JP2968258B1 - High spalling resistant carbon-containing refractory and method for producing the same - Google Patents

High spalling resistant carbon-containing refractory and method for producing the same

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JP2968258B1
JP2968258B1 JP10171785A JP17178598A JP2968258B1 JP 2968258 B1 JP2968258 B1 JP 2968258B1 JP 10171785 A JP10171785 A JP 10171785A JP 17178598 A JP17178598 A JP 17178598A JP 2968258 B1 JP2968258 B1 JP 2968258B1
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Abstract

【要約】 【課題】 残留率の低いバインダーと一定粒度の耐火性
原料とを組み合わせて使用することによって、高充填,
高密度の耐火物組織を得つつ、かつカーボンボンド強度
を低く保持することができ、損傷抵抗性に優れると同時
に耐食性にも優れる炭素含有耐火物を提供すること。 【解決手段】 耐火性原料、炭素原料、バインダーを含
有する炭素含有耐火物において、該耐火性原料は、該耐
火性原料全体を100重量%とした場合に、0.3mm以下の
粒子を30重量%以下及び 1mm以上の粒子を20〜90重量
%含有し、該バインダーは、バインダーの残留率が30重
量%以下である炭素含有耐火物。
[PROBLEMS] By using a binder having a low residual ratio and a refractory raw material having a fixed particle size in combination, high filling,
To provide a carbon-containing refractory which can obtain a high-density refractory structure and maintain a low carbon bond strength, and is excellent in damage resistance and corrosion resistance. SOLUTION: In a carbon-containing refractory material containing a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder, the refractory raw material includes particles of 0.3 mm or less in an amount of 30% by weight based on 100% by weight of the entire refractory raw material. A carbon-containing refractory comprising 20 to 90% by weight of particles having a particle size of 1 mm or more and a binder content of 30% by weight or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素含有耐火物及
びその製造方法に関し、特に、耐スポーリング性に優
れ、かつ耐食性に優れた炭素含有耐火物及びその製造方
法に関する。
The present invention relates to a carbon-containing refractory and a method for producing the same, and more particularly, to a carbon-containing refractory having excellent spalling resistance and corrosion resistance and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、黒鉛等の炭素原料を含有する耐火
物は、炭素の有する高熱伝導性、溶融スラグに濡れにく
い性質等の性質により高耐用を示すことから、各種の冶
金用耐火物として広く使用されている。しかし近年、鉄
鋼製品の高性能化に代表される金属製品の高機能化に伴
って、この種の耐火物の使用条件はますます過酷化し、
炭素含有耐火物のより一層の耐用性向上が望まれてい
る。炭素含有耐火物の耐用を向上させる上で必要となる
耐火物特性としては、耐スポーリング性、耐食性、耐酸
化性、耐摩耗性等が挙げられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, refractories containing a carbon material such as graphite exhibit high durability due to the properties of carbon, such as high thermal conductivity and the property of being hardly wetted by molten slag. Widely used. However, in recent years, the use conditions of this type of refractory have become more severe with the sophistication of metal products represented by higher performance of steel products.
It is desired to further improve the durability of carbon-containing refractories. The refractory properties required for improving the durability of the carbon-containing refractory include spalling resistance, corrosion resistance, oxidation resistance, abrasion resistance and the like.

【0003】こられの耐火物特性の中でも、スポーリン
グ損傷は耐火物の耐用を致命的に低下させる現象として
最も解決されるべき課題と見なされている。スポーリン
グ損傷すなわち亀裂の発生,伸展による耐火物の剥落現
象を考える際には、耐火物の結合組織に由来する機械的
な特性が重要となる。
[0003] Among these refractory properties, spalling damage is regarded as a problem to be solved most as a phenomenon that seriously reduces the serviceability of the refractory. In considering the spalling damage, that is, the refractory peeling phenomenon due to crack generation and extension, mechanical properties derived from the connective structure of the refractory are important.

【0004】耐火物の結合組織の形成に関しては、バイ
ンダーの使用技術が非常に重要である。炭素含有耐火物
の場合、耐火性骨材と炭素原料との間には化学的な結合
が形成されることがない。従って、耐火物組織を形成す
るためには結合剤が不可欠となり、一般にはフェノール
樹脂やピッチ等の有機バインダーが用いられている。こ
れらの有機バインダーは、混合又は混練操作において液
体状態で添加され、耐火性原料の表面に被覆され、成
形、乾操工程を経て耐火性原料同士を結合し、耐火物組
織を形成する。
[0004] With respect to the formation of the refractory connective structure, the technique of using the binder is very important. In the case of a carbon-containing refractory, no chemical bond is formed between the refractory aggregate and the carbon raw material. Therefore, a binder is indispensable for forming a refractory structure, and an organic binder such as a phenol resin or pitch is generally used. These organic binders are added in a liquid state in a mixing or kneading operation, are coated on the surface of the refractory raw material, and form the refractory structure by bonding the refractory raw materials through molding and drying operations.

【0005】この炭素含有耐火物組織中に存在する有機
バインダーは、耐火物が加熱されると固定炭素分がカー
ボンとして残留し、以後カーボンボンドとして耐火物組
織を形成し、耐火物の特性を大きく支配することとな
る。これまでにも、主に耐スポーリング性の改善を目的
として各種有機バインダーの適用が検討されてきてい
る。例えば、特開平 5−301759 号公報には、残炭率あ
るいは残留率(以下、単に「残留率」という)の高い樹
脂バインダーを耐火物に使用する方法が開示されてお
り、高残留率のため高強度が得られることが示されてい
る。
The organic binder present in the carbon-containing refractory structure has a fixed carbon content remaining as carbon when the refractory is heated, and thereafter forms a refractory structure as a carbon bond to greatly enhance the characteristics of the refractory. Will rule. Until now, application of various organic binders has been studied mainly for the purpose of improving spalling resistance. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-301759 discloses a method of using a resin binder having a high residual carbon ratio or a residual ratio (hereinafter, simply referred to as “residual ratio”) for refractories. It has been shown that high strength can be obtained.

【0006】また、残留率の高いピッチ粉末を添加する
ことによって耐スポーリング性に優れるピッチ由来の結
晶質カーボンを耐火物組織中に導入し、耐スポーリング
性を改善しようとする試みがなされている。例えば、特
公昭57−27867号、特開平2−268953号公報には、炭素含
有耐火物に残留率の高い高軟化点ピッチ、あるいは高温
で処理したピッチを添加して中間強度を向上させる手法
が開示されている。また、特開平5−270889号公報、特
許第2592219号公報には、炭素含有耐火物に残留率の高
いメソフェーズピッチ、あるいは一定範囲の軟化温度を
有する分散性の高いピッチを添加してカーボンボンドを
強化する方法が開示されている。
Attempts have also been made to improve the spalling resistance by introducing pitch-derived crystalline carbon having excellent spalling resistance into the refractory structure by adding pitch powder having a high residual ratio. I have. For example, Japanese Patent Publication No. 57-27867 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-268953 disclose a technique for improving the intermediate strength by adding a high softening point pitch having a high residual ratio to a carbon-containing refractory or a pitch treated at a high temperature. It has been disclosed. In addition, JP-A-5-270889 and JP-A-2592219 disclose a carbon bond by adding a mesophase pitch having a high residual ratio to a carbon-containing refractory or a highly dispersible pitch having a softening temperature in a certain range. Methods for enhancing are disclosed.

【0007】これら現行技術は、より耐スポーリング性
に優れるカーボンボンドを形成させて耐火物の耐スポー
リング性を向上させようとするものであるが、その考え
方の基本となっているのは、できるだけ残留率の高い有
機バインダーを用いて耐火性骨材と炭素原料とをできる
だけ緻密なカーボンボンドで結合して高強度の耐火物を
得、かつその結合カーボンをより耐スポーリング性に優
れる結晶質カーボンで形成させて耐火物の耐スポーリン
グ性を向上させようとするものである。
[0007] These current techniques are intended to improve the spalling resistance of a refractory by forming a carbon bond having more excellent spalling resistance, but the basis of the idea is as follows. A high-strength refractory is obtained by bonding the refractory aggregate and the carbon raw material with a carbon bond as dense as possible using an organic binder with the highest possible residual ratio, and the bonded carbon is crystalline with superior spalling resistance It is intended to improve the spalling resistance of the refractory by being formed of carbon.

【0008】しかしここで、スポーリング損傷と耐火物
の機械的特性との関係についてみてみると、耐火物を高
強度化することが必ずしも耐スポーリング性を向上させ
ることにはならない場合がある。ある材質のスポーリン
グ損傷と機械的特性との関係については、熱衝撃による
亀裂発生,伸展に関して一定の関係式が成り立つことが
知られており、耐熱衝撃性を表す指標として熱衝撃破壊
抵抗係数(R,R’,R'' など)や熱衝撃損傷抵抗係数
(R''',R'''' )などが理論的に導出されている(セラ
ミックス,12,No.2,150−55(1977))。
[0008] However, looking at the relationship between spalling damage and the mechanical properties of the refractory, increasing the strength of the refractory may not necessarily improve spalling resistance. As for the relationship between spalling damage and mechanical properties of a material, it is known that a certain relational expression holds for crack initiation and extension by thermal shock, and thermal shock fracture resistance coefficient ( R, R ', R'') and thermal shock damage resistance coefficients (R''', R '''') have been theoretically derived (Ceramics, 12, No. 2, 150-55 ( 1977)).

【0009】一般に耐火物の熱応力破壊の問題を取り扱
う場合、周囲の温度条件、耐火物の伝熱条件や機械的特
性値によって、熱衝撃を受けた際の発生熱応力が決定さ
れると考え、内部に発生した熱応力が耐火物の破壊強度
を越えるかどうかによって亀裂発生の有無について議論
される。この場合に議論されているのは、あくまで亀裂
の「発生」であり、前記の理論抵抗係数のうち熱衝撃破
壊抵抗(以下、単に「破壊抵抗」という)係数が、その
抵抗性を示す指標とされている。すなわち破壊抵抗係数
は亀裂の発生に対する抵抗性を示す指標であり、値が大
きいほど亀裂の発生が起こりにくいことを表している。
In general, when dealing with the problem of thermal stress destruction of a refractory, it is considered that the generated thermal stress when subjected to a thermal shock is determined by the ambient temperature conditions, the heat transfer conditions of the refractory, and the mechanical property values. The existence of cracks will be discussed depending on whether the internal thermal stress exceeds the fracture strength of the refractory. What is being discussed in this case is the "generation" of cracks, and the thermal shock fracture resistance (hereinafter, simply referred to as "fracture resistance") coefficient among the theoretical resistance coefficients is an index indicating the resistance. Have been. That is, the fracture resistance coefficient is an index indicating the resistance to crack generation, and the larger the value, the more difficult the crack generation.

【0010】材質の強度をS,弾性率をEとすると、破壊
抵抗係数はS/Eに比例することが知られており、耐火物
を高強度化することによって耐火物の破壊抵抗を向上さ
せる手法がとられる。前述の高残留率バインダーの使用
やカーボンボンド強化による耐火物の高強度化は、全て
この破壊抵抗、すなわち亀裂の発生に対する抵抗性を向
上させる目的で実施されているものである。
When the strength of a material is S and the elastic modulus is E, it is known that the fracture resistance coefficient is proportional to S / E. By increasing the strength of the refractory, the fracture resistance of the refractory is improved. An approach is taken. The above-mentioned use of a high-residual binder and strengthening of a refractory by carbon bond reinforcement are all carried out for the purpose of improving this fracture resistance, that is, the resistance to the occurrence of cracks.

【0011】一方、亀裂の発生そのものが致命的な損傷
にはつながらず、むしろ発生した亀裂がどの程度伸展す
るかによって、耐火物のスポーリング損傷が決定される
場合がある。この亀裂の伸展に対する抵抗性を表す指標
として、熱衝撃損傷抵抗(以下、単に「損傷抵抗」とい
う)係数が知られている。すなわち損傷抵抗係数は亀裂
の伸展に対する抵抗性を示す指標であり、値が大きいほ
ど亀裂の伸展が起こりにくいことを表している。
On the other hand, the spalling damage of a refractory may be determined by the extent to which the generated crack itself does not lead to catastrophic damage, but rather to the extent to which the generated crack extends. A thermal shock damage resistance (hereinafter, simply referred to as “damage resistance”) coefficient is known as an index indicating resistance to the extension of the crack. That is, the damage resistance coefficient is an index indicating the resistance to crack extension, and the larger the value, the more difficult it is for crack extension to occur.

【0012】損傷抵抗係数は、E/S2に比例するので、
耐火物を高強度化することによって損傷抵抗は逆に低下
することになる。損傷抵抗の変化は、材質の強度Sの増
大に対してS2で減少することとなり、指数関数的に著し
く低下することが明らかである。
Since the damage resistance coefficient is proportional to E / S 2 ,
By increasing the strength of the refractory, the damage resistance is reduced. Change in mar resistance becomes a reducing in S 2 with respect to the increase in the material strength S, it is clear that exponentially decreases significantly.

【0013】以上のように、通常言われるスポーリング
損傷には亀裂の発生と亀裂の伸展という2つの現象が含
まれているのである。耐火物の機械的特性を変化させた
場合には、破壊抵抗と損傷抵抗とが逆の傾向を示すこと
になる。従って、前述のカーボンボンド強化手法は、破
壊抵抗を向上させる一方で損傷抵抗を低下させる結果を
もたらしている。
As described above, spalling damage usually referred to includes two phenomena of crack initiation and crack extension. When the mechanical properties of the refractory are changed, the fracture resistance and the damage resistance show opposite trends. Therefore, the above-described carbon bond strengthening technique has resulted in reducing damage resistance while improving fracture resistance.

【0014】実際に実機で使用されている炭素含有耐火
物に発生するスポーリング損傷は、観察上は耐火物の剥
落現象として認められるものであるが、剥落に至るまで
には亀裂の発生と伸展の両段階を経ているのである。破
壊抵抗を向上させると亀裂は発生しにくくなるが、逆に
損傷抵抗は低下して一旦発生した亀裂が伸展しやすくな
るため、トータルとしての耐スポーリング性はあまり改
善されず場合によっては耐用が悪化する場合もある。従
って、実機での使用におけるスポーリング損傷を軽減す
るには、破壊抵抗と損傷抵抗の両者を改善することが必
要であり、特に損傷抵抗を増大することが肝要となる。
[0014] The spalling damage that occurs in the carbon-containing refractory actually used in the actual machine is observed as an exfoliation phenomenon of the refractory, but cracking and extension occur until the spallation occurs. It has gone through both stages. When the fracture resistance is improved, cracks are less likely to occur, but on the other hand, the damage resistance is reduced and the cracks once formed become easier to spread, so the spalling resistance as a whole is not much improved, and in some cases the durability is poor. Sometimes it gets worse. Therefore, in order to reduce spalling damage in actual use, it is necessary to improve both the fracture resistance and the damage resistance, and it is particularly important to increase the damage resistance.

【0015】また、残留率の低い有機物を炭素含有耐火
物のバインダーとして使用する技術としては、これまで
にもいくつかの適用例が開示されている。例えば、特開
昭52−32912号公報には、ソルビトール,マンニトー
ル,ポリソルビトール等の6価ポリオールを使用する方
法が開示されており、特表平7−504641号公報には、耐
火性原料をポリアクリロレート,ポリビニル,ポリアル
コール,メチルセルロースなどの非芳香族有機高分子化
合物の水溶液または懸濁液と均一に混合する方法が開示
されている。
[0015] In addition, several application examples have been disclosed as techniques for using an organic substance having a low residual ratio as a binder for a carbon-containing refractory. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-32912 discloses a method of using a hexavalent polyol such as sorbitol, mannitol, polysorbitol and the like. A method of uniformly mixing with an aqueous solution or suspension of a non-aromatic organic polymer compound such as acrylolate, polyvinyl, polyalcohol, methylcellulose and the like is disclosed.

【0016】しかし、これらの方法では十分な成形性が
得られず、2段成形を必要とするかあるいは得られた耐
火物が耐食性に劣るという問題があり、安価で好適な耐
火物を得るに十分な技術とは言えない。また、特開平9
−221370号公報には、澱粉糖化物や還元澱粉糖化物を溶
媒とともにバインダーとして使用する方法が開示されて
いる。この方法によれば、成形性に問題はなく、高い耐
食性が得られることが示されている。
However, these methods do not provide sufficient moldability and require two-stage molding or have a problem that the obtained refractory is inferior in corrosion resistance. Not enough technology. In addition, JP-A-9
Japanese Patent No. 221370 discloses a method in which a saccharified starch or a reduced saccharified starch is used as a binder together with a solvent. According to this method, there is no problem in moldability, and it is shown that high corrosion resistance can be obtained.

【0017】しかし、この方法では、バインダーの残留
率が低いために高温下において耐火性骨材同士の接触が
増大し、高温における長時間加熱によって耐火性骨材同
士の焼結が生じ結合点が増大する。その結果、強度,弾
性率が増大して損傷抵抗性は低下することになり、実機
使用を想定した場合の耐スポーリング性に問題がある。
However, in this method, since the residual ratio of the binder is low, the contact between the refractory aggregates increases at a high temperature, and sintering of the refractory aggregates occurs due to long-time heating at a high temperature, and the bonding point is reduced. Increase. As a result, the strength and the elastic modulus increase and the damage resistance decreases, and there is a problem in spalling resistance assuming use of an actual machine.

【0018】一方、本発明において使用する低残留率の
有機バインダーは、適度な粘度調整によって杯土中の原
料に十分な潤滑性を与えることができる反面、従来使用
されている高残留率の樹脂バインダーに比較して粘着性
に劣るために、成形時のスプリングバックが大きくなっ
て充填性が低下する傾向がある。従って、バインダーの
残留率が30重量%以下であるような低残留率のバインダ
ーを使用するだけでは、得られる炭素含有耐火物の充填
性が低くなり、緻密な組織が得られ難く、前述の先行技
術の場合と同様に耐食性が低下するという問題がある。
On the other hand, the low-residual organic binder used in the present invention can impart sufficient lubricity to the raw material in the cover soil by appropriate viscosity adjustment, while the conventional high-residual resin is used. Since the adhesiveness is inferior to the binder, the springback at the time of molding tends to be large and the filling property tends to be reduced. Therefore, only by using a binder having a low residual ratio such that the residual ratio of the binder is 30% by weight or less, the filling property of the obtained carbon-containing refractory becomes low, and it is difficult to obtain a dense structure. There is a problem that the corrosion resistance is reduced as in the case of the technology.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、耐スポーリング性に優れ、かつ耐食性にも優れる炭
素含有耐火物及びその製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a carbon-containing refractory which is excellent in spalling resistance and corrosion resistance. It is to provide a manufacturing method thereof.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記のよ
うに、従来のカーボンボンド強化による耐火物の高強度
化という手法が必ずしも耐スポーリング性の改善につな
がっていないという従来技術の盲点に新たに着目し、そ
して、前記残留率の低いバインダーを使用する際に問題
となる耐食性劣化、或いは高温での長時間被熱時の損傷
抵抗性の低下について、その、防止方法について調査研
究を行った。また、通常炭素含有耐火物に使用される耐
火性原料が、0.01mm程度の極微粒から10mm程度の
粗粒に至る範囲の粒度が用いられ、目地損傷抑制や耐ス
ポーリング性向上といった炭素含有耐火物に要求される
特性に応じて特定粒度の骨材を使用することが行われて
いる(特公平5−155655号公報,特公平7−17758号公報
など)ことに着目し、バインダーと耐火物原料の粒度と
の関係についても調査研究を行った。そして、本発明者
らは、上記調査研究に基づいて、残留率の低いバインダ
ーと一定粒度の耐火性原料とを組み合わせて使用するこ
とによって、高充填,高密度の耐火物組織を得つつ、か
つカーボンボンド強度を低く保持することができること
を見い出し、損傷抵抗性に優れると同時に耐食性にも優
れる炭素含有耐火物を開発するに至ったものである。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, the present inventors have found that the conventional technique of increasing the strength of a refractory by carbon bond reinforcement does not necessarily lead to an improvement in spalling resistance. Focusing on blind spots anew, and research on prevention methods for corrosion resistance deterioration, which is a problem when using a binder with a low residual ratio, or reduction in damage resistance when exposed to high temperatures for a long time. Was done. In addition, the refractory raw material usually used for carbon-containing refractories has a particle size ranging from extremely fine particles of about 0.01 mm to coarse particles of about 10 mm, and carbon-containing materials for suppressing joint damage and improving spalling resistance. Focusing on the fact that aggregates of a specific grain size are used according to the characteristics required for refractories (JP-B 5-155655, JP-B 7-17758, etc.), binders and fire-resistant materials are used. A survey was also conducted on the relationship with the particle size of raw materials. Based on the above research, the present inventors have obtained a high-fill, high-density refractory structure by using a binder having a low residual ratio and a refractory raw material having a constant particle size, and They have found that the carbon bond strength can be kept low, and have developed a carbon-containing refractory which is excellent in damage resistance and corrosion resistance.

【0021】なお、ここで言う耐火性原料の粒度とは、
一般に耐火物原料の分級に用いられている標準篩いによ
って決定あるいは測定されるものであって、製造された
炭素含有耐火物にあっては、例えばその切断面上に観察
される耐火物原料粒子の2軸平均径などを用いることが
できる。
The particle size of the refractory raw material referred to herein is
Generally determined or measured by a standard sieve used for classification of refractory raw materials, in the case of manufactured carbon-containing refractories, for example, the refractory raw material particles observed on the cut surface A biaxial average diameter or the like can be used.

【0022】即ち、本発明に係る炭素含有耐火物は、
「耐火性原料、炭素原料、バインダーを含有する原料配
合物からなる炭素含有耐火物において、該耐火性原料
は、該耐火性原料全体を 100重量%とした場合に、0.3
mm以下の粒子を30重量%以下及び1mm以上の粒子を
20〜90重量%含有し、該バインダーは、バインダーの残
留率が30重量%以下であるようなバインダーであること
を特徴とする炭素含有耐火物。」(請求項1)を要旨
(発明を特定する事項)とし、特に、 ・前記バインダーの粘性が100ポイズ以下であること
(請求項2)、により、混練操作において十分均一に構
成原料表面を被覆することができ、そのことにより成形
時に原料同士の潤滑性が十分に確保され、緻密な成形体
が得られるという効果を有するものであり、 ・前記耐火性原料が少なくとも一部にアルミナ,炭化珪
素,マグネシア,スピネルからなる郡から選ばれる耐火
性原料の少なくとも1つを含有すること(請求項3)、
により、高い耐食性が得られるという効果を有するもの
であり、 ・前記炭素原料が少なくとも一部に黒鉛を含有すること
(請求項4)、により、耐酸化性、耐食性に優れるとい
う効果を有するものである。
That is, the carbon-containing refractory according to the present invention comprises:
"Refractory raw material, carbon raw material, raw material distribution containing binder
In a carbon-containing refractory made of a compound, the refractory raw material is 0.3% by weight when the entire refractory raw material is 100% by weight.
mm and less than 30% by weight and 1mm and more
A carbon-containing refractory containing 20 to 90% by weight, wherein the binder has a residual ratio of the binder of 30% by weight or less. (Claim 1) as a gist (items specifying the invention). In particular, the viscosity of the binder is 100 poise or less (Claim 2), so that the surface of the constituent material is sufficiently uniformly coated in the kneading operation. The lubricating properties of the raw materials are sufficiently ensured during the molding, and a dense molded body can be obtained. ・ The refractory raw material has at least a part of alumina and silicon carbide. Containing at least one refractory raw material selected from the group consisting of magnesium, magnesia and spinel (claim 3),
The carbon raw material contains graphite at least in part (claim 4), whereby the carbon raw material has an effect of being excellent in oxidation resistance and corrosion resistance. is there.

【0023】また、本発明に係る炭素含有耐火物は、
「耐火性原料、炭素原料、バインダーを含有する請求項
1に記載の原料配合物からなる炭素含有耐火物であっ
て、焼成後、曲げ強度S(Pa)と弾性率E(Pa)との比E/
2が2.7×10 -4 (Pa) -1 以上であることを特徴とする炭素
含有耐火物。」(請求項5)である
Further, the carbon-containing refractory according to the present invention comprises:
Claims containing refractory raw materials, carbon raw materials, and binders
A carbon-containing refractory comprising the raw material blend according to 1, wherein after firing, a ratio E / E between a flexural strength S (Pa) and an elastic modulus E (Pa) is obtained.
A carbon-containing refractory, wherein S 2 is 2.7 × 10 −4 (Pa) −1 or more. A "(claim 5).

【0024】更に、本発明に係る炭素含有耐火物の製造
方法は、「耐火性原料、炭素原料、バインダーを含有す
る原料配合物を混合、成形、乾燥、必要に応じて焼成す
ることにより炭素含有耐火物を製造する方法において、
該耐火性原料が、該耐火性原料全体を100重量%とした
場合に、0.3 mm以下の粒子を30重量%以下及び1m
m以上の粒子を20〜90重量%含有し、該バインダーは、
バインダーの残留率が30重量%以下であるようなバイン
ダーである原料配合物を使用することを特徴とする炭素
含有耐火物の製造方法。」(請求項6)を要旨(発明を
特定する事項)とするものである。
Further, the method for producing a carbon-containing refractory according to the present invention comprises the steps of: "mixing, shaping, drying, and, if necessary, firing a raw material mixture containing a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder. In a method of manufacturing a refractory,
When the total weight of the refractory raw material is 100% by weight, particles of 0.3 mm or less are reduced to 30% by weight or less and 1 m
m or more containing 20 to 90% by weight of the binder,
A method for producing a carbon-containing refractory, comprising using a raw material blend that is a binder having a binder residual ratio of 30% by weight or less. (Claim 6) as the gist (items specifying the invention).

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明は、特定のバインダーと特
定の耐火性原料を使用することにより、耐スポーリング
性に優れ、かつ耐食性に優れた炭素含有耐火物及びその
製造方法の発明である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is an invention of a carbon-containing refractory excellent in spalling resistance and corrosion resistance by using a specific binder and a specific refractory raw material, and a method for producing the same. .

【0026】即ち、本発明は、高耐用の炭素含有耐火物
に使用するバインダーとしてこれまで全く考えられてい
なかった残留率の低いバインダーを特性改善のために積
極的に使用するという点で、本発明は従来の常識を超え
ており、全く新しい思想を該炭素含有耐火物の技術分野
に提供するものである。同時に、本発明では、耐火性原
料の粒度について0.3 mm以下の微粉域と1mm以上
の粗粒域についてその使用量を限定し、目的とする炭素
含有耐火物を得ようとするものである。
That is, the present invention is characterized by the fact that a binder having a low residual ratio, which has never been considered as a binder for use in a refractory material containing carbon for high durability, is positively used for improving the properties. The present invention goes beyond the conventional common sense and provides a completely new idea to the technical field of the carbon-containing refractory. At the same time, in the present invention, the use amount of the refractory raw material in the fine powder region of 0.3 mm or less and the coarse particle region of 1 mm or more is limited to obtain the desired carbon-containing refractory. .

【0027】なお、本発明において、「バインダーの残
留率」とは、通常測定されるバインダー単味を無酸素雰
囲気中で800℃に加熱した際の残留分の重量比率、ある
いは、実際に炭素含有耐火物の組織中に存在した状態で
赤熱温度以上の高温に加熱された際の残留分の重量比率
を意味する。また、本発明において、「炭素含有耐火
物」とは定形,不定形,または焼成,不焼成のいずれを
も包含するものである。
In the present invention, the term "residual ratio of binder" refers to the weight ratio of the residue measured when a simple measured binder alone is heated to 800 ° C. in an oxygen-free atmosphere, or the actual carbon content. It means the weight ratio of the residue when heated to a temperature higher than the red heat temperature in the state of being present in the refractory structure. Further, in the present invention, the “carbon-containing refractory” includes any one of a fixed shape, an amorphous shape, and a fired or unfired.

【0028】以下、本発明について詳細に説明する。先
ず、本発明の特徴である「残留率が30重量%以下のバイ
ンダー」(液体状又は懸濁状)の基本的な機能について
説明する。第1には、バインダーの最も重要な機能とし
て、杯土に適当な液分を持たせて成形性を確保する点に
ある。成形は一般に圧力を加えて構成原料を高密度に充
填するが、原料同士の摩擦抵抗を小さくするために液分
が必要となり、構成原料の粒子表面に液分を分散させる
操作として混合又は混練が行われる。したがって、本発
明で使用するバインダーは、通常使用されるバインダー
と同様に、耐火性原料や炭素原料に濡れやすく、かつ混
合又は混練操作において十分均一に構成原料表面を被覆
することが必要である。従って、必然的に粘性はある程
度低いことが望ましく、好ましくは混合又は混練温度に
おいて100ポイズ以下のもの、より好ましくは60ポイズ
以下のものが好適である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the basic function of the “binder having a residual ratio of 30% by weight or less” (liquid or suspended), which is a feature of the present invention, will be described. First, the most important function of the binder is to ensure the formability by giving the clay an appropriate liquid component. In general, molding is performed by applying pressure to fill the constituent raw materials with high density, but a liquid component is required to reduce frictional resistance between the raw materials, and mixing or kneading is an operation for dispersing the liquid component on the particle surface of the constituent raw material. Done. Therefore, the binder used in the present invention needs to be easily wettable with a refractory raw material or a carbon raw material and to sufficiently uniformly coat the surface of the constituent raw material in the mixing or kneading operation, similarly to the binder generally used. Therefore, the viscosity is necessarily desirably low to some extent, preferably 100 poise or less, more preferably 60 poise or less at the mixing or kneading temperature.

【0029】第2には、高い充填を得つつ同時に強度S
および弾性率Eを低く保持する点にある。従来の炭素含
有耐火物のバインダー技術はできるだけ残留率の高いも
のを使用するのが基本的な考え方であったが、本発明で
は発想の転換により、逆に残留率の低いバインダーを使
用することを特徴としている。
Second, while obtaining high filling, the strength S
And that the elastic modulus E is kept low. The basic idea of the conventional binder technology for carbon-containing refractories was to use a binder having a high residual ratio as much as possible.However, in the present invention, the use of a binder having a low residual ratio has been changed by changing the idea. Features.

【0030】本発明に使用するバインダーは、残留率が
従来の炭素含有耐火物用の有機バインダーよりも低いた
めに、高温下において耐火物の強度Sおよび弾性率Eが低
く保持される。即ち、本発明に使用するバインダーは従
来使用されているバインダーよりも残留率が低く、炭化
温度以上の温度域において耐火物組織中に残留するバイ
ンダー由来のカーボンが少ないために、構成原料同士を
結合する結合点が少なくなる。
Since the binder used in the present invention has a lower residual ratio than conventional organic binders for carbon-containing refractories, the strength S and elastic modulus E of the refractory are kept low at high temperatures. That is, the binder used in the present invention has a lower residual ratio than the conventionally used binder, and has a low carbon content derived from the binder remaining in the refractory structure in a temperature range higher than the carbonization temperature. The number of bonding points to be performed is reduced.

【0031】原料同士の結合点が少なくなるために、高
温下での強度,および弾性率は低い値とすることができ
る。この作用効果を十分に得るには、バインダーの残留
率は30重量%以下が好ましく、より好ましくは20重量%
以下が更に好適である。バインダーの残留率が30重量%
を超えると、高温下における強度および弾性率が高くな
り、損傷抵抗係数が低下するので好ましくない。
Since the number of bonding points between the raw materials is reduced, the strength at high temperatures and the elastic modulus can be set to low values. In order to obtain this effect sufficiently, the residual ratio of the binder is preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight.
The following are further preferred. 30% by weight binder remaining
If it exceeds, the strength and elastic modulus at high temperatures are increased, and the damage resistance coefficient is undesirably reduced.

【0032】バインダーの残留率の下限値は特に限定さ
れないが、非常に低い場合、例えば残留率が 5重量%未
満になると、高温下における強度が低くなりすぎるた
め、耐火物組織の保持が難しくなる場合がある。そのよ
うな場合には、バインダーがある程度の残留率を有する
ように、残留率が30重量%以下の範囲内で調整すること
が望ましい。
The lower limit of the residual ratio of the binder is not particularly limited, but if it is extremely low, for example, if the residual ratio is less than 5% by weight, the strength at high temperatures becomes too low, and it becomes difficult to maintain the refractory structure. There are cases. In such a case, it is desirable to adjust the residual ratio within a range of 30% by weight or less so that the binder has a certain residual ratio.

【0033】本発明で使用する残留率の低いバインダー
には、有機物を主成分とするものが液体状又は懸濁状で
用いられる。バインダーとして使用する有機物として
は、 a.フェノール樹脂,フラン樹脂,エポキシ樹脂などの
樹脂類、 b.ピッチやタール等の芳香族系有機高分子化合物、 c.ステアリン酸,パルミチン酸等のグリセリド、ろ
う,脂肪,脂肪油等の脂肪酸誘導体、 d.ソルビトール,マンニトール等の6価ポリオール、
マルトース,トレハロース,アミロース等の糖類やその
加水分解物、あるいは糊剤、 e.パルプ廃液,廃糖蜜などの産業廃液、等を挙げるこ
とができる。 なお、本発明で使用する残留率の低いバインダーとして
は、バインダーの残留率が30重量%以下のものであれ
ば、上記のものに限定されるものではなく、その他の合
成および天然有機化合物を任意に使用することができ
る。
As the binder having a low residual ratio used in the present invention, a binder mainly containing an organic substance is used in a liquid state or a suspension state. Examples of the organic substance used as a binder include: a. Resins such as phenolic resin, furan resin, epoxy resin, b. Aromatic organic polymer compounds such as pitch and tar; c. Glycerides such as stearic acid and palmitic acid; fatty acid derivatives such as waxes, fats and fatty oils; d. Hexavalent polyols such as sorbitol and mannitol,
Sugars such as maltose, trehalose and amylose and hydrolysates thereof, or pastes; e. Industrial waste liquids such as pulp waste liquid and molasses can be mentioned. The low-residual binder used in the present invention is not limited to the above-mentioned binders as long as the residual ratio of the binder is 30% by weight or less, and other synthetic and natural organic compounds may be used. Can be used for

【0034】本発明で使用する残留率の低いバインダー
には、粘性や粘着性を調整するために溶媒等を配合する
ことができる。溶媒としては、エタノールやメタノール
等のアルコール、エチレングリコール,グリセリン等の
多価アルコール、酢酸ベンジル,ジエチルフタレート等
のエステル、の他、水,キシレン,トルエン,フェノー
ル等、一般に溶剤として知られるものを任意に使用する
ことができる。なお使用できる溶媒は、本発明の作用効
果を発揮するに十分なものであれば特に限定されるもの
ではない。
A solvent or the like can be added to the binder having a low residual ratio used in the present invention in order to adjust the viscosity and tackiness. Examples of the solvent include alcohols such as ethanol and methanol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and glycerin, esters such as benzyl acetate and diethyl phthalate, as well as water, xylene, toluene and phenol, which are generally known as solvents. Can be used for The solvent that can be used is not particularly limited as long as it is sufficient to exhibit the effects of the present invention.

【0035】本発明で使用する残留率の低いバインダー
の固形分と該溶媒との混合比率は、希望される粘性,粘
着性を調整するために任意の割合で配合することがで
き、また当然のことながら、本発明の作用効果を発揮す
るに足りる場合には固形分と溶媒という区分がなされな
い形態でも使用することができる。
The mixing ratio between the solid content of the binder having a low residual ratio and the solvent used in the present invention can be mixed at an arbitrary ratio in order to adjust the desired viscosity and tackiness. However, in the case where the effects of the present invention are sufficiently exhibited, it is also possible to use a form in which solids and solvents are not classified.

【0036】本発明で使用する残留率の低いバインダー
には、更に、固形分として上記のような有機物を主体と
するもの以外に本発明の作用効果を発揮するに十分な機
能を有するものであれば特にその使用が限定されるもの
ではなく、金属元素を含有する化合物およびその誘導体
等、任意のものを使用することもできる。
The binder having a low residual ratio used in the present invention further includes a binder having a function sufficient for exhibiting the function and effect of the present invention, in addition to the above-mentioned organic substances as solid components. The use thereof is not particularly limited, and arbitrary ones such as a compound containing a metal element and a derivative thereof can be used.

【0037】本発明におけるバインダーの使用量は、耐
火性原料の種類,炭素原料の種類や量,本発明の炭素含
有耐火物の使用目的によっても異なるため特に限定され
るものではないが、使用原料への被覆性と熱間組織の緻
密性の観点から一般には原料配合物100重量%に対して
1.5〜15重量%が適当である。
The amount of the binder used in the present invention is not particularly limited since it varies depending on the type of the refractory raw material, the type and amount of the carbon raw material, and the intended use of the carbon-containing refractory of the present invention. In general, from the viewpoint of coating properties on the surface and the denseness of the hot structure, the amount of
1.5-15% by weight is suitable.

【0038】本発明に使用できる耐火性原料は特に限定
されないが、一般に使用されるものとして、マグネシ
ア,カルシア,ドロマイト,スピネル,アルミナ,シリ
カ,クロミア,ジルコニア,チタニア等の酸化物やそれ
らの複合酸化物、またはそれらの共存原料あるいは溶融
原料、炭化珪素,窒化珪素,酸窒化珪素,窒化棚素,炭
化棚素,棚化ジルコニウム等の非酸化物を挙げることが
できる。
The refractory raw material that can be used in the present invention is not particularly limited, but commonly used refractory materials include oxides such as magnesia, calcia, dolomite, spinel, alumina, silica, chromia, zirconia, titania, and composite oxides thereof. Or coexisting raw materials or molten raw materials thereof, and non-oxides such as silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride, silicon carbide, and zirconium shelf.

【0039】本発明では、耐火性原料の粒度について
0.3mm以下の微粉域と1mm以上の粗粒域についてそ
の使用量を特定するものである。先ず、 0.3mm以下
の微粉域の使用量特定とその作用効果について説明す
る。0.3mm以下の微粉域の耐火性原料は、混練,成形
によって均一に分散され、炭素原料とともにマトリック
スを形成する。この微粉の量が多くなると、マトリック
ス中における耐火性原料同士の接触頻度が増大する。バ
インダーの残留率が高い場合には、耐火性原料の粒子表
面をバインダー由来の炭素が被覆しているために、耐火
性原料の微粉がある程度多い場合でも、高温下で長時間
加熱されても焼結が進行することはない。
In the present invention, regarding the particle size of the refractory raw material,
The amount of use is specified for a fine powder area of 0.3 mm or less and a coarse grain area of 1 mm or more. First, the use amount of the fine powder region of 0.3 mm or less and its operation and effect will be described. The refractory raw material in the fine powder region of 0.3 mm or less is uniformly dispersed by kneading and molding to form a matrix together with the carbon raw material. As the amount of the fine powder increases, the frequency of contact between the refractory raw materials in the matrix increases. When the residual ratio of the binder is high, the carbon particles derived from the binder cover the surface of the particles of the refractory raw material. The conclusion does not progress.

【0040】しかしバインダーの残留率が低い場合に
は、耐火性原料の粒子表面を被覆する炭素が少なくなる
ために、微粉量が多い場合には焼結によって結合点が増
大し、炭素含有耐火物の強度,弾性率が増大するという
不都合が生じる。そこで、本発明では、耐火性原料の
0.3mm以下の粒子の含有量を30重量%以下とするもの
である。
However, when the residual ratio of the binder is low, the amount of carbon coating the particle surface of the refractory raw material is reduced. When the amount of fine powder is large, the bonding points are increased by sintering, and the carbon-containing refractory is reduced. Disadvantageously, the strength and modulus of elasticity increase. Therefore, in the present invention, the refractory raw material
The content of particles of 0.3 mm or less is set to 30% by weight or less.

【0041】微粉域の使用量を一定量以下に特定するこ
とにより、残留率の低いバインダーを使用する際にも、
高温下長時間加熱による耐火性原料同士の結合増大、す
なわち耐火物強度,弾性率の上昇を抑制することができ
る。耐火性原料が0.3mm以下の微粉域を30重量%を超
えて含有する場合には、高温下で長時間加熱されたとき
に耐火物強度,弾性率が上昇し、損傷抵抗性が低下する
ので好ましくない。上記の作用効果をより高めるために
は、耐火性原料の0.3mm以下の粒子の含有量を25重量
%以下とすることがより一層好ましい。
By specifying the use amount of the fine powder region to a certain amount or less, even when a binder having a low residual ratio is used,
It is possible to suppress an increase in bonding between refractory raw materials due to long-time heating at high temperature, that is, an increase in refractory strength and elastic modulus. When the refractory raw material contains more than 30% by weight of a fine powder area of 0.3 mm or less, the refractory strength and elastic modulus increase when heated for a long time at a high temperature, and the damage resistance decreases. It is not preferable. In order to further enhance the above-mentioned effects, the content of the particles of 0.3 mm or less of the refractory raw material is more preferably 25% by weight or less.

【0042】次に、1mm以上の粗粒域の使用量特定と
その作用効果について説明する。1 mm以上の粗粒域の
耐火性原料は、まず混合,混練操作においてその攪伴効
果によって残留率の低いバインダーの分散を促進し、原
料粒子表面に均一なバインダー膜を形成させる作用をす
る。成形時には、粗い耐火性原料粒子が杯土内部におけ
る圧力伝播を助け、耐火物の中心部にいたるまで高い充
填密度を得ることができる。またその際に、バインダー
の粘着力不足によるスプリングバックを、耐火性原料粒
子同士の絡まり性(ブロッキング)によって防止し、緻
密な成形体を得ることができる。
Next, the specification of the amount of use in the coarse grain region of 1 mm or more and its operation and effect will be described. The refractory raw material in the coarse-grained region of 1 mm or more firstly promotes the dispersion of the binder having a low residual ratio by the stirring effect in the mixing and kneading operations, and acts to form a uniform binder film on the surface of the raw material particles. At the time of molding, the coarse refractory raw material particles assist the pressure propagation inside the clay, and a high packing density can be obtained up to the center of the refractory. At this time, springback due to insufficient adhesive strength of the binder can be prevented by entanglement (blocking) between the refractory raw material particles, and a dense molded body can be obtained.

【0043】本発明で使用する耐火性原料の1mm以上
の粒子の含有量が90重量%を超えると、粗粒同士の干渉
によって逆に成形性が低下して、緻密な耐火物が得られ
なくなるので好ましくない。また該耐火性原料の1mm
以上の粒子の含有率が20重量%未満になると、成形性向
上による耐火物の緻密化効果が得られなくなるため好ま
しくない。このようにして得られた緻密な耐火物組織
は、その後の乾燥あるいは焼成操作から実使用時に至る
まで保持され、溶融金属や溶融スラグによる侵食作用に
対して優れた耐食性を示すことができる。この作用効果
をより高めるためには、耐火性原料の1mm以上の粒子
の含有量を35〜85重量%の範囲とすることがより一層好
ましい。
If the content of the particles of 1 mm or more of the refractory raw material used in the present invention exceeds 90% by weight, compactability is reduced due to interference between coarse particles, and a dense refractory cannot be obtained. It is not preferable. 1 mm of the refractory raw material
If the content of the above particles is less than 20% by weight, the effect of densification of the refractory due to improvement in moldability cannot be obtained, which is not preferable. The dense refractory structure thus obtained is retained from the subsequent drying or firing operation to the time of actual use, and can exhibit excellent corrosion resistance against erosion by molten metal or molten slag. In order to further enhance this effect, the content of the particles of 1 mm or more of the refractory raw material is more preferably in the range of 35 to 85% by weight.

【0044】以上述べたように、本発明で使用する耐火
性原料の粒度については、原料粒度に関する前記従来技
術とはその使用目的を異にしており、残留率の低いバイ
ンダーを使用する炭素含有耐火物に対して、0.3mm以
下の微粉域を一定量以下に限定することによって耐熱衝
撃抵抗性の低下を抑制し、1mm以上の粗粒域を一定量
使用することによって緻密な耐火物組織を形成させて耐
食性に優れる炭素含有耐火物を得ることができるもので
あり、特定の残留率のバインダーを使用する技術と組み
合わせることによって特段の相乗効果が得られるもので
ある。
As described above, the particle size of the refractory raw material used in the present invention is different from that of the prior art relating to the particle size of the raw material. For products, the reduction of thermal shock resistance is suppressed by limiting the fine powder area of 0.3 mm or less to a certain amount or less, and a dense refractory structure is obtained by using a certain amount of coarse grain area of 1 mm or more. A carbon-containing refractory having excellent corrosion resistance can be obtained by forming it, and a special synergistic effect can be obtained by combining with a technique using a binder having a specific residual ratio.

【0045】また、本発明に使用できる炭素原料は特に
限定されないが、高温組織の維持すなわち耐食性確保の
ために固定炭素分の含有率の高いものが好ましく、一般
に使用されるものとして鱗状黒鉛,土状黒鉛等の天然黒
鉛や人造黒鉛,電極屑,炭素繊維,熱分解炭素等を挙げ
ることができる。
The carbon material that can be used in the present invention is not particularly limited, but those having a high fixed carbon content are preferable for maintaining a high-temperature structure, that is, ensuring corrosion resistance. Examples include natural graphite such as dendritic graphite, artificial graphite, electrode scrap, carbon fiber, and pyrolytic carbon.

【0046】炭素原料の配合割合は、耐火性原料の種
類,本発明の炭素含有耐火物の使用目的によっても異な
るが、炭素原料2〜40重量%の範囲内が好ましい。炭素
原料が2%未満の場合、炭素原料のスラグに対し濡れに
くいという特性を十分に発揮できず、また40重量%を超
えると成形時のスプリングバックが大きくなり緻密なも
のが得られないので好ましくない。
The proportion of the carbon raw material varies depending on the type of the refractory raw material and the intended use of the carbon-containing refractory of the present invention, but is preferably in the range of 2 to 40% by weight of the carbon raw material. If the carbon material is less than 2%, the property of being difficult to wet with the slag of the carbon material cannot be sufficiently exhibited, and if it exceeds 40% by weight, the springback at the time of molding becomes large and a dense material cannot be obtained. Absent.

【0047】使用する炭素原料は、耐食性,耐酸化性の
点から高純度で結晶性のものが良く、鱗状黒鉛等の黒鉛
原料を用いることが好ましい場合が多い。また成形性を
より重視する場合には、鱗状黒鉛以外の変形性の少ない
炭素原料を使用することが好ましい場合もある。
The carbon raw material used is preferably of high purity and crystallinity from the viewpoint of corrosion resistance and oxidation resistance, and it is often preferable to use a graphite raw material such as flake graphite. In addition, when more emphasis is placed on moldability, it may be preferable to use a carbon material having less deformability other than flake graphite.

【0048】また本発明は、必要に応じてシリコン,ア
ルミニウムやピッチ粉末,メソフェーズピッチ等の既知
添加物を添加した炭素含有耐火物にも適用することがで
き、これも本発明に包含されるものである。
The present invention can also be applied to carbon-containing refractories to which known additives such as silicon, aluminum, pitch powder, and mesophase pitch are added, if necessary, which are also included in the present invention. It is.

【0049】次に、本発明の炭素含有耐火物の製造方法
について説明する。本発明では、まず耐火性原料と炭素
原料よりなる原料配合物にバインダーと必要に応じて添
加物を添加,混練して杯土を得る。杯土を成形した後、
120〜500℃でべ−キングし、不焼成の炭素含有耐火物を
製造することができる。場合によってはこれらの操作の
間に、造粒,コーティング,仮成形,壊砕などの2次原
料調整のための操作を行うこともできる。また、上記の
ようにして得られた炭素含有耐火物を600〜1500℃程度
の還元雰囲気あるいは無酸化雰囲気で焼成して焼成品を
製造することもできる。
Next, a method for producing the carbon-containing refractory of the present invention will be described. In the present invention, first, a binder and, if necessary, additives are added and kneaded to a raw material mixture composed of a refractory raw material and a carbon raw material to obtain a clay pad. After molding the clay,
By baking at 120 to 500 ° C., an unfired carbon-containing refractory can be produced. In some cases, operations for adjusting the secondary raw materials such as granulation, coating, temporary forming, and crushing can be performed between these operations. Further, the carbon-containing refractory obtained as described above can be fired in a reducing atmosphere or a non-oxidizing atmosphere at about 600 to 1500 ° C. to produce a fired product.

【0050】上記のようにして得られた炭素含有耐火物
は、耐火性原料、炭素原料、バインダーを含有する原料
配合物からなる炭素含有耐火物であって、焼成後、曲げ
強度S(Pa)と弾性率E(Pa)との比E/S2が2.7×10 -4 (Pa)
-1 以上である炭素含有耐火物である。曲げ強度S(Pa)
弾性率E(Pa)との比E/S2が2.7×10 -4 (Pa) -1 以下では熱
衝撃損傷抵抗が低くなるために亀裂が伝搬しやすく、耐
スポーリング性が低下するので好ましくない。
The carbon-containing refractory obtained as described above is a raw material containing a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder.
A carbon-containing refractory comprising a blend , wherein after firing, the ratio E / S 2 of the flexural strength S (Pa) to the elastic modulus E (Pa) is 2.7 × 10 -4 (Pa)
It is a carbon-containing refractory of -1 or more. When the ratio E / S 2 of the flexural strength S (Pa) to the elastic modulus E (Pa) is 2.7 × 10 −4 (Pa) −1 or less, the thermal shock damage resistance is low, so that cracks easily propagate, and It is not preferable because the polling property is lowered.

【0051】ここで言う「焼成」とは、その温度を特に
限定するものではないが、一般的には、600 ℃以上の加
熱を焼成と呼ぶことが多く、また、耐火物に関する焼成
温度の上限は1800℃程度であり、本発明においてもその
温度範囲を焼成温度とする。また、弾性率については、
静弾性率と動弾性率とが知られているが、通常、耐火物
を測定すると、両者の値は一致しないことが多い。本発
明で言う「弾性率」とは、音波法や打撃法によって測定
される動弾性率を意味するものとする。
The term “firing” used herein does not particularly limit the temperature, but generally heating at 600 ° C. or higher is often referred to as firing, and the upper limit of the firing temperature for refractories. Is about 1800 ° C., and in the present invention, the temperature range is defined as the firing temperature. For the elastic modulus,
Although the static elastic modulus and the dynamic elastic modulus are known, usually, when a refractory is measured, the two values often do not match. The "elastic modulus" referred to in the present invention means a dynamic elastic modulus measured by a sound wave method or a striking method.

【0052】[0052]

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例とともに挙
げ、本発明の炭素含有耐火物及びその製造方法をより詳
細に説明するが、本発明は以下に記載する実施例に限定
されるものではない。以下の実施例および比較例におい
て使用するバインダーを表1に示す。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples to explain the carbon-containing refractory of the present invention and the method for producing the same in more detail. However, the present invention is limited to the examples described below. Not something. Table 1 shows the binders used in the following Examples and Comparative Examples.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】実施例1〜8、比較例1〜6 (アルミナ・カーボンの実施例及び比較例)前記表1に
示すバインダーを含む各種原料を表2に示す割合比率で
混合し、混練した後、150MPaの圧力で230×114×65mm
の寸法に加圧成形した。この成形体を200℃でべ−キン
グして不焼成炭素含有耐火物を作成した。この不焼成炭
素含有耐火物を1500℃にて20時間という長時間に渡って
還元焼成した。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 (Examples and Comparative Examples of Alumina / Carbon) Various raw materials including the binders shown in Table 1 were mixed at a ratio shown in Table 2 and kneaded. 230 × 114 × 65mm at 150MPa pressure
Was molded under pressure. The molded body was baked at 200 ° C. to prepare an unfired carbon-containing refractory. This unfired carbon-containing refractory was reduced and fired at 1500 ° C. for a long time of 20 hours.

【0055】上記実施例1〜8及び比較例1〜6の熱衝
撃破壊抵抗係数の指標となるS/E,熱衝撃損傷抵抗係数
の指標となるE/S2,耐食性指数の測定は、以下に示すよ
うにして行い、その結果を、上記不焼成炭素含有耐火物
の嵩比重及び焼成後の曲げ強さ,弾性率(打撃法による
動弾性率),耐スポーリング性指数とともに表2に示
す。
The measurement of S / E as an index of the thermal shock fracture resistance coefficient, E / S 2 as the index of the thermal shock damage resistance coefficient, and the corrosion resistance index of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6 are as follows. The results are shown in Table 2 together with the bulk specific gravity of the unfired carbon-containing refractory, the flexural strength after firing, the elastic modulus (dynamic elastic modulus according to the impact method), and the spalling resistance index. .

【0056】○熱衝撃破壊抵抗係数の指標となるS/E,
熱衝撃損傷抵抗係数の指標となるE/S2上記不焼成炭素含
有耐火物を1500℃にて20時間という長時間に渡って還元
焼成した後の曲げ強さと弾性率(打撃法による動弾性
率)の測定を行ない、測定された曲げ強さSと弾性率Eか
ら、熱衝撃破壊抵抗係数の指標となるS/Eと、熱衝撃損
傷抵抗係数の指標となるE/S2とを算出した。
○ S / E, which is an index of thermal shock fracture resistance coefficient,
E / S 2 is an index of thermal shock damage resistance coefficient. Flexural strength and elastic modulus of the above unfired carbon-containing refractories after reduction firing at 1500 ° C for 20 hours for a long time (dynamic elastic modulus by impact method) ) Was measured, and from the measured bending strength S and elastic modulus E, S / E as an index of thermal shock fracture resistance coefficient and E / S 2 as an index of thermal shock damage resistance coefficient were calculated. .

【0057】○耐食性指数耐食性指数は、上記焼成炭素
含有耐火物で形成したルツボ中に高周波誘導炉で溶解し
た鋼と、その上に製鋼スラグを添加して1650℃の温度で
侵食させたときの溶損量から算出した。(数値が大きい
ほど耐食性に優れることを表している。)
O Corrosion resistance index: Corrosion resistance index is obtained when a steel melted in a crucible formed of the above-mentioned fired carbon-containing refractory in a high-frequency induction furnace and steelmaking slag are added thereto and eroded at a temperature of 1650 ° C. It was calculated from the amount of erosion. (The higher the value, the better the corrosion resistance.)

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】実施例9〜15、比較例7〜11 (マグネシア・カーボンの実施例及び比較例)前記表1
に示すバインダーを含む各種原料を表3に示す割合比率
で混合し、混練した後、150MPaの圧力で230×114×65m
mの寸法に加圧成形した。この成形体を200℃でべ−キ
ングして不焼成炭素含有耐火物を作成した。この不焼成
炭素含有耐火物を1500℃にて20時間という長時間に渡っ
て還元焼成した。
Examples 9 to 15 and Comparative Examples 7 to 11 (Examples and Comparative Examples of Magnesia Carbon)
The various raw materials including the binder shown in Table 3 were mixed at the ratio shown in Table 3 and kneaded, and then 230 × 114 × 65 m at a pressure of 150 MPa.
m. The molded body was baked at 200 ° C. to prepare an unfired carbon-containing refractory. This unfired carbon-containing refractory was reduced and fired at 1500 ° C. for a long time of 20 hours.

【0060】上記実施例9〜15及び比較例7〜11の
熱衝撃破壊抵抗係数の指標となるS/E,熱衝撃損傷抵抗
係数の指標となるE/S2,耐食性指数の測定は、前記のよ
うにして行い、その結果を、上記不焼成炭素含有耐火物
の嵩比重及び焼成後の曲げ強さ,弾性率(打撃法による
動弾性率),耐スポーリング性指数とともに表3に示
す。
In Examples 9 to 15 and Comparative Examples 7 to 11, the S / E as an index of the thermal shock fracture resistance coefficient, the E / S 2 as the index of the thermal shock damage resistance coefficient, and the corrosion resistance index were measured as described above. The results are shown in Table 3 together with the bulk specific gravity of the unfired carbon-containing refractory, the flexural strength after firing, the elastic modulus (dynamic elastic modulus by the impact method), and the spalling resistance index.

【0061】[0061]

【表3】 [Table 3]

【0062】前記表2,表3から明らかなように、比較
例に対して本発明の炭素含有耐火物は、べ−キング後の
嵩比重が同等以上で高い耐食性を示すと同時に、高温下
で長時間還元焼成した後にも強度が低く保持され、熱衝
撃損傷抵抗性に優れていることが明らかである。すなわ
ち本発明の炭素含有耐火物は、従来品に比べて熱衝撃損
傷抵抗性が大幅に向上しており、かつ耐食性にも優れる
ことから、炭素含有耐火物の使用される用途、例えば製
鉄用容器の内張り材として使用した場合、高耐用が得ら
れることは明らかである。
As is clear from Tables 2 and 3, the carbon-containing refractory of the present invention has a bulk specific gravity equal to or higher than that of the baking, exhibits high corrosion resistance, and has a high corrosion resistance at a high temperature. It is clear that the strength is kept low even after the reduction firing for a long time, and the thermal shock damage resistance is excellent. That is, the carbon-containing refractory of the present invention has significantly improved resistance to thermal shock damage as compared to conventional products, and is also excellent in corrosion resistance. It is clear that when used as a lining material, high durability can be obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、耐火性
原料として、耐火性原料全体を 100重量%とした場合
に、0.3mm以下の粒子を30重量%以下及び1mm以上
の粒子を20〜90重量%含有し、バインダーとして、バイ
ンダーの残留率が30重量%以下であるようなバインダー
とを組み合わせて使用することにより、耐スポーリング
性に優れ、かつ耐食性に優れた炭素含有耐火物及びその
製造方法を提供することができるという優れた効果を奏
するものである。
According to the present invention, as described in detail above, as a refractory raw material, when the entire refractory raw material is 100% by weight, particles of 0.3 mm or less are reduced to 30% by weight or less and particles of 1 mm or more. A carbon-containing refractory having excellent spalling resistance and corrosion resistance by using a binder containing 20 to 90% by weight and having a binder residual ratio of 30% by weight or less as a binder. And an excellent effect of being able to provide a method for producing the same.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−241067(JP,A) 特開 平6−345525(JP,A) 特開 平7−33513(JP,A) 特開 平3−197346(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/636 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 9-241067 (JP, A) JP 6-345525 (JP, A) JP 7-33513 (JP, A) JP 3 197346 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/00-35/22 C04B 35/622-35/636

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 耐火性原料、炭素原料、バインダーを含
有する原料配合物からなる炭素含有耐火物において、該
耐火性原料は、該耐火性原料全体を100重量%とした場
合に、0.3mm以下の粒子を30重量%以下及び1mm以上
の粒子を20〜90重量%含有し、該バインダーは、バイン
ダーの残留率が30重量%以下であることを特徴とする炭
素含有耐火物。
1. A carbon-containing refractory comprising a raw material mixture containing a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder, wherein the refractory raw material is 0.3 mm or less when the entire refractory raw material is 100% by weight. The carbon-containing refractory contains 30% by weight or less of particles of the above and 20 to 90% by weight of particles of 1 mm or more, and the binder has a residual ratio of 30% by weight or less.
【請求項2】 前記バインダーの粘性が 100ポイズ以下
であることを特徴とする請求項1に記載の炭素含有耐火
物。
2. The carbon-containing refractory according to claim 1, wherein the viscosity of the binder is 100 poise or less.
【請求項3】 前記耐火性原料が少なくとも一部にアル
ミナ,炭化珪素,マグネシア,スピネルからなる郡から
選ばれる耐火性原料の少なくとも1つを含有することを
特徴とする請求項1または請求項2に記載の炭素含有耐
火物。
3. The refractory raw material at least partially contains at least one refractory raw material selected from the group consisting of alumina, silicon carbide, magnesia, and spinel. 2. The carbon-containing refractory according to 1.
【請求項4】 前記炭素原料が少なくとも一部に黒鉛を
含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の炭素含有耐火物。
4. The carbon-containing refractory according to claim 1, wherein the carbon raw material contains graphite at least in part.
【請求項5】 耐火性原料、炭素原料、バインダーを含
有する請求項1に記載の原料配合物からなる炭素含有耐
火物であって、焼成後、曲げ強度S(Pa)と弾性率E(Pa)
との比E/S2が2.7×10 -4 (Pa) -1 以上であることを特徴
とする炭素含有耐火物。
5. A carbon-containing refractory comprising the raw material blend according to claim 1, comprising a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder, wherein after firing, the bending strength S (Pa) and the elastic modulus E (Pa ) are obtained. )
A carbon-containing refractory having a ratio E / S 2 of at least 2.7 × 10 −4 (Pa) −1 .
【請求項6】 耐火性原料、炭素原料、バインダーを含
有する原料配合物を混合、成形、乾燥、必要に応じて焼
成することにより炭素含有耐火物を製造する方法におい
て、該耐火性原料が、該耐火性原料全体を100 重量%と
した場合に、0.3mm以下の粒子を30重量%以下及び1m
m以上の粒子を20〜90重量%含有し、該バインダーは、
バインダーの残留率が30重量%以下である原料配合物を
使用することを特徴とする炭素含有耐火物の製造方法。
6. A method for producing a carbon-containing refractory material by mixing, molding, drying and, if necessary, firing a raw material mixture containing a refractory raw material, a carbon raw material, and a binder, wherein the refractory raw material comprises: Assuming that the entire refractory raw material is 100% by weight, particles having a size of 0.3 mm or less are 30% by weight or less and
m or more containing 20 to 90% by weight of the binder,
A method for producing a carbon-containing refractory, comprising using a raw material mixture having a binder residual ratio of 30% by weight or less.
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