JPH04124056A - 炭素含有耐火物 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐酸化性に極めて優れた炭素含有耐火物に間す
る。

Ｕ従来の技術］ 黒鉛等の炭素質物質を含む耐火組成物は炭素のもってい
る高熱伝導性、溶融金属、スラグに対して濡れ難い性質
、耐火物の過度の焼結を防ぐ性質などにより他の耐火骨
材との共存下において、その耐火骨材の長所を補完し、
製銑用耐火物、製鋼用耐火物など幅広く冶金用耐火物と
して使用されている。

しかし、黒鉛等の炭素質物質は酸化性雰囲気下では極め
て容易に酸化し５、前述の長所を失うことになるから炭
素含有耐火物の長所をより一層発揮するためには黒鉛等
の炭素質物質の酸化を極力少なくすること、すなわちＩ
ｖ耐酸化性優れた炭素含有耐火物にすることが実用上極
めて重要である。

本発明者らは、炭素質物質に耐酸化性を賦与する方法と
して、特開平］、　−２４９６４５号公報に示すように
、黒鉛をＳｉｏ２系、Ａｌ２Ｏ３系、ＴｉＯ２系及びＺ
　ｒ’ｏ　２系のコロイド溶液によってコーティングを
施すことを既に開示している。

また、単純に窒化物、硼化物、炭化物及び金属粉末を炭
素含有耐火物に添加して耐火物中の炭素の耐酸化性向上
を図る例もある。しかし、骨材間の結合強度の低い４０
０〜１０００℃域では開気孔が多く、耐酸化性向上効果
は小さい。

また、目的は異なるが、水を用いる不定形耐火物におい
て、水による加水分解を容易に受けるために、予め樹脂
を被覆させたアルミニウム粉を用いる不定形耐火物（特
公昭５８−４９５１．１号公報）、窒化珪素の微粉にタ
ールピッチを被覆したピッチコーチング窒化珪素を用い
る不定形耐火物（特開平２−８０３７８号公報）も開示
されているが、これらは本発明の炭素含有耐火物とは作
用効果は異なるものである。

［発明が解決しようとする課題］ 前記特開平１−２４９６４５号公報は、コーテイング材
として酸化物系の材質を使用しており、黒鉛粒子（以下
、炭素質粒子の代表例として黒鉛粒子を使用する）個々
の耐酸化性向上効果に優れているが、１５００℃以上の
高温域になると、コーテイング材と黒鉛粒子との酸化還
元反応によって黒鉛の一部が酸化消耗する場合があり、
完全なものてはない。

また、酸化防止材として単純に窒化物、硼化物、炭化物
及び金属粉末を添加して＃４酸化性向上を図っている例
もあるが、バインダーにフェノールレジンを使用してい
るため、４００〜１０００℃の温度域での耐火物を構成
する骨材間の結合強度は低く、開気孔も多い。このため
４００〜１０００’Ｃての酸化防止が十分発揮されてい
ない。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは黒鉛粒子のコーテイング材について更に開
発を進め、高温（］、５５００℃以上での耐酸化性に優
れたコーテイング材を開発した。

更に、該コーテイング材を微粉末状にして炭化含有耐火
物に添加することによって従来の羊純に酸化防止材を添
加した炭素含有耐火物に比較してより優れた耐酸化防止
効果を見出した。

即ち、本発明は予め高軟化点ピッチ１００１旦部当たり
窒化物、炭化物、硼化物、金属及び合金からなる群から
選択された１種または２種以上の微粉末１０〜３００重
量部の添加割合をもつコーテイング材でコーティングを
施した炭素質物質３〜５０重量部及び耐火材料５０〜９
７重量部よりなることを特徴とする炭素含有耐火物に係
る。

更に、本発明は炭素質物質３〜５０重量部及び耐火材料
５０〜９７重量部よりなる骨材１００重量部に対して、
高軟化点ピッチ１００重量部当たり窒化物、炭化物、硼
化物、金属及び合金からなる群から選択された１種また
は２種以上の微粉末１０〜３００重量部の添加割合をも
つ混合物粉末を２〜１５重量部添加配合してなることを
特徴とする炭素含有耐火物に係る。

［作　　用］ 高温での酸化還元反応がなく、黒鉛との濡れ性に優れた
コーテイング材の成分として残炭率５０％以上、軟化温
度１００〜４００℃の高軟化点ピッチを選定した。残炭
率を５０％以上と決めた理由として、残炭率が低いもの
は揮発分が多いので昇熱中に黒鉛粒子にコーティングさ
れたビツヂが揮散して均一なコーティング層を形成し難
く、また、残炭率は高い程、均一なコーティング層を形
成し易いためである。

軟化温度を１００〜４００℃にした理由として軟化温度
が１００℃未満となると、昇熱中のど・ンチの流動性が
大きくなり、耐火物の充填性が低下し、耐酸化性、耐食
性の低下をもたらす。逆に、軟化温度が４００℃を超え
る高軟化点ピッチになると、流動性が悪く、均一な厚さ
のコーティングを形成し難くなる。

次に、このような高軟化点ピッチの中に窒化物（Ｔ　ｉ
　Ｎ　、　Ｓ　ｉ　３　Ｎ　４等）、硼化物（Ｂ、Ｃ，
ＢＮ等）、炭化物ｃ”ｒ　ｉｃ　、Ｓ　ｉＣ等）及び金
属並びに合金微粉末（Ａ１、Ｓ　ｉ−ＡＩ−Ｓ　ｉ、Ａ
Ｎ　−Ｍ＆等）から選択された１種または２種以上の微
粉末を混合する効果について説明する。

これらの微粉末を添加することによって、炭化ピッチの
残炭率及び耐酸化性が向上する。これは添加した微粉末
が外来の酸化性ガスを１〜ラツプすることによる効果と
考えられる。更に、特筆される点として、微粉末を混合
したピッチは強度発現効果が大きい。これは微粉末がガ
ス成分をトラップすることにより炭化ピッチの密度が高
くなるためと考えられる。つまり、高軟化ピッチと微粉
末の相乗効果であり、このコーテイング材でコーティン
グした黒鉛を使用した炭素含有耐火物は酸化防止剤とし
ての微粉末や高軟化ピッチをそれぞれ単独に添加した耐
火物に比較して耐酸化性や耐食性に優れ、より高強度の
特性を有する。

炭素質物質をコーティングするためのコーテイング材は
高軟化点ピッチと前記微粉末よりなるものであるが、そ
の配合割合は前記高軟化点ピッチ１００重量部当たり前
記微粉末１０〜３００重量部の範囲内である。微粉末の
量が１０重量部未満であると、微粉末の使用効果が小さ
いために好ましくなく、また、３００重量部を超えると
微粉末が過多となり、良好な分散状態のコーティングを
施すことができないために好まし５くない。

また、前記コーテイング材の炭素質物質へのコーテイン
グ量は炭素質物質１００重量部に対してコーティング材
３〜３０重量部程度である。コーテイング量が３重量部
未満であるとコーティング効果が少ないために好ましく
なく、また、３０重量部より多ければかえって充填不良
等の品質低下をきたすために好ましくない。

次に、前記コーテイング材の炭素質物質へのコーティン
グ操作の一例を説明する。

■炭素質物質を１００〜１２０℃に予備加熱し、ホット
ミキサーに投入する。

■高軟化点ピッチを希釈剤例えばクレオソート油と混合
して８０〜９０℃で液状になるように調製し、次に、所
定量の前記微粉末を添加混合する。

なお、高軟化点ピッチと希釈剤の混合割合は高軟化点ピ
ッチの性状に依存するが、通常、高軟化点ピッチ／希釈
剤重量比−７０／３０〜９５１５の範囲とすることが好
ましい。

■■て調製した混合液（高軟化点ピッチ＋微粉末子希釈
剤）を所定量前記ホットミキサーに投入し、ミキサー内
で炭素質物質と混練することによりコーティングを施す
。

■混線時間は特に限定されるものではないが、通常希釈
剤の添加量が多いもの程長くする必要がある。なお、希
釈剤はコーティング操作中に実質上全て揮散する。

本発明の炭素含有耐火物に使用する炭素質物質以外の耐
火材料としてはマグネシア、スピネル、カルシア、ドロ
マイト、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ジルコン等の
酸化物や炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等の非酸化物を
挙げることができ、これらは特に限定されるものではな
く、使用目的によって異なるが、マグネシア、ドロマイ
１〜、スピネル、アルミナを主体とするものが好ましい
。

本発明の炭素含有耐火物はコーティングした炭素質物質
と粒度調整した耐火材料を予め定められた配合割合で調
合し、タール、ピッチ、石油ピッチ、フェノール樹脂等
の残留炭素量の多い有機樹脂の結合剤のいずれか１種ま
たは２種以上と加え、混線後、加圧成形し、１００〜５
００’Ｃ程度に乾燥あるいは熱処理すれば、不焼成耐火
物が得られ、また、７００〜１５００℃程度の還元雰囲
気で焼成して焼成耐火物として使用に供することもでき
る。

また、本発明の炭素含有耐火物においては、前記コーテ
イング材でコーティングを施した炭素質物質を使用する
代わりに炭素質物質と、高軟化点ピッチ及び前記微粉末
の混合物を別個に添加することもできる。従来、ピッチ
粉末と金属等を別々に添加することはなされている。ピ
ッチ粉末は昇熱によってカーボンボンドを生成し、強度
発現に寄与するものであるが、この強度発現はピッチの
炭化過程によって大きく変化する。すなわち、ピッチ粉
末の残炭率と残炭ピッチの密度が重要な因子となる。し
かし、従来法では、ピッチ粉末と金属等が別個に分散し
ているため、弱酸化の影響を受けた場合ピッチの残炭率
が低下し、残炭ピッチの密度もやや低くなる。この点、
本発明のように高軟化点ピッチと前記微粉末を混合物と
して投入した場合には、加熱によって高軟化点ピッチと
前記微粉末等が溶融状に混ざり合い、組織の中に拡散す
るため、弱酸化条件下でもピッチの残炭率は低下せず、
残炭ピッチの密度も高くなる。また、合わせて炭化物や
酸化物（金属添加物や外来の酸素と反応してできる）も
伴うため、非常に強固なカーボンボンドが形成される。

つまり、混合により、より強固なボンドが組織内に均一
に形成されることによって強度を大幅に向上させること
ができ、高軟化点ピッチと前記微粉末の添加による相乗
効果を充分に提供することができる。

従って、本発明の他の実施態様による炭素含有耐火物は
炭素質物質３〜５０重量部及び耐火材料５０〜９７重量
部よりなる骨材１００重量部に対して、高軟化点ピッチ
１００重量部当たり前記微粉末１０〜３００重量部の添
加割合をもつ混合物粉末を２〜１５重量部添加配合して
なることを特徴とするものである。

次に、高軟化点ピッチと前記微粉末の混合物粉末の調製
方法の一例を説明する。

■高軟化点ピッチを希釈剤例えばクレオソート油と混合
して８０〜９０℃で液状になるように調製し、次に、所
定量の前記微粉末を添加混合する。

なお、高軟化点ピッチと希釈剤の混合割合は高軟化点ピ
ッチの性状に依存するが、通常、高軟化点ピッチ／希釈
剤重量比−７０／′３０〜９５１５の範囲とすることが
好ましい。

■■で調製した混合液（高軟化点ピッチ−←微粉末＋希
釈剤）を常温固化後、微粉砕する。なお、希釈剤は乾燥
操作中に実質上全て揮散する。また、混合物粉末の粒度
は０．０５〜０．５１１１１１の範囲内が好ましい。

なお、上述のようにして得られた混合物粉末は炭素含有
耐火物の他の成分と共に慣用の操作により混練して使用
することができる。

［実　施　例］ 実施例 以下に実施例を挙げて本発明の炭素含有耐火物を更に説
明する。

実施例１ まず、軟化温度１５０℃の高軟化点ピッチ９３重量部と
クレオソート油７重量部を混合して液状とし、これに第
１表に記載する種類と量の微粉末を添加して混練してコ
ーテイング材を得た。次に、得られたコーテイング材を
予めホットミキサー中で１０５℃に加熱された鱗状黒鉛
中に添加して混合することによりコーティング済鱗状黒
鉛を得た。

なお、軟化温度３２０℃の高軟化点ピッチ８０重量部と
クレオソート油２０重量部を混合して液状としたものを
用いて同様の操作を行った。

次に、上述のようにして得られたコーティング済鱗状黒
鉛を使用して第２表に記載する配合割合をもつ混合物に
結合剤としてフェノール樹脂を３重量部添加し、得られ
た配合物をｘ５００ｋｆＩ／ｅ１ｍ２の圧力で２３０ｗ
＋ｍＸ　１１４ｍ＋ｍＸ　６５ｍｍの寸法に加圧成形し
、２００℃で２４時間乾煤することにより炭素含有耐火
物を得た。得られた炭素含有耐火物の諸特性を第２表に
併記する。

実施例２ まず、軟化温度１５０℃の高軟化点と・フチ９３重量部
とクレオソート油７重量部を混合して液状とし、これに
第３表に記載する種類と量の微粉末を添加、混線、乾燥
及び微粉砕することにより高軟化点ピッチと微粉末の混
合物粉末を得た。なお、軟化温度３２０℃の高軟化点ビ
・フチ８０重量部とクレオソート油２０重量部を混合し
て液状としたものを用いて同様の操作を行った。

次に、上述のようにして得られたコーティング済鱗状黒
鉛を使用して第４表に記載する配合割合をもつ混合物に
結合剤としてフェノール樹脂を３重量部添加し、得られ
た配合物を１５００ｋｙ／ＣＭ”の圧力で２３　Ｃ１＋
ｍＸ　１１４ｍｍＸ　６５ｍｍの寸法に加圧成形し、２
００℃で２４時間乾燥することにより炭素含有耐火物を
得た。得られた炭素含有耐火物の緒特性を第４表に併記
する。

［発明の効果］ 本発明の炭素含有耐火物は炭素質物質として高軟化点ピ
ッチと微粉末よりなるコーテイング材でコーティングさ
れたものを使用するか、または炭素質物質と高軟化点ピ
ッチと微粉末よりなる混合物粉末を併用しているために
優れた耐酸化性を提供することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．予め高軟化点ピッチ１００重量部当たり窒化物、炭
   化物、硼化物、金属及び合金からなる群から選択された
   １種または２種以上の微粉末１０〜３００重量部の添加
   割合をもつコーティング材でコーティングを施した炭素
   質物質３〜５０重量部及び耐火材料５０〜９７重量部よ
   りなることを特徴とする炭素含有耐火物。
2. ２．炭素質物質３〜５０重量部及び耐火材料５０〜９７
   重量部よりなる骨材１００重量部に対して、高軟化点ピ
   ッチ１００重量部当たり窒化物、炭化物、硼化物、金属
   及び合金からなる群から選択された１種または２種以上
   の微粉末１０〜３００重量部の添加割合をもつ混合物粉
   末を２〜１５重量部添加配合してなることを特徴とする
   炭素含有耐火物。