JP2015222169A - 溶鉱炉の内張り用複合材耐火物 - Google Patents
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Abstract
Description
a)保護層のための混合物、伝導層のための混合物、及び、任意に、1以上の中間層のための混合物、を提供する工程、
b)工程a)において提供された混合物から積層したグリーンブロックを形成する工程、及び
c)工程b)のグリーンブロックをベーキングする工程。
−次のものの乾燥混合物:
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰10〜95質量%、
−ケイ素3〜20質量%、
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択された酸化物セラミックス2〜30質量、
−非酸化物セラミックス0〜20質量%、及び
−合成の又は天然のグラファイト又は両者の混合物0〜30質量%、
及び
−少なくとも1のバインダー。
−次のものの乾燥混合物:
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰30〜90質量%、
−ケイ素5〜15質量%、
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択された酸化物セラミックス5〜20質量、
−非酸化物セラミックス0〜10質量%、及び
−合成の又は天然のグラファイト又は両者の混合物0〜30質量%、
及び
−少なくとも1のバインダー。
−次のものの乾燥混合物:
−合成の又は天然のグラファイト又は両者の混合物20〜80質量%、
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰20〜80質量%、
−ケイ素0〜20質量%、及び
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択された酸化物セラミックス0〜20質量、
及び
−少なくとも1のバインダー。
−次のものの乾燥混合物:
−合成の又は天然のグラファイト又は両者の混合物30〜70質量%、
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰20〜50質量%、
−ケイ素5〜15質量%、及び
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択された酸化物セラミックス5〜15質量%、
及び
−少なくとも1のバインダー。
優れた熱流のために特に最適化されている二層耐火物を、保護層のための混合物及び伝導層のための混合物を調製することにより調製し、その際、保護層のための混合物は次のものを含んだ:
−か焼した無煙灰75質量部、
−合成グラファイト15質量部、
−酸化アルミニウム10質量部、及び
−ケイ素10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
そして、伝導層のための混合物は次のものを含んだ:
−合成グラファイト46質量部、
−か焼した無煙灰36質量部、
−ケイ素8質量部、及び
−酸化アルミニウム10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
保護層:
−見掛け密度:1.71g/cm3、
−冷間破壊強度:50MPa、
−曲げ強度:12MPa、
−1500℃での熱伝導率:12W/m・K 及び
−孔サイズ分布:1μmより大きい直径を有する孔からの開放多孔率の合計は試料体積の1.9%に等しかった。
伝導層:
−見掛け密度:1.70g/cm3、
−冷間破壊強度:45MPa、
−曲げ強度:11MPa、
−1500℃での熱伝導率:23W/m・K 及び
−孔サイズ分布:1μmより大きい直径を有する孔からの開放多孔率の合計は試料体積の2.3%に等しかった。
スカル形成の簡易化のために特に最適化した二層耐火物を、実施例1に説明した方法と同様に調製したが、但し、スカル形成保護層のための混合物は次のものを含んだ:
−か焼した無煙灰45質量部、
−合成グラファイト30質量部、
−ケイ素10質量部、及び
−酸化アルミニウム10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
そして、伝導層のための混合物は次のものを含んだ:
−合成グラファイト67質量部、
−か焼した無煙灰15質量部、
−ケイ素8質量部、及び
−酸化アルミニウム10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
保護層:
−見掛け密度:1.72g/cm3、
−冷間破壊強度:60MPa、
−曲げ強度:13MPa、
−1500℃での熱伝導率:11W/m・K 及び
−孔サイズ分布:1μmより大きい直径を有する孔からの開放多孔率の合計は試料体積の1.7%に等しかった。
伝導層:
−見掛け密度:1.71g/cm3、
−冷間破壊強度:35MPa、
−曲げ強度:11MPa、
−1500℃での熱伝導率:30W/m・K 及び
−孔サイズ分布:1μmより大きい直径を有する孔からの開放多孔率の合計は試料体積の3.5%に等しかった。
二層耐火物を、保護層のための混合物及び伝導層のための混合物を調製することにより調製し、その際、保護層のための混合物は次のものを含んだ:
−か焼した無煙灰75質量部、
−合成グラファイト15質量部、
−酸化アルミニウム10質量部、及び
−ケイ素10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
そして、伝導層のための混合物は次のものを含んだ:
−か焼した無煙灰36質量部、
−合成グラファイト46質量部、
−ケイ素8質量部、及び
−酸化アルミニウム10質量部、
−この混合物にコールタールピッチを、作業可能なペースト、すなわち、成形プロセスのための好適な粘度を有するペーストが得られるような量でバインダーとして添加した。
保護層:500×160×2500mm、及び
伝導層:500×240×2500mm。
比較例1に説明した方法と同様に二層耐火物を調製し、但し、ブロックを1000℃での引き続く熱処理なしに150℃で接着の後に硬化だけさせた。
12 保護層
14 伝導層
16 シリンダー状試験体/コア
18 界面
Claims (30)
- 保護層(12)及び伝導層(14)を含む積層複合材であり、個々の層の間の層間結合強度が6MPaを上回る、特に溶鉱炉の内張りにおける使用のための、耐火物(10)。
- 個々の層の間の層間結合強度が、少なくとも7MPa、好ましくは少なくとも7.5MPa、より好ましくは少なくとも8MPa、さらにいっそうより好ましくは少なくとも8.5MPa、最も好ましくは少なくとも9MPaである、請求項1記載の耐火物(10)。
- 保護層(12)及び伝導層(14)からなる、請求項1又は2記載の耐火物(10)。
- 保護層(12)、伝導層(14)、及び、前記保護層(12)と伝導層(14)との間に配置された1以上の中間層、からなる、請求項1又は2記載の耐火物(10)。
- 少なくとも1の層(12、14)の曲げ強度が、好ましくは全ての層(12、14)の曲げ強度が、層間結合強度よりも高い、請求項1から4のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 少なくとも1の層(12、14)の曲げ強度が、好ましくは全ての層(12、14)の曲げ強度が、6MPaを上回る、好ましくは少なくとも7MPa、より好ましくは少なくとも7.5MPa、さらにいっそうより好ましくは少なくとも8MPa、特により好ましくは少なくとも8.5MPa、さらにより好ましくは少なくとも9MPa、よりいっそう好ましくは少なくとも9.5MPa、最も好ましくは少なくとも10MPaである、請求項5記載の耐火物(10)。
- 接着剤及び/又は機械的固定要素を含まない、請求項1から6のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 少なくとも実質的に立方体の形状を有し、その際、層(12、14)は、その底部表面又はその側部表面に沿って一緒に結合している、請求項1から7のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 少なくとも実質的に立方体の形状を有し、その際、保護層(12)及び伝導層(14)は、その底部表面に沿って一緒に結合しており、かつ、保護層(12)の厚さが、耐火物(10)の全厚の10〜25%又は30〜45%である、請求項3記載の耐火物(10)。
- 少なくとも実質的に立方体の形状を有し、その際、保護層(12)及び伝導層(14)は、その側部表面に沿って一緒に結合しており、かつ、保護層(12)の厚さが、耐火物(10)の全厚の10〜25%又は30〜45%である、請求項3記載の耐火物(10)。
- 少なくとも実質的に立方体の形状を有し、その際、保護層(12)、伝導層(14)及び1以上の中間層は、その底部表面に沿って一緒に結合しており、その際、保護層(12)の厚さが10〜40%、全ての中間層の全厚が5〜25%、伝導層(14)の厚さが45〜85%(耐火物(10)の全厚を基準とする)である、請求項4記載の耐火物(10)。
- 少なくとも実質的に立方体の形状を有し、その際、保護層(12)、伝導層(14)及び1以上の中間層は、その側部表面に沿って一緒に結合しており、その際、保護層(12)の厚さが10〜40%、全ての中間層の全厚が5〜25%、伝導層(14)の厚さが45〜85%(耐火物(10)の全厚を基準とする)である、請求項4記載の耐火物(10)。
- 伝導層(14)が、保護層(12)の熱伝導率よりも少なくとも25%、好ましくは少なくとも50%、よりいっそう好ましくは少なくとも100%より高い熱伝導率を1500℃で有する、請求項1から12のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 伝導層(14)の熱膨張率と保護層(12)の熱膨張率の差が、23℃〜1500℃の温度で、多くとも0.6μm(K・m)、好ましくは多くとも0.4μm/(K・m)、より好ましくは多くとも0.2μm/(K・m)である、請求項1から13のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 以下の工程:
a)保護層(12)のための混合物、伝導層(14)のための混合物、及び、任意に、1以上の中間層のための混合物、を提供する工程、
b)工程a)において提供された混合物から積層したグリーンブロックを形成する工程、及び
c)工程b)のグリーンブロックをベーキングする工程、
を含む方法により得られることができる、請求項1から14のいずれか1項記載の耐火物(10)。 - 工程b)における形成が、バイブロ成形、ブロックプレス、単軸プレス又はアイソスタティックプレスにより実施される、請求項15記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される保護層(12)のための混合物が、前記混合物の乾燥アグレゲート及びバインダーに対して、少なくとも20質量%の炭素質材料、好ましくはか焼した無煙灰及び少なくとも3質量%のケイ素を含有する、請求項15又は16記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される保護層(12)のための混合物が、さらに酸化物セラミックスを含有し、前記酸化物セラミックスが好ましくは、酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択されている、請求項17記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される保護層(12)のための混合物が、さらに非酸化物セラミックスを含有し、前記非酸化物セラミックスが好ましくは、金属炭窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、金属窒化物及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択されている、請求項17又は18記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される保護層(12)のための混合物が、さらにグラファイトを含有する、請求項17から19のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される保護層(12)のための混合物が、
−次のものの乾燥混合物:
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰10〜95質量%、好ましくは30〜90質量%、
−ケイ素3〜20質量%、好ましくは5〜15質量%、
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択されている酸化物セラミックス2〜30質量%、好ましくは5〜20質量%、
−非酸化物セラミックス0〜20質量%、好ましくは0〜10質量%、及び
−合成又は天然のグラファイト又は両者の混合物0〜30質量%、
及び
−少なくとも1のバインダー
を含有する、請求項17から20のいずれか1項記載の耐火物(10)。 - 工程a)において提供される伝導層(14)のための混合物が、前記混合物の乾燥アグレゲート及びバインダーに対して、少なくとも20質量%の合成又は天然のグラファイト又は両者の混合物を含有する、請求項15から21のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される伝導層(14)のための混合物が、さらに少なくとも10質量%の更なる炭素質材料、好ましくはか焼した無煙灰を含有する、請求項22記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される伝導層(14)のための混合物が、さらに酸化物セラミックスを含有し、前記酸化物セラミックスが好ましくは、酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択されている、請求項22又は23記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される伝導層(14)のための混合物が、さらにケイ素を含有する、請求項22から24のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 工程a)において提供される伝導層(14)のための混合物が、
−次のものの乾燥混合物:
−合成又は天然のグラファイト又は両者の混合物20〜80質量%、好ましくは30〜70質量%、
−別の炭素質材料と任意に混合した、か焼した無煙灰20〜80質量%、好ましくは20〜50質量%、
−ケイ素0〜20質量%、好ましくは5〜15質量%、及び
−酸化アルミニウム、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム及び2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択された酸化物セラミックス0〜20質量%、好ましくは5〜15質量%、
及び
−少なくとも1のバインダー、
を含有する、請求項22から25のいずれか1項記載の耐火物(10)。 - 工程c)においてグリーンブロックを1100〜1400℃、好ましくは1100〜1300℃、より好ましくは1150〜1250℃の温度でベーキングする、請求項15から26のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 熱処理したブロックを工程c)に応じたベーキングの前及び/又は後に含浸剤で含浸し、前記含浸剤は好ましくは、コールタール、石油タール、コールタールピッチ、石油ピッチ、樹脂、及び、2以上の前述の化合物の混合物からなる群から選択されており、その際、含浸したグリーンブロックを好ましくは900〜1300℃の温度、より好ましくは1000〜1200℃の温度、よりいっそう好ましくは1100〜1200℃の温度の温度で再ベーキングする、請求項15から27のいずれか1項記載の耐火物(10)。
- 請求項1から28のいずれか1項記載の耐火物(10)少なくとも1を含有する内張りを含む溶鉱炉。
- 溶鉱炉の内張りにおける請求項1から28のいずれか1項記載の耐火物(10)の使用。
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