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発明の名称 中空顆粒モールドフラックスの製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−166122
公開日 平成10年(1998)6月23日
出願番号 特願平8−346562
出願日 平成8年(1996)12月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】萩原 康弘
発明者 佐藤 正廣
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 モールドフラックスの原料スラリーを熱風乾燥塔内で噴霧乾燥し、該乾燥塔下部から中空顆粒モールドフラックスと熱風排気を分別して排出する装置において、前記乾燥塔の直胴部に配設した原料スラリー噴射用ランスノズル取付け位置より上方、乾燥塔頂部の熱風導入口までの乾燥域構成壁内面に、原料スラリーの噴霧によって生成する粒滴の付着を抑制する被覆層を形成したことを特徴とする中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【請求項2】 モールドフラックスの原料スラリーを熱風乾燥塔内で噴霧乾燥し、該乾燥塔下部から中空顆粒モールドフラックスと熱風排気を分別して排出する装置において、乾燥塔壁全内面に原料スラリーの噴霧によって生成する粒滴の付着を抑制する被覆層を形成したことを特徴とする中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【請求項3】 耐熱性を有する合成樹脂製シート材を被覆層として、用いたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【請求項4】 耐熱性を有する合成樹脂製水溶液を塗布することにより、被覆層を形成したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【請求項5】 セラミック水溶液をコーティングすることにより、被覆層を形成したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【請求項6】 ホーローを焼き付けることにより、被覆層を形成したことを特徴とする請求項1または請求項2記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造に使用する中空顆粒モールドフラックス製造時における原料スラリーの乾燥時に、未乾燥スラリーの一部が乾燥塔壁内表面に付着するのを防止するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、鋼の連続鋳造時に鋳型内に添加するモールドフラックスは種々の役割を担っている。すなわち、■鋳造される溶鋼表面を保温すること、■鋳型内溶鋼表面の酸化防止および浮上する介在物を迅速溶解すること、■鋳型と鋳片間の潤滑をつかさどること、■鋳片より最適な抜熱量をコントロールすることなどの働きを課せられている。
【0003】モールドフラックス(以下、単にフラックスと称す)のこれらの作用によって鋳片の表面欠陥をなくし、美麗な鋳肌を形成できる効果を有し、特に連続鋳造操業の鋳込作業の安定性の確保と、鋳片鋳造歩留り向上を図るためには必要不可欠なものである。
【0004】フラックスは、通常粉体あるいは顆粒(中空顆粒を含む)状であり、その成分は一般にCaO,SiO2 を主成分とし、他にAl23 、アルカリ土類金属およびアルカリ金属の化合物(酸化物、炭酸塩、弗化物等)を加えてなるものであり、溶融温度、粘度等を調整し、さらに、溶融速度を調整するためにカーボンを添加してフラックス組成が構成されており、顆粒状の場合は、有機、無機質のバインダー等が用いられ(例えば、特開昭60−87960号公報に開示されている技術)一定の形状を保持している。
【0005】しかして、中空顆粒状フラックスの製造としては、上記組成を含有する原料フラックスに水を適量に混合し、水性のスラリー状となしこれを熱風乾燥塔(室)内にノズルから噴霧し、熱風に曝すことにより乾燥して適度の粒度をもつ製品フラックスを得ている。
【0006】このようなフラックスの製造方法の公知技術としては、特公平3−79100号公報が開示されている。この技術の要旨は、炭素質粉末と金属鋳造用の融剤成分とが含まれた水性スラリーを作り、水性スラリーをスプレー乾燥して水を蒸発させ、水の蒸発が固体部分を含んだ粒子を生成し、粒子内では固体部分の全体にわたって炭素質粉末が分散して含まれており、固体部分内では粒子の表面における炭素質粉末の割合が、粒子全体における炭素質粉末の割合よりも大きくなっていることを特徴としている。
【0007】該公報には特に製造装置については触れられていないが、上記の金属鋳造用融剤の製造方法によれば、スプレー乾燥は水性スラリーを供給ポンプにより噴霧器から霧状の粒子として分散させ、分散物を空気加熱から供給される熱風に乗せて乾燥室内を降下させ、降下の間に粒子を熱風で加熱し、粒子内の水分を瞬間的に蒸発させて、粒子内に空隙を形成させると共に粒子を乾燥して、多孔構造の球形粒子を得、こうして得た粒子を熱風と共にサイクロンに導き、ここで製品と熱風とを分離して目的とする融剤を得ると記述されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記特公平3−79100号公報でのフラックス製造技術は、添付された図面からみると熱風乾燥室へのフラックスの原料スラリー供給と乾燥用熱風の供給は、前記乾燥室の上方から同一方向へ向けて放出するいわゆる併流方式を用いて、乾燥用熱風と原料スラリーとの間で熱交換を行い原料スラリーを乾燥させフラックスを得ている。しかして、該公報には後述するような原料スラリー(以下、単にスラリーと称す)の未乾燥スラリーが、熱風乾燥塔(以下、単に乾燥塔と称す)の壁内面に付着するという異常事態については全く触れられていない。
【0009】しかし、このようなフラックスの製造に際しては、ランス内を流動して送られて来るスラリーがノズル先端部より噴射する際に、ノズル先端にスラリーの一部が何等かの原因で未噴射状態で付着し、スラリーのスムーズな噴射を阻害するという異常事態が発生する。このような状態が起るとその近傍から噴射するスラリーの噴射速度が増大し、スラリーの飛翔距離が長くなるという現象が生ずる。また、通常スラリーは均一に混合されていても、懸濁質であるため輸送管内においては脈動しながら搬送されるため、ノズルから噴射される時にもその噴射速度が急激に変わり、そのため時には飛翔距離が予期しない長距離にまで及ぶことがある。
【0010】この現象は通常の操業においても、原料中に含まれるバインダー量が多くなるにつれ起り得ることで、噴射スラリーの一部が上記現象を起すと、主にスラリー噴射方向に対面する乾燥塔の壁内面に未乾燥状態(液状粒滴)で衝突し、そのまま壁内面に付着するという好ましからざる事態が発生する。この付着物は続いて飛来するスラリーの粒滴および隣接して発生している付着物と合体し、その成長が促進されると共に、付着した状態で乾燥されると粗大な塊状フラックスとなり、自重により壁内面より剥れて落下し、乾燥塔下部に貯留されている正常状態で製造された製品中に混入する。
【0011】さらには壁内面で長時間付着状態を保つと付着物中の炭素質が分解または、雰囲気中の酸素分と結合し酸化され表面が白色化する。このような状態となった付着物が前記同様に落下し、製品中に混入するため品質的に著しく劣化した製品になるという、フラックス製造上大きな不良要因の一つとなっていた。さらにまた、これ等の付着物が乾燥塔壁内面から落下せず、付着した状態でそのまま長時間経過した場合には、その付着物を除去しなければならずフラックスの製造操業を定期的に中断し、付着物を壁内面から剥離するための作業を行わざるを得ず、フラックス製造の生産性を低下させる原因ともなっていた。
【0012】このようなフラックス付着状況の1例を示したのが図1である。本例で示すのはスラリー噴射ノズルを乾燥塔直胴部の中央部に1個配設して、スラリー噴射を上向き方向に噴射し、乾燥熱風を乾燥塔上方から供給するいわゆる、向流方式で熱風とスラリー間での熱交換を行うタイプの乾燥塔である。
【0013】図1においてノズル1から噴射するスラリー2は、平常状態ではノズルからの噴射角とスラリーの噴射圧および乾燥熱風5の量、圧、温度によって所定距離まで飛翔しながら乾燥され、さらに自重によって反転落下する間にも乾燥が行われ、フラックス製品となり乾燥塔下部に貯留される。しかし前記したように何らかの原因によって前記ノズルからのスラリー噴射の異常現象が発生すると、噴射スラリーの粒滴は乾燥塔3の壁内面に付着物4となって滞留する。
【0014】このようなスラリーの熱風乾燥においては、上記したような問題点を有しており、本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、フラックス製造に際して、最適な製造装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題を解決するために下記の手段をとるものである。
(1) モールドフラックスの原料スラリーを熱風乾燥塔内で噴霧乾燥し、該乾燥塔下部から中空顆粒モールドフラックスと熱風排気を分別して排出する装置において、前記乾燥塔の直胴部に配設した原料スラリー噴射用ランスノズル取付け位置より上方、乾燥塔頂部の熱風導入口までの乾燥域構成壁内面に、原料スラリーの噴霧によって生成する粒滴の付着を抑制する被覆層を形成したことを特徴とする中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【0016】(2) モールドフラックスの原料スラリーを熱風乾燥塔内で噴霧乾燥し、該乾燥塔下部から中空顆粒モールドフラックスと熱風排気を分別して排出する装置において、乾燥塔壁全内面に原料スラリーの噴霧によって生成する粒滴の付着を抑制する被覆層を形成したことを特徴とする中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【0017】(3) 耐熱性を有する合成樹脂製シート材を被覆層として、用いたことを特徴とする(1)または(2)記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
(4) 耐熱性を有する合成樹脂製水溶液を塗布することにより、被覆層を形成したことを特徴とする(1)または(2)記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【0018】(5) セラミック水溶液をコーティングすることにより、被覆層を形成したことを特徴とする(1)または(2)記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
(6) ホーローを焼き付けることにより、被覆層を形成したことを特徴とする(1)または(2)記載の中空顆粒モールドフラックスの製造装置。
【0019】
【発明の実施の形態】乾燥塔壁内面への付着物防止対策としてまず考えられるのは、その一つとしてスラリー噴射時に異常が発生しても、そのスラリーの粒滴が到達できない距離まで、乾燥塔壁内面が離れておれば付着の問題は起こらない。従って、このような事態に対処するためには乾燥塔の設備規模を大型化する必要がある。しかし、そのためには膨大な設備費用を要し、フラックス生産のコスト上昇を招く結果となる。また、ただ単に設備規模を大型化してもスラリーの乾燥面からは、デッドスペースが拡大されるだけで、生産性の上昇には繋がらない。
【0020】一方、これとは逆に乾燥塔の設備規模はそのままとし、噴射スラリー粒滴の飛翔する距離を短くすることである。この場合は噴射スラリーの噴射量を制限(減少)せねばならず、フラックス製造の生産性を著しく低下させる結果となる。このように前記した何れかの対応策を実施するとしても、フラックス製造の操業面からみて決して好ましいものではない。
【0021】また、本発明者らは未乾燥スラリーの粒滴付着が乾燥塔壁内面において、どの部分に多く発生するかについて調査した結果、当然のことながらスラリーが異常噴射した場合、スラリー粒滴が飛翔する範囲内の乾燥塔の壁内面に一番多く発生していることが判明した。
【0022】これはノズルから噴射するときのスラリーの方向性に大きく依存することを表わしているが、スラリー噴射異常時のノズル先端部への付着物発生状況の如何によっては、通常の噴射角を外れて飛翔することも起り得るので、一概にスラリー噴射角内の乾燥塔対面壁内面のみを付着物の発生防止領域として見做すことは妥当ではなく、付着物発生領域としては噴射広がり角の範囲内の対面壁内面よりも広目に対応策を講ずる必要がある。
【0023】そこで本発明者らは、上記した付着物防止対策に代わる新規な対策について種々検討を重ねた結果、本発明を開発するに到った。
【0024】乾燥塔は通常鉄製品で製作されており、その壁内面は未乾燥スラリーの粒滴が付着し易い状態にある。そこで乾燥塔壁内面と未乾燥スラリーの粒滴との間で、付着性が弱い物質をもって壁内面に被覆層を形成すれば、未乾燥スラリーの粒滴がその壁内面に到達しても付着することがなく、若し仮りに付着したとしてもその付着量を著しく軽減することができる。
【0025】本発明者らは、未乾燥スラリーの粒滴の付着性が弱い物質を採用すべく、種々の物質について多くの試験を重ね、乾燥塔壁内面に被覆層を形成するのに最も好ましい物質を見出したものである。
【0026】本発明において用いる乾燥塔壁内面被覆層形成材としては種々の物質がある。例えば、耐熱性を有する合成樹脂をその一つとして用いることができる。合成樹脂自体はそれ程高温に耐え得るものではないが、本発明が対象としている乾燥塔内部では、送られてくる乾燥熱風により、その雰囲気温度は400〜550℃程度となっており、乾燥塔の壁内面は乾燥塔自体が大気と接しているため、乾燥塔より大気への放熱があり、従ってその温度は200〜350℃程度まで冷却されているので充分使用に耐え得る。
【0027】また未乾燥スラリー粒滴の付着性の面からも付着し難い物質として選択されたものを用いるもので、実施の態様としては、テフロン等の合成樹脂材で作られた約2〜20mmシート板を用い、乾燥塔の壁内面で付着物の発生が多い箇所例えば、スラリー噴射用ランスノズル取付け位置より上方、乾燥塔頂部の熱風導入口までの乾燥域構成壁内面部分のみとするか、または乾燥塔壁内面全域にわたって被覆層を形成することも必要に応じ、または作業性の面から適宜選択することができる。
【0028】また、上記テフロン樹脂あるいはシリコン樹脂等を、乾燥塔の壁内面の前記被覆層形成部分同様の部分に約5〜100μm塗布することも可能である。さらには、前記同様にセラミックの水溶液を同様の部分に、約5〜100μmコーティングすることにより、同様の効果を得ることもできる。
【0029】例えば、シリコン樹脂の水溶液を乾燥塔壁内面に噴霧により表面吹付けで、適正な厚みの被覆層を形成させる場合は、スラリー噴射用ランスノズルの先端ノズルのみを噴霧塗布用に適したノズルに取替え、ランス等の設備をそのまま転用することもでき、または噴霧装置として別途用意されている場合は、乾燥塔直胴部の側壁面に設けられているスラリー噴射ランス挿入口を利用するとよい。上記した塗布状況を観察するためには、スラリー噴射状況を監視するための覗き窓が、乾燥塔の直胴部に適当数配設されているので、この覗き窓を利用し、ノズルからの塗布剤の噴霧状況の監視と塗布剤の塗布状況を観察できる。
【0030】図2は図1でのスラリー噴射に用いていたランスノズルに代えて、塗布剤7として合成樹脂溶液を該溶液の噴射用ノズル6によって、乾燥塔3壁内面に向けて噴射し、塗布剤を被覆している状況を示したもので、該噴射用ノズルはその噴射広がり角を、スラリーの噴射広がり角よりも広範囲にわたるよう設計されたノズル6を用い、また噴射圧も乾燥塔の壁内面に充分に到達したうえ、その付着力を発揮できるだけの圧力を付与しているので、被覆層9を完全に形成させ得る。塗布に際しては、覗き窓8から噴射状況を絶えず監視しながら、噴射圧等の調整を行う。
【0031】乾燥塔壁内面の被覆層形成に際しては、上記図2に示した塗布方法に限らず該乾燥塔内に作業者が入り、ハンドスプレーで噴射塗布することも可能で、また、その他の手段例えばローラー、刷毛等を用いて手作業で行うこともできる。さらには、前記した被覆層として合成樹脂シートを用いる場合は、上記同様乾燥塔内で該シート裏面に予め付着しておいた糊で塔壁内面に糊付を行うことにより、所期の目的を達することができる。この他、ホーローを5〜100μm焼付けることも可能で、この場合は前記したセラミックと同様に、その耐火度において優れた効果が得られる。
【0032】前記噴射スラリーの粒滴付着防止のための壁内面被覆層の耐熱度および寿命から云えば、被覆層がその耐熱度以下に維持された状態で操業する必要がある。この点において壁内面被覆層としてセラミック、またはホーロー等を用いた場合は両者共耐熱度が高いため大きな効果を得ることができる。
【0033】本発明装置を用いることにより、未乾燥状態で乾燥塔壁内面に衝突したスラリーの粒滴は、該内面が被覆層で形成されているために付着することなく、反転して落下時に乾燥され正常な製品となるので、付着物の自然剥離により異物が製品中に混入するという問題は起らない。また付着したとしてもその量は従来に比し、著しく少なくなっているため、付着物の除去に要する時間が軽減され、乾燥塔の稼働率を大幅に向上させることができる。
【0034】次に、本発明で対象となるスラリーの熱風乾燥方式としては、前述のスラリーと熱風の接触方向が同一方向をとる併流方式、または逆方向で接触する向流方式の何れであってもよく、さらにはスラリーの噴射方向が上向きであろうが、下向きであろうがその方向性の如何を問わない。同様に、スラリー噴射に用いるランスノズルの数であるが、乾燥塔中央部に位置せしめる単一のノズル形式であっても、複数のノズルを乾燥塔内に等間隔を置いて設けたマルチタイプ形式の何れであっても、その作用効果において大きな差はない。これらの理由はどの形態をとろうが、ノズルから噴射されるスラリーに異常が発生すれば、前記で述べた現象が惹起されるので、その対策においても同様に対処しなければならないからである。
【0035】以下、本発明の実施態様について説明する。その1つは直径7mで、高さ20mの乾燥塔の壁内面全面にわたって厚さ5mmのテフロン合成樹脂シート板を貼付け一被覆層を形成した。また、他の実施態様は同一規模をもった乾燥塔の壁内面に図2に示したのと同様の方法でシリコン合成樹脂を噴霧して塗布した。塗布されたシリコン樹脂の厚みは平均で20μmで乾燥塔の上部壁内面と直胴部壁内面の上部に被覆層が形成された。
【0036】これら両者の処理によってスラリーノズルからの異常噴射によって、未乾燥スラリー粒滴が乾燥塔壁内面に粒滴として付着するのが著しく低減され、従来前記で述べたフラックス不良品の発生率が0.1%程度あったのが、本例では前者のテフロン合成樹脂シート板の貼付の場合で0.01%、後者のシリコン合成樹脂塗布の場合は0.02%となり、両者共にその不良品の発生が大幅に低下した。
【0037】また、付着物の発生個数であるが、従来の乾燥塔壁内面に何らの処理も施さない場合はm2 当り200個の発生をみたが、本例ではその個数が前者の処理ではm2 当り10個で、後者では20個となり、その発生個数が明らかに少なくなっていた。さらに本発明装置によらなかった場合、乾燥塔内に付着した付着物を除去するための作業に、約10時間要していたのが本例では両者共1時間程度で済み、乾燥塔を休止する時間が極端に短くなった。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、乾燥塔壁内面にスラリー異常噴射による未乾燥スラリー粒滴が付着するのを防止するか、または付着してもその付着量を低減できるので製造フラックス中に不良品が混入するのを極めて少なくすることができるので、乾燥塔を良好な状況下で操業することができ、フラックス製造時の生産性向上に寄与するところ大なるものがある。




 

 


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