JP2962927B2 - 炭素含有不定形耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、炭素を含有する電融
耐火物原料を配合した不定形耐火物、特に溶融の精錬容
器用の内張り耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素含有の不焼成れんがは高い耐スラグ
浸潤性、耐熱衝撃性を示すことから現在その用途をます
ます拡大しているが、炭素を含有する不定形耐火物の用
途は高炉の出銑孔周りや溶銑樋などの流し込み材、高炉
炉底のスタンプ材等に限定されている。この用途上の制
約は、炭素を含有することによる添加水分の増量化が気
孔率の増大につながり、緻密な施工体が形成できないこ
とに起因している。そこで、これを改善するために解膠
剤として燐酸塩などを添加し、添加水分を減量すること
が試みられている（例えば特開昭６０−４２２８１号公
報）ものの、なおその成形体の気孔率は大きい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】不定形材料は、その特
徴から施工時の加圧成形が不可能なため、れんがに比べ
て組織全体としての気孔率が大きくなり、炭素含有耐火
物が本来有するスラグの浸透を防ぐという機能を充分に
発揮することができない。そのため高耐食性が要求され
る精錬容器では現在実用化されていない。そこで本発明
では、従来の炭素含有不定形耐火物より低気孔率を示
し、そのことにより炭素本来の特徴であるスラグへの濡
れにくさが十分に発揮され、精錬容器においても使用可
能な高耐食性、高耐熱衝撃性を有する不定形耐火材料を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、見かけ気孔率
が５％以下の炭素含有電融クリンカーを８０〜９７重量
部と、炭素粉末を３〜２０重量部の割合で配合すること
を特徴とする。さらに本発明は、上記炭素含有電融クリ
ンカーは主成分として、マグネシア、アルミナ、ジルコ
ニア等の高耐火度を有する酸化物を１種または２種以上
９５．０〜９９．９重量％と、０．１〜５．０重量％の
炭素を含有することを特徴とする。

【０００５】最初に本発明の不定形耐火物の製造方法を
述べる。マグネシア、アルミナ、ジルコニア等の高耐火
度を有する酸化物クリンカーを原料より溶融して製造す
る際に、微細な炭素粉末を０．１〜５．０重量％含有さ
せ、炭素が均一に混じりあった状態で凝固させた後粉砕
する。この塊を炭素含有電融クリンカーとして８０〜９
７重量部、マトリックス部に前述と同質の炭素粉末を３
〜２０重量部配合することで本発明の炭素含有不定形耐
火物を得る。

【０００６】ここで高耐火度を有する酸化物を用いる理
由は、１５００℃以上の高温にさらされる精錬容器内に
おいても充分な強度を保ち、溶融、スラグと難反応性を
示すことが必要とされるからである。また炭素含有電融
クリンカーは、スラグの浸透を防止するために、その見
かけ気孔率が５％以下であることが必須である。

【０００７】炭素含有電融クリンカー中の炭素の含有量
は、高耐火度を維持しつつ炭素含有の効果を発揮させる
ため０．１〜５．０重量％であることが好ましく、０．
１重量％未満では炭素含有の効果が発揮されず、５．０
重量％を超えるとクリンカー自身の耐火度が低下する。
一方電融クリンカー中の酸化物の含有量は、高耐火度を
維持するために９５．０重量％以上であることが好まし
いが、酸化物と炭素の間で炭化物を生じさせるために９
９．９重量％以下であることが必要である。

【０００８】炭素含有不定形耐火物中の炭素含有電融ク
リンカーの配合量は、不定形耐火物全体としての耐火度
と耐酸化性を維持しながら炭素含有による耐スラグ浸潤
性の効果を発揮させるため８０〜９７重量部であること
が好ましく、８０重量部未満では耐火度、耐酸化性が低
下し、９７重量部を超えると炭素含有の効果が充分に発
揮されない。一方炭素含有不定形耐火物中のマトリック
ス部分の炭素粉末の配合量は、流し込み時の流動性を維
持しつつ炭素間の結合を生じさせるため３〜２０重量部
であることが好ましく、３重量部未満では炭素間結合が
生成し難く、２０重量部を超えると施工時の流動性に悪
影響を与える。

【０００９】尚、本発明に用いる炭素粉末とは、天然あ
るいは人造黒鉛、メソフェーズカーボン、カーボンブラ
ック等を指し、粒度が５００μｍ以下のものである。

【００１０】次に本発明の炭素含有不定形耐火物の使用
方法を述べる。本発明の炭素含有不定形耐火物に、通常
の不定形耐火物に使用される結合剤、解膠剤、水分等を
添加する。充分混練した後、流し込み施工により成形
し、精錬容器用内張り耐火物として用いる。

【００１１】

【作用】酸化物原料を電気炉中で溶融クリンカーを製造
する際に、過剰の炭素粉末を混合すると凝固した際に塊
の中に微細な炭素が含まれる。これを粉砕すると内部及
び表面に微細な炭素が均一に分布し、且つ、酸化物と炭
素間に生成する炭化物により、酸化物と炭素が強固に結
合した電融クリンカーが得られる。このクリンカーは溶
融してあるため緻密な組織を有しており、見かけ気孔率
が極めて小さい。このクリンカーを炭素含有不定形耐火
物の原料として配合すると、焼成時にクリンカー中の炭
素とクリンカー外の炭素との間に結合が生じるため、従
来より小量の結合剤および水分の添加でも十分高強度な
組織体が得られる。

【００１２】その結果として、この不定形耐火物は低気
孔率で耐食性、耐熱衝撃性、耐酸化性に優れるという特
性を持つ。また、クリンカー中に炭素が含まれるため
に、クリンカー中には炭素を含まず、マトリックス部の
みに炭素粉末を添加した従来の耐火材料と比較して、ク
リンカーそのものの耐スラグ浸透性が相対的に優れるた
めに、結果として耐火材料自身が耐スラグ浸潤性に優れ
るという特徴を持つ。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例として、炭素含有電融クリン
カーを使用して製造した炭素含有不定形耐火物の配合例
及び得られた不定形耐火物の、精錬容器用内張り耐火物
としての特性を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１は、まず横方向でマグネシア、アルミ
ナ、ジルコニアの１種または２種以上と炭素よりなる炭
素含有電融クリンカーの組成と見かけ気孔率を示し、次
に縦方向ではその電融クリンカーとマトリックス部の炭
素粉末の配合比及び添加水分、結合剤、解膠剤の量を示
し、続いて各配合比に配合された炭素含有不定形耐火物
の特性を示している。ここで言う特性とは表１に示すよ
うに、炭素含有不定形耐火物配合例に結合剤、解膠剤、
水分等を添加し、混練、流し込み成形、常温での養生の
後、１１０℃で２４ｈｒ乾燥して精錬容器用内張り耐火
物として使用した際の特性を言う。

【００１６】本発明例１〜７は本発明品の配合、特性を
示し、比較例８は比較として既存材料の配合、特性を示
している。ここで、見かけ気孔率は、乾燥後の材料を還
元雰囲気で１５００℃×３ｈｒ焼成した後の値である。
耐食性、耐スラグ浸潤性は、１６５０℃×３ｈｒ、スラ
グの塩基度Ｃ／Ｓ＝３の条件で行った侵食試験の結果よ
り、比較例８の材料を基準とする指数で表示しており、
値が小さいほど成績が優れる。また、耐熱衝撃性は、材
料を１４００℃×１５ｍｉｎ保持した後１５ｍｉｎ空冷
するサイクルの剥落までの繰り返し回数を、比較例８を
基準とする指数で表示しているもので、値が大きいほど
耐熱衝撃性に優れる。最後に耐酸化性は、材料を８００
℃×５ｈｒ加熱した際の脱炭層の面積から比較例８を基
準に指数表示しており、値が小さいほど耐酸化性に優れ
る。

【００１７】表１より明らかなように、本発明品である
炭素含有電融クリンカーを含む炭素含有不定形耐火物
は、従来の酸化物クリンカーとマトリックス部炭素粉末
よりなる不定形耐火物より低気孔率を示し、高い耐スラ
グ浸潤性、耐酸化性、耐熱衝撃性を有し、その結果とし
て高耐食性を示している。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、微細な炭素を含有
した電融クリンカーを配合することで、電融クリンカー
とマトリックス部炭素との結合が容易になり、このこと
から揮発性バインダーの使用量を低減することができ、
本発明の炭素含有不定形耐火物を使用すれば、緻密な組
織を有し耐食性、耐熱衝撃性、耐スラグ浸潤性に優れた
精錬容器用内張り耐火物として耐用性に優れる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 見かけ気孔率が５％以下の炭素含有電融
   クリンカーを８０〜９７重量部と、炭素粉末を３〜２０
   重量部の割合で配合したことを特徴とする炭素含有不定
   形耐火物。
2. 【請求項２】 上記炭素含有電融クリンカーは主成分と
   して、マグネシア、アルミナ、ジルコニア等の高耐火度
   を有する酸化物を１種または２種以上９５．０〜９９．
   ９重量％と、０．１〜５．０重量％の炭素を含有するこ
   とを特徴とする、請求項１記載の炭素含有不定形耐火
   物。