JPH0283250A

JPH0283250A - 炭素含有焼成耐火物の製造法

Info

Publication number: JPH0283250A
Application number: JP63234337A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Tsuchinari; 昭弘土成; Toshiyuki Hogii; 利之保木井; Masahito Tanaka; 雅人田中
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1988-09-19
Filing date: 1988-09-19
Publication date: 1990-03-23

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、溶融金属容器の内張材に用いられる炭素含有
焼成耐火物の製造法に係るものである。

従来技術：溶銑鍋、溶鋼鍋、混銑車又は転炉等の溶融金属容器の内
張材として、炭素を含有した耐火物が多用されている。

炭素はスラグに非常に濡れ難く、耐熱衝性がすぐれてお
り、アルミナ又はマグネシア等の耐火物原料と組合せる
ことにより耐用性に富んだ耐火物が得られている。しか
し、炭素は酸化消失する欠点を有し、−皮酸化された脱
炭組織は脆弱化し、スラグ等の侵入による溶損が急速に
進行する。

この原因となる含有炭素の酸化を抑制するためたとえば
特開昭５４−４７７１２号公報、特開昭５４−１６３９
１３号公報、特開昭５９−１２８２３号公報及び特開昭
５９−１１０７１３号公報にみるごとく種種の手段が開
示されているが、これらの酸化抑制手段は以下の４点に
集約できる。すなわち、（１）炭化ケイ素、炭化ホウ素、窒素ケイ素、窒化ホウ
素等の炭化物や窒化物を添加する、（２）　　アルミニ
ウム等の易酸化物を添加する、（３）　　ホウ・ケイ酸
ガラス等の低融点物を添加する、（４）　　ホウ・ケイ
酸ガラス等を煉瓦表面に塗付する、等の手段である。

しかし、（１）の場合は添加した炭化物又は窒化物か自
ら酸化することにより、ガラス被膜を形成したり或いは
煉瓦を緻密化することによって酸化抑制効果が得られる
が、生成したガラス層の耐スラグ性かきわめて小さく耐
食性が劣化する。さらに骨材がＭｇＯ５ＣａＯ等の塩基
性物質の場合にはこれらと化学反応し、低融点物を生成
して耐スラグ性が低下するため、　５ｉ０２−Ａｌ２Ｏ
３質やジルコン質等の酸性又は中性骨材との組合せに限
られていた。

（２）の場合は耐火物自体の酸化抑制効果か得られるか
、脱炭層が小さくならす脱炭層の生成防止が不充分なこ
とと、加えて脱炭層がＡｌ２Ｏ３となって他の骨材と反
応し、耐スラグ性の低下がみられる。

（３）の場合はガラス被膜を形成し、酸化抑制効果か大
きくなるか、スラグとの接触により低融点物が溶融流失
し易くなり、スラグ条件の厳しい使用部位には適さない
。

（４）のホウ・ケイ酸ガラス等の煉瓦表面への塗付は、
酸化防止効果はあるか、表面被膜が一度浸食されると再
びその効果が得られない欠点を有している。

これらの諸点を解決するために、酸化クロムの添加によ
り酸化を抑制し、耐用性の低下を阻止する試み（特開昭
６２−５６３５１号公報）がなされている。しかし、こ
の場合も酸化防止効果は１３００’Ｃ以上の比較的高温
度域で発現するが、炭素含有耐火物の最も重要な低温域
での酸化防止効果には貢献しなかった。

解決しようとする課題：従来技術にみる酸化クロムの添加をはじめ、上記１３０
０°Ｃ以上の高温度域での酸化防止手段としては、たと
えばアルミニウム、シリコン等の金属類の添加により目
的が達成されている。

しかし、炭素含有耐火物に共通する、１０００〜１２０
０’Ｃ以下の低温使用域での酸化防止に著しい効果を上
げることができなかった。

課題の解決手段：本発明は上記したような課題を解決するもので、酸化ク
ロムの作用機作を詳細に解明することにより、低温域に
おいても酸化防止機能を発現させるようにした。

先づ特開昭６２−５６３５１号に開示される酸化クロム
添加の効果は理論的には第１図に示す反応形態で生じて
いる。すなわち、稼動面近くの高温域でＳ　ｉ０２の緻
密層が形成されることに基づいている。第２図は酸化ク
ロムを添加しない場合の反応形態であるか、第１図と第
２図とに示される大きな相違点はＣＯの発生速度であり
、酸化クロムの存在でＣＯの発生速度か大となり、５ｉ
０２か短時間に形成され酸化防止効果を示すに至る。

さらに、第１図に示す反応かおこるには予め炭素が酸化
されてＣＯになっていることが必要であり、本発明者等
の詳細な研究によると第３図に示す熱天秤による重量減
少割合から、約１２５０℃以上で急激に変化しているこ
とが明らかとなった。特開昭６２−５６３５１号公報に
記載の手段は、溶鋼中の酸素又は溶銑予備処理用として
吹込まれた酸素により炭素が酸化され、クロムと反応し
て結果的には稼動面近くで煉瓦内に５ｉ０２の緻密層を
形成し外因による酸化を防止していたのである。

本発明者等はこの機作（こ着目し、予め酸化雰囲気で１
２５０℃以上で焼成することにより全温度域にわたって
酸化防止機能を保持させ、従来この種煉瓦が低温域で酸
化し耐用性が低下する難点を解決した。

発明の構成・作用：本発明は、炭素を含有した耐火性原料に、酸化クロムを
一定範囲内で添加すると共に特定の条件で焼成すること
により、耐酸化性と耐食性との両方にすぐれ、しかも耐
熱衝撃性も良好な炭素含有焼成耐火物を得るのである。

すなわち、本発明は炭素含有焼成耐火物を製造するに際
し、炭素３〜３０ｗｔ％、酸化クロム０．１〜２０ｗｔ％で
残部が酸化物からなる配合物を混練、成形し；酸化雰囲
気で焼成して炭素含有焼成耐火物を製造する；方法を要旨としている。

また、上記残部のうちに炭化物、窒化物３〜２０ｗ【％
が配合されたものとすることもできる。

本発明で用いられる炭素は、天然黒鉛、人造黒鉛、ピッ
チコークス等で、通常の耐火物に組合せて利用されるも
のが対象となる。この炭素を３〜３０ｗｔ％配合するも
ので３ｗｔ％未満では炭素添加の効果が得られず耐スラ
グ性及び耐熱衝撃性が不充分となる。３０ｗｔ％を超す
と耐火物としての強度や耐摩耗性が低下する。他の耐火
性原料としては珪石、溶融シリカ、ろう石、シャモット
、アングルサイト、カイヤナイト、シリマナイト、合成
ムライト、パン土頁岩、ボーキサイト、焼結アルミナ、
電融アルミナ等のＡｌ　２０３−　Ｓ　ｉ０２質或いは
電融マグネシア、焼結マグネシア、合成スピネル、合成
カルシア、ジルコン、ジルコニア質等が単独又は２種以
上組合せて使用できる。

本発明で特性を発揮する酸化クロムは、粒度０．０５履
以下のものを０．１〜２０ｗｔ％、好ましくは０．５〜
１０ｗｔ％添加する。粒度を０．０５　ａ以下としたの
は反応速度の向上に加え、耐火物組織の空隙部の充填を
図るためである。その添加量は、０．１ｗｔ％未満では
酸化クロームが均一に分散するのが困難で添加の効果が
定常化し難い。又、２０ｗｔ％を超すと耐火性原料全体
として微粉部が過大となり、亀裂が入り易くスラグに対
する抵抗性が低下する。

また、酸化抑制材として、２０ｗｔ％以下の炭化ケイ素
、炭化ホウ素等の炭化物若しくは窒化ケイ素、窒化ホウ
素等の窒化物、又は１０ｗｔ％以下のＡＩ、　Ｓｉ、　
Ｍｇ　等の金属若しくはこれらの合金をさらに併用して
もよい。

これらからなる配合物を、たとえばフェノール樹脂等を
バインダーとして混練し、所定の形状に成形した後乾燥
する。

さらに、１２５０°Ｃ以上の酸化雰囲気下で熱処理し、
焼成煉瓦として使用するものである。

本発明方法で得られる炭素含有焼成耐火物は、使用に際
し低温域での炭素の酸化を完全に防止したとえば溶銑鍋
、溶鋼鍋、混銑車、転炉等の所要部に内張煉瓦として施
工しても、すぐれた耐用性を示す。

実施例：第１表に示す化学成分の耐火性原料等を用い、第２表に
示す配合割合に従って、本発明例（意１〜６）、比較例
（！７〜１０で炭素又は酸化クロームの配合割合が本発
明例の範囲外）、在来例（１１〜１３）のそれぞれの配
合物を得た。この配合物をフェノール樹脂をバインダー
として混練し、フリクションプレスにより雛形形状に成
形した。

そして１５０°Ｃのトンネル乾燥炉を通過させて乾燥し
、酸化雰囲気のもとに１３００°Ｃで焼成し、試料量１
〜１３を作成した。

これら各試料について物性値及び特性値を測定し、第１
表に併せ示した。物性値ＪＩＳに基づく耐火物試験法に
よった。特性値は下記の方法によった。

ａ　酸化脱炭層の厚さについては、５×５×５６Ｉｎの
立方体を検体として切出し、１４００’Ｃで１６ｈｒ加
熱した後、各部をスライスし脱炭層の厚さを測定し、各
部の平均を求めた。

ｂ　耐食性については、適当な大きさの検体を切出し、
回転侵食法により塩基度３のスラグ１００％を用い、１
５００°Ｃで５ｈｒ試験した。そして、在来例のものに
生じた侵食を１００とする比率で侵食の度合いを示した
。この数値が小さい程耐食性に富む。

ｃ　耐熱スポール性については、上記雛形形状の供試体
の片面を１４００℃に加熱し、３０分間保持した後取出
す。この操作を５回繰返してその加熱面を目視観察した
。亀裂発生のないものを◎、微細な亀裂の認められるも
のを○、剥離を伴う大亀裂を生じたものを×で評価した
。

以上の試験結果から明らかなように特定の酸化クローム
添加量をもつと共に一定温度範囲で焼成して得られる本
発明例、Ｋ　１〜６は、比較例又は在来例に比べて特性
の改善が顕著に認められた。

発明の効果：本発明方法で得られる炭素含有焼成耐火物は、従来低温
域で問題となっていた炭素の酸化が効果的に防止され、
実炉テストの実績において約３０％の耐用性の向上が認
められた。さらに操業の安定性を増し、特殊な原料を使
用せずに苛酷な条件下での使用に堪える耐火物の実現に
貢献するもので、産業上の利用性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化クロムを添加した炭素含有耐火物の稼動面
温度による組成分の反応形態を示す説明図、第２図は酸
化クロムを添加しないときの同様反応形態を示す説明図
、第３図は炭素含有耐火物の熱天秤による重量減少割合
を示す図である。出願人　　播磨耐火煉瓦株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１　炭素３〜３０ｗｔ％、酸化クロム０．１〜２０ｗｔ
％で残部が酸化物からなる配合物を混練、成形し；この
成形体を酸化雰囲気で焼成する；ことを特徴とする炭素含有焼成耐火物の製造法。２　混練、成形される配合物が、炭素３〜３０ｗｔ％、
酸化クロム０．１〜２０ｗｔ％、炭化物及び／又は窒化
物が３〜２０ｗｔ％で残部が酸化物である請求項第１項
に記載の炭素含有焼成耐火物の製造法。