JP2657042B2

JP2657042B2 - 黒鉛含有耐火物の断熱性酸化防止剤

Info

Publication number: JP2657042B2
Application number: JP6038655A
Authority: JP
Inventors: 秀明川辺; 捷三萩原; 憲司吉本; 純一弥吉
Original assignee: KUROSAKI YOGYO KK
Current assignee: KUROSAKI YOGYO KK
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JPH07247174A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、黒鉛含有耐火物の加熱
時に黒鉛の酸化を抑制する酸化防止機能と熱放散を抑制
する断熱性を有する黒鉛含有耐火物の酸化防止剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鋼の製造に使用される鋳造用耐
火物には、１５００℃近い溶鋼が注入されるため、耐熱
衝撃性に優れた黒鉛含有耐火組成物が使用されている。
この黒鉛含有耐火組成物は溶鋼注入直後の急激な熱変化
に伴う亀裂の発生を防止するために、予め加熱して使用
されるが、この際に黒鉛の酸化が問題となる。また、こ
の耐火組成物は黒鉛を含有するために熱伝導率が高く、
外表面からの熱放散が大きくなるため、加熱終了後から
鋳造開始までの急激な温度降下に起因する亀裂の発生
や、鋳造中の熱放散による内孔での地金凝固の発生も問
題となる。

【０００３】これらの対策として、加熱中の黒鉛の酸化
防止を目的に黒鉛含有耐火組成物表面への酸化防止剤の
塗布、加熱後又は鋳造中の熱放散防止を目的に黒鉛含有
耐火組成物表面へのＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系やＡｌ₂Ｏ
₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ系のセラミック質断熱繊維の貼り
付けが行われている。

【０００４】上記の酸化防止剤とセラミック質断熱繊維
を組合せて使用すれば、加熱中の黒鉛の酸化防止と加熱
後又は鋳造中の熱放散防止が期待できるが、溶融ガラス
化した酸化防止剤がセラミック質断熱繊維の気孔中へ吸
い込まれ、黒鉛含有耐火組成物表面が露出することによ
り黒鉛の酸化が進行する問題や加熱によりセラミック質
断熱繊維のバインダーが消失することにより人体に有害
な数ミクロン単位の繊維が大気中へ浮遊する問題があ
る。

【０００５】また、加熱処理により中空組織化させた蛭
石や膨脹頁岩を添加した不定形耐火物や加熱により消失
する有機繊維を添加した不定形耐火物を黒鉛含有耐火組
成物表面に施工し、熱放散を防止する手法も挙げられる
が、これらの不定形耐火物は高温条件下では高い通気性
を有することから、酸化防止剤を併用しなければ黒鉛の
酸化が問題となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、環境
衛生上の問題がなく、黒鉛含有耐火組成物の加熱中の黒
鉛の酸化を防止する機能を有し、かつ、加熱後もしくは
鋳造中の熱放散を防止する断熱性を有する常温から高温
まで断熱性を有する黒鉛含有耐火物表面にコーティング
するための酸化防止剤を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、加熱処理時の
結晶水の脱水により中空組織を形成する原料（以下、発
泡原料と称す）の一部を加熱処理状態で、残りを未加熱
状態でガラス粉末や耐火粉末と併用した形で黒鉛含有耐
火組成物の表面に塗布し、常温から中間温度域までは加
熱処理された発泡原料により断熱性を有し、中間温度か
ら高温域までは未加熱状態の発泡原料の発泡で溶融ガラ
ス化した塗膜内に密封気孔を形成することによって、常
温から高温まで優れた断熱性を維持し、かつ、密封気孔
化で断熱性を得ているために空気の遮断効果をも兼ね備
えることができるという基本的な考えに基づいて完成し
たものである。

【０００８】すなわち、本発明は、３００〜１２００℃
で加熱処理された蛭石を３〜３０重量％と、８００℃以
上の熱で中空組織化する黒曜石・真珠岩・松詣岩・膨脹
頁岩等の発泡原料を未加熱状態で１〜３０重量％と、４
００〜１５００℃の範囲で軟化溶融するガラス粉末、又
は、ろう石・けい石・シャモット・ムライト・アルミナ
・溶融シリカ・ジルコニア・マグネシア等の耐火粉末を
４０〜９６重量％とからなる混合物に、液体バインダー
を外掛けで２０〜２５０重量％配合した断熱性を有する
酸化防止剤である。

【０００９】３００〜１２００℃で加熱処理された蛭石
を３〜３０重量％と、８００℃以上の熱で中空組織化す
る黒曜石・真珠岩・松脂岩・膨脹頁岩等を未加熱状態で
１〜３０重量％と、４００〜１５００℃の範囲で軟化溶
融するガラス粉末、又は、ろう石・けい石・シャモット
・ムライト・アルミナ・溶融シリカ・ジルコニア・マグ
ネシア等の耐火粉末を４０〜９６重量％とからなる混合
物に液体バインダーを外掛けで２０〜２５０重量％配合
した断熱性を有することを特徴とする。

【００１０】蛭石は結晶水を多量に含み３００℃以上で
大きな体積膨脹を生じるため、未加熱状態で添加した場
合、未溶融状態の塗膜を加熱中に破壊させる。このた
め、塗膜を破壊させないという観点、および、蛭石の耐
火度から３００〜１２００℃の熱処理が必要で、その添
加量は、３〜３０重量％とする。蛭石が３重量％未満で
は断熱性が乏しく、また、３０重量％を超えると、断熱
性酸化防止剤の中に占める蛭石の体積的な割合が過多と
なり、刷毛塗り・吹付け・流し込みの作業性を持つスリ
ップが得られない。

【００１１】８００℃以上の熱で中空組織化する発泡原
料としては、黒曜石・真珠岩・松詣岩・膨脹頁岩等を使
用することができるが、少量添加で数多くの気孔を得る
という観点からは、黒曜石・真珠岩が望ましい。また、
未加熱状態の発泡原料の添加量は、１〜３０重量％が必
要であり、添加量が１重量％未満では発泡量が少なく、
高温条件下での断熱効果が乏しく、また、３０重量％を
超えると発泡過多により溶融ガラス化した塗膜内に密閉
した状態で気孔を維持することができず、開放された気
孔から侵入する空気で黒鉛含有耐火物に酸化が生じる。

【００１２】４００〜１５００℃の範囲で軟化溶融する
ガラス粉末、又は、ろう石・けい石・シャモット・ムラ
イト・アルミナ・溶融シリカ・ジルコニア・マグネシア
等の耐火粉末は、加熱時に溶融ガラス被膜を形成し、外
部からの空気の侵入を遮断すると伴に、未加熱状態の発
泡原料が加熱された際に生じるガスを塗膜内に保持する
ために添加するもので、３００〜１２００℃の温度で熱
処理された蛭石の添加量３〜３０重量％、未加熱処理の
発泡原料の添加量１〜３０重量％から、必然的に４０〜
９６重量％の添加量となる。このガラス粉末、又は、耐
火粉末は黒鉛含有耐火物の加熱温度に応じて、それぞれ
単独、もしくは、併用し、加熱時の溶融ガラスの粘性低
下による流下現象から生じる被膜の分断を防止する。

【００１３】これらの発泡原料、ガラス粉末もしくは耐
火粉末を、好ましくは全体の粒度が３ｍｍ以下となるよ
うに粒度調整し、液状のバインダーで混練する。ここ
で、液状のバインダーとは、水・有機溶剤・有機のり剤
・シリカゾル・アルミナゾル・ジルコニアゾル等の液状
体、および粉末状バインダーを水・有機溶剤等で溶解さ
せたものをいう。この液状バインダーを用い、発泡原料
・ガラス粉末もしくは耐火粉末を、黒鉛含有耐火物表面
に、刷毛塗り・吹付けあるいは流し込みによって塗布可
能な粘稠度に調整するために、その配合量は２０〜２５
０重量％とする。本発明においては、これらいずれの液
状バインダーも使用可能であるが、常温から高温まで塗
膜強度を維持する点からは、特にシリカゾル・アルミナ
ゾル・ジルコニアゾルが望ましい。

【００１４】混練はミキサーによる常法で行い、この混
練物を刷毛塗り・吹付け・流し込みによって、断熱性を
有し、かつ、空気の遮断効果をも兼ね備えた塗膜を、耐
火物全面に形成する。

【００１５】

【作用】本発明の断熱性酸化防止剤に含有された３００
〜１２００℃に熱処理された後の蛭石は、常温から１１
００℃まで断熱効果を発揮するが、１１００℃を超える
と酸化防止剤中のアルカリ成分等との反応により溶融
し、その効果を失う。しかし、本発明の断熱性酸化防止
剤は８００℃以上の温度域でガスを発生する未加熱状態
の発泡原料をも含むため、８００℃以上の温度域で塗膜
内に断熱に有利な密封気孔を形成し、１１００℃を超え
る温度域でも断熱効果を維持することが可能となる。

【００１６】

【実施例】１〜０ｍｍ粒径の加熱処理された蛭石、未加
熱状態の発泡原料として１〜０ｍｍ粒径の真珠岩、ガラ
ス粉末として軟化点８００℃の硼珪酸ガラス、耐火粉末
として２００〜０μｍのろう石、さらに液状バインダー
として、シリカゾルを使用した。これら蛭石・真珠岩・
硼珪酸ガラスおよびろう石の所定量を秤量後混合し、さ
らに、この混合物にシリカゾルを刷毛塗り施工を考慮し
た軟度まで外掛けで添加して混練しスラリー状とした。
このスラリーを小片状のアルミナ−黒鉛耐火物の表面に
刷毛塗りし、約５ｍｍの塗膜を形成した。これを、ガス
炉で６００℃／ｈｒの昇温速度で加熱し、７００℃×２
時間維持後、および１２００℃×２時間維持後に自然冷
却して、反射顕微鏡で塗膜組織および酸化層の形成状態
を観察した。

【００１７】また、このスラリーを実形状のアルミナ−
黒鉛ノズルの外表面に５ｍｍ厚で刷毛塗りし、７００℃
および１２００℃加熱後に大気中に放置した際のノズル
表面の温度低下を測定した。比較用として、従来のセラ
ミックファイバー３ｍｍ厚を貼り付けたノズル、およ
び、断熱材を用いないノズルも同様に調査した。

【００１８】図１は、そのためのテスト状態を示すもの
で、図中１は加熱ボックス、２はアルミナ−黒鉛ノズ
ル、３は熱電対、４はバーナー、５は断熱層を示す。

【００１９】表１、表２に、その結果を示す。

【００２０】

【表１】

【表２】表１、表２に示す通り、蛭石の熱処理温度が本発明より
低い試料３では、加熱中に蛭石の体積膨脹に起因する塗
膜の破壊が起こり、断熱効果も酸化防止効果も得られな
い。これに対し、蛭石の熱処理温度が３００℃の試料
８、および、１２００℃の試料９では加熱中の塗膜の破
壊はなく、このことから蛭石の熱処理温度は３００〜１
２００℃が望ましい。本発明の熱処理温度範囲内で事前
熱処理された蛭石の添加量が本発明より少ない試料４の
場合、蛭石の断熱性が発揮される領域の７００℃加熱後
のアルミナ−黒鉛ノズル表面の温度低下が断熱層を施さ
ない試料１並であり、目的とする断熱性が得られない。
また、蛭石の添加量が本発明より多い試料６の場合、配
合中に蛭石の占める体積割合が過多となり、本発明の液
体バインダー添加上限である外掛け２５０重量％を超え
ても、塗布作業性の良いスリップが得られない。このこ
とから、加熱処理された蛭石の添加量は３〜３０重量％
が望ましい。

【００２１】８００℃以上の熱で中空組織化する未加熱
状態の発泡原料の添加量が本発明より少ない試料５の場
合、１２００℃加熱後も塗膜内に断熱に有利な密封気孔
を形成せず、逆に発泡原料の添加量が本発明より多い試
料７の場合、発泡原料加熱時に生じるガスが過多とな
り、１２００℃加熱後に開放気孔の形成から断熱性の低
下、および、ノズルの酸化が生じる。このことから、未
加熱状態の発泡原料の添加量は１〜３０重量％が望まし
い。

【００２２】一方、本発明の実施例である試料８、９、
１０、１１、１２、１３、１４は、いずれも７００℃・
１２００℃加熱後にセラミックファイバー貼り付けの試
料２並の断熱性が認められ、かつ、ノズルの酸化も生じ
ない。また、試料１３、１４に示すように、ガラス粉末
・耐火粉末は、いずれか一方を単独で使用しても、良好
な断熱効果・酸化防止効果か得られる。

【００２３】なお、８００℃以上の熱で中空組織化する
未加熱状態の発泡原料として、上記した真珠岩の他に黒
曜石・末脂岩・膨脹頁岩が使用され、耐火粉末としてろ
う石・けい石・シャモット・ムライト・アルミナ・溶融
シリカ・ジルコニア・マグネシア等が使用されるが、こ
れらを組合せて試料１５、１６、１７、１８、１９、２
０を作成し、表１、表２に示す評価と同様の確認を行っ
た結果、試料１２と同等の断熱効果・酸化防止効果を有
することが確認された。

【００２４】本発明の断熱性酸化防止剤を連続鋳造用浸
漬ノズルの外表面に５ｍｍ厚みで塗布し、７時間の溶鋼
鋳造を実施した結果、ノズルの地金凝固や外表面の酸化
もなく、良好な実績が得られた。

【００２５】

【発明の効果】本発明によって、環境衛生上の問題がな
く、黒鉛含有耐火組成物の加熱中の黒鉛の酸化を防止す
る機能を有し、かつ加熱後もしくは鋳造中の熱放散を防
止する断熱性を有する酸化防止剤を得ることができる。

【００２６】なお、当然のことながら、本発明の断熱性
酸化防止剤は予め表面に酸化防止剤を塗布された黒鉛含
有耐火組成物の上に重ねて塗布されても、その効果が発
揮できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の酸化防止剤のテスト状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１加熱ボックス２アルミナ−黒鉛ノズル３熱電対４バーナー５断熱層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３００〜１２００℃で加熱処理された蛭
石を３〜３０重量％と、８００℃以上の熱で中空組織化
する黒曜石・真珠岩・松脂岩・膨脹頁岩の一種もしくは
二種以上を未加熱状態で１〜３０重量％と、４００〜１
５００℃の範囲で軟化溶融するガラス粉末、又は、ろう
石・けい石・シャモット・ムライト・アルミナ・溶融シ
リカ・ジルコニア・マグネシアの一種もしくは二種以上
の耐火粉末を４０〜９６重量％とからなる混合物に液体
バインダーを外掛けで２０〜２５０重量％配合した断熱
性を有する黒鉛含有耐火物の断熱性酸化防止剤。