JPH1121176A - 炭素含有耐火物の製造方法 - Google Patents
炭素含有耐火物の製造方法Info
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Abstract
用金型との型離れを良くすることにより、焼成しても均
一で、耐酸化性、耐食性並びに機械的強度に優れた炭素
含有耐火物を提供する。 【解決手段】 少なくとも1種の耐火性無機材料の一次
粒子に対し、結合材として熱硬化性樹脂を添加及び混練
して二次粒子とした後、前記二次粒子とカルボキシル基
を有する潤滑剤とを混合することによって、二次粒子の
表面に前記潤滑剤からなる皮膜を形成する。その後、前
記皮膜形成された二次粒子を成形及び焼成する。
Description
造方法に関し、更に詳しくはプレス成形性が良好で、例
えば、成形用金型との型離れが良く、更に原料粒子の金
型への充填性が良いことにより、焼成しても均一で、耐
酸化性、耐食性並びに機械的強度に優れた炭素含有耐火
物の製造方法に関する。
シア−カーボン系、アルミナ−カーボン系、無機材質−
カーボン系等が知られている。これらのうち、マグネシ
ア−カーボン系炭素含有耐火物は、製鋼工程における転
炉用内張材等に用いられており、またアルミナ−カーボ
ン系炭素含有耐火物は、取鍋、タンディシュ等の溶融金
属容器の底部に取り付けられるスライドゲートや、ロン
グノズル、浸漬ノズル等の形成に用いられている。そし
て、これらの耐火物製品の特性として、耐酸化性、耐食
性等の特性向上のために、耐火物の組織が均一で、機械
的強度等が優れていることが要求されている。
性無機材料(骨材)の粉末(一次粒子)に結合材である
熱硬化性樹脂(一般的にフェノール樹脂が多く用いられ
ている)を添加及び混練して、混練物(二次粒子)を形
成し、これを所望の形状に成形した後に焼成することに
よって製造されている。また耐火物製品の使用用途によ
っては特性向上のために、焼成後にピッチ或はタールを
含浸するする場合がある。
来の方法では、緻密で曲げ強さの高い耐火物製品を容易
に得ることが困難であり、かかる課題を解決するため、
耐火物原料のプレス成形時の圧力を高くする等の手段
で、緻密で曲げ強さの高い耐火物製品を得ていた。しか
しながら、前記した方法ではプレス成形時の圧力を高く
しなければならないため、金型の摩耗が激しく、金型に
かかる費用が嵩むという問題があった。
れる原料の粒子が大きく、またファインセラミック等の
製造に用いられているスプレードライヤー等による造粒
工程が採用されていないため、原料粒子中には大きめな
粒子が混在していた。そのため、該大きめな粒子が原料
粒子の金型への充填を阻害するブリッジを形成し(ブリ
ッジ現象を生じ)、金型への充填性を非常に悪いものと
していた。その結果、最終的な製品特性(例えば、耐酸
化性、耐食性、機械的強度等)の低下を招くという問題
があった。
少なくとも1種の耐火性無機材料の一次粒子に対し、結
合材として熱硬化性樹脂(例えば、フェノール樹脂)を
添加し、更に成形用バインダーとして、ポリビニルブチ
ラール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアセテー
ト、ポリビニルアルコールの1種以上の0.1〜5重量
%と、ステアリン酸あるいはステアリン酸化合物の0.
1〜5重量%とを添加及び混練して二次粒子とし、所望
の形状に成形した後に焼成する方法を提案している(特
開平7−53255号公報)。しかしながら、これらの
潤滑剤(成形用バインダー)を耐火物無機材料の一次粒
子と同時に混練させると、潤滑剤の殆どが形成される二
次粒子の内部に閉じ込められ、二次粒子の成形時には潤
滑剤からなる皮膜が必ずしも二次粒子の表面には形成さ
れない。そのため、二次粒子の成形性が思うほどには向
上しないことに加えて、焼成時に二次粒子内部に閉じこ
められた潤滑剤の一部がガス化する際、成形体を破壊し
ながらガス化するため、焼成時に爆裂を生じ、製品歩留
りが著しく低下するという技術的課題があった。
ためになされたものであり、原料粒子の金型への充填性
が良く、更に成形用金型との型離れを良くすることによ
り、焼成しても均一で、耐酸化性、耐食性並びに機械的
強度に優れた炭素含有耐火物を提供することを目的とす
るものである。
達成すべく、耐火物製品の原料からなる二次粒子(混練
粉)を金型プレス成形する際に、低圧力で成形した成形
体を焼成しても、緻密で耐酸化性、耐食性並びに機械的
強度に優れた耐火物製品が得られるべく鋭意検討し、低
圧力で成形した成形体の課題は、成形時に金型プレスし
た成形体のカサ密度が低いことに起因しているものと判
断し、二次粒子に付与する潤滑剤の種類、その配合量及
び使用方法等に関して種々詳細な検討を行った。
ば、耐火性無機材料からなる一次粒子を結合剤と混練し
て得られる二次粒子の表面に、特定の潤滑剤からなる皮
膜を形成し、二次粒子の滑りをよくすることにより、二
次粒子の金型への充填性を向上させることができること
を見出した。また二次粒子の滑りをよくすることによ
り、充填された二次粒子間が縮まり、また殆どの潤滑剤
は二次粒子の表面の皮膜として存在しているため、焼成
によって発生するガスは容易に二次粒子の粒界に沿って
脱ガスされる。その結果、焼成時の爆裂はなくなり、焼
成歩留りが向上し、ひいては耐酸化性、耐食性並びに機
械的強度に優れた耐火物製品を提供することができるこ
とを見出した。
造方法は、少なくとも1種の耐火性無機材料の一次粒子
に対し、結合材として熱硬化性樹脂を添加及び混練して
二次粒子とし、前記二次粒子とカルボキシル基を有する
潤滑剤とを混合し、二次粒子の表面に前記潤滑剤からな
る皮膜を形成させ、前記皮膜形成された二次粒子を成形
及び焼成することを特徴としている。
0.05重量%以上2.0重量%未満添加されるのが望
ましい。即ち、前記潤滑剤の添加量が上記範囲未満であ
ると、潤滑剤が二次粒子の表面を十分に被覆することが
できず、後のプレス成形時における二次粒子の充填性が
不十分であり、また二次粒子の滑りが悪いため、成形時
に金型のきしみ音が発生したり、ひいては金型の摩耗が
大きくなるために好ましくない。一方、上記範囲を越え
る使用量では、二次粒子の表面の潤滑剤皮膜が厚くな
り、プレス成形時に二次粒子が金型に付着しやすくなっ
たり、二次粒子の乾燥及び焼成時に揮発成分が多くなる
ことにより、製品に亀裂を生じたり、最終製品の気孔率
が高くなるので好ましくない。
であるのが望ましい。即ち、上記のように潤滑剤の粒度
は細かい程好ましいが、一般的には約30μm〜500
μmの範囲であり、潤滑剤の粒度が500μmを越える
と、二次粒子の表面に均一な潤滑剤皮膜が形成されず、
一部はそのまま粒として二次粒子中に残留してしまい、
製品特性、特に強度低下等が生じるので好ましくない。
いて本発明を更に詳細に説明する。本発明において使用
する耐火性無機材料としては、従来公知の耐火性無機材
料はいずれも使用でき、具体的には、例えば、一次粒子
の原料として電融ZrO2 系原料、焼結Al2 O3 、炭
化珪素、金属珪素粉、シリカ系原料、電融マグネシア、
窒化珪素、カーボン原料等の粉末が挙げられ、これらの
1種若しくは2種以上の混合物が使用される。これらの
耐火性無機材料の粉末(即ち一次粒子)の粒径は、一般
的に約0.1μm〜約5mm程度であるが、特に、粒径
が1μm〜3mmのものが好ましい。
結合に使用される結合材としては、従来公知の同種目的
に使用される結合材はいずれも使用でき、具体的には、
例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フ
ラン樹脂、エポキシ樹脂、等の熱硬化性樹脂が挙げられ
る。
材の量は、前述した耐火性無機材料である骨材の重量に
対して外配で約2〜10重量%の範囲が好ましく、結合
材の添加量が上記範囲未満であると、二次粒子を良好に
造粒することが困難であり、また炭素原料としても不足
する等の点で不十分である。一方、結合材の使用量が上
記範囲を越えると、二次粒子への造粒は問題はないもの
の、不経済であるばかりでなく、焼成時に発生する分解
ガスの量が多くなり、焼成時における成形物の爆裂の原
因になったり、また最終焼成物における材質の緻密性、
機械的強度等の諸物性が低下するので好ましくはない。
特に好ましい範囲は耐火性無機粉末の重量に対して外配
で約3〜6重量%の範囲である。
結合材とを混練して二次粒子を形成する。ウェットパン
の混練機に約1mm〜3mmの粗粒と約100μm〜1
mm程度の中粒を投入し予め10分程度混合し、所定量
のバインダーを投入後、予備混練を行う。その後約10
0μm以下の微粉を投入し本混練を30〜60分行い、
耐火性無機粉末を得る。
れた耐火性無機粉末と結合剤とからなる二次粒子に対し
て、カルボキシル基を有する潤滑剤を加えて処理する。
このカルボキシル基を有する潤滑剤としては、具体的に
は、例えば、高級脂肪酸、例えば、ステアリン酸、パル
ミチン酸、オクチル酸等、及びそれらのアルミニウム
塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム塩、亜鉛
塩等が挙げられる。また上記のように潤滑剤の粒度は細
かい程好ましいが、一般的には約30μm〜500μm
の範囲であり、潤滑剤の粒度が500μmを越えると、
二次粒子の表面に均一な潤滑剤皮膜が形成されず、一部
はそのまま粒として二次粒子中に残留してしまい、製品
特性、特に強度低下等が生じるので好ましくない。
次粒子の処理に使用する潤滑剤の添加量は、二次粒子の
重量に対して外配で約0.05〜2.0重量%の範囲が
好ましい。潤滑剤の使用量が上記範囲未満であると、潤
滑剤が二次粒子の表面を十分に被覆することができず、
後のプレス成形時における二次粒子の充填性が不十分で
あり、また二次粒子の滑りが悪いため、成形時に金型の
きしみ音が発生したり、ひいては金型の摩耗が大きくな
るために好ましくない。一方、上記範囲を越える使用量
では、二次粒子の表面の潤滑剤皮膜が厚くなり、プレス
成形時に二次粒子が金型に付着しやすくなったり、二次
粒子の乾燥及び焼成時に揮発成分が多くなることによ
り、製品に亀裂を生じたり、最終製品の気孔率が高くな
るので好ましくない。特に好ましい範囲は前記二次粒子
の重量に対して外配で約0.5〜1.0重量%の範囲で
ある。
材とからなる二次粒子の潤滑剤による処理は、耐火性無
機粉末をヘンシェルミキサー内に入れ、1000rpm
で約30秒間撹拌した後、潤滑剤を添加し、約2分混合
させた。
理された二次粒子を、必要に応じて乾燥し、成形及び焼
成することによって、本発明で目的とする炭素含有耐火
物が製造される。上記二次粒子を、フリクションプレス
を用いて打撃回数10回程度で面圧2トンをかける条件
で成形を行った後、ブリーズを充填させた還元雰囲気下
でR.T.(室温)〜200℃間を24hrで昇温さ
せ、その後1100℃まで3日間で昇温させ焼成を行
う。
粉末に、結合材として熱硬化性樹脂を必要量添加して混
練して二次粒子を形成し、その後該二次粒子にカルボキ
シル基を有する潤滑剤を混合し、混練粉である二次粒子
の表面にカルボキシル基を有する潤滑剤の皮膜を形成さ
せたのは、潤滑剤を一次粒子に同時に混練させると、結
合材によって形成される二次粒子内部に潤滑剤が取り込
まれ、潤滑剤による皮膜が、二次粒子の表面に十分に形
成されず、成形性が思うほど向上しないためである。ま
た焼成時に二次粒子内部に閉じこめられた潤滑剤がガス
化する際、成形体を破壊しながらガス化するため、製品
歩留りが著しく低下するためである。
に具体的に説明する。但し、以下に説明する実施例は、
本発明の実施を容易化するために記載される一例であっ
て、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
また、いずれの実施例においても、耐熱性無機材料の一
次粒子の原料として、電融ZrO2 系原料、焼結Al2
O3 、炭化珪素、金属珪素粉及びシリカ系原料を用い、
結合材として熱硬化性樹脂(フェノール樹脂)を用い
た。またカルボキシル基を有する潤滑剤として、ステア
リン酸の場合のみを示したが、他の潤滑剤(ステアリン
酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム等)におい
てもほぼ同等の効果があることが確認されている。
料として電融ZrO2 系原料、焼結Al2 O3 、炭化珪
素、金属珪素粉及びシリカ系原料を使用し、結合材とし
て熱硬化性樹脂(フェノール樹脂)を使用し、これらの
各材料を表1に示すような原料比率となるように配合
し、ウエットパンを用いて混練し、混練粉である二次粒
子を得た。具体的には、ウェットパンの混練機に約1m
m〜3mmの粗粒と約100μm〜1mm程度の中粒を
投入し予め10分程度混合し、所定量のバインダーを投
入後、予備混練を行う。その後約100μm以下の微粉
を投入し本混練を30〜60分行い、耐火性無機粉末を
得た。前記二次粒子を混練機から排出後、高速タイプの
ヘンシェルミキサーに入れ、その中にカルボキシル基を
有する潤滑剤(ステアリン酸)を表1に示すように、添
加し、1000rpmの回転数で2分間混合し、二次粒
子の表面を潤滑剤を被覆した。なお、用いた潤滑剤の粒
度は、約100μmである。その後、上記二次粒子をフ
リクションプレス装置によってプレート形状に成形し、
この成形体を仮焼して揮発成分を揮発させ、続いて、そ
の成形体をコークス粉末中で還元雰囲気下で焼成し、実
施例1〜4の耐火物製品を得た。具体的には、上記二次
粒子を、フリクションプレスを用いて打撃回数10回程
度で面圧2トンをかける条件で成形を行った後、ブリー
ズを充填させた還元雰囲気下でR.T.(室温)〜20
0℃間を24hrで昇温させ、その後1100℃まで3
日間で昇温させ焼成を行い、実施例1〜4の耐火物製品
を得た。
して電融ZrO2 系原料、焼結Al2 O3 、炭化珪素、
金属珪素粉及びシリカ系原料を使用し、結合材として熱
硬化性樹脂(フェノール樹脂)を使用し、これらの各材
料を表2に示すような原料比率となるように配合し、ウ
エットパンを用いて混練し、混練粉である二次粒子を得
た。なお、用いた潤滑剤の粒度は、約100μmであ
る。具体的には、ウェットパンの混練機に約1mm〜3
mmの粗粒と約100μm〜1mm程度の中粒を投入し
予め10分程度混合し、所定量のバインダーを投入後、
予備混練を行う。その後約100μm以下の微粉を投入
し本混練を30〜60分行い、耐火性無機粉末を得た。
上記二次粒子をフリクションプレス装置によってプレー
ト形状に成形し、その後、成形体を仮焼して揮発成分を
揮発させ、続いて、その成形体をコークス粉末中で還元
雰囲気下で焼成し、比較例1の耐火物製品を得た。具体
的には、上記二次粒子を、フリクションプレスを用いて
打撃回数10回程度で面圧2トンをかける条件で成形を
行った後、ブリーズを充填させた還元雰囲気下でR.
T.(室温)〜200℃間を24hrで昇温させ、その
後1100℃まで3日間で昇温させ焼成を行い、比較例
1の耐火物製品を得た。
料として電融ZrO2 系原料、焼結Al2 O3 、炭化珪
素、金属珪素粉及びシリカ系原料を使用し、結合材とし
て熱硬化性樹脂(フェノール樹脂)を使用し、潤滑剤と
してカルボキシル基を有する潤滑剤(ステアリン酸)を
使用し、これらの各材料を表2に示すような原料比率と
なるように配合し、ウエットパンを用いて混練し、混練
粉である二次粒子を得た。なお、用いた潤滑剤の粒度
は、約100μmである。具体的には、ウェットパンの
混練機に約1mm〜3mmの粗粒と約100μm〜1m
m程度の中粒を投入し予め10分程度混合し、所定量の
バインダーを投入後、予備混練を行う。その後約100
μm以下の微粉を投入し本混練を30〜60分行い、耐
火性無機粉末を得た。
よってプレート形状に成形し、その後、成形体を仮焼し
て揮発成分を揮発させ、続いて、その成形体をコークス
粉末中で還元雰囲気下で焼成し、比較例2〜5の耐火物
製品を得た。具体的には、上記二次粒子を、フリクショ
ンプレスを用いて打撃回数10回程度で面圧2トンをか
ける条件で成形を行った後、ブリーズを充填させた還元
雰囲気下でR.T.(室温)〜200℃間を24hrで
昇温させ、その後1100℃まで3日間で昇温させ焼成
を行い、比較例2〜6の耐火物製品を得た。
製品について、常温及び1400℃での曲げ強さ、耐食
性、耐酸化性及び成形性を測定した。その結果を表1及
び表2に示した。尚、溶鋼による耐食性のテストは、誘
導加熱させた溶鋼中に、25×25×130mm寸法の
試料を10rpmの回転を与えながら浸漬し、1時間保
持した後の被食量を、比較例2の被食量を100とする
指数表示で示した。尚、この指数は小さい値ほどその特
性が優れていることを示している。
20mmに加工した試料を、800℃及び1400℃に
加熱された電気炉にて、大気中に3時間保持し、室温ま
で自然冷却した後、試料の中央部を切断し、被酸化量を
比較例2の被酸化量を100とする指数表示で示した。
更に、表1及び表2中の成形性における型離れ抵抗値
は、100×100×50mm寸法の成形体が得られる
金型で成形させた後、その金型を強度試験機にセット
し、上ポンチから荷重をかけ、成形体が型から離れる荷
重値を型の接触面積で割ったものであり、成形体外観は
目視による成形体の外観観察による優劣を示したもので
ある。
例2及び表2の比較例1及び3に示した原料比率で、実
施例1に記載した製造方法により、スライドゲートプレ
ート(実施例5及び比較例7及び8)を製造した。得ら
れたスライドゲートプレートについて、曲げ強さ、耐食
性及び耐酸化性を測定し、更に250トンの取鍋により
実用試験をした。その結果を表3に示す。ここで、実用
寿命とは、取鍋底部に溶鋼の流量制御にスライドゲート
プレートを装着されるが、転炉より受鋼→CCでの鋳込
み→スライドゲートプレートのチェックを1chとし、
スライドゲートの損傷が大きいと判断されるまでの回数
を実用寿命とした。
1の実施例3並びに表2の比較例1、3にて混練した混
練粉を、フリクションプレスにより成形した場合、得ら
れた成形体がほぼ同一の成形体強度(19.5〜20.
5MPa)を有するのに必要なプレス成形圧と、この混
練粉を同一圧力(全面圧1500トン)で、成形した場
合、その型で成形できた成形体枚数を表4に示した。
配である。離型抵抗値の単位はkgf/cm2 である。
焼成歩留りは、成形体100枚の1100℃焼成後の良
品数((良品数/成形数)×100)である。
法によって製造さけれ炭素含有耐火物は、比較例に比べ
て、小さな成形圧で成形しても、耐食性、耐酸化性及び
機械的強度並びに成形性が格段に向上することがわか
る。
に、結合材として熱硬化性樹脂を必要量添加して混練し
て二次粒子を形成し、その後該二次粒子にカルボキシル
基を有する潤滑剤を混合し、混練粉である二次粒子の表
面にカルボキシル基を有する潤滑剤の皮膜を形成してい
るため、潤滑剤による皮膜が、二次粒子の表面に形成さ
れ、良好な成形性を得ることができるという効果を奏す
るものである。また潤滑剤が二次粒子内部に閉じこめら
れることがないため、焼成によって発生するガスは容易
に二次粒子の粒界に沿って脱ガスされる。その結果、焼
成時の爆裂はなくなり、焼成歩留りが向上するという効
果を奏するものである。更に、本発明により製造された
耐火物製品は、耐酸化性、耐食性及び機械的強度が格段
に向上するという効果を奏するものである。
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも1種の耐火性無機材料の一次
粒子に対し、結合材として熱硬化性樹脂を添加及び混練
して二次粒子とし、前記二次粒子とカルボキシル基を有
する潤滑剤とを混合し、二次粒子の表面に前記潤滑剤か
らなる皮膜を形成し、前記皮膜が形成された二次粒子を
成形及び焼成することを特徴とする炭素含有耐火物の製
造方法。 - 【請求項2】 前記潤滑剤が、外配で二次粒子の0.0
5重量%以上2.0重量%未満添加されることを特徴と
する請求項1に記載された炭素含有耐火物の製造方法。 - 【請求項3】前記潤滑剤の粒度が、500μm以下であ
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載され
た炭素含有耐火物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9189145A JPH1121176A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 炭素含有耐火物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9189145A JPH1121176A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 炭素含有耐火物の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1121176A true JPH1121176A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16236182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9189145A Pending JPH1121176A (ja) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 炭素含有耐火物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1121176A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478142B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2005-03-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 폐윤활유를 이용한 고로노체 보수용 유계 압입재 조성물 |
-
1997
- 1997-06-30 JP JP9189145A patent/JPH1121176A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100478142B1 (ko) * | 2000-12-20 | 2005-03-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 폐윤활유를 이용한 고로노체 보수용 유계 압입재 조성물 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070228 |
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