JPS5849669A - 耐食性に優れた不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に高炉樋材、出銑口充填材等の材料として製
鉄所で用いられる耐食性に優れた不定形耐火物に関する
ものである。

本願人は特開昭５６−２６７７６号において窒化珪素−
アルミナ系または窒化珪素鉄−アルミナ系の焼結体を不
定形耐火物の骨材およびまたはマトリックスとして用い
ることを特徴とする材料を提案した。この材料は従来の
不定形耐火物に比較丁ればもちろん優れた耐食性を有す
るものであるが、さらに改善すべき点が残されている。

すなわち、窒化珪素−アルミナ系焼結体はかなり多くの
気孔を内蔵しているため、不定形耐火物の骨材として用
いた場合には耐食性に若干の問題を有し、また窒化珪素
鉄−アルミナ系焼結体は、かなり多くの鉄分を含有する
ため緻密な焼結体として得られるが、耐食性の点におい
て問題を残している。

本発明はこのような従来の不定形耐火物またはその原料
の欠点を改善し、耐食性のより大きい不定形耐火物を提
供することを目的とするものである。

本発明者等は粘土、ろう石のようにＳｉｎ、とＡＡｚＯ
ｊとを主成分とする容土珪酸塩原料と炭素粉とを混合成
形し、窒素雰囲気中で加熱することにより得られるサイ
アロンおよびこのサイアロンを粉砕成形後高温で焼結さ
せて得られるティアロン焼結体（以後サイアロン焼結体
と称Ｔ）が非常に級密で耐食性に優れることに着目し、
これらを不定膨面１火物に用いると耐火性を向上させる
ことができることを見い出し本発明に至った。前述した
ような方法で得られるサイアロンおよびその焼結体は、
窒化珪素とアルミナとの混合成形体を焼結して得られる
従来のＡ４０ａ　−５ｆｓＮ４系の焼結体に比べてより
緻密な焼結体として得られる。これは原料に含まれる微
量の不純物の効果によるものと考えられる。従って、こ
のようなサイアロンおよびその焼結体を耐火物の構造粒
子として用いることにより、その緻密さの故に耐食性を
向上させることができる。また、本発明の不定形耐火物
の骨材およびまたはマトリックスとして用いるサイアロ
ンおよびサイアロン焼結体は、窒化珪素鉄とアルミナと
の混合成形物を焼成して得られる窒化珪素鉄−アルミナ
系焼結体に比し鉄分の含有量が著しく少ないためにス゛
ラグおよび溶銑に対する耐食性が著しく伽れている・ サイアロンおよびサイアロン焼結体の後述するような比
較的粒径の太きいものは不定形耐火物の骨材として用い
ることによってその耐食性を著しく向上させることがで
きるが、サイアロンおよびサイアロン焼結体の比較的粒
径の小さいものをマトリックスとして用いることにより
さらにその耐食性を向上させることができる。この場合
、マトリックスとして用いるのはサイアロン焼結体を微
粉砕して得られるものが好ましいが、容土珪酸塩原料と
炭素粉との混合成形物を窒素雰囲気中で加熱して得られ
たものの微粉を用いることもできる０以下、本発明を更
に詳細に説明する。

不定形耐火物は一般にアルミナ、マグネシア、ムライト
、炭化珪素、ジルコン、シャモット、ろう石、珪石、コ
ークス、黒鉛などの骨材粒子とアルミナ、マグネシア、
ムライト、シリカ、粘土、コークス、炭化珪素などの微
粉のマ）　ＩＪツクス部とから構成され、さらに必要に
応じてピッチ、タール、１ａＪＮするいは珪酸ソーダ、
リグニンスルホン酸、リン酸塩、アルミナセメントなど
のバインダーが配合されて成形されるが、溶銑、溶鋼あ
るいは溶銑スラグζこよる侵食は、主としてマトリック
ス部が優先的に侵食されることによって進行するものと
考えられる。即ち、骨材のアルミナや炭化珪素などを焼
結させるためｌこ、粘土その他のマトリックス材が添加
されており、このマトリックス材の耐食性が骨材に比べ
劣るためであるとされている。また骨材には耐食性に劣
るものも使用されている。

前記不定形耐火物は製銑・製鋼関係で一般に使用されて
いて、（１）キャスタブル、（クプラスチック、（３）
モルタル、（滲ラミング材などに分類され、各材質に適
応した成形法が採られている。

例えば高炉出銑樋では、一般にアルミナ・ムライト、炭
化珪素・黒鉛などの骨材粒子とコークス・粘土・炭化珪
素などの微粉のマ）　ＩＪツクス材、さらｌこ所要に応
じピッチなどを配合したものであり、ラミング材あるい
は鋳込形式の流し込み材として使用されている。

更に例を高炉などの出銑口のマッドにとれば、一般にア
ルミナ、シャモット、珪石、ろう石、炭化珪素、コーク
ス、粘土などの原料をタール、樹脂などのバインダーで
混練した材料が使用され、これを炉前の電動接すたは油
圧により作動するマッドガンによって出銑口内に充填閉
塞し、流出す　５− る溶銑および溶融スラグを止めるのに用いられている。

アルミナ、ムライト、シャモットなどの酸化物系の材料
は炭化珪素との焼結性が悪く、高温においても充分な強
度が得られない。従って溶銑流に対する耐摩耗性の点で
問題があり、炭化珪素のような優れた骨材の特性を充分
に生かしきれない。才だ、前記の骨材の中には、そわ、
自身スラグに対する耐食性の小さいものもある。　　　
□本発明は前述したような従来の不定形耐火物の問題点
に鑑みて、機械的強度、耐食性および焼結性に優れたサ
イアロンおよび才たはサイアロン焼結体の適量を、通常
の不足形耐火物の骨材およびまたはマトリックスとして
添加した機械的強度が大きく耐食性に優れた不定形耐火
物を提供するものである。

本発明の不定形耐火物は、アルミナ、マグネシア、ムラ
イト、シャモット、ろう石、珪石、粘土、コークス、黒
鉛、炭化珪素、ジルコンの１種または２種以上からなる
通常の不定形耐火物に、サイアｏｙおよびまたはサイア
ロン焼結体の粒径５．Ｊ　６− 以下の粒子を５〜７０重量５Ｃ添加した機械的強度が大
きく且つ耐食性に優れた不定形耐火物である。

ここで使用されるサイアロンまたはサイアロン焼結体は
、前述したように、粘土、ろう石のような５ｉＯ２−Ａ
ｇｏ、系の原料に所定量の炭素粉を加えて混合成形した
後、窒素雰囲気中で加熱して得られる材料、またはこれ
を粉砕し再朋成形後焼結して得られる材料であって、ｓ
ｉ　％　ｈｔｓ　Ｏ％Ｎおよび原料に由来するその他の
不可避的元素からなる複雑な固溶体物質である。特に、
サイアロン焼結体は大きな機械的強度と優れた耐食性を
示し、しかも窒化珪素およびアルミナの固有の特性を兼
ね備えたものである。才た、サイアロンの構成成分の内
、窒化珪素成分は通常の不足形耐火物の骨材の一成分と
して用いられる炭化珪素のボンドとしての効果をなし、
またアルミナ成分は骨材としての他の酸化物のボンドの
効果を果す。このように、炭化珪素と酸化物の両者にボ
ンドとしての効果が大であるので、通常の方法では焼結
し難いこの両者をよく結合する。

従って、このようなサイアロン系物質の微粉を添加した
場合、溶銑や浴融スラグによる熱処理を受け、骨材とし
て用いられる炭化珪素やアルミナ、ムライト等を強固に
結合するとともに、それ自身は溶銑や溶融スラグに対す
る耐食性に優れたものであるので、粘土をマトリックス
として用いり従来の不足形耐火物より格段に優れた耐食
性を示すものとなる。また、前述のように、サイアロン
およびサイアロン焼結体は従来の窒化珪素鉄−アルミナ
系または窒化珪素−アルミナ系の焼結体より溶銑やスラ
グに対する耐食性が大であるので、当該不定形耐火物の
骨材として用いることにより、さらに耐食性を向上させ
ることができる。

本発明において、前記通常の不定形耐火物に添加するサ
イアロンまたはサイアロン焼結体の粒径５Ｈ以下の粒子
の内、粒径０．１ｕ以下の微粉を添加して主としてマト
リックスを形成させるか、あるいは粒径０．１〜５Ｈの
中間粒および粗粒を添加して主として骨材を形成させる
か、または粒径５Ｕ以下の微粉・中間粒・粗粒の混合物
を添加して骨材およびマ）　ＩＪラックス形成させるか
は、不足形耐火物の使用場所、目的その他の条件を勘案
して適当に選択すれば良い。

本発明において、サイアロンまたはその焼結体は粗粒か
ら微粉までのいずれの粒度範囲でも使用できるが、粗粒
および中間粒として使用する場合は、粒径０．１　ｍ以
上５ｕ以下で、添加量は１０〜６ＯＮの範囲が好ましい
。これは１０に未満では耐食性向上の効果がなく、６０
Ｘを超えると粒度構成上密充填が得られないからである
。また微粉部に使用する場合はサイアロン粉またはサイ
アロン焼結体段のいずれを用いてもよく、粒径０．１　
ｍ以下で、添加量は５〜３０％の範囲で用いるのが好ま
しい。これは５Ｘ未満では耐食性に効果がなく、３０％
を超えると充填性が悪化するからである０粗粒、中間粒
、微粉併用（５闘以下）の場合には合計量で１０〜７０
％の範囲で用いるのが好ましい。いずれの場合も他の耐
火材料はなにを使用しても良いが、粘土量は少ない程、
耐食性、熱間強度の点で効果がある。

９− 次に本発明を実施例にしたがって具体的に説明する。

〔実施例１〕 ５〜ＩＭの粗粒４０重量％、１〜０．１Ｍの中間粒２５
重量に、’０．１’ｍ以下の微粉３５重量％からなる樋
材で骨材および微粉（マトリックス）の一部を、□窒化
珪素−アル之す系焼結体（アルミナ５０Ｘ）またはサイ
アロン焼結体で置換した配合物に対し、バイングーを適
量加え、混練して得た混合物をラミングによる成形とほ
ぼ同一条件になるよう、加圧成形により４０Ｘ４０Ｘ１
６０＋＋ｗの大きさに１　’ＯＯｂ　／　ｃｒ／Ｉで成
形し、これをコークスプリーズ中で１４００℃の温度で
それぞれ２時間焼成した材料の物理的性質を求めた。

また、高炉スラグおよび銑鉄の両者を使用し、回転式侵
食試験機によって１５ａｏ’ｃで１時間侵食試験を行っ
た。これらの結果を第１表に示す。

この表から明らかなように、サイアロン焼結体を用いた
樋材は従来の窒化珪素−アルミナ系焼結体を添加したも
のより常温および１４００℃のいず　１０− れの場合においても大きな強度を示し、中でも熱間強度
の増加が顕著となっており、焼結体が良好であることが
わかるｏｆだ、４食性においては従来品に比べその侵食
量は６０〜７０％に低下し、良好な結果か得られた。

第　　　１　　表 註：耐食性１ ６個の試験片で構成された中空正六角柱状の試験片群の
中空部にスラグおよび銑鉄を各３００７装入し、該試験
片群を回転しつつ（６ｒｐｍ、）スラグおよび銑鉄を１
５３０℃に１時間加熱溶融し、各試験片の侵食ｉを従来
例を１００とした場合の数値で示した。

〔実施例２〕 ３〜ＩＭの粗粒２０重量％、１〜０．１＋ｃ＋＋の中間
粒４０重ｉｔ％、０．１ｍ以下の微粉４０重量％からな
る出銑口マッドで１微粉（マトリックス）の一部を窒化
珪素鉄−アルミナ系焼結体（アルミナ４５Ｘ）、サイア
ロンまたはサイアロン郷結体の微粉で置換した配合物に
対し、タールを外掛けで約２０Ｘ加え、混練して得た混
合物を手打ち成形し、これヲフークスブリーズ中で８０
０℃の温度で２時間竺成した。その物理的性質および実
施例１と同じ方法で行った高炉スラグと銑鉄の両者によ
る侵食試験の結果を第２表に示す。この表から明らかな
ように、サイアロンまたはサイアロン焼結体の微粉を添
加したものは、窒化珪素鉄−アルミナ系焼結体の微粉を
添加したものより大きな強度を示し中でも熱間強度の増
加が顕著となっており、焼結体が良好であることがわか
る。才だ、本発明品の侵食量は従来品に比ベロ５〜８５
Ｘに低下し、スラグライノおよびスラグ−メタル界面で
の局部的な溶損は起らず良好な耐食性を示した〇１３− 第２表 １４− 本発明のアミノ珪酸塩と炭素粉から合成したサイアロン
またはこのサイアロン粉を焼結して得られるザイアロン
焼結体を添加した不足形耐火物は、上記の実施例からも
明らかなように従来品に比して機械的強度が太き（、溶
銑および溶融スラグに対する耐食性に優れているために
、従来使用されいてた不定形耐火物の分野に使用しで、
耐用時間の著しい改善あるいは新しい使用分野の開拓も
可能で、材料・労力の節減などに貢献するところ大なる
ものがある。

特許出願人　　川崎製鉄株式会社 昭和電工株式会社 川崎炉材株式会社 代理人　弁理士　　　渡　辺　望　稔 １５− ３８１−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容土珪酸塩の粉末と炭素粉末との混合物を窒素ガヌ雰囲
   気中で加熱することによって得られるサイアロンおよび
   または該サイアロンを焼結して得られるサイアロン焼結
   体を骨材および才たはマトリックスとして用いたことを
   特徴とする耐食性に優れた不定形耐火物。