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JPH0753621B2 - Immersion protection tube for molten metal - Google Patents
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JPH0753621B2 - Immersion protection tube for molten metal - Google Patents

Immersion protection tube for molten metal

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Publication number
JPH0753621B2
JPH0753621B2 JP61137184A JP13718486A JPH0753621B2 JP H0753621 B2 JPH0753621 B2 JP H0753621B2 JP 61137184 A JP61137184 A JP 61137184A JP 13718486 A JP13718486 A JP 13718486A JP H0753621 B2 JPH0753621 B2 JP H0753621B2
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JP
Japan
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protection tube
molten metal
immersion protection
immersion
coating layer
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JP61137184A
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雄紀 伊藤
和教 目黒
伊佐男 坂下
道夫 桑島
茂 安部
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東芝セラミックス株式会社
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は、溶融金属用浸漬保護管に関し、特に電気炉な
どの炉中で溶解されもしくは保持されるアルミニウムも
しくは鉛などの低融点の溶融金属に対し浸漬して使用さ
れる浸漬ヒータ保護管あるいは側温用保護管などの溶融
金属用浸漬保護管に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Object of the Invention [Industrial field of use] The present invention relates to a molten metal immersion protection tube, and in particular, aluminum or lead that is melted or held in a furnace such as an electric furnace. The present invention relates to a molten metal immersion protection tube such as an immersion heater protection tube or a side temperature protection tube that is used by immersing it in a low melting point molten metal.

[従来の技術] 従来この種の溶融金属用浸漬保護管においては、アルミ
ニウムもしくは鉛などの溶融金属に濡れ難い材料たとえ
ばSiC,Si3N4あるいはSi3N4結合のSiCなどを用いて作成
された浸漬保護管の外表面すなわち溶融金属に接触する
表面に対し、SiC,Si3N4あるはBNなどが気相成長法,吹
付法あるいはCVD法などによりコーティング層として配
置されていた(たとえば特開昭57−56388,特開昭57−20
9885あるいは特開昭57−210589参照)。これにより浸漬
保護管の外表面の気孔が閉塞されていたので、(1)溶
融金属あるいはその表面に浮遊する酸化防止剤による浸
漬保護管の浸蝕を防止でき、ひいては(2)溶融金属が
浸漬保護管内に浸透しその内面に浸出して電気ヒータあ
るいは側温手段を破損することを防止でき、また(3)
溶融金属が浸漬保護管内に浸透しその組織に異質相を形
成し、ひいては熱歪を生じて破損することを防止できて
いた。
[Prior Art] Conventionally, this type of immersion protection tube for molten metal is made of a material that is difficult to be wetted by molten metal such as aluminum or lead, such as SiC, Si 3 N 4 or Si 3 N 4 bonded SiC. On the outer surface of the immersion protection tube, that is, the surface in contact with the molten metal, SiC, Si 3 N 4 , or BN was arranged as a coating layer by vapor phase growth method, spraying method, CVD method, etc. Kai-57-57388, JP-A-57-20
9885 or JP-A-57-210589). As a result, the pores on the outer surface of the immersion protection tube were blocked, so that (1) corrosion of the immersion protection tube by the molten metal or the antioxidant floating on the surface can be prevented, and (2) molten metal is immersion protected. It is possible to prevent the electric heater or the side temperature means from being damaged by penetrating into the pipe and leaching to the inner surface thereof, and (3)
It was possible to prevent the molten metal from penetrating into the immersion protection tube and forming a heterogeneous phase in its structure, which in turn caused thermal strain and damage.

[解決すべき問題点] しかしながら上述した従来の溶融金属用浸漬保護管で
は、依然としてコーティング層が溶融金属あるいはその
表面に浮遊する酸化防止剤に対して直接に接触していた
ので、(1)溶融金属あるいはその表面に浮遊する酸化
防止剤による浸蝕を十分には阻害し得ず、ひいては
(2)約3600時間程度の耐用寿命しかなく、結果的に
(3)浸漬構造に伴う省エネルギ効果が運転費用によっ
て打ち消される欠点があった。
[Problems to be Solved] However, in the above-mentioned conventional immersion protection tube for molten metal, the coating layer is still in direct contact with the molten metal or the antioxidant floating on the surface thereof. Corrosion by metals or antioxidants floating on the surface cannot be sufficiently inhibited, and (2) only has a service life of about 3600 hours, and as a result (3) the energy-saving effect of the immersion structure can be operated. It had the drawback of being offset by cost.

加えて従来の溶融金属用浸漬保護管では、浸漬保護管の
内部に対し電気ヒータあるいはガスヒータを配置して加
熱する場合、浸漬保護管の内表面で SiC+2O2→SiO2+CO2↑ Si3N4+3O2→3SiO2+2N2↑ の反応が生じ、低融点金属特にアルミニウムに対し非常
に濡れ易いSiO2層が発生せしめられていた。このためた
とえば 4Al+3SiO2→2Al2O3+3Si の反応から明らかなように、浸漬保護管の内表面に発生
したSiO2層が溶融金属の浸透を助長する結果となってい
た。したがってこの場合、(1)浸漬保護管の内表面に
Alが浸出し内部の電気ヒータを短絡し、あるいは(2)
組織内に異質相が発生され熱歪によって浸漬保護管が破
損され、ひいては(3)耐用寿命が一層短縮され、また
(4)省エネルギ効果も一層損なわれる欠点があった。
In addition, in the conventional immersion protection tube for molten metal, when an electric heater or gas heater is placed inside the immersion protection tube for heating, SiC + 2O 2 → SiO 2 + CO 2 ↑ Si 3 N 4 on the inner surface of the immersion protection tube. The reaction of + 3O 2 → 3SiO 2 + 2N 2 ↑ occurred, and a SiO 2 layer that was very easily wetted by the low melting point metal, especially aluminum, was generated. Therefore, as is clear from the reaction of 4Al + 3SiO 2 → 2Al 2 O 3 + 3Si, for example, the SiO 2 layer generated on the inner surface of the immersion protection tube promotes the permeation of the molten metal. Therefore, in this case, (1) on the inner surface of the immersion protection tube
Al leaches out and short-circuits the electric heater inside, or (2)
There is a drawback that a heterogeneous phase is generated in the tissue, the immersion protection tube is damaged by thermal strain, and eventually (3) the service life is further shortened and (4) the energy saving effect is further impaired.

そこで本発明は、(1)内表面すなわち溶融金属に直接
に接触しない表面にSiO2層が発生することを防止し、ひ
いては(2)外表面からの溶融金属の浸透を助長するこ
とを回避し、結果的に(3)耐用寿命を大幅に延長し、
ひいては(4)浸漬構造に伴う省エネルギ効果を十分に
発揮できる溶融金属用浸漬保護管を提供せんとするもの
である。
Therefore, the present invention prevents (1) generation of a SiO 2 layer on the inner surface, that is, the surface that does not come into direct contact with the molten metal, and consequently (2) avoids promoting the permeation of the molten metal from the outer surface. As a result, (3) the service life is greatly extended,
As a result, (4) an immersion protection tube for molten metal that can sufficiently exhibit the energy saving effect associated with the immersion structure is provided.

(2)発明の構成 [問題点の解決手段] 本発明の溶融金属用浸漬保護管は、炉中で溶解されもし
くは保持されている低融点の溶融金属に浸漬し使用され
る溶融金属用浸漬保護管において、炭化珪素からなる浸
漬保護管素体の少なくとも内表面に対してSiC,Si3N4,BN
のうち少なくとも1つを材料とするコーティング層を形
成してなることにより、(1)外表面より内表面近傍ま
で浸透してきた溶融金属が内表面から浸出することを阻
止し、また(2)内表面にSiO2層が発生することを阻止
し、ひいては(3)溶融金属の外表面から内表面に向け
ての浸透を助長することを回避している。
(2) Configuration of the Invention [Means for Solving Problems] The molten metal immersion protection tube of the present invention is used by immersing in a molten metal having a low melting point which is melted or held in a furnace and is used for molten metal immersion protection. In the tube, SiC, Si 3 N 4 , BN is applied to at least the inner surface of the immersion protection tube body made of silicon carbide.
By forming a coating layer using at least one of the above materials as a material, (1) the molten metal that has penetrated from the outer surface to the vicinity of the inner surface is prevented from leaching from the inner surface, and (2) The formation of a SiO 2 layer on the surface is prevented, and by extension, (3) promotion of permeation of the molten metal from the outer surface to the inner surface is avoided.

[実施例] 次に本発明について実施例を挙げ具体的に説明する。[Examples] Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples.

(実施例1〜5および比較例1〜7) 先ず第1の浸漬保護管素対(第1表中に“A"と示されて
いる)が、スリップキャスト法により成型された成型体
を2000℃以上の温度で寧処理して再結晶質炭化珪素成型
体とすることにより必要個数だけ作成された。第1の浸
漬保護管素体には、炭化珪素SiCが99.5重量%含有さ
れ、かつ酸化珪素SiO2および遊離珪素Siが0.2重量%含
有されていた。また第1の浸漬保護管素体は、外径が65
mmでかつ内径が50mmであって高さが500mmの一端部が閉
塞された筒状体であった。
(Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7) First, a first immersion protection tube pair (indicated as "A" in Table 1) was molded by slip casting to obtain a molded body of 2000 The necessary number was prepared by subjecting to a recrystallized silicon carbide molded body by subjecting it to a treatment at a temperature of ℃ or more. The first immersion protection tube body contained 99.5% by weight of silicon carbide SiC and 0.2% by weight of silicon oxide SiO 2 and free silicon Si. The first immersion protection tube body has an outer diameter of 65
The cylindrical body had a diameter of 50 mm, an inner diameter of 50 mm, and a height of 500 mm, and was closed at one end.

次に第2の浸漬保護管素体(第1表中に“B"と示されて
いる)が、炭化珪素SiCを80重量%含有しかつ窒化珪素S
i3N4を20重量%含有した混合粉末に適宜のバインダを添
加してラバープレス法により成型された成型体を硬化の
のち焼成して窒化珪素結合の炭化珪素成型体とすること
により必要個数だけ作成された。第2の浸漬保護管素体
の形状および寸法は、第1の浸漬保護管素体と同一であ
った。
Next, a second immersion protection tube body (designated as "B" in Table 1) contains 80% by weight of silicon carbide SiC and silicon nitride S
By adding an appropriate binder to a mixed powder containing 20% by weight of i 3 N 4 and curing the molded body molded by the rubber press method, and then firing it to obtain a silicon carbide bonded silicon carbide molded body, the required number of Only created. The shape and dimensions of the second immersion protection tube body were the same as those of the first immersion protection tube body.

更に第1第2の浸漬保護管素体に対して第1表の如くコ
ーティング層を形成した。内表面にコーティング層の形
成されたものは本発明の浸漬保護管の実施例(第1表中
に“実施例1〜5"と示されている)であり、内表面にコ
ーティング層の形成されていないものは本発明の浸漬保
護管の比較例(第1表中に“比較例1〜7"と示されてい
る)である。
Further, a coating layer was formed on the first and second immersion protection tube bodies as shown in Table 1. The coating layer formed on the inner surface is an embodiment of the immersion protection tube of the present invention (shown as "Examples 1 to 5" in Table 1), and the coating layer formed on the inner surface. Those not shown are comparative examples (designated as "Comparative Examples 1 to 7" in Table 1) of the immersion protection tube of the present invention.

本発明の実施例としての浸漬保護管(“実施例1〜5")
と本発明の比較例としての浸漬保護管(“比較例1〜
7")とをそれぞれアルミニウム保持炉のアルミニウム湯
溶(湯温740℃;アルミニウム重量800kg)に対して浸漬
し、浸漬開始時がらアルミニウムが各浸漬保護管に浸透
して内表面に浸出するまでの所要時間を耐用寿命として
測定した(第1表の“寿命”参照)。
Immersion protection tubes as examples of the present invention ("Examples 1 to 5")
And an immersion protection tube as a comparative example of the present invention (“Comparative Examples 1 to 1
7 ") and each of them are immersed in molten aluminum in an aluminum holding furnace (melting temperature 740 ° C; aluminum weight 800 kg) until the aluminum penetrates into each immersion protection tube and leaches to the inner surface at the start of immersion. The required time was measured as the useful life (see "Life" in Table 1).

第1表より明らかなように、比較例1〜7に比し実施例
1〜5は、数倍の耐用寿命を有している。特にCVD法に
よりコーティング層を形成した場合は、コーティング材
料が浸漬保護管素体の 表面に緻密に配置されるので、(1)コーティング層と
浸漬保護管素体との間の熱膨張差に伴うクラックの発生
を防止でき、また(2)コーティング層のうち溶融金属
の浸入部と未浸入部との間の熱膨張差に伴うクラックの
発生を防止でき長寿命となっている。また内表面に加え
外表面にもコーティング層を形成すれば、更に長寿命と
できる。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 5 have several times as long service life as Comparative Examples 1 to 7. Especially when the coating layer is formed by the CVD method, the coating material is Since it is densely arranged on the surface, it is possible to (1) prevent the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion between the coating layer and the immersion protection tube body, and (2) to prevent the molten metal from penetrating in the coating layer. It is possible to prevent the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion between the non-penetrated portion and long life. Further, if a coating layer is formed on the outer surface in addition to the inner surface, the life can be further extended.

コーティング材料として例示されたSiCあるいはSi3N4
他にもBNなどの耐酸化材料をコーティング材料として使
用してもよい。
In addition to SiC or Si 3 N 4 exemplified as the coating material, an oxidation resistant material such as BN may be used as the coating material.

なお上述においては、内表面に対しコーティング層をCV
D法もしくはスプレー法によって形成しているが、その
他コーティング材料に適したプラズマ法あるいは浸漬法
などによって形成してもよい。プラズマ法によれば、CV
D法によると同様に緻密なコーティング層を形成でき好
ましい。
In addition, in the above, the coating layer is CV on the inner surface.
Although it is formed by the D method or the spray method, it may be formed by a plasma method or a dipping method suitable for other coating materials. According to the plasma method, CV
According to the method D, a dense coating layer can be similarly formed, which is preferable.

上述においてはコーティング層が浸漬保護管素体の表面
に対し直接に形成されているが、所望によりまず浸漬保
護管素体の表面に下地層を形成し、次いでその下地層に
対しコーティング層を形成してもよいことは明らかであ
る。
In the above description, the coating layer is formed directly on the surface of the immersion protection tube body. However, if desired, a base layer is first formed on the surface of the immersion protection tube body, and then a coating layer is formed on the base layer. Obviously, it is okay.

更に、第1の浸漬保護管素体(第1表中に“A"と表示さ
れている)を使用した実施例が第2の浸漬保護管素体
(第1表中に“B"と表示されている)を使用した実施例
よりも長寿命であるのは、再結晶質炭化珪素が窒化珪素
結合の炭化珪素よりもアルミニウムに濡れ難いためであ
る。
Furthermore, the embodiment using the first immersion protection tube body (indicated as "A" in Table 1) is the second immersion protection tube body (indicated as "B" in Table 1). The life of the recrystallized silicon carbide is less likely to be wetted by aluminum than the silicon nitride-bonded silicon carbide.

加えて浸漬保護管素体は、上述したスリップキャスト法
もしくはラバープレス法ばかりでなく、押出成型法その
他によって作成してもよい。
In addition, the immersion protection tube body may be formed not only by the slip casting method or the rubber pressing method described above but also by an extrusion molding method or the like.

(3)発明の効果 上述より明らかなように本発明は、炉中で溶解されもし
くは保持される低融点の溶融金属に対し外表面を接触し
て浸漬し使用される溶融金属用浸漬保護管において、炭
化珪素からなる浸漬保護管素体の少なくとも内表面に対
してSiC,Si3N4,BNのうち少なくとも1つを材料とするコ
ーティング層を形成しているので、浸漬保護管の製造を
容易に行うことができる他、(1)外表面より内表面近
傍まで浸透してきた溶融金属が内表面から浸出すること
を阻止できる効果を有し、また(2)内表面すなわち溶
融金属に直接接触しない表面にSiO2層が発生することを
防止できる効果を有し、ひいては(3)外表面からの溶
融金属の浸透を助長することを回避できる効果を有し、
結果的に(4)耐用寿命を大幅に延長できる効果を有
し、ひいては(5)浸漬構造に伴う省エネルギ効果を十
分に発揮できる効果なども有する。
(3) Effects of the Invention As is clear from the above, the present invention provides a molten metal immersion protection tube which is used by immersing a molten metal having a low melting point, which is melted or held in a furnace, in contact with the outer surface thereof. Since a coating layer made of at least one of SiC, Si 3 N 4 and BN is formed on at least the inner surface of the immersion protection tube body made of silicon carbide, it is easy to manufacture the immersion protection tube. In addition to (1) it has the effect of preventing molten metal that has penetrated from the outer surface to the vicinity of the inner surface from leaching from the inner surface, and (2) does not directly contact the inner surface, that is, the molten metal. It has the effect of preventing the generation of a SiO 2 layer on the surface, and thus has the effect of (3) avoiding promoting the penetration of molten metal from the outer surface,
As a result, (4) it has an effect of significantly extending the useful life, and (5) it also has an effect of sufficiently exerting the energy saving effect associated with the immersion structure.

フロントページの続き (72)発明者 桑島 道夫 東京都新宿区西新宿1丁目26番2号 東芝 セラミックス株式会社内 (72)発明者 安部 茂 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (56)参考文献 特開 昭58−64285(JP,A) 特開 昭58−130175(JP,A) 特開 昭48−37404(JP,A) 特開 昭62−274071(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Michio Kuwashima 1-26-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Within Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Shigeru Abe 378 Oguni-machi, Oguni-cho, Nishiokitama-gun, Yamagata Toshiba Ceramics Co. Oguni Factory (56) Reference JP 58-64285 (JP, A) JP 58-130175 (JP, A) JP 48-37404 (JP, A) JP 62-274071 (JP, A) A)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炉中で溶融されもしくは保持されている低
融点の溶融金属に浸漬し使用される溶融金属用浸漬保護
管において、炭化珪素からなる浸漬保護管素体の少なく
とも内表面に対してSiC,Si3N4,BNのうち少なくとも1つ
を材料とするコーティング層を形成してなることを特徴
とする溶融金属用浸漬保護管。
1. An immersion protection tube for molten metal, which is used by immersing in a molten metal having a low melting point which is melted or held in a furnace, at least on the inner surface of an immersion protection tube body made of silicon carbide. An immersion protection tube for molten metal, comprising a coating layer made of at least one of SiC, Si 3 N 4 and BN.
【請求項2】コーティング層が、スプレー法によって形
成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
項記載の溶融金属用浸漬保護管。
2. The coating layer is formed by a spray method.
The immersion protection tube for molten metal according to the item.
【請求項3】コーティング層が、CVD法によって形成さ
れてなることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記
載の溶融金属用浸漬保護管。
3. The immersion protection tube for molten metal according to claim 1, wherein the coating layer is formed by a CVD method.
JP61137184A 1986-06-12 1986-06-12 Immersion protection tube for molten metal Expired - Lifetime JPH0753621B2 (en)

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