JPH07126065A - ＣａＯ系炭素含有耐火物 - Google Patents
ＣａＯ系炭素含有耐火物Info
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- JPH07126065A JPH07126065A JP5270528A JP27052893A JPH07126065A JP H07126065 A JPH07126065 A JP H07126065A JP 5270528 A JP5270528 A JP 5270528A JP 27052893 A JP27052893 A JP 27052893A JP H07126065 A JPH07126065 A JP H07126065A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ＣａＯを含む酸化物材料６５〜９５重量部と炭
素質材料５〜３５重量部の範囲で配合した耐火材１００
重量部に、酸化防止剤として、融点が１７００℃以上で
あり、以下の（１）及び（２）式に示す反応後に融点が
１７００℃以上の酸化物（ＭγＯδ）と炭素が生成し、
かつ酸化物（ＭγＯδ）とＣａＯの反応生成物の融点が
１７００℃以上となるＣａの硼化物以外の硼化物の１種
又は２種以上を０．３〜２０重量部の範囲で添加してな
るＣａＯ系炭素含有耐火物。 Ｃ(s) ＋１／２Ｏ2 (g) →ＣＯ(g) ……（１） ＭαＢβ(s) ＋ｘＣＯ(g) →ｙＢ2 Ｏ3 (l) ＋ＭγＯδ(s) ＋ｘＣ(s) ……（２） 【効果】耐食性及び耐スポーリング性などを低下させる
ことなく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ系炭
素含有耐火物が提供される。
素質材料５〜３５重量部の範囲で配合した耐火材１００
重量部に、酸化防止剤として、融点が１７００℃以上で
あり、以下の（１）及び（２）式に示す反応後に融点が
１７００℃以上の酸化物（ＭγＯδ）と炭素が生成し、
かつ酸化物（ＭγＯδ）とＣａＯの反応生成物の融点が
１７００℃以上となるＣａの硼化物以外の硼化物の１種
又は２種以上を０．３〜２０重量部の範囲で添加してな
るＣａＯ系炭素含有耐火物。 Ｃ(s) ＋１／２Ｏ2 (g) →ＣＯ(g) ……（１） ＭαＢβ(s) ＋ｘＣＯ(g) →ｙＢ2 Ｏ3 (l) ＋ＭγＯδ(s) ＋ｘＣ(s) ……（２） 【効果】耐食性及び耐スポーリング性などを低下させる
ことなく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ系炭
素含有耐火物が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼炉用炉材などに用
いられるＣａＯ系炭素含有耐火物に関する。
いられるＣａＯ系炭素含有耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素含有煉瓦は、耐熱衝撃性及び耐食性
に優れ、近年、製鋼用炉材として広く利用されるように
なりつつある。しかし、炭素含有煉瓦は、使用上、１）
耐酸化性が低いこと、及び２）酸化物と炭素とが反応す
ることの２つの問題点がある。
に優れ、近年、製鋼用炉材として広く利用されるように
なりつつある。しかし、炭素含有煉瓦は、使用上、１）
耐酸化性が低いこと、及び２）酸化物と炭素とが反応す
ることの２つの問題点がある。
【０００３】後者の酸化物と炭素との反応は、材料系に
よって異なり、構成される酸化物金属の沸点に大きく影
響される。ＣａＯ−Ｃ煉瓦とＭｇＯ−Ｃ煉瓦と比較する
と、Ｃａの沸点が１４８４℃であるのに比べ、Ｍｇの沸
点が１０９０℃と低く、ＣａＯ−Ｃ煉瓦より低い温度で
（３）式に示すＣによるＭｇＯの還元反応を生じる。
よって異なり、構成される酸化物金属の沸点に大きく影
響される。ＣａＯ−Ｃ煉瓦とＭｇＯ−Ｃ煉瓦と比較する
と、Ｃａの沸点が１４８４℃であるのに比べ、Ｍｇの沸
点が１０９０℃と低く、ＣａＯ−Ｃ煉瓦より低い温度で
（３）式に示すＣによるＭｇＯの還元反応を生じる。
【０００４】 ＭｇＯ(s) ＋Ｃ(s) →Ｍｇ(g) ＋ＣＯ(g) ……（３） （ただし(s) は固体状態を表し、(g) はガス状態を表
す。） 二次燃焼比率が高く、炉体の熱負荷が大きくなると想定
される溶融還元等の新規の製錬プロセスでは、現在、使
用されているＭｇＯ−Ｃ煉瓦より、更に耐熱性の高いＣ
ａＯ−Ｃのような材質系の煉瓦開発が望まれる。
す。） 二次燃焼比率が高く、炉体の熱負荷が大きくなると想定
される溶融還元等の新規の製錬プロセスでは、現在、使
用されているＭｇＯ−Ｃ煉瓦より、更に耐熱性の高いＣ
ａＯ−Ｃのような材質系の煉瓦開発が望まれる。
【０００５】一方、耐酸化性については、ＭｇＯ−Ｃ煉
瓦を中心に既に多くの方法が開発されている。例えば、
特開昭５４−１６３９１３号公報にはＡｌ添加が、特開
昭５７−３７６３号公報にはＡｌ及びＳｉの添加が、特
開昭５８−１９０８６８号公報にはＡｌ−Ｍｇ合金の添
加が、特開昭５７−７８７１号公報には硼化物（Ｂ2Ｏ
3 、Ｂ4 Ｃ等）の添加が夫々開示されている。
瓦を中心に既に多くの方法が開発されている。例えば、
特開昭５４−１６３９１３号公報にはＡｌ添加が、特開
昭５７−３７６３号公報にはＡｌ及びＳｉの添加が、特
開昭５８−１９０８６８号公報にはＡｌ−Ｍｇ合金の添
加が、特開昭５７−７８７１号公報には硼化物（Ｂ2Ｏ
3 、Ｂ4 Ｃ等）の添加が夫々開示されている。
【０００６】以下に、Ａｌ添加の場合を例にとってその
酸化防止機構について説明する。Ａｌ粒子は炭素と反応
して表面に保護層としてＡｌ4 Ｃ3 を形成し内部にＡｌ
(l)（溶融状態を示す）を保つ、更に温度上昇に伴い、
以下の（４）式のようにＡｌ(g) が生成し、開口気孔部
でＣＯと反応してＡｌ2 Ｏ3 (s) 、Ｃ(s) となり、これ
らが開口部に凝縮して耐酸化保護層を形成し、更には、
ＭｇＯと反応しスピネルも生成すると考えられている。
酸化防止機構について説明する。Ａｌ粒子は炭素と反応
して表面に保護層としてＡｌ4 Ｃ3 を形成し内部にＡｌ
(l)（溶融状態を示す）を保つ、更に温度上昇に伴い、
以下の（４）式のようにＡｌ(g) が生成し、開口気孔部
でＣＯと反応してＡｌ2 Ｏ3 (s) 、Ｃ(s) となり、これ
らが開口部に凝縮して耐酸化保護層を形成し、更には、
ＭｇＯと反応しスピネルも生成すると考えられている。
【０００７】 Ａｌ(g) ＋ＣＯ(g) →Ａｌ2 Ｏ3 (s) ＋Ｃ(s) ……（４） また、硼化物は硼酸塩系の液相を生成し酸化防止層を形
成すると推定されている。
成すると推定されている。
【０００８】しかし、ＣａＯ−Ｃ系あるいはＣａＯ−Ｍ
ｇＯ−Ｃ系は、ＭｇＯ−Ｃ系に比べ、酸化防止剤の点で
は十分に開発されているとは言えない。現状では、特開
昭６１−２４７６５６号公報にＭｇ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃｒ
−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｉが、特開昭６３−２４８７６
５号公報にＡｌ−Ｍｇが、特開平１−７９０５５号公報
及び特開平４−１３２６５４号公報にはＣａ−Ｓｉ、Ｃ
ａ−Ｓｉ−Ｍｇが、特開平４−１８２３４７号公報にＭ
ｇ、Ｃａ、Ａｌ−Ｍｇ、Ｃａ−Ａｌ、Ｂ4 Ｃが、特開平
４−３６２０６７号公報にＡｌ、Ｍｇ、ＣａＢ6 が酸化
防止剤として開示されている。すなわち、従来は酸化防
止剤としてこのような金属あるいは硼化物を添加する試
みがなされている。
ｇＯ−Ｃ系は、ＭｇＯ−Ｃ系に比べ、酸化防止剤の点で
は十分に開発されているとは言えない。現状では、特開
昭６１−２４７６５６号公報にＭｇ−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃｒ
−Ｓｉ、Ｍｇ−Ｃａ−Ｓｉが、特開昭６３−２４８７６
５号公報にＡｌ−Ｍｇが、特開平１−７９０５５号公報
及び特開平４−１３２６５４号公報にはＣａ−Ｓｉ、Ｃ
ａ−Ｓｉ−Ｍｇが、特開平４−１８２３４７号公報にＭ
ｇ、Ｃａ、Ａｌ−Ｍｇ、Ｃａ−Ａｌ、Ｂ4 Ｃが、特開平
４−３６２０６７号公報にＡｌ、Ｍｇ、ＣａＢ6 が酸化
防止剤として開示されている。すなわち、従来は酸化防
止剤としてこのような金属あるいは硼化物を添加する試
みがなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来技術は、耐
熱性に優れるＣａＯ系炭素含有耐火物に適用した場合、
酸化防止層を形成する化合物とＣａＯとの間で生成され
る物質についての対策が十分ではない。例えば、ＭｇＯ
−Ｃ煉瓦で実用化されているＡｌ添加については生成し
たＡｌ2 Ｏ3 が１３６０℃程度からＣａＯと反応し液相
を生じてくるので耐酸化性では有利となるが、耐食性の
点から添加量に制約が生じてくる。更に金属添加では、
機構については諸説あるが、耐熱スポーリング性が低下
することが経験的に知られている。また、特開平４−１
３２６５４号公報のように生成する液相の粘性を高める
工夫をしている例もあるが、十分とはいえない。
熱性に優れるＣａＯ系炭素含有耐火物に適用した場合、
酸化防止層を形成する化合物とＣａＯとの間で生成され
る物質についての対策が十分ではない。例えば、ＭｇＯ
−Ｃ煉瓦で実用化されているＡｌ添加については生成し
たＡｌ2 Ｏ3 が１３６０℃程度からＣａＯと反応し液相
を生じてくるので耐酸化性では有利となるが、耐食性の
点から添加量に制約が生じてくる。更に金属添加では、
機構については諸説あるが、耐熱スポーリング性が低下
することが経験的に知られている。また、特開平４−１
３２６５４号公報のように生成する液相の粘性を高める
工夫をしている例もあるが、十分とはいえない。
【００１０】この発明はかかる事情に鑑みてなされたも
のであって、耐食性及び耐スポーリング性などを低下さ
せることなく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ
系炭素含有耐火物を提供することを目的とする。
のであって、耐食性及び耐スポーリング性などを低下さ
せることなく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ
系炭素含有耐火物を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明は、上
記課題を解決するために、ＣａＯを含む酸化物材料６５
〜９５重量部と炭素質材料５〜３５重量部の範囲で配合
した耐火材１００重量部に、酸化防止剤として、融点が
１７００℃以上であり、以下の（１）及び（２）式に示
す反応後に融点が１７００℃以上の酸化物（ＭγＯδ）
と炭素が生成し、かつ酸化物（ＭγＯδ）とＣａＯの反
応生成物の融点が１７００℃以上となるＣａの硼化物以
外の硼化物の１種又は２種以上を０．３〜２０重量部の
範囲で添加してなることを特徴とするＣａＯ系炭素含有
耐火物を提供するものである。
記課題を解決するために、ＣａＯを含む酸化物材料６５
〜９５重量部と炭素質材料５〜３５重量部の範囲で配合
した耐火材１００重量部に、酸化防止剤として、融点が
１７００℃以上であり、以下の（１）及び（２）式に示
す反応後に融点が１７００℃以上の酸化物（ＭγＯδ）
と炭素が生成し、かつ酸化物（ＭγＯδ）とＣａＯの反
応生成物の融点が１７００℃以上となるＣａの硼化物以
外の硼化物の１種又は２種以上を０．３〜２０重量部の
範囲で添加してなることを特徴とするＣａＯ系炭素含有
耐火物を提供するものである。
【００１２】 Ｃ(s) ＋１／２Ｏ2 (g) →ＣＯ(g) ……（１） ＭαＢβ(s) ＋ｘＣＯ(g) →ｙＢ2 Ｏ3 (l) ＋ＭγＯδ(s) ＋ｘＣ(s) ……（２） ただし、(s) は固体状態を表し、(g) はガス状態を表
し、(l) は溶融状態を表す。
し、(l) は溶融状態を表す。
【００１３】本発明においては、１７００℃の高温下
で、それ自体が安定で著しく気化又は分解しない硼化物
系酸化防止剤を用いる。そして、この酸化防止剤は、炭
素質が酸化される温度域で（２）式の反応に従って液相
を生じて耐酸化被覆を形成すると同時に、単独であるい
はＣａＯとの化合物が高温域で固相となる酸化物を生成
して酸化保護層を強化し、かつＣＯを還元し炭素の損失
を抑制する。すなわち、複合的に耐火物の酸化を防止す
ることができる。ただし、ＣａＯ自体が上記（２）式に
従って生成されたＢ2 Ｏ3 と反応して液相の一部となる
ので、酸化防止剤の添加量を制限する必要があり、その
ためには硼化物中のＢの割合が少ない方が良い。
で、それ自体が安定で著しく気化又は分解しない硼化物
系酸化防止剤を用いる。そして、この酸化防止剤は、炭
素質が酸化される温度域で（２）式の反応に従って液相
を生じて耐酸化被覆を形成すると同時に、単独であるい
はＣａＯとの化合物が高温域で固相となる酸化物を生成
して酸化保護層を強化し、かつＣＯを還元し炭素の損失
を抑制する。すなわち、複合的に耐火物の酸化を防止す
ることができる。ただし、ＣａＯ自体が上記（２）式に
従って生成されたＢ2 Ｏ3 と反応して液相の一部となる
ので、酸化防止剤の添加量を制限する必要があり、その
ためには硼化物中のＢの割合が少ない方が良い。
【００１４】すなわち、本発明で酸化防止剤として選択
した硼化物は、ＣＯで酸化されるとＢ2 Ｏ3 を生成して
ＣａＯと反応し、比較的広範囲で液相を生成し耐酸化被
覆となる。更に、酸化時に高融点かつＣａＯ存在下で固
相である酸化物あるいは化合物を生成するため、同時に
生成した液相と混在し、堅牢な酸化防止層を形成するこ
とができる。また、炭素も生成して自己補填するので一
層高い耐酸化効果を望むことができる。この場合に、上
記耐酸化被覆は耐食性に優れ、スポーリングの問題も生
じない。
した硼化物は、ＣＯで酸化されるとＢ2 Ｏ3 を生成して
ＣａＯと反応し、比較的広範囲で液相を生成し耐酸化被
覆となる。更に、酸化時に高融点かつＣａＯ存在下で固
相である酸化物あるいは化合物を生成するため、同時に
生成した液相と混在し、堅牢な酸化防止層を形成するこ
とができる。また、炭素も生成して自己補填するので一
層高い耐酸化効果を望むことができる。この場合に、上
記耐酸化被覆は耐食性に優れ、スポーリングの問題も生
じない。
【００１５】本発明の酸化防止剤の一例としてＺｒＢ2
の場合を示すと、以下に示す（５）及び（６）式に示す
反応により、ＺｒＯ2 とＢ2 Ｏ3 を生成し、Ｂ2 Ｏ3 −
ＣａＯ系の液相を生成し、同時に生成するＺｒＯ2 によ
り耐酸化層が強化される。また、ＣａＯとＺｒＯ2 の反
応生成物のＣａＯ・ＺｒＯ2 は、融点が高く（２３００
℃以上）優れた酸化防止層を形成することができる。
の場合を示すと、以下に示す（５）及び（６）式に示す
反応により、ＺｒＯ2 とＢ2 Ｏ3 を生成し、Ｂ2 Ｏ3 −
ＣａＯ系の液相を生成し、同時に生成するＺｒＯ2 によ
り耐酸化層が強化される。また、ＣａＯとＺｒＯ2 の反
応生成物のＣａＯ・ＺｒＯ2 は、融点が高く（２３００
℃以上）優れた酸化防止層を形成することができる。
【００１６】 Ｃ(c) ＋１／２Ｏ2 (g) →ＣＯ(g) （５） ＺｒＢ2 (s) ＋５ＣＯ(g) →Ｂ2 Ｏ3 (l) ＋ＺｒＯ2 (s) ＋５Ｃ(s) （６） その他に、ＨｆＢ2 、ＹＢ2 、ＴｈＢ4 、ＬａＢ4 、Ｇ
ｄＢ6 、ＹｂＢ6 等も同様の効果を奏することができ
る。この場合に、これら硼化物からなる酸化防止剤の添
加量は０．３〜２０重量部が適当である。また、酸化防
止剤としてＺｒＢ2 を用いる場合には、その添加量は
０．３〜１２重量部が好ましい。
ｄＢ6 、ＹｂＢ6 等も同様の効果を奏することができ
る。この場合に、これら硼化物からなる酸化防止剤の添
加量は０．３〜２０重量部が適当である。また、酸化防
止剤としてＺｒＢ2 を用いる場合には、その添加量は
０．３〜１２重量部が好ましい。
【００１７】酸化防止剤としての硼化物にはＣａの硼化
物は含まない。特開平４−３６２０６７号公報には酸化
防止剤としてＣａＢ6 を用いることが記載されている
が、このＣａＢ6 を使用すると、以下に示す（７）式の
反応が生じ、生成したＣａＯはＢ2 Ｏ3 と反応して液相
となり、本発明の（２）式に示すＭγＯδ(s) の酸化防
止層が生成されない。
物は含まない。特開平４−３６２０６７号公報には酸化
防止剤としてＣａＢ6 を用いることが記載されている
が、このＣａＢ6 を使用すると、以下に示す（７）式の
反応が生じ、生成したＣａＯはＢ2 Ｏ3 と反応して液相
となり、本発明の（２）式に示すＭγＯδ(s) の酸化防
止層が生成されない。
【００１８】 ＣａＢ6 ＋１０ＣＯ → ３Ｂ2 Ｏ3 ＋ＣａＯ＋１０Ｃ ……（７） 本発明において上記酸化防止剤が適用される耐火材とし
ては、ＣａＯを含む酸化物材料６５〜９５重量部と炭素
質材料５〜３５重量部の範囲で配合したものが用いられ
る。
ては、ＣａＯを含む酸化物材料６５〜９５重量部と炭素
質材料５〜３５重量部の範囲で配合したものが用いられ
る。
【００１９】ＣａＯを含む酸化物材料としては、Ｃａ
Ｏ、又はＣａＯとＺｒＯ2 及びＭｇＯのうち１種又は２
種との混合体を用いることができる。
Ｏ、又はＣａＯとＺｒＯ2 及びＭｇＯのうち１種又は２
種との混合体を用いることができる。
【００２０】また、炭素質材料としては、天然黒鉛、人
造黒鉛、無煙炭、キッシュグラファイト、ピッチコーク
ス、カーボンブラックのうち少なくとも１種を用いるこ
とができる。
造黒鉛、無煙炭、キッシュグラファイト、ピッチコーク
ス、カーボンブラックのうち少なくとも１種を用いるこ
とができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２２】（実施例１）ＣａＯを含む酸化物材料とし
ては、ＣａＣＯ3 （＞９９％）を１５００℃で３時間熱
処理した焼結ＣａＯを粉砕したもの（≦８８μｍ）を用
い、炭素質原料としては、天然黒鉛（＞９９％）を用
い、酸化防止剤としては、ＺｒＢ2 （≦１０μｍ）を用
いて、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０重量部、Ｚｒ
Ｂ2 ：３．３重量部の組成で混合した。次いで、その原
料３．１ｇを直径１６ｍｍの金型に入れて、２００ＭＰ
ａで加圧成形して試料を作製した。
ては、ＣａＣＯ3 （＞９９％）を１５００℃で３時間熱
処理した焼結ＣａＯを粉砕したもの（≦８８μｍ）を用
い、炭素質原料としては、天然黒鉛（＞９９％）を用
い、酸化防止剤としては、ＺｒＢ2 （≦１０μｍ）を用
いて、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０重量部、Ｚｒ
Ｂ2 ：３．３重量部の組成で混合した。次いで、その原
料３．１ｇを直径１６ｍｍの金型に入れて、２００ＭＰ
ａで加圧成形して試料を作製した。
【００２３】なお、試料作製にあたっては、耐酸化性の
相対的比較を目的としたので、実用の煉瓦の場合のよう
に結合剤（フェノール樹脂、ピッチ等）は添加しなかっ
た。
相対的比較を目的としたので、実用の煉瓦の場合のよう
に結合剤（フェノール樹脂、ピッチ等）は添加しなかっ
た。
【００２４】耐酸化試験は、一定の温度に保持されてい
る電気炉に試料成形体を入れ１４００℃及び１５００℃
で１０〜３０分間酸化させ、取り出して冷却後切断し、
電気炉内で上面側であって、側面の影響を受けていない
中心付近の均一に酸化されている部分を平均的脱炭層と
してその厚さを１ｍｍ間隔で測定する方法で実施した。
なお、脱炭層は試験後の表面より測定している。結果を
表１に示す。
る電気炉に試料成形体を入れ１４００℃及び１５００℃
で１０〜３０分間酸化させ、取り出して冷却後切断し、
電気炉内で上面側であって、側面の影響を受けていない
中心付近の均一に酸化されている部分を平均的脱炭層と
してその厚さを１ｍｍ間隔で測定する方法で実施した。
なお、脱炭層は試験後の表面より測定している。結果を
表１に示す。
【００２５】（実施例２、３、４）試料作成に供した原
料は実施例１と同じで、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０
重量部を一定としＺｒＢ2 の添加量を３．３、９．９、
１６．３重量部と変化させた。試料の作製方法は、実施
例１と同じとした。耐酸化性評価は、１５００℃で３０
分間の１条件とし、実施例１と同じ方法で脱炭層を測定
した。結果を表２に示す。
料は実施例１と同じで、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０
重量部を一定としＺｒＢ2 の添加量を３．３、９．９、
１６．３重量部と変化させた。試料の作製方法は、実施
例１と同じとした。耐酸化性評価は、１５００℃で３０
分間の１条件とし、実施例１と同じ方法で脱炭層を測定
した。結果を表２に示す。
【００２６】（比較例１）ＣａＯを含む酸化物材料とし
ては、ＣａＣＯ3 （＞９９％）を１５００℃で３時間熱
処理した焼結ＣａＯを粉砕したもの（≦８８μｍ）を用
い、炭素質材料としては、天然黒鉛（＞９９％）を用い
て、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０重量部を混合した後
に、その３．１ｇを直径１６ｍｍの金型に入れて２００
ＭＰａで加圧成形して試料を作製した。なお、試料作製
にあたっては、耐酸化性の相対的比較を目的としたの
で、実用の煉瓦の場合のように結合剤（フェノール樹
脂、ピッチ等）は添加しなかった。
ては、ＣａＣＯ3 （＞９９％）を１５００℃で３時間熱
処理した焼結ＣａＯを粉砕したもの（≦８８μｍ）を用
い、炭素質材料としては、天然黒鉛（＞９９％）を用い
て、ＣａＯ：９０重量部、Ｃ：１０重量部を混合した後
に、その３．１ｇを直径１６ｍｍの金型に入れて２００
ＭＰａで加圧成形して試料を作製した。なお、試料作製
にあたっては、耐酸化性の相対的比較を目的としたの
で、実用の煉瓦の場合のように結合剤（フェノール樹
脂、ピッチ等）は添加しなかった。
【００２７】耐酸化試験は、一定の温度に保持されてい
る電気炉に試料成形体を入れ１４００℃及び１５００℃
で１０〜３０分間酸化させ、取り出して冷却後切断し、
電気炉内で上面側であって、側面の影響を受けていない
中心付近の均一に酸化されている部分を平均的脱炭層と
してその厚さを１ｍｍ間隔で測定する方法で実施した。
なお、脱炭層は試験後の表面より測定している。結果を
表１に示す。
る電気炉に試料成形体を入れ１４００℃及び１５００℃
で１０〜３０分間酸化させ、取り出して冷却後切断し、
電気炉内で上面側であって、側面の影響を受けていない
中心付近の均一に酸化されている部分を平均的脱炭層と
してその厚さを１ｍｍ間隔で測定する方法で実施した。
なお、脱炭層は試験後の表面より測定している。結果を
表１に示す。
【００２８】（比較例２、３）試料は、比較例１の酸化
物材料と炭素質材料を使用し、ＣａＯ：９０重量部、
Ｃ：１０重量部とし、更に酸化防止剤として、Ａｌ及び
Ｂ4 Ｃを各々３．３重量部添加し、比較例１と同じ方法
で成形して作製し、これらを比較例２、３とした。耐酸
化性の評価も比較例１と同じ方法で実施した。結果を表
１に示す。
物材料と炭素質材料を使用し、ＣａＯ：９０重量部、
Ｃ：１０重量部とし、更に酸化防止剤として、Ａｌ及び
Ｂ4 Ｃを各々３．３重量部添加し、比較例１と同じ方法
で成形して作製し、これらを比較例２、３とした。耐酸
化性の評価も比較例１と同じ方法で実施した。結果を表
１に示す。
【００２９】
【表１】
【表２】 表１から明らかなように、実施例１（ＺｒＢ2 ３．３重
量部添加）は、無添加の比較例１より、明らかに耐酸化
性が高いことが確認された。Ａｌ添加の比較例２は、実
施例１に比べ、１４００℃での耐酸化性に劣るが、１５
００℃では耐酸化性が高い結果を示した。しかし、Ａｌ
の場合はＣａＯと反応して他の例より多量の液相を発生
したものと推測され、前述のスラグへの耐食性の問題や
Ａｌの気化による熱スポールの問題があり、むしろ実施
例３、４のように本発明の酸化防止剤の添加量を増量し
た方が、熱スポール及び耐食性の面では有利といえる。
量部添加）は、無添加の比較例１より、明らかに耐酸化
性が高いことが確認された。Ａｌ添加の比較例２は、実
施例１に比べ、１４００℃での耐酸化性に劣るが、１５
００℃では耐酸化性が高い結果を示した。しかし、Ａｌ
の場合はＣａＯと反応して他の例より多量の液相を発生
したものと推測され、前述のスラグへの耐食性の問題や
Ａｌの気化による熱スポールの問題があり、むしろ実施
例３、４のように本発明の酸化防止剤の添加量を増量し
た方が、熱スポール及び耐食性の面では有利といえる。
【００３０】また、比較例３（Ｂ4 Ｃ添加）は、ＭｇＯ
−Ｃ煉瓦で実用化しているものの、この試験の結果から
高温域（１５００℃）では、ＣａＯ約７０％でもＣａＯ
−Ｂ2 Ｏ3 系液相が生成するため、煉瓦のＣａＯが更に
溶解してＣａＯ−Ｃ煉瓦自体の肉厚が減少しているとい
う問題が有り、ＣａＯ−Ｃ煉瓦の酸化防止剤としては適
切とはいえない。
−Ｃ煉瓦で実用化しているものの、この試験の結果から
高温域（１５００℃）では、ＣａＯ約７０％でもＣａＯ
−Ｂ2 Ｏ3 系液相が生成するため、煉瓦のＣａＯが更に
溶解してＣａＯ−Ｃ煉瓦自体の肉厚が減少しているとい
う問題が有り、ＣａＯ−Ｃ煉瓦の酸化防止剤としては適
切とはいえない。
【００３１】以上から本発明は、従来の酸化防止機構に
比べ、ＣａＯ系炭素含有耐火物の酸化防止機構としては
優れた結果を示した。
比べ、ＣａＯ系炭素含有耐火物の酸化防止機構としては
優れた結果を示した。
【００３２】また、実施例２、３、４は本発明の酸化防
止剤の一例であるＺｒＢ2 の添加量を変化させた結果で
あり、その際の脱炭層の厚さ比較例１と比較して表２に
示し、図１にＺｒＢ2 の添加量と脱炭層の厚さとの関係
を示す。この場合、生成する液相を制約する必要があ
り、Ｂ4 Ｃで３重量部に相当するＺｒＢ2 添加量約１２
重量部程度までが好ましい範囲であり、表２、図１に示
す実験結果より、効果的な添加量は０．３〜１２重量部
程度となることがわかる。
止剤の一例であるＺｒＢ2 の添加量を変化させた結果で
あり、その際の脱炭層の厚さ比較例１と比較して表２に
示し、図１にＺｒＢ2 の添加量と脱炭層の厚さとの関係
を示す。この場合、生成する液相を制約する必要があ
り、Ｂ4 Ｃで３重量部に相当するＺｒＢ2 添加量約１２
重量部程度までが好ましい範囲であり、表２、図１に示
す実験結果より、効果的な添加量は０．３〜１２重量部
程度となることがわかる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、耐食性及び耐スポーリング性などを低下させること
なく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ系炭素含
有耐火物が提供される。
ば、耐食性及び耐スポーリング性などを低下させること
なく優れた耐酸化性を得ることができるＣａＯ系炭素含
有耐火物が提供される。
【図１】脱炭層厚さに及ぼすＺｒＢ2 の添加効果を示す
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 達人 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ＣａＯを含む酸化物材料６５〜９５重量
部と炭素質材料５〜３５重量部の範囲で配合した耐火材
１００重量部に、酸化防止剤として、融点が１７００℃
以上であり、以下の（１）及び（２）式に示す反応後に
融点が１７００℃以上の酸化物（ＭγＯδ）と炭素が生
成し、かつ酸化物（ＭγＯδ）とＣａＯの反応生成物の
融点が１７００℃以上となるＣａの硼化物以外の硼化物
の１種又は２種以上を０．３〜２０重量部の範囲で添加
してなることを特徴とするＣａＯ系炭素含有耐火物。 Ｃ(s) ＋１／２Ｏ2 (g) →ＣＯ(g) ……（１） ＭαＢβ(s) ＋ｘＣＯ(g) →ｙＢ2 Ｏ3 (l) ＋ＭγＯδ(s) ＋ｘＣ(s) ……（２） ただし、(s) は固体状態を表し、(g) はガス状態を表
し、(l) は溶融状態を表す。 - 【請求項２】 前記酸化防止剤として、０．３〜１２重
量部のＺｒＢ2 を用いることを特徴とする請求項１記載
のＣａＯ系炭素含有耐火物。 - 【請求項３】 ＣａＯを含む酸化物材料として、Ｃａ
Ｏ、又はＣａＯとＺｒＯ2 及びＭｇＯのうち１種又は２
種との混合体を用いることを特徴とする請求項１記載の
ＣａＯ系炭素含有耐火物。 - 【請求項４】 炭素質材料として、天然黒鉛、人造黒
鉛、無煙炭、キッシュグラファイト、ピッチコークス、
カーボンブラックのうち少なくとも１種を用いることを
特徴とする請求項１記載のＣａＯ系炭素含有耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5270528A JPH07126065A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | ＣａＯ系炭素含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5270528A JPH07126065A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | ＣａＯ系炭素含有耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07126065A true JPH07126065A (ja) | 1995-05-16 |
Family
ID=17487479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5270528A Pending JPH07126065A (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | ＣａＯ系炭素含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07126065A (ja) |
-
1993
- 1993-10-28 JP JP5270528A patent/JPH07126065A/ja active Pending
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