JPH0416545A - 耐火物用耐酸化性黒鉛造粒物 - 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］ 本発明は耐火物用耐酸化性黒鉛造粒物に関し、特に高温
耐酸化性を向上させる目的で、不定形または定形の耐火
物に添加される黒鉛造粒物に関するものである。

［従来の技術］ 耐火物は鉄鋼業をはじめとする高温高熱装置産業にとっ
て不可欠のものであり、高温耐酸化性や耐食性の優劣が
生産コストを大きく左右する。特に鉄鋼業は耐火物総使
用量の大半を占めており、例えば定形耐火物としてはマ
グネシア・カーボン煉瓦が転炉に、アルミナ・カーボン
煉瓦がトピートカーや連続鋳造用ノズルに用いられ、ま
た不定形耐火物としてはマグネシアやドロマイト等と炭
素質材料のバインダーで構成された造粒物が転炉補修用
に供されている。

また近年ではスラグや溶湯の浸透を防止するという耐食
性向上の目的で黒鉛を配合したマグネシア・カーボン煉
瓦やアルミナ・カーボン煉瓦等の耐火物が開発され、更
に該耐火物の高温耐酸化性の向上を目的として、マグネ
シア・カーボン系やアルミナ・カーボン系のマトリック
スに炭化ホウ素を添加混合して耐火物を構成する方法が
提供されている。

しかしながら鉄鋼産業等を中心とする技術の高度化が進
むにつれて、より一層過酷な条件に耐え得る耐火物が要
求されている。

［発明が解決しようとする１１！！！］本発明は上記事
情に着目してなされたものであフて、耐火物と混合した
際に優れた高温耐酸化性を示す黒鉛造粒物を提供しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成した本発明の黒鉛造粒物とは、黒鉛粉末
を、炭化ホウ素粉末を分散させたピッチまたは炭化性熱
可塑性樹脂によってコーティングしてなることを要旨と
するものである。

［作用］ マグネシアやアルミナ等の耐火物と黒鉛、炭化ホウ素、
ピッチ若しくはフェノール樹脂を混練して成形した耐火
物は優れた高温耐酸化性を示すことが知られている。上
記耐火物の構成４分において黒鉛は、炭素材の中でも熱
的及び化学的に最も安定な構造を有していると共に、撥
水性が強いので、高温の溶融スラグや溶銑の浸食から耐
火物を保護する上で極めて有用な材料である。但し黒鉛
は６００℃付近から酸化が始まり、それ以上の高温にな
ると消失してしまう。そこで炭化ホウ素を添加して混合
すれば黒鉛と酸素の接触を可及的に抑制して、黒鉛の酸
化を防止し、耐火物の高温耐酸化性を高めることがで台
るものである。

しかしながら上記耐火物は従来の耐火物よりも高い耐酸
化性を示すものの、次の様な問題があり改善の余地を残
している。即ち炭化ホウ素の添加による耐酸化性向上効
果は、黒鉛と炭化ホウ素が緊密に接触して存在すること
により始めて発揮されるものであるが、上記耐火物はカ
サ密度が異なる材料を混合したものであることから、各
成分は偏在し易く均一な分散が難しいだけでなく、炭化
ホウ素が、目的である黒鉛の表面ばかりでなく、それ以
外の部分にも分散してしまい、効果を薄めるものと考え
られる。

そこで本発明者らは上記問題を解決すべく鋭意研究を重
ねた結果、予め炭化ホウ素粉末を均一に分散させたピッ
チを用いて黒鉛粒子の表面を完全にコーティングし、こ
れを耐火材料に混合すると耐酸化性が著しく高くなるこ
とを見い出し、本発明を完成させた。尚上記ピッチに代
えてフェノール樹脂等をバインダーとして用いても同様
の耐火物が得られることを見い出した。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は黒鉛の種類を限定するものではなく、例えば天
然又は人造の鱗状黒鉛、土状黒鉛や製鋼工程から発生す
るキッシュグラファイト等が挙げられる。

ピッチ類や炭化性熱可塑性樹脂は使用時の高熱によって
耐火物中で溶融して骨材間に浸透し、更に炭化され強固
なカーボンボンドとなり黒鉛と骨材の結合材として働く
。

本発明はピッチ類の種類についても限定するものではな
く、コールタールピッチ、木タールピッチ、ロジンピッ
チ、アスファルトピッチ、石油ピッチ等の他、各種工程
ピッチ等様々なものが挙げられるが、軟化点は８０℃以
上のものが好ましく、１００℃以上のものがより好まし
い、これはピッチ類の軟化点が８０℃未満の場合では常
温でも造粒後に粘着性を示して混練が不均一になること
があったり、固化して取扱いに支障を及ぼす恐れがある
からである。

また本発明に関わる炭化性熱可塑性樹脂は、高温加熱に
より炭化する残炭性の熱可塑性樹脂であればその種類を
限定するものではなく、フェノール樹脂やフラン樹脂等
が例示できる。尚上記フェノール樹脂としては、ノボラ
ック型およびレゾール型のいずれのフェノール樹脂であ
ってもよく、また種々の置換基により変性されたものや
、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂などの他の構
成４分によって変性されたものであってもよいが、硬化
剤を含まない熱可塑性のものであることが必要である。

更に上記ピッチ類や炭化性熱可塑性樹脂に代えて、セル
ロース、ジビニルベンゼン重合物及びポリアクリロニト
リル等の熱処理により炭素化するポリマーを用いてもよ
い。

本発明に用いる炭化ホウ素としては粒度１００〜５００
メツシユのものが好ましく、３００メツシュ程度に粉砕
調整されたものがより好ましい。炭化ホウ素は黒鉛の酸
化を防ぐ作用を有するものであるが、本発明に係る炭化
ホウ素（８４Ｃ）は、約４００ｔで酸化され始めてガラ
ス状の酸化ホウ素（Ｂ２０ｓ　）となり、黒鉛の表面を
溶融状態で被覆し、黒鉛と周辺の酸素が接触しないよう
に遮断して黒鉛の酸化を抑制するものと考えられる。

尚炭化ホウ素と類似の効果を示すことが期待される無機
化合物としては、窒化ホウ素や炭化硅素等が挙げられる
が、これらの酸化温度は１０００℃以上であるため、黒
鉛が酸化される前に保護するという機能が働き難い。

本発明は製造方法によっても限定されるものではないが
、以下に代表的な製法を示す。

まずピッチ類または炭化性熱可塑性樹脂を軟化点以上の
温度に加熱して溶融し、炭化ホウ素粉末を加えて混合し
、均一分散させる。

次にこの溶融ピッチ組成物または溶融樹脂組成物と、粉
状黒鉛とをミキサーで加熱しつつ混練し、黒鉛表面を十
分コーティングして造粒する。

この場合炭化ホウ素が分散されたピッチ類または炭化性
熱可塑性樹脂を一度冷却して固化し、粉砕して得た組成
物粉末を粉状黒鉛に加えてミキサーで混合しつつ加熱溶
融混練して造粒物を得る方法であってもよい。

またピッチ類又は炭化性熱可塑性樹脂の使用量は黒鉛に
対して１０〜３０重量％、より好ましくは１２〜２０重
量％である。これは上記使用量が黒鉛に対して１０重量
％未満では黒鉛の被覆効果が不十分となって高い耐酸化
性が得られず、一方３０重量％以上であると黒鉛の量が
相対的に減少して耐火物の耐酸化性が不十分になるから
である。

ざらに炭化ホウ素の使用量は黒鉛に対して３〜２０重量
％が好ましく、より好ましくは５〜１５重量％である。

［実施例］ 軟化点１４５℃のコールタールピッチ１５部に、３００
メツシユ以下の炭化ホウ素粉末１５部を２５０℃で溶融
分散させ、冷却後１ｍｍ以下に粉砕した。５０メツシユ
以下、純度９９重量％の天然燐状黒鉛７０部と上記の粉
砕物をよく混合し、次に１６０〜２２０℃に加熱しなが
ら混練し、冷却した後２■以下に篩分けして、１５重量
％の炭化ホウ素を含有する本発明の黒鉛造粒物を得た。

上記黒鉛造粒物２０部とマグネシア８０部を混合し、バ
インダーとしてフェノール樹脂を加えて成形し、２００
℃で熱処理した後２０ｎ＋ｍ角に切り出し本発明試験片
とした。該試験片を１４００℃の電気炉中で２時間加熱
した後、酸化層の厚みを測定した。結果はＮ１表に示す
。

また前記黒鉛造粒物２０部の代りに、鱗状黒鉛２０部又
は鱗状黒鉛１７部と炭化ホウ素３部とを用いた以外は上
記本発明試験片と同様にして酸化層の厚みを測定した。

結果は第１表に併記する。

弔 表 第１表から本発明に係る試験片は耐酸化性が非常に優れ
ていることがわかる。

これに対し比較例１は炭化ホウ素を含有しない耐火物で
あり、耐酸化性に劣る。また比較例２は本発明試験片と
同量の炭化ホウ素を含有しているが単に各成分を混合し
たものである為耐酸化性が不十分である。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、耐火物の高温
耐酸化性および耐食性を大幅に改善する黒鉛造粒物の提
供ができることとなり、高温高熱装置産業における経済
性の向上に大きく寄与することが可能となった。

手続補正書 平成 （自発） ２年　石丁マ９日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）黒鉛粉末を、炭化ホウ素粉末を分散させたピッチ
   または炭化性熱可塑性樹脂によってコーティングしたも
   のであることを特徴とする耐火物用耐酸化性黒鉛造粒物
   。