JP2007055876A - マグネシア・カーボンれんが - Google Patents

Abstract

【課題】 緻密で耐磨耗性に優れたマグネシア・カーボンれんがを提供する。
【解決手段】 マグネシア・カーボンれんがに、サイジングによりエポキシ樹脂をコートした炭素繊維を０．０１〜５重量％含有させる。
炭素繊維の分散が良く、緻密で耐磨耗性に優れたマグネシア・カーボンれんがが得られる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、製銑・製鋼プロセスにおける電気炉、取鍋、ＲＨ、ＤＨなど各種溶融金属処理容器に使用されるマグネシア・カーボンれんがに関し、特に緻密かつ耐スポーリング性と耐磨耗性に優れた溶融金属処理容器用マグネシア・カーボンれんがに関するものである。

従来から、電気炉、取鍋、ＲＨ、ＤＨなど各種溶融金属の内張り材には耐スポーリング性と耐スラグ侵食性に優れたマグネシア・カーボンれんがが使用されている。

マグネシア・カーボンれんがは高融点のマグネシアとスラグに濡れにくいカーボンで構成されているため、耐食性に優れていると共に、カーボンの高熱伝導性により、耐スポーリング性にも優れており、電気炉、取鍋等の様々な製銑・製鋼設備に広く使用されている。

しかし、取鍋の湯当りなど、熱サイクルが激しく、湯運動の激しい部位においては、このようなマグネシア・カーボンれんがにおいてもスポーリングと磨耗による損傷が大きく、寿命を左右している状況である。

マグネシア・カーボンれんがの耐スポーリング性と応力緩和能及び耐磨耗性を向上させる方法として、ファイバー（繊維）類の添加が提案されている。

例えば、特許文献１にはアルミニウム繊維の添加が提案されている。特許文献２では、アルミニウム繊維とカーボン繊維の併用が提案されている。特許文献３では、カーボン繊維と膨張黒鉛の併用が提案されている。
特開昭６１−１３６９６６ 特開平８−２３９２５８ 特開２００３−１７１１７０

しかし、アルミニウム繊維はカーボンと反応して炭化アルミニウムを生成して耐スポーリング性改善効果を示さない場合があり、カーボン繊維の添加は、れんが成形時にスプリングバック現象を示し組織劣化により物性が低下するという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、緻密かつ耐スポーリング性と耐磨耗性に優れたマグネシア・カーボンれんがを提供することを目的とする。

本願発明者は、サイジングによりエポキシ樹脂をコートしたカーボン繊維を使用することにより、れんが成形時のスプリングバックを解消し、緻密かつ耐スポーリング性と耐磨耗性に優れたマグネシア・カーボンれんが提供できることを見出した。

即ち本発明は、マグネシアを主体とする塩基性耐火材料７０〜９８重量％と炭素材料２〜３０重量％よりなる組成物１００重量部に対しサイジングによりエポキシ樹脂をコートしたカーボン繊維を０．０１〜５重量％含有させる。これにより上記マグネシア・カーボンれんがの熱間曲げ強さを向上させ、耐磨耗性を向上させることができる。

サイジングによりエポキシ樹脂をコートしたカーボン繊維は混練時にほぐれて分散し易いため、マグネシア・カーボンれんがの充填性を阻害せず、有効に働いて、熱間曲げ強さを向上させる効果を示す。その結果、取鍋の湯当りなど、熱サイクルが激しく、湯運動の激しい部位に使用し高耐用が得られる。

本発明のマグネシア・カーボンれんがは緻密で熱間強度が高く、耐スポーリング性と耐磨耗性に優れているので、取鍋の湯当りなど、熱サイクルが激しく、湯運動の激しい部位用の耐火物として好適に使用できる。本発明品を使用することにより炉寿命が向上し、その工業的価値は大きい。

本発明で使用する塩基性耐火材料は、電融マグネシア、焼結マグネシア、天然マグネサイト、ドロマイト等を各々単独あるいは２種以上組み合わせて使用できる。塩基性耐火材料の使用量は７０〜９８重量％である。

炭素材料は特に限定しないが、燐状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、ピッチ等の炭素質原料が使用できる。炭素質原料の使用量は２〜３０重量％である。

本発明のマグネシア・カーボンれんがに使用する炭素繊維はサイジングにより表面にエポキシ樹脂をコートしている。このエポキシ樹脂コート炭素繊維は、例えば、東レ株式会社製のトレカ（登録商標）カットファイバーとして市販品から入手できる。

本発明で使用する炭素繊維は、直径１〜１００μｍのものが好ましく、さらに好ましくは４〜１５μｍである。炭素繊維の長さは１〜５０ｍｍのものが好ましく、さらに好ましくは２〜１５ｍｍである。直径が１μｍ未満であると均一分散しにくい。また、長さが１００μｍ以上であると繊維に柔軟性が無く充填密度を低下させる。長さが１ｍｍ未満では曲げ強さ向上の効果が無く、５０ｍｍを越えると繊維が絡まって分散し難くなるので好ましくない。

本発明のマグネシア・カーボンれんがにおける上記炭素繊維の使用量は、０．０１〜５重量％であり、好ましくは、０．０５〜１重量％である。炭素繊維の使用量が０．０１重量％未満であると熱間曲げ強さ向上の効果が無く、５重量％を越えるとれんがの組織が粗雑になり、耐食性が著しく低下する。

本発明のマグネシア・カーボンれんがには酸化防止剤として一般に使用されている、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ等の金属や、その合金あるいは、Ｂ_４Ｃ等を必要に応じて適宜添加することができる。

本発明のマグネシア・カーボンれんがは、従来の製造方法と同様に塩基性耐火材料に炭素質原料を加え、必要に応じて金属粉末等を添加し、フェノール樹脂等の結合剤を加えて混練、成形後、１０００℃以下で加熱処理して得られる。

以下、本発明の実施形態を実施例によって説明する。表１に本発明の実施例と比較例に係る供試材の配合組成物とその特性を示す。

供試材は、表１に示す配合組成物を混練し、フリクションプレスによつて並型に成形後、２５０℃で１０時間加熱した。得られた供試れんがについて、物性値と冷間曲げ強さ、熱間曲げ強さを測定すると共に耐食性と耐スポーリング性の比較を行なった。

曲げ強さはＪＩＳ−Ｒ２２１３に準じて測定した。耐食性は回転侵食法により、ＣａＯ／ＳｉＯ_２＝２の取鍋スラグを用いて１７００℃で５時間行い、溶損寸法を測定し、指数で示した。耐スポーリング性は、誘導炉にて１６５０℃で溶解した溶鋼に３０×３０×２３０ｍｍ試験片の長手方向下部１００ｍｍを２分間浸漬後、水中に浸漬する加熱−冷却の作業を剥落するまで繰り返した。

表１から明らかなように、実施例１〜３は比較例１〜３に比べて強度及び耐食性において優れており、耐スポーリング性も同等以上の数値となつている。

特に、比較例２はコートなしの炭素繊維を使用したものであり、見掛気孔率が高く耐食性が低い値を示している。

以上の試験結果からも明らかなように、本発明により得られるマグネシア・カーボンれんがは熱間強度と耐食性に優れ、しかも耐スポーリング性は従来のコートなしの炭素繊維を添加した材質と同等以上である。

Claims (1)

1. マグネシアを主体とする塩基性耐火材料７０〜９８重量％と炭素材料２〜３０重量％よりなる組成物１００重量部に対して、サイジングによりエポキシ樹脂をコートした炭素繊維を０．０１〜５重量部含有することを特徴とするマグネシア・カーボンれんが。