JPH10231181A - フェノール樹脂でりん状黒鉛を原料粒子の表面に熱間 固着させた耐火物原料を使用したキャスタブル耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製鋼用溶鋼取り鍋は炉内製錬法の導入などで耐火物にと
って益々苛酷な条件になりつつある。特にスラグライン
では浸食が激しいため，電融マグネシア原料を主体に，
りん状黒鉛とフェノール樹脂を混和した含炭素複合耐火
れんがが使用されているが近年，施工の簡略化などのた
めに耐火れんがに替え不定形耐火物，特にキャスタブル
耐火物の使用が望まれている。所が比重の軽いりん状黒
鉛と比重の重いマグネシア原料を均一に混合させること
が技術の障壁となっている。本発明において対策として
比重差のない含炭素原料を創造した。 【構成】比重の重いマグネシア原料などのセラミック系
耐火原料の粒子の表面に，りん状黒鉛などの比重の軽い
炭素系原料を，熱硬化性フェノール樹脂によって熱間で
固着させ，両者の比重が平均化された含炭素複合セラミ
ック原料を創造し，その原料を用いて遍在のない含炭素
キャスタブル耐火物をつくり，条件の厳しい製鋼用窯炉
で使用して成果をあげた。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】ＩＣＰによる，セクシヨンＣ
化学・冶金，サブセクシヨン化学，クラス０４

【産業上の利用分野】

【０００１】本発明は製鉄製鋼炉用或いは非鉄金属精錬
用不定形耐火物に関するものである。更に詳しくは，本
発明は製鉄製鋼工場の溶鋼取り鍋，或いは精錬用取り
鍋，加えて非鉄金属精錬炉用の内張り流し込みキャスタ
ブル耐火物に関するもので，高温下の流動溶融金属並び
にスラグに対し優れた耐食性を保持させるために，耐火
物原料の表面にりん状黒鉛及び炭素系材料をフェノール
樹脂等の樹脂で熱間固着させた含炭素セラミック系耐火
物原料の使用を最大の特長とするキャスタブル耐火物で
ある。含炭素セラミック系耐火物原料を使用した結果，
流し込み材に均一に炭素成分を分布させることが可能と
なり，キャスタブル耐火物の損耗が減少し，耐火物の使
用原単位を低下させることが出来た。

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】

【０００２】製鋼工場の溶鋼用取り鍋，及び精錬用取り
鍋，或いは非鉄精練炉の内張り用耐火物は，一般に天然
産マグネサイトを硬焼あるいは電融したマグネシア原
料，または合成マグネシア原料を主原料として，りん状
黒鉛とフェノール樹脂とを調合して加圧成形したマグネ
シア・黒鉛系複合耐火れんがが多く使用されている。ま
た電融或いは合成アルミナ原料を使用したアルミナ・黒
鉛系複合耐火れんが，更にアルミナにマグネシア原料を
加えたスピネル・黒鉛系複合耐火れんが，加えてドロマ
イトを主原料としたドロマイト・黒鉛系複合耐火れんが
などが使用されている。マグネシア・黒鉛系複合耐火れ
んがは各種マグネシアを主原料として，りん状黒鉛１０
〜３０重量％とフェノール樹脂２〜３％を加えて加熱混
練した杯土を，成型用の金型に入れ，真空プレスなどを
用いて高圧力で加圧製造するためマグネシア原料とりん
状黒鉛が十分に混和された複合耐火物となっている。ア
ルミナ・黒鉛系，スピネル・黒鉛系，ドロマイト・黒鉛
系複合耐火れんがの製造もマグネシアの場合とほぼ同じ
である。

【０００３】マグネシア・黒鉛系，アルミナ・黒鉛系，
スピネル・黒鉛系，ドロマイト・黒鉛系複合耐火れんが
は，いずれも含有するりん状黒鉛がフェノール樹脂と共
に，セラミック系耐火原料と複合効果を発揮して，高温
下激しい流動性の溶鋼或いはスラグに対し極めて優れた
耐浸食性を発揮している。しかしながら，これらの耐火
れんがの欠点は施工性に問題がある。詳しくは，耐火れ
んがの施工に要する時間が長いこと，施工の熟練工が不
足していることである。加えて耐火れんがの形状別，品
質別発注や在庫管理など煩雑である。そこで，解決策と
して不定形耐火物の利用，その中で流し込み施工が出来
るキャスタブル耐火物の利用試験が行われ，徐々に成果
をあげてきた。

【０００４】流し込みのキャスタブル耐火物の使用にあ
たって，技術的に問題となったのはりん状黒鉛などの炭
素分を調合する技術が困難であったことである。それは
キャスタブル耐火物の中に炭素分を均一に分散させるこ
とが出来ない点であり，更に致命的なことは炭素分の中
で一番耐食効果のあるりん状黒鉛が軽く，薄片状のた
め，そのままキャスタブル耐火物に調合しても流し込み
の際，浮上して使用できないことである。従って現在は
細粒の人造黒鉛を用いているものの，それとて均一性に
問題があり，炭素質材料を入れた効果が十分に発揮され
ていないのが現状である。従って現在のところ，含炭素
マグネシアなど含炭素セラミック系複合キャスタブル耐
火物は未完成の状態にある。

【０００５】現在試みられている含炭素セラミック系キ
ャスタブル耐火物の製造及び施工方法はマグネシア原料
などのセラミック系耐火原料を主成分として，合成黒鉛
粉末或いは細粒を５重量％程と，粉末フェノール樹脂と
粉末ピッチ，更に酸化防止剤を各々数重量％添加し，そ
れにアルミナセメントや分散材など，キャスタブル耐火
物に必須な原料を加えた後，適量の水分を添加しミキサ
ーで混和し，所定の流動性に調整した上，製鋼用取り鍋
の内側に予めセットした型枠の中に流し込んでいる。型
枠中で硬化したキャスタブル耐火物は十分な乾燥工程を
経た後，使用される。この方法は考え方において，従来
の含炭素耐火れんがの方法を踏襲しただけのもので，流
し込み用不定形耐火物の性質を全く考慮に入れていない
と云っても良い。極言すれば，ただ単に普通の流し込み
耐火物に炭素分等を混合しただけのものである。

【０００６】キャスタブル不定形耐火物の製造と施工の
両面で求められる条件は流し込みの際，構成原料に水分
を添加混合して生成したスラリーの均一性である。スラ
リーが均一でなければ，流し込みによって充填されるキ
ャスタブル不定形耐火物に成分の遍在が生じ，平均した
所定の性能を得ることが出来ない。特に比重の軽いりん
状黒鉛などと，マグネシア原料などの比重の重いセラミ
ック系原料とが混合したスラリーでは，上下の遍在が起
こり，黒鉛などの炭素分は上部に，重いセラミック系原
料は下部に遍在してしまう傾向が生じる。特に最近の低
セメントキャスタブル耐火物は，激しい振動を与えて硬
化させるために，軽い物質は気泡と共にスラリーの表面
に浮上してしまう。従って，以上の遍在を克服すること
が現在の技術的問題点であり，特に添加した炭素質原料
が遍在しないような技術の確立が当面の緊急課題であ
る。

【発明が解決しようとする手段】

【０００７】本発明は含炭素キャスタブル耐火物の施工
の際の炭素原料の遍在を防止するための有効な方法であ
る。その基本的技術概念はキャスタブル耐火物を構成す
る各原料間の比重差を出来る限り小さくすることであ
る。キャスタブル耐火物はその施工に当たって，構成す
る粉粒体に水分を添加し，スラリー状で型枠に流し込
み，更に振動を与えて硬化させ耐火物とするために，そ
の間に構成原料が遍在してしまう傾向がある。特に原料
間の比重差が大きいと遍在は助長し，極端な例として，
比重の重いマグネシア原料などのセラミック系原料など
に，りん状黒鉛を添加すると，りん状黒鉛は軽くて薄片
のため，スラリーの表面に浮上集合し製品とならない。
そのため微粒状の合成黒鉛をりん状黒鉛の変わりに使用
することが試みられているものの，比重差を克服出来
ず，複合キャスタブル耐火物としての特性を発揮出来て
いない。

【０００８】そこで本発明では比重差をなくす極めて有
効な方法として，比重の重いマグネシアやアルミナなど
のセラミック原料の粉粒体の表面に，比重の軽いりん状
黒鉛などの炭素系原料をフェノール樹脂などで熱間コー
チングした含黒鉛複合セラミック原料を使用することに
よって，比重差の問題を根本的に解決した。比重の軽い
りん状黒鉛は比重の重いセラミック原料の表面に強固に
付着しているため，両者は比重差によって分離しないこ
とが最大の特徴である。

【０００９】更に含炭素複合セラミック耐火物が高温下
対流する溶鋼及びスラグに対して耐浸食性に優れている
理由は，セラミック原料とりん状黒鉛などの炭素原料，
及びフェノールとが分離せずに複合物として存在するこ
とであるが，本発明の含炭素複合耐火物原料の使用によ
ってその要件が満たされている。その上，りん状黒鉛な
どの炭素分がフェノール樹脂によってセラミック原料へ
加熱固着させていることが苛酷な浸食に対する抵抗性を
向上させることに効果がある。

【００１０】流し込み用キャスタブル耐火物に使用する
骨材原料が具備する条件は，スラリーの流動性を向上さ
せうために，原料の吸水性が低いことが望ましい。本発
明は炭素系原料をフェノール樹脂の熱硬化によってセラ
ミック原料に強固に付着させているために含炭素複合セ
ラミック原料の吸水性が小さく，そのためスラリーの流
動性に優れている。

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する。

【００１１】マグネシア原料を電気溶融した電融マグネ
シアを使用する。その化学分析値の一例を

【表１】 に示す。電融マグネシアはロールミルで粉砕し３．０〜
０．１ｍｍの粒径に篩分けする。一方，粒径２５０μｍ
〜０．１μｍ，炭素含有量９８．５％以上の天然りん状
黒鉛を用意する。その粒度の一例を

【表２】 に示す。篩分けした３．０〜０．１ｍｍの電融マグネシ
ア１００重量％に対し，天然りん状黒鉛１０重量％を回
転式加熱混合機に入れ１６０〜１５０℃の温度範囲で良
く加熱混合し，次の工程の樹脂コーテイング機に入れ
る。電融マグネシアとりん状黒鉛の加熱混合物の温度が
１１０℃〜１２０℃になったところで，熱硬化性のフェ
ノール樹脂を３〜４重量％添加し，更に樹脂の硬化助剤
のヘキサミン溶液を加え，良く撹拌する。その結果，電
融マグネシアの表面にフェノール樹脂によって，りん状
黒鉛が熱間固着される。それを冷却させ，含炭素電融マ
グネシア複合原料（１）がつくられる。

【００１２】りん状黒鉛を熱間固着する原料は天然産マ
グネサイトまたは海水から合成された電融マグネシアの
ほか，天然産マグネサイトの硬焼品，海水マグネシアな
どのマグネシア系原料に限らず，電融アルミナ，焼結ア
ルミナ，電融スピネル，焼結スピネル，電融ムライト，
焼結ムライト，電融ドマイト，焼結ドロマイト，焼結マ
グネシア・ドロマイト等々，あるいはそれらの混合物の
耐火物原料も上記と同じ方法で，りん状黒鉛のほか合成
黒鉛など炭素原料をフェノール樹脂によって，表面に熱
間固着することが出来る。炭素原料を表面に固着するた
めの熱硬化性のフェノール樹脂はノボラックタイプであ
っても，レゾールタイプであっても良い。以上のセラミ
ック系耐火物原料にりん状黒鉛などの炭素系原料を熱間
でフェノール樹脂によって表面に固着させた複合原料の
使用が本発明の特長であり，これらを含炭素複合セラミ
ック系耐火物原料（１）と呼ぶ。

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する。

【実施例】

【００１３】容量９０トンの炉内精練の溶鋼取り鍋の内
張り用に使用した流し込みキャスタブル耐火物に本発明
品の含炭素複合マグネシア原料（１）を調合したが，従
来の非炭素含有キャスタブル耐火物とくらべて，約３割
程炉材の耐用が向上した。その調合例を

【表３】 に示す。

【表３】の調合の流し込みキャスタブル耐火物の施工で
はスラリーの流動性も良好で，そのうえ構成原料の遍在
も起こらず，硬化状況も正常であった。物性試験のた
め，同一スラリーを試験用金枠に流し込み，２４時間養
生後，１０５℃で１２時間乾燥したテストピースの常温
圧縮強さは４１．３（ＭＰａ），見かけ気孔率１０．５
（％），かさ比重２．８８であった。

【発明の効果】本発明の効果を詳細に説明する。

【００１４】製鋼用溶鋼取り鍋の内張り耐火物としての
定形の耐火れんがは，現場施工の流し込みキャスタブル
耐火物に移行する傾向にあるが，近来の取り鍋における
ガスバブリングを伴った精錬工程の導入によって，高温
下激しい対流をする溶鋼或いはスラグに耐える耐火物は
現在のところ，不定形耐火物は成果をあげていない。特
に激しい浸食にさらされるスラグライン部では耐火れん
がでも，りん状黒鉛とフェノール樹脂を含有させた含炭
素マグネシア複合耐火れんで対処している。従って，流
し込み用キャスタブル耐火物においても，りん状黒鉛を
などの炭素分を含有させなければ，到底耐用面において
成果を挙げることは出来ない。ところが前述のように，
現在のところ，キャスタブル耐火物への単純な方法によ
る炭素分の混入は遍在などの技術的欠陥によって成果を
あげていないのみでなく，りん状黒鉛の混入は困難であ
り，りん状黒鉛の調合は実現出来ていない。本発明の結
果，りん状黒鉛をはじめ炭素分を有効に含有させたセラ
ミック系複合原料の使用によって，苛酷な条件下の製鋼
用取り鍋の内張り耐火物用として，流し込み施工のキャ
スタブル耐火物の使用が可能になり，従来の耐火れんが
に代わり，苛酷な条件下の不定形耐火物の使用の可能性
が開けた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化マグネシウム含量２０〜９９．５重量
   ％，或いは酸化アルニウム含量２０〜９９．５重量％，
   或いは酸化カルシウム含量２０〜９９．５重量％のうち
   の一種，或いは二種以上の成分を有するセラミックス系
   耐火原料の粒径１０ｍｍ〜０．０１ｍｍの造粒物または
   破砕物の表面に，被コート材に対し３０〜０．１重量％
   の，粒径２５０．０μｍ〜０．１μｍのりん状黒鉛の細
   片または人造黒鉛の粉粒を，被コート材に対し０．１〜
   １０重量％の熱硬化性フェノール樹脂，あるいはセルロ
   ーズ系接着剤を用いて，熱間固着して得られた含炭素複
   合セラミック系耐火物原料を，使用原料の９０〜１重量
   ％の範囲で調合使用したキャスタブル耐火物。