JPH0688828B2 - 耐火物 - Google Patents
耐火物Info
- Publication number
- JPH0688828B2 JPH0688828B2 JP2034913A JP3491390A JPH0688828B2 JP H0688828 B2 JPH0688828 B2 JP H0688828B2 JP 2034913 A JP2034913 A JP 2034913A JP 3491390 A JP3491390 A JP 3491390A JP H0688828 B2 JPH0688828 B2 JP H0688828B2
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- JP
- Japan
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- graphite
- refractory
- boron
- materials
- chromium
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明品は黒鉛およびまたは炭素材を含有する耐火物に
モル比1:1〜1:2（CrB〜CrB2）のクロム−ボロン系合金
粉末を配合することにより焼結能を高め、且つ黒鉛や炭
素の酸化を少なくし、品質の脆弱化を防止した製鉄用
（製鋼用）の黒鉛、炭素質耐火物に関するものである。
モル比1:1〜1:2（CrB〜CrB2）のクロム−ボロン系合金
粉末を配合することにより焼結能を高め、且つ黒鉛や炭
素の酸化を少なくし、品質の脆弱化を防止した製鉄用
（製鋼用）の黒鉛、炭素質耐火物に関するものである。
（従来の技術） 最近の鉄鋼業は新しい製鋼方法の開発、操業の合理化、
効能率化が進められ且つ製品の品質向上が急速に押し進
められているため、ここに用いられる耐火物も使用条件
が益々過酷の度が増している。その使用条件は、高温
化、処理の多様化、長時間化等により、操業時温度
の高温化、急激な変化により溶融物と耐火物との反応性
も大きくなり、しかも長時間滞溜されることなど使用条
件は、厳しくなって来ている。
効能率化が進められ且つ製品の品質向上が急速に押し進
められているため、ここに用いられる耐火物も使用条件
が益々過酷の度が増している。その使用条件は、高温
化、処理の多様化、長時間化等により、操業時温度
の高温化、急激な変化により溶融物と耐火物との反応性
も大きくなり、しかも長時間滞溜されることなど使用条
件は、厳しくなって来ている。
この厳しい使用条件に対応するためには 耐熱スポーリング性、 スラグ系異物の浸透による構造的耐スポーリング
性、 耐科学的浸食性、 等々に対する抵抗性が高く安定な操業が出来、しかも長
寿命化が強く望まれている。
性、 耐科学的浸食性、 等々に対する抵抗性が高く安定な操業が出来、しかも長
寿命化が強く望まれている。
（発明が解決しようとする問題点） 現在このような要求に対して使われる原料は高純度の高
級材料化の方向に進んできている。そしてこれらの選ば
れた材料の特性を充分生かし耐火物を得るためには材料
に適した粒度調整を行い、混練、高圧成形を行うことに
より高い充填密度を持たせて高温で長時間焼成をほどこ
しているからこれのみでは不充分であり更に黒鉛および
または炭素材料を加え、これに有機およびまたは無機質
の適宜なバインダーを用い混練、成形後、低温処理を行
い製出している。しかしこれら黒鉛質耐火物は使用に際
して施工後、乾燥、予熱を行い実使用となるが実際の使
用に至る迄の工程において実使用中においても表層より
酸化して組織が多孔体となり、脆弱化して炭素，黒鉛の
秀ぐれた材質特性を充分生かすことが出来ず充分な耐用
を得る迄に至っていない。このため種々の耐化防止材の
添加が行なわれているが、これらも充分の効果を修めて
おらず、時には耐溶損性もそこなうことすら表われてい
る。
級材料化の方向に進んできている。そしてこれらの選ば
れた材料の特性を充分生かし耐火物を得るためには材料
に適した粒度調整を行い、混練、高圧成形を行うことに
より高い充填密度を持たせて高温で長時間焼成をほどこ
しているからこれのみでは不充分であり更に黒鉛および
または炭素材料を加え、これに有機およびまたは無機質
の適宜なバインダーを用い混練、成形後、低温処理を行
い製出している。しかしこれら黒鉛質耐火物は使用に際
して施工後、乾燥、予熱を行い実使用となるが実際の使
用に至る迄の工程において実使用中においても表層より
酸化して組織が多孔体となり、脆弱化して炭素，黒鉛の
秀ぐれた材質特性を充分生かすことが出来ず充分な耐用
を得る迄に至っていない。このため種々の耐化防止材の
添加が行なわれているが、これらも充分の効果を修めて
おらず、時には耐溶損性もそこなうことすら表われてい
る。
（問題点を解決するための手段） 本発明者等はこのような現状に鑑み品質特性を向上させ
るために添加した炭素材や、黒鉛材が有効に働いてくれ
るためには実使に至る迄、そして使用中にも酸化されな
いことが第一条件である。このため酸化防止について種
々の方法について研究を重ねた結果、耐火物の総合的な
品質特性（性能）を高める手法としてクロムーボロン系
合金金属粉末を用いることを見い出したものである。
るために添加した炭素材や、黒鉛材が有効に働いてくれ
るためには実使に至る迄、そして使用中にも酸化されな
いことが第一条件である。このため酸化防止について種
々の方法について研究を重ねた結果、耐火物の総合的な
品質特性（性能）を高める手法としてクロムーボロン系
合金金属粉末を用いることを見い出したものである。
本発明品はクロム（Cr）と硼素（Ｂ）をモル比で1:1〜
1:2の範囲内であるクロムーボロン系合金を0.15mm以下
の微粉末状として添加することにより厳選された耐火材
料及び黒鉛、炭素素の材料の特性を充分生かしかつ150
〜1000℃での低温硬化処理をすることにより母材の特性
を生かし、かつ黒鉛、炭素もクロムボロン系材の表層で
の分解、酸化により生成する硼酸（B2O3），酸化クロム
（Cr2O3）の働きにより耐酸化性が向上し、耐熱性，耐
食性，耐スポーリング性に秀ぐれた耐火物を得ることが
出来た。
1:2の範囲内であるクロムーボロン系合金を0.15mm以下
の微粉末状として添加することにより厳選された耐火材
料及び黒鉛、炭素素の材料の特性を充分生かしかつ150
〜1000℃での低温硬化処理をすることにより母材の特性
を生かし、かつ黒鉛、炭素もクロムボロン系材の表層で
の分解、酸化により生成する硼酸（B2O3），酸化クロム
（Cr2O3）の働きにより耐酸化性が向上し、耐熱性，耐
食性，耐スポーリング性に秀ぐれた耐火物を得ることが
出来た。
（黒鉛およびまたは炭素材の添加効果） 耐火物中に黒鉛や、炭素を含有させるとこれらの材料が
組織構成上結合部に混存することとなる。耐火物の組織
上最も弱い所は結合部に有るこの結合部は微粒子の集合
部であることから粗粒子に比べ非常に粗い組織状態とな
っており容易に異物の侵入を許すこととなり大きな変質
層を形成すると共に化学的な反応度も高い。このため溶
損も大きく、かつ異物の侵入により変質層を生成するこ
とより使用中、この部分が異質となるがために亀裂が発
生し、延いては剥落することとなり損傷する。これらの
現象を改善してくれるものである。即ちスラグ系とのヌ
レ性が非常に小さい黒鉛や炭素材が混存することにより
耐熱スポーリング性、スラグの浸透やこれに起因する亀
裂の発生、延いては剥落等の現象を改善してくれると同
時に耐化学的浸食性を高める大きな効果がある。
組織構成上結合部に混存することとなる。耐火物の組織
上最も弱い所は結合部に有るこの結合部は微粒子の集合
部であることから粗粒子に比べ非常に粗い組織状態とな
っており容易に異物の侵入を許すこととなり大きな変質
層を形成すると共に化学的な反応度も高い。このため溶
損も大きく、かつ異物の侵入により変質層を生成するこ
とより使用中、この部分が異質となるがために亀裂が発
生し、延いては剥落することとなり損傷する。これらの
現象を改善してくれるものである。即ちスラグ系とのヌ
レ性が非常に小さい黒鉛や炭素材が混存することにより
耐熱スポーリング性、スラグの浸透やこれに起因する亀
裂の発生、延いては剥落等の現象を改善してくれると同
時に耐化学的浸食性を高める大きな効果がある。
しかしこの黒鉛、炭素材は共に酸化をする大きな欠点を
有している。
有している。
◎（タロムーボロン系合金の添加効果について） 耐火煉瓦の物理的特性を高めるためには、使用素材の粒
子間結合力を高め緻密な組織を造らなければならない。
高純度化された素材や、黒鉛およびまたは炭素材は難焼
結性であるため焼結助剤の添加が行なわれている。ここ
で用いられる焼結助材は硼酸およびその化合物、Na2O,K
2O,CaO,MgO,LiO2等を含んだ材料が用いられるがこの内
でも耐火材料の品質により悪い影響が少ない焼結助材は
硼酸及びその化合物であるが、これらは水に対して可溶
性であることと、また高温下では高温部への移動を行な
う等の特性を有している。
子間結合力を高め緻密な組織を造らなければならない。
高純度化された素材や、黒鉛およびまたは炭素材は難焼
結性であるため焼結助剤の添加が行なわれている。ここ
で用いられる焼結助材は硼酸およびその化合物、Na2O,K
2O,CaO,MgO,LiO2等を含んだ材料が用いられるがこの内
でも耐火材料の品質により悪い影響が少ない焼結助材は
硼酸及びその化合物であるが、これらは水に対して可溶
性であることと、また高温下では高温部への移動を行な
う等の特性を有している。
このため成形体の乾燥時にはバインダーと共に焼成中、
加熱されるにしたがい表層部へと移動して来る。このた
め煉瓦表層部にB2O3過多層を形成して耐熱性、耐溶損性
を大きくそこないまた煉瓦の内層部は焼結（結合）不足
となり、均一な焼結性の高い煉瓦を得ることが出来ず硼
酸系材料の持つ特性を生かすことが出来ず品質的に悪影
響をおよぼし他の焼結助材を用いることが多い。このよ
うな硼酸系の材料の欠点を改善しより効果の高い状態を
造るために種々の研究の結果クロム−ボロン系の合金微
粉末を用いることにより改善し得たものである。クロム
−ボロン系合金微粉末は耐火物の使用中に稼動面より徐
々にCrとＢに分離し更に酸化することによりCr2O3とB2O
3とを生成する。
加熱されるにしたがい表層部へと移動して来る。このた
め煉瓦表層部にB2O3過多層を形成して耐熱性、耐溶損性
を大きくそこないまた煉瓦の内層部は焼結（結合）不足
となり、均一な焼結性の高い煉瓦を得ることが出来ず硼
酸系材料の持つ特性を生かすことが出来ず品質的に悪影
響をおよぼし他の焼結助材を用いることが多い。このよ
うな硼酸系の材料の欠点を改善しより効果の高い状態を
造るために種々の研究の結果クロム−ボロン系の合金微
粉末を用いることにより改善し得たものである。クロム
−ボロン系合金微粉末は耐火物の使用中に稼動面より徐
々にCrとＢに分離し更に酸化することによりCr2O3とB2O
3とを生成する。
ここに生成したB2O3とCr2O3はそれぞれ有効に働く B2O3は耐火物の代表的成分であるAl2O3,MgO等との
間においていづれも焼結効果が高く耐火物の稼動面に緻
密な層を形成する。この緻密な層は高温下で粘性の高い
半溶層を形成し秀ぐれた物理的特性を持たせると同時に
極表層は高粘性の酸化防止効果の有るガラス層を形成す
ることにより黒鉛や炭素の酸化現象を防止することとな
る。またCr2O3はSiO2,Al2O3,MgO等々の各成分との間に
おいてはいずれも耐熱性を向上させること、また製鉄用
の耐火物として用いた場合稼動層よりの小量の溶損を生
じた場合、スラグ中にCr2O3が溶出する。この溶出したC
r2O3がスラグの融点を高める働きがあるため、融点を高
めることによりスラグの粘性が高められるので化学反応
能力を著しく向上させてくれるもので耐火物の溶損が小
さくなる等耐食性を高めると共にスラグの耐火物組織内
への浸透をも少なくすることにより浸透層（変質層）の
生成による構造的剥落をも改善される。このような使用
中の受熱によりクローム−ボロン合金の働きにより緻密
層を形成すると共に黒鉛や炭素の酸化防止効果に非常に
有効な働きをするものである。なお本材は低温での硬化
処理にて製出するものであり急熱急冷に対する耐熱スポ
ーリング性も高めることが出来る。
間においていづれも焼結効果が高く耐火物の稼動面に緻
密な層を形成する。この緻密な層は高温下で粘性の高い
半溶層を形成し秀ぐれた物理的特性を持たせると同時に
極表層は高粘性の酸化防止効果の有るガラス層を形成す
ることにより黒鉛や炭素の酸化現象を防止することとな
る。またCr2O3はSiO2,Al2O3,MgO等々の各成分との間に
おいてはいずれも耐熱性を向上させること、また製鉄用
の耐火物として用いた場合稼動層よりの小量の溶損を生
じた場合、スラグ中にCr2O3が溶出する。この溶出したC
r2O3がスラグの融点を高める働きがあるため、融点を高
めることによりスラグの粘性が高められるので化学反応
能力を著しく向上させてくれるもので耐火物の溶損が小
さくなる等耐食性を高めると共にスラグの耐火物組織内
への浸透をも少なくすることにより浸透層（変質層）の
生成による構造的剥落をも改善される。このような使用
中の受熱によりクローム−ボロン合金の働きにより緻密
層を形成すると共に黒鉛や炭素の酸化防止効果に非常に
有効な働きをするものである。なお本材は低温での硬化
処理にて製出するものであり急熱急冷に対する耐熱スポ
ーリング性も高めることが出来る。
尚このクローム−ボロン系合金は前述の如く分解、酸化
反応は表面（稼動面）より徐々に進むので耐火物として
は高融点のクロムボロンの特性で保ち稼動面は常に均一
なる焼結層が生成されることおよび極表層に高粘性のガ
ラス層を形成し黒鉛や炭素を酸化から保護し安定した品
質を保つことが出来る。このため黒鉛や炭素および高純
度の難焼結性材料の複合耐火物でも従来の同系材料の欠
点を改善し使用材料の特性を充分生かした耐火物を製造
し得たものである。
反応は表面（稼動面）より徐々に進むので耐火物として
は高融点のクロムボロンの特性で保ち稼動面は常に均一
なる焼結層が生成されることおよび極表層に高粘性のガ
ラス層を形成し黒鉛や炭素を酸化から保護し安定した品
質を保つことが出来る。このため黒鉛や炭素および高純
度の難焼結性材料の複合耐火物でも従来の同系材料の欠
点を改善し使用材料の特性を充分生かした耐火物を製造
し得たものである。
［限定理由］ クローム−ボロン系合金の化学成分値を合金クロム
と硼素のモル比1:1〜1:2としCr＋Ｂを90％以上とする理
由。
と硼素のモル比1:1〜1:2としCr＋Ｂを90％以上とする理
由。
Ｂ（硼素）の含有量がモル比で1:1以下の場合 焼結効果が低く物理的品質の向上が小さい。
Ｂ（硼素）の含有量がモル比で1:2以上の場合 硼素の含有量がモル比で1:2以上となると合金組成がCrB
2＋Ｂとなり遊離のＢ（硼素）を含有することと成り、
耐火物材に添加した場合遊離の硼素が組織中で容易に移
動が生ずることとなり目標品質および安定した均一なる
品質が保持出来なく成る。また合金製造時に材料の収率
が低下すると共に成分的にもバラツキが大きくなる。
2＋Ｂとなり遊離のＢ（硼素）を含有することと成り、
耐火物材に添加した場合遊離の硼素が組織中で容易に移
動が生ずることとなり目標品質および安定した均一なる
品質が保持出来なく成る。また合金製造時に材料の収率
が低下すると共に成分的にもバラツキが大きくなる。
Cr＋Ｂで90％以上とした理由 添加量を0.5％〜10.0％としており不純成分が増すと母
材に対して低融物生成と云う欠点が出るためである。
材に対して低融物生成と云う欠点が出るためである。
0.15mm以下の粉末とする理由 添加する目的が焼結性と耐食性の向上である。
この添加により耐食性、耐スラグ浸透性を高めることに
より溶損及び熱的、構造的スポーリング性を高めること
にある。このためには合金が分解及び酸化して、それぞ
れの働きをするものであり0.15mm以下の粒度とすること
がより効果的であり粗いとその効力も小さくなるためで
ある。
より溶損及び熱的、構造的スポーリング性を高めること
にある。このためには合金が分解及び酸化して、それぞ
れの働きをするものであり0.15mm以下の粒度とすること
がより効果的であり粗いとその効力も小さくなるためで
ある。
黒鉛およびまたは炭素材料を５％〜30％とした理由 黒鉛や炭素は結合部を改質する重要な材料である。使用
条件等を含め添加効果は５％以上を必要とする。また30
％迄としたのは30％を超えた場合、耐火物自体の強度低
下及び酸化の問題が生ずるためである。
条件等を含め添加効果は５％以上を必要とする。また30
％迄としたのは30％を超えた場合、耐火物自体の強度低
下及び酸化の問題が生ずるためである。
実施例 次に本発明の実施例について詳記する 実施例に用いる原料の化学成分値を表−１に示す。
上記に示す原料を用いて 実施例（１） クロム、ボロン合金の添加量 実施例（２） クロム、ボロン合金の粒度 実施例（３） 黒鉛、炭素材料の配合量 実施例（４） クロム、ボロン合金の化学成分値の差に
ついての実施例を以下に示す。実施例表−１に示す配合
物を混練成形し1000kg/cm2の圧力で成形した後、350℃
で硬化処理を行い試験体を製出する。
ついての実施例を以下に示す。実施例表−１に示す配合
物を混練成形し1000kg/cm2の圧力で成形した後、350℃
で硬化処理を行い試験体を製出する。
（発明の効果） 実施例クロムボロン合金の添加量については対黒鉛炭
素の耐酸化性添加量の増加にともない高くなる。その酸
化量は対無添加品に比べ３％で35％、12％で13.2％と非
常に少なくなり一般の使用条件では充分酸化保護には有
効である。また耐火物の品質特性においても低温，中温
域での変化が小さく緻密が保持できることより耐溶損
性，スラグ浸透性においてもそれぞれ49％〜31％,78％
〜33％にとどまる。しかし添加量が12％となると耐食性
が低くなる欠点が出てくる。実施例クロムボロン合金
の粒径については0.5mm以下0.3mm以下と粗くなると添加
効果が小さく0.15mm以下で効果が認められてくる。
素の耐酸化性添加量の増加にともない高くなる。その酸
化量は対無添加品に比べ３％で35％、12％で13.2％と非
常に少なくなり一般の使用条件では充分酸化保護には有
効である。また耐火物の品質特性においても低温，中温
域での変化が小さく緻密が保持できることより耐溶損
性，スラグ浸透性においてもそれぞれ49％〜31％,78％
〜33％にとどまる。しかし添加量が12％となると耐食性
が低くなる欠点が出てくる。実施例クロムボロン合金
の粒径については0.5mm以下0.3mm以下と粗くなると添加
効果が小さく0.15mm以下で効果が認められてくる。
実施例の黒鉛炭素材料の配合量については３％では耐
食性，やスラグの浸透性を充分向上させることが出来ず
33％となると使用時の高温下では組織の緻密性，強度の
面で品質劣化を来たしスラグの浸透性，溶損量共に大き
く低下する。
食性，やスラグの浸透性を充分向上させることが出来ず
33％となると使用時の高温下では組織の緻密性，強度の
面で品質劣化を来たしスラグの浸透性，溶損量共に大き
く低下する。
実施例（４）でのクロムボロン合金の化学成分値からは
CrとＢのモル比が1:1よりCrが高い場合は焼結性，耐酸
化性の向上が見られず1:2よりＢが高くなると高温下で
組織の脆弱化を来たして耐食性，耐熱性をそこなうこと
となる。等の結果に示される如く、本発明品においては
スラグの組織内への浸透に起因する変質層の生成が非常
に少なくすると共に耐化学的浸食性においても大きな効
果を修めることが出来組織が各温度域での強度も安定し
ており表面剥離、亀裂の発生等の改善も出来、構造的な
欠陥も共に改善される等大きく向上させる数多くの効果
をもたらすことが出来た。
CrとＢのモル比が1:1よりCrが高い場合は焼結性，耐酸
化性の向上が見られず1:2よりＢが高くなると高温下で
組織の脆弱化を来たして耐食性，耐熱性をそこなうこと
となる。等の結果に示される如く、本発明品においては
スラグの組織内への浸透に起因する変質層の生成が非常
に少なくすると共に耐化学的浸食性においても大きな効
果を修めることが出来組織が各温度域での強度も安定し
ており表面剥離、亀裂の発生等の改善も出来、構造的な
欠陥も共に改善される等大きく向上させる数多くの効果
をもたらすことが出来た。
Claims (1)
- 【請求項１】黒鉛およびまたは炭素材料を５％〜30％と
一者若しくは二者以上より成る耐火材料にクロムと硼素
をモル比で1:1〜1:2で不純成分が10％以内の硼化クロム
合金の150ミクロン以下とした粉末を0.5重量％〜10重量
％添加し、有機およびまたは無機質の適宜のバインダー
を用い混練、成形し150℃〜1000℃にて硬化させたこと
を特徴とする製鉄用黒鉛質耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2034913A JPH0688828B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2034913A JPH0688828B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03237053A JPH03237053A (ja) | 1991-10-22 |
| JPH0688828B2 true JPH0688828B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=12427451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2034913A Expired - Lifetime JPH0688828B2 (ja) | 1990-02-15 | 1990-02-15 | 耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0688828B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114409247B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-08-22 | 东海县华科光学有限公司 | 一种表面具有耐腐蚀和耐高温的石英玻璃材料及制备工艺 |
-
1990
- 1990-02-15 JP JP2034913A patent/JPH0688828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03237053A (ja) | 1991-10-22 |
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