JPS5860672A - 炭素質耐火物成形体の製造方法 - 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】 本発明は炭素質耐火物に関する。詳しくは高強度の炭素
質耐火物成形体に関する。

耐火物への炭素質材料の配合は、炭素材料の有する／）
高い熱伝導性、２）熱膨張率の小さいこと、３）強度に
比し弾性率が小さく、熱衝撃によく耐える性質、り亀裂
の伝播を妨げスポーリングを防ぐ性質、’）高温下での
高い強度、６）溶融金属及びスラグに対する良好な安定
性などの有用な性質を利用せんとするものである。

従来、炭素質耐火物は、耐火れんが等の骨材として使用
される無機質耐火材料と炭素質骨材とをコールタールピ
ッチ等を結合材とし、混載成形、焼成して得られるが、
自己焼結性を有しない炭素質骨材を加えるため高強度高
密度材料が得られにくい。

炭素質骨材としてコークスを使用した場合、得られる耐
火物は気孔率が高く、溶融金属の浸透を防止するため焼
成後の耐火物に、ピッチあるいはコールタール等の含浸
再焼成を繰返し行なう必要があり、製造に長期間を要す
ると共に高コストとなる欠点がある。又炭素質骨材とし
て鱗片状黒鉛等の天然黒鉛を使用した場合は、加圧形成
時に天然黒鉛が加圧方向に垂直に配向し易く、成形体の
物性の異方比が太き、くなる欠点がある。

本発明者らは、このような従来法の欠点を改良し内部欠
陥が少なく均質で強度が大きく密度の高い炭素質耐火物
成形体を簡単な方法で短期間で製造する方法を見出すべ
く研究した結果本発明に到達した。

すなわち、本発明の特徴は、原料として炭素質骨材、キ
ノリンネ溶分ｊ重量％以下で、ベンゼン不溶分／ｊ重量
係以下の瀝青物及び無機質耐火材料を用い適宜配合、成
形、焼成してなる炭素質耐火物成形体に存する。

本発明において重要なことは、すてに粘結性を十分に有
するバインダーピッチと骨材を混１９するものでなくて
、実質的に粘結性を有しないバインダーピッチの前駆体
ともいうべきコールタール、ソフトピッチ、石油系重質
油等の瀝青物を骨材と混合し攪拌熱処理することによっ
て熱処理時に初めて骨材の表面もしくは周辺部において
粘結剤化を有効に進行させることである。

かかる方°法によって分散を極めて良好に行なわせるこ
とができるのである。その結果、炭素質耐火物の従来品
の曲げ強度−００〜、３００に９／ｃｄを大きく上まわ
る高強度を容易に達成することができる。

以下、本発明を更に詳細に説明する。

本発明は、原料として炭素質骨材、キノリンネ溶分ｊ重
量係以下でベンゼン不溶分／ｊ重量係以下の瀝青物及び
無機質骨材を用いるものであるが、これら各原料の配合
、成形、焼成の順序は炭素質骨材と前記瀝青物を混合熱
処理し、得られる生成物と無機質耐火材料とからなる配
合物を成形、焼成する方法あるいは炭素質骨材と前記瀝
青物及び無機質耐火材料をあらかじめ混合したのち熱処
理して得られる配合物を成形、焼成する方法など適宜変
更し得るものである。

本発明において使用する炭素質骨材は、ピッチコークス
、石油コークス、フルイドコークス等の各種コークス及
びその中間製品である未仮焼の生コークス、更に鱗片状
あるいは生状の天然黒鉛、カーボンブラック、焙焼無煙
炭、炭素繊維等であるが、特に生コークス、又は生コー
得られる耐火物成形体は物性の異方比がない等方性の耐
火物成形体を得ることができる０無機質耐火材料として
は、ケイ石、アルミナシャモット、マグネシア・クリン
カー、ドロマイト・クリンカー、ジルコン、無水ホウ酸
等の酸化物や、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化ホウ素等
の炭化物、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の沼化物を使用す
ることができる。

これらの炭素質骨材および無機質耐火材料の粒径に関し
ては特に制限はないが、より高強度、高密度なものを得
るためには１１．２００メツシユの篩を全量通過しそれ
らの平均粒径が３０ミクロン以下であることが望ましい
。又炭素質骨材と無機質耐火材料との配合比率は重量％
で？０係以下の範囲Ｔあれば特に制限はなく、使用する
無機質耐火材料の種類及び使用する炉の条件によって適
宜選べば良いが、前述したような、溶融金属及びスラグ
の浸透防止あるいは耐スポーリング性の向上をはかるた
めには、炭素質骨材が重量比でｑｏ％以上好１しくは６
０％以上あると炭素の有用な性質を損なうことなく高品
質の炭素質耐火物を得ることができる。

また、骨材と混合熱処理すべき＃存物としてはコールタ
ール及びコールタールピッチの前駆体であるソフトピッ
チ、石油系重質油等のキノリンネ溶分！重量係以下ベン
ゼン不溶分ｌ！重量係以下のものを使用するが、好まし
くはキノリンネ溶分３重量係以下べ／ゼン不溶分／−重
量係以下の瀝青物が望しい。

本発明において、前記した瀝青物の骨材に対する配合比
は、炭素質骨材と瀝青物を前もって混合攪拌加熱処理し
て得られる生成物に無機質耐火材料を配合する場合と、
炭素質骨材、無機質耐火材料および瀝青物の３者を同時
に混合攪拌加熱処理する場合とで若干異なる。前者の場
合の瀝青物配合比は重量比で炭素質骨材／に対してＯｏ
−を倍以上ｊ倍以下であるが、好１しくはハ！倍以上３
倍以下が望ましい。ＯＪ倍以下では混合加熱時攪拌が十
分性なわれず、最終的な製品に十分な品質を与えること
ができない。また！倍以上では成形体の焼成時にクラッ
クや発泡状態を呈しやすくなる。また後者の場合の瀝青
物配合比は、重量比で炭素質骨材と無機質耐火材料との
合計重量ｌに対して、ｏ、ｇ倍以上！、３倍以下である
が、好ましくけた６倍以上３．７倍以下が望ましい。

混合加熱時の熱改鉛条件は３．ｆＯ℃以上ＳＯＯ℃以下
で、好ましくは３ｇθ℃以上ｙｒθ℃以下が望ましい。

熱処理時間は、雰囲気、圧力、温度等によって異なるが
Ｏ，Ｓ〜ｌＩＯ時間である。また加熱時の圧力は瀝青物
の改質後歩留を向上させるためあるいは瀝青物の重質化
を促進させるために加圧下、常圧還流下あるいは窒素ガ
ス等のキャリアーガスで揮発するガスをスイープしても
よく、またこれらの組合せでも問題ない。

本発明において重要なことは、得られた熱改質物中の重
質化した瀝青物部分の組成がキノリンネ溶分（ＪＩＳ−
に２’１２！により分析、以下α成分という）がｉｏ−
ｇｓ重１ハ好ましくはコθ〜りｏ重量％、キノリン可溶
でベンゼン不溶分（ＪＩＳ−に２Ｑ２ｊにより分析、以
下β成分という）がｊ−９０重量％、好ましくは／ｊ〜
３０重量係になるように調整することがある。

α成分が７０重重量％下、もしくはβ成分がｔｉｏ重量
％以上では成形体の焼成１時に発泡状態を呈しやすくな
り、α成分がｇｏ重量％以上もしくはβ成分７５：！重
量％以下では最終製品に十分な品質を与えることができ
ない。

このようにして得られだ熱処理配合物ｅｌ！粉砕し新た
に粘結剤を加えることなく加圧成形するが、使用原料の
種類、配合量によって、加圧成形する前に熱処理配合物
’ｉｉ　／　！　０　”０〜３００℃でＯｊ−７０時間
空気中で加熱処理することによって配合物中の改質され
た瀝青物の中のα、β成分量を微調整し成形体の賦形性
を向上させることも可能である。

加圧成形は種々の方法、例えば−軸加工成形や静水圧成
形が採用される。次いで還元雰囲気で焼成し高密度高強
度炭素質耐火物成形体を得る。

本発明による炭素質耐火物成形体は従来法に比して次の
ような品質上の長所を有す゛る。

（１）　緻密で強度大な製品が容易に得られる。たとえ
ば骨材として微粉のものを配合すれば強度大の製品を得
ることができるが従来法では結合剤であるピッチを微粉
骨材の表面に上方行きわたらせることが困難なため均質
な材料を得ることが困難である。

しかし本発明によれば、瀝青物が骨材に対して多量に配
合され、かつ混合攪・拌熱処理時に液中分散されしかも
熱改質時に瀝青物の粘結質は主に骨材表面で進行するた
め有効粘結成分を骨材に対して均一に分散生成させるこ
とが容易である。このため高密度高強度を容易に実現し
溶融金属の浸透のない成形体を得ることができる。

（２）品質変動の少ないものが得られる。本発明によれ
ば有効粘結成分が骨材に対して均一に分散しているため
焼成時膨張収縮のバランスが良く行なわれ内部欠陥（歪
）の少ない均一な製品が容易に得られる。

本発明は更に製造工程上においても次のような長所？有
する。

（１１工程の短縮ができる。従来法においては製品の一
密度、強度を向上させるため、焼成後にピッチ等の含浸
剤の含浸再焼成を繰返す必要があるが、本発明によれば
無含浸でも良品質全達成できるので大巾な工程短縮が可
能となる。

（２）　　本発明によれば、工程の簡略化によるコスト
の低減、亀裂不良の減少等によるコストカットが著しい
。

以上実施例により更に本発明を説明するが、本発明はそ
の要旨を越えないかぎり、これら実施例に限定されるも
のではない。

実施例−／ 炭素質骨材として平均粒径ｉｇミクロンの生ピツチコー
クス（揮発分６．７重量％　）　３．２ｅｏｇ瀝青物と
してタール系ソフトピッチ（キノリンネ溶分約０重隈係
、ベンゼン不溶分約７重量％）Ａ４＃Ｏｊｉを１０ｔオ
ートクレーブにとり、窒素流通下グ、！０υで／θ９！
時間攪拌加熱し熱改質を行なった。得られた熱改質物中
の重質化した瀝青物部分の成分組成はα成分が３／１ｇ
重量係β成分が２３．ｊ％であった。次いで、この熱改
質物を粉砕後空気中で２００°Ｃ１１時間処理すると上
記α、β成分はそれぞれり６．９重量係、２２．７重量
係となった。

これ？再び粉砕後、このものを７００部に対し、それぞ
れ２００メツシユの篩を通した炭化硅素（ｓｌａ）２３
部、酸化アルミニウム（Ａｔ２０３）一部を加え■型プ
レンダーで混合後、加圧カフ０００に９／ｃｄで通常の
一軸加圧成形しｔＯａＸＡＯ’￥ｎの主成形品を得た。

これを／　０　”Ｃ／ｈｒの昇温速度で／　０００℃で
焼成を行なった。

こうして得られた炭素質耐火物成形体はその特性を表１
に示すように高品質なものであった。

実施例−コ 炭素質骨材として平均粒径６ミクロンの生ピツチコーク
ス（揮発分６２ｇ重量パーセント）７０９’ｌ／ｌ、耐
火物として平均粒径２！ミクロンのアルミナ・シャモッ
ト／ｓ３／ｐ、＊青物としてタール系ソフトピッチ（キ
ノリンネ溶分約Ｏ重量係、ベンゼン不溶分約７重量％）
　３ｓｏｏｇを／Ｉｔオートクレーブにとり窒素流通下
ｔｉ、２゜°Ｃで７．０時間攪拌加熱し熱改質を行につ
だ。得られだ熱改質物中の重質化した瀝青物部分の成分
組成はα成分が２６．６重量係、β成分が２６６ｇ重量
％であった。次いでこの熱改質物を粉砕後空気中で２０
０℃、７時間処理すると上記α、β成分はそれぞれ７ダ
、７重量係、ワ。ｇＭ量係となった。

これを再び粉砕後、加圧力１０１００ｏ／ｃｒｌで通常
の一軸加圧成形しｂＯｇＸＡＯ％の生成形品を得た。こ
れを１０℃／ｈｒの昇温速度で１０００℃で焼成企行な
った。こうして得られた炭素質耐火物成形体はその特性
を表／に示すように高品質なものであった。

実施例−３ 実施例−一と同様な、炭素質骨材ｉｔｉｏｏｇ。

アルミナ・シャモット６００．！９、タール系ソフトピ
ッチｔｘｏｏＯｇｋ実施例２と同様にｔＩ２０°Ｃでｌ
／時間処理した。この場合重質化した瀝＾′物部分の成
分組成はα成分が３４１．　／重量係、β成分がｕｊｊ
　％であった。次いでこの熱改質物全粉砕後空気中でコ
θＯ℃、／、ｊ時間処理すると上記α、β成分はそれぞ
れｇｏ、ｂ重量係、９Ｊ重量係となった。これを実施例
−コと同様に成形、焼成を行なった。こうして得られた
炭素質耐火物成形体はその特性を表／に示すように高品
質なものであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料として炭素質骨材、キノリンネ溶分ｊ重量係
   以下でベンゼン不溶分／ｊ重量係以下の瀝青物及び無機
   質耐火材料を用い、適宜配合、成形、焼成してなる炭素
   質耐火物成形体（２）炭素質骨材とキノリンネ溶分！重
   量係以下でベンゼン不溶分ｉｓ重量係以下の瀝青物とを
   混合、熱処理して得られる生成物と無機質耐火材料とか
   らなる配合物を成形、焼成してなる特許請求の範囲第１
   項記載の炭素質耐火物成形体。