JPH1179854A

JPH1179854A - カーボン含有不定形耐火物

Info

Publication number: JPH1179854A
Application number: JP9242937A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Teranishi; 久広寺西; Isao Imai; 功今井; Makoto Ebina; 誠蝦名
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1997-09-08
Publication date: 1999-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性、耐スラグ浸潤性に優れ、耐用向上が
期待し得るカーボン含有不定形耐火物を提供しようとす
るものである。【解決手段】ジルコニア質原料およびアルミナ質原料
を主原料とし、粒径１ｍｍ以下の前記ジルコニア質原料
と前記アルミナ質原料の重量比がジルコニア質原料／ア
ルミナ質原料≧１であり、さらに３〜２０ｗｔ％のカー
ボン質原料を含有す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、浸漬ノズル、スラ
イドゲートプレート、上下ノズル等に使用されるカーボ
ン含有不定形耐火物に関するもである。

【０００２】

【従来の技術】現在、浸漬ノズルには、アルミナ−カー
ボン質、ジルコニア−カーボン質等の材質が広く用いら
れている。スライドゲートプレート、上下ノズルには、
高アルミナ質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−ジル
コニア−カーボン質、マグネシア−スピネル質等のれん
が材質（定形耐火物）が広く用いられている。

【０００３】また、不定形耐火物としては高アルミナ
質、アルミナ−スピネル質等が知られており、取鍋、タ
ンディッシュ等の内張り材、マスブロック等に広く普及
している。近年、耐浸潤性を向上させる目的で、アルミ
ナ−カーボン質、マグネシア−カーボン質、（特願平６
−３１５８５８号公報）等のカーボン含有不定形材の開
発も進んでいる。

【０００４】非カーボン系不定形耐火物において、特開
昭６３−１０３８６９号公報には前記材質よりも更に高
耐食性が期待できるジルコニア質原料を含有した不定形
耐火物としてガラス相含有ジルコニア質原料８５〜９９
重量％とアルミナ質セメント１５〜１重量％からなるジ
ルコニア質不定形耐火物が開示されている。特開平２−
９７７４号公報には、シリカを主成分としてジルコニア
系原料３０〜６７重量％を添加した溶銑予備処理ランス
用キャスタブ耐火物が開示されている。特開平３−１７
４３６９号公報には、クロミア５０〜９０重量％とアル
ミナ５〜２０重量％とジルコニア１〜２０重量％と鉱化
剤１〜１０重量％からなる不定形耐火物が開示されてい
る。特開平４−３６２０６９号公報には、塩基性耐火原
料１００重量部に対してジルコニア系耐火原料３〜２０
重量部を含有してなるジルコニア系材料添加塩基性流込
材が開示されている。

【０００５】ところで、浸漬ノズルの製作の簡素化の目
的から、定形耐火物から不定形耐火物への切り替えが望
まれている。しかしながら、従来の不定形耐火物ではス
ラグやモールドパウダーに対する耐食性が劣るという問
題がある。また、本発明者らが近年、開発したＭｇ０−
Ｃ質不定形耐火物（特願平６−３１５８５８号）におい
ても、浸漬ノズルのように塩基度が１以下のスラグやモ
ールドパウダーが使用される条件下では、必ずしも十分
な耐食性を得ることが困難であった。

【０００６】低塩基度のモールドパウダーに対し、最も
優れた耐食性が期待できる材質の１つにジルコニア原料
が知られており、かつこのジルコニア原料を不定形材料
として各原料（アルミセメント、シリカ、クロミア、塩
基性原料）と組み合わせることが報告されている。しか
しながら、このような不定形耐火物は、耐浸潤性、耐ス
ポーリング性の点で十分に満足するものではなかった。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】本発明は、耐食性、耐
スラグ浸潤性に優れ、耐用向上が期待し得るカーボン含
有不定形耐火物を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるカーボン
含有不定形耐火物は、ジルコニア質原料およびアルミナ
質原料を主原料とし、粒径１ｍｍ以下の前記ジルコニア
質原料と前記アルミナ質原料の重量比がジルコニア質原
料／アルミナ質原料≧１であり、さらに３〜２０重量％
のカーボン質原料を含有することを特徴とするものであ
る。

【０００９】このような本発明によれば、特定の粒径を
有するジルコニア質原料およびアルミナ質原料を主原料
とし、かつそれら原料の比率を特定し、さらに特定量の
カーボン質原料を含有せることによって、耐食性、耐ス
ラグ浸潤性の優れたカーボン含有不定形耐火物を得るこ
とができる。

【００１０】すなわち、ジルコニア質原料を使用した場
合、優れた耐スラグ浸食性を示すが、被熱後の強度低下
が大きくなる。これはジルコニア質原料が相変態（単斜
晶／正方晶）に従う著しい体積変化を起こすためと考え
られる。ジルコニアをカルシア、イットリア等で安定化
させることにより体積安定性は大幅に改善されるが、１
５００℃を超えるような高温化では安定化剤の効力がな
くなり、組織の弛緩と亀裂等を生じやすくなる。

【００１１】このようなことから、本発明は粒径１μｍ
以下のジルコニア質原料とアルミナ質原料を併用し、そ
れらの比率をジルコニア質原料／アルミナ質原料≧１と
し、かつ３〜２０重量％のカーボン質原料を配合するこ
とによって、耐食性に優れ、高耐スラグ浸食性を損なう
ことなく被熱後の強度の向上化を達成したカーボン含有
不定形耐火物を得ることができる。

【００１２】本発明に係わるカーボン含有不定形耐火物
において、前記カーボン質原料は熱溶融・自硬化性を有
するカーボン原料が３〜１０重量％含有することが好ま
しい。このような熱溶融・自硬化性を有するカーボン原
料を併用することによって、得られた不定形耐火物から
施工された製品を緻密化でき、かつ被熱後の強度を向上
することが可能になる。

【００１３】前記熱溶融・自硬化性を有するカーボン原
料（例えばフェノール樹脂）は、球状であることが好ま
しい。このような形状の熱溶融・自硬化性を有するカー
ボン原料を用いることによって、得られた不定形耐火物
から施工された製品をより一層緻密化することが可能で
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
このカーボン含有不定形耐火物は、ジルコニア質原料お
よびアルミナ質原料を主原料とし、粒径１ｍｍ以下の前
記ジルコニア質原料と前記アルミナ質原料の重量比がジ
ルコニア質原料／アルミナ質原料≧１であり、さらに３
〜２０重量％のカーボン質原料を含有する。

【００１５】前記主原料であるジルコニア質原料として
は、カルシア、イットリア等で安定化させたものが好ま
しい。前記アルミナ質原料としては、例えば電融アルミ
ナ、焼結アルミナ、アルミナセメント、水硬性アルミナ
等を用いることができる。

【００１６】前記ジルコニア質原料／アルミナ質原料の
重量比は、耐食性の良・不良に影響が大きい粒径１ｍｍ
以下において、１以上であることが重要である。前記各
原料間の重量比を１未満にすると，ジルコニア質原料の
特徴が十分に発揮できず、得られた不定形耐火物の耐ス
ラグ侵食性が著しく低下する恐れがある。

【００１７】なお、前記ジルコニア質原料の粒径が１ｍ
ｍを超える場合には、ジルコニア質原料／アルミナ質原
料の重量比は任意であるが、粒径１ｍｍ以下のジルコニ
ア質原料に比べて耐スラグ浸食性の影響を受けにくい代
わりに、被熱後組織に与える膨張収縮の影響が大きくな
る。また、原料コストの面から考えても安価なアルミナ
質原料の添加量を増加させることが可能になる。

【００１８】前記カーボン質原料は必要不可欠であり、
３〜２０重量％添加する。カーボン質原料の添加量を３
重量％未満にすると、十分な耐スラグ浸潤性が得られ
ず、高耐用が期待できなくなる。カーボン質原料の添加
量が３０重量％を超えると、得られた不定形耐火物の耐
食性が低下する恐れかある。より好ましい前記カーボン
質原料の添加量は、５〜１５重量％である。

【００１９】前記カーボン質原料としては、種々のもの
を用いることができるが、フェノール樹脂、ピッチ等の
熱溶融・自硬化性を有するものを併用することが望まし
い。特に、フェノール樹脂、ピッチ等の熱溶融・自硬化
性カーボンは、残炭率５０％程度であり、カーボン質原
料として１０重量％以上添加すると、気孔率の増加によ
り耐食性が低下する恐れがある。また、フェノール樹脂
は熱硬化性のため、無加熱で脱型するにはアルミナセメ
ント等と併用し、室温での硬化特性を補う必要がある。

【００２０】前記フェノール樹脂としては、水溶性フェ
ノール樹脂等が使用できる。ただし、カーボン質原料と
して単独使用すると、粘性増加に従い、水分を過剰に添
加する必要が生じ、結果的に気孔率が高くなり、高耐用
が期待できなくない。これに対し、水への分散性に優れ
た非水溶性の粉末フェノール樹脂は、フェノール樹脂単
独でも適正水分量での流し込みが可能となる。前記粉末
フェノール樹脂としては、例えばレゾール、ノボラック
等を使用できる。前記粉末フェノール樹脂は、破砕粉よ
りも球状粉の方が水への分散性に優れ、得られた不定形
耐火物から施工された製品をより緻密にすることが可能
になる。

【００２１】前記熱溶融・自硬化性を有するカーボン質
原料以外ものとしては、親水性の高いカーボンブラック
が最も有効である。ＭｇＯ−ＣＯれんがに使用される鱗
状黒鉛は、疎水性が高いために、予めオゾン処理や分散
剤処理を施すことが好ましい。これらのカーボン質原料
は、その高残炭率のため、緻密な組織を得やすいが、前
述した熱溶融・自硬化性カーボンと併用することによ
り、得られた不定形耐火物から施工された製品を緻密化
できるとともに、被熱後の強度を向上することが可能に
なる。

【００２２】なお、本発明に係わるカーボン含有不定形
耐火物において耐スポーリング性の向上のため上のため
に有機繊維を添加することや、脱落防止のために金属繊
維を添加することを許容する。また、酸化防止のため
に、基材表面へのコート材塗布や基材内への酸化防止剤
添加してもよい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。（実施例）下記表１に示す配合NO．１〜６の原料を混合
し、５０００ミリリットル（ｍＬ）容量の卓上ミキサー
にて清浄水と混練した。これらの混廉物を４０ｍｍ×４
０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み、24時間の養成、
２４時間の３５０℃乾燥により６種のテストピースを作
製した。

【００２４】得られた各テストピースについて、以下に
説明する各種物性測定、酸化試験および誘導炉ディップ
法による浸食・浸潤試験・スポーリング試験を行った。
その結果を下記表１に併記する。（１）スラグ浸食・浸潤試験（試料切断断面から浸食・
浸潤量の測定）方法：誘導路ディップ法試料寸法：４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ浸食剤：合成スラグ（Ｃ／Ｓ＝１）試験温度：１６５０℃−１ｈ（２）スポーリング試験（試料切断面亀裂発生量の測
定）方法：誘導炉ディップ法試料寸法：４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ試験条件：無予熱で１６５０℃−５分浸漬後に１分間水
中急冷を２回繰り返す

【００２５】

【表１】

【００２６】（比較例）下記表２に示す配合NO．７〜１
１の原料を混合し、５０００ｍＬ容量の卓上ミキサーに
て清浄水と混練した。これらの混廉物を用いて前記実施
例と同様な方法により処理することによって、５種のテ
ストピースを作製した。

【００２７】得られた各テストピースについて、実施例
と同様な方法により各種物性測定、酸化試験および誘導
炉ディップ法による浸食・浸潤試験・スポーリング試験
を行った。その結果を下記表２に併記する。

【００２８】

【表２】

【００２９】（従来例）下記表３に示す配合NO．１２〜
１７の原料を混合し、５０００ｍＬ容量の卓上ミキサー
にて清浄水と混練した。これらの混廉物を用いて前記実
施例と同様な方法により処理することによって、６種の
テストピースを作製した。ただし、NO．１６、１７はプ
レス成形品（成形圧力：１ｔｏｎ／ｃｍ² ）である。

【００３０】得られた各テストピースについて、実施例
と同様な方法により各種物性測定、酸化試験および誘導
炉ディップ法による浸食・浸潤試験・スポーリング試験
を行った。その結果を下記表３に併記する。

【００３１】

【表３】

【００３２】前記表１〜表３から明らかなように実施例
の不定形耐火物は、比較例や従来例の不定形耐火物に比
べて優れたスラグ浸食・浸潤性、耐食性が得られ、従来
例のジルコニア−カーボン質れんがと同等の特性を有す
ることがわかる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、耐
食性、耐スラグ浸潤性に優れ、耐用向上が期待し得る浸
漬ノズル、スライドゲートプレート等に有益なカーボン
含有不定形耐火物を提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコニア質原料およびアルミナ質原料
を主原料とし、粒径１ｍｍ以下の前記ジルコニア質原料
と前記アルミナ質原料の重量比がジルコニア質原料／ア
ルミナ質原料≧１であり、さらに３〜２０重量％のカー
ボン質原料を含有することを特徴とするカーボン含有不
定形耐火物。
【請求項２】前記カーボン質原料は、熱溶融・自硬化
性を有するカーボン原料が３〜１０重量％含有すること
を特徴とする請求項１記載のカーボン含有不定形耐火
物。
【請求項３】前記熱溶融・自硬化性を有するカーボン
原料は、球状であることを特徴とする請求項２記載のカ
ーボン含有不定形耐火物。