JPH01122972A - 不焼成定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、２００〜６００℃の低温域及び６００〜１０
００℃の中間温度域における強度と耐スポーリング性と
を特に改善した不焼成定形耐大物に関する。

従来の技術とその問題点 耐火性骨材と有機質バインダーとからなる不焼成定形耐
火物は、亀裂が発生しにくく、また万一発生しても焼成
れんかに比較して亀裂が広がりにくいことから、ある程
度の耐スポーリング性を具備している。

しかしながら、例えば溶融金属流の流量制御に用いられ
るスライディングノズル（以下ＳＮとする）のプレート
れんがのような特殊な耐火物では、溶融金属流による急
激な熱衝撃と摩耗による物理的且つ化学的侵食作用を受
けるため、より高度の耐スポーリング性及び耐食性が要
求される。

カーボンは、耐滓性に優れ、熱伝導率が太き（、熱膨張
率の小さい材料であるため、耐スポーリング性に優れて
おり、この特性は、地材質と混合、或いは複合した場合
にも維持される。従って、耐スポーリング性を強く要求
される材質においては、カーボンを含有することが多い
。

有機結合剤は、温度上昇により軟化溶融する熱可塑性樹
脂と逆に温度上昇により硬化する熱硬化性樹脂の２つに
大別される。前者で結合した不焼成耐火物は、１００〜
３００℃の温度で結合剤が軟化溶融するために、強度が
低下し、また後者で結合したものは、４００〜８００℃
の温度で樹脂が炭素化するために、強度が低下する。

このような低温温度域（２００〜６００℃）及び中間温
度域で（６００〜１０００℃）での強度低下を抑制する
ために、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属微粉
の添加が行なわれており、例えば特開昭５４−１６３９
１３号、特開昭５５−１０７７４９号等にそのような例
が見出される。

更に、中間温度域での強度低下の抑制と合わせて耐スポ
ーリング性の向上及び亀裂発生による剥離摩耗を防止す
る手段として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の
細線（繊維）の添加も試みられており、例えば特開昭６
１−１３６９６６号、特開昭６１−１４６７７３号等に
そのような技術が記載されている。

しかしながら、アルミニウムやアルミニウム合金等の金
属粉末や金属ファイバーの添加により、中間温度（６０
０〜１０００℃）から高温域（１０００℃以上）での強
度や耐食性の向上についてかなりの効果が認められるも
のの、ＳＮのプレートれんがのように耐食性、耐スポー
リング性のみならず、低温域から高温域まで高度の寸法
精度も要求される使用条件の厳しい耐火物に対しては、
亀裂の発生並びに発生した亀裂の進展の防止という点に
おいて、効果の改善は、いまなお不充分である。

問題点を解決するための手段 本発明者は、低温域から高温域までの広い温度域で、高
い機械的強度と優れた耐食性を発揮するとともに、耐ス
ポーリング性を著しく改善した不焼成耐火物を得るべく
、種々研究を重ねて来た。

その結果、耐火性骨材と有機質バインダーとの配合物に
一定の大きさを有するアルミニウム、又はアルミニウム
合金のファイバーと、カーボンファイバー（炭素質又は
黒鉛質のファイノく−を指す。

以下同じ）を併せて添加する場合には、その目的を達し
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、耐火性骨材と有機質ノくインダーとを
含む不焼成性定形耐火物において、耐火性骨材１００重
量部に対して、直径０．００５〜０．５ｍｍ、長さ１〜
１５ｍｍのカーボンファイバー０．５〜１０重量部及び
直径０．００５〜ｏ、５ｍｍ、長さ１〜１５ｍｍのアル
ミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属ファイツ
ク−０，５〜１０重量部（但し両ファイノく−の合計量
は１〜１５重量部とする）を配合することを特徴とする
不焼成定形耐火物を提供するものである。

本発明において使用する耐火性骨材は、特に限定されず
、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ２）、ジル
コニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）　、ライム
（Ｃａ　Ｏ）等の酸化物及びこれ等の化合物ならびに混
合物；５ｉＣ１Ｔｉｃｓ　Ｂ４　Ｃ−ｓ　Ｓｉ３Ｎ４、
ＡΩＮ５ＴｉＮ。

ＢＮ、ＺｒＢ２で代表される炭化物、窒化物、硼化物の
単体及びこれ等の化合物並びに混合物、黒鉛（鱗片黒鉛
、玉状黒鉛等の天然黒鉛、ピ・ソチコークス、ニードル
コークス等の人造黒鉛を含む）及び無定形炭素等の炭素
材料等の公知の任意の材料を使用することができる。

有機質バインダーも、特に限定されないが、残留炭素伍
の多い熱硬化性樹脂が好ましく、更にコストの点でフェ
ノール系及びフラン系樹脂がより好ましい。その使用量
も特に限定されないが、耐火性・針材、カーボンファイ
バー及び金属ファイノく−の合計量１００重量部に対し
、通常２〜１０重ｍ部程度である。

アルミニウム単独、又はアルミニウムとシリコン（Ｓｉ
）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）
、錫（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）　、−＝−ッケル（Ｎｉ
）、バリウム（Ｂａ）、鉛（Ｐｂ）等との合金もしくは
金属間化合物からなる金属ファイバーは、直線、曲線、
山形、波形等の種々の形状で使用することができる。金
属ファイバーの太さは、直径０．００５〜０．５ｍｍの
範囲が適している。０．００５ｍｍ未満の太さでは、配
合物中への分散が困難であり、０．５ｍｍを超える太さ
では、耐スポーリング性の向上があまり期待できない。

金属ファイバーの長さは、１〜１５ｍｍが適当である。

１５ｍｍよりも長くなると、ファイバーが互いに絡み合
い、坏土又はれんが組成中への均一分散が困難となり、
耐スポーリング性の低下を来たすとともに、充填性も低
下する。−方、１ｍｍよりも短い場合には、耐スポーリ
ング性の向上に十分に寄与しない。金属ファイバーの添
加量は、前記耐火性器材１００重量部に対し、０．５〜
１０重量部とする。この量が０．　５重量部未満では、
充分な強度と耐スポーリング性が得られない。一方、１
０重量部を超えると、マトリックス中の金属ファイバー
の比率が大きくなって、耐スポーリング性の向上が顕著
でなくなり、更に混合又は混練作業が困難となって、良
好な品質のれんがが得られ難くなる。

カーボンファイバーは、ＰＡＮ系、ピッチ系或いは炭素
系、黒鉛系のいずれであってもよいが、高強度タイプで
あることが望ましい。その線径は、前記金属ファイバー
の場合と同様の理由で、０．００５〜０．５ｍｍの範囲
内にあればよく、市販されているものが使用できる。カ
ーボンファイバーの長さは、前記アルミニウムファイバ
ーと同じく、１〜１５ｍｍが適当である。１５ｍｍより
も長い場合には、ファイバーが互いに絡み合い、坏土中
への均一分散が困難である。一方、１ｍｍよりも短い場
合には、強度、及び耐スポーリング性の向上に殆んど寄
与しない。カーボンファイバーの添加量は、前記耐火性
骨材１００重量部に対し、０．５〜１０重量部が適当で
ある。０．５重量部未満では、充分な強度が得られず、
１０重量部以上ではマトリックス中のファイバー量が多
くなり過ぎて、坏土中への均一分散が難しくなり、良好
な品質のれんがが得られない。

これ等アルミニウム系金属ファイバー及びカーボンファ
イバーの添加量は、耐火性骨材１００重量部に対して、
合量で１〜１５重全部が適当であり、その上限量及び下
限量は、先に述べたアルミファイバー及びカーボンファ
イバず−の単独添加の場合と同様の根拠により決定され
る。

本発明においては、上述の配合物、更に必要に応じて、
例えば、カーボン、アルミニウム（Ａρ）、シリコン（
Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）　、亜鉛（Ｚｎ）及びこ
れ等の合金の粒径０．５ｍｍ以下の金属粉を耐火性骨材
１００重量部に対し、て１〜１５重量部添加することが
できる。

これにより６００〜１０００℃の中間温度域における強
度低下をより効果的に防止することができる。

発明の効果 本発明によれば、耐スポーリング性に優れ低温域から高
温域まで強度低下の少ない不焼成定形耐火物が得られる
。

また、任意添加成分であるアルミニウム等は、酸化によ
り代表的な耐火材料であるアルミナ（Ａｇ２Ｏ３）等を
生成し、またカーボンは耐スラグ性にも優れることから
、これ等添加成分は、耐スポーリング性の向上のみなら
ず、耐食性の向上にも寄与する。

実施例 以下実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一
層明らかにする。

実施例１〜７及び比較例１〜５ 第１表に示すアルミナ−カーボン系の配合物（重量部）
を混合及び混練し、これを油圧プレスにより、１０００
　ｋｇ／　ｃｍ２の圧力で１１４ｍｍｘ２３０　ｍ　ｍ
　Ｘ　４５　ｍ　ｍに成形後、熱風乾燥器により２２０
℃で２４時間乾燥処理して、試料を作製した。

結果を第２表に併せて示す。

第２表から明らかなように、実施例品は、試験したいず
れの温度においても、曲げ強さが１５０ｋｇｆ　／ｃｍ
２以上であり、また耐食性及び耐スポーリング性に優れ
ている。

尚、使用したアルミニウムファイバーは、直径０．０１
ｍｍ、長さ６　ｍ　ｍ　ｓカーボンファイバーは、直径
０．０９ｍｍ、長さ３ｍｍであった。

注１）５００℃、１０００℃及び１４００℃での試験は
、コークスプリーズ中に埋め込んだ試料をトンネル型電
気炉に送り込み、３０分所定温度に保持後、三点法で測
定した。

注２）１６００℃に保持した溶銑中に３０　ｍ　ｍ　ｘ
３０ｍｍＸ２３０ｍｍに切断加工した供試体を３分間浸
漬ヰ１５分間空冷の操作を３回行い、試験供試体の弾性
率を測定した後、長さ方向に２等分し、断面の亀裂を観
察する。Ｏ：亀裂の少ないもの、Δ：亀裂がかなり見ら
れるもの、×：亀裂が著しく多いもの、 弾性率低下の割合の少ないものほど、耐スポーリング性
に優れている。

注３）高周波炉内張法・・・高周波炉に試料れんがを内
張すし、普通鋼を溶解し、酸化鉄をフラックスとして１
６５０℃で３時間保持する。

試験後、溶損面積を測定して、溶損量とする。

溶損指数の小さいものほど耐食性に優れている。

実施例８及び比較例６ 第３表に使用したマグネシア−カーボン系材料の配合を
示す。

この配合を混合、混練し１０００ｋｇｆ　／ｃ＋ａ２の
成形圧で１１４ｍｍＸ２３０ｍｍＸ４５ｍｍに成形後、
２００℃で３６時間乾燥処理した。

結果を第３表に併せて示す。

第３表に見られるように、本発明品は、曲げ強さ及び耐
スポーリング性に著しく優れていることが明らかである
。

実施例９及び比較例７ 実施例５及び比較例２と同様の配合でタンデイツシュ用
スライディングノズルのプレートれんがをそれぞれ成形
し、第１表に示す製品と同一の条件で乾燥処理後、研摩
加工し、実機使用した（それぞれ実施例９及び比較例７
とする）。

その結果、実施例９のものは１２連（通過溶鋼の総量１
２００ｔｏｎ）の使用に耐え、プレートれんがの摺動面
には面荒れも見られなかったのに対し、比較例７のもの
は、６連（６００ｔｏｎ）の使用で面荒れにより溶鋼流
量が制御できなくなり、廃却した。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　耐火性骨材と有機質バインダーとを含む不焼成定形
   耐火物において、耐火性骨材１００重量部に対して、直
   径０．００５〜０．５ｍｍ、長さ１〜１５ｍｍのカーボ
   ンファイバー０．５〜１０重量部及び直径０．００５〜
   ０．５ｍｍ、長さ１〜１５ｍｍのアルミニウムまたはア
   ルミニウム合金からなる金属ファイバー０．５〜１０重
   量部（但し両ファイバーの合計量は１〜１５重量部とす
   る）を配合することを特徴とする不焼成定形耐火物。