JP3074317B2 - 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法 - Google Patents

軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法

Info

Publication number
JP3074317B2
JP3074317B2 JP03108118A JP10811891A JP3074317B2 JP 3074317 B2 JP3074317 B2 JP 3074317B2 JP 03108118 A JP03108118 A JP 03108118A JP 10811891 A JP10811891 A JP 10811891A JP 3074317 B2 JP3074317 B2 JP 3074317B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
weight
parts
carbonaceous refractory
light metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP03108118A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04317478A (ja
Inventor
義朗 入江
勉 若狭
時雄 久保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electrode Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electrode Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electrode Co Ltd filed Critical Nippon Electrode Co Ltd
Priority to JP03108118A priority Critical patent/JP3074317B2/ja
Publication of JPH04317478A publication Critical patent/JPH04317478A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3074317B2 publication Critical patent/JP3074317B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウムやマグ
ネシウム等の軽金属の溶解、保持、精製処理に必要な各
種炉、取り鍋、樋等の内張りに使用する炭素質耐火物に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、たとえばアルミニウム及びアルミ
ニウム合金の溶解炉、保持炉、脱ガス槽、濾過槽、取り
鍋、湯溜り、樋等の内張り材としては、主にAl23
SiO2系の定形、不定形耐火物が使われている。鉄鋼
用耐火物に比べて、軽金属用耐火物は使用温度が低いの
で耐火度が低くてもよい筈であるが、浸透したアルミニ
ウムやマグネシウムが耐火物中のSiO2を還元してS
iとAl23やMgOを生成するために、耐火物の結合
組織が損傷を受けて寿命が短くなるばかりでなくメタル
がSiやAl23系またはMgO系非金属介在物で汚染
される。Al23・SiO2系の定形、不定形耐火物の
施工使用上の問題点としては、モルタルやキャスタブ
ルの養生及び乾燥に長期間を要し、工期が長い。耐熱
衝撃性に乏しく、予熱が不充分であると剥離や爆裂を起
こし易い。溶融メタルが気孔中に浸透し、結合組織が
損傷を受けると同時に、メタルがSiや介在物で汚染さ
れる。冷却時に表層にメタルが固着し、これを剥す時
の耐火物の損傷とメタル損失が大きい。等があげられ
る。これに対し、黒鉛,無煙炭を主成分とする炭素質耐
火物は、Al23・Si02系れんがと異なり、著しく
大きなブロック(例えば600×700×3000mm)
の製造が可能であり、また、機械加工が容易な為、大型
一体形成物やカーボンセメントによる接着形成物の製作
を可能とする。従って、板状断熱材等を併用すれば、水
を全く使わない乾式施工が可能となり、従来の養生・乾
燥期間は不要となる。これは、新設及び張り替え工期を
著しく短縮する副次効果をもたらす。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、Al23
・SiO2系耐火物の問題点及び炭素質耐火物の利点に
鑑み、軽金属溶湯処理用に炭素質耐火物を用いることと
し、軽金属溶湯用としては特に耐熱衝撃性、及び気孔内
への軽金属溶湯の侵入を防止することが重要であり、耐
熱衝撃性を大とするめには全気孔率を充分に確保し、適
切な熱伝導率を保有し、かつアルミニウム溶湯の気孔内
への浸透を防止するためには通気率を小さくすることが
必要であることを見いだし、かかる条件を具備した炭素
質耐火物の製造方法の研究を進め、本発明を完成した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、全気孔
率が15%以上、通気率が2ミリダルシイ未満で、熱伝
導率が10〜40kcal/mh℃であることを特徴と
する軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造方法が
提供される。
【0005】アルミニウムやマグネシウムメタルが炭素
質耐火物の気孔中に浸透すると、化学的損傷を与えない
までも、両者の熱膨張係数の違いによって、加熱冷却時
に大きな熱応力が発生し、物理的損傷を起こして亀裂や
剥離を生成する原因となる。また、メタルが浸透する
と、凝固メタルを剥すときに耐火物の表層が大きく損傷
する。特にアルミニウム溶湯は銑鉄溶湯よりも気孔に浸
透し易く、常圧で3μm以上の気孔に侵入する。メタル
の浸透を防止する為には粗大気孔を皆無にする必要があ
るが、粗大気孔が少量の場合は、細孔径分布よりも通気
率の測定の方が有害な粗大気孔の存在を鋭敏に検知でき
る。発明者らは、軽金属、特にアルミニウム溶湯処理用
炭素質耐火物の場合、通気率が2ミリタ゛ルシイ未満、好まし
くは0.1ミリタ゛ルシイ以下であれば、メタルの浸透と固着
を防止できることを発見した。従って、通気率を2ミリタ゛
ルシイ未満とすることが必要である。
【0006】耐熱衝撃性を大きくするためには、ある程
度以上の気孔量を確保する必要がある。全気孔率が小さ
くなると弾性率が大きくなって靱性が失われる。全気孔
率は15%以上であることが必要で、この値以下では、
耐熱衝撃性が劣る。また、熱伝導率が小さくなると、過
渡的に大きな温度差を生じて、熱応力により亀裂や剥離
を発生する。高温メタルを注入する時の炭素質耐火物の
熱衝撃損傷を防ぐためには、15%以上の気孔率ととも
に熱伝導率が10〜40kcal/mh℃であることが必要で
ある。10kcal/mh℃未満では熱衝撃損傷を起こす虞が
あり、40kcal/mh℃を超えると、放熱が大きくなって
メタルが冷え易くなる弊害を起こす虞がある。
【0007】通常の炭素質耐火物の通気率は、数10〜
数100ミリタ゛ルシイである。通気率を小さくするために
は、超微粉を含む最密充填配合の採用、熱硬化性レジン
バインダーの使用、強圧成形、加圧焼成、充填処理等の
手段が考えられるが、これらはいずれも大型ブロックの
製造に適さないか、または、全気孔率を著しく低下させ
る。
【0008】全気孔率が15%以上で、しかも通気率が
2ミリダルシイ未満という、極めて特異な気孔組織を持
つ炭素質耐火物を製造する為には、原料の炭素骨材に金
属珪素粉と有機バインダーを加えて混練成形し、コーク
スブリーズに埋没する等の手段で還元性窒素雰囲気とし
て1150〜1500℃に焼成することによって、気孔
内にひげ状珪素化合物を生成させて細孔径化する。すな
わち分散された金属珪素粉は、高温でバインダー,コー
クスや気相中のCO及びNと反応し、SiC,Si
NO,Si等のひげ状珪素化合物を生成する。
これらのひげ状結晶は、金属珪素粒子の表面からVLS
(気体、液体、固体)機構によって栗の「いが」状に多
数発生し、成長し、もつれた糸の様に気孔内に広がって
細孔径化を達成する。このとき全気孔率は余り変わらな
が、通気率は1/50〜1/100に低下する。ま
た、平均細孔径も数μmのものが、0.2μm以下に減
少する。焼成温度が1150℃以下では焼成が不十分と
なり、また1500℃以上では珪素化合物の一部が分解
し始める。金属珪素粉の添加量は、混合原料100重量
部中、5〜10重量部の範囲が好ましく、5重量部未満
では、細孔径化効果が不十分で、10重量部を越えると
未反応の金属珪素が残留し、溶湯を汚染する虞がある。
【0009】炭素骨材としては、天然黒鉛、人造黒鉛、
鱗状黒鉛、無煙炭等が使われる。熱伝導度は、黒鉛の配
合量及び無煙炭の焙焼温度を変えることによって調節さ
れる。黒鉛を用いることにより熱伝導率を大きくするこ
とができ、熱伝導率を10kcal/mh℃とするためには、
黒鉛配合量は10重量部以上とする必要がある。炭素質
耐火物は不活性雰囲気下や酸素が到達しない炉底部、及
び間欠的に高温にさらされる樋など、酸化の少ない部所
に使われる。細孔径化されると酸素が気孔内に拡散し難
くなり、耐酸化性は通常の炭素質耐火物の数倍に向上す
る。
【0010】さらに、耐酸化性が要求される場合には、
原料にアルミナ粉、ジルコン粉や炭化珪素粉を添加し、
通気率を小さくする。アルミナの配合量は、混合原料中
で5〜10重量部の範囲とすることが好ましく、5重量
部未満では、耐酸化性はあまり向上せず、10重量部を
超えるとアルミナ等により溶湯を汚染する虞があるから
である。バインダーには、コールタールピッチ、石油ピ
ッチ、液状フェノールレジン、フェノールレジン粉末等
が使われる。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに具体的
に説明する。 実施例 1 人造黒鉛15重量部、無煙炭80重量部、金属珪素粉5
重量部にコールタールピッチ26重量部を加えて混練
し、500×600×2000mmに押出成形し、これを
コークスブリーズに埋没して1250℃に焼成した。得
られた炭素ブロックの特性を表1の供試品1に示す。全
気孔率、通気率及び熱伝導率は本発明に係るアルミニウ
ム溶湯処理用炭素質耐火物の要件を満たしており、電子
顕微鏡観察によれば、気孔中にはひげ状結晶が成長し充
満していることが観察された。なお、全気孔率はJIS
R 7212により、熱伝導率はJIS R 2616と
同一原理の高熱伝導度専用装置により、また、通気率は
ASTM C577に準じて測定した。このブロックを
機械加工して300×350×1500mmの樋4本を製
作し、板状断熱材を介して金属ケースに収納連結して長
さ6mの移湯樋を製作した。これをアルミニウム溶解炉
と取り鍋間に設置し、溶融メタルを1回に2tずつ、1
日に30回流した。樋の表面摩擦が小さいので、メタル
の流れは極めて順調であり、またメタルに濡れないので
凝固メタルの固着は皆無であった。通過メタルを分析し
たが、金属不純分やアルミニウムカーバイド等による汚
染は全く認められなかった。連日使用し、6ヶ月後に、
局部的に酸化消耗が進行したので新しい樋と交換した。
同条件で従来の高アルミナ質キャスタブル樋を使用した
場合は、固着メタルを剥すときの損傷が甚だしく、局部
補修を繰り返しながらも、寿命は僅か2ヶ月であった。
【0012】実施例 2 人造黒鉛86重量部、金属珪素粉8重量部、アルミナ粉
6重量部にフェノールレジンとピッチの合量18重量部
を加えて混練し、640×720×3100mmに形込成
型し、実施例1と同じ方法で焼成した。得られた炭素ブ
ロックの特性を表1の供試品2に示す。この供試品も本
発明に係る軽金属溶湯処理用炭素質耐火物の要件を満た
しており、熱伝導率が大で、通気率、平均細孔径が供試
品1より、さらに小さい値を示し、孔径1μm以上の粗
大気孔は皆無であった。アルミナ粉添加による細孔径化
の顕著な効果が認められた。このブロックを実施例1と
同様に、加工して長さ6mの移湯樋を作成し、同じ場所
で同じように使用した。メタルの流れやメタル離れは実
施例1と同様に良好であり、局部酸化が少なく、樋の寿
命は12ヶ月に延長された。
【0013】実施例 3 人造黒鉛45重量部、無煙炭40重量部、金属珪素粉7
重量部、アルミナ粉8重量部にフェノールレジンとピッ
チの合量16部を加えて混練し、実施例2と同じ方法で
炭素ブロックを製造した。このブロックの特性を表1の
供試品3に示す。供試品2と同様に通気率、平均細孔径
が小で、孔径1μm以上の粗大気孔は皆無であった。実
施例2と同様、アルミナ添加の優れた効果を示してい
る。供試品3のるつぼ形試験筒(外径80mm,高さ65
mm、内径50mm,深さ50mm)に高純度アルミニウム1
60gを入れ、900℃に48時間保持して不純分の増
加量を調べたが、るつぼからのSi,Fe,Ti,C
a,Pの溶出は認められなかった。炭素ブロックから厚
さ250mmのブロックを切り出し、これらをアルミニウ
ム合金用の急速溶解炉(据置式、容量2t)の炉底部に
使用した。側壁は高アルミナ質キャスタブルで内張りし
た。炉底も高アルミナ質キャスタブルで内張りする従来
法では炉底上の残留メタル量が多く、メタルの刺し込み
も有るため、合金品種切替え時の炉内清掃に7時間も要
するが、炭素ブロック炉底の場合は僅か30分で終了し
た。使用1年後、炭素ブロックの炉底を調査したが、損
傷が少ないので、側壁だけ補修して再使用した。炭素ブ
ロック炉底の寿命は、高アルミナ質キャスタブルの2倍
以上と推定される。
【0014】
【表1】
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、内張り材からの不純物
や介在物によるメタルの汚染が少なくなり、軽金属製品
の品質向上が期待される。また、メタルの浸透による内
張り材の損傷が少なくなり、内張り材の交換頻度が減少
し廃棄物の発生量が減少する。さらに、1回の張り替え
に要する工期、人工、メタル損失も減少するので、本発
明の経済的効果は極めて大きい。又、本発明による炭素
質耐火物は、軽金属の他、亜鉛等の低融点金属の溶湯処
理用にも使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−82718(JP,A) 特開 昭53−102319(JP,A) 特開 昭60−51666(JP,A) 特開 昭64−45774(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 38/06 B22D 41/02 C04B 35/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全気孔率が15%以上、通気率が2ミリタ゛
    ルシイ未満で、熱伝導率が10〜40kcal/mh℃であること
    を特徴とする軽金属溶湯処理用炭素質耐火物。
  2. 【請求項2】 黒鉛10重量部以上,金属珪素粉5〜1
    0重量部を含有する混合物に有機バインダーを加えて混
    練成形し、還元性窒素雰囲気中で焼成することを特徴と
    する請求項1記載の軽金属溶湯処理用炭素質耐火物の製
    造法。
  3. 【請求項3】 黒鉛10重量部以上,金属珪素粉5〜1
    0重量部、アルミナ5〜10重量部を含有する混合物に
    有機バインダーを加えて混練成形し、還元性窒素雰囲気
    中で焼成することを特徴とする請求項1記載の軽金属溶
    湯処理用炭素質耐火物の製造法。
JP03108118A 1991-04-15 1991-04-15 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法 Expired - Lifetime JP3074317B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03108118A JP3074317B2 (ja) 1991-04-15 1991-04-15 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03108118A JP3074317B2 (ja) 1991-04-15 1991-04-15 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04317478A JPH04317478A (ja) 1992-11-09
JP3074317B2 true JP3074317B2 (ja) 2000-08-07

Family

ID=14476377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03108118A Expired - Lifetime JP3074317B2 (ja) 1991-04-15 1991-04-15 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3074317B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001074738A1 (fr) * 2000-03-30 2001-10-11 Nippon Steel Corporation Produit refractaire carbone et son procede de preparation
WO2005070595A2 (en) * 2004-01-09 2005-08-04 Vesuvius Crucible Company Tundish nozzle plate assembly
CN112778015B (zh) * 2021-01-08 2022-06-14 武汉科技大学 一种轻量化方镁石-尖晶石-碳耐火材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04317478A (ja) 1992-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2399879A1 (en) Carbonaceous refractory material, process for producing same, and furnace bottom or side wall of blast furnace
JP3615400B2 (ja) 不焼成炭素含有耐火物および溶融金属用容器
JPH11189477A (ja) 混銑車用の黒鉛含有不定形耐火物材料
EP0076577B1 (en) Molten metal transfer channels
US3687437A (en) Metallurgical furnaces or vessels
JP3074317B2 (ja) 軽金属溶湯処理用炭素質耐火物及びその製造法
JP2022161032A (ja) キャスタブル耐火物および溶鋼鍋
US3666507A (en) Fusion-cast carbide ceramic comprising free-silicon
CN116867753A (zh) 可铸耐火物
JP6315037B2 (ja) 連続鋳造用タンディッシュ用内張り耐火物
Singh Specially treated graphite fortified alumina-silicon carbide-carbon refractories: fabrication and properties
KR100804961B1 (ko) 장입래들용 알시카질 내화벽돌 조성물
RU2148049C1 (ru) Шпинельно-периклазоуглеродистый огнеупор
JP6583968B2 (ja) 耐火物煉瓦
Bag Development of Environment Friendly New Generation MgO-C Brick Using Nano Carbon
Bahtli et al. The Effect of Carbon Sources on the Thermal Shock Properties of MgO-C Refractories
JP2743783B2 (ja) 耐火物損耗量の測定方法
JP2020534236A (ja) 耐火性バッチ、当該バッチから不定形耐火セラミック製品を製造するための方法、当該方法によって得られる不定形耐火セラミック製品
JP3420360B2 (ja) 溶銑予備処理容器用耐火れんが
Podkopaev Carbon-based refractories for the lining of blast furnaces
JP2000335980A (ja) 黒鉛含有不定形耐火物
JP4361048B2 (ja) アルミニウム及びアルミニウム合金溶湯用軽量キャスタブル耐火物
JP2005335966A (ja) 黒鉛含有キャスタブル耐火物
JPH06135769A (ja) 黒鉛質坩堝
JP2947390B2 (ja) 炭素含有耐火物

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080609

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110609

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term