JPH01167268A - 含炭素不焼成耐火物 - 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耐火物に関する。

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、熱伝導率が大きく、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、細材質と混合、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°Ｃ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
℃の温度で樹脂が重縮合し炭素化するために、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°Ｃ）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、例えは特開昭５４−１６３
９１３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損耗を防止す
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°Ｃ）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、炭素含有耐火性骨材と有機質バインダーとの
配合物にアルミニウム被覆カーボンファイバー（炭素質
又は黒鉛質のファイバーを指す。以下同じ）を添加する
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、含炭素耐火成分１００重量部に対し、
アルミニウム被覆カーボン繊維０．５〜３０重量部を配
合したことを特徴とする含炭素不焼成耐火物を提供する
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（Ｓｉ０２）、アルミナ（Ａ１２０３）、ジル
コニア（Ｚｒ０２）、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；５ｉＣ１ＴｉＣＳＢ４　Ｃ５Ｓｉ３　Ｎ４　、ＡΩ
Ｎ５ＴｉＮ。

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
、工状黒鉛等の天然黒鉛、ピッチコークス、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。本発
明耐火物の製造に際しては、耐火性骨材中の炭素含有量
が３〜５０重量％となる様に上記の材料を適宜配合して
使用すれば良い。

有機質バインダーも、特に限定されないが、残留炭素量
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、耐火性骨材、アルミニウム被覆
カーボン繊維の合計量１００重量部に対し、通常２〜１
０重量部程度である。

本発明で使用するアルミニウム被覆カーボン繊維とは、
径５〜５００μｍ程度のカーボン繊維上に溶融メツキ法
、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等によりアルミニウム又はアルミ
ニウム合金層を形成させたもの、並びに同様のカーボン
繊維上に耐火物使用時の加熱によりアルミニウム又はア
ルミニウム合金を生成するアルミニウム化合物を被覆し
たものを意味する。アルミニウム化合物被覆繊維は、例
えば、有機溶媒にアルコキシドなどのアルミニラ化合物
を溶解し、これにカーボン繊維を浸漬することにより、
得られる。被覆層の厚さ（ＡΩとして）は、特に限定さ
れないが、通常カーボン繊維径の１　／’１００〜１／
２程度の範囲内にある。

アルミニウム被覆カーボン繊維は、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。アルミニ
ウム被覆カーボン繊維の太さは、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。

その長さは、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。一方
、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。アルミニウム被覆カーボン繊維の
添加量は、前記耐火性骨材１００重量部に対し、０．５
〜３０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。−方、３
０重量部を超えると、マトリックス中のカーボン繊維の
比率が大きくなり混合及び混練作業が困難となって、良
好な品質の耐火物が得られ難くなる。

本発明においては、上述の配合物に、更に必要に応じて
、例えば、カーボン、アルミニウム（Ａｆ２）、シリコ
ン（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚ　ｎ）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（Ａｌ２Ｏ２）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。

本発明の不焼成耐火物は、定形耐火物としてのみならず
、キャスタブル耐火物、プラスチック耐火物などの不定
形耐火物としても同様の顕著な効果を奏する。

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１〜６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１１４ｍｍｘ２３０ｍｍＸ４
５ｍｍに成形後、熱風乾燥器によリ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　／　８
ｗ１２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。

注１）５００°Ｃ，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分間所定温度に保持後、三点法
で測定した。

注２）１６００°Ｃに保持した溶銑中に３０ｍｍｘ３０
ｍｍＸ２３０ｍｍに切断加工した供試体を３分間浸漬２
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。○：亀裂の少ないもの、△：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°Ｃ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７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　／ｃｍ２の成
形圧で１１４　ｍ　ｍ　Ｘ　２３０　ｍ　ｍ　Ｘ　４５
　ｍ　ｍに成形後、２００°Ｃ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
。

第　　３　　表 ＊耐食性 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、Ｃ／Ｓ＝１、鉄 分（Ｔｏｔａｌ、Ｐｅ）　−２０％の合成スラグを用い
て１６８０°Ｃで３時間保持した際の溶損量。

曲げ強さ、耐スポール性等の試験法は実施例１〜６、比
較例１〜５に準する。

実施例８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８及び比較例７
とする）。

その結果、実施例８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連目（５７５ｔｏｎ）に摺動面から湯もれし、使
用を中止した。

（以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）含炭素耐火成分１００重量部に対し、アルミニウ
   ム被覆カーボン繊維０．５〜３０重量部を配合したこと
   を特徴とする含炭素不焼成耐火物。