JPH07115957B2

JPH07115957B2 - 耐火物の製造方法

Info

Publication number: JPH07115957B2
Application number: JP1317660A
Authority: JP
Inventors: 茂樹丹羽; 昭司柴田; 英明加藤; 憲生近藤; 力岩澤
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1995-12-13
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH03183666A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、スライディング・ゲート・プレート等の鋳造
用部材として使用するのに適した耐火物の製造方法に関
する。

従来の技術従来、耐スポーリング性が優れているという理由でカー
ボン含有の耐火物が広く使用されている。

また耐スポーリング性をさらに改善するために、耐火物
中にアルミニウムファイバーを含有させることが提案さ
れている。

たとえば、特開昭60−200866号公報には、長さが１〜10
mmで、直径が10〜150μｍの金属アルミニウムファイバ
および／またはアルミニウム合金ファイバー１〜15wt％
と、カーボン粉末1wt％以上とを含む配合物を混練して
成形した後、1000℃以上の非酸化雰囲気下で焼成する方
法が開示されている。この場合、カーボン粉末と反応し
て炭化アルミニウム（Al₄C₃）が生成する。

特開昭61−136966号公報には、炭素を５〜60％含有する
耐火原料に有機結合剤を加えた配合物に、アルミニウム
短繊維を耐火原料に対して0.1〜30wt％添加して成形し
た後、熱処理する方法が開示されている。この場合、高
温で炭素と反応して高融点（2200℃）の炭化アルミニウ
ム（Al₄C₃）が生成する。さらに、金属粉末の添加によ
って、これがアルミニウム短繊維の表面に付着してスサ
効果を促進する。また、アルミニウム短繊維とマトリッ
クスの結合力を高める。

発明が解決しようとする問題点前述のような従来の方法で製造された耐火物を高温下で
使用すると、熱履歴に伴う溶融アルミニウムの周囲組織
への浸潤や、それに伴う酸化アルミニウム（Al₂O₃）化
や炭化アルミニウム（Al₄C₃）化が進行する。従って、
使用の当初は耐火物が耐スポーリング性を有するが、多
数回使用すると、耐スポーリング性が著しく低下する。
耐スポーリング性の低下は、耐火物の亀裂の拡大を招
き、大きな問題となる。

発明の目的本発明の目的は、多数回使用しても耐スポーリング性が
極度に低下せず耐用性に優れていて実用寿命の長い耐火
物を製造する方法を提供することである。

発明の要旨本発明は前述の目的を達成するために請求項１に記載さ
れた耐火物の製造方法を要旨としている。

問題点を解決するための手段本発明においては、カーボン粉末を骨材原料として使用
しない。製品には、バインダーが炭化したものや、必要
に応じて含浸処理されたピッチ類が炭素成分として含ま
れるが、いずれにしても骨材原料としてカーボン粉末を
加えた耐火物に比較すれば、カーボンを侵食する傾向の
強い極低炭鋼に対し長期間にわたって優れた耐食性を示
す。

カーボン粉末を骨材原料として使用しないことにより、
実際に耐火物を高温度で使用しても、アルミニウムファ
イバーの炭化反応が極度に遅くなり、金属状態が長時間
維持される。

骨材原料としてカーボン粉末を含まずかつ金属アルミニ
ウムファイバーを含む耐火物に、本発明では特定の金属
粉末を含める。そのような金属粉末の添加によって従来
技術にみられたような金属アルミニウムファイバーの炭
化は起こらず、むしろ金属粉末が金属アルミニウムファ
イバーと接触して、金属粉末がアルミニウムファイバー
と合金化し、それにより金属アルミニウムファイバー自
身の酸化や炭化を防止しうるのである。つまり、金属ア
ルミニウムファイバーの融点（660℃）をはるかに超え
る温度での熱履歴を実際の使用で繰り返し受けても、溶
融時にアルミニウムの粘性が高まるため、周囲組織への
浸潤やそれに伴う酸化や炭化が殆ど起こらずに金属状態
のままでファイバー形態が維持される。そのため金属ア
ルミニウムファイバーの添加効果が繰り返し発揮され
る。したがって、従来技術で起こっていたような使用回
数の増加に伴なう耐スポーリング性の劣化が低減され
る。

金属粉末としては、蒸気圧が低いものが望ましく、たと
えばMgのように蒸気圧が高いものは耐火物の使用温度で
蒸発してしまい、アルミニウムの粘性を高める効果は得
られない。このような金属粉末は、100メッシュ以下の
粒径をもつSi、Fe、Cr、Ti、Cu、Co、Mnの金属粉末や、
それらの合金の粉末であり、単独又は組合せで0.5〜10
重量％使用する。

なお、金属アルミニウムファイバーと接触しない金属粉
末に、耐火物の耐酸化性を向上させる効果をも持たせる
のであれば、コスト的にSiの金属粉末が最も望ましい。

金属アルミニウムファイバーの径と長さはそれぞれ20〜
200μｍと１〜7mmにし、添加量は0.2〜10重量％とす
る。金属アルミニウムファイバーの添加量や寸法は添加
効果と耐食性や分散性との兼ね合いから決定するもので
ある。これは金属粉末も同様である。

焼成温度について説明すると、融点以上であると、酸化
・炭化はしないものの周囲組織への浸潤が起こって、金
属状態でのファイバー形態が維持できなくなり、950℃
以上ではそれが著しくなるので、好ましくない。

アルミニウムの融点ないし950℃で熱処理した場合は、
バインダーの抜けた空隙にタールピッチや合成樹脂など
を含浸させると、空隙が埋まり、耐食性及び耐酸化性が
向上し、実使用時の金属アルミニウムファイバーの周囲
組織への浸潤が止まり、好ましい。

なお、金属アルミニウムファイバーと金属粉末とをバイ
ンダー等と同時に混合する代りに、前もって金属アルミ
ニウムファイバーを金属粉末で表面処理しておいてもよ
い。その場合、金属アルミニウムファイバーは、Si、F
e、Cr、Ti、Cu、Co、Mn金属のうち一種もしくは二種以
上で表面処理することができる。最も簡単な表面処理法
は、骨材と混練する前に金属アルミニウムファイバーと
を金属粉末とを混合することである。

骨材は用途に応じて適宜選択する。たとえば、スライデ
ィング・ゲート・プレートの場合は、焼結アルミナおよ
び／または合成ムライトを使用し、取鍋レンガの場合
は、焼結スピネル、マグネシアクリンカー、ジルコンお
よび／または焼結アルミナを使用する。

バインダーとしては、タール、ピッチ、フェノール樹脂
などの合成樹脂を使用する。

本発明は鋳造用のスライディング・ゲート・プレート、
ノズル、転炉、取鍋内張り材などの耐火物の製造に適用
できる。

作用カーボン粉末を含まない骨材を使用することによって、
カーボン粉末による金属アルミニムファイバーの炭化が
生じない。バインダーが炭化してできた炭素や、含浸し
たタールピッチ中の炭素はアルミニウムファイバーある
いは金属粉末と少しは反応するが、そのような反応は、
従来のように骨材原料として使用されるカーボン粉末と
の反応に比べれば極めて起こりにくい。

金属粉末を添加することによって高温時における金属ア
ルミニウムファイバーの周囲組織への浸潤を抑制でき
る。そのため、耐火物を高温下で長時間使用しても耐ス
ポーリング性が極度に低下することがなくなる。

実施例１〜６と比較例１〜８表１に示されている各種の配合率で、粒径3mm以下の焼
結アルミナおよび合成ムライトと、粒径200メッシュ以
下のカーボン粉末と、粒径100メッシュ以下のSi粉末
と、直径50μｍ長さ3mmの金属アルミニウムファイバー
とをバインダー（フェノール樹脂）と一緒にミキサーで
混練し、1500kg/cm²の成形圧で成形したのち、各種の温
度（400〜1000℃）で熱処理してスライディング・ゲー
ト・プレートを作った。熱処理時の雰囲気は非酸化雰囲
気であった。実施例４以外については、焼成後に耐食性
と耐酸化性を向上させるためにタールピッチで含浸処理
をした。

前述のスライディング・ゲート・プレートについて常温
と1400℃における曲げ強さ、耐スポーリング性、実用寿
命の諸特性を測定した。測定結果は表１に示すとおりで
あった。

表１において、耐スポーリング性は1400℃で10分間加熱
してから水冷することを３回くり返して測定した。実用
寿命としては極低炭素鋼を最低５割含む連続鋳造での可
能チャージ回数が示してある。

第１図は実施例１のスライディング・ゲート・プレート
を16回使用したときの内部の微細組織を示す写真であ
る。

実施例７〜18と比較例９〜16 表2aと表2bに示されている配合率で、粒径3mm以下の焼
結アルミナおよび合成ムライトと、各種粒径のいろいろ
な金属粉末と、各種直径及び長さの金属アルミニウムフ
ァイバーをバインダー（フェノール樹脂）と一緒にミキ
サーで混練し、1500kg/cm²の成形圧で成形した後、非酸
化雰囲気でかつ900℃で熱処理し、さらに焼成後にター
ルピッチで含浸してスライディング・ゲート・プレート
を製造した。

これらの実施例７〜18と比較例９〜16の特性を測定した
結果は表2aと表2bに示すとおりであった。

第２図は比較例13のスライディング・ゲート・プレート
を７回使用したときの内部の微細組織を示す写真であ
る。

実施例19〜21と比較例17〜19 表３に示されている配合率および寸法で焼結スピネル、
マグネシアクリンカ、ジルコン、焼結アルミナを骨材原
料として使用し、金属アルミニウムファイバー、Si金属
粉末、バインダー（フェノール樹脂）を添加し、それら
をミキサーで混練し、3000kg/cm²の成形圧で250℃の非
酸化性雰囲気で加熱処理して取鍋レンガを製造した。

それらの実施例19〜21と比較例17〜19の特性を測定した
ところ、表３に示すような結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製造された耐火物の内部の金
属アルミニウムファイバーの断面部分を示す写真、第２
図は第１図と対比して本発明の範囲外の比較例である耐
火物の内部の金属アルミニウムファイバーの断面部分を
示す写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤憲生愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (72)発明者岩澤力愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地東芝セラミックス株式会社刈谷製造所内 (56)参考文献特開昭60−81068（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−146773（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボン粉末を含まない耐火性骨材80〜9
9.3重量％と、径が20〜200μｍで長さが１〜7mmである
金属アルミニウムファイバー0.2〜10重量％と、100メッ
シュ以下の粒径を持つSi、Fe、Cr、Ti、Cu、Co、Mnの金
属粉末やそれらの合金のうち一種もしくは二種以上0.5
〜10重量％をバインダーと一緒に混練し、成形後に非酸
化性雰囲気でかつ950℃以下の温度で熱処理を行うこと
を特徴とする耐火物の製造方法。