JP2005213139A - 耐熱製品用粒状原料、その製造方法及び該粒状原料の用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐熱酸化物粒子であるSiO2,Al2O3、MgO、CaO、Cr2O3、SiC、ZrO2の1種類又は2種類以上を混合した粒子をコア材とし、これ等のコア材をグラファイトフロックと熱分解炭素骨格または網目構造を有する合成樹脂結合剤とからなるシェル材で均一にコーティングしたコア−シェル構造のグラファイト含有耐熱性粒子である。
【選択図】図1
Description
破片型粒子形状の場合も、プレスしている間に、粒子母体中における粒子間の滑りを妨げるので、高密度のプレス成形がより困難となる。
A.Kaneyosu, S.Yamamoto, T.Watanabe:耐水和性の改善されたMgO原材料. In:Proc Unifiled Int.Tech.Conf.on Refr.,京都,日本国,1995,pp.533 to 540
Chinas Refractories,vol.9,No.1,2000,8〜11頁)
しかし、SiCとグラファイトの間の結合は弱いので、混合する間に、より粗い他の原材料粒子と擦れてSiCが脱離してしまい、所望する結果が得られない。
I&SM Iron & Steelmaker,186 Thorn Hill Road,Warrendale,PA 15086−7528,USA,2002年10月,48〜51頁
更に酸化防止剤は、相対的に少量添加するので均一に分散させることが困難である。
本発明の更なる目的は、水和可能な耐熱性原料及び/又は親水性耐熱性原料を、水、湿気又は液体との望ましくない反応から保護することである。
本発明は、前述した水和及びグラファイト混合の問題を解決すると同時に、特に、含水グラファイト含有、振動可能又は流動可能原料混合物の流動性を改善する。
図面は、本発明の原料粒子1の断面図を表す。粒子1の中心又は内部に、粒子の芯として、例えばMgOのような破片状耐熱性粒子2がある。該破片状耐熱性粒子はグラファイト/結着剤シェル3に覆われ、球状粒子1を形成する。
例えば耐熱性粉体としてMgO及びCaO、及び酸化防止剤粒子としてAlとB4Cというように、1種以上の耐熱性微粒状及び/又は超微粒状粒子、及び/又は1種以上の酸化防止剤超微粒状粒子をグラファイトシェル3内に存在させることができる。この態様によって、簡便な手法で予め定めたグラファイト含有粒状原料の物性を得ること及び/又は該粒状原料から製造される耐熱製品の物性を確保することが可能になる。
例えば、以下に述べる要件により耐摩耗性粒子が製造される。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が25〜94重量%、好ましくは45〜83重量%、
ノボラックが6〜75重量%、好ましくは17〜55重量%。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が90μm以下、好ましくは63μm以下の耐熱性粉体が93〜55重量%、好ましくは92〜79重量%。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラック2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が90μm以下、好ましくは63μm以下の超微粒状の耐熱性粉体、42〜25重量%、好ましくは41〜36重量%、
例えば粒径画分が1mm以下、好ましくは0.063〜1mmの、微粒状の耐熱性粉体、51〜30重量%、好ましくは51〜43重量%。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が24〜89重量%、好ましくは44〜80重量%、
ノボラックが75〜6重量%、好ましくは55〜17重量%、
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が90μm以下、好ましくは63μm以下の超微粒状の耐熱性粉体が92〜50重量%、好ましくは91〜76重量%、
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
例えば粒径分布が90μm以下、好ましくは63μm以下の超微粒状の耐熱性粉体が41〜22重量%、好ましくは41〜34重量%、
粒径画分が1mm以下、好ましくは0.063〜1mmの微粒状の耐熱性粉体が51〜28重量%、好ましくは50〜42重量%、
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。
耐熱性粒子画分I:1mm以下、好ましくは0.063〜1mm、
耐熱性粒子画分II:2mm以下、好ましくは1〜2mm、
耐熱性粒子画分III:4mm以下、好ましくは2〜4mm。
耐熱性粒子(2mm以下、好ましくは1〜2mm)が、5〜30重量%、好ましくは15〜30重量%、
フロックグラファイトが5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%
耐熱性粉状物(90μm以下、好ましくは63μm以下)が37〜7重量%、好ましくは35〜20重量%、
酸化防止剤が0〜5重量%、好ましくは0〜3重量%、
結着剤が2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
カーボンブラックが0〜4重量%、好ましくは0〜2重量%、
1mm以下、好ましくは0.063〜1mmの耐熱性微粒子が45〜9重量%、好ましくは42〜24重量%。
粒子径が1〜3mmのMgOから、粒子径画分が3〜5mmの本発明の粒状物を製造するため下記の組成のプリミクスを調製する。
マグネシア粉末が30重量%、
マグネシア微粒状粒子が40重量%、
(0.63〜1mm)
フロックグラファイトが10重量%
Al粉末(酸化防止剤)が2重量%、
ノボラック粉末が4重量%、
これらの物質の混合を、例えば向流式のピンミキサーのような強力ミキサーで行う。
次に、この粒子を180℃で2時間加熱してから、冷却する。以上により、図面で示した粒子に相当する耐熱性粒子が得られる。
2 破片状耐熱性粒子
3 グラファイト/結着剤シェル
4 グラファイトフロック
5 耐熱性粒子2の表面
6 微粒状及び/又は超微粒状耐熱性粒子
7 超微粒状酸化防止剤
Claims (54)
- グラファイト含有細粒状耐熱製品用粒状原料であって、前記各細粒が粗粒状の耐熱性粒子を含み、該耐熱性粒子が、グラファイトフロック及び硬化した結着剤からなるシェル、特に炭素含有結着剤からなるシェルに封入されていることを特徴とする粒状原料。
- 前記粗粒状耐熱性粒子が、耐熱酸化物であるSiO2、Al2O3、MgO、CaO、Cr2O3、SiC、ZrO2又はこれらの混合物である、請求項1に記載された粒状原料。
- 前記細粒が球状、特にボール形状である、請求項1又は2に記載された粒状原料。
- 微粒状又は超微粒状の耐熱性粒子、好ましくは前記粗粒状の耐熱性粒子と同一タイプの耐熱性粒子が、前記シェル内、特にグラファイトフロック間に埋め込まれている、請求項1〜3の何れかに記載された粒状原料。
- 少なくとも一種の酸化防止剤を含有する酸化防止粒子が前記シェル内、特にグラファイトフロック間に、可能であれば微粒子又は超微粒子の耐熱性粒子の間に埋め込まれている、請求項1〜4の何れかに記載された粒状原料。
- 前記シェルにカーボンブラック粒子が含有されている、請求項1〜5の何れかに記載された粒状原料。
- 前記結着剤が熱分解炭素骨格を含有する、請求項1〜6の何れかに記載された粒状原料。
- 前記結着剤が網目構造を有する合成樹脂を含有する、請求項1〜7の何れかに記載された粒状原料。
- 前記結着剤、特に熱分解炭素骨格及び/又は網目構造を有する合成樹脂を含有する前記結着剤が、グラファイトフロックを相互に結びつけると共に耐熱性粒子表面に結合させている、請求項1〜8の何れかに記載された粒状原料。
- 前記結着剤、特に熱分解炭素骨格及び/又は網目構造を有する合成樹脂を含有する前記結着剤が、微粒状及び/又は超微粒状の耐熱性粒子を結合させている、請求項1〜9の何れかに記載された粒状原料。
- 前記結着剤、特に熱分解炭素骨格及び/又は網目構造を有する合成樹脂を含有する前記結着剤が、酸化防止粒子を結合させている、請求項1〜10の何れかに記載された粒状原料。
- シェルの中で、前記グラファイトフロックが本質的に鱗状に重なり合って配列し、本質的に細粒の周囲の方向に広がっている、請求項1〜11の何れかに記載された粒状原料。
- 微粒状及び/又は超微粒状の耐熱性粒子が前記シェル内で均一に分散している、請求項1〜12の何れかに記載された粒状原料。
- 酸化防止粒子が前記シェル内で均一に分散している、請求項1〜13の何れかに記載された粒状原料。
- 前記細粒中の前記耐熱性粒子が、不規則な形状を有する粒子、好ましくは破片状粒子である、請求項1〜14の何れかに記載された粒状原料。
- 請求項1〜15の何れかに記載された粒状原料であって以下の組成を有する粒状原料:
耐熱性粒子(2mm以下、好ましくは1〜2mm)が、5〜30重量%、好ましくは15〜30重量%、
フロックグラファイトが5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
耐熱性粉状物(90μm以下、好ましくは63μm以下)が37〜7重量%、好ましくは35〜20重量%、
酸化防止剤が0〜5重量%、好ましくは0〜3重量%、
結着剤が2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
カーボンブラックが0〜4重量%、好ましくは0〜2重量%、
耐熱性微粒子(1mm以下、好ましくは0.063〜1mm)が45〜9重量%、好ましくは42〜24重量%。 - 前記耐熱性粗粒子が、粒子径が2mm以下の粒子である、請求項16に記載された粒状原料。
- 前記フロックグラファイトの粒子径が120メッシュ以下、好ましくは100メッシュ以下である、請求項16又は17に記載された粒状原料。
- 前記超微粒状耐熱性粉状物の粒子径が1mm以下、好ましくは63μm以下である、請求項16〜18の何れかに記載された粒状原料。
- 前記微粒状耐熱性粒子の粒子径が0.063〜1mmである、請求項16〜18の何れかに記載された粒状原料。
- 前記酸化防止剤の粒子径が100μm以下である、請求項16〜18の何れかに記載された粒状原料。
- 超微粒状及び/又は微粒状耐熱性粒子の耐熱性タイプが、粗粒状耐熱性粒子の耐熱性タイプと同一である、請求項4〜21の何れかに記載された粒状原料。
- 超微粒状及び/又は微粒状耐熱性粒子の耐熱性タイプが粗粒状耐熱性粒子の耐熱性タイプと異なる、請求項4〜22の何れかに記載された粒状原料。
- 前記細粒の粒子径が10mm以下、好ましくは0.063〜5mmである、請求項1〜23の何れかに記載された粒状原料。
- 前記細粒の嵩密度が、1.10〜1.70g/cm3、好ましくは1.20〜1.40g/cm3である、請求項1〜24の何れかに記載された粒状原料。
- 前記粒状原料が、親水性耐熱性物質、好ましくは水和性耐熱性物質、特に好ましくはMgOを含有する、請求項1〜25の何れかに記載された粒状原料。
- 微粒状及び/又は超微粒状耐熱性物質が、親水性、好ましくは水和性耐熱性物質、特に好ましくはMgOを含有する、請求項1〜26の何れかに記載された粒状原料。
- 酸化防止剤が、水に対して反応性を有する、請求項1〜27の何れかに記載された粒状原料。
- 細粒状の耐熱製品用粒状原料、特に請求項1〜28に記載された粒状原料の製造方法であって、
a)耐熱性粒子の表面を、液相の硬化性結着剤よって湿潤させる工程
b)次に、フロックグラファイトを混合して、耐熱性粒子を封入する工程
c)そして、封入された粒子から被覆された細粒を形成する工程、及び
d)結着剤を硬化させる工程
からなる方法。 - 細粒状の耐熱製品用粒状原料、特に請求項1〜28に記載された粒状原料の製造方法であって、
a)微粉状の炭素含有結着剤と、フロックグラファイトを予め混合する工程
b)細粒状耐熱性粒子の表面を、結着のための溶剤で湿潤させさせる工程
c)湿潤した耐熱性粒子を前記予混合物(プリミクス)と混合し、該プリミクス中に封入する工程
d)粒子封入物を細粒に形成させる工程、及び、
e)結着剤を硬化させる工程
からなる方法。 - 前記結着剤として合成樹脂を使用する、請求項29又は30に記載された方法。
- 前記合成樹脂としてフェノール性レゾール樹脂を使用する、請求項31に記載された方法。
- ノボラックを使用する、請求項32に記載された方法。
- 溶剤としてエチレングリコールを使用する、請求項29〜33の何れかに記載された方法。
- 160〜300℃、好ましくは160〜250℃の温度範囲に加熱して、前記硬化を行う、請求項29〜34の何れかに記載された方法。
- フロックグラファイト、結着剤、結着剤成分、超微粒状耐熱性成分、微粒状耐熱性成分、酸化防止剤、カーボンブラックの、少なくとも一種の予混合物(プリミクス)を調製する、請求項29〜35の何れかに記載された方法。
- 少なくとも1の予混合物に少なくとも2種の成分が含まれている、請求項29〜36に記載された方法。
- 前記耐熱性粒子の湿潤及び封入を複数回行う、請求項29〜37に記載された方法。
- 各成分又は各プリミクスを順次添加する、請求項38に記載された方法。
- 強力ミキサーにより各成分を混合してプリミクスを調製する、請求項29〜39に記載された方法。
- 前記封入及び前記細粒化を強力ミキサーにより行う、請求項29〜40に記載された方法。
- 封入された粒状物が、例えばペレット化パンのような細粒化装置で細粒化された粒状物である、請求項40又は41の何れかに記載された方法。
- 耐熱酸化物SiO2、Al2O3、MgO、CaO、Cr2O3、SiC、ZrO2又はこれらの混合物を、粒状耐熱物質、超微粒状耐熱粒状体及び/又は微粒状耐熱粒状体として使用する、請求項29〜42の何れかに記載された方法。
- Al及び/又はSi及び/又はMgAl又はB4Cを酸化防止剤として使用する、請求項29〜43の何れかに記載された方法。
- 下記の混合物を使用する、請求項29〜43の何れかに記載された方法:
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が25〜94重量%、好ましくは45〜83重量%、及び
ノボラックが6〜75重量%、好ましくは17〜55重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項45に記載された方法:
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が0〜90μm、好ましくは0〜63μmの耐熱性粉体が93〜55重量%、好ましくは92〜79重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項46に記載された方法:
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が0〜90μm、好ましくは0〜63μmの超微粒状の耐熱性粉体が42〜25重量%、好ましくは41〜36重量%、
例えば粒径画分が0〜1mm、好ましくは0.063〜1mmの、微粒状の耐熱性粉体が51〜30重量%、好ましくは51〜43重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項29〜44の何れかに記載された方法:
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が24〜89重量%、好ましくは44〜80重量%、
ノボラックが75〜6重量%、好ましくは55〜17重量%、
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項48に記載された方法
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
粒径分布が0〜90μm、好ましくは0〜63μmの超微粒状の耐熱性粉体が92〜50重量%、好ましくは91〜76重量%、
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項49に記載された方法:
フロックグラファイト(グラファイト94、500μm)が5〜30重量%、好ましくは5〜15重量%、
ノボラックが2〜15重量%、好ましくは3〜6重量%、
例えば粒径分布が90μm以下、好ましくは63μm以下の超微粒状の耐熱性粉体が41〜22重量%、好ましくは41〜34重量%、
粒径画分が1mm以下、好ましくは0.063〜1mmの微粒状の耐熱性粉体が51〜28重量%、好ましくは50〜42重量%。
酸化防止剤が1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%。 - 下記の混合物を使用する、請求項29〜50の何れかに記載された方法:
耐熱性粒子画分I:1mm以下、好ましくは0.063〜1mm、
耐熱性粒子画分II:2mm以下、好ましくは1〜2mm、
耐熱性粒子画分III:4mm以下、好ましくは2〜4mm。 - 請求項1〜28の何れかに記載された粒状材料、好ましくは請求項29〜51の何れかに記載された方法により製造された粒状材料の用途であって、含水耐熱性製品製造のための用途。
- 少なくとも1種類の粒状材料が、水分を含有する振動可能な製品に導入される、請求項52に記載された用途。
- 少なくとも1種類の粒状材料が、含水耐熱キャスト製品の製造、特に容器中における二次冶金を行うのための、請求項52に記載された用途。
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