JP2002097079A - 背面側に低熱伝導層を有するカーボン含有れんがおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 “カーボン含有れんがの熱伝導率が高いため
に、耐火物ライニングを通しての熱放散が大きい”とい
う欠点を解消し、特に、該欠点を“施工工数の増加や容
器内容積の減少”ないし“れんが成型工数の増加や異種
の耐火材料の境界部での亀裂の発生”という問題無しに
解決し得るカーボン含有れんがおよびその製造方法を提
供すること。 【解決手段】 背面側11から稼動面側12に向けて少なく
ともカーボン酸化層部分13を有し、該部分13のカーボン
含有量が非酸化層部分14である稼動面側12のカーボン量
の１／３以下である“背面側に低熱伝導層を有するカー
ボン含有れんが”。該れんがを製造する方法として、カ
ーボン含有れんがの背面側11を800℃以上で酸化焼成す
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、背面側に低熱伝導
層を有するカーボン含有れんがおよびその製造方法に関
し、特に、トピードカー，取鍋，タンディシュなどの溶
融金属容器の内張り用に好適な上記カーボン含有れんが
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トピードカー，取鍋などの溶銑や溶鋼の
搬送容器は、処理容器としても使用されるため、耐食性
に優れたアルミナ−ＳｉＣ−黒鉛質やマグネシア−黒鉛
質からなる一体物のカーボン含有耐火物が使用されてい
る。これらのカーボン含有耐火物は、通常、バインダー
としてフェノール樹脂などの有機樹脂を用いて成形さ
れ、低温で乾燥処理を行っただけの不焼成れんがとして
使用されている。

【０００３】従来の上記カーボン含有耐火物は、耐スラ
グ浸潤性，耐スポーリング性に優れている反面、熱伝導
率が高いために、耐火物ライニングを通しての熱放散が
大きく、熱ロスや容器缶体の鉄皮変形といった欠点が指
摘されている。この欠点を補うために、断熱性の高いパ
ーマライニングの厚みを厚くする方法が提案されている
が、この方法によれば、施工工数の増加や容器内容積の
減少という問題が未解決である。また、異種の耐火材料
を一体成型したれんがを内張り材として施工する方法
（実開昭55−75637号公報，特開昭63−303854号公報，
特開昭51−7003号公報など参照）がとられることもある
が、この方法では、れんが成型工数の増加や異種の耐火
材料の境界部での亀裂の発生という問題が未解決であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上記問題点に鑑み成されたものであって、その課題（目
的）とするところは、“カーボン含有れんがの熱伝導率
が高いために、耐火物ライニングを通しての熱放散が大
きい”という欠点を解消する点にあり、特に、上記欠点
を“施工工数の増加や容器内容積の減少”ないし“れん
が成型工数の増加や異種の耐火材料の境界部での亀裂の
発生”という問題無しに解決し得るカーボン含有れんが
およびその製造方法を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、上記
課題を解決するため、ウエアーライニングの背面側の通
常残存したままで廃却される部分に断熱層(低熱伝導
層，即ちカーボン酸化層）を設けることで、ライニング
からの熱放散を抑制するようにしたものである。

【０００６】即ち、本発明に係る背面側に低熱伝導層を
有するカーボン含有れんがは、「背面側から稼動面側に
向けて少なくともカーボン酸化層部分を有し、該部分の
カーボン含有量が非酸化層部分である稼動面側のカーボ
ン量の１／３以下であること」(請求項１)、「前記カー
ボン酸化層部分が、れんがの長さに対し３０％を超えな
い範囲で５〜６０ｍｍ未満であること(請求項２)、を特
徴とし、これにより、“カーボン含有れんがの熱放散が
大きい”という欠点を解消するカーボン含有れんがを提
供することができ、熱ロスや容器缶体の鉄皮変形などを
抑制し得るカーボン含有れんがを提供することができ
る。

【０００７】また、本発明に係るカーボン含有れんがの
製造方法は、上記請求項１，２に係る“背面側に低熱伝
導層を有するカーボン含有れんが”の製造方法であっ
て、「背面側を８００℃以上で酸化焼成すること」(請
求項３)、を特徴とし、これにより、“施工工数の増加
や容器内容積の減少”ないし“れんが成型工数の増加や
異種の耐火材料の境界部での亀裂の発生”という問題を
解消することができる。

【０００８】なお、ここで言う“れんが(本発明に係る
れんが)”とは、通常の耐火原料を加圧成形したもの
と、不定形耐火物を型に入れて成形したプレキャストブ
ロックとの双方の一体成形物を指すものとし、いずれも
本発明に包含されるものである。また、“れんがの長
さ”とは、稼動面に対し厚み方向、つまりライニングの
厚みとなる方向の寸法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、それに先立って、従来技術と対比して、
本発明を更に詳細に説明する。

【００１０】ウエアーライニングは、通常、６０ｍｍ以
下の残存厚み（すなわち、残存れんが長さ）になると、
構造体として不安定となり、脱落し易くなるため、れん
がは、６０ｍｍ前後の長さを残したまま廃却されること
になる。この背面側に低熱伝導の異材質を一体成型によ
り配置した二層構成のれんがは、従来から実用化されて
いるが、前記したように、成型工数が増えることと、異
材質の境界部において亀裂が発生しやすく長期間の使用
には耐えられない、という欠点かあった。

【００１１】本発明は、このような知見のもとになされ
たものであり、同一材質で一体成型されたカーボン含有
れんがの背面側にあたる面からカーボンを酸化させ、カ
ーボン量を連続的に変化させることで、稼働面側から背
面側に向かって熱伝導率が低くなる傾斜機能を持ったれ
んがを提供するものである。このようにカーボン量を連
続的に変化させたことで、従来の二層構成れんがに見ら
れた境界部の亀裂の問題が解消された。

【００１２】次に、本発明の実施形態について、図１
(Ａ)，(Ｂ)を参照して説明する。なお、図１は、本発明
の一実施形態であるカーボン含有れんがの斜視図であ
り、そのうち、(Ａ)は直方型形状のれんが、(Ｂ)は台形
型形状のれんがを示す。本発明の背面側に低熱伝導層を
有するカーボン含有れんが１は、図１(Ａ)，(Ｂ)に示す
ように、背面側１１が酸化層部分１３からなり、稼動面
側１２が非酸化層部分１４からなる一体成形物である。

【００１３】本発明において、構造体としての必要最小
限の強度が必要であることから、背面側１１の酸化層部
分１３には、必要に応じＡｌ，Ｓｉを含有する金属粉、
または、Ｂ₄Ｃ，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄などの炭化物，窒化
物を添加し、酸化層部分１３の強度維持を図ることがで
きる。稼動面側１２の非酸化層部分１４にも、同様に、
上記添加物を必要に応じ添加し、この非酸化層部分１４
の強度維持を図ることができる。

【００１４】背面側１１の酸化層部分１３は、背面側１
１から稼動面側１２に向けて、れんがの長さに対し３０
％を超えない範囲で５〜６０ｍｍ未満、好ましくは、２
０％を超えない範囲、より好ましくは、１０％を超えな
い範囲である。また、酸化層部分１３の長さとしては、
好ましくは、２０〜６０ｍｍ未満、より好ましくは、３
０〜６０ｍｍ未満である。酸化層部分１３の長さが少な
くとも５ｍｍはないと、断熱の効果が生じ難く、一方、
６０ｍｍを超えると、使用末期に酸化層部分１３が溶鋼
やスラグに晒されることになり、れんが溶損が急激に進
行する恐れがあるので好ましくない。また、酸化層部分
１３が、れんがの長さに対し３０％を超えると、れんが
の強度が低下し、施工に支障が出るので好ましくない。

【００１５】一方、酸化層部分１３のカーボン含有量
は、非酸化層部分１４の１／３以下であることが好まし
い。その理由は、カーボン含有量が１／３を超えると、
低熱伝導化の効果が生じ難く、耐火物ライニングを通し
ての熱放散の抑制効果が少なくなるからである。カーボ
ン含有量が１／３以下であれば、熱ロス低減，容器缶体
の鉄皮変形防止に有効であり、そして、この酸化層部分
１３のカーボン含有量は低い方がより効果的である。

【００１６】本発明に係る製造方法の好ましい実施形態
としては、耐火材料，カーボン原料を含む原料混合物
を、バインダーを用いて一体成形(プレス成形)し、続い
て、トンネル焼成炉内で、背面側１１にあたる面から８
００℃以上でカーボンを酸化焼成して、背面側１１に酸
化層部分１３を有するカーボン含有れんがを製造するこ
とができる。８００℃未満では、十分な強度が得られ難
いので好ましくない。

【００１７】酸化層部分１３の生成方法の好ましい一実
施形態について、図２を参照して説明すると、まず、サ
ヤ２１にコークブリーズ(粉コークス)２３を詰めたもの
を準備する。そして、このコークブリーズ(粉コークス)
２３内にカーボン含有れんが２２を、酸化層部分１３の
長さに相当する分だけ外に出した状態で埋め、これを炉
(図示せず)に導入する。次に、炉内で、サヤ２１ごと８
００℃以上で焼成する。この際、サヤ２１には蓋をせ
ず、また、カーボン含有れんが２２の上面がサヤ２１の
側壁より上に出ないようにする。さらに、サヤ２１を積
み重ねて焼成する場合には、下のサヤの開口部を塞がな
いように、上下サヤ間にスペーサーを配設し、通気用の
隙間を確保する。

【００１８】この方法によれば、酸化層部分１３と非酸
化層部分１４との境界部は、おのずとカーボン量が連続
的に変化するようになり、明確な境界部を生成すること
なく“一体成形れんが”を得ることができる。

【００１９】本発明において、耐火材料としては、特に
限定するものではなく、アルミナ，マグネシア，ジルコ
ニア，クロミア，カルシア，ドロマイト，スピネル，シ
リカなど任意の耐火材料を使用することができ、また、
前記したように、必要に応じ、Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｇ，Ｃａ
などを含有する金属粉や、Ｂ₄Ｃ，ＳｉＣ，Ｓｉ₃Ｎ₄な
どの非酸化物原料を添加することもできる。カーボン原
料としては、黒鉛，人造黒鉛，コークス粉，カーボンブ
ラック，電極くずなど公知の原料を用いることができ
る。その配合量は、特に限定するものではないが、５〜
３０重量％が好ましい。また、バインダーとしては、フ
ェノール樹脂，デンプン，糖類，デキストリンなど公知
の有機質バインダー、または、ケイ酸塩，リン酸塩，ア
ルミナセメントなど公知の無機質バインダーを使用する
ことができる。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例(本発明品)を従来品お
よび比較品と共に挙げ、本発明を具体的に説明するが、
本発明は、以下の実施例(本発明品)により限定されるも
のではない。

【００２１】＜実施例(本発明品)＞表１に示す配合割合
で原料混合物を調製し、混練後成形してＡl₂０₃−Ｓｉ
Ｃ−Ｃれんがを得た。このれんがを、前記したように、
コークブリーズ(粉コークス)２３を詰めたサヤ２１に埋
め(図２参照)、炉内でサヤ２１ごと１０００℃で酸化焼
成し、カーボン酸化層厚み約３０ｍｍを有する“７０×
１８０×４５０ｍｍ”の「背面酸化Ａl₂０₃−ＳｉＣ−
Ｃれんが(本発明品)」を作製した。得られたれんが(本
発明品)の背面側に含まれるカーボン量（酸化層部分の
カーボン量）は３重量％であり、また、稼動面側に含ま
れるカーボン量（非酸化部分のカーボン量）は１１重量
％であった。そして、酸化層部分と非酸化部分との境界
部は、カーボン量が３〜１１重量％の範囲内で連続的に
変化した“一体成形れんが”であった。

【００２２】得られた「背面酸化Ａl₂０₃−ＳｉＣ−Ｃ
れんが(本発明品)」について、その稼動面側および背面
側の「見掛け気孔率(％)」「かさ比重」「圧縮強度(MP
a)」「熱伝導率(W/m℃) at400℃」を測定し、その値を
表１に示した。

【００２３】＜比較品＞比較品として、表１に示すよう
に、本発明品と同一の原料混合物を混練したＡl₂０₃−
Ｃ質と、同じく表１に示すように、シャモット９５重量
％とフェノール樹脂５重量％を混練した粘土質とを、一
体成形した後、低温で乾燥処理を行い、不焼成品である
“７０×１８０×４５０ｍｍ”の「二層構成れんが(比
較品)」を作製した。

【００２４】＜従来品＞従来品として、表１に示すよう
に、本発明品と同一の原料混合物を混練し、成形した
後、低温で乾燥処理を行い、不焼成品である“７０×１
８０×４５０ｍｍ”の「Ａl₂０₃−Ｃ質の一体物(従来
品)」を作製した。

【００２５】得られた「二層構成れんが(比較品)」およ
び「Ａl₂０₃−Ｃ質の一体物(従来品)」について、前記
本発明品と同様、「見掛け気孔率(％)」「かさ比重」
「圧縮強度(MPa)」「熱伝導率(W/m℃) at400℃」を測定
し、その値を表１に示した。

【００２６】

【表１】

【００２７】（実炉トピードにおける試験）実炉トピー
ドにおいて、３００ｍｍ厚みのウエアーライニングに本
発明品を内張りし、パーマれんがとウエアーライニング
の境界部での温度を比較したところ、従来品では、１２
３０℃であったものが、本発明品では、１１５０℃まで
低下していた。同様に鉄皮外表面温度についても、従来
品の場合に３６１℃であったものが、本発明品では、３
４１℃まで低下しており、放散熱量の抑制効果，鉄皮温
度抑制効果があることが確認できた。

【００２８】また、本発明品は、れんが表面が滑り難い
ため、施工時のハンドリングが容易になり、かつ、不焼
成れんがに比較して、気孔率が高いため(表１参照)、施
工モルタルの硬化時間が短くなり、天井部施工枠の脱枠
までの時間が短く、トータル施工時間が短縮できる、と
いうメリットがあることが判った。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したとおり、本発明に係るカー
ボン含有れんがは、背面側に低熱伝導層(カーボン酸化
層)を有することを特徴とし、これにより、“カーボン
含有れんがの熱放散が大きい”という欠点を解消するこ
とができ、熱ロスや容器缶体の鉄皮変形などを抑制する
ことができる。また、本発明に係るカーボン含有れんが
の製造方法は、背面側を８００℃以上で酸化焼成するこ
とを特徴とし、これにより、上記欠点を“施工工数の増
加や容器内容積の減少”ないし“れんが成型工数の増加
や異種の耐火材料の境界部での亀裂の発生”という問題
が生じることなく、容易に解決することができる。

【００３０】さらに、本発明によれば、れんが表面が滑
り難いため、施工時のハンドリングが容易になり、か
つ、不焼成れんがに比較して、気孔率が高いため、施工
モルタルの硬化時間が短くなり、天井部施工枠の脱枠ま
での時間が短く、トータル施工時間が短縮できる、とい
う効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるカーボン含有れんが
の斜視図であり、その内、(Ａ)は直方型形状のれんが、
(Ｂ)は台形型形状のれんがの斜視図である。

【図２】酸化層の生成方法の一実施形態を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 背面側に低熱伝導層を有するカーボン含有れんが １１ 背面側 １２ 稼動面側 １３ 酸化層部分 １４ 非酸化層部分 ２１ サヤ ２２ カーボン含有れんが ２３ コークブリーズ(粉コークス)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥越 淳志 東京都千代田区九段北四丁目１番７号 品 川白煉瓦株式会社内 Ｆターム(参考） 4G033 AA02 AA10 AA15 AA17 AB24 4K014 AD01 AD04 4K051 AA06 AB03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 背面側から稼動面側に向けて少なくとも
   カーボン酸化層部分を有し、該部分のカーボン含有量が
   非酸化層部分である稼動面側のカーボン量の１／３以下
   であることを特徴とする背面側に低熱伝導層を有するカ
   ーボン含有れんが。
2. 【請求項２】 前記カーボン酸化層部分が、れんがの長
   さに対し３０％を超えない範囲で５〜６０ｍｍ未満であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の背面側に低熱伝導
   層を有するカーボン含有れんが。
3. 【請求項３】 背面側を８００℃以上で酸化焼成するこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の背面側
   に低熱伝導層を有するカーボン含有れんがの製造方法。