JP3121935B2 - 耐火物の製造方法 - Google Patents

耐火物の製造方法

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JP3121935B2 JP04291901A JP29190192A JP3121935B2 JP 3121935 B2 JP3121935 B2 JP 3121935B2 JP 04291901 A JP04291901 A JP 04291901A JP 29190192 A JP29190192 A JP 29190192A JP 3121935 B2 JP3121935 B2 JP 3121935B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高炉や転炉などの溶炉及
び溶銑、溶鋼輸送設備に使用される出銑口充填材、目地
材、熱間補修材などの不定形耐火物および不焼成耐火物
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の製銑工業においては、高炉や転炉
などの溶炉及び溶銑、溶鋼輸送設備に、出銑口充填材、
目地材、熱間補修材などの不定形耐火物や不焼成耐火物
が使用されており、これらの耐火物はアルミナ・カーボ
ン系、アルミナ・炭化珪素・カーボン系、マグネシア・
カーボン系などのカーボン含有耐火原料に、バインダー
としてタールピッチまたはフェノール樹脂が配合され混
合・混練され、必要に応じて所定形状に成型され、不定
形耐火物や不焼成耐火物として広く使用されている。
【0003】しかし、カーボン含有耐火物の欠点はカー
ボンを原料として用いるため酸化されやすい、熱間
強度ができにくい点である。このために、近年、これら
耐火物の熱間強度や耐酸化性向上のため、Al、Al−
Mg合金などの金属粉の添加する方法(特公昭60−2
269号公報、特開昭57−166362号公報)やア
ルキル基を有する有機金属変性フェノールをバインダー
とする方法(特開昭61−21962号公報)が知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、金属粉を添加
する場合、金属粉と有機バインダーの比重差が大きく、
超微粉末の金属の利用にも微粉化に際し金属の酸化が発
生し易くなるため粒度の限界があり、耐火物中に均質に
分散させるのに困難であり、安定した満足な熱間強度や
耐酸化性を達成されない。しかも、金属粉の添加量を増
加しすぎると耐火物の過焼結が生じ耐火物の割れが生じ
易くなる。
【0005】また、アルキル基を有する有機金属変性フ
ェノールをバインダーとする場合、フェノールとアルキ
ル基を有する有機金属化合物(例えばテトラメトキシチ
タン)とを重合して得た金属変性フェノール・レジンで
あるため、アルキル基を有する有機金属化合物が非常に
加水分解されやすく、使用時の湿気や骨材に吸着した水
分により容易に加水分解され、しかも残留炭素量も少な
くなる傾向にあり安定した満足する熱間強度や耐酸化性
を達成されない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、斯かる現
状に鑑み、高炉や転炉などの溶炉及び溶銑、溶鋼輸送設
備に使用される出銑口充填材、目地材、熱間補修材など
の不定形耐火物および不焼成耐火物に関し、熱間強度や
耐酸化性に優れる耐火物を開発すべく研究を重ねてき
た。この結果、アセチルアセトンまたはアセト醋酸エス
テルからなるキレート化合物を有する有機金属化合物で
変性したフェノール樹脂溶液をバインダーとして、カー
ボン含有耐火原料に配合することにより従来の製造方法
による耐火物の問題点を解消しうることを見出し、本発
明を完成するに至った。
【0007】
【作用】本発明はキレート化合物を有する有機金属化合
物で変性したフェノール樹脂溶液を新規なバインダーと
して使用することをその要旨としている。即ち、アセチ
ルアセトンまたはアセト醋酸エステルからなるキレート
化合物を有する有機金属化合物が耐加水分解性や樹脂溶
液との相溶性に優れており、さらにフェノール樹脂を変
化した後も安定な均一な溶液状態であるので、バインダ
ーに含有する金属を耐火物に安定な状態でしかも均一に
分散することができる。その結果、従来の製造方法によ
る耐火物の問題点を解消でき、熱間強度や耐酸化性にお
いても充分な特性を発揮し、過酷な条件での耐用性が著
しく向上する。
【0008】アセチルアセトンまたはアセト醋酸エステ
ルからなるキレート化合物を有する有機金属化合物でフ
ェノール樹脂を変性しているために、カーボン含有耐火
原料特に黒鉛とのヌレ性が改良され黒鉛の分散性が良好
となり、また、フェノール樹脂の耐熱性が向上し高温下
でのフェノール樹脂の熱分解性が抑制され、その結果、
未変性フェノール樹脂に比べて残留炭素量が増大し熱間
強度が向上する。
【0009】さらに、アセチルアセトンまたはアセト醋
酸エステルからなるキレート化合物を有する有機金属化
合物で変性したフェノール樹脂溶液から得られる金属は
通常の金属粉末に比べて極めて微細であり、これが耐火
物のマトリックス中に極微細な状態で均一に分散するこ
とにより、耐酸化性が向上する。
【0010】以下本発明をさらに詳しく説明する。な
お、各配合物の割合で示す%はすべて重量割合である。
本発明に用いるバインダーはフェノール樹脂溶液の製造
中および製造後にアセチルアセトンまたはアセト醋酸エ
ステルからなるキレート化合物を有する有機金属化合物
を添加し変性したフェノール樹脂溶液である。本発明に
用いるフェノール樹脂溶液は公知のフェノール、クレゾ
ールなどのフェノール類とホルムアルデヒトとを反応さ
せて得られる公知のフェノール樹脂の溶液である。
【0011】フェノール樹脂溶液の溶媒はメタノール、
エタノール、フルフリールアルコールなどのアルコール
類、およびエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ヘキシレングリコールなど
のグリコール類を用いることが出来る。溶媒の沸点、蒸
発速度からエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ポ
リエチレングリコール、グリセリン、カルビトールなど
の1種または2種以上の組合せのグリコール類が好まし
い。
【0012】フェノール樹脂はノボラック型熱可塑性フ
ェノール樹脂、レゾール型熱硬化性フェノール樹脂であ
り、耐火原料との混練物の貯蔵安定性の点からノボラッ
ク型熱可塑性フェノール樹脂が好ましい。
【0013】本発明に用いるキレート化合物を有する有
機金属化合物は、不対電子を持つ酸素原子を持つ化合物
でキレート化した有機金属化合物である。不対電子を持
つ酸素原子を持つ化合物はアセチルアセトン、アセト醋
酸エステルが例示でき、金属はAl,Si,Ti,Z
r,Ni,Crなどの3価および4価の金属が挙げられ
る。
【0014】本発明に用いるキレート化合物を有する有
機金属化合物としては、例えばトリエトキシ(アセチル
アセトナート)シラン、トリイソプロポキシ(アセチル
アセトナート)シラン、ジイソプロピルプロポキシジ
(アセチルアセトナート)シランなどのシラン化合物。
【0015】ジメトキシ(アセチルアセトナート)アル
ミニウム、ジイソプロポキシ(アセチルアセトナート)
アルミニウム、ジイソプロポキシ(エチルアセトアセテ
ート)アルミニウム、ジ−sec−ブトキシド(エチル
アセトアセテート)アルミニウムなどのアルミニウム化
合物。
【0016】トリイソプロポキシ(アセチルアセトナー
ト)チタン、ジイソプロポキシジ(アセチルアセトナー
ト)チタン、ジ−n−ブトキシジ(アセチルアセトナー
ト)チタン、ジイソプロポキシジ(エチルアセトアセテ
ート)チタンなどのチタン化合物。
【0017】トリイソプロポキシジ(アセチルアセトナ
ート)ジルコニウム、ジイソプロポキシジ(アセチルア
セトナート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシジ(アセ
チルアセトナート)ジルコニウムなどのジルコニウム化
合物が例示でき、これら有機金属化合物は単体および混
合で使用できる。
【0018】キレート化合物を有する有機金属化合物の
添加量は特に限定されるものではないが、フェノール樹
脂100%に対して、キレート化合物を有する有機金属
化合物の金属含有量が0.1〜5.0%が好ましい。金
属含有量が0.1%未満では耐酸化性が得られず、5%
を超えても余り耐酸化性が著しく向上せず、熱間強度が
低下する傾向にある。
【0019】本発明に使用するキレート化合物を有する
有機金属化合物で変性したフェノール樹脂溶液中のフェ
ノール樹脂量と溶媒量の割合は耐火物の気孔率およびバ
インダーの残留炭素量の点から50〜80%:50〜2
0%が好ましく、特に55〜75%:45〜25%が好
ましい。
【0020】バインダーの粘度は使用用途により適宜調
整できるが、混練設備、混練温度、混練作業性などから
500〜60000cps/30℃の粘度が好ましい。
また、本発明のバインダーに必要に応じてヘキサメチレ
ンテトラミンを硬化剤として添加して用いることができ
る。
【0021】本発明で使用されるカーボンの具体的な種
類は、天然黒鉛、人造黒鉛、鱗状黒鉛、ピッチ、コーク
ス、無煙炭、カーボンブラックなどが使用出来る。
【0022】本発明で使用されるカーボン以外の耐火原
料はアルミナ、マグネシア、ジルコン、シャモット、お
よび炭化珪素などの耐火原料の1種以上の組合せで使用
出来、さらに必要に応じてAl,Siなどの金属粉、S
iC、Si3 4 などの炭化物、または窒化物、金属フ
ィイバー、セラミックフィイバー、カーボンフィイバー
などのフィイバー類などを添加することができる。
【0023】本発明のアセチルアセトンまたはアセト醋
酸エステルからなるキレート化合物を有する有機金属化
合物で変性したフェノール樹脂溶液をバインダーとして
用いる場合、本バインダーを耐火原料100%に1〜2
5%の割合で添加し混合する。混合は従来通りの方法で
おこなえ、室温で混合・混練することができ、60〜7
0℃程度に加熱して混合・混練することもできる。この
混練物は不定形耐火物では、スラリー状、ペースト状、
パテ状、マッド状であり、不焼成耐火物では湿潤性のあ
るハイ土である。
【0024】不定形耐火物ではこの混練物を高炉や転炉
などの溶炉及び溶銑、溶鋼輸送設備に使用される出銑口
充填材、目地材、熱間補修材などの不定形耐火物として
使用することができ、さらに不焼成耐火物ではこの混練
物を耐火物の用途、製造設備などにあわせてフレクショ
ンプレス、オイルプレス、ラバープレスなどを用いて成
型し、必要に応じて例えば110〜700℃で加熱して
使用することができる。
【0025】また、本発明のアセチルアセトンまたはア
セト醋酸エステルからなるキレート化合物を有する有機
金属化合物で変性したフェノール樹脂溶液は耐火物の混
合・混練に際しキレート化合物を有する有機金属化合物
と未変性フェノール樹脂溶液とを添加して変性すること
も包含される。さらに、本発明のアセチルアセトンまた
はアセト醋酸エステルからなるキレート化合物を有する
有機金属化合物で変性したフェノール樹脂溶液は、固形
状あるいは粉末状のフェノール樹脂と併用して用いるこ
ともできる。
【0026】
【実施例】以下に実施例を示して本発明を具体的に説明
する。 (実施例A) 融点60℃のノボラック型フェノール樹脂60%、エチ
レングリコール40%を100℃で加熱溶解し粘度25
000cps/30℃のフェノール樹脂溶液をえた。こ
のノボラック型フェノール樹脂溶液にフェノール樹脂に
対してチタン量が0.5、1.0および3.0%となる
ようにジイソプロポキシジ(アセチルアセトナート)チ
タンを添加してそれぞれ変性ノボラック型フェノール樹
脂溶液A、B、およびCをえた。
【0027】また、上記のノボラック型フェノール樹脂
溶液に、ジイソプロポキシジ(アセチルアセトナート)
チタンの代わりにフェノール樹脂に対してジルコニウム
量が0.5、1.0、および3.0となるようにジイソ
プロポキシジ(アセチルアセトナート)ジルコニウムを
添加してそれぞれ変性ノボラック型フェノール樹脂溶液
D、E、およびFをえた。
【0028】これらのバインダーを用いて表1に示す耐
火原料と40分混練し湿潤性のあるハイ土をえた。この
ハイ土をフリクションプレスで、150×150×12
00mm形状に成型後、220℃で48時間加熱処理し
て不焼成耐火物をえた。このものの特性を比較品ととも
に表1に示した。
【0029】比較例1のバインダーは融点60℃のノボ
ラック型フェノール樹脂60%、エチレングリコール4
0%を100℃で加熱溶解し粘度25000cps/3
0℃のフェノール樹脂溶液である。比較例2のバインダ
ーは比較例1のバインダーとアルキル基を有する有機金
属化合物であるテトラメトキシチタンとの組合せによる
ものであるが、混合するとすみやかにゲル状となり使用
不能であった。
【0030】従来のバインダーを使用した比較例1およ
び2に比べて、本発明の実施例1〜6の不焼成耐火物は
熱間曲げ強度および耐酸化性が優れていることがわか
る。
【0031】
【表1】
【0032】(実施例B) 融点75℃のノボラック型フェノール樹脂60%、エチ
レングリコール20%,ジエチレングリコール20%を
110℃で加熱溶解し、粘度45000cps/30℃
のノボラック型フェノール樹脂溶液をえた。このノボラ
ック型フェノール樹脂溶液にフェノール樹脂に対して
タン量が0.5、1.0および3.0%となるように
イソプロポキシジ(アセチルアセトナート)チタンを添
加してそれぞれ変性ノボラック型フェノール樹脂溶液
G、H、およびIをえた。
【0033】 これらのバインダーを用いて表2に示す耐
火原料と60℃で60分混練し可塑性のあるマッド材
(出銑口充填材)をえた。比較例1のバインダーは融点
75℃のノボラック型フェノール樹脂60%、エチレン
グリコール20%、ジエチレングリコール20%を10
0℃で加熱溶解し粘度45000cps/30℃のフェ
ノール樹脂溶液である。また実施例のマッド材を使用し
た場合にはマッドガンの充填性も優れ、5分間以内で硬
化しマッドガン内の焼き付きもほとんど無く、出銑時間
が比較例のマッド材に比較して大幅に改良された。
【0034】
【表2】
【0035】熱間曲げ強度および酸化寸法の試験方法は
次の方法によった。供試体は不焼成耐火物の場合は15
0×150×1200mm品より所定の寸法を切り出し
たものを、また不定形耐火物の場合は所定の寸法に成型
したものを用いた。熱間曲げ強度;40×40×160
mmの供試体は窒素気流中電気炉600℃及び1400
℃下で曲げ強度を測定した。酸化寸法;50×50×5
0mmの供試体を空気中電気炉1500℃×5時間加熱
後その脱炭層の厚みを測定した。
【0036】
【発明の効果】上述のように、本発明は新規なキレート
化合物を有する有機金属化合物で変性したフェノール樹
脂溶液をバインダーとして、カーボン含有耐火原料に配
合することにより、高炉や転炉などの溶炉及び溶銑、溶
鋼輸送設備に使用される出銑口充填材、目地材、熱間補
修材などの不定形耐火物および不焼成耐火物に優れた熱
間曲げ強度および耐酸化性を付与することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 洋 兵庫県尼崎市丸島町8−2 カナヱ化学 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−42270(JP,A) 特開 昭58−204879(JP,A) 特開 昭62−105966(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アセチルアセトンまたはアセト醋酸エス
    テルからなるキレート化合物を有する有機金属化合物で
    変性したフェノール樹脂溶液で、フェノール樹脂100
    wt%に対し、有機金属化合物の金属含有量が0.1〜
    5.0wt%含有するフェノール樹脂溶液をバインダー
    として、カーボン含有耐火原料に配合することを特徴と
    する耐火物の製造方法。
  2. 【請求項2】 フェノール樹脂溶液がノボラック型フェ
    ノール樹脂グリコール溶液である請求項1記載の耐火物
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101954606B1 (ko) * 2017-06-23 2019-03-06 이재국 전시조명장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101954606B1 (ko) * 2017-06-23 2019-03-06 이재국 전시조명장치

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