JPH03183666A - 耐火物の製造方法 - 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】 本発明は、スライディング・ゲート・プレート等の鋳造
用部材として使用するのに適した耐火物の製造方法に関
する。

従来の技術 従来、・、耐スポーリング性が優れているという理由で
カーボン含有の耐火物が広く使用されている。

また耐スポーリング性をさらに改善するために、耐火物
中にアルミニウムファイバーを含有させることが提案さ
れている。

たとえば、特開昭６０−２００８６６号公報には、長さ
が１〜１０ｍｍで、直径が１０〜１５０μｍの金属アル
ミニウムファイバおよび／またはアルミニウム合金ファ
イバー１〜１５ｗｔ％と、カーボン粉末、１ｗ（％以上
とを含む配合物を混練して成形した後、１０００°Ｃ以
上の非酸化雰囲気下で焼成する方法が開示されている。

この場合、カーボン粉末と反応して炭化アルミニウム（
Ａ９４　Ｃ３）が生成する。

特開昭６１−１３６９６６号公報には、炭素を５〜６０
％含有する耐火原料に有機結合剤を加えた配合物に、ア
ルミニウム短繊維を耐火原料に対して０．１〜３０Ｗ１
％添加して成形した後、熱処理する方法が開示・されて
いる。この場合、高温で炭素と反応して高融点（２２０
０℃）の炭化アルミニウム（１！４Ｃ３）が生成する。

さらに、金属粉末の添加によって、これがアルミニウム
短繊維の表面に付着してスサ効果を促進する。また、ア
ルミニウム短繊維とマトリックスの結合力を高める。

発明が解決しようとする澗題点 前述のような従来の方法で製造された耐火物を高温下で
使用すると、熱履歴に伴う溶融アルミニウムの周囲組織
への浸潤や、それに伴つ酸化アルミニウム（ＡＱ２０’
３）化や炭化アルミニウム（Ａ９４Ｃ３）化が進行する
。

従って、使用の当初は耐火物が耐スポーリング性を有す
るが、多数回使用すると、耐スポーリング性が著しく低
下する。耐スポーリング性の低下は、耐火物の亀裂の拡
大を招き、大きな問題となる。

発明の目的 本発明の目的は、多数回使用しても耐スポーリング性が
極度に低下せず耐用性に優れていて実用寿命の長い耐火
物を製造する方法を提供することである。

発明の要旨 本発明は前述の目的を達成するために請求項１に記載さ
れた耐火物の、製造方法を要旨としている。

問題点を解決するための手段 本発明においては、カーボン粉末を骨材原料として使用
しない。製品には、バインダーが炭化したものや、必要
に応じて含浸処理されたピッチ類が炭素成分として含ま
れるが、いずれにしても、骨材原料としてカーボン粉末
を加えた耐火物に比較すれば、カーボンを侵食する傾向
の強い極低炭鋼に対し長期間にわたって優れた耐食性を
示す。

カーボン粉末を骨材原料として使用しないことにより、
実際に耐火物を高温度で使用しても、アルミニウムファ
イバーの炭化反応が極度に遅くなり、金属状態が長時間
維持される。

骨材原料としてカーボン粉末を含まずかつ金属アルミニ
ウムファイバーを含む耐火物に、本発明では特定の金属
粉末、を含める。そのような金属粉末の添加によって従
来技術にみられたような金属アルミニウムファイバーの
炭化は起こらず、むしろ金属粉末が金属アルミニウムフ
ァイバーと接触して、金属粉末がアルミニウムファイバ
ーと合金化し、それにより金属アルミニウムファイバー
自身の酸化や炭化を防止しうるのである。つまり、金属
アルミニウムファイバーの融点（６６０°Ｃ）をはるか
に超える温度での熱履歴を実際の使用で繰り返し受けて
も、溶融時にアル、ミニラムの粘性が高まるため、周囲
組織への浸潤やそれに伴う酸化や炭化が殆ど起こらずに
金属状態のままでファイバー形態が維持される。そのた
め金属アルミニウムファイバーの添加効果が繰り返し発
揮される。したがって、従来技術で起こっていたような
使用回数の増加に伴なう耐スポーリング性の劣化が低減
される。

金属粉末としては、蒸気圧が低いものが望ましく、たと
えばＭｇのように蒸気圧が高いものは耐火物の使用温度
で蒸発してしまい、アルミニウムの粘性を高める効果は
得られない。このような金属粉末は、１００メツシユ以
下の粒径をもつ５ｉＳＦｅ、Ｃｒ５Ｔｉ。

Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの金属粉末や、それらの合金の粉末で
あり、単独又は組合せで０．５〜１０重量％使用する。

なお、金属アルミニウムファイバーと接触しない金属粉
末に、耐火物の耐酸化、性を向上させる効果をも持たせ
るのであれば、コスト的にＳｉの金属粉末が最も望まし
い。

金属アルミニウムファイバーの径と長さはそれぞれ２０
〜２００μｍと１〜７ｍｍニし、添加量は０．２〜１０
重量％とする。金属アルミニウムファイバーの添加量や
寸法は添加効果と耐食性や分散性との兼ね合いから決定
するものである。これは金属粉末も同様である。

焼成温度について説明すると、融点以上であると、酸化
・炭化はしないものの周囲組織への浸潤が起こって、金
属状態でのファイバー形態が維持できなくなり、９５０
℃以上ではそれが著しくなるので、好ましくない。

アルミニウムの融点ないし９５０℃で熱処理した場合は
、バインダーの抜けた空隙にタールピッチや合成樹脂な
どを含浸させると、空隙が埋まり、耐食性及び耐酸化性
・が向上し、実使用時の金属アルミニウムファイバーの
周囲組織への浸潤が止まり、好ましい。

なお、金属アルミニウムファイバーと金属粉末とをバイ
ンダー等と同時に混合する代りに、前もって金属アルミ
ニウムファイバーを金属粉末で表面処理しておいてもよ
い。その場合、金属アルミニウムファイバーは、Ｓｉ。

Ｆｅ５Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、、Ｃｏ、Ｍｎ金属のうち一種
もしくは二種以上で表面処理することができる。最も簡
単な表面処理法は、骨材と混練する前に金属アルミニウ
ムファイバーと金属粉末とを混合することである。

骨材は用途に応じて適宜選択する。たとえば、スライデ
ィング・ゲート・プレートの場合は、焼結アルミナおよ
び／または合成ムライトを使用し、取鍋レンガの場合は
、焼結スピネル、マグネシアクリンカ−、ジルコンおよ
び／または焼結アルミナを使用す・る。

バインダーとしては、タール、ピッチ、フェノール樹脂
などの合成樹脂を使用する。

本発明は鋳造用のスライディング・ゲート・プレート、
ノズル、転炉、取鍋内張り材などの耐火物の製造に適用
できる。

作用 カーボン粉末を含まない骨材を使用することによって、
カーボン粉末、による金属アルミニウムファイバーの炭
化が生じない。バインダーが炭化してできた炭素や、含
浸したタールピッチ中の炭素はアルミニウムファイバー
あるいは金属粉末と少しは反応するが、そのような反応
は、従来のように骨材原料として使用されるカーボン粉
末との反応に比べれば極めて起こりにくい。

金属粉末を添加することによって高温時における金属ア
ルミニウムファイバーの周囲組織への浸潤を抑制できる
。そのため、耐火物を高温下で長時間使用しても耐スポ
ーリング性が極度に低下することがなくなる。

実施例１〜６と比較例１〜８ 表１に示されている各種の配合率で、粒径３ｍｍ以下の
焼結アルミナおよび合成ムライトと、粒径２００メツシ
ユ以下のカーボン粉末と、粒径１００メツシユ以下のＳ
ｉ粉末と、直径５０μｍ長さ３ｍｍの金属アルミニウム
ファイバーとをバインダー（フェノール樹脂）と−緒に
ミキサーで混練し、１５００ｋｇ／ｃｎｆの成形圧で成
形したのち、各種の温度（９０Ｏ〜１０００’Ｃ）で熱
処理してスライディング・ゲート・プレートを作った。

熱処理時の雰囲気は非酸化雰囲気であった。実施例４以
外については、焼成後に耐食性と耐酸化性を向上させる
ためにタールピッチで含浸処理をした。

前述のスライディング・ゲート・、プレートについて常
温と１４００℃における曲げ強さ、耐スポーリング性、
実用寿命の緒特性を測定した。測定結果は表■に示すと
おりであった、表１において、耐スポーリング性は１４
００°Ｃで１０分間加熱してから水冷することを３回く
り返して測定した。実用寿命としては極低炭素鋼の連続
鋳造での可能チャージ回数が示しである。

第１図は実施例１のスライディング・ゲート・プレート
を１６回使用したときの内部の微細組織を示す写真であ
る。

実施例７〜１８と比較例９〜↑６ 表２ａと表２ｂに示されている配合率で、粒径３＋ｎ＋
ｎ以下の焼結アルミナおよび合成ムライトと、各種粒径
のいろいろな金属粉末と、各種直径、及び長さの金属ア
ルミニウムファイバーをバインダー（フェノール樹脂）
と−緒にミキサーで混練し、１５００　ｋｇ／、ｃｎｒ
の成形圧で成形した後、非酸化雰囲気でかつ９００℃で
熱処理し、さらに焼成後にタールピッチで含浸してスラ
イディング・ゲート・プレートを製造した。

これらの実施例７〜１８と比較例９〜１６の特性を測定
した結果は表２ａと表２ｂに示すとおりであった。

第２図は比較例１３のスライディング・ゲート・プレー
トを７回使用したときの内部の微細組織を示す写真であ
る。

実施例１９〜２１と比較例１７〜１９ 表３に示されている配合率および寸法で焼結スピネル、
マグネシアクリンカ、ジルコン、焼結アルミナを骨材原
料として使用し、金属アルミニウムファイバー、Ｓｉ金
属粉末、バインダー（フェノール樹脂）を添加し、それ
らをミキサーで混練し、３０００　ｋｇ／ｃｄの成形圧
で２５０℃の非酸化性雰囲気で加熱処理して取鍋レンガ
を製造した。

それらの実施例１９〜２１と比較例１７〜１９の特性を
測定したところ、表３に示すような結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製造された耐火物の内部の微
細組織を示す写真、第２図は第１図と対比して本発明の
節理外の比較例である耐火物の内部の微細組織を示す写
真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．カーボン粉末を含まない耐火性骨材８ ０〜９９．３重量％と、径が２０〜２００μｍで長さが
   １〜７ｍｍである金属アルミニウムファイバー０．２〜
   １０重量％と、１００メッシュ以下の粒径を持つＳｉ、
   Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの金属粉末やそれ
   らの合金のうち一種もしくは二種以上０．５〜１０重量
   ％をバインダーと一緒に混練し、成形後に非酸化性雰囲
   気でかつ９５０℃以下の温度で熱処理を行うことを特徴
   とする耐火物の製造方法。