JP4351738B2

JP4351738B2 - Ladle lining method

Info

Publication number: JP4351738B2
Application number: JP2000245657A
Authority: JP
Inventors: 伸幸古井; 山下　　明; 公博下川
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Kinzoku Co Ltd
Priority date: 2000-08-14
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2020-08-14
Also published as: JP2002062058A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製錬用のレードル内面をライニングするレードルライニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属製錬において一つの処理ステージから次の処理ステージへと高温溶体を運搬するのにレードル（取鍋）と呼ばれる容器が使用されている。とくに非鉄金属、例えば銅の製錬では、自溶炉から産出されたマット（「かわ」）や、転炉から産出された粗銅（「かね」）、スラグ（「からみ」）などの溶体を次の処理ステージへ運搬するため、多数のレードルが頻繁に使用されている。かかるレードルは、容量数十トンに及ぶものが多く、数十トンの高温溶体を入れたまま天井走行クレーンで運搬されるため、これが破損した場合には大事故につながる。したがって頑丈さが要求され、また形状も取扱いの都合上やや複雑なので、レードルは通常鋳鋼製とされる。
【０００３】
鋳鋼製レードルでは、その内壁が注入された粗銅、マット等の溶体で侵食されて損傷するのを防止し、かつ、「鋳付き」の排出を容易にするため、レードルライニングがなされる。
鋳付き（レードルスカル）とは、溶体排出時にレードル内壁に付着し残留した溶体がそのまま冷えて凝固したものである。鋳付きを放置しておくとレードル使用の度毎に徐々に厚みを増して遂にはレードル正味内容量が規定範囲を下回るようになるので、通常、１回〜数回の使用毎に鋳付きを排出する所謂「鋳抜き」が行われる。
【０００４】
鋳抜きは、溶体の排出後にレードルの反転（ひっくり返し）、あるいはさらに固形物にぶっつけるという方法で行われる。鋳付きが剥がれにくいと鋳抜き時にひっくり返しやぶっつけを繰り返さねばならなくなって作業能率が悪く、またそれだけレードルのいたみも多大となるため、レードルライニング材としては、耐熱性・耐食性に優れるとともに、剥離性にも優れたものが望まれる。また、作業能率のよいライニング方法も望まれる。
【０００５】
かかるレードルライニング分野での従来技術としては、
▲１▼鉱滓を粉砕した粒子を骨材とするレードルのライニング材において、銅製錬の工程で生ずる粒子径150 〜4000μｍのスラグ破砕粒子と粒子径１〜60μｍの鉄精鉱破砕粒子の重量の比率を１〜３で混合して骨材とし、これに１〜７重量％の粒度調整剤と結合剤の混合物を加えたものを銅精錬用レードルのライニング材とすることを特徴とするレードルライニング材（特公昭57−31553 号公報参照）、
▲２▼金属製錬用レードルの少なくとも底部内面にスタッドを布設し、そしてスタッドを布設したレードル内面部分に金属製錬溶融スラグを流し込むことによりライニングを形成することを特徴とする金属製錬用レードルのライニング方法（特開昭59−56969 号公報参照）、
▲３▼炭酸カルシウムを水に溶かしたライニング液をレードル内面に吹き付けるライニング方法（本出願人の従来実施技術）、がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼のレードルライニング材では、コンクリート輸送ポンプと遠心力利用の吹き付け機（セントリースロー、セントローラ等）といった重装備の装置が必要となって設備費や運転・保全費が嵩む問題があり、▲２▼の流し込みによるライニング方法では、レードル上部から中部にかけてライニング厚が不足して侵食損耗が早くなる問題があり、▲３▼のライニング方法では、ライニング液中で炭酸カルシウムが濃度ムラを生じやすくて離型性（鋳抜きのしやすさ）が安定しない問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、レードルに良好な耐侵食性と安定した離型性を能率良く付与できるレードルライニング方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、質量％でSiO₂：56.0±5.0 ％、Al₂O₃：27.0±3.0 ％、Fe₂O₃：3.0 ±2.0 ％を含み残部不可避的不純物からなる粘土粉を水に溶かしてコロイド状に分散させたライニング液とし、これを、鋳抜き後のレードル内面に、該レードル内面の単位面積当たりの粘土粉量が60〜150 g/ｍ²となるように、散布することを特徴とするレードルライニング方法である。
【０００９】
本発明では、粘土粉の粒径は0.5 〜70μｍが好ましく、また、ライニング液の溶質濃度は30〜60g/l が好ましく、また、散布時のレードル温度は150 ℃以上 500℃以下が好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、特定の成分組成になる粘土粉を水に分散させてライニング液とし、これを、鋳抜き後のレードル内面に、ライニング厚あるいはコーティング厚が適正範囲となるように散布することにより、前記目的を達成した。
本発明に係る粘土粉は、SiO₂：56.0±5.0 ％、Al₂O₃：27.0±3.0 ％、Fe₂O₃：3.0 ±2.0 ％を含む必要がある。なお、この粘土粉成分組成の％は質量％を意味する（以下同じ）。
【００１１】
SiO₂、Al₂O₃の少なくとも何れか１種が上記範囲を下回るかまたはFe₂O₃が上記範囲を上回ると、レードルの耐侵食性が劣化する。一方、SiO₂、Al₂O₃の少なくとも何れか１種が上記範囲を上回るかまたはFe₂O₃が上記範囲を下回ると、比重差に因るものと推察されるが、ライニング液の溶質濃度ムラが大きくなって離型性のバラツキが大きくなる。このため粘土粉の組成はSiO₂：56.0±5.0 ％、Al₂O₃：27.0±3.0 ％、Fe₂O₃：3.0 ±2.0 ％に限定される。なお、好ましくはSiO₂：56.0±4.0 ％、Al₂O₃：27.0±2.0 ％、Fe₂O₃：2.0 ±1.0 ％である。また、残部をなす不可避的不純物の成分としては、CaO, MgO, Na₂O, K₂O, TiO₂等が挙げられる。
【００１２】
粘土粉の走査型電顕（ＳＥＭ）観察による粒径は、0.5 μｍ未満の場合、▲１▼溶解時に粉塵として巻き上がる、▲２▼レードル散布時飛散しやすい、▲３▼天然に存在する量が少ない等の難点があり、一方、70μｍ超では沈降速度が過大で溶質濃度のムラが大きくなるため、0.5 〜70μｍの範囲が好ましい。なお、より好ましくは１〜50μｍである。
【００１３】
本発明では、上記組成になる粘土粉を水に溶かしてコロイド状に分散させたライニング液をレードル内面に散布するので、ライニング厚（乾燥後のライニング層厚）の均等化が容易である。その際、散布量（散布する粘土粉量）は、レードル内面の単位面積当たり60〜150 g/ｍ² 、好ましくは80〜100 g/ｍ² となるように設定する必要がある。ここにいう散布量とは、上記ライニング液の全量がレードル内面に散布されるとは限らず、一部大気中に飛散するものがあり、この量が把握できないため、貯層内のライニング液の減少容量にライニング液の粘土粉含有量を掛けて求めた粘土粉使用量を基に計算したものである。散布量が60g/ｍ² に満たないと、部分的な焼付きが生じやすくてレードルの補修頻度が高くなり、一方、散布量が150 g/ｍ² を超えると、耐侵食性が飽和して粘土粉や散布時間の徒費となる。なお、散布時間は20〜50秒が好ましく、より好ましくは20〜30秒である。
【００１４】
粘土粉のライニング厚は実操業中に実測するのは困難であるが、目視で最大１mm程度以下であり、従来の溶融スラグを流し込んでライニングする方法と比較すると、非常に薄いものである。
また、ライニング液の溶質（本発明では粘土粉）含有量は、低すぎると所望の散布量に達するまでの散布時間がかかりすぎ、またレードルの温度が低下し、一方、高すぎると液の粘度が過大となってノズル詰まりを助長するため、30〜60g/l とするのが好ましく、より好ましくは40〜50g/l である。
【００１５】
また、散布時のレードル温度については、低すぎるとライニング膜の乾燥（水分の蒸発）が遅延して再使用に供しうるまでの待ち時間が長くなるため、150 ℃以上が好ましい。また、高すぎるとライニング液の大気中への飛散量が多くなるので500 ℃以下、より好ましくは400 ℃以下とするのが望ましい。
また、溶質濃度ムラを防ぐ観点からすれば、ライニング液中の粘土粉の沈降速度は30mm/min以下、より好ましくは20mm/min以下とするのがよい。ここでは沈降速度は次のようにして測定した。すなわち、溶質200gをメスシリンダに入れ、純水で1000ccに調整したのち、攪拌棒で10回ずつ攪拌しながら上下し、静置して１分後の沈降界面の液面からの深さを計測してその結果を沈降速度とした。沈降界面は向こう側が見通せない領域の境界として判別可能である。
【００１６】
なお、炭酸カルシウム粉の沈降速度の一例を示すと、約250mm/min であった。本発明は、例えば図１に示すような軽便な構成のレードルライニング装置を備えるだけで、効率よく実施することができる。この例では、貯槽１に貯めたライニング液６を水中ポンプ２で汲み上げてホース３に送給し、ホース３の先端に接続したノズル４から広角かつ霧状に噴出させて、レードル５の内面に吹き付けるようにしている。ノズル４の型式、本数、設置位置、移動速度や噴出流量等は、別途予備実験により求めたライニング厚との相関関係に基づき、目標ライニング厚に応じて設定される。貯槽１内のライニング液６は同槽内に設置したインペラ７で随時攪拌される。
【００１７】
【実施例】
銅製錬で使用されている、かわ用（内容積13ｍ³）、からみ用（内容積13ｍ³）、かね用（内容積10ｍ³）の鋳鋼(SC410) 製レードルに対し、毎回の鋳抜き後に図１に示した装置を用いて表１に示す種々の条件でライニングを施し、耐侵食性、離型性を調査した。また、ノズル詰まりの発生頻度を調査した。
【００１８】
耐侵食性は、１回補修後の初使用から次回補修が必要となる程に侵食されるまでの耐用期間内の使用回数（これを「耐用回数」と称する）で評価した。
離型性は、鋳付きを排出できるまでのレードル反転回数で評価し、１回の反転により鋳付きが剥がれ落ちる場合を離型性良好と判定した。
ノズル詰まりの発生頻度は、100 ライニング回当たりのノズル詰まり発生回数で評価した。
【００１９】
結果を表１に示す。表１に示す通り、耐侵食性（耐用回数のベストデータを100 とした指数で表示）は５〜20％程度向上し、離型性についても、本発明実施例のほうが比較例よりも良好な結果が得られた。なお、比較例の試験中、かわの鋳付きあるいはかねの鋳付きを排出する場合において、反転だけでは鋳抜きができず、反転させた状態のレードルを所定のブロックに衝突させて鋳抜きを行うというケースが何度かあった。
【００２０】
また、実施例では、ノズル詰まりもなく、ライニング液散布系統の維持・管理にも手間がかからなかった。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、粘土水をノズルで散布するだけという簡便な方法により金属製錬に使用されるレードルの耐侵食性および離型性が向上するとともに、ライニング作業時のノズル詰まりもなく、メンテナンスがほとんど要らなくなるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適したレードルライニング装置を例を示す模式図である。
【符号の説明】
１貯槽
２水中ポンプ
３ホース
４ノズル
５レードル
６ライニング液
７インペラ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ladle lining method for lining the inner surface of a ladle for metal smelting.
[0002]
[Prior art]
In metal smelting, a container called a ladle is used to transport a high-temperature solution from one processing stage to the next processing stage. Especially in the smelting of non-ferrous metals, such as copper, the following solutions such as mats ("Kawa") produced from flash furnaces, crude copper ("Kane") produced from converters, and slag ("Kara") A large number of ladles are frequently used for transport to the processing stage. Many of these ladles have a capacity of several tens of tons, and are transported by overhead traveling cranes with a high temperature solution of several tens of tons. Therefore, since the sturdiness is required and the shape is somewhat complicated for handling, the ladle is usually made of cast steel.
[0003]
In a cast steel ladle, a ladle lining is provided to prevent the inner wall from being damaged by being eroded by a solution of injected crude copper, mat, or the like, and facilitating “casting” discharge.
Casting (ladle skull) is a solid that adheres to the inner wall of the ladle when the solution is discharged and is cooled and solidified. If the casting is left as it is, the thickness gradually increases with each use of the ladle and the net content of the ladle will eventually fall below the specified range. The so-called “casting” is performed.
[0004]
Casting is carried out by reversing the ladle (overturning) after discharging the solution, or by hitting it against solids. If the casting is difficult to peel off, it will have to be turned over and bumped repeatedly during casting, resulting in poor work efficiency and significant damage to the ladle. The thing which was excellent also in the property is desired. Also, a lining method with good work efficiency is desired.
[0005]
As conventional technology in the field of ladle lining,
(1) Ratio of weight of slag crushed particles with a particle size of 150-4000μm and iron concentrate crushed particles with a particle size of 1-60μm generated in the copper smelting process in the lining material of a ladle that uses aggregated particles of slag A ladle lining material characterized in that a mixture of 1 to 7% by weight of a particle size adjusting agent and a binder is added to produce a lining material for a copper refining ladle. (See Japanese Patent Publication No.57-31553),
(2) A metal smelting ladle characterized by forming a lining by laying a stud on at least the bottom inner surface of the metal smelting ladle and pouring metal smelting molten slag into the inner surface of the ladle where the stud is laid. Lining method (see JP-A-59-56969),
{Circle around (3)} There is a lining method (conventional technology of the present applicant) in which a lining solution in which calcium carbonate is dissolved in water is sprayed on the inner surface of the ladle.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the ladle lining material (1), heavy equipment such as a concrete transport pump and a centrifugal spraying machine (Centry Throw, St. Roller, etc.) is required, resulting in an increase in equipment costs and operation / maintenance costs. There is a problem that the lining method by pouring (2) has a problem that the lining thickness is insufficient from the upper part of the ladle to the middle part and erosion wear is accelerated. In the lining method (3), the concentration of calcium carbonate in the lining solution is uneven. There was a problem that the releasability (easiness of casting) was not stable because it was likely to occur.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a ladle lining method capable of efficiently imparting good erosion resistance and stable releasability to a ladle.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a colloid obtained by dissolving , in water, clay powder composed of SiO ₂ : 56.0 ± 5.0%, Al ₂ O ₃ : 27.0 ± 3.0%, Fe ₂ O ₃ : 3.0 ± 2.0%, and the balance of inevitable impurities. The lining liquid is dispersed in the form of a liquid and sprayed on the inner surface of the ladle after casting so that the amount of clay powder per unit area of the inner surface of the ladle is 60 to 150 g / m ^2. It is a ladle lining method.
[0009]
In the present invention, the particle size of the clay powder is preferably 0.5 to 70 μm, the solute concentration of the lining solution is preferably 30 to 60 g / l, and the ladle temperature during spraying is preferably 150 ° C. or more and 500 ° C. or less .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, clay powder having a specific component composition is dispersed in water to form a lining liquid, and this is applied to the inner surface of the ladle after casting so that the lining thickness or coating thickness is within an appropriate range. The object has been achieved.
The clay powder according to the present invention needs to contain SiO ₂ : 56.0 ± 5.0%, Al ₂ O ₃ : 27.0 ± 3.0%, Fe ₂ O ₃ : 3.0 ± 2.0%. In addition,% of this clay powder component composition means the mass% (hereinafter the same).
[0011]
When at least one of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ falls below the above range or Fe ₂ O ₃ exceeds the above range, the erosion resistance of the ladle deteriorates. On the other hand, if at least one of SiO ₂ and Al ₂ O ₃ exceeds the above range or Fe ₂ O ₃ falls below the above range, it is assumed that this is due to the difference in specific gravity. Unevenness increases and mold release variation increases. For this reason, the composition of the clay powder is limited to SiO ₂ : 56.0 ± 5.0%, Al ₂ O ₃ : 27.0 ± 3.0%, Fe ₂ O ₃ : 3.0 ± 2.0%. Preferably, SiO ₂ : 56.0 ± 4.0%, Al ₂ O ₃ : 27.0 ± 2.0%, Fe ₂ O ₃ : 2.0 ± 1.0%. As the components of the unavoidable impurities constituting the _{balance, CaO, MgO, Na 2 O} , K 2 O, TiO 2 , and the like.
[0012]
When the particle size of the clay powder observed by scanning electron microscope (SEM) is less than 0.5 μm, (1) it rolls up as dust when dissolved, (2) it is easy to scatter when it is applied to the ladle, and (3) it exists naturally. On the other hand, when it exceeds 70 μm, the sedimentation rate is excessive and the solute concentration unevenness increases, so the range of 0.5 to 70 μm is preferable. In addition, More preferably, it is 1-50 micrometers.
[0013]
In the present invention, since the lining liquid in which the clay powder having the above composition is dissolved in water and colloidally dispersed is sprayed on the inner surface of the ladle, it is easy to equalize the lining thickness (the lining layer thickness after drying). In that case, it is necessary to set the application amount (the amount of clay powder to be applied) to 60 to 150 g / m ² , preferably 80 to 100 g / m ² per unit area of the inner surface of the ladle. The amount of spraying here is not limited to the total amount of the lining liquid sprayed on the inner surface of the ladle. Some of the lining liquid is scattered in the atmosphere, and this amount cannot be determined. This is calculated based on the amount of clay powder used by multiplying the reduced volume by the clay powder content of the lining liquid. If the application rate is less than 60 g / m ² , partial seizure is likely to occur and the repair frequency of the ladle is increased. On the other hand, if the application rate exceeds 150 g / m ² , the erosion resistance is saturated. Expenses for clay powder and spraying time. The spraying time is preferably 20 to 50 seconds, more preferably 20 to 30 seconds.
[0014]
Although it is difficult to actually measure the lining thickness of the clay powder during actual operation, the maximum thickness is about 1 mm or less visually, which is very thin compared to the conventional method of pouring molten slag into the lining.
In addition, if the content of the solute (clay powder in the present invention) of the lining liquid is too low, it takes too much time to reach the desired application amount, and the temperature of the ladle is lowered. Is excessive, and promotes nozzle clogging, so that it is preferably 30 to 60 g / l, more preferably 40 to 50 g / l.
[0015]
Further, the ladle temperature at the time of spraying is preferably 150 ° C. or higher because if it is too low, the drying of the lining film (evaporation of water) is delayed and the waiting time until it can be used again becomes long. On the other hand, if it is too high, the amount of scattering of the lining liquid into the atmosphere increases, so it is desirable that the temperature be 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower.
Further, from the viewpoint of preventing solute concentration unevenness, the sedimentation rate of the clay powder in the lining liquid is preferably 30 mm / min or less, more preferably 20 mm / min or less. Here, the sedimentation rate was measured as follows. In other words, 200 g of solute was put into a measuring cylinder, adjusted to 1000 cc with pure water, then moved up and down with stirring rods 10 times each, and allowed to stand, and the depth from the liquid level of the sedimentation interface after 1 minute was measured. The result was defined as the sedimentation speed. The sedimentation interface can be identified as the boundary of the region where the other side cannot be seen.
[0016]
An example of the sedimentation rate of the calcium carbonate powder was about 250 mm / min. The present invention can be efficiently implemented only by providing a ladle lining apparatus having a simple configuration as shown in FIG. In this example, the lining liquid 6 stored in the storage tank 1 is pumped up by the submersible pump 2 and fed to the hose 3, and is ejected in a wide-angle and mist form from the nozzle 4 connected to the tip of the hose 3. I try to spray. The type, number, installation position, moving speed, ejection flow rate, and the like of the nozzle 4 are set according to the target lining thickness based on the correlation with the lining thickness obtained by a separate preliminary experiment. The lining liquid 6 in the storage tank 1 is stirred at any time by an impeller 7 installed in the tank.
[0017]
【Example】
Is used in copper smelting, leather (inner volume 13m ^3), to cast steel (SC 410) manufactured ladle for leno (inner volume 13m ^3), for serve (internal capacity 10 m ^3), FIG. After each casting vent Using the apparatus shown in Fig. 1, lining was applied under various conditions shown in Table 1, and erosion resistance and mold release properties were investigated. In addition, the occurrence frequency of nozzle clogging was investigated.
[0018]
The erosion resistance was evaluated by the number of times of use within the service life period from the first use after the first repair to the time when the next repair is necessary (this is referred to as “the number of service life”).
The releasability was evaluated by the number of inversions of the ladle until the casting could be discharged, and the case where the casting was peeled off by one reversal was determined as good releasability.
The frequency of nozzle clogging was evaluated by the number of nozzle clogging per 100 lining cycles.
[0019]
The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the erosion resistance (expressed by an index with the best data of the number of times of use as 100) is improved by about 5 to 20%, and the release of the present invention example is also better than the comparative example. Results were obtained. In addition, during the test of the comparative example, in the case of discharging the casting of the glue or the casting of the hook, the casting cannot be performed only by reversing, and the casting is performed by colliding the inverted ladle against a predetermined block. There were several cases.
[0020]
Further, in the examples, the nozzles were not clogged, and the maintenance and management of the lining liquid spraying system was not troublesome.
[0021]
[Table 1]

[0022]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, the erosion resistance and release properties of the ladle used for metal smelting are improved by a simple method of simply spraying clay water with a nozzle, and there is no nozzle clogging during lining work, There is an excellent effect that almost no maintenance is required.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a ladle lining apparatus suitable for implementing the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Storage tank 2 Submersible pump 3 Hose 4 Nozzle 5 Ladle 6 Lining liquid 7 Impeller

Claims

SiO ₂ mass%: 56.0 ± 5.0%, Al 2 O 3: 27.0 ± 3.0%, Fe 2 O 3: a 3.0 ± 2.0% clay powder and the balance inevitable impurities comprise dispersed colloidally dissolved in water A ladle lining method characterized in that the lining liquid is sprayed on the inner surface of the ladle after casting so that the amount of clay powder per unit area of the inner surface of the ladle is 60 to 150 g / m ² .

The method according to claim 1, wherein the particle size of the clay powder is 0.5 to 70 µm.

The method according to claim 1 or 2, wherein the solute content of the lining liquid is 30 to 60 g / l.

The method according to any one of claims 1 to 3, wherein a ladle temperature at the time of spraying is 150 ° C or higher and 500 ° C or lower .