JP2002087889A - 低熱伝導性炭素含有耐火物 - Google Patents
低熱伝導性炭素含有耐火物Info
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- JP2002087889A JP2002087889A JP2000321983A JP2000321983A JP2002087889A JP 2002087889 A JP2002087889 A JP 2002087889A JP 2000321983 A JP2000321983 A JP 2000321983A JP 2000321983 A JP2000321983 A JP 2000321983A JP 2002087889 A JP2002087889 A JP 2002087889A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭素含有耐火物において、炭素の含有量を減少
させることなく熱伝導率を低下させ耐食性、耐スポール
性を維持し、施工方法として直接スラグや溶融金属に接
触する内張り及び裏張りに施行し断熱性を付与すること
ができる低熱伝導性炭素含有耐火物を提供することにあ
る。 【解決手段】耐火骨材３０〜９７重量％と炭素質原料７
０〜３重量％からなる耐火物原料混合物１００重量部に
結合材として液状有機バインダーを加え混練、成形する
炭素含有耐火物に合成フェノール変性樹脂０．１〜４重
量％を添加したことを特徴とする。これにより、バイン
ダーの結合を断続的にすることが可能となり、カーボン
量、物性値、及び諸性能を変えることなく熱伝導率を低
下させることができた。また、この低熱伝導性炭素含有
耐火物を、溶融金属容器の内張りに使用すると、断熱材
を使用しなくても断熱効果が得られる。
させることなく熱伝導率を低下させ耐食性、耐スポール
性を維持し、施工方法として直接スラグや溶融金属に接
触する内張り及び裏張りに施行し断熱性を付与すること
ができる低熱伝導性炭素含有耐火物を提供することにあ
る。 【解決手段】耐火骨材３０〜９７重量％と炭素質原料７
０〜３重量％からなる耐火物原料混合物１００重量部に
結合材として液状有機バインダーを加え混練、成形する
炭素含有耐火物に合成フェノール変性樹脂０．１〜４重
量％を添加したことを特徴とする。これにより、バイン
ダーの結合を断続的にすることが可能となり、カーボン
量、物性値、及び諸性能を変えることなく熱伝導率を低
下させることができた。また、この低熱伝導性炭素含有
耐火物を、溶融金属容器の内張りに使用すると、断熱材
を使用しなくても断熱効果が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属を溶解、精錬する
ための溶解炉、精錬炉や溶融金属を受ける容器に使用さ
れる炭素含有耐火物に関するものである。
ための溶解炉、精錬炉や溶融金属を受ける容器に使用さ
れる炭素含有耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＭｇＯ−Ｃ系、Ａｌ２Ｏ３−Ｃ系などの
炭素含有耐火物は、耐濡れ性に優れる炭素の添加により
スラグの浸潤を抑制し耐食性が向上する。また炭素含有
耐火物は、熱伝導率が向上するため熱衝撃に対して強く
なり良好な耐スポール性を発現する。これらの性質を有
する炭素含有耐火物は、溶融金属容器内張り材として広
く使用されてきている。
炭素含有耐火物は、耐濡れ性に優れる炭素の添加により
スラグの浸潤を抑制し耐食性が向上する。また炭素含有
耐火物は、熱伝導率が向上するため熱衝撃に対して強く
なり良好な耐スポール性を発現する。これらの性質を有
する炭素含有耐火物は、溶融金属容器内張り材として広
く使用されてきている。
【０００３】しかしながら炭素含有による熱伝導率の向
上は、放散熱量が増加するため溶融金属の温度低下を招
き内張り材表面で金属やスラグが凝固する場合がある。
その結果、例えば取鍋では、鋳込みができなくなる問題
がある。また、溶融金属容器の鉄皮表面温度が上昇す
る。その結果、例えば取鍋底部にあるスライディングノ
ズルの作動用オイルの温度が上昇して気泡が発生し、ノ
ズルが作動しなくなることがある。また鉄皮の損傷や鉄
皮の歪が進行しやすくなるばかりでなく、溶融金属容器
の周囲で作業する作業者の作業環境が悪化するといった
問題がある。
上は、放散熱量が増加するため溶融金属の温度低下を招
き内張り材表面で金属やスラグが凝固する場合がある。
その結果、例えば取鍋では、鋳込みができなくなる問題
がある。また、溶融金属容器の鉄皮表面温度が上昇す
る。その結果、例えば取鍋底部にあるスライディングノ
ズルの作動用オイルの温度が上昇して気泡が発生し、ノ
ズルが作動しなくなることがある。また鉄皮の損傷や鉄
皮の歪が進行しやすくなるばかりでなく、溶融金属容器
の周囲で作業する作業者の作業環境が悪化するといった
問題がある。
【０００４】上記問題を解決する方法として、炭素の含
有量を減少し熱伝導率の低下を図ることが効果的であ
る。しかし、炭素の減少により耐スラグ浸潤性が低下し
耐熱衝撃性が劣り耐食性、耐スポーリング性の低下を招
く。
有量を減少し熱伝導率の低下を図ることが効果的であ
る。しかし、炭素の減少により耐スラグ浸潤性が低下し
耐熱衝撃性が劣り耐食性、耐スポーリング性の低下を招
く。
【０００５】特願平１０−２７４５１４には、溶融金属
容器の内面に断熱性を有するボードやシートを施工する
断熱構造が示されている。また、内張り材の背面に１０
ｍｍ〜４０ｍｍの隙間をあけてそこに耐火物粉等を充填
することで断熱性を付与し放散熱量を抑制する方法が採
用されている。しかし、断熱効果により内張り材の温度
が上昇し溶損量の増加を招くことがある。
容器の内面に断熱性を有するボードやシートを施工する
断熱構造が示されている。また、内張り材の背面に１０
ｍｍ〜４０ｍｍの隙間をあけてそこに耐火物粉等を充填
することで断熱性を付与し放散熱量を抑制する方法が採
用されている。しかし、断熱効果により内張り材の温度
が上昇し溶損量の増加を招くことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】炭素含有耐火物におい
て、炭素の含有量を減少させることなく熱伝導率を低下
させ耐食性、耐スポール性を維持し、施工方法として直
接スラグや溶融金属に接触する内張りに施行し断熱性を
付与することができる低熱伝導性炭素含有耐火物を提供
することにある。
て、炭素の含有量を減少させることなく熱伝導率を低下
させ耐食性、耐スポール性を維持し、施工方法として直
接スラグや溶融金属に接触する内張りに施行し断熱性を
付与することができる低熱伝導性炭素含有耐火物を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】耐火骨材３０〜９７重量
％と炭素質原料７０〜３重量％からなる耐火物原料混合
物１００重量部に結合材として液状有機バインダーを加
え混練、成形する炭素含有耐火物に合成フェノール変性
樹脂０．１〜４重量％を添加したことを特徴とする低熱
伝導性炭素含有耐火物。
％と炭素質原料７０〜３重量％からなる耐火物原料混合
物１００重量部に結合材として液状有機バインダーを加
え混練、成形する炭素含有耐火物に合成フェノール変性
樹脂０．１〜４重量％を添加したことを特徴とする低熱
伝導性炭素含有耐火物。
【０００８】
【作用】耐火骨材は、スラグ及び溶融金属との化学反応
に耐食性を有し、耐火性が高いものを用いることがで
る。例えば、酸化物としてはアルミナ、マグネシア、カ
ルシア、シリカ、ジルコニア、チタニア及びこれらの化
合物である。また、酸化物以外では、炭化珪素、炭化硼
素、窒化珪素、窒化硼素といった耐火原料が挙げられ
る。そのなかでもマグネシア、スピネルおよびアルミナ
が特に好ましい。
に耐食性を有し、耐火性が高いものを用いることがで
る。例えば、酸化物としてはアルミナ、マグネシア、カ
ルシア、シリカ、ジルコニア、チタニア及びこれらの化
合物である。また、酸化物以外では、炭化珪素、炭化硼
素、窒化珪素、窒化硼素といった耐火原料が挙げられ
る。そのなかでもマグネシア、スピネルおよびアルミナ
が特に好ましい。
【０００９】炭素源は人造黒鉛、天然黒鉛、コークス、
カーボンブラック、ピッチなどが使用でき、できるだけ
高純度のものが望ましい。その添加量は３重量％より少
ないと耐火物の耐スラグ溶損性及び耐スポーリング性が
劣り、７０重量％より多いと酸化による組織劣化が著し
くなるので好ましくない。
カーボンブラック、ピッチなどが使用でき、できるだけ
高純度のものが望ましい。その添加量は３重量％より少
ないと耐火物の耐スラグ溶損性及び耐スポーリング性が
劣り、７０重量％より多いと酸化による組織劣化が著し
くなるので好ましくない。
【００１０】結合材として加える液状有機バインダー
は、特に限定されずフェノール樹脂、フラン樹脂などが
使用できる。液状有機バインダーは、加熱により硬化さ
せることで炭素六員環同士が結合して巨大分子化し、使
用時の受熱により連続したカーボン結合を形成する。こ
れによって配合物内の炭素が連続的に結合し、熱伝導率
は高い値を示す。合成フェノール変性樹脂を添加すると
合成フェノール変性樹脂は炭素六員環の結合の一部に入
り込み、連続的なカーボン結合の一部を阻害し断続的カ
ーボン結合が形成される。これによって配合物内の炭素
は断続的に結合するため炭素含有量を減少させることな
く、熱伝導率が低下する。断続的なカーボン結合は、結
合強度が若干低下するがれんが組織内部に応力緩和能を
持たせることになると共に、れんが組織中に一様にマイ
クロクラックを形成することと同じ効果が得られ耐スポ
ール性の向上に寄与する。
は、特に限定されずフェノール樹脂、フラン樹脂などが
使用できる。液状有機バインダーは、加熱により硬化さ
せることで炭素六員環同士が結合して巨大分子化し、使
用時の受熱により連続したカーボン結合を形成する。こ
れによって配合物内の炭素が連続的に結合し、熱伝導率
は高い値を示す。合成フェノール変性樹脂を添加すると
合成フェノール変性樹脂は炭素六員環の結合の一部に入
り込み、連続的なカーボン結合の一部を阻害し断続的カ
ーボン結合が形成される。これによって配合物内の炭素
は断続的に結合するため炭素含有量を減少させることな
く、熱伝導率が低下する。断続的なカーボン結合は、結
合強度が若干低下するがれんが組織内部に応力緩和能を
持たせることになると共に、れんが組織中に一様にマイ
クロクラックを形成することと同じ効果が得られ耐スポ
ール性の向上に寄与する。
【００１１】合成フェノール変性樹脂は、アニリン変性
樹脂、アルキルフェノール変性樹脂、カプロラクタム変
性樹脂、２．６キシレノール変性樹脂、及びビスフェノ
ール変性樹脂が使用でき、この合成フェノール変性樹脂
の添加量は０．１重量％より少ないとその効果が不充分
であり４重量％より多いと耐火物の組織劣化を招き物性
値が低下する。
樹脂、アルキルフェノール変性樹脂、カプロラクタム変
性樹脂、２．６キシレノール変性樹脂、及びビスフェノ
ール変性樹脂が使用でき、この合成フェノール変性樹脂
の添加量は０．１重量％より少ないとその効果が不充分
であり４重量％より多いと耐火物の組織劣化を招き物性
値が低下する。
【００１２】なお、本発明による低熱伝導性炭素含有耐
火物を酸化性の強い雰囲気で使用する場合には、炭素質
原料及び結合部が酸化されて著しく損耗することがあ
る。これを防止するために、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇなどの金
属粉末、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ，Ｍｇ−Ｓｉなどの合
金粉末、Ｂ４Ｃ粉末、ＢＮ粉末、ＳｉＣ粉末などの酸化
抑制剤の１種または２種以上を０．１〜１０重量％添加
することができる。好ましくは０．５〜８重量％が適当
である。酸化抑制剤は０．１重量％より少ないと酸化防
止効果が不充分であり、１０重量％より多いと耐食性と
耐スポーリング性が劣る。
火物を酸化性の強い雰囲気で使用する場合には、炭素質
原料及び結合部が酸化されて著しく損耗することがあ
る。これを防止するために、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇなどの金
属粉末、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ，Ｍｇ−Ｓｉなどの合
金粉末、Ｂ４Ｃ粉末、ＢＮ粉末、ＳｉＣ粉末などの酸化
抑制剤の１種または２種以上を０．１〜１０重量％添加
することができる。好ましくは０．５〜８重量％が適当
である。酸化抑制剤は０．１重量％より少ないと酸化防
止効果が不充分であり、１０重量％より多いと耐食性と
耐スポーリング性が劣る。
【００１３】溶融金属容器の内張りに施工する炭素含有
耐火物の熱伝導率は、５．０〜１４．０Ｗ／ｍ・Ｋが好
ましい。炭素含有耐火物で熱伝導率を５．０Ｗ／ｍ・Ｋ
より低くするには、カーボン量を６％以下にする必要が
有り、耐食性、耐スポーリング性が大きく低下する。熱
伝導率が１４．０Ｗ／ｍ・Ｋより高くなると溶融金属容
器の鉄皮表面温度が４００℃を超え、容器の損傷が大き
くなるばかりではなく、溶融金属の温度低下による問題
が発生しやすくなる。
耐火物の熱伝導率は、５．０〜１４．０Ｗ／ｍ・Ｋが好
ましい。炭素含有耐火物で熱伝導率を５．０Ｗ／ｍ・Ｋ
より低くするには、カーボン量を６％以下にする必要が
有り、耐食性、耐スポーリング性が大きく低下する。熱
伝導率が１４．０Ｗ／ｍ・Ｋより高くなると溶融金属容
器の鉄皮表面温度が４００℃を超え、容器の損傷が大き
くなるばかりではなく、溶融金属の温度低下による問題
が発生しやすくなる。
【００１４】
【実施例】表１に、マグネシア−カーボン系耐火物の実
施例を示す。マグネシアクリンカーとしては電融マグネ
シアを使用し、黒鉛としては天然黒鉛を使用した。表に
示した配合物をミキサーに投入し液状のフェノール樹脂
バインダーを加え混練する。混練によって得られた杯土
は真空フリクションプレスで成形する。成形体は２３０
℃で１２時間熱処理した。表１に配合量、物性値、熱伝
導率とともに耐食性、耐スポーリング性を、×：不良、
△：普通、○：良好、◎：優良で表す。
施例を示す。マグネシアクリンカーとしては電融マグネ
シアを使用し、黒鉛としては天然黒鉛を使用した。表に
示した配合物をミキサーに投入し液状のフェノール樹脂
バインダーを加え混練する。混練によって得られた杯土
は真空フリクションプレスで成形する。成形体は２３０
℃で１２時間熱処理した。表１に配合量、物性値、熱伝
導率とともに耐食性、耐スポーリング性を、×：不良、
△：普通、○：良好、◎：優良で表す。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示すように、合成フェノール変性樹
脂を添加した実施例１〜５は、従来品である比較例１に
比べていずれも熱伝導率が低下している。耐スポーリン
グ性は向上する傾向にある。しかし、比較例２のように
特許請求の範囲外の添加量では、熱伝導率は低下するも
のの物性値、耐食性が大きく低下する。
脂を添加した実施例１〜５は、従来品である比較例１に
比べていずれも熱伝導率が低下している。耐スポーリン
グ性は向上する傾向にある。しかし、比較例２のように
特許請求の範囲外の添加量では、熱伝導率は低下するも
のの物性値、耐食性が大きく低下する。
【００１７】表２にアルミナ−マグネシア−カーボン系
耐火物の実施例を示す。電融アルミナを使用し、マグネ
シア−カーボン系耐火物れんがと同様にして成形体を得
た。合成フェノール変性樹脂を添加した実施例６〜９
は、いずれも熱伝導率が低下している。実施例１２は炭
素含有量が１３％であるが、炭素含有量が７％の比較例
５より熱伝導率は低い。比較例４のように特許請求の範
囲外の添加量では、熱伝導率は低下するものの物性値、
耐食性が大きく低下する。
耐火物の実施例を示す。電融アルミナを使用し、マグネ
シア−カーボン系耐火物れんがと同様にして成形体を得
た。合成フェノール変性樹脂を添加した実施例６〜９
は、いずれも熱伝導率が低下している。実施例１２は炭
素含有量が１３％であるが、炭素含有量が７％の比較例
５より熱伝導率は低い。比較例４のように特許請求の範
囲外の添加量では、熱伝導率は低下するものの物性値、
耐食性が大きく低下する。
【００１８】
【表２】
【００１９】実機試験：表３に本発明品である実施例３
と従来品である比較例１を、製鋼用取鍋で実機テストし
た結果を示す。溶損速度は同等であった。実施例３は、
比較例１に比べて取鍋鉄皮温度は５７℃低く、熱伝導率
低下による断熱効果が現れている。
と従来品である比較例１を、製鋼用取鍋で実機テストし
た結果を示す。溶損速度は同等であった。実施例３は、
比較例１に比べて取鍋鉄皮温度は５７℃低く、熱伝導率
低下による断熱効果が現れている。
【００２０】
【表３】
【００２１】
【発明の効果】炭素及び耐火原料を主体としてなる炭素
含有耐火物において、有機系バインダーの連続的結合の
一部に入り込む合成フェノール変性樹脂を添加した。こ
れによりバインダーの結合を断続的にすることが可能と
なり、カーボン量、物性値、及び諸性能を大きく変える
ことなく熱伝導率を低下させることができた。また、こ
の低熱伝導性炭素含有耐火物を、溶融金属容器の内張り
に使用すると、断熱材を使用しなくても断熱効果が得ら
れる。
含有耐火物において、有機系バインダーの連続的結合の
一部に入り込む合成フェノール変性樹脂を添加した。こ
れによりバインダーの結合を断続的にすることが可能と
なり、カーボン量、物性値、及び諸性能を大きく変える
ことなく熱伝導率を低下させることができた。また、こ
の低熱伝導性炭素含有耐火物を、溶融金属容器の内張り
に使用すると、断熱材を使用しなくても断熱効果が得ら
れる。
Claims (3)
- 【請求項１】耐火骨材３０〜９７重量％と炭素質原料７
０〜３重量％からなる耐火物原料混合物に、液状有機バ
インダーと合成フェノール変性樹脂を加えて混練成形
し、必要に応じて乾燥またはベーキングすることを特徴
とする低熱伝導性炭素含有耐火物の製造方法。 - 【請求項２】耐火骨材３０〜９７重量％と炭素質原料７
０〜３重量％からなる耐火物原料混合物に、液状有機バ
インダーと合成フェノール変性樹脂を加えて混練成形
し、必要に応じて乾燥またはベーキングしてなる、６０
０℃における熱伝導率が５．０〜１４．０Ｗ／ｍ・Ｋで
ある炭素含有耐火物。 - 【請求項３】請求項２に記載の炭素含有耐火物を、直接
スラグや溶融金属に接触する内張りに施工してなる溶融
金属容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321983A JP2002087889A (ja) | 2000-09-16 | 2000-09-16 | 低熱伝導性炭素含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000321983A JP2002087889A (ja) | 2000-09-16 | 2000-09-16 | 低熱伝導性炭素含有耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002087889A true JP2002087889A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18799937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000321983A Pending JP2002087889A (ja) | 2000-09-16 | 2000-09-16 | 低熱伝導性炭素含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002087889A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006143495A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nippon Steel Corp | 溶融シリコン流通部材とシリコンの移送方法 |
| CN108580867A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-09-28 | 河南海格尔高温材料有限公司 | 一种安全钢包内衬 |
-
2000
- 2000-09-16 JP JP2000321983A patent/JP2002087889A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006143495A (ja) * | 2004-11-17 | 2006-06-08 | Nippon Steel Corp | 溶融シリコン流通部材とシリコンの移送方法 |
| JP4620432B2 (ja) * | 2004-11-17 | 2011-01-26 | 新日鉄マテリアルズ株式会社 | 溶融シリコン流通部材とシリコンの移送方法 |
| CN108580867A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-09-28 | 河南海格尔高温材料有限公司 | 一种安全钢包内衬 |
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