JP2783433B2 - 低熱伝導性高炉用耐火物 - Google Patents
低熱伝導性高炉用耐火物Info
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- JP2783433B2 JP2783433B2 JP1277989A JP27798989A JP2783433B2 JP 2783433 B2 JP2783433 B2 JP 2783433B2 JP 1277989 A JP1277989 A JP 1277989A JP 27798989 A JP27798989 A JP 27798989A JP 2783433 B2 JP2783433 B2 JP 2783433B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐アルカリ性、耐スポール性、耐摩耗性およ
び耐酸化性を著しく向上させた低熱伝導性高炉用耐火物
に関する。
び耐酸化性を著しく向上させた低熱伝導性高炉用耐火物
に関する。
［従来の技術］ 従来から骨材にβ−アルミナ、黒鉛、炭化珪素を用
い、これに金属珪素を添加して粒子間を炭化珪素結合も
しくは炭素結合させることによって、耐食性、耐スポー
ル性および耐アルカリ性を向上させた高炉用耐火物が特
公昭56−35630号公報で提案されている。
い、これに金属珪素を添加して粒子間を炭化珪素結合も
しくは炭素結合させることによって、耐食性、耐スポー
ル性および耐アルカリ性を向上させた高炉用耐火物が特
公昭56−35630号公報で提案されている。
しかし前記耐火物は多くの物性を向上させている反
面、熱伝導率が高く、高温で酸化消耗し易い欠点があ
る。
面、熱伝導率が高く、高温で酸化消耗し易い欠点があ
る。
それ故高炉炉壁に使用した場合、炉外への熱損失が多
く、高炉操業の熱経済性の向上が望まれている。
く、高炉操業の熱経済性の向上が望まれている。
また耐火物の酸化損傷により、高炉炉壁の保護も十分
とは言えなかった。
とは言えなかった。
［発明が解決しようとする課題］ 最近、高炉は操炉技術、補修技術および鉄皮からの冷
却方式の改善等により長寿命になっている。
却方式の改善等により長寿命になっている。
それにともない耐火物の高耐用性が要求されるととも
に耐火物を保護し延命を図るため鉄皮からの冷却が実施
されている。
に耐火物を保護し延命を図るため鉄皮からの冷却が実施
されている。
この冷却に適した材質として高熱伝導性の黒鉛含有耐
火物が多用されている。
火物が多用されている。
このような冷却による炉体保護は炉外に放出する熱損
失が極めて多く、熱経済面から好ましいことではない。
失が極めて多く、熱経済面から好ましいことではない。
本発明者等は冷却による炉体保護にたよらず熱経済面
に優れる耐火物すなわちアルカリアタック、熱衝撃、装
入物による摩耗および水蒸気酸化等の損傷作用に強い低
熱伝導性の耐火物に着目し、実験を重ねた。
に優れる耐火物すなわちアルカリアタック、熱衝撃、装
入物による摩耗および水蒸気酸化等の損傷作用に強い低
熱伝導性の耐火物に着目し、実験を重ねた。
［課題を解決するための手段］ 前記問題点を解決するため種々実験を重ねた結果、β
−アルミナ−炭化珪素−カーボン系の材質を選び、この
系において特に黒鉛化度の低いカーボンの場合が熱伝導
率が小さくまた、緻密な組織を有する原料がアルカリア
タック、熱衝撃および装入物による摩耗に対する耐用性
に優れることを見い出し本発明を完成させたものであ
る。
−アルミナ−炭化珪素−カーボン系の材質を選び、この
系において特に黒鉛化度の低いカーボンの場合が熱伝導
率が小さくまた、緻密な組織を有する原料がアルカリア
タック、熱衝撃および装入物による摩耗に対する耐用性
に優れることを見い出し本発明を完成させたものであ
る。
すなわち本発明の特徴とするところはβ−アルミナ10
〜80wt％、カーボンとして仮焼無煙炭および／またはピ
ッチコークス５〜25wt％および炭化珪素15〜85wt％から
なる混合物100wt％に対し、外掛けで焼結剤２〜10wt％
と酸化防止剤１〜5wt％添加し、これに結合剤を加えて
混練後、成形、焼成したことを特徴とする低熱伝導性高
炉用耐火物である。
〜80wt％、カーボンとして仮焼無煙炭および／またはピ
ッチコークス５〜25wt％および炭化珪素15〜85wt％から
なる混合物100wt％に対し、外掛けで焼結剤２〜10wt％
と酸化防止剤１〜5wt％添加し、これに結合剤を加えて
混練後、成形、焼成したことを特徴とする低熱伝導性高
炉用耐火物である。
従来よりカーボンを含有する耐火物はカーボンが酸化
され、組織が脆弱化し、該耐火物の使用時にカーボンが
容銑中へ溶解して消失するので耐用性が不十分であっ
た。
され、組織が脆弱化し、該耐火物の使用時にカーボンが
容銑中へ溶解して消失するので耐用性が不十分であっ
た。
このため該耐火物に耐酸化性を付与すべく、超微粉の
炭化珪素を少量添加する方法が特開昭58−115073号公報
により提案されている。
炭化珪素を少量添加する方法が特開昭58−115073号公報
により提案されている。
他の文献にもいくつか提案されているが、いずれもそ
の耐用性において改善の余地が残されている。
の耐用性において改善の余地が残されている。
本発明においては緻密な組織を有するカーボンを用
い、更に焼結剤および酸化防止剤を添加し、焼成するこ
とにより耐火物の気孔径を小さくし、かつ開口気孔を密
封気孔とする。その上カーボンの使用量を最小限に止め
ることにより、酸化損耗を抑制するものである。
い、更に焼結剤および酸化防止剤を添加し、焼成するこ
とにより耐火物の気孔径を小さくし、かつ開口気孔を密
封気孔とする。その上カーボンの使用量を最小限に止め
ることにより、酸化損耗を抑制するものである。
本発明で用いるカーボンは適度の黒鉛化度を有する仮
焼無煙炭、石炭ピッチコークス、石油ピッチコークスで
あって、特に仮焼無煙炭が好ましい。その純度は80wt％
以上のものが好ましく、90wt％以上のものがより好まし
い。
焼無煙炭、石炭ピッチコークス、石油ピッチコークスで
あって、特に仮焼無煙炭が好ましい。その純度は80wt％
以上のものが好ましく、90wt％以上のものがより好まし
い。
またフランクリン（Franklin）のＰ値から求めた黒鉛
化度60％以下の緻密な組織を有するカーボンを使用す
る。
化度60％以下の緻密な組織を有するカーボンを使用す
る。
黒鉛化度が60％を超えると熱伝導率が高くなり好まし
くない。カーボンとして仮焼無煙炭および／またはピッ
チコークスを５〜25wt％の範囲に限定した理由は25wt％
を越えると耐酸化性が低下し、熱伝導率が高くなる。
くない。カーボンとして仮焼無煙炭および／またはピッ
チコークスを５〜25wt％の範囲に限定した理由は25wt％
を越えると耐酸化性が低下し、熱伝導率が高くなる。
また5wt％未満では熱間線膨張率が大きくなり、耐ス
ポール性が低下する。
ポール性が低下する。
β−アルミナはAl2O3をNa2OまたはK2Oで安定化させた
β−アルミナ相を主体とするものでα−アルミナ相に比
べ格段にアルカリ性に優れた材質である。
β−アルミナ相を主体とするものでα−アルミナ相に比
べ格段にアルカリ性に優れた材質である。
このβ−アルミナを10〜80wt％の範囲に限定したのは
10wt％以下では熱伝導率が8kcal/m.hr.℃以上と高くな
り、耐酸化性が低下する。
10wt％以下では熱伝導率が8kcal/m.hr.℃以上と高くな
り、耐酸化性が低下する。
80wt％以上では炭化珪素、カーボン量が少なく、耐ス
ポール性が低下する。
ポール性が低下する。
β−アルミナ粉は0.3mm以上を使用するのが好まし
く、0.3mm以下では焼成によりα−アルミナ化し易い。
く、0.3mm以下では焼成によりα−アルミナ化し易い。
炭化珪素の純度は80wt％以上のものが良く、90wt％以
上のものがより好ましい。純度が低下すると耐食性およ
び耐アルカリ性が低下する。
上のものがより好ましい。純度が低下すると耐食性およ
び耐アルカリ性が低下する。
炭化珪素を15〜85wt％使用する理由は85wt％を越える
と熱伝導率が高くなり、耐スポール性が悪くなる。15wt
％未満であると耐アルカリ性および強度が低下する。
と熱伝導率が高くなり、耐スポール性が悪くなる。15wt
％未満であると耐アルカリ性および強度が低下する。
焼結剤は金属珪素、金属アルミニウム、フェロシリコ
ンおよびそれらの合金並びに炭化硼素、窒化硼素等の硼
化物であり、これらが焼成中炭化物、酸窒化物等に変化
し、気孔系を小さくすると同時に粒子間を結合させ高強
度になる。
ンおよびそれらの合金並びに炭化硼素、窒化硼素等の硼
化物であり、これらが焼成中炭化物、酸窒化物等に変化
し、気孔系を小さくすると同時に粒子間を結合させ高強
度になる。
その量を２〜10wt％としたのは10wt％を越えると添加
量に比例した効果の増大が望めず、不経済であるととも
に耐スポール性が低下する。2wt％未満では粒子間結合
数が少なく、組織の強化が認められない。
量に比例した効果の増大が望めず、不経済であるととも
に耐スポール性が低下する。2wt％未満では粒子間結合
数が少なく、組織の強化が認められない。
酸化防止剤はK2O,Na2O,B2O3,SiO2,CaO等を主成分とす
る低融点のゆう薬、ガラスの粉末、長石、硼砂および粘
土等である。
る低融点のゆう薬、ガラスの粉末、長石、硼砂および粘
土等である。
これらが焼成中粒子表面および粒子間隙をコーティン
グし、密封気孔とするとともに外気と遮断する。
グし、密封気孔とするとともに外気と遮断する。
その添加量を１〜5wt％としたのは5wt％を越えると耐
火物の耐火性が低下し、耐用性が向下する。1wt％未満
では酸化防止の効果が十分得られないからである。
火物の耐火性が低下し、耐用性が向下する。1wt％未満
では酸化防止の効果が十分得られないからである。
なお、本発明における結合剤を加えての混練、成形、
焼成等については、この種の耐火物を製造する場合の一
般的な条件を用いてほぼ充分であり、したがってここで
はその詳しい条件記載は省略するが、結合剤は有機系の
もので、焼成は還元雰囲気下で1000〜1600℃の範囲で行
なうことが望ましい。
焼成等については、この種の耐火物を製造する場合の一
般的な条件を用いてほぼ充分であり、したがってここで
はその詳しい条件記載は省略するが、結合剤は有機系の
もので、焼成は還元雰囲気下で1000〜1600℃の範囲で行
なうことが望ましい。
［実 施 例］ 以下実施例について説明する。
実施例（Ａ〜Ｆ）および比較例（イ〜ト）の配合割合
を第１表に示す。
を第１表に示す。
その各配合物にピッチ、アントラセン、合成樹脂等の
有機結合剤を加えて、混練、成形後還元雰囲気下1000〜
1400℃の温度で焼成した。
有機結合剤を加えて、混練、成形後還元雰囲気下1000〜
1400℃の温度で焼成した。
ここに用いたβ−アルミナはβ−アルミナ化率90％以
上の電融品である。
上の電融品である。
カーボンは仮焼無煙炭、ピッチコークス、比較例に天
然リン状黒鉛を使用した。炭化珪素、金属珪素および金
属アルミニウムの純度はそれぞれ91.4,97.5および98.5
％のものを用いた。
然リン状黒鉛を使用した。炭化珪素、金属珪素および金
属アルミニウムの純度はそれぞれ91.4,97.5および98.5
％のものを用いた。
使用した各原料の化学成分を第２表に示す。
実施例A,B,D,Eは配合物にフェノール樹脂を加え、混
練、成形後還元雰囲気下において1350℃の焼成を行っ
た。
練、成形後還元雰囲気下において1350℃の焼成を行っ
た。
実施例C,Fは配合物にアントラセン８％を加えた硬ピ
ッチを4wt％加えて、130℃の加熱混練を行い、成形後還
元雰囲気下において1100℃の燃焼を行った。
ッチを4wt％加えて、130℃の加熱混練を行い、成形後還
元雰囲気下において1100℃の燃焼を行った。
また比較例イ〜トは実施例A,B,D,Eと同様に製造し
た。
た。
以上の如く製造した各供試体について熱伝導率、耐酸
化性、耐アルカリ性、耐スポール性および耐侵食性につ
いて測定し、その結果を第３表に示す。
化性、耐アルカリ性、耐スポール性および耐侵食性につ
いて測定し、その結果を第３表に示す。
熱伝導率は各供試体を20φ×150mmの円柱に切りだ
し、直接熱流法により測定し、600℃での値で表示し
た。
し、直接熱流法により測定し、600℃での値で表示し
た。
耐酸化性については各供試体を１辺40mmの立方体に切
りだし、電気炉で1400℃×30分間保定後取り出し、切断
面観察より比較評価した。
りだし、電気炉で1400℃×30分間保定後取り出し、切断
面観察より比較評価した。
耐アルカリ性は各供試体を20×20×60mmの角柱に切り
だし、試薬炭酸カリとコークス粉20:80の混合物を詰め
た容器内に埋め込み、その容器を密封し、電気炉で1300
℃×５時間保定する。これを５回繰り返した後供試体を
取り出し、寸法変化率により比較した。耐アルカリ性に
劣るものは、アルカリ反応に伴う体積膨張によって寸法
変化率が大きい。
だし、試薬炭酸カリとコークス粉20:80の混合物を詰め
た容器内に埋め込み、その容器を密封し、電気炉で1300
℃×５時間保定する。これを５回繰り返した後供試体を
取り出し、寸法変化率により比較した。耐アルカリ性に
劣るものは、アルカリ反応に伴う体積膨張によって寸法
変化率が大きい。
耐スポール性は各供試体を40×50×180mmの角柱に切
りだし、誘導炉にて1500℃の溶銑中に90秒間浸漬後水冷
した供試体の外観および切断面観察より比較評価した。
りだし、誘導炉にて1500℃の溶銑中に90秒間浸漬後水冷
した供試体の外観および切断面観察より比較評価した。
耐侵食性については各供試体を台形状（上辺70mm×底
辺150mm×高さ70mm×長さ130mm）に切りだし、比較品と
張り合わせて、酸素プロパンガスバーナーにて1500℃ま
で昇温し、その中に銑鉄と高炉スラグを50:50の割合で
投入し、回転しつつその温度に３時間保定した後、解体
して溶損された量を比較評価した。
辺150mm×高さ70mm×長さ130mm）に切りだし、比較品と
張り合わせて、酸素プロパンガスバーナーにて1500℃ま
で昇温し、その中に銑鉄と高炉スラグを50:50の割合で
投入し、回転しつつその温度に３時間保定した後、解体
して溶損された量を比較評価した。
第３表から明らかなように実施例Ａ〜Ｆのものは黒鉛
化度の低いカーボンを所定量使用したものなので、熱伝
導率において比較例へ、トに比べ低く３〜7kcal/m.hr.
℃の範囲にある。
化度の低いカーボンを所定量使用したものなので、熱伝
導率において比較例へ、トに比べ低く３〜7kcal/m.hr.
℃の範囲にある。
耐酸化性は比較例ロ、ハ、ヘおよびトに比べ優れてい
る。
る。
耐アルカリ性において、比較例ロ、ニおよびホに比べ
優れている。
優れている。
耐スポール性において、比較例ニおよびホに比べ優れ
ている。
ている。
耐侵食性において、比較例イ、ハ、ニ、ホ、ヘおよび
トに比べ優れている。
トに比べ優れている。
このように本発明の実施例Ａ〜Ｆのものは低熱伝導率
かつ耐酸化性に優れ、しかも耐アルカリ性、耐スポール
性および耐侵食性（耐摩耗性）を兼ね備える新規な耐火
物である。
かつ耐酸化性に優れ、しかも耐アルカリ性、耐スポール
性および耐侵食性（耐摩耗性）を兼ね備える新規な耐火
物である。
［発明の効果］ 本発明の耐火物は、熱伝導率が低く、熱損失が小さ
く、加えて耐酸性、耐アルカリ性ともに優れ、更に耐ス
ポール性、耐侵食性（耐摩耗性）をも兼ね備えたもので
あり、多くの用途があるが、特に高炉の炉壁並びにステ
ーブクーラー用埋込み耐火物として、炉壁保護および熱
経済性のいずれの面でも適性の高いものである。
く、加えて耐酸性、耐アルカリ性ともに優れ、更に耐ス
ポール性、耐侵食性（耐摩耗性）をも兼ね備えたもので
あり、多くの用途があるが、特に高炉の炉壁並びにステ
ーブクーラー用埋込み耐火物として、炉壁保護および熱
経済性のいずれの面でも適性の高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/103 C04B 35/565
Claims (1)
- 【請求項１】β−アルミナ10〜80wt％、カーボンとして
仮焼無煙炭および／またはピッチコークス５〜25wt％お
よび炭化珪素15〜85wt％からなる混合物100wt％に対
し、外掛けで焼結剤２〜10wt％と酸化防止剤１〜5wt％
添加し、これに結合剤を加えて混練後、成形、焼成した
ことを特徴とする低熱伝導性高炉用耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277989A JP2783433B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低熱伝導性高炉用耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277989A JP2783433B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低熱伝導性高炉用耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03141157A JPH03141157A (ja) | 1991-06-17 |
| JP2783433B2 true JP2783433B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17591078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277989A Expired - Lifetime JP2783433B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 低熱伝導性高炉用耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783433B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5276313A (en) * | 1975-12-22 | 1977-06-27 | Nippon Steel Corp | Refractories for blast furnaces |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1277989A patent/JP2783433B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03141157A (ja) | 1991-06-17 |
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