JP2937252B2 - 黒鉛質耐火物の焼成方法 - Google Patents
黒鉛質耐火物の焼成方法Info
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- JP2937252B2 JP2937252B2 JP7237734A JP23773495A JP2937252B2 JP 2937252 B2 JP2937252 B2 JP 2937252B2 JP 7237734 A JP7237734 A JP 7237734A JP 23773495 A JP23773495 A JP 23773495A JP 2937252 B2 JP2937252 B2 JP 2937252B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は黒鉛質耐火物を酸化雰囲
気下で焼成する製造方法に関するものである。
気下で焼成する製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】黒鉛質耐火物を焼成するにあたり、バイ
ンダー及び黒鉛などの炭素質を酸化させることなく焼成
する方法として、高熱伝導性の耐火物容器中に被焼成物
を入れその容器と被焼成物の間にコークスブリーズを詰
める方法や、金属製の密閉容器に被焼成物を入れ窒素ガ
スを充満させる方法、又は、炉体内全体を窒素ガスで充
満させるといった様な非酸化雰囲気を作る方法が実施さ
れていた。
ンダー及び黒鉛などの炭素質を酸化させることなく焼成
する方法として、高熱伝導性の耐火物容器中に被焼成物
を入れその容器と被焼成物の間にコークスブリーズを詰
める方法や、金属製の密閉容器に被焼成物を入れ窒素ガ
スを充満させる方法、又は、炉体内全体を窒素ガスで充
満させるといった様な非酸化雰囲気を作る方法が実施さ
れていた。
【０００３】しかしながらコークスブリーズを使用する
に当たっては耐火物の容器，コークスブリーズ、被焼成
物の加熱冷却に要する時間が長く掛る事や、熱効率の面
で大きな損失を生じていた。また、金属製の密閉容器を
使用する場合は、容器として主に耐熱鋼が使用される
が、多数回使用した場合、変形による容器の気密性が損
なわれることや耐火物実使用時の温度域までの高温焼成
が不可能である。また窒素ガスで炉体を充満する場合は
大量の窒素ガスが必要であり経済性の問題があった。
に当たっては耐火物の容器，コークスブリーズ、被焼成
物の加熱冷却に要する時間が長く掛る事や、熱効率の面
で大きな損失を生じていた。また、金属製の密閉容器を
使用する場合は、容器として主に耐熱鋼が使用される
が、多数回使用した場合、変形による容器の気密性が損
なわれることや耐火物実使用時の温度域までの高温焼成
が不可能である。また窒素ガスで炉体を充満する場合は
大量の窒素ガスが必要であり経済性の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
に鑑みなされたもので、上記の諸問題、即ち、焼成時間
の短縮、金属容器や高価な窒素ガスを使用せずに黒鉛質
耐火物を焼成し、製造する方法を提供する事を目的とす
るものである。
に鑑みなされたもので、上記の諸問題、即ち、焼成時間
の短縮、金属容器や高価な窒素ガスを使用せずに黒鉛質
耐火物を焼成し、製造する方法を提供する事を目的とす
るものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、予ねてより研究を重ねてきたが、バインダ
ー及び黒鉛などの炭素質を酸化させない様に被焼成物の
表面に酸化防止被膜としての溶融ガラス相を形成させる
事を目的として、そのガラスの開発に成功し、本発明に
至った。本発明は、バインダーに樹脂を使用した黒鉛質
耐火物を酸化雰囲気下で酸化させることなく、炭化焼成
することを特徴とする製造方法である。
決するため、予ねてより研究を重ねてきたが、バインダ
ー及び黒鉛などの炭素質を酸化させない様に被焼成物の
表面に酸化防止被膜としての溶融ガラス相を形成させる
事を目的として、そのガラスの開発に成功し、本発明に
至った。本発明は、バインダーに樹脂を使用した黒鉛質
耐火物を酸化雰囲気下で酸化させることなく、炭化焼成
することを特徴とする製造方法である。
【０００６】本発明に使用される被焼成物の表面に形成
するガラス組成としては、金属Ｓｉ１０〜３５ｗｔ％，
ＳiＣ５〜１５ｗｔ％，Ｂ2Ｏ3１０〜２５ｗｔ％，Ｋ2Ｏ
５〜１５ｗｔ％，ＳｉＯ2２０〜３５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3
５〜１５ｗｔ％およびＣａＯ，ＭｇＯ，Ｆｅ2Ｏ3等の１
種および２種以上の範囲内に代表されるものである。
するガラス組成としては、金属Ｓｉ１０〜３５ｗｔ％，
ＳiＣ５〜１５ｗｔ％，Ｂ2Ｏ3１０〜２５ｗｔ％，Ｋ2Ｏ
５〜１５ｗｔ％，ＳｉＯ2２０〜３５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3
５〜１５ｗｔ％およびＣａＯ，ＭｇＯ，Ｆｅ2Ｏ3等の１
種および２種以上の範囲内に代表されるものである。
【０００７】焼成の対象となる黒鉛質耐火物はフェノー
ル樹脂あるいはエポキシ樹脂等の有機質バインダーをバ
インダーとする製鋼の連続鋳造に使用される黒鉛−アル
ミナ質の浸漬ノズル、ロングノズル、およびストッパー
（以下、ＣＣ用耐火物で示す）と非鉄金属溶解用に使用
される黒鉛−炭化珪素質のるつぼ（以下、黒鉛るつぼで
示す）等である。本発明においては黒鉛質耐火物の炭化
焼成は、１工程で完成させず、段階的に実施する。
ル樹脂あるいはエポキシ樹脂等の有機質バインダーをバ
インダーとする製鋼の連続鋳造に使用される黒鉛−アル
ミナ質の浸漬ノズル、ロングノズル、およびストッパー
（以下、ＣＣ用耐火物で示す）と非鉄金属溶解用に使用
される黒鉛−炭化珪素質のるつぼ（以下、黒鉛るつぼで
示す）等である。本発明においては黒鉛質耐火物の炭化
焼成は、１工程で完成させず、段階的に実施する。
【０００８】まず形成された被焼成物を８０〜１２０℃
の温度域の炉中に入れ２００分以上放置すると、均質な
組織を形成することができる。またこの際、成形時に確
保された寸法精度を低下させる事なく維持でき、その後
の外径加工を施すに必要な強度も確保できる。また、こ
の工程において重縮合反応副生成物を散逸させることが
できる。
の温度域の炉中に入れ２００分以上放置すると、均質な
組織を形成することができる。またこの際、成形時に確
保された寸法精度を低下させる事なく維持でき、その後
の外径加工を施すに必要な強度も確保できる。また、こ
の工程において重縮合反応副生成物を散逸させることが
できる。
【０００９】次に外径加工した素材を４０〜６０℃の温
度域の炉に入れ１００分以上の加熱を行なう。また本発
明による化学組成で構成されたガラス粉に珪酸カリウム
等を結合剤として加え、適当な粘性になるまで水を加え
て調整して、浸漬法、あるいは刷毛塗りで素材に約０．
５ｍｍコーティングする。更に、これを乾燥させて焼成
の供試体とした。焼成はプロパンガス焼成炉により最高
温度１０００℃で窯出しまで約２０時間行なう。焼成体
は、既存のサヤ詰めによる還元焼成品と比較して遜色な
く、表面に均等なガラスの膜を形成した。
度域の炉に入れ１００分以上の加熱を行なう。また本発
明による化学組成で構成されたガラス粉に珪酸カリウム
等を結合剤として加え、適当な粘性になるまで水を加え
て調整して、浸漬法、あるいは刷毛塗りで素材に約０．
５ｍｍコーティングする。更に、これを乾燥させて焼成
の供試体とした。焼成はプロパンガス焼成炉により最高
温度１０００℃で窯出しまで約２０時間行なう。焼成体
は、既存のサヤ詰めによる還元焼成品と比較して遜色な
く、表面に均等なガラスの膜を形成した。
【００１０】以上の結果が示すとおり、本発明の黒鉛質
耐火物の焼成方法は酸化性雰囲気における焼成が可能で
あり、サヤ詰め及び還元性ガスを不要とすることは、作
業環境の向上及び焼成コストの大巾削減に寄与すること
は明白であり、莫大な効果をもたらすものである。
耐火物の焼成方法は酸化性雰囲気における焼成が可能で
あり、サヤ詰め及び還元性ガスを不要とすることは、作
業環境の向上及び焼成コストの大巾削減に寄与すること
は明白であり、莫大な効果をもたらすものである。
【００１１】本発明において上述の焼成方法は確立する
上で最も綿密に検討を加えた点は、焼成方法に適合する
酸化防止被膜としてのガラス組成についてであって、そ
の適合条件として以下のことを満足しなければならな
い。即ち先ず、金属Ｓｉ量を１０〜３５ｗｔ％に限定す
る理由として、１０ｗｔ％以下であると、焼成時に外来
酸素と反応によって生成する二酸化珪素（ＳｉＯ2）の
生成量が必要最低量に到達せず充分なガラス膜が得られ
ないからであり、そして３５ｗｔ％以上では、ガラス膜
による酸化防止の効果に大きな差が出ないことからコス
ト的見地から不利となるからである。
上で最も綿密に検討を加えた点は、焼成方法に適合する
酸化防止被膜としてのガラス組成についてであって、そ
の適合条件として以下のことを満足しなければならな
い。即ち先ず、金属Ｓｉ量を１０〜３５ｗｔ％に限定す
る理由として、１０ｗｔ％以下であると、焼成時に外来
酸素と反応によって生成する二酸化珪素（ＳｉＯ2）の
生成量が必要最低量に到達せず充分なガラス膜が得られ
ないからであり、そして３５ｗｔ％以上では、ガラス膜
による酸化防止の効果に大きな差が出ないことからコス
ト的見地から不利となるからである。
【００１２】又、ＳｉＯ2量を２０〜３５ｗｔ％と限定
する理由として、２０ｗｔ％以下では５００〜８００℃
の温度域において黒鉛質耐火物の全表面を覆うに足りる
液相の生成量が得られず、そして３５ｗｔ％以上では１
０００℃以上の温度雰囲気において塗膜量過多で軟化脱
落し易くなり、このためにガラス膜による被膜を不完全
なものと化してしまって塗膜の効果を低下させることに
なる。
する理由として、２０ｗｔ％以下では５００〜８００℃
の温度域において黒鉛質耐火物の全表面を覆うに足りる
液相の生成量が得られず、そして３５ｗｔ％以上では１
０００℃以上の温度雰囲気において塗膜量過多で軟化脱
落し易くなり、このためにガラス膜による被膜を不完全
なものと化してしまって塗膜の効果を低下させることに
なる。
【００１３】又、Ｂ2Ｏ3量を１０〜２５ｗｔ％に限定す
る理由として、１０ｗｔ％以下では融点を５００℃まで
低下させることが出来ず、２５ｗｔ％以上では、粘性が
大巾に低下し塗膜が軟化脱落してしまう。ＳiＣ量を５
〜１５ｗｔに％限定する理由として、５ｗｔ％以下では
耐熱性が低下し目的の温度雰囲気においての酸化防止効
果を充分に得ることが出来なく、１５ｗｔ％以上では、
塗膜より気泡を発しピンホールなどの欠陥を生ずること
がある。
る理由として、１０ｗｔ％以下では融点を５００℃まで
低下させることが出来ず、２５ｗｔ％以上では、粘性が
大巾に低下し塗膜が軟化脱落してしまう。ＳiＣ量を５
〜１５ｗｔに％限定する理由として、５ｗｔ％以下では
耐熱性が低下し目的の温度雰囲気においての酸化防止効
果を充分に得ることが出来なく、１５ｗｔ％以上では、
塗膜より気泡を発しピンホールなどの欠陥を生ずること
がある。
【００１４】次にＫ2Ｏ量を５〜１５ｗｔ％に限定する
理由として、この範囲外では珪酸カリバインダーを使用
するためにあたり、塗布作業の作業性に支障をきたすか
らである。Ａｌ2Ｏ3量を５〜１５ｗｔ％に限定する理由
として、５ｗｔ％以下では充分な耐熱性を得ることが出
来ず、１５ｗｔ％以上では、塗膜の粘性が高くなりすぎ
てピンホール、貫入等の欠陥を生ずることがあるからで
ある。
理由として、この範囲外では珪酸カリバインダーを使用
するためにあたり、塗布作業の作業性に支障をきたすか
らである。Ａｌ2Ｏ3量を５〜１５ｗｔ％に限定する理由
として、５ｗｔ％以下では充分な耐熱性を得ることが出
来ず、１５ｗｔ％以上では、塗膜の粘性が高くなりすぎ
てピンホール、貫入等の欠陥を生ずることがあるからで
ある。
【００１５】以上に述べた酸化防止被膜としてのガラス
組成の粉末を黒鉛質耐火物に塗布し、５０〜１００℃で
乾燥し、酸化雰囲気の焼成炉において１分間あたり２℃
の昇温速度で昇温し、１０００℃に達したところで１時
間保持した後、冷却する焼成方法で焼成した耐火物の物
理特性値は、従来の還元雰囲気で焼成した同耐火物のそ
れを比較して高強度でバラツキの小さな安定したものを
得ることが可能となった。
組成の粉末を黒鉛質耐火物に塗布し、５０〜１００℃で
乾燥し、酸化雰囲気の焼成炉において１分間あたり２℃
の昇温速度で昇温し、１０００℃に達したところで１時
間保持した後、冷却する焼成方法で焼成した耐火物の物
理特性値は、従来の還元雰囲気で焼成した同耐火物のそ
れを比較して高強度でバラツキの小さな安定したものを
得ることが可能となった。
【００１６】
【実施例】実施例として天然黒鉛２５ｗｔ％，アルミナ
４５ｗｔ％，シリカ２０ｗｔ％の骨材にバインダーとし
てフェノール樹脂１０ｗｔ％を添加し、混合混練して得
た坏土をプレスにて加圧し、外径１２０ｍｍ，内径６０
ｍｍ，軸長２００ｍｍに成形した黒鉛質耐火物を基材と
した試料に金属Ｓｉ２５ｗｔ％，ＳｉＣ１０ｗｔ％，Ｂ
2Ｏ3１５ｗｔ％，Ｋ2Ｏ１０ｗｔ％，ＳｉＯ2３０ｗｔ
％，Ａｌ2Ｏ3１０ｗｔ％から成るガラス組成粉末に対し
て水を外掛で４０ｗｔ％添加した組成の塗料を１０００
ｇ／ｍ2の量で表面に均一に浸漬法により塗布し、これ
を１００℃の温度雰囲気により乾燥した後、電気炉中に
て２℃／分の昇温スピードで最高１０００℃迄昇温し、
１時間保持して昇温した。
４５ｗｔ％，シリカ２０ｗｔ％の骨材にバインダーとし
てフェノール樹脂１０ｗｔ％を添加し、混合混練して得
た坏土をプレスにて加圧し、外径１２０ｍｍ，内径６０
ｍｍ，軸長２００ｍｍに成形した黒鉛質耐火物を基材と
した試料に金属Ｓｉ２５ｗｔ％，ＳｉＣ１０ｗｔ％，Ｂ
2Ｏ3１５ｗｔ％，Ｋ2Ｏ１０ｗｔ％，ＳｉＯ2３０ｗｔ
％，Ａｌ2Ｏ3１０ｗｔ％から成るガラス組成粉末に対し
て水を外掛で４０ｗｔ％添加した組成の塗料を１０００
ｇ／ｍ2の量で表面に均一に浸漬法により塗布し、これ
を１００℃の温度雰囲気により乾燥した後、電気炉中に
て２℃／分の昇温スピードで最高１０００℃迄昇温し、
１時間保持して昇温した。
【００１７】従来の焼成方法で焼成した同材質で同形状
の黒鉛質耐火物を比較として、本発明焼成方法による焼
成品との比較をした。比較としては、物理特性値では、
見掛気孔率、嵩比重、曲げ強さを、そして焼成工程での
能率、設備的及び操業的コストや作業環境についてその
効果を確認した。
の黒鉛質耐火物を比較として、本発明焼成方法による焼
成品との比較をした。比較としては、物理特性値では、
見掛気孔率、嵩比重、曲げ強さを、そして焼成工程での
能率、設備的及び操業的コストや作業環境についてその
効果を確認した。
【００１８】
【表１】
【００１９】１）本発明及び従来法における焼成後品の
物理特性値の比較では表１に示す如く曲げ強さが１０％
向上して品質のバラツキは１５回の焼成比較で１８．６
％の低減となった。 ２）本発明による効果として、耐火物容器とコークスブ
リーズを使用しない事から焼成スペースの利用効率が従
来法に比較して３１５％と大巾に向上した。そしてこれ
らを使用しないことから消耗材は４０％の経費低減とな
った。又、コークスブリーズを用いないことから、焼成
台車への積卸作業能率が４００％へと格段の向上とな
り、更に粉塵の飛散がなくなったことや冷却がスムース
に進行するため暑熱から開放されるという作業環境上望
ましい良好な結果が得られた。 ３）本発明においては、焼成容器やコークスブリーズを
用いない事もあって、温度応答性が格段に良くなり、従
来の焼成方法に比較して、焼成時間を１／６に大巾に短
縮することが出来、燃料コストは１／２以下に低減する
ことが可能となった。
物理特性値の比較では表１に示す如く曲げ強さが１０％
向上して品質のバラツキは１５回の焼成比較で１８．６
％の低減となった。 ２）本発明による効果として、耐火物容器とコークスブ
リーズを使用しない事から焼成スペースの利用効率が従
来法に比較して３１５％と大巾に向上した。そしてこれ
らを使用しないことから消耗材は４０％の経費低減とな
った。又、コークスブリーズを用いないことから、焼成
台車への積卸作業能率が４００％へと格段の向上とな
り、更に粉塵の飛散がなくなったことや冷却がスムース
に進行するため暑熱から開放されるという作業環境上望
ましい良好な結果が得られた。 ３）本発明においては、焼成容器やコークスブリーズを
用いない事もあって、温度応答性が格段に良くなり、従
来の焼成方法に比較して、焼成時間を１／６に大巾に短
縮することが出来、燃料コストは１／２以下に低減する
ことが可能となった。
【００２０】
【発明の効果】本発明の黒鉛質耐火物の焼成方法は、従
来方法に比較して被焼成品の品質向上とバラツキの低
減、更には、焼成効率の向上や作業環境の向上など極め
て有益な効果をもたらすものである。
来方法に比較して被焼成品の品質向上とバラツキの低
減、更には、焼成効率の向上や作業環境の向上など極め
て有益な効果をもたらすものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 黒鉛を含有し、バインダーに樹脂を用い
て成形体を得る黒鉛質耐火物を焼成するに当り、被焼成
物の表面に金属Ｓｉ１０〜３５ｗｔ％，ＳiＣ５〜１５
ｗｔ％，Ｂ2Ｏ3１０〜２５ｗｔ％，Ｋ2Ｏ５〜１５ｗｔ
％，ＳｉＯ2２０〜３５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3５〜１５ｗｔ
％およびＣａＯ，ＭｇＯ，Ｆｅ2Ｏ3の１種および２種以
上を含んだ酸化防止被膜を形成し、酸化雰囲気下で焼成
することを特徴とする黒鉛質耐火物の焼成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237734A JP2937252B2 (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 黒鉛質耐火物の焼成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7237734A JP2937252B2 (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 黒鉛質耐火物の焼成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0959066A JPH0959066A (ja) | 1997-03-04 |
| JP2937252B2 true JP2937252B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17019691
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7237734A Expired - Lifetime JP2937252B2 (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | 黒鉛質耐火物の焼成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937252B2 (ja) |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP7237734A patent/JP2937252B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0959066A (ja) | 1997-03-04 |
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