JPH01176266A - カーボン含有耐火物 - 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］ 本発明は耐熱衝撃抵抗性及び耐侵食性に優れた高耐用性
の溶融金属製錬炉用カーボン含有耐火物に関する。

［従来の技術・問題点］ 近年、溶融金属製錬炉用の耐火物として、溶融金属、ス
ラグの浸潤防止、あるいは高熱伝導化、低膨張化による
耐熱衝撃抵抗性の向上等を目的に、カーボン含有耐火物
が広く使用されている。これらのカフ−ボン含有耐火物
は使用される製錬炉、スラグ組成等の使用条件に合わせ
てアルミナ−カーボン、マグネシア−カーボン、ジルコ
ニア−カーボン等種々の耐火性酸化物骨材との組み合わ
せで使用されるのが一般的である。

更に詳細に述べれば、これら耐火性酸化物骨材−カーボ
ンの構成において、カーボン量を増量してゆけば熱伝導
率が増大し、熱膨張率が低下するため耐熱衝撃抵抗性は
向上し、耐スラグ浸透性も改善されるが、反面、高耐食
性酸化物骨材の含有量が相対的に減少するため耐侵食性
は低下する傾向がある。一方、その逆に酸化物骨材の量
を増量してゆけば、耐侵食性は向上するが、反面、カー
ボン量は相対的に減少するため、熱伝導率が低下し、熱
膨張率が増大するため耐熱衝撃抵抗性の低下を招き、耐
スラグ浸透性も劣化するという問題がある。

このような耐火性酸化物骨材−カーボンの組み合わせに
よるカーボン含有耐火物においては耐熱衝撃抵抗性、耐
スラグ浸透性、耐侵食性をバランス良く具備するために
おのずと各成分の含有量は使用条件に応じて適正範囲に
限定されたものとなっているのが現状である。

従って、本発明の目的は耐熱衝撃抵抗性、耐スラグ浸透
性を損うことなく、耐侵食性、耐摩耗性を効果的に向上
し得る優れたカーボン含有耐火物を提供するにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は重量比でＺ　ｒｏ　２１０〜６０％
、Ａ　１２０　ｓ　２０〜９０％、Ｔ　ｉ　Ｏ２３〜４
０％及びＳｉＯ□Ｏ〜３０％であって且つＴｉＯ□とＳ
　ｉ　Ｏｚの合計量が４０％未満のＡＺＴクリンカー５
〜６０％、カーボン源３〜４０％、及び残部がアルミナ
、マグネシア、ジルコニア、ムライト、スピネル、カル
シア、溶融石英からなる群から選択された少なくとも１
種または２種以上の耐火原料からなることを特徴とする
カーボン含有耐火物に係る。

［作　用］ ＡＺＴクリンカーはＴｉＯ□を添加することによりクリ
ンカーの主たる鉱物相がコランダム、バデライト、ムラ
イト以外に、コランダムの一部を低膨張性のアルミニウ
ムチタネート及び未安定単斜晶ジルコニアの一部を正方
晶あるいは立方晶安定化ジルコニア相を生成させたもの
で、この内少なくとも３種以上の鉱物相より構成され、
ＡＺＴタリンカー粒子粒子計て、均一に分散共存した組
織を呈するものである。

周知の如くムライトはコランダムより熱膨張率が小さく
、アルミニウムチタネートはムライトより更に熱膨張率
が小さい、また、バデライトは１０００〜１２００℃の
温度において単斜晶→正方晶の結晶相転移に伴う体積変
化（収縮）を起こすことも良く知られた事実である。し
かしてアルミニウムチタネートや安定化ジルコニアを含
む、これらの少くとも３種以上の結晶相より構成された
ＡＺＴクリンカーはコランダム及びバデライトよりはる
かに小さい熱膨張係数をもつため、カーボン含有耐火物
に添加配合した場合に、カーボン量を増加することなく
、有効に熱膨張の低減と、耐熱衝撃抵抗性の向上を達成
し得る。

更に、ＡＺＴクリンカーを含んだカーボン含有耐火物に
おいて加熱中にＡＺＴクリンカー粒子内に共存する各結
晶相の熱膨張差（ミスマツチ）により粒子内およびマト
リックス周囲に微細なマイクロクラックを生成するため
、該カーボン含有耐火物の弾性率の低減、更に、急加熱
時に発生する熱応力の緩和にも有効であり、この点にお
いても耐熱衝撃抵抗性の向上に寄与し得るものである。

本発明のＡＺＴクリンカーの化学組成を限定した根拠に
ついて述べると、ＺｒＯ□が１０重量％未満ではバデラ
イトの相転移にともなう体積変化の効果が不充分であり
、逆に６０重量％を超えると相転移にともなう体積変化
が過大となり、粒子崩壊をまねいて事実上使用不可能と
なる。また、Ａ　ｌ　２０３が２０重量％未満の場合に
は本来アルミナがもつ高耐食性の性質が全く発現せず、
９０重量％を超えると主たる鉱物相の大半がコランダム
となり、その他の結晶相による効果が不充分となる。Ｔ
　ｉ　Ｏ２が３重量％未満の場合は構成鉱物中量も熱膨
張の低いアルミニウム・チタネートや、安定化ジルコニ
アの生成が不充分となり、逆に４０重量％を超えると得
られたクリンカーの溶礒温度が著しく低下し、耐食性に
おいて不充分な結果となる。ＴｉＯ２の含有量について
は、アルミナ−ジルコニア系の原料にＴ　ｉ　Ｏ２を２
％添加した例が報告されているが［耐火物１，３９Ｎｏ
、９　第５１３〜５１４頁（１９８７）］、３％未満の
添加では、粒子の靭性の向上は認められるが、耐熱衝撃
抵抗性の改善には、まだ効果が不充分である。５ｉＯｚ
含有量が増大すると、クリンカーの溶融温度が低下し、
アルミニウム・チタネートやジルコニアの鉱物相が減少
し、好ましくないが、ＴｉＯ２との合計層が４０％未満
であれば本発明の効果を消失するものではない。

次にＡＺＴクリンカーの配合比率が５重量％未満であれ
ばＡＺＴクリンカーの前述した有用性が充分発現されず
、逆に６０重量％を超えた場合は、耐食性において好ま
しくない、また、ＡＺＴクリンカーの製造手段はタリン
力−を構成する各組成を混合、溶融して調製する方法あ
るいは各組成を混合した後１５００℃以上で焼固して製
造する方法等が考えられるが本発明においてはその製造
方法については特に言及するものではない。

カーボン原料は耐火性酸化物骨材と比較して熱伝導率が
極めて高く、また溶融金属、スラグと濡れ難い特質を有
することから本発明は耐食性を低下させない程度カーボ
ン源を添加し、溶融金属やスラグが該カーボン含有耐火
物の気孔内へ浸透することを防止するとともに、耐熱衝
撃抵抗性を向上させたものである。カーボン源としては
天然の鱗状黒鉛が好ましいが、その他必要に応じて、土
状黒鉛、人造黒鉛、コークス、カーボンブラック、電極
屑等を使用することができる。また、その他の耐火骨材
としては、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、ムライ
ト、スピネル、カルシア、溶融石英の内から使用条件に
応じて１種または２種以上を使用することができる。

ここで、強度付与及び酸化防止の目的で炭化珪素、炭化
硼素、金属アルミニウム、金属シリコン、フェロシリコ
ン等を添加することも可能である。

［実　施　例］ 次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する。

夫ＡＭ− 第１表に示す化学組成及び鉱物組成を有する電融したＡ
ＺＴクリンカー（ＡＺＴ−１〜８）を用いて、第２表に
示すＮｏ、１〜Ｎｏ、１０の配合物（重量％）を調整し
た。このうちＮｏ、１〜４は、アルミナ−黒鉛質、Ｎｏ
、５〜７はマグネシア−黒鉛質、Ｎｏ、８〜１０はンル
コニアー黒鉛質の配合物である。配合物はそれぞれ所定
量のフェノール樹脂を添加し、混合、混錬した後、Ｎｏ
、１〜Ｎｏ、７にっいては、−軸加圧プレスにて１トン
／ｃｍ”で加圧成形し、またＮｏ、８〜１０については
ラバープレスにて１．５トン／ｃｖ２で加圧成形しな、
成形体はコークスプリーズ中の非酸化性雰囲気にて、１
０００°Ｃにて焼成してコーキング処理を行なった。

得られた焼成体の一般的な特性及び耐侵食性、耐熱衝撃
抵抗性の比較を第２表に示す。

第２表より明らかなように、本発明品はアルミナ−黒鉛
質、マグネシア−黒鉛質、ジルコニア−黒鉛質ともに各
々の比較例と比べて低カーボンで耐食性が良好であるに
もかかわらず、熱膨張、弾性率が低く、耐熱衝撃抵抗性
に優れている。

次に、本発明のカーボン含有耐火物を溶鋼連続鋳造用ノ
ズルに適用した例を示す。第１表中に示すＡＺＴ原料を
使用して、第３表に示す配合物（重量％）を調製した。

配合物に所定量のフェノール樹脂を添加し、混合、混錬
、造粒した後、静水圧プレスにてロングノズル形状に成
形した。成形体はコークスプリーズ中の非酸化性雰囲気
にて１０００℃で焼成コーキングした。得られた焼成体
の一般的な品質及び耐食性、耐熱衝撃抵抗性の比較を第
３表に示す。

第３表より明らかなように本発明品は比較例１に比較し
て低膨張性で耐熱衝撃抵抗性に優れ、同時に耐侵食性も
良好である。比較例１の材料を溶鋼連続鋳造用ロングノ
ズルとして使用しているＡ製鉄所にて、実施例２．３の
ロングノズルを予熱のない条件で使用した。その結果、
従来の比較例１の該ロングノズルが予熱のない条件で使
用された場合、２〜３％の割合で熱衝撃による亀裂が発
生し、平均使用回数が５〜６ｃｈであったのに対し、実
施例２．３のロングノズルは熱衝撃による亀裂トラブル
は皆無となり、平均使用回数も各々７〜８ｃｈ及び９〜
１０ｃｈとなり、耐用が大巾に改善された。

次に、本発明のカーボン含有耐火物を溶＃４鋳造用スラ
イディングノズル（以下ＳＮ）耐火物に適用した例を示
す、第１表に示すＡＺＴ原料を使用して、第４表に示す
配合物を調製した。配合物に所定量のフェノール樹脂を
添加し、混合、混錬した後、−軸加工プレスにてＳＮ用
プレート煉瓦及びＳＮ用上下ノズル煉瓦に成形した０次
に、得られたプレート煉瓦をコークスプリーズ中の非酸
化性雰囲気にて１４００℃で焼成し、上下ノズル煉、瓦
は３００℃にてベーキング処理を行なった。得られた煉
瓦の一般的な品質、耐食性、耐熱衝撃抵抗性の比較を第
４表に示す。

第４表より明らかなように本発明品はプレート煉瓦、上
下ノズル煉瓦ともにその比較品と比べて、耐熱衝撃抵抗
性に優れ、耐侵食性も同等以上である。比較例１および
比較例５の材料をそれぞれ取鍋、ＳＮ用プレート煉瓦、
及び上ノズルに使用しているＢ製鉄所にて実施例３．６
の材料をプレート煉瓦及び上ノズルに使用した。その結
果、比較例１のプレート煉瓦が熱衝撃亀裂に起因するエ
ツジ損傷により平均使用回数が４凹径度であったのに対
し、実施例３のプレート煉瓦はエツジ損傷が軽減し、平
均使用回数が６回に向上した。また上ノズルについても
従来の比較例５の材料が孔径の拡大により平均使用回数
８回であったのに対して、実施例６の上ノズルは、平均
１２回の使用が可能となり、比較例と比べて亀裂の発生
も大巾に少くなった。

比較例２および比較例５の材料をそれぞれ連鋳タンデイ
ツシュＳＮ用プレート煉瓦及び下ノズルに使用している
Ｃ製鉄所にて実施例４．７の材料をプレート煉瓦及び下
ノズルに使用した。その結果、比較例２のプレート煉瓦
が熱衝撃による亀コの発生が大きく、１回（１タンデイ
ツシユ）のみの使用であったのに対し、実施例４のプレ
ート煉方は、熱衝撃亀裂の発生が軽微で、再使用による
２回（２タンデイツシユ）使用が可能となった。また下
ノズルについても従来の比較例５の材料が、１おり、熱
衝撃に起因する亀裂よりのエアー巻きνみのトラブルを
生じていたのに対し実施例７の−ｒノズルは亀裂による
エアー巻き込みは皆無とな一侵食による孔径の拡大も従
来より大巾に向上しｔ以上述べてきた如く、本発明によ
るＡＺＴ原ｆを添加したカーボン含有耐火物の有用性は
明白Ｔある。

［発明の効果］ 以上のような本発明によるＡＺＴクリンカーｊ含んだカ
ーボン含有耐火物は耐食性を損うことどく、有効に耐熱
衝撃抵抗性を改善し得る優れた１性を有する耐火物であ
る。

特許出願人　品川白煉瓦株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．重量比でＺｒＯ＿２１０〜６０％、Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ２０〜９０％、ＴｉＯ＿２３〜４０％及びＳｉＯ＿２０
   〜３０％であって且つＴｉＯ＿２とＳｉＯ＿２の合計量
   が４０％未満のＡＺＴクリンカー５〜６０％、カーボン
   源３〜４０％、及び残部がアルミナ、マグネシア、ジル
   コニア、ムライト、スピネル、カルシア、溶融石英から
   なる群から選択された少なくとも１種または２種以上の
   耐火原料からなることを特徴とするカーボン含有耐火物
   。
2. ２．カーボン源が鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、コー
   クス、カーボンブラック、電極屑からなる群から選択さ
   れた少なくとも１種または２種以上である特許請求の範
   囲第１項記載のカーボン含有耐火物。