JPH04231371A

JPH04231371A - 炭素含有耐火物

Info

Publication number: JPH04231371A
Application number: JP2409405A
Authority: JP
Inventors: Kunio Tsunetsugu; 恒次　邦男; Hirotaka Shintani; 新谷　宏隆; Masao Oguchi; 征男小口
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1990-12-28
Publication date: 1992-08-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2950622B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば製鉄用、製鋼用
等の冶金用耐火物として使用される炭素含有耐火物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、黒鉛等の炭素質原料を含む耐火
物（以下、炭素含有耐火物という）は、（１）　アルミ
ナ、マグネシア等の他の耐火材料よりも融点及び熱伝導
率が高く、且つ、線膨張率が低い、（２）　溶融スラグ
等に濡れ難い、（３）　耐火物の過焼結を防止する、等
の炭素質原料の好ましい性質を備えるので、耐熱スポー
リング性に優れ、製鉄用、製鋼用等の冶金用耐火物とし
て広く使用されている。しかしながら、この炭素含有耐
火物は、高温化の空気等の酸化性雰囲気中では炭素が極
めて容易に酸化され消失して、上記性質を発揮しなくな
ることが知られている。

【０００３】従来、炭素含有耐火物中の炭素の酸化消失
を防止する方法としては、例えば、（１）　炭素より酸
素親和力の大きいアルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）
、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属粉末、又は炭化硼素（
Ｂ４　Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭化物、あるいは
これら金属粉末及び炭化物を添加する方法、（２）　六
硼化ケイ素（ＳｉＢ６　）の添加によって耐火物使用時
に生成されるＢ２　Ｏ３　−ＳｉＯ２　系ガラス相並び
にＢ２　Ｏ３　と耐火骨材との反応により生成する高粘
性融液が炭素質原料を被覆する被膜を形成する性質を利
用した方法、（３）　珪酸塩、硼酸塩、リン酸塩等を添
加して炭素原料の表面にガラス質被膜を形成させる方法
等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、（１）
　の方法による炭素原料の酸化防止効果は十分満足のい
くものではない。また、（２）　の方法では安定な被膜
が形成される前に溶損等により損傷を受けることが多い
。更に、（３）　の方法では酸化防止効果の有効温度域
が限られており、しかも十分な耐酸化性を得ようとすれ
ば添加量が多くなり、耐火材料の耐火性及び耐スポーリ
ング性を低下させ好ましくない。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
鋭意研究を重ねた結果、炭素含有耐火物にカルシウムの
硼化物を添加することによって、極めて優れた耐酸化性
を有する炭素含有耐火物が得られることを見出し、係る
知見に基づいて完成されたものであり、炭素含有耐火物
の優れた耐スポーリング性を損なうことなく、耐酸化性
が高められた炭素含有耐火物を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の炭素含有耐火物
は、上記目的を達成するため、炭素質原料５〜３０重量
％とアルミナ質耐火材料７０〜９５重量％からなる耐火
材料に対し、ＣａＢ６　を外掛けで１〜８重量％添加し
たことを特徴としている。

【０００７】

【作用】本発明において、耐火材料は炭素質原料及びア
ルミナ質耐火材料で構成されるが、この炭素質原料とし
ては、鱗状黒鉛、土状黒鉛、カーボンブラック、天然黒
鉛、コークス等、通常、炭素質原料として使用されるも
のを使用すればよい。また、これらの中では配合時に最
も均等に分散されやすい鱗状黒鉛の使用が好ましい。炭
素質原料の粒径は特に制限されず、適宜選択すればよい
が、配合時に均等に分散され易いようにするため、通常
１ｍｍ以下程度のものを使用する。炭素質原料の配合量
は、耐火材料全量の５〜３０重量％程度が好ましい。炭
素質原料の配合量が５重量％未満では炭素質原料の好ま
しい性質が十分に発揮されないので好ましくない。また
、炭素質原料の配合量が３０重量％を超えると耐食性、
耐摩耗性等が低下するので好ましくない。

【０００８】アルミナ質材料としては、焼結アルミナ、
電融アルミナ、焼成ばん土頁岩等の通常アルミナ質材料
として使用されるものを使用すればよい。アルミナ質材
料の粒径は特に制限されず、適宜選択すればよいが、配
合時に均等に分散され易いようにするため、通常５ｍｍ
以下のものを使用する。アルミナ質材料の配合量は耐火
材料全量の７０〜９５重量％とすることが好ましい。ア
ルミナ質材料の配合量が７０重量％を下回ると耐食性、
耐摩耗性等が低下するので好ましくない。また、アルミ
ナ質材料の配合量が９５重量％を上回ると、炭素質原料
の添加により得られる効果が著しく低下するので好まし
くない。

【０００９】本発明では、上記の耐火材料１００重量％
に対して外掛けで１〜８重量％のＣａＢ６　を添加する
ことによって以下の如き作用が生じる。即ち、ＣａＢ６
　は、下記の化学式（１）　に示すように、使用時耐火
物表面で雰囲気中の酸素と反応して酸化カルシウム（Ｃ
ａＯ）及び酸化硼素（Ｂ２　Ｏ３　）を生成する。

【００１０】　　　　　　　　　　　　　　ＣａＢ６　＋５Ｏ２　→
ＣａＯ＋３Ｂ２　Ｏ３　　　　　　（１）生成されたＢ
２　Ｏ３　は約４５０℃で溶融して耐火物表面を被覆す
るため、比較的低温で炭素質原料の酸化を防止する。又
、上記の反応により生成されたＣａＯとＢ２　Ｏ３　の
内のＣａＯ＋Ｂ２　Ｏ３　が反応して融液を高粘性化し
、高温、特に１３００℃以上においてより強固に炭素質
原料の表面を被覆して酸化を防止する。更に、余剰のＢ
２　Ｏ３　と耐火物中の諸成分との反応によって生成す
る化合物が炭素質原料の表面を被覆し、その酸化消失を
防止することになる。

【００１１】なお、このような結果は、上記耐火材料に
酸化硼素及び炭化硼素（Ｂ４　Ｃ）、窒化硼素（ＢＮ）
等を添加した場合にも認められるが、これらの場合は１
モル当たりのＢ２　Ｏ３　の発生量がＣａＢ６　を添加
した本発明に比べて少ない。換言すれば、本発明によれ
ばＢ２　Ｏ３　の発生量が多い分だけ高い酸化防止効果
を得ることができ、少ない添加量でも耐食性を低下させ
ることなく高い酸化防止効果を得ることができるのであ
る。

【００１２】本発明においてＣａＢ６　の添加量は、上
記耐火材料に対して外掛けで１〜８重量％とすることが
好ましい。ＣａＢ６　の添加量が１重量％を下回ると所
期の効果が得られないので好ましくない。また、ＣａＢ
６　の添加量が８重量％を上回るとＢ２　Ｏ３　系ガラ
スの生成量が多くなり過ぎ、耐食性及び耐スポーリング
性が低下するので好ましくない。

【００１３】本発明に使用されるＣａＢ６　の粒径は特
に制限されず、通常使用される０．２５ｍｍ以下程度の
ものを使用することができるが、反応性を高めるため０
．０７４ｍｍ以下程度のものを使用することが好ましい
。なお、成形用樹脂バインダーとしては、特に限定され
ないが、残留炭素量の多い高炭化収率のもので、しかも
、成形時に良い作業性を示すタール、ピッチ、フェノー
ルレジン等を使用することが好ましい。

【００１４】

【実施例１〜３】以下、本発明を表１に示す実施例及び
比較例に基づき具体的に説明する。表１の実施例１〜３
の各欄に示すように、粒径３ｍｍ以下の焼成アルミナ３
５重量％、粒径３ｍｍ以下のばん土頁岩５０重量％、及
び粒径１ｍｍ以下の鱗状黒鉛１５重量％からなる耐火材
料１００重量％に対して外掛けでＣａＢ６　を１重量％
、５重量％あるいは８重量％添加し、更に、バインダー
としてレゾル型フェノールレジンを外掛け４重量％添加
する。これらの各配合物を常温で５０分間混練した後、
１０００ｋｇｆ／ｃｍ２　で加圧成形して不焼成耐火物
を得た。

【００１５】

【比較例１、２】比較例として、表１の比較例１、２に
示すように、上記実施例１〜３の耐火材料１００重量％
に対して外掛けでＣａＢ６　を１５重量％、あるいは２
０重量％添加し、更に、バインダーとしてレゾル型フェ
ノールレジンを外掛け４重量％添加する。これらの各配
合物を常温で５０分間混練した後、１０００ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　で加圧成形して不焼成耐火物を得た。

【００１６】

【比較例３〜６】また、従来例に対応する別の比較例と
して、表１の比較例３〜６に示すように、上記実施例１
〜３の耐火材料１００重量％に対して粒径０．０７４ｍ
ｍ以下の炭化珪素、炭化硼素、金属アルミニウム、ある
いはは金属シリコンを外掛けで３重量％添加し、更に、
バインダーとしてレゾル型フェノールレジンを外掛け４
重量％添加する。これらの各配合物を上記各実施例及び
比較例と同様に常温で５０分間混練した後、１０００ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　で加圧成形して不焼成耐火物を得た。

【００１７】これらの実施例１〜３及び比較例１〜６を
１４００℃の電気炉中にて３時間保持した後、重量減少
率及び脱炭層の深さを求めた。その結果は、表１に示す
。表１において実施例１〜３及び比較例１、２の重量減
少率及び脱炭層の深さの数値が比較例３〜６のこれらの
数値よりも小さいことから、ＣａＢ６の添加により従来
品よりも耐酸化性に優れる炭素含有耐火物が得られるこ
とが判る。

【００１８】次に、各実施例及び比較例に係る不焼成耐
火物を塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２　モル比２．５のスラグ
を使用し、１６００℃で３時間のロータリースラグテス
トに供し、比較品３の侵食量を１００として各試作品の
侵食量を算出した。その結果を表１に示す。実施例１〜
３はいずれも比較例１〜６よりも低い溶損指数を示し、
本発明品は比較品に比しスラグに対する耐食性が極めて
優れていることがわかる。

【００１９】なお、本発明品は上記の実施例に限るもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の応用
が可能であることはいうまでもない。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の炭素含有耐火物
は、炭素質原料を含む耐火材料１００重量％に対して外
掛けで１〜８重量％のＣａＢ６　を添加することにより
、従来の炭素含有耐火物の特長である耐スポーリング性
を損なうことなく、酸化性および耐食性を高めることが
できる。その結果、従来品よりも耐用性を高めることが
でき、炉寿命を一層長く延長することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　炭素質原料５〜３０重量％とアルミナ
質耐火材料７０〜９５重量％からなる耐火材料に対し、
六硼化カルシウム（以下ＣａＢ６　）を外掛けで１〜８
重量％添加したことを特徴とする炭素含有耐火物。