JPH09188571A

JPH09188571A - 樹脂結合炭素含有不定形耐火物

Info

Publication number: JPH09188571A
Application number: JP8002543A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamura; 隆山村; Hisanori Tsunomura; 尚紀角村; Masatsugu Kitamura; 匡譜北村; Hiroaki Ishida; 博章石田; Yoshiyasu Shirota; 良康城田
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、耐スポーリング性や強度特
性の向上に効果の大きい鱗状黒鉛等の炭素を含有し、且
つ耐食性に優れた不定形耐火物を提供することにある。【解決手段】本発明の樹脂結合炭素含有不定形耐火物
は、ペレット及び耐火材料からなる耐火性粉体部１００
重量部、及び樹脂液部３〜１５重量部からなる樹脂結合
炭素含有不定形耐火物において、該ペレットが、鱗状黒
鉛と耐火性骨材からなる混合物に結合剤を添加して加圧
形成することにより得られた最大寸法５〜１５ｍｍの単
一寸法のペレット(Ａ)と、ペレット(Ａ)の最大寸法の少
なくとも２倍以上で且つ１００ｍｍ以下の最大寸法にあ
る１種または２種の単一寸法のペレット(Ｂ)よりなり、
ペレット(Ａ)：ペレット(Ｂ)の重量比１：４〜４：１の
割合で構成されてなり、且つペレットの総量が耐火性粉
体部の６０〜８５重量％の範囲内にあることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉樋、混銑車、
取鍋、転炉、電気炉、脱ガス装置、タンディッシュ等の
製鉄用溶銑・溶鋼容器や、その他の高温下で用いられる
溶炉の内張り、裏張りに使用される樹脂結合炭素含有不
定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、耐火れんがの分野では、炭素
を含有したれんが、中でも鱗状黒鉛を用いた耐火物が、
スラグ成分の湿潤を抑制し、且つ耐スポーリング性に優
れるので、精錬炉などの侵食の激しい用途において広く
用いられている。一般に、鱗状黒鉛含有耐火物には、加
熱により炭素を形成する結合材が用いられている。

【０００３】一方、不定形耐火物の分野においても、各
種樹脂等を結合材として用いた炭素含有耐火物が開発さ
れてきたが、広く市場に浸透するには至っていない。

【０００４】また、特開昭57−92581号公報には、マグ
ネシアと黒鉛とを用い、バインダーとして縮合リン酸ソ
ーダ系バインダーとハイアルミナセメントとを用いた塩
基性キャスタブルが開示されており、また、黒鉛を５〜
３％添加することにより、耐食性が向上することも示さ
れている。しかしながら、添加混合した配合物に水を加
えて混練する場合、黒鉛が水に濡れ難く、更に、鱗状黒
鉛のような形状が偏平な黒鉛を用いると、分散性が悪
く、且つ材料の運動を妨害してしまうため、施工作業性
が著しく低下する。このため現実的には添加水分量を増
量してやる必要が生じ、結果的に充填密度の低い施工体
しか得られない。このような充填密度が低く、気孔率の
大きな施工体では、加熱工程で黒鉛が酸化されてしま
い、かえって耐食性が低下してしまうなど、黒鉛の利点
が充分に生かされないことが多い。

【０００５】また、ペレットを利用した炭素含有不定形
耐火物に関する従来の技術として、例えば特開平３−15
0272号公報には、鱗状黒鉛１０〜８０重量％、残部が耐
火性骨材を主材とし、これに結合剤を添加した配合物を
ブリケットマシーンで粒径１０〜６０ｍｍに成形後、加
熱処理して得られた加圧造粒物を、骨材全体に占める割
合で１０〜６０重量％配合することを特徴とした塩基性
質流し込み施工用耐火物の製造方法が開示されている。
この加圧造粒物は、低気孔率で、耐酸化性に優れ、造粒
物表面の摩擦が小さいので施工水分量を減少させること
ができるとしている。また、この方法により得られた塩
基性流し込み材は、熱膨張応力による亀裂の発生の問題
を解決したとしている。しかし、該流し込み材も水を用
いて施工するため、鱗状黒鉛を含有する加圧造粒物が水
と濡れ難いことは同様であり、且つ造粒物表面が平滑で
あるために周囲との結合力が弱く、強度の弱い施工体し
か得られない。また、実炉に使用すると稼働面に露出し
た造粒物は容易に抜け落ちてしまい、急激に損傷が進ん
でしまうという欠点があり、実用は困難と思われる。何
れにしても、炭素を含有した材料を水及び水を必要とす
る結合材を用いて施工または成形すること自体に大きな
問題があると考えるべきである。

【０００６】一方、特開平６−287072号公報には、耐火
性粉体部及び樹脂液部からなる樹脂結合炭素含有不定形
耐火物において、前記耐火性粉体部が、ペレット及び耐
火材料よりなり、該ペレットが少なくとも５重量％の鱗
状黒鉛及び／または炭素質繊維と残部が耐火材料からな
る混合物に結合剤として前記樹脂液部と同種の樹脂を用
いて加圧成形された気孔率３〜１２％のものであり、且
つ(ペレットの総炭素量)／(耐火性粉体部の総炭素量)の
重量比が０.５以上であることを特徴とする樹脂結合炭
素含有不定形耐火物が開示されている。該公報によれ
ば、樹脂は水よりも鱗状黒鉛になじみ易く、ペレットと
周囲のマトリックスの結合力も充分であり、充填性に優
れ且つ安定した結合組織を形成することができるとして
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような炭素含有
不定形耐火物において、充填性や結合性の面から改良が
なされてきたが、高圧プレスによって成形される同材質
のれんがには遠く及ばないのが現状である。従って、上
記不定形耐火物は、特に耐食性の点でれんがに大きく劣
るものであり、実用化は困難であった。

【０００８】従って、本発明の目的は、耐スポーリング
性や強度特性の向上に効果の大きい鱗状黒鉛等の炭素を
含有し、且つ耐食性に優れた不定形耐火物を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の樹脂結合
炭素含有不定形耐火物は、ペレット及び耐火材料からな
る耐火性粉体部１００重量部、及び樹脂液部３〜１５重
量部からなる樹脂結合炭素含有不定形耐火物において、
該ペレットが、鱗状黒鉛と耐火性骨材からなる混合物に
結合剤を添加して加圧形成することにより得られた最大
寸法５〜１５ｍｍの単一寸法のペレット(Ａ)と、ペレッ
ト(Ａ)の最大寸法の少なくとも２倍以上で且つ１００ｍ
ｍ以下の最大寸法にある１種または２種の単一寸法のペ
レット(Ｂ)よりなり、ペレット(Ａ)：ペレット(Ｂ)の重
量比１：４〜４：１の割合で構成されてなり、且つペレ
ットの総量が耐火性粉体部の６０〜８５重量％の範囲内
にあることを特徴とする。

【００１０】また、本発明の樹脂結合炭素含有不定形耐
火物において、ペレット(Ｂ)が小さい最大寸法のペレッ
ト(Ｂ₁)と、より大きい最大寸法のペレット(Ｂ₂)の２種
のペレットから構成される場合、ペレット(Ｂ₂)の最大
寸法がペレット(Ｂ₁)の最大寸法の少なくとも２倍以上
であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の樹脂結合炭素含有不定形
耐火物(以下、単に「不定形耐火物」という)では、炭素
質材料と結合材との濡れ性を確保することが安定した結
合組織を得るための必要条件であると考え、結合材及び
成形性を与える液体分として樹脂液部を用いる。本発明
の不定形耐火物に用いられる樹脂液部は、従来の炭素含
有耐火物に必要とされる特性と同様に、加熱後のカーボ
ンボンドを形成するためにできるだけ高い残炭率が望ま
れる。また、炭素質材料に対して濡れ性が良好なもので
なければならない。このような面で、フェノール樹脂、
フラン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユレア樹
脂、レゾルシノール樹脂、フリフリルアルコールの重合
物等が使用できるが、中でもフェノール樹脂が最も好適
であり、レゾール型、ノボラック型のいずれも良好に使
用できる。

【００１２】樹脂液部は、不定形耐火物の施工方法に応
じて、最適の粘度に調整した液を用いることが好まし
い。例えば、流し込み成形では、流動性を向上させるた
め、できるだけ粘度の低い方が施工し易く、樹脂液部の
粘度は、２０℃で１００センチポイズ程度以下のものが
好ましく、一方、スタンプ成形では、適度に粘度が高い
方が施工し易く、樹脂液部の粘度は、２０℃で５０セン
チポイズ程度以上のものが好ましい。いずれにしても、
樹脂液部の粘度は、樹脂の溶剤の種類及び添加量を変え
ることで調整可能である。溶剤としては一般に知られて
いるアルコール類、グリコール類等を使用できる。しか
し、ここで注意すべきことは、粘度を調整するために溶
剤の添加量を増加し過ぎると、溶剤は加熱により揮発、
燃焼してしまうので、加熱後の残留炭素量が減少し、結
合強度の低下を招く。従って、樹脂液部中の樹脂分の濃
度が少なくとも３５重量％以上であることが好ましい。

【００１３】なお、使用条件によって、施工後常温で硬
化させる必要がある場合には、樹脂を常温硬化させるた
めの硬化剤を添加することが必要がある。硬化剤には、
パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレ
ンスルホン酸、スルファミン酸、オキシカルボン酸、ア
ミノ酸等の酸性物質や各種エステル類が使用可能であ
る。これらの硬化剤は、その性状、即ち、粉末か、液体
か、樹脂と直接反応するか、二次的に反応するかなどの
違いにより、耐火性粉体部に添加、混合するか、樹脂液
部に混合するかを決定して使用することができる。

【００１４】また、１００〜２００℃程度の温間で施工
される場合や、施工後加熱養生される場合には、熱硬化
性タイプの樹脂、例えばレゾール型フェノール樹脂等を
用いるか、または熱可塑性のノボラック型フェノール樹
脂等に熱硬化性を与える硬化剤、例えばヘキサミン等を
添加してもよい。更に、高温で施工される場合には、硬
化剤を加えないで、熱可塑性の樹脂だけを使用すること
も可能である。

【００１５】なお、樹脂液部の配合割合は、後述する耐
火性粉体部１００重量部に対して３〜１５重量部の範囲
内である。樹脂液部の配合割合が５重量部未満ではスタ
ンプ施工のような施工法においても成形性が不足し、充
填性が低下するため、緻密な施工体を得るのが困難とな
るために好ましくなく、また、該配合割合が１５重量部
を超えると加熱後の気孔率が著しく増加し、強度や耐食
性が低下するために好ましくない。

【００１６】本発明の不定形耐火物においては、耐火性
粉体部に、鱗状黒鉛と耐火性骨材とを主材とし、これに
結合材を加えて加圧成形したペレットを使用する。

【００１７】前記のように、結合材として炭素に対して
濡れ易い樹脂液部を用いると、結合材と炭素質材料との
結合性は向上するが、それだけでは不定形耐火物として
の施工性はほとんど改善されない。鱗状黒鉛は、耐火材
料のような粒状物と比べ、表面積が大きいため、ここの
粒子表面を覆うための液体分を多く必要とする。また、
形状が偏平であったり、繊維状であるため、通常のミキ
サーでは混練し難く、均一に分散させることが困難であ
り、施工時においても材料粒子の運動を妨害し充填性を
低下させる。そこで、本発明の不定形耐火物では、この
ような施工作業性を低下させる原因である鱗状黒鉛を、
耐火原料と共にペレットに成形して粒状物として扱える
形状として使用するものである。

【００１８】本発明の不定形耐火物に用いるペレットに
配合される鱗状黒鉛は５〜３５重量％の範囲内が好まし
い。鱗状黒鉛の添加量が５重量％未満の場合には、鱗状
黒鉛を耐火原料と共にペレット化して使用する必要がな
い。少なくとも５重量％以上の鱗状黒鉛を含有するペレ
ットでなければ、本発明の効果が明確に現れない。ま
た、鱗状黒鉛の添加量が３５重量％を超えると、加熱さ
れた場合に、酸化による黒鉛の消失が激しくなって気孔
率が増大し、かえって耐スラグ性が低下するため、期待
した効果が得られなくなるために好ましくない。

【００１９】また、ペレットには、鱗状黒鉛に加えて、
炭素質材料として、人造黒鉛、コークス、カーボンブラ
ック等の炭素や、樹脂粉末、ピッチ粉等の加熱により炭
素を形成する材料を併用することもできる。これらの炭
素質材料を配合する場合、その配合量は１０重量％以下
が好ましい。炭素質材料の配合量が１０重量％を超える
と耐スラグ性、耐酸化性が低下し、耐食性の低下を招く
ために好ましくない。

【００２０】ペレットを構成する鱗状黒鉛及び炭素質材
料以外の要素は耐火原料である。ペレットに使用される
耐火原料は特に限定されるものではないが、不定形耐火
物全体を構成する主たる耐火材料と同質の耐火原料が好
ましい。例えば、アルミナ−カーボン質不定形耐火物の
場合には、ペレットに使用される耐火原料も、アルミナ
を主体とするものが好ましく、また、マグネシア−カー
ボン質不定形耐火物の場合には、マグネシアを主体とし
たものが好ましい。なお、耐火性粉体部のペレット以外
の耐火原料と、ペレットとの結合強度を安定なものにす
るために、両者の特性の差異を考慮して高温下で使用さ
れる状態で、不要な歪み等を生じさせないよう配慮する
ことが好ましい。ペレットへの耐火原料の配合量は６５
〜９５重量％の範囲内である。

【００２１】ペレットを成形するに当たって、用いられ
る結合材は特に限定されるものではない。加熱昇温時並
びに高温下での使用時において、施工体全体として安定
した結合を保つには、不定形耐火物全体を結合する樹脂
液部と同種の樹脂を結合材として用いてペレットを成形
することは有効な手段である。しかしながら、本発明の
不定形耐火物はペレットを多量に含有するため、ペレッ
トそのものの品質が施工体全体の品質を決定する重要な
要素となる。従って、同種の樹脂を結合材に用いたこと
によってペレットそのものの品質が低下した場合、施工
体全体として品質が低下することがある。このような場
合を想定して、不定形耐火物全体を結合する結合材の種
類に拘わらず、ペレット自体の品質に対して最適な結合
材を使用することができる。

【００２２】なお、結合材の配合量は、前記鱗状黒鉛、
耐火原料、適宜炭素質材料の合計量１００重量部に対し
て外掛で２.５〜８重量部の範囲内である。結合材の配
合量が２.５重量部未満の場合には、鱗状黒鉛が分散し
にくく、混練が困難になり、また、成形性が低下するた
めに好ましくなく、また、８重量部を超えると成形時に
亀裂が発生し易くなり、また、加熱による揮発分の蒸発
が激しく、気孔率の増大を招くために好ましくない。

【００２３】上記原料を配合してなる混合物をペレット
へ成形する方法について、種々検討した結果、少なくと
も加圧して造粒する方法でなければ、鱗状黒鉛を含有す
る混合物を均質に且つ緻密にペレット状に成形すること
は困難であることが判明した。ペレットを構成する材
料、特に変形できない耐火原料の粒度や、必要とするペ
レットの大きさにより、使用できる成形機の形式が左右
されるが、例えば単発型、圧縮ロータリー型の打錠形造
粒機、ブリケット形造粒機、高圧力の押出式ディスクペ
レッター等を使用することが好ましい。

【００２４】なお、上述のようにして加圧成形された造
粒物は、そのまま放置することにより結合材を硬化させ
てもよく、また、１５０〜３００℃で１〜１０時間程度
加熱処理することにより結合材を硬化させることもでき
る。

【００２５】また、本発明の不定形耐火物では、気孔率
が３〜１２％のペレットを用いるのが好ましい。ペレッ
トの配合、成形方法によっては、気孔率を３％未満にす
ることも可能であり、ペレット自体を考えれば、気孔率
が小さい方が、耐食性に優れ、強度も高く、良好である
と判断される。しかし、不定形耐火物全体においては、
ペレットは他の耐火材料と同様に粒として挙動する。従
って、個々のペレットの気孔率が低すぎると、不定形耐
火物全体として施工した時、結合材である樹脂液部が充
分にペレットに浸潤することができず、表面接着にとど
まり、強固な結合組織を形成することができない。一
方、ペレットの気孔率が１２％を超えると、ペレット自
体の耐食性が低下し、また、強度が不足して混練中に割
れを生じることがある。また、高気孔率のペレットで
は、鱗状黒鉛の添加による充填性の悪さをカバーするた
め、わざわざペレットに成形した意味はなくなる。この
ような理由から、ペレットの気孔率は３〜１２％程度が
好ましく、３〜７％がより好ましい。

【００２６】本発明の不定形耐火物では、ペレットとし
て、最大寸法５〜１５ｍｍの単一寸法のペレット(Ａ)
と、ペレット(Ａ)の最大寸法の２倍以上で、かつ１００
ｍｍを超えない１種または２種の単一寸法のペレット
(Ｂ)を、ペレット(Ａ)：ペレット(Ｂ)の重量比１：４〜
４：１の割合で使用し、かつペレットの総量が耐火性粉
体部の６０〜８５重量％の範囲内で使用するところに特
徴がある。

【００２７】なお、本明細書において、ペレットの「最
大寸法」は球形状の場合は、その直径、それ以外の形状
の場合には、その最大長さのことを言い、また、「単一
寸法」はペレットにおいて形状が同一で、大きさが同一
寸法のことを示す。

【００２８】加圧成形されたペレットは、基本的には同
材質のれんがとほぼ同程度の品質を具備しており、耐食
性及び強度において優れている。しかしながら、不定形
耐火物に含まれるペレットの総量が耐火性粉体部の６０
重量％未満であると、不定形耐火物全体の耐食性は組織
の緻密でないペレット以外の耐火原料の耐食性に律され
て、ペレットを使用する効果が少なくなる。ペレットの
高耐食性を充分に生かすためには、ペレットの総量をで
きるだけ多くし、耐火性粉体部のペレット以外の耐火材
料の割合を少なくすることが必要である。よって、ペレ
ットは耐火性粉体部に占める割合で６０重量％以上であ
ることが好ましい。また、耐火性粉体部に占めるペレッ
トの割合が８５重量％を超えると、耐火性粉体部に占め
る微粉の割合が少なくなりすぎて、粒度構成が不適切と
なり、流動性が低下するなど、施工が非常に困難とな
る。従って、耐火性粉体部に占めるペレットの割合は６
０〜８５重量％の範囲内、より好ましくは６５〜８０重
量％の範囲内である。

【００２９】本発明では、ペレットの含有量を多くする
ための手段として最大寸法の異なるペレット(Ａ)と、１
種または２種のペレット(Ｂ)を併用するものである。

【００３０】一番小さいペレット(Ａ)は、その最大寸法
が５〜１５ｍｍの範囲内のものである。最大寸法が５ｍ
ｍ未満のペレットは、気孔率のばらつきが大きく、安定
した物性のものが得られにくいために好ましくない。ま
た、ペレット(Ａ)の最大寸法が１５ｍｍを超えると、ペ
レット(Ｂ)の最大寸法が大きくなり過ぎて、混練し難く
なるために実用的ではない。

【００３１】ペレット(Ａ)と組み合わせて使用する１種
または２種のペレット(Ｂ)の最大寸法は、ペレット(Ａ)
の最大寸法の２倍以上であり、且つ最大でも１００ｍｍ
を超えないものとする。ペレット(Ａ)とペレット(Ｂ)の
最大寸法の差が２倍未満であると、ペレット(Ｂ)の隙間
をペレット(Ａ)で埋めることができず、結果的に１種類
のペレットを用いた場合とほとんど変わらない充填率し
か得ることができない。ペレット(Ａ)とペレット(Ｂ)の
最大寸法の差が２倍以上あれば、ペレット(Ｂ)の隙間を
ペレット(Ａ)が埋めるようになり、ペレットの充填率が
向上する。基本的には、両者の最大寸法の差は２倍以上
あればよいが、実用的にはペレットが余り大き過ぎると
混練性や施工性の低下を招くことになるため、ペレット
(Ｂ)の最大寸法が最大でも１００ｍｍを超えない範囲と
することが好ましい。また、ペレット(Ｂ)が小さい最大
寸法のペレット(Ｂ₁)と、より大きい最大寸法のペレッ
ト(Ｂ₂)の２種のペレットから構成される場合、上記と
同様の理由により、ペレット(Ｂ₂)の最大寸法がペレッ
ト(Ｂ₁)の最大寸法の少なくとも２倍以上であることが
好ましい

【００３２】本発明の不定形耐火物においては、ペレッ
ト(Ａ)と、１種または２種のペレット(Ｂ)を１：４〜
４：１の重量比で配合する。ペレット(Ａ)とペレット
(Ｂ)の配合比率は、ペレットの充填率に大きく影響す
る。ペレットの最大寸法の差が充分にあれば、適当な配
合比率にすることにより、充填率は少なからず向上す
る。この場合、ペレットの最大寸法や形状によって、最
大充填率となる配合比率は決まってくる。ただし、最大
充填率となる配合比率が例えば流動性などの他の特性に
とって最適であるとは限らない。これらのことを考慮し
てペレット(Ａ)とペレット(Ｂ)の配合比率を決定するこ
とが好ましい。しかしながら、ペレット(Ａ)／ペレット
(Ｂ)の重量比が１：４を超えるか、または該重量比が
４：１未満となると、充填率の向上はわずかしかなく、
異なる最大寸法を有するペレットを配合する意味がな
い。従って、充填率の向上の効果が充分に得られるよう
にするため、ペレット(Ａ)と、１種または２種のペレッ
ト(Ｂ)とを１：４〜４：１の重量比で配合することが好
ましい。

【００３３】なお、本発明の不定形耐火物に使用するペ
レットは、成形されたそのままの形状であることが必要
である。大型形状に成形した後、破砕等により粒状とし
たものは、破砕された粒の表面に、鱗状黒鉛等の一端が
現れ、施工性が低下するので好ましくない。

【００３４】また、本発明の不定形耐火物に使用するペ
レットは最大寸法の差だけでなく、目的により、材質や
製造方法の違うものであってもよい。

【００３５】本発明の不定形耐火物の耐火性粉体部は、
基本的には従来の炭素含有不定形耐火物と同様に耐火材
料と炭素質材料とその他の添加物とからなる。ここで、
本発明の不定形耐火物では、耐火材料と同様に粒状物と
して扱える炭素質材料の一種として前記ペレットを併用
するものであり、耐火性粉体部中の総炭素量の５０重量
％以上がペレットから供給されるようにペレット中の鱗
状黒鉛並びに他の炭素質材料の配合量やペレットの配合
量を調整することが好ましい。不定形耐火物全体に必要
な炭素源において、ペレットから供給される炭素量が少
ない、即ち、ペレット以外の耐火性粉体部に直接混合使
用する炭素質材料が多いと、鱗状黒鉛のような偏平な形
状の炭素の場合、成形時の充填性が得られず、高気孔率
で低強度の施工体しか得られない。耐火性粉体部中の総
炭素量の５０重量％以上がペレットから供給されるよう
にすることにより、低気孔率で高強度の安定した施工体
を得ることができる。

【００３６】本発明の不定形耐火物の耐火性粉体部にお
けるペレット以外の耐火材料は、特に限定されるもので
はなく、ペレットを構成する耐火材料と類似の性質をも
つ耐火材料が好ましい。耐火材料の種類は、本発明の不
定形耐火物が使用される用途の環境、例えば使用温度、
雰囲気成分、スラグ成分等によって選択することが好ま
しく、高炉樋や混銑車等の比較的酸性度の強いスラグに
さらされる用途では、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉＣ等を主体とする酸性ないし中性の耐火材料がよく、
一方、転炉や電気炉等の塩基度の比較的高いスラグに対
してはＭｇＯ、ＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃等を主体と
する塩基性ないし中性の耐火材料が適当である。

【００３７】ペレットと耐火材料とからなる耐火性粉体
部中の総炭素量は、少なくとも５重量％以上が好まし
い。５重量％未満では炭素添加の効果が少なく、一方、
実用的には、３５重量％以下の量で充分な効果がある。
また、これらの耐火性材料は、不定形耐火物のそれぞれ
施工方法に応じた適切な粒度構成となるように調整され
て用いられるべきである。例えば、振動流し込み施工の
の場合には、流動性を重視して粗粒ないし微粉域までの
連続粒度とすることが一般的である。他の施工方法とし
て、スタンプ、振動加圧、吹付、こて塗り、圧入等があ
るが、それぞれの施工性、充填性を考慮して粒度調整を
行った耐火材料を用いることが好ましい。流動性改善、
充填性の向上のために、超微粉を添加した粒度配合が必
要な場合がある。

【００３８】本発明の不定形耐火物の耐火性粉体部に
は、ペレットとは別に炭素質材料を少量添加した方が良
いことがある。前記したように、充填性の面からは鱗状
黒鉛等を混合しない方がよいが、ペレットはあくまでも
粒であり、粉ではないので、炭素質材料の全量をペレッ
トに依存する配合物の場合、微粉マトリックス部には結
合材である樹脂液部の炭化による炭素分以外に炭素質材
料がない状態となり、ペレットとの間に熱的、機械的特
性差が生じ、かえって好ましくない状態となることがあ
る。これは、特に、総炭素量が２０重量％以上のような
炭素量の多い不定形耐火物で顕著である。そこで、耐火
性粉体部には、施工性、即ち、成形性を余り阻害しない
炭素質材料として、できるだけ人造黒鉛、コークス、カ
ーボンブラック等や、鱗状黒鉛をピッチや樹脂でコーテ
ィングしたものや、耐火性微粉と強制混合するなどの前
処理によって造粒物とした形態で炭素を添加することが
好ましい。このときの添加量は耐火性粉体部の総炭素量
のおよそ１０〜５０重量％であれば、実用上ペレットと
微粉マトリックス部との差は問題ない程度となる。

【００３９】なお、本発明の不定形耐火物の耐火性粉体
部には、微粉の分散性を高めるために少量の界面活性剤
を添加することが可能である。更に、加熱後の樹脂の炭
化によるカーボンボンドを安定にさせたり、熱間強度を
向上させるために、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ等の金属粉または
合金粉や、ＳｉＣ、Ｂ₄Ｃ、ＣａＢ₆等の炭化物や硼化物
等を添加することもできる。樹脂液部の炭化によるカー
ボンボンドを補強するために、粉末の樹脂や、ピッチ、
メソフェーズカーボン等の加熱により炭素を生成する粉
末状の材料を少量添加することも可能である。また、こ
れらの界面活性剤、金属粉、合金粉、炭化物、硼化物、
炭素生成材料などをペレット中に少量添加することも可
能である。

【００４０】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の不定形耐火物
を更に説明する。以下の表１に示す配合割合にて５種類
の最大寸法の異なるＭｇＯ−Ｃ質ペレットを作成した。
なお、ＭｇＯ−Ｃ質ペレット１及び２は、単発型のブリ
ケット造粒機、ＭｇＯ−Ｃ質ペレット３〜５は、圧縮ロ
ータリー型のブリケット造粒機を用いて加圧成形したも
ので、いずれも結合材にはレゾール型フェノール樹脂を
使用し、成形後２００℃で５時間加熱処理を行った。

【００４１】

【表１】

【００４２】これらのＭｇＯ−Ｃ質ペレットを用いて表
２に示す不定形耐火物を調製した。なお、比較品５を除
いて振動機により振動をかけながら流し込み施工するこ
とにより成形体を得た。また、比較品５においては、プ
レス成形により成形体を得た。これらの成形体はそれぞ
れ２００℃で５時間加熱した後、所定の形状に切り出
し、回転ドラム方式で侵食試験を行った。なお、耐食性
指数は比較品１０の侵食量を１００とした時の相対侵食
量として示した。また、４０×４０×１６０ｍｍに切り
出した後、還元雰囲気下で１０００℃−３時間加熱を行
い、見掛気孔率を測定した。

【００４３】

【表２】

【００４４】なお、表２中、ピッチコート鱗状黒鉛は、
微粉鱗状黒鉛をピッチで造粒して親水性を付与したもの
である。

【００４５】表２から明らかなように、本発明品は気孔
率が低く高耐食性であり、比較品５(れんが)に迫る耐食
性を示している。一方、比較品１はペレットを使用しな
い不定形耐火物であるが、気孔率が高く、耐食性も低
い。比較品２は１種類のペレットを使用したものである
が、ペレットを用いないものに比べれば良い試験結果を
示しているが、本発明品に比べてペレットの含有量が少
ないために気孔率がやや高く、耐食性はかなり劣る。ま
た、比較品３は１種類のペレットを更に多量に配合した
ものであるが、ペレットが多すぎて、ペレット以外の耐
火性粉体部がペレットの間隙に充填しきらず、当然のこ
とながら気孔率は著しく高くなり、耐食性も非常に低く
なる。比較品４は２種類のペレットを用いてペレットの
含有量を多くしたものであるが、ペレットの最大寸法の
差が１.５倍しかないために、大きなペレットの間隙に
小さなペレットが充分に充填せず、気孔率、耐食性の向
上はわずかである。

【００４６】

【発明の効果】鱗状黒鉛は、耐火物の耐スポーリング性
や耐スラグ性向上のために非常に効果的な材料であり、
既に耐火れんがにおいては広く使用されているが、不定
形耐火物の場合には、特に成形性を低下させることに起
因して満足な充填性を得るのが困難であった。本発明の
不定形耐火物によれば、鱗状黒鉛を多量に添加使用して
も、充填性に優れ、低気孔率である施工体を容易に得る
ことができる。従って、鱗状黒鉛を含有しつつ、緻密で
高強度の施工体が得られるので、炭素質材料のスラグに
対する濡れ性が悪いという性質によって、スラグ浸潤が
少なく、スラグ侵食抵抗性に優れた不定形耐火物を得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石田博章大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (72)発明者城田良康大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペレット及び耐火材料からなる耐火性粉
体部１００重量部、及び樹脂液部３〜１５重量部からな
る樹脂結合炭素含有不定形耐火物において、該ペレット
が、鱗状黒鉛と耐火性骨材からなる混合物に結合剤を添
加して加圧形成することにより得られた最大寸法５〜１
５ｍｍの単一寸法のペレット(Ａ)と、ペレット(Ａ)の最
大寸法の少なくとも２倍以上で且つ１００ｍｍ以下の最
大寸法にある１種または２種の単一寸法のペレット(Ｂ)
よりなり、ペレット(Ａ)：ペレット(Ｂ)の重量比１：４
〜４：１の割合で構成されてなり、且つペレットの総量
が耐火性粉体部の６０〜８５重量％の範囲内にあること
を特徴とする樹脂結合炭素含有不定形耐火物。
【請求項２】ペレット(Ｂ)が小さい最大寸法のペレッ
ト(Ｂ₁)と、より大きい最大寸法のペレット(Ｂ₂)の２種
のペレットから構成される場合、ペレット(Ｂ₂)の最大
寸法がペレット(Ｂ₁)の最大寸法の少なくとも２倍以上
である請求項１記載の樹脂結合炭素含有不定形耐火物。