JP2947385B2

JP2947385B2 - 炭素含有耐火物

Info

Publication number: JP2947385B2
Application number: JP5135981A
Authority: JP
Inventors: 健治市川; 修野村; 重生谷口; 一浩井上
Original assignee: Shinagawa Shiro Renga KK
Current assignee: Shinagawa Shiro Renga KK
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH06345525A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱衝撃性に優れた炭
素含有耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より溶銑・溶鋼用容器の内張り材と
して、アルミナ−炭素質れんが並びにマグネシア−炭素
質れんがが使用されており、また、これらに酸化防止剤
として、炭化珪素、アルミニウム、シリコン等の各種金
属、合金、硼化物等が添加されている。これらの炭素含
有耐火物は、スラグに濡れ難い故にスラグ浸潤が少な
い；低膨張性原料である炭素を含有している；等から
耐熱衝撃性に優れる性質を有し、溶銑・溶鋼用容器の内
張り材として使用した場合、剥離がなく安定な損耗を示
してきた。しかし、炭素含有耐火物は元来低温での強度
発現が問題である。

【０００３】例えば、特公昭57−27867号公報には、耐
火性酸化物、窒化物、硼化物及び炭化物の１種または２
種以上の混合物８０〜９５重量％と炭素原料５〜２０重
量％を骨材とし、結合剤として１００〜３００℃の硬化
温度を有し、固定炭素が４０％以上のレゾール型フェノ
ール−ホルムアルデヒド液状熱硬化性樹脂及び該熱硬化
性樹脂の硬化温度以上の軟化点を有する固定炭素量５０
％以上の高軟化点ピッチとの混合物を３〜１５重量％配
合してなる熱硬化性樹脂結合含炭素耐火れんがが開示さ
れている。該公報に記載されたれんがはフェノール樹脂
と高軟化点ピッチを併用することにより、中間温度域に
おける軟化がなく組織が良好で、中間温度域における強
度を向上させた。また、従来のタール・ピッチ使用品が
混練時に加熱を必要としたが、高軟化点ピッチを粉末で
添加することにより常温で混練できるため複雑な製造設
備を必要とせず、製造方法の簡略化にもなる。しかし、
乾燥後の強度が充分ではなく実炉の施工時に問題があ
る。

【０００４】更に、特開平５−43310号公報には、炭素
質材料１〜２０重量％、炭化珪素質材料２０重量％以
下、金属質材料１０重量％以下、残部がアルミナ質材料
からなる配合物１００重量％に対し、４００℃以上で熱
処理した粒度０.０５ｍｍ以下のピッチ０.５〜１０重量
％とフェノール樹脂をバインダーとして添加する炭素含
有耐火物が開示されている。この耐火物は、４００℃以
上で熱処理したピッチを添加することによってれんがの
耐熱衝撃性を向上させ、同時にアルミナ、マグネシア、
炭化珪素、金属を併用することにより耐目地溶損性、耐
酸化性、強度特性を向上させることによって寿命延長を
図ったものである。確かに、加熱後の弾性率を低下さ
せ、強度の低下も従来品に比べ少ない。しかし、加熱後
の強度がまだ充分とは言えず、強度を上げることにより
更に寿命延長が望める。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記技術では、
炭素含有耐火物の課題とされている低温(１０００℃以
下)域での強度発現が不足している。従来はこの問題に
対して、金属、合金、硼化物等の添加により補ってきた
が、いずれの添加物も強度は上昇するが、同時に弾性率
も上昇する。また、添加物が酸化物となった場合、体積
膨張を起こす等で耐熱衝撃性が低下する。

【０００６】従って、本発明の目的は、強度は上昇する
が、それと同時に弾性率も上昇する欠点を解消した炭素
含有耐火物を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の炭素含有
耐火物は、炭素質材料５〜３０重量％、炭化珪素質材料
１〜２０重量％、金属質材料１〜１０重量％及び残部が
アルミナ質材料からなる配合物に、粒度１ｍｍ以下で、
軟化点が１００〜１５０℃且つ固定炭素が５０〜７０％
のピッチ１〜１０重量％（外掛）とフェノール樹脂１〜
１０重量％（外掛）をバインダーとして添加することを
特徴とする。

【０００８】以下、本発明の炭素含有耐火物を詳細に説
明する。炭素質材料について：炭素質材料は、スラグ、溶銑、
溶鋼の浸潤防止及び耐熱衝撃性を付与し、天然黒鉛、人
造黒鉛、ピッチコークス、無煙炭、カーボンブラック等
が使用でき、その添加量は５〜３０重量％の範囲内であ
る。炭素質材料の添加量が５重量％未満では炭素添加の
効果は得られず、耐熱衝撃性が不充分であり、また、３
０重量％を越えると、溶銑、溶鋼の温度低下、溶鋼成分
への影響をもたらすために好ましくない。

【０００９】炭化珪素質材料について：炭化珪素質材
料は、炭素質材料の酸化を防止するために添加され、そ
の添加量は１〜２０重量％の範囲内である。炭化珪素質
材料の添加量が１重量％未満の場合には炭素の酸化防止
効果が得られず、また、２０重量％を越えると耐食性が
低下するために好ましくない。

【００１０】金属質材料について：金属質材料は、炭
素質材料の酸化防止と強度の発現のために添加され、シ
リコン、アルミニウム、マグネシウム等の金属または合
金を単独または混合して使用できる。また、補助剤とし
て硼化物を併用することができ、本明細書において、金
属質材料は、硼化物をも包含するものとする。なお、硼
化物としては例えばＢ₄Ｃ、ＢＮ等を挙げることができ
る。金属質材料の添加量は１〜１０重量％の範囲内であ
り、該添加量が１重量％未満では前記目的の効果が得ら
れず、１０重量％を越えると酸化物となった時の体積膨
張が大きくなり、耐火物に亀裂が生じて強度が低下し、
組織脆化を起こすと同時に亀裂を通して酸化が促進され
る。

【００１１】アルミナ質材料について：アルミナ質材
料は、スラグ、溶銑、溶鋼に対して耐久性を有し、熱間
線膨張率が小さく、構造的に安定であり、電融アルミ
ナ、焼結アルミナ、ばん土頁岩、ボーキサイト、アンダ
リューサイト、カイヤナイト、耐火粘土等が使用でき
る。

【００１２】ピッチについて：本発明の炭素含有耐火
物に使用するピッチは軟化点が１００〜１５０℃と低
く、固定炭素は５０〜７０％で、発塵性が少なく、貯蔵
安定性が良い。このピッチは耐火物に耐熱衝撃性を付与
するために添加されるものであり、その添加量は１〜１
０重量％(外掛)の範囲内である。ピッチの添加量が１重
量％未満では、その添加効果は見られず、１０重量％を
越えると耐食性が著しく低下するために好ましくない。
また、ピッチの粒度は１ｍｍ以下のものが好ましい。粒
度が１ｍｍより大きいものでは、炭化後の空隙が大きく
なり、耐食性が低下するために好ましくない。

【００１３】フェノール樹脂について：本発明の炭素
含有耐火物に使用するフェノール樹脂は室温で液体であ
れば、レゾール型及びノボラック型とも使用することが
できる。固定炭素は特に限定されるものではないが耐火
物の熱間強度を考慮すると３０％以上のものが好まし
い。その添加量は１〜１０重量％(外掛)の範囲内であ
る。フェノール樹脂の添加量が１重量％未満では乾燥後
の強度が不十分であり、また、１０重量％を越えると炭
化に伴う揮発分の発生による気孔率の増大が著しくな
り、耐食性が低下するために好ましくない。

【００１４】

【作用】本発明者らは、炭素含有耐火物の耐熱衝撃性を
向上させる方法を鋭意研究した結果、従来の樹脂ボンド
の炭化組織では乾燥後の強度は大きいが、固くて脆い性
質を有し、また、低温領域での強度不足のため、少量の
黒鉛との組み合わせでは充分な耐熱衝撃性を得ることが
できなかった。本発明の炭素含有耐火物では、添加する
ピッチは、低温で組織中に液相を有し、更に、加熱過程
で液相が粒間に進入して、粒と粒を強固なカーボンボン
ドで結ぶことができる。また、ピッチ中から液相が分離
された残留ピッチは適度な空隙を形成し、弾性率の上昇
を抑制する。従って、本発明の炭素含有耐火物は、使用
中の熱によってボンドを形成し、耐熱衝撃性を向上させ
ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明の炭素含有耐火
物を更に説明する。実施例以下の表１に記載する配合割合で原料を混練した後、常
法により並形形状にプレス成形し、２００℃で２４時間
乾燥して供試体とした。

【００１６】得られた炭素含有耐火物について、見掛気
孔率、かさ比重、曲げ強さ、耐食性、耐スポール性、熱
間曲げ強さを測定した。見掛気孔率、かさ比重はＪＩＳ
−Ｒ２２０５に準じて測定した。また、耐食性は横型回
転式で１４００℃／１０時間(△Ｐ処理剤)行い、比較品
１を１００として指数で表示し、数値の大きい方が良好
とした。また、耐熱衝撃性は１４００℃の溶銑中に試料
を５分浸漬し、その後１５分強制空冷し、この繰り返し
を１０回行い、亀裂の大きさで判定した。加熱後曲げ強
さ、弾性率はブリーズ詰めで１４００℃／３時間焼成後
の試料で測定した。ただし、曲げ強さはＪＩＳ−Ｒ２２
１３に準じ、また、弾性率は打音法で行った。得られた
結果を表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から明らかなように、本発明品１〜５
はいずれも耐食性、耐酸化性、耐スポーリング性が比較
品１〜３に比し、同等以上であり、しかも高強度のもの
が得られた。比較品１は従来品であり、本発明品に比
し、耐食性、耐酸化性は略同等なるも、耐スポーリング
性、強度が劣る。比較品２はピッチの添加量が１重量％
未満であり、本発明品に比し、強度的に劣る。比較品３
はピッチの添加量が１０重量％を越え、強度的には満足
できるが、耐食性が劣る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明品では添加し
たピッチが低温度で組織中に液相を有し、更に、加熱過
程で液相が粒間に侵入して、粒と粒を強固なカーボンボ
ンドで結ぶことができ、更に、ピッチ中から液相が分離
された残留ピッチは適度な空隙を形成し、弾性率の上昇
を抑制する。また、上述のようなれんがの耐熱衝撃性を
向上させると同時にアルミナ、炭化珪素、金属等を併用
し、耐目地溶損性、耐酸化性、強度特性を向上させるこ
とで寿命延長を図ることができ、その工業的価値は大き
い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/636

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質材料５〜３０重量％、炭化珪素質
材料１〜２０重量％、金属質材料１〜１０重量％及び残
部がアルミナ質材料からなる配合物に、粒度１ｍｍ以下
で、軟化点が１００〜１５０℃且つ固定炭素が５０〜７
０％のピッチ１〜１０重量％（外掛）とフェノール樹脂
１〜１０重量％（外掛）をバインダーとして添加するこ
とを特徴とする炭素含有耐火物。