JP2005089271A - 炭素含有耐火物、その製造方法及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 耐火骨材(A)100重量部に対して炭素質原料(B)を0.1〜15重量部含有する耐火物原料組成物を成形してから、酸化性雰囲気中で熱処理して、その表面に脱炭層を形成した炭素含有耐火れんがを製造し、それを炉の内張り用耐火れんが、溶融金属容器の内張り用耐火れんが又は溶融金属流路用耐火物として使用する。脱炭層の厚みが1〜15mmであり、残炭部における炭素元素の含有量が0.1〜12重量%であることが好ましい。また、熱処理に際しては800℃から1200℃まで昇温するのに要する時間を8時間以下とし、1200〜1800℃の温度範囲で0.5〜500時間加熱することが好ましい。
【選択図】 図1
Description
4B+xC→B4C+(x−1)C
対象となるグラファイト粉末を粉末X線回折装置を用いて測定した。測定波長λは、銅のKα線の波長である1.5418Åである。X線回折測定で得られた結晶ピークのうち、2θの値が26°付近にある大きなピークが、グラファイトの002面に相当するピークである。これから、グラファイトの格子間距離d(Å)を、以下の式によって算出した。
d=λ/2sinθ
れんがの残炭部から20×16×100mmの寸法の試料を切り出し、800℃、1000℃、1200℃あるいは1400℃で5時間還元焼成した後、英国C. N. S. Electronics Ltd.社製超音波式コンクリート品質試験機「パンジット」にて、超音波伝播時間を測定し、下記式に基づいて動弾性率Eを求めた。
E=(L/t)2・ρ
ここで、Lは超音波伝播距離(試料の長さ)(mm)、tは超音波伝播時間(μsec)、ρは試料のかさ比重である。
動弾性率測定後の試料を用い、株式会社島津製作所製「オートグラフ」を使用して測定した。
残炭部については、曲げ強さ測定後の試料を測定した。また、脱炭層については、れんが表面を適当な寸法(例えば20×20×50mm程度)に切り出してから、残炭部を削り取って脱炭層のみからなる試料を作成し、それを測定した。これらの試料を用い、JIS R2205に準拠して見掛け気孔率及びかさ比重を測定した。
れんが(110×60×170mm)を幅40mmに切断し、110×60×40mmの寸法の試料を作成し、これの40×110mmの面(切断面でない面)がスラグに接触する向きに回転侵食試験装置に取り付け、1700〜1750℃に保った塩基度(CaO/SiO2)=1のスラグ中に1時間保持する工程を5回繰り返す試験を行い、試験後の切断面において溶損寸法を測定した。
40×40×40mmの試料を電気炉(大気)中で1000℃又は1400℃で、それぞれ10時間保持した後、切断し、切断面において脱炭層の厚さを測定した。脱炭層を有する本発明のれんがにおいては、脱炭層を有する部分を切り出し、予め脱炭層を有していた部分について、試験後の脱炭層の厚さを測定した。
[グラファイト粒子の製造]
原料のカーボンブラックとして新日化カーボン株式会社製「HTC#20」を使用した。当該カーボンブラックは、ファイン・サーマル・ブラック(FT)という種類のカーボンブラックで、平均一次粒子径が82nmのものである。カーボンブラック「HTC#20」とホウ素粉末とを、炭素元素とホウ素元素のモル比が10:1となるように混合し、内径60mm、高さ60mm、肉厚8mmのカーボン製るつぼに充填した。当該カーボン製るつぼを、外径200mm、高さ170mm、肉厚10mmのアルミナ製るつぼ内に設置し、当該アルミナ製るつぼを誘導加熱炉のコイルの中に設置した。カーボン製るつぼの周囲には断熱材としてケイ砂を充填した。その後、高周波発生装置により、コイルに70kHz、12kWの高周波を4分間印加して、グラファイト粒子を得た。得られた粒子はヘンシェルミキサーで粉砕してから、他の材料と混合した。得られた粒子のX線回折測定を行ったところ、グラファイト構造に由来するピークが観察されて、グラファイト粒子が生成していることが判明した。グラファイトの002面間隔に相当する回折線から算出される格子間距離は3.38Åであった。また、B4Cの021回折線に由来する2θ=(37.8)°のピークも認められた。
以下の原料を以下の割合で使用した。
・マグネシア:92重量部
純度98%の電融クリンカー
・カーボンブラック:1.5重量部
新日化カーボン株式会社製「ニテロン#SH」を使用した。本カーボンブラックは、セミ・レインフォーシング・ファーネスブラックのハイ・ストラクチャータイプ(SRF−HS)であり、平均粒径60nmである。
・グラファイト粒子:1重量部
上記[グラファイト粒子の製造]で得られたグラファイト粒子
・アルミニウム粉末:1.5重量部
純度99%、粒度200メッシュの粉末
・ケイ素粉末:1重量部
純度98%、粒度250メッシュの粉末
・フェノール樹脂とグラファイト粒子からなる組成物:3重量部
ノボラックタイプの液状フェノール樹脂に硬化剤を添加したものに対して、上記[グラファイト粒子の製造]で得られたグラファイト粒子を13重量%配合した液状混合物。
実施例1と同じ耐火物原料組成物を型に入れ、フリクションプレスで成形した後、250℃で8時間ベーキングした。こうして得られたれんがについて、実施例1と同様に分析、評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。
実施例1と同じ耐火物原料組成物を型に入れ、フリクションプレスで成形した後、250℃で8時間ベーキングした。ベーキングした成形品を、電気炉内に設置したアルミナ質匣鉢内でコークスブリーズ中に埋め込み、1400℃で10時間還元焼成した。こうして得られたれんがについて、実施例1と同様に分析、評価を行った。その結果を表1にまとめて示す。
Claims (14)
- 炉の内張り用耐火れんが、溶融金属容器の内張り用耐火れんが及び溶融金属流路用耐火物からなる群から選択される炭素含有耐火物であって、その表面に予め形成された脱炭層を有していることを特徴とする炭素含有耐火物。
- 前記脱炭層の厚みが1〜15mmである請求項1記載の炭素含有耐火物。
- 前記炭素含有耐火物の残炭部における炭素元素の含有量が0.1〜12重量%である請求項1又は2記載の炭素含有耐火物。
- 前記炭素含有耐火物がマグネシア、アルミナ又はジルコニアを主成分とするものである請求項1〜3のいずれか記載の炭素含有耐火物。
- 炉の内張り用耐火れんが、溶融金属容器の内張り用耐火れんが及び溶融金属流路用耐火物からなる群から選択される炭素含有耐火物の製造方法であって、炭素元素を含有する耐火物原料組成物を成形してから、酸化性雰囲気中で熱処理を施し、その表面に脱炭層を形成することを特徴とする炭素含有耐火物の製造方法。
- 前記耐火物原料組成物が、耐火骨材(A)及び炭素質原料(B)からなり、耐火骨材(A)100重量部に対して炭素質原料(B)を0.1〜15重量部含有する請求項5記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 炭素質原料(B)の少なくとも一部が、カーボンブラック(B1)又はカーボンブラックを黒鉛化してなるグラファイト粒子(B2)である請求項6記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 炭素質原料(B)の少なくとも一部が、金属、ホウ素及びケイ素からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含有するグラファイト粒子(B3)である請求項6又は7記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 前記耐火物原料組成物が、さらに、金属又はケイ素の単体(C1)、金属及びケイ素から選択される複数の元素の合金(C2)、又は金属及びケイ素から選択される複数の元素の化合物(C3)からなる粉末(C)を含有し、その含有率が、耐火骨材(A)100重量部に対して0.1〜10重量部である請求項6〜8のいずれか記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 前記熱処理に際して、800℃から1200℃まで昇温するのに要する時間を8時間以下とし、1200〜1800℃の温度範囲で0.5〜500時間加熱する請求項6〜9のいずれか記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 前記熱処理に際して、実質的に酸化不可能な雰囲気の下で加熱を開始し、温度が1200℃を超えてから、酸化可能雰囲気に切り替える請求項6〜9のいずれか記載の炭素含有耐火物の製造方法。
- 炭素元素を含有する耐火物原料組成物を成形してから、酸化性雰囲気中で熱処理を施し、その表面に脱炭層を形成する炭素含有耐火物の製造方法であって、前記耐火物原料組成物が、耐火骨材(A)、炭素質原料(B)及び金属又はケイ素の単体(C1)、金属及びケイ素から選択される複数の元素の合金(C2)、又は金属及びケイ素から選択される複数の元素の化合物(C3)からなる粉末(C)からなり、耐火骨材(A)100重量部に対して炭素質原料(B)を0.1〜15重量部、粉末(C)を0.1〜10重量部含有する炭素含有耐火物の製造方法。
- 炭素含有耐火物を用いた炉の製造方法において、前記炭素含有耐火物がその表面に予め形成された脱炭層を有しており、該脱炭層の表面が炉の内面となるように前記炭素含有耐火物が配置されることを特徴とする炉の製造方法。
- 炭素含有耐火物を用いた溶融金属用設備の製造方法において、前記炭素含有耐火物がその表面に予め形成された脱炭層を有しており、該脱炭層の表面が溶融金属に接触する面となるように前記炭素含有耐火物が配置されることを特徴とする溶融金属用設備の製造方法。
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