JPH06135764A - 不焼成炭素含有耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐酸化性および耐食性に優れた不焼成炭素含
有耐火物である。 【構成】 炭素質材料３〜３０重量％、残部が耐火性材
料を主材にした配合物に、外掛けで氷晶石０．１〜１０
重量％を添加したことを特徴とする不焼成炭素含有耐火
物である。また、これに金属粉１０重量％以下を添加し
た不焼成炭素含有耐火物である。氷晶石が耐火性材料の
成分であるＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｚｒ
Ｏ₂などの酸化物を溶解し、低融点組成物を生成し、炭
素質材料の周囲を被覆して酸化を抑制し、耐食性を向上
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐酸化性および耐食性
に優れた不焼成炭素含有耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、混銑炉、混銑車、溶銑鍋、溶
鋼鍋、転炉などの溶銑・溶鋼容器の内張り材として、ア
ルミナ−炭素−炭化珪素質あるいはマグネシア−炭素質
のなど不焼成炭素含有耐火物が多用されている。

【０００３】炭素はスラグに濡れ難く、しかも耐熱衝撃
性に優れている性質があり、アルミナ、マグネシアなど
の高融点の耐火性材料と組み合わせることで、耐用性の
高い耐火物が得られる。

【０００４】しかし、炭素は酸化消失する欠点がある。
酸化消失によって耐火物組織内に脱炭層が形成される
と、強度低下あるいはスラグ浸潤が著しくなり、耐火物
の侵食が進行する。そこで、炭素の酸化抑制のために、
従来より種々の手段が検討されている。例えば、特開昭
５４−１６３９１３号公報には金属粉を添加する方法、
特開昭６０−１５７８５７号公報および特開平２−２６
７１５０号にはガラス粉を添加する方法が提示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、金属粉は、約
１０００℃以上の高温域で溶融による液相が酸化防止被
膜となって作用するが、低温域ではこの液相の生成がな
いために酸化防止の効果がない。

【０００６】一方、ガラス粉は低軟化点でしかも軟化後
の液相の粘性が低いために炭素質材料を容易に被覆す
る。しかし、ガラス粉は軟化時の粘性が極めて低いため
に耐火物組織内から流出しやすい。例えばレンガ積み構
造において、背面側に位置する耐火物に、このガラス成
分が吸収されることもある。このため、例えば約１００
０℃以下の低温域においては、酸化防止被膜として十分
な効果が得られない。

【０００７】本発明は、低温域、高温域を通して耐酸化
性に優れ、かつ高耐食性を有する不焼成炭素含有耐火物
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素質材料３
〜３０重量％、残部が耐火性材料を主材にした配合物
に、外掛けで氷晶石０．１〜１０重量％を添加したこと
を特徴とする不焼成炭素含有耐火物である。また、炭素
質材料３〜３０重量％、残部が耐火性材料を主材にした
配合物に、外掛けで氷晶石０．１〜１０重量％および金
属粉１０重量％以下を添加したことを特徴とする不焼成
炭素含有耐火物である。

【０００９】本発明で用いる炭素質材料は、天然黒鉛、
人造黒鉛、ピッチコークス、無煙炭、カーボンブラック
等である。その配合量は、３重量％未満では炭素の効果
が得られず、耐スポール性が不充分である。３０重量％
を超えると耐火物としての強度や耐摩耗性が低下する。

【００１０】耐火性材料としては、アルミナ質、シリカ
質、マグネシア質、カルシア質、ジルコニア質、スピネ
ル質、アルミナ−シリカ質、ドロマイト質、ジルコン質
等のから選ばれる一種または二種以上である。必要によ
り、これに炭化珪素、炭化ほう素、炭化チタン、炭化ク
ロム、炭化ジルコニウム、窒化ケイ素、窒化ほう素、酸
化クロムなどから選ばれる一種または二種以上が組み合
わせて使用される。

【００１１】氷晶石は、天然に産するソーダとアルミニ
ウムの弗化物で、化学式ではＮａ₂ＡｌＦ₆である。陶磁
器用の乳濁釉の乳濁剤として一般的に知られている。本
発明では、酸化防止剤として作用する。

【００１２】氷晶石は、炭素が酸化する約８００℃以上
において、溶融状態で前記耐火性材料の成分であるＡｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｒＯ₂などの酸化物
を溶解し、低融点組成物を生成し、これが炭素質材料の
周囲を被覆して酸化を抑制する。しかも、ここでの低融
点組成物は粘性が高く、ガラス粉を使用した場合のよう
に流出などの問題もない。その結果、本発明により得ら
れる不焼成炭素含有耐火物は、低温域、高温域を通して
優れた耐酸化性を有する。

【００１３】氷晶石は、その割合が外掛けで０．１重量
未満では酸化防止の効果が認められず、１０重量％を超
えると低融点組成物の生成量が多くなり過ぎて耐食性お
よび熱間強度を低下する。さらに好ましい添加量は、
０．５〜５重量％である。その粒径は特に限定されるも
のではないが、０．０７５ｍｍ以下、さらに好ましくは
０．０４５ｍｍ以下である。

【００１４】金属粉は熱間強度を向上させる効果をも
つ。その結果、前記の氷晶石がもつ耐酸化性との相乗作
用で耐食性が一層向上する。

【００１５】金属粉としては、例えばアルミニウム、マ
グネシウム、シリコン、クロミウム、ジルコニウム、
鉄、あるいはこれらの合金である。合金としては、例え
ばＡｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｃａ−Ｓｉ合金、
Ｃａ−Ａｌ−Ｍｇ合金などがある。中でもアルミニウ
ム、アルミニウム合金が好ましい。その割合は、外掛け
で１０重量％を超えるとコスト面で好ましくない。さら
に好まししくは、０．５〜５重量％である。

【００１６】なお、氷晶石と金属粉を併用添加する場合
は、その合計量が外掛けで１０重量％以下になるように
調整する。１０重量％を超えると耐スポーリング性が低
下する。

【００１７】図は、後述の実施例の欄に示す配合物を基
礎に、各種添加物の添加量と耐火物の特性の関係を示し
たグラフである。すなわち、図１は氷晶石を添加した実
施例２、氷晶石とアルミニウム粉（重量比１：１、含有
量はその合計量で示す）を添加した実施例５およびアル
ミニウム粉を添加した比較例４の不焼成炭素含有耐火物
において、各添加物の添加量と、耐火物の耐酸化性との
関係を示したものである。また、図２は、前記したそれ
ぞれの実施例および比較例の不焼成炭素含有耐火物にお
いて、各添加物の添加量と、耐火物の熱間強度の関係を
示したものである。

【００１８】このグラフの結果からも明らかなように、
不焼成炭素含有耐火物において、氷晶石を本発明の範囲
内で添加した材質は、アルミニウム粉を添加した材質に
比べて耐酸化性に優れている。そして、氷晶石とアルミ
ニウム粉を本発明の範囲内で添加した材質は、熱間強度
がアルミニウム粉を添加した材質よりも劣るが、氷晶石
を添加した材質よりは優れている。

【００１９】本発明は上記以外にも、不焼成炭素含有耐
火物における添加物と知られている、例えばファイバー
類他を添加してもよい。また、本発明の効果を阻害しな
い割合であれば、ガラス類を添加してもよい。

【００２０】本発明の不焼成炭素含有耐火物の製造方法
は、例えば以上の配合物および添加物を混練し、成形す
る。混練の際に添加する結合剤としては、例えばフェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、ピッチ、タール
などとする。成形は、例えばフリクションプレス、オイ
ルプレスなどにより、強圧成形する。

【００２１】成形後は必要により、乾燥する。特に熱硬
化性樹脂を結合剤として使用した場合は、例えば５０〜
８００℃、好ましくは１００〜５００℃で加熱乾燥す
る。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例とその比較例を説明す
る。

【００２３】各例は、表１に示す配合物および添加物の
総量に対してフェノール樹脂を外掛けで３重量％添加し
て混練後、フリクションプレスにて並形形状に成形した
ものを２５０℃×２４時間加熱乾燥し、供試体とした。

【００２４】嵩比重・見掛気孔率；ＪＩＳ−Ｒ２２０５
に準じて測定した。 圧縮強さ；ＪＩＳ−Ｒ２２０６に準じて測定した。 曲げ強さ；ａｔ１４００℃の熱間で測定した。 耐酸化性；５０×５０×５０ｍｍに切り出し、電気炉内
での各温度条件下で１６時間加熱後、切断し、その切断
面の酸化脱炭層の厚さを測定した。 耐食性；浸食剤として高炉スラグを用い、回転浸食法に
より、１５００℃×５時間浸食させた後、溶損寸法を測
定した。 実機試験；２５０ｔ混銑車において、本発明実施例２，
５および比較例４より製造された耐火物を張り合わせ試
験を行った。

【００２５】上記の結果から明らかなように、本発明実
施例１〜７いずれも耐酸化性および耐食性に優れてい
る。また、その中で、金属粉を添加した実施例４〜５は
熱間強度に相当する熱間曲げ強さに優れ、耐食性がさら
に向上している。これらの本発明の効果は、実機試験に
おいても確認された。

【００２６】これに対し、氷晶石の添加量が本発明の範
囲内より多い比較例１は、低融点組成物の生成量が過多
になるためか、熱間曲げ強さおよび耐食性に劣る。氷晶
石を添加しない比較例４と氷晶石の添加量が本発明の範
囲内より少ない比較例２は、耐酸化性の効果が得られ
ず、耐食性にも劣る。炭素質材料の割合が本発明の範囲
内より多い比較例３は、耐酸化性、熱間強度および耐食
性に劣る。ガラス粉を添加した比較例５は、本発明の実
施例に比べると耐酸化性および耐食性に劣る。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により製造
される不焼成炭素含有耐火物は、耐酸化性に優れている
ことにより、炭素含有耐火物が本来有している耐スポー
リング性および耐食性の特性がいかんなく発揮される。
その結果、酸化雰囲気で使用される溶銑鍋、溶鋼鍋、混
銑車、転炉等などの内張り材としてきわめて効果的であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】各添加物の添加量と、耐火物の耐酸化性との関
係を示したものである。

【図２】各添加物の添加量と、耐火物の熱間強度の関係
を示したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤正夫 室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式会社室 蘭製鐵所内 (72)発明者 北井恒雄 兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号 ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者 竹内公彦 兵庫県高砂市荒井町新浜１丁目３番１号 ハリマセラミック株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素質材料３〜３０重量％、残部が耐火
   性材料を主材にした配合物に、外掛けで氷晶石０．１〜
   １０重量％を添加したことを特徴とする不焼成炭素含有
   耐火物。
2. 【請求項２】 炭素質材料３〜３０重量％、残部が耐火
   性材料を主材にした配合物に、外掛けで氷晶石０．１〜
   １０重量％および金属粉１０重量％以下を添加したこと
   を特徴とする不焼成炭素含有耐火物。