JPH03141158A

JPH03141158A - 低熱伝導性高炉用耐火物

Info

Publication number: JPH03141158A
Application number: JP1277988A
Authority: JP
Inventors: Kazuteru Aoyama; 和輝青山; Shuichi Nomiyama; 野見山　秀一
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-10-25
Filing date: 1989-10-25
Publication date: 1991-06-17

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】［産業上の利用分野コ本発明は耐アルカリ性、耐スポール性、耐摩耗性および
耐酸化性を著しく向上させた低熱伝導性高炉用耐火物に
関する。

［従来の技術］従来から骨材にβ−アルミナ、炭素、炭化珪素を用い、
これに金属珪素を添加して粒子間を炭化珪素結合もしく
は炭素結合させることによって、耐食性、耐スポール性
および耐アルカリ性を向上させた高炉用耐火物が特公昭
５６−３５８３０号公報で提案されている。

しかし前記耐火物は多くの物性を向上させている反面、
熱伝導率が高く、高温で酸化消耗し易い欠点がある。

それ故高炉炉壁に使用した場合、炉外への熱損失が多く
、高炉操業の熱経済性の向上が望まれている。

また耐火物の酸化損傷により、高炉炉壁の保護も十分と
は言えなかった。

［発明が解決しようとする課題］最近、高炉は操炉技術、補修技術および鉄皮からの冷却
方式の改善等により長寿命になっている。

それにともない耐火物の高耐用性が要求されるとともに
耐火物を保護し延命を図るため鉄皮からの冷却が実施さ
れている。

この冷却に適した材質として高熱伝導性のカーボン含有
耐火物が多用されている。

このような冷却による炉体保護は炉外への熱損失が極め
て多く、熱経済面から好ましいことではない。

本発明者等は冷却による炉体保護にたよらず熱経済面に
優れる耐火物、すなわちアルカリアタック、熱衝撃、装
入物による摩耗および水蒸気酸化等の損傷作用に強い低
熱伝導性の耐火物に着目し、実験を重ねた。

［課題を解決するための手段］前記問題点を解決するため種々実験を重ねた結果、ジル
コニア骨材がβ−アルミナと同様アルカリアタックに有
効であることを認め、ジルコニア−炭化珪素−カーボン
系において特に黒鉛化度の低いカーボンが熱伝導率が小
さく、また緻密な組織を有する原料がアルカリアタック
、熱衝撃および装入物による摩耗に対する耐用性に優れ
ることを見い出し本発明を完成させたものである。

すなわち本発明の特徴とするところはジルコニア１０〜
８５ｗｔ％、カーボン５〜２５ｗｔ％および炭化珪素１
０〜８５ｗｔ％からなる混合物１００　ｗｔ％に対し、
外掛けで焼結剤２〜１０ｗｔ％と酸化防止剤１〜５ｗｔ
％添加し、これに結合剤を加えて混練後、成形、焼成し
たことを特徴とする低熱伝導性高炉用耐火物である。

従来よりカーボンを含有する耐火物はカーボンが酸化さ
れ、組織が脆弱化し、該耐火物の使用時にカーボンが溶
銑中へ溶解して消失するので耐用性が不十分であった。

このため該耐火物に耐酸化性を付与すべく、超微粉の炭
化珪素を少量添加する方法が特開昭５８−１１５０７３
号公報により提案されている。

他の文献にもいくつか提案されているが、いずれもその
耐用性において改善の余地が残されている。

本発明においては緻密な組織を有するカーボンを用い、
更に焼結剤および酸化防止剤を添加し、焼成することに
より耐火物の気孔径を小さくし、かつ開口気孔を密封気
孔とする。その上カーボンの使用量を最小限に止めるこ
とにより、酸化損耗を抑制するものである。

本発明で用いるカーボンは適度の黒鉛化度を有する仮焼
無煙炭、石炭ピッチコークス、石油ピッチコークス、土
状黒鉛等であって、特に仮焼無煙炭が好ましい。その純
度は８０ｗｔ％以上のものが好ましく、９０ｗｔ％以上
のものがより好ましい。

またフランクリン（Ｆｒａｎｋｌｉｎ）のＰ値から求め
た黒鉛化度６０％以下の緻密な組織を有するカーボンを
使用する。

黒鉛化度が６０％を超えると熱伝導率が高くなり好まし
くない。カーボンを５〜２５ｗｔ％の範囲に限定した理
由は２５ｗｔ％を越えると耐酸化性が低下し、熱伝導率
が高くなる。

また５ｗｔ％未満では熱間線膨張率が大きくなり、耐ス
ポール性が低下する。

ジルコニアはＣａＯ，ＭｇＯまたはＹ２Ｏ，で安定化さ
せた安定化ジルコニアを主体とするものでβ−アルミナ
と同じく格段にアルカリ性に優れた材質である。

このジルコニアを１０〜８５ｗｔ％の範囲に限定したの
は１０ｗｔ％以下では熱伝導率が８ｋｃａｌ／ｍ、ｈｒ
、　”Ｃ以上と高くなり、耐酸化性が低下する。

８５ｗｔ％以上では炭化珪素、カーボン量が少なく、耐
スポール性が低下する。

炭化珪素の純度は８０ｗｔ％以上のものが良く、９０ｗ
ｔ％以上のものがより好ましい。純度が低下すると耐食
性および耐アルカリ性が低下する。

炭化珪素を１０〜８５ｗｔ％使用する理由は８５ｗｔ％
を越えると熱伝導率が高くなり、耐スポール性が悪くな
る。１０ｗｔ％未満であると耐アルカリ性および強度が
低下する。

焼結剤は金属珪素、金属アルミニウム、フェロシリコン
およびそれらの合金並びに炭化硼素、窒化硼素等の硼化
物であり、これらが焼成中炭化物、酸窒化物等に変化し
、気孔径を小さくすると同時に粒子間を結合させ高強度
になる。

その量を２〜１０ｗｔ％とじたのは１０ｗし％を越える
と添加量に比例した効果の増大が望めず、不経済である
とともに耐スポール性が低下する。２ｗｔ％未満では粒
子間結合数が少なく、組織の強化が認められない。

酸化防止剤はＪＯ，Ｎａ２Ｏ，Ｂ２Ｊ、５ｉ０２．Ｃａ
Ｏ等を主成分とする低融点のゆう薬、ガラスの粉末、長
石、硼砂および粘度等である。

これらが焼成中粒子表面および粒子間隙をコーティング
し、密封気孔とするとともに外気と遮断する。

その添加量を１〜５ｗｔ％とじたのは５ｗｔ％を越える
と耐火物の耐火性が低下し、耐用性が面下する。１ｗｔ
％未満では酸化防止の効果が十分得られないからである
。

なお、本発明における結合剤を加えての混練、成形、焼
成等については、この種の耐火物を製造する場合の一般
的な条件を用いてほぼ充分であり、したがって、ここで
はその詳しい条件記載は省略するが、結合剤は有機系の
もので、焼成は還元雰囲気下で１０００〜１６００℃の
範囲で行なうことが望ましい。

［実　施　例］以下実施例について説明する。

実施例（Ａ−Ｆ）および比較例（イ〜ト）の配合割合を
第１表に示す。

その各配合物にピッチ、アントラセン、合成樹脂等の有
機結合剤を加えて、混練、成形後還元雰囲気下１０００
　Ｎ１４００℃の温度で焼成した。

ここに用いたジルコニアはＣａＯで安定化した安定化率
８０％以上の電融品である。

カーボンは仮焼無煙炭、ピッチコークス、比較例に天然
リン状黒鉛を使用した。炭化珪素、金属珪素および金属
アルミニウムの純度はそれぞれ９１．４．９７．５およ
び９８．５％のものを用いた。

使用した各原料の化学成分を第２表に示す。

実施例Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅは配合物にフェノール樹脂を加え
、混練、成形後還元７囲気下において１３５０℃の焼成
を行った。

実施例Ｃ，Ｆは配合物にアントラセン８％を加えた硬ピ
ツチを４ｗｔ％加えて、１３０℃の加熱混練を行い、成
形後還元雰囲気下において１１００℃の焼成を行った。

また比較例イ〜トは実施例Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｅと同様に製造
した。

以上の如く製造した各供試体について熱伝導率、耐酸化
性、耐アルカリ性、耐スポール性および耐侵食性につい
て測定し、その結果を第３表に示す。

熱伝導率は各供試体を２０φｘ　１５０ｍｍの円柱に切
りだし、直接熱流法により測定し、６００℃での値で表
示した。

耐酸化性については各供試体を１辺４０ｍｍの立方体に
切りだし、電気炉で１４００℃×３０分間保定後取り出
し、切断面観察より比較評価した。

耐アルカリ性は各供試体を２０ｘ　２０Ｘ　６０ｍｍの
角柱に切りだし、試薬炭酸カリとコークス粉２０　＋　
８０の混合物を詰めた容器内に埋め込み、その容器を密
封し、電気炉で１３００℃×５時間保定する。これを５
回繰り返した後供試体を取り出し、寸法変化率により比
較した。

耐スポール性は各供試体を４０Ｘ　５ＱＸ　１８０ｍｍ
の角柱の切りだし、誘導炉にて１５００℃の溶銑中に９
０秒間浸漬後水冷した供試体の外観および切断面観察よ
り比較評価した。

耐侵食性については各供試体を台形状に（上辺７０ｍｍ
Ｘ底辺１５０ｍｍ　ｘ高さ７０ｍｍＸ長さ１３０ｍｍ）
に切りだし、比較量と張り合わせて、酸素プロパンガス
バーナにて１５００℃まで昇温し、その中に銑鉄と高炉
スラグを５０：５０の割合で没入し、回転しつつその温
度に３時間保定した後、解体して溶損された量を比較評
価した。

第３表から明らかなように実施例Ａ〜Ｆのものは黒鉛化
度の低いカーボンを所定量使用したものなので、熱伝導
率において比較例へ、トに比べ低く　３〜７　ｋｃａｌ
／ｍ、ｈｒ、　”Ｃの範囲にある。

耐酸化性は比較例口、ハ、へおよびトに比べ浸れている
。

耐アルカリ性において、比較例口、二およびホに比べ優
れている。

耐スポール性において、比較例二およびホに比べ壜れて
いる。

耐侵食性において、比較例イ、ハ、二、ホ、へおよびト
に比べ優れている。

このように本発明の実施例Ａ−Ｆのものは低熱伝導率か
つ耐酸化性に優れ、しかも耐アルカリ性、耐スポール性
および耐侵食性（耐摩耗性）を兼ね備える新規な耐火物
である。

［発明の効果］本発明の耐火物は、熱伝導率が低く、熱損失が小さく、
加えて耐酸性、耐アルカリ性ともに優れ、更に耐スポー
ル性、耐侵食性（耐摩耗性）をも兼ね備えたものであり
、多くの用途があるが、特に高炉の炉壁並びにステーブ
クーラー用埋込み耐火物として、炉壁保護および熱経済
性のいずれの面でも適性の高いものである。

他４名

Claims

【特許請求の範囲】

１　ジルコニア１０〜８５ｗｔ％、カーボン５〜２５ｗ
ｔ％および炭化珪素１０〜８５ｗｔからなる混合物１０
０ｗｔ％に対し、外掛けで焼結剤２〜１０ｗｔ％と酸化
防止剤１〜５ｗｔ％添加し、これに結合剤を加えて混練
後、成形、焼成したことを特徴とする低熱伝導性高炉用
耐火物。