという利点を有している。
【００２１】
さらに、アルカリまたはホウ酸もしくはホウ酸誘導体を添加することにより、絶縁被覆は酸化防止被覆とかかわりなく、溶湯の注入および移送のための工作物の要件に相応に適合させることができ、しかも有利なことに新たな絶縁・酸化防止被覆が形成される。本発明の特に有利な構成において、ホウ酸またはホウ酸誘導体を最大３０重量％の量で使用する。しかし有利には、使用および絶縁の要件に応じて１０重量％以下および３０重量％以上の量も適している。
【００２２】
本発明に従い新たに形成される絶縁被覆は、いわば周囲の大気と耐火材料との間に遮断層を提供し、本体の空隙率を引き下げることによって酸化を防止するという目的を果たす。これにより被覆は、その酸化防止作用のためにアルミナグラファイト製の栓止め棒に使用するのに特に適している。
【国際公開パンフレット】
2004500988.tif 000002
2004500988.tif 000003
2004500988.tif 000004
2004500988.tif 000005
2004500988.tif 000006
2004500988.tif 000007
2004500988.tif 000008
2004500988.tif 000009
2004500988.tif 000010
2004500988.tif 000011
2004500988.tif 000012
【国際調査報告】
2004500988.tif 000013
2004500988.tif 000014
2004500988.tif 000015
2004500988.tif 000016
2004500988.tif 000017
2004500988.tif 000018
2004500988.tif 000019
2004500988.tif 000020