JP2947390B2 - 炭素含有耐火物 - Google Patents
炭素含有耐火物Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロングノズル、浸漬ノ
ズル等の連続鋳造装置の部材として好適な炭素含有耐火
物に関する。
ズル等の連続鋳造装置の部材として好適な炭素含有耐火
物に関する。
【０００２】
【従来の技術】連続鋳造装置に用いられる代表的な耐火
性部材には、取鍋−タンディッシュ−モールド間を連結
し、溶鋼の二次酸化等を防止するロングノズルや浸漬ノ
ズル等が挙げられる。これらの耐火性部材は、使用中
に、その内面が溶鋼による急激な加熱に晒される。ノズ
ル内周部と外周部とには、温度勾配が生じ、熱膨張差に
よる大きな熱応力が発生する。このため十分な耐スポー
ル性が要求される。一方で、溶鋼流による物理的損耗
と、溶鋼成分や場合によってはスラグによる化学的溶
損、また、シール漏れに起因する酸化とに対応しなけれ
ばならない。
性部材には、取鍋−タンディッシュ−モールド間を連結
し、溶鋼の二次酸化等を防止するロングノズルや浸漬ノ
ズル等が挙げられる。これらの耐火性部材は、使用中
に、その内面が溶鋼による急激な加熱に晒される。ノズ
ル内周部と外周部とには、温度勾配が生じ、熱膨張差に
よる大きな熱応力が発生する。このため十分な耐スポー
ル性が要求される。一方で、溶鋼流による物理的損耗
と、溶鋼成分や場合によってはスラグによる化学的溶
損、また、シール漏れに起因する酸化とに対応しなけれ
ばならない。
【０００３】従来から、熱衝撃抵抗性と機械的強度、耐
食性とを両立する目的で、アルミナ−カーボン系材質が
広く使用されている。この材質は、耐食性に優れたアル
ミナに、熱伝導率が高く、熱膨張率の小さいカーボンを
組み合わせた材質である。カーボン量が多い程、耐スポ
ーリング性は良くなるが、逆に、耐食性は低下するの
で、耐火物骨材とカーボンの配合量は自ずと限られた範
囲内となる。
食性とを両立する目的で、アルミナ−カーボン系材質が
広く使用されている。この材質は、耐食性に優れたアル
ミナに、熱伝導率が高く、熱膨張率の小さいカーボンを
組み合わせた材質である。カーボン量が多い程、耐スポ
ーリング性は良くなるが、逆に、耐食性は低下するの
で、耐火物骨材とカーボンの配合量は自ずと限られた範
囲内となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アルミナ−カーボン系
材質の耐スポーリング性を改善するため、熱膨張率の小
さいシリカガラスを１０〜３５重量％添加し、アルミナ
−カーボン系自体の熱膨張率を小さくする方法が広く行
われている。しかしながら、シリカガラスはスラグ中の
マンガンや鉄などの酸化物と低融点物質を生成し易く、
また、１２００℃付近から炭素との還元反応により分解
し、ガスとして飛散する。このため、ノズル組織の脆弱
化や溶損を助長し、耐火物部材の短命化を引き起こす。
材質の耐スポーリング性を改善するため、熱膨張率の小
さいシリカガラスを１０〜３５重量％添加し、アルミナ
−カーボン系自体の熱膨張率を小さくする方法が広く行
われている。しかしながら、シリカガラスはスラグ中の
マンガンや鉄などの酸化物と低融点物質を生成し易く、
また、１２００℃付近から炭素との還元反応により分解
し、ガスとして飛散する。このため、ノズル組織の脆弱
化や溶損を助長し、耐火物部材の短命化を引き起こす。
【０００５】従って、本発明の目的は、熱膨張率が小さ
く、耐食性に優れたアルミナ−炭化珪素複合材を活用す
ることで、耐スポーリング性と耐食性が良好で、連続鋳
造装置の耐火性部材の材質として有効な炭素含有耐火物
を得ることにある。
く、耐食性に優れたアルミナ−炭化珪素複合材を活用す
ることで、耐スポーリング性と耐食性が良好で、連続鋳
造装置の耐火性部材の材質として有効な炭素含有耐火物
を得ることにある。
【０００６】
【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、炭素原料を５〜４０重量％含有してなる炭素
含有耐火物において、必須成分としてＡｌ２Ｏ３／Ｓｉ
Ｃのモル比が５０：１〜１：５の範囲内にあり、且つア
ルミノシリケートとカーボンとの混合物を焼成すること
により得られたアルミナ−炭化珪素複合材を２〜９５重
量％含有してなることを特徴とする。
耐火物は、炭素原料を５〜４０重量％含有してなる炭素
含有耐火物において、必須成分としてＡｌ２Ｏ３／Ｓｉ
Ｃのモル比が５０：１〜１：５の範囲内にあり、且つア
ルミノシリケートとカーボンとの混合物を焼成すること
により得られたアルミナ−炭化珪素複合材を２〜９５重
量％含有してなることを特徴とする。
【０００７】
【作用】アルミナ−炭化珪素複合体は、カーボンと良く
混合したアルミノシリケートを焼成することにより得ら
れる。アルミナ−炭化珪素複合体のＡｌ2Ｏ3：ＳｉＣの
モル比は、焼成中にＳｉＯ2の還元、飛散によりややＡ
ｌ2Ｏ3リッチな方へシフトするが、出発物質であるアル
ミノシリケートのＡｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2モル比によりほぼ
決定される。例えば、ムライトを出発物質とすると理想
的には、
混合したアルミノシリケートを焼成することにより得ら
れる。アルミナ−炭化珪素複合体のＡｌ2Ｏ3：ＳｉＣの
モル比は、焼成中にＳｉＯ2の還元、飛散によりややＡ
ｌ2Ｏ3リッチな方へシフトするが、出発物質であるアル
ミノシリケートのＡｌ2Ｏ3：ＳｉＯ2モル比によりほぼ
決定される。例えば、ムライトを出発物質とすると理想
的には、
【化１】Al6Si2O13(固体)＋4C(固体)→3Al2O3(固体)＋2
SiC(固体)＋4CO(ガス) となる。
SiC(固体)＋4CO(ガス) となる。
【０００８】出発原料となるアルミノシリケートには、
ムライト、カイヤナイト、カオリン、パイロフィライト
などの天然原料や合成アルミノシリケートゲル等を用い
ることができる。これをカーボンと良く混合する。カー
ボンはカーボンブラック等の非晶質炭素や黒鉛等の結晶
質炭素のいずれでも良い。また、炭素繊維等も利用でき
る。焼成温度は反応速度の点から１３５０℃以上が必要
であり、１７００℃前後が好ましい。ただし、１８５０
℃以上になると不安定な炭化アルミニウムが生成するよ
うになり好ましくない。
ムライト、カイヤナイト、カオリン、パイロフィライト
などの天然原料や合成アルミノシリケートゲル等を用い
ることができる。これをカーボンと良く混合する。カー
ボンはカーボンブラック等の非晶質炭素や黒鉛等の結晶
質炭素のいずれでも良い。また、炭素繊維等も利用でき
る。焼成温度は反応速度の点から１３５０℃以上が必要
であり、１７００℃前後が好ましい。ただし、１８５０
℃以上になると不安定な炭化アルミニウムが生成するよ
うになり好ましくない。
【０００９】得られたアルミナ−炭化珪素複合体は、ア
ルミナと比べて熱膨張率が低く、アルミナ−カーボン系
耐火材に使用することにより良好な耐スポーリング性を
導く。このほかにも、アルミナ−炭化珪素複合体を使用
することで、耐酸化性、耐食性が向上する。炭化珪素
は、酸化皮膜を形成し、有効な酸化防止材として機能す
ること、また、スラグに対して良好な濡れ性と耐食性を
有することが知られている。炭化珪素は、アルミナ−炭
化珪素複合材中に均一に分布している。このため、炭化
珪素の分散に特別の配慮することなく、耐火材中での均
等な分散が可能となり、効果的に耐酸化性、耐食性の向
上に貢献できる。
ルミナと比べて熱膨張率が低く、アルミナ−カーボン系
耐火材に使用することにより良好な耐スポーリング性を
導く。このほかにも、アルミナ−炭化珪素複合体を使用
することで、耐酸化性、耐食性が向上する。炭化珪素
は、酸化皮膜を形成し、有効な酸化防止材として機能す
ること、また、スラグに対して良好な濡れ性と耐食性を
有することが知られている。炭化珪素は、アルミナ−炭
化珪素複合材中に均一に分布している。このため、炭化
珪素の分散に特別の配慮することなく、耐火材中での均
等な分散が可能となり、効果的に耐酸化性、耐食性の向
上に貢献できる。
【００１０】アルミナ−炭化珪素複合材の炭素含有耐火
物への配合量は、２〜９５重量％の範囲内である。該配
合量が２重量％未満では、耐スポーリング性、耐酸化
性、耐食性の向上に効果が少なく、９５重量％を超える
と、耐火材へカーボン原料を十分に添加できないために
耐スポーリング性が著しく損なわれるために好ましくな
い。
物への配合量は、２〜９５重量％の範囲内である。該配
合量が２重量％未満では、耐スポーリング性、耐酸化
性、耐食性の向上に効果が少なく、９５重量％を超える
と、耐火材へカーボン原料を十分に添加できないために
耐スポーリング性が著しく損なわれるために好ましくな
い。
【００１１】炭素原料の配合量は、５〜４０重量％の範
囲内である。該配合量が５重量％未満では、耐スポール
性と耐スラグ浸潤性が失われ、４０重量％を超えると耐
食性が損なわれるために好ましくない。炭素原料として
は、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛等の各種黒鉛原料や
ピッチ、カーボンブラック等の非晶質炭素原料が使用で
きる。
囲内である。該配合量が５重量％未満では、耐スポール
性と耐スラグ浸潤性が失われ、４０重量％を超えると耐
食性が損なわれるために好ましくない。炭素原料として
は、鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛等の各種黒鉛原料や
ピッチ、カーボンブラック等の非晶質炭素原料が使用で
きる。
【００１２】また、本発明の炭素含有耐火物には、アル
ミナ原料を配合することもできる。このアルミナ原料
は、電融アルミナと焼結アルミナに大別され、また、結
晶相もα相の他に、ρ、θ等の相があるが、これらのい
ずれを用いても良い。なお、アルミナ原料を配合する場
合、その配合量は９３重量％以下である。該配合量が９
３重量％を超えると、それに伴って、アルミナ−炭素珪
素複合材や炭素原料の配合量が少なくなり、耐スポーリ
ング性が損なわれるために好ましくない。
ミナ原料を配合することもできる。このアルミナ原料
は、電融アルミナと焼結アルミナに大別され、また、結
晶相もα相の他に、ρ、θ等の相があるが、これらのい
ずれを用いても良い。なお、アルミナ原料を配合する場
合、その配合量は９３重量％以下である。該配合量が９
３重量％を超えると、それに伴って、アルミナ−炭素珪
素複合材や炭素原料の配合量が少なくなり、耐スポーリ
ング性が損なわれるために好ましくない。
【００１３】更に、本発明の炭素含有耐火物へ配合でき
る他の耐火性物質として、スピネルやジルコニア等の酸
化物を用いることができる。また、本発明の炭素含有耐
火物の特性を損なわない範囲で炭化珪素等の炭化物、硼
化物、金属や合金粉を適宜添加することができる。
る他の耐火性物質として、スピネルやジルコニア等の酸
化物を用いることができる。また、本発明の炭素含有耐
火物の特性を損なわない範囲で炭化珪素等の炭化物、硼
化物、金属や合金粉を適宜添加することができる。
【００１４】上記配合割合を有する所定の配合物を、バ
インダーと共に混練し、所定の形状に成形した後、得ら
れた成形体を非酸化雰囲気下で焼成し、連続鋳造用ノズ
ルのような連続鋳造装置に用いられる耐火性部材を作製
することができる。バインダーとしてはフェノール樹脂
等の有機樹脂やタール、ピッチなどを用いることができ
るが、成形性に優れるフェノール樹脂が好ましい。混練
は室温で行っても良いし、加熱混練しても良い。成形
は、材質の均一性を得るため等圧プレスが望ましいが、
押出成形、一軸加圧型プレスなども可能である。
インダーと共に混練し、所定の形状に成形した後、得ら
れた成形体を非酸化雰囲気下で焼成し、連続鋳造用ノズ
ルのような連続鋳造装置に用いられる耐火性部材を作製
することができる。バインダーとしてはフェノール樹脂
等の有機樹脂やタール、ピッチなどを用いることができ
るが、成形性に優れるフェノール樹脂が好ましい。混練
は室温で行っても良いし、加熱混練しても良い。成形
は、材質の均一性を得るため等圧プレスが望ましいが、
押出成形、一軸加圧型プレスなども可能である。
【００１５】
【実施例】 アルミナ−炭化珪素複合材の製造： Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比＝３：２ ムライト１００重量部とカーボンブラック１１.３重量
部とを乾式混合し、得られた混合物をＡｒ雰囲気中１７
００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複合材
を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することにより以
下の実施例に用いた。 Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比＝１：１ カイヤナイト１００重量部とカーボンブラック２２.２
重量部とを乾式混合し、得られた混合物をＣＯ雰囲気中
１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複
合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することによ
り以下の実施例に用いた。
部とを乾式混合し、得られた混合物をＡｒ雰囲気中１７
００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複合材
を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することにより以
下の実施例に用いた。 Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比＝１：１ カイヤナイト１００重量部とカーボンブラック２２.２
重量部とを乾式混合し、得られた混合物をＣＯ雰囲気中
１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複
合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することによ
り以下の実施例に用いた。
【化２】Al2SiO5(固体)＋3C(固体)→Al2O3(固体)＋SiC
(固体)＋2CO(ガス) Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比＝１：４ パイロフィライト１００重量部と、カーボンブラック２
０重量部、カーボンファイバー２０重量部とをメタノー
ルを用いて湿式混合し、得られた混合物をＡｒ雰囲気中
１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複
合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することによ
り以下の実施例に用いた。
(固体)＋2CO(ガス) Ａｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比＝１：４ パイロフィライト１００重量部と、カーボンブラック２
０重量部、カーボンファイバー２０重量部とをメタノー
ルを用いて湿式混合し、得られた混合物をＡｒ雰囲気中
１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−炭化珪素複
合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調することによ
り以下の実施例に用いた。
【化３】Al2Si4O11・H2O(固体)＋12C(固体)→Al2O3(固
体)＋4SiC(固体)＋H2O(ガス)+8CO(ガス) Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＣモル比＝２０：１ アルミノシリケートゲル(Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2モル比＝２
０：１)１００重量部とカーボンブラック０.６重量部と
をメタノールを用いて湿式混合し、得られた混合物をＡ
ｒ雰囲気中１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−
炭化珪素複合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調す
ることにより以下の実施例に用いた。
体)＋4SiC(固体)＋H2O(ガス)+8CO(ガス) Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＣモル比＝２０：１ アルミノシリケートゲル(Ａｌ2Ｏ3／ＳｉＯ2モル比＝２
０：１)１００重量部とカーボンブラック０.６重量部と
をメタノールを用いて湿式混合し、得られた混合物をＡ
ｒ雰囲気中１７００℃の温度で焼成を行い、アルミナ−
炭化珪素複合材を得、これを所定の粒度に粉砕、粒調す
ることにより以下の実施例に用いた。
【００１６】実施例１ 上述のようにして得られたアルミナ−炭化珪素複合材を
用い、下記の配合物を、フェノール樹脂(配合物に対し
て外掛で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイ
ソスタティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２
０ｍｍの寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成し
て供試試料を得た。これらのスポーリング試験、溶損試
験、耐酸化試験を行った。スポーリング試験はＡｒ雰囲
気中で供試試料を１６００℃の溶鋼に１２０秒浸漬した
後、水冷した際の亀裂の発生状況にて、溶損試験はＡｒ
雰囲気中で供試試料を１６００℃の溶鋼に６０分間浸漬
した際の溶損状況にて、また、耐酸化試験は電気炉によ
り大気中で１３００℃、６０分間保持した際の酸化状況
により評価した。得られた結果を表１に併記する。
用い、下記の配合物を、フェノール樹脂(配合物に対し
て外掛で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイ
ソスタティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２
０ｍｍの寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成し
て供試試料を得た。これらのスポーリング試験、溶損試
験、耐酸化試験を行った。スポーリング試験はＡｒ雰囲
気中で供試試料を１６００℃の溶鋼に１２０秒浸漬した
後、水冷した際の亀裂の発生状況にて、溶損試験はＡｒ
雰囲気中で供試試料を１６００℃の溶鋼に６０分間浸漬
した際の溶損状況にて、また、耐酸化試験は電気炉によ
り大気中で１３００℃、６０分間保持した際の酸化状況
により評価した。得られた結果を表１に併記する。
【００１７】
【表１】
【００１８】実施例２ 下記の配合物を、フェノール樹脂(配合物に対して外掛
で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイソスタ
ティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ
の寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成して供試
試料を得た。得られた供試試料につき、実施例１と同様
にスポーリング試験、溶損試験、耐酸化試験を行った。
得られた結果を表２に併記する。なお、本実施例におい
て使用したアルミナ−炭化珪素複合材はＡｌ2Ｏ3：Ｓｉ
Ｃモル比が３：２のものである。
で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイソスタ
ティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ
の寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成して供試
試料を得た。得られた供試試料につき、実施例１と同様
にスポーリング試験、溶損試験、耐酸化試験を行った。
得られた結果を表２に併記する。なお、本実施例におい
て使用したアルミナ−炭化珪素複合材はＡｌ2Ｏ3：Ｓｉ
Ｃモル比が３：２のものである。
【００１９】
【表２】
【００２０】実施例３ 下記の配合物を、フェノール樹脂(配合物に対して外掛
で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイソスタ
ティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ
の寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成して供試
試料を得た。得られた供試試料につき、実施例１と同様
にスポーリング試験、溶損試験、耐酸化試験を行った。
得られた結果を表２に併記する。なお、本実施例におい
て使用したアルミナ−炭化珪素複合材はＡｌ2Ｏ3：Ｓｉ
Ｃモル比が３：２のものである。
で１０重量％)をバインダーとして混練し、アイソスタ
ティックプレスで３００ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍ
の寸法に成形し、ブリーズ中１０００℃で焼成して供試
試料を得た。得られた供試試料につき、実施例１と同様
にスポーリング試験、溶損試験、耐酸化試験を行った。
得られた結果を表２に併記する。なお、本実施例におい
て使用したアルミナ−炭化珪素複合材はＡｌ2Ｏ3：Ｓｉ
Ｃモル比が３：２のものである。
【００２１】
【表３】
【００２２】参考例 本発明品１１と比較品１とを浸漬部として使用して連続
鋳造用ロングノズルを作成し、ブルーム用連続鋳造機で
試験した。その結果、比較品１では約２０％が熱衝撃に
より割れたのに対し、本発明品１１では熱衝撃による割
れは見られなかった。また、溶損指数は比較品１、本発
明品１１ともほぼ同等であった。
鋳造用ロングノズルを作成し、ブルーム用連続鋳造機で
試験した。その結果、比較品１では約２０％が熱衝撃に
より割れたのに対し、本発明品１１では熱衝撃による割
れは見られなかった。また、溶損指数は比較品１、本発
明品１１ともほぼ同等であった。
【００２３】
【発明の効果】本発明の炭素含有耐火物は、必須成分と
してＡｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比が５０：１〜１：５の範囲
内にあるアルミナ−炭化珪素複合材を配合しているの
で、耐スポーリング性並びに耐食性に優れた連続鋳造装
置の耐火性部材に適した材質を提供することができる。
してＡｌ2Ｏ3：ＳｉＣモル比が５０：１〜１：５の範囲
内にあるアルミナ−炭化珪素複合材を配合しているの
で、耐スポーリング性並びに耐食性に優れた連続鋳造装
置の耐火性部材に適した材質を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/00 - 35/22
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素原料を５〜４０重量％含有してなる
炭素含有耐火物において、必須成分としてＡｌ２Ｏ３／
ＳｉＣのモル比が５０：１〜１：５の範囲内にあり、且
つアルミノシリケートとカーボンとの混合物を焼成する
ことにより得られたアルミナ−炭化珪素複合材を２〜９
５重量％含有してなることを特徴とする炭素含有耐火
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5251505A JP2947390B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 炭素含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5251505A JP2947390B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 炭素含有耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07101770A JPH07101770A (ja) | 1995-04-18 |
| JP2947390B2 true JP2947390B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=17223813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5251505A Expired - Lifetime JP2947390B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 炭素含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947390B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102001860B (zh) * | 2010-12-28 | 2012-12-19 | 河南科技大学 | 一种连铸用低碳铝碳耐火材料及其制备方法 |
-
1993
- 1993-10-07 JP JP5251505A patent/JP2947390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07101770A (ja) | 1995-04-18 |
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