JP3151202B2 - Refractory materials - Google Patents

Refractory materials

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JP3151202B2
JP3151202B2 JP26376789A JP26376789A JP3151202B2 JP 3151202 B2 JP3151202 B2 JP 3151202B2 JP 26376789 A JP26376789 A JP 26376789A JP 26376789 A JP26376789 A JP 26376789A JP 3151202 B2 JP3151202 B2 JP 3151202B2
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curing
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thermosetting resin
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、製鉄、製鋼、その他非鉄金属等の炉の炉材
やノズル等に使用される耐火物用材料に関するものであ
る。
The present invention relates to refractory materials used for furnace materials and nozzles of furnaces such as steelmaking, steelmaking, and other nonferrous metals.

【従来の技術】[Prior art]

溶鋼等の溶湯が接触する炉材やノズルなどのレンガに
あって、溶湯による溶損を最小限にして耐用回数を増大
するために、溶湯に対する濡れが小さいレンガが要望さ
れており、このようなレンガとして従来から炭素質レン
ガが使用されている。炭素質のレンガは炭素質によって
溶湯に対する濡れを小さくしたものである。 そしてこの炭素質レンガの製造の材料となる耐火物材
料は、炭素粉末と耐火骨材及びバインダーとなる熱硬化
性樹脂を配合して、これらを混合することによって調製
されている。
For bricks such as furnace materials and nozzles that are in contact with molten metal such as molten steel, in order to minimize the erosion due to the molten metal and increase the number of serviceable times, bricks with low wettability to the molten metal are demanded. Conventionally, carbonaceous bricks have been used as bricks. Carbonaceous bricks have reduced wettability to molten metal due to carbonaceous materials. The refractory material used as a material for producing the carbonaceous brick is prepared by blending a carbon powder, a refractory aggregate, and a thermosetting resin serving as a binder, and mixing them.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

しかし、炭素粉末は耐火骨材や熱硬化性樹脂に対する
混合性が悪いために、多量の炭素粉末を配合する場合に
は多量の溶剤を混ぜて炭素粉末の混練性を高めてやる必
要があるが、このように多量の溶剤を配合して耐火物材
料を調製すると、この耐火物材料を成形してレンガを作
成する際に多量の溶剤が揮発し、レンガの気孔率が高く
なって逆に溶湯に対する耐食性や耐摩耗性等が低下して
しまうことになるものであった。 また、バインダーとして使用される熱硬化性樹脂は、
粒度のばらつきが大きい耐火骨材と均一に混合するため
に液状で使用され、耐火物材料は粘度の高い混練物とし
て調製されている。従って配合の際の混練で耐火物材料
中に空気が混入すると抜けにくく、レンガを成形する際
にもこの空気が混入されるおそれがある。このように成
形時に空気が混入していると、成形圧を加えた際は空気
は圧縮されるが成形圧を解除すると空気は元の体積に戻
るためにレンガにクラックが生じるおそれがあり、この
クラックは加熱乾燥・硬化時などに拡大されてレンガと
して使用できなくなるおそれがあった。また熱硬化性樹
脂が液状であるために、レンガへの成形後の乾燥や硬化
の際に溶剤やモノマー等が揮散して割れを生じたり、場
合によっては急激なガスの発生で爆裂を生じたりするお
それもあった。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、溶剤
を多量に用いる必要なく炭素質粉末を均一に配合するこ
とができ、また熱硬化性樹脂バインダーとして液状のも
のを用いる必要なく耐火骨材を均一に配合することがで
きる耐火物材料を提供することを目的とするものであ
る。
However, carbon powder has poor mixing properties with refractory aggregates and thermosetting resins, so when compounding a large amount of carbon powder, it is necessary to increase the kneadability of the carbon powder by mixing a large amount of solvent. When a refractory material is prepared by blending such a large amount of solvent, a large amount of solvent is volatilized when the refractory material is formed to form a brick, and the porosity of the brick increases, and conversely, the molten metal becomes molten. However, the corrosion resistance, wear resistance, etc., of the steel sheet deteriorated. In addition, thermosetting resin used as a binder,
It is used in a liquid state to uniformly mix with a refractory aggregate having a large variation in particle size, and the refractory material is prepared as a kneaded material having a high viscosity. Therefore, if air is mixed into the refractory material during kneading during blending, it is difficult to remove the air, and there is a possibility that this air may be mixed when forming bricks. If air is mixed during molding in this way, when the molding pressure is applied, the air is compressed, but when the molding pressure is released, the air returns to the original volume, which may cause cracks in the bricks. The cracks may be enlarged during heating drying and curing, and may not be used as bricks. In addition, since the thermosetting resin is in a liquid state, during drying or hardening after molding into brick, the solvent or monomer etc. is volatilized and cracks occur, or in some cases explosion occurs due to rapid gas generation. There was also a risk of doing so. The present invention has been made in view of the above points, it is possible to uniformly blend carbonaceous powder without using a large amount of a solvent, and it is not necessary to use a liquid thing as a thermosetting resin binder. It is an object of the present invention to provide a refractory material capable of uniformly mixing an aggregate.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明に係る耐火物材料は、炭素粉末が熱硬化性樹脂
バインダーで固結された自硬化性炭素粉粒体と、耐火骨
材が熱硬化性樹脂バインダーと複合された自硬化性耐火
骨材粒とが配合されて成り、自硬化性炭素粉粒体と自硬
化性耐火骨材粒とは熱硬化性樹脂バインダーの含有率が
異なることを特徴とするものであり、以下本発明を詳細
に説明する。 自硬化性炭素粉粒体は炭素粉末を熱硬化性樹脂をバイ
ンダーとして固結させることによって、すなわち炭素粉
末粒子を熱硬化性樹脂で薄く被覆すると共にこの熱硬化
性樹脂を介して集結させることによって炭素粉末を固結
させて、固形の粉粒体として調製されているものであ
る。ここで、炭素粉末としては、炭素質の粉末であれば
一般に使用することができるものであり、例えば天然黒
鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス粉、木炭
粉、籾殻炭などを使用することができ、これらは一種単
独でもあるいは複数種混合してもいずれでも使用するこ
とができる、炭素粉末の粒径は特に限定されるものでは
ないが、1〜200μm程度が好ましい。またバインダー
として用いる熱硬化性樹脂も特に限定されるものではな
いが、加熱等することによって硬化する、すなわち自硬
化性を有する熱硬化性樹脂の半硬化状態(いわゆるBス
テージ状態)のものを使用するものであり、熱硬化性樹
脂のなかでもフェノール樹脂、メラミン樹脂、フラン樹
脂などが好適である。 自硬化性炭素粉粒体を作成するにあたっては、炭素粉
末と熱硬化性樹脂とを加圧ニーダーなどのニーダーに投
入し、これを水やアルコールなどの溶剤等とともに混練
したのちに混練物をニーダーから取り出し、これを押出
し成形機に投入してさらに混練しつつ押出して押出し成
形物を乾燥し、そしてこれを粉砕することによっておこ
なうことができる。 また、自硬化性炭素粉粒体を作成するにあたって、熱
硬化性樹脂の初期縮合物を調製する際に同時にこの熱硬
化性樹脂を炭素粉末の表面に付着させるようにしておこ
なうこともできる。これは本出願人によって特願昭61−
191083号として提供されている方法であり、例えばフェ
ノール樹脂の初期縮合物を調製するにあたって、反応容
器にフェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在下、炭
素粉末と混合しつつ反応させることによって、炭素粉末
の表面にフェノール樹脂を均一に付着させ、そしてこれ
を濾別して乾燥することによって、球形の粉粒体として
自硬化性炭素粉粒体を得ることができるものである。メ
ラミン樹脂やフラン樹脂においてもこの方法と同様にし
て自硬化性炭素粉粒体を得ることができる。メラミン樹
脂の場合にはフェノール樹脂の場合と同様に球形の粉粒
体として自硬化性炭素粉粒体を得ることができるが、フ
ラン樹脂の場合には一般的に球形の粉粒体に調製できな
いので、凍結乾燥等して用いることになる。 炭素粉末、特に黒鉛は一般的に樹脂と濡れが悪く、前
者の方法のように炭素粉末と樹脂とをニーダーで混練し
て自硬化性炭素粉粒体を調製する場合には、炭素粉末を
均一に分散させることが難しいと共に多量の炭素粉末を
配合することが難しいが、後者の方法のように熱硬化性
樹脂を合成する際に同時に炭素粉末を混合して自硬化性
炭素粉粒体を調製する場合にはこのような問題はなく、
炭素粉末を均一に分散させると共に多量の炭素粉末を配
合した自硬化性炭素粉粒体を容易に調製することができ
る。従って、本発明において自硬化性炭素粉粒体の調製
の方法は何等限定はされないが、後者の方法がより好ま
しいといえる。 上記のようにして自硬化性炭素粉粒体を作成するにあ
たって、炭素粉末が30重量%以上含有されるようにする
のが好ましい。炭素粉末の配合量の上限は特に設定され
ないが、99重量%程度まで炭素粉末を配合することが可
能である。炭素粉末が30重量%未満では、炭素粉末を配
合することによる溶湯との濡れを小さくする効果が不十
分になり、また炭素粉末の配合量を30重量%未満にする
と熱硬化性樹脂の配合量が70重量%以上の多量になり、
レンガが焼成される際の熱硬化性樹脂の炭化で発生する
ガス成分でレンガの気孔率が大きくなって、耐用度が低
下するおそれがある。また、自硬化性炭素粉粒体の大き
さは特に限定されるものではないが、5〜2000μm程度
の範囲のものが好ましい。尚、自硬化性炭素粉粒体には
炭素粉末の他に必要に応じてアルミナ、マグネシアなど
の粉粒体を配合することができ、さらに補強材や増量材
などとして繊維状のものや軽量骨材等を添加することも
できる。 また、自硬化性耐火骨材粒は耐火骨材と熱硬化性樹脂
バインダーとを複合化することによって固形の流動性の
ある粒子として調製されるものである。ここで、耐火骨
材としてはマグネシア、マグどロ、ドロマグ、ジルコ
ン、スピネル、珪砂等を用いることができ、特に限定さ
れるものではないが、その粒径は100μm〜10mm程度の
ものが好ましい。また自硬化性耐火骨材粒のバインダー
として用いる熱硬化性樹脂も特に限定されるものではな
いが、自硬化性炭素粉粒体のバインダーと同様に加熱等
することによって硬化する、すなわち自硬化性を有する
熱硬化性樹脂の半硬化状態のものを使用するものであ
り、自硬化性炭素粉粒体のバインダーと同様にフェノー
ル樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂などが好適である。 自硬化性耐火骨材粒は熱硬化性樹脂バインダーと混合
して乾燥粉砕することによって調製するようにしてもよ
いが、耐火骨材の表面を熱硬化性樹脂で被覆した、レジ
ンコーテッド粒の形態に調製して用いるようにするのが
よい。耐火骨材を熱硬化性樹脂バインダーで被覆して自
硬化性耐火骨材粒を調製するにあたっては、ドライホッ
トコート法、コールドコート法、セミホットコート法、
粉末溶剤法などでおこなうことができる。ドライホット
コート法は、固形樹脂を加熱した耐火骨材に添加して混
合し、砂による加熱によって固形樹脂を溶融させて溶融
樹脂で砂の表面を濡らして被覆させ、しかるのちにこの
混合を保持したまま冷却し、粒状でさらさらした自硬化
性耐火骨材粒を得る方法である。コールドコート法は、
樹脂をメタノールなどの溶剤に溶解して液状になし、こ
れを耐火骨材に添加して混合した後に溶剤を揮発させる
ことによって自硬化性耐火骨材粒を得る方法である。セ
ミホットコート法は、上記溶剤に溶解した樹脂を50〜90
℃程度に加熱した耐火骨材に添加混合して自硬化性耐火
骨材粒を得る方法である。粉末溶剤法は、固形樹脂を粉
砕し、この粉砕樹脂を耐火骨材に添加してさらにメタノ
ールなどの溶剤を添加し、これを混合して自硬化性耐火
骨材粒を得る方法である。以上いずれの方法においても
粒状でさらさらした自硬化性耐火骨材粒を得ることがで
きるが、作業性などの点においてドライホットコート法
が好ましい。またこのように自硬化性耐火骨材粒を調製
する混合の際に必要に応じて硬化剤、その他耐火骨材と
樹脂とを親和させるためのシランカップリング剤など各
種カップリング剤、またステアリン酸カルシムなどの骨
剤等を配合することができる。このようにして調製され
る自硬化性耐火骨材粒の大きさは特に限定されるもので
はないが、100μm〜10mm程度の範囲のものが好まし
い。また自硬化性耐火骨材粒において、熱硬化性樹脂バ
インダーの含有量は特に限定されるものではないが、1.
0〜10重量%の範囲で含有されるように調整するのが好
ましい。 上記のように調製される自硬化性炭素粉粒体と自硬化
性耐火骨材粒はいずれも固形の粒子であるために、目的
に応じて任意の割合で混ぜて均一に混合することがで
き、本発明に係る耐火物用材料を調製することができ
る。このように混合するにあたって、炭素粉末は熱硬化
性樹脂バインダーによって固結された自硬化性炭素粉粒
体として調製されているために、混合の際に炭素粉末が
飛散して作業環境を悪化させるようなことを防ぐことが
できるものであり、また炭素粉末を直接配合する場合の
ように多量の溶剤を混ぜるような必要なく炭素粉末の含
有量の高い耐火物用材料を調製することができるもので
ある。 このようにして自硬化性炭素粉粒体と自硬化性耐火骨
材粒とを混合して調製した耐火物材料を、型に充填した
り、突き固めたり、あるいは加圧して成形させたり、さ
らに炉で乾燥硬化させたりしてレンガを成形することが
でき、このレンガは使用時の溶湯の熱で硬化させたり焼
成させたりすることができる。このとき、耐火物材料に
必要に応じて水やエチレングリコール、油等の潤滑剤を
少量混ぜ、半乾式あるいは湿式状態にして上記と同様に
レンガに成形硬化させることもできる。このように本発
明に係る耐火物材料を用いて調製されるレンガにあっ
て、炭素粉末が配合されているために溶湯との濡れを小
さくして、耐食性や耐摩耗性を高めることができるもの
である。そして耐火物材料には多量の溶剤を配合する必
要がないために、溶剤の揮発によってレンガの気孔率が
高くなって耐食性や耐摩耗性等が低下するようなおそれ
がないものである。また熱硬化性樹脂バインダーは自硬
化性炭素粉粒体や自硬化性耐火骨材粒に含まれており、
液状の熱硬化性樹脂バインダーを配合する必要がないた
めに、液状の熱硬化性樹脂バインダーを配合して耐火物
材料を粘度の高い混練物として調製する場合のような、
空気が混入すると抜けにくくなるということがなく、レ
ンガへの空気の混入によるクラック発生のおそれがなく
なるものであり、また液状の熱硬化性樹脂の場合のよう
にレンガへの成形後の乾燥や硬化の際に溶剤やモノマー
等が揮散して割れを生じたり、急激なガスの発生で爆裂
を生じたりするようなおそれもなくなるものである。 ここで、本発明では、自硬化性炭素粉粒体と自硬化性
耐火骨材粒の熱硬化性樹脂バインダーの含有率は、両者
同一でなく、両者において異なる含有率になるように調
整されるものである。このように自硬化性炭素粉粒体と
自硬化性耐火骨材粒との熱硬化性樹脂バインダーの含有
率を異なるようにすると、成形したレンガにおいてバイ
ンダー量の相異による不均一な海−島模様が生じること
になり、バインダー量の相異する部分は強度的において
も熱膨張性においても異なる。そしてレンガ全体が均一
なバインダー量で成形されると、クラックが発生した場
合にはクラックは端から端まで伝播して大きくなり易い
が、このようにバインダー量の分布が不均一になるとバ
インダー量が異なる部分の境界でクラックの伝播が停止
し、クラックが端部にまで伝播して大きくなることを防
止することができるものである。クラックが端部から端
部にまで伝播して発生すると、レンガがこのクラックに
よって破損して溶湯が流出することになって非常に危険
であるが、自硬化性炭素粉粒体と自硬化性耐火骨材粒の
熱硬化性樹脂バインダーの含有率が異なるように調製す
ることによって、このようなことを有効に防ぐことがで
きるのである。炭素粉末のほうが耐火骨材よりも比表面
積が大きいために、一般的に自硬化性炭素粉粒体のほう
が自硬化性耐火骨材粒よりも熱硬化性樹脂バインダーの
含有率が高くなるが、クラックの伝播を上記のように有
効に低減するには、バインダー含有率の差が5重量%以
上あることが好ましい。
The refractory material according to the present invention is a self-curing carbon powder and a self-curing carbon powder compacted with a thermosetting resin binder, and a self-curing refractory aggregate in which a refractory aggregate is combined with a thermosetting resin binder. The self-curing carbon powder and the self-curing refractory aggregate particles are characterized in that the content of the thermosetting resin binder is different, and the present invention is described in detail below. explain. The self-curing carbon powder particles are obtained by consolidating the carbon powder with a thermosetting resin as a binder, that is, by coating the carbon powder particles thinly with the thermosetting resin and aggregating through the thermosetting resin. It is prepared by solidifying carbon powder to obtain a solid powder. Here, as the carbon powder, any carbonaceous powder that can be generally used, for example, natural graphite, artificial graphite, carbon black, coke powder, charcoal powder, chaff charcoal, etc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The particle size of the carbon powder is not particularly limited, but is preferably about 1 to 200 μm. The thermosetting resin used as the binder is not particularly limited, but a thermosetting resin which is cured by heating or the like, that is, a thermosetting resin having a self-curing property in a semi-cured state (so-called B-stage state) is used. Among them, a phenol resin, a melamine resin, a furan resin and the like are preferable among the thermosetting resins. In preparing the self-curing carbon powder, the carbon powder and the thermosetting resin are charged into a kneader such as a pressure kneader, kneaded with a solvent such as water or alcohol, and then the kneaded material is kneaded. The extruded product is put into an extruder, extruded while being further kneaded, and the extruded product is dried and crushed. Further, when preparing the self-curing carbon powder, the thermosetting resin can be attached to the surface of the carbon powder at the same time as preparing the initial condensate of the thermosetting resin. This was filed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 61-
For example, in preparing an initial condensate of a phenolic resin, a phenol and an aldehyde are reacted in a reaction vessel while mixing with a carbon powder in the presence of a catalyst. The phenol resin is uniformly adhered to the surface of the powder, and the phenol resin is separated by filtration and dried to obtain a self-hardening carbon powder as a spherical powder. For melamine resin and furan resin, self-hardening carbon powder can be obtained in the same manner as in this method. In the case of melamine resin, a self-hardening carbon powder can be obtained as a spherical powder like a phenol resin, but in the case of a furan resin, generally spherical powder cannot be prepared. Therefore, it is used after freeze-drying. Carbon powder, particularly graphite, generally has poor wettability with a resin.When preparing a self-curing carbon powder by kneading a carbon powder and a resin with a kneader as in the former method, the carbon powder is uniformly dispersed. It is difficult to mix a large amount of carbon powder together with the carbon powder, but as in the latter method, the carbon powder is mixed at the same time as the thermosetting resin is synthesized to prepare self-curing carbon powder granules If you do, there is no such problem,
It is possible to easily prepare a self-hardening carbon powder in which carbon powder is uniformly dispersed and a large amount of carbon powder is blended. Therefore, in the present invention, the method for preparing the self-curing carbon powder is not particularly limited, but the latter method is more preferable. In preparing the self-hardening carbon powder as described above, it is preferable that the carbon powder be contained in an amount of 30% by weight or more. The upper limit of the amount of the carbon powder is not particularly set, but it is possible to mix the carbon powder up to about 99% by weight. If the carbon powder content is less than 30% by weight, the effect of reducing the wetting with the molten metal by mixing the carbon powder becomes insufficient, and if the carbon powder content is less than 30% by weight, the content of the thermosetting resin is reduced. Becomes 70% by weight or more,
A gas component generated by carbonization of the thermosetting resin when the brick is fired may increase the porosity of the brick and reduce the durability. Further, the size of the self-hardening carbon powder is not particularly limited, but is preferably in the range of about 5 to 2000 μm. The self-hardening carbon powder may be mixed with powder such as alumina and magnesia, if necessary, in addition to the carbon powder. A material or the like can be added. The self-curing refractory aggregate particles are prepared as solid fluid particles by compounding the refractory aggregate and a thermosetting resin binder. Here, as the refractory aggregate, magnesia, maguro, dromag, zircon, spinel, silica sand and the like can be used, and it is not particularly limited, but the particle size is preferably about 100 μm to 10 mm. The thermosetting resin used as the binder for the self-curing refractory aggregate particles is also not particularly limited, but is cured by heating or the like in the same manner as the binder for the self-curing carbon powder, that is, the self-curing property. A thermosetting resin having a semi-cured state is used, and a phenol resin, a melamine resin, a furan resin, or the like is preferable as in the binder of the self-curing carbon powder. The self-curing refractory aggregate particles may be prepared by mixing with a thermosetting resin binder and drying and pulverizing, but the surface of the refractory aggregate is coated with a thermosetting resin, and the form of resin-coated particles is used. It is preferable to use it after preparing it. In preparing the self-curing refractory aggregate particles by coating the refractory aggregate with a thermosetting resin binder, a dry hot coating method, a cold coating method, a semi-hot coating method,
It can be performed by a powdered solvent method or the like. In the dry hot coating method, the solid resin is added to the heated refractory aggregate, mixed, heated by sand to melt the solid resin, wet the surface of the sand with the molten resin and coated, and then hold the mixture. This is a method of obtaining a self-hardening refractory aggregate particle which is cooled while being cooled and is granular. Cold coating method
In this method, a resin is dissolved in a solvent such as methanol to form a liquid, which is added to the refractory aggregate, mixed, and then the solvent is volatilized to obtain self-hardening refractory aggregate particles. The semi-hot coating method uses a resin dissolved in
In this method, self-hardening refractory aggregate particles are obtained by adding and mixing to a refractory aggregate heated to about ° C. The powder solvent method is a method of pulverizing a solid resin, adding the pulverized resin to a refractory aggregate, further adding a solvent such as methanol, and mixing the resulting mixture to obtain self-curing refractory aggregate particles. In any of the methods described above, granulated and free-flowing self-curing refractory aggregate particles can be obtained, but a dry hot coating method is preferred in terms of workability and the like. In addition, various kinds of coupling agents such as a curing agent, other silane coupling agents for making the refractory aggregate and the resin compatible with each other as necessary in the mixing for preparing the self-curing refractory aggregate particles, and stearic acid. Bones such as calcium can be added. The size of the self-curing refractory aggregate thus prepared is not particularly limited, but is preferably in the range of about 100 μm to 10 mm. Further, in the self-curing refractory aggregate particles, the content of the thermosetting resin binder is not particularly limited, 1.
It is preferable to adjust so as to be contained in the range of 0 to 10% by weight. Since the self-curing carbon powder and the self-curing refractory aggregate particles prepared as described above are both solid particles, they can be mixed uniformly at an arbitrary ratio according to the purpose. Thus, the refractory material according to the present invention can be prepared. In such mixing, since the carbon powder is prepared as a self-curing carbon powder solidified by a thermosetting resin binder, the carbon powder is scattered during the mixing, thereby deteriorating the working environment. It can prevent such a thing, and can prepare a high refractory material with a high carbon powder content without the need to mix a large amount of solvent as in the case of directly blending carbon powder. It is. The refractory material prepared by mixing the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate particles in this manner is filled in a mold, tamped, or molded by pressing, and further, The brick can be formed by drying and curing in a furnace, and the brick can be cured or fired by the heat of the molten metal at the time of use. At this time, if necessary, a small amount of a lubricant such as water, ethylene glycol, oil or the like may be mixed with the refractory material to form a semi-dry or wet state, and the brick may be molded and hardened in the same manner as described above. Thus, a brick prepared using the refractory material according to the present invention can reduce the wettability with the molten metal because carbon powder is blended, and can enhance corrosion resistance and wear resistance. It is. Further, since it is not necessary to mix a large amount of solvent in the refractory material, there is no possibility that the porosity of the brick is increased due to the volatilization of the solvent and the corrosion resistance, abrasion resistance and the like are reduced. The thermosetting resin binder is contained in the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate,
Since it is not necessary to mix a liquid thermosetting resin binder, such as when a refractory material is prepared as a highly viscous kneaded material by mixing a liquid thermosetting resin binder,
When air is mixed in, it does not become difficult to come out, and there is no danger of cracking due to air being mixed into bricks, and drying and hardening after molding into bricks as in the case of liquid thermosetting resin In this case, there is no danger that the solvent, monomer or the like volatilizes to cause cracks, or explosion occurs due to rapid generation of gas. Here, in the present invention, the content of the thermosetting resin binder of the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate is not the same, and is adjusted so as to be different in both. Things. When the content of the thermosetting resin binder between the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate particles is made different as described above, uneven sea-island due to the difference in the amount of the binder in the formed bricks. A pattern is generated, and the portions having different amounts of binder differ in both strength and thermal expansion. And if the entire brick is molded with a uniform binder amount, if cracks occur, the cracks are likely to propagate from one end to the other and become large. It is possible to prevent the propagation of cracks from stopping at the boundary between different portions and prevent the cracks from propagating to the ends and becoming large. If the crack propagates from one end to the other and forms, the brick will be damaged by the crack and the molten metal will flow out, which is very dangerous, but the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory By adjusting the content of the thermosetting resin binder in the aggregate particles to be different, such a situation can be effectively prevented. Because the carbon powder has a larger specific surface area than the refractory aggregate, the content of the thermosetting resin binder is generally higher in the self-hardening carbon powder granules than in the self-hardening refractory aggregate particles. In order to effectively reduce the propagation of cracks as described above, the difference in the binder content is preferably 5% by weight or more.

【実施例】【Example】

次に本発明を実施例によって例証する。 <自硬化性炭素粉粒体の製造例1> 反応容器にフェノールを770重量部、37%ホルマリン
を1328重量部、ヘキサメチレンテトラミンを80重量部仕
込み、さらに平均粒径が5μmの鱗片状黒鉛粉末を1362
重量部仕込み、これを混合攪拌しつつ60分を要して90℃
まで昇温し、そのまま3時間反応をおこなった。これを
冷却後、濾別して乾燥することによって、球形の自硬化
性炭素粉粒体を得た。この自硬化性炭素粉粒体は平均粒
径が130μmであり、黒鉛粉末の含有率は65重量%であ
った。 <自硬化性炭素粉粒体の製造例2> 平均粒径が5μmの鱗片状黒鉛粉末742重量部を加圧
ニーダーに入れ、これに固形レゾール型フェノール樹脂
の65%メタノール溶液615重量部を加え、これを30分間
混練した。この混練の後に風乾をおこなってメタノール
を飛散させ、次いで45℃にセットした乾燥機中に入れて
2時間乾燥し、さらに粗粉砕機で粉砕して、自硬化性炭
素粉粒体を得た。この自硬化性炭素粉粒体は粒径が1mm
アンダーであり、黒鉛粉末の含有率は65重量%であっ
た。 <自硬化性耐火骨材粒の製造例1> 平均粒径が200μmの電融マグネシア1000重量部を加
熱炉で160℃以上に加熱し、これをミキサーに投入して1
50〜160℃に調整し、ミキサーによって混練を開始する
と同時に固形ノボラック型フェノール樹脂を30重量部投
入し、次ぎに60秒後に水15重量部とヘキサメチレンテト
ラミン4.5重量部の混合水を投入し、崩壊を確認してか
ら30秒後にステアリン酸カルシウムを1重量部投入し、
そして30秒後に払い出すことによって、耐火骨材の表面
をフェノール樹脂で被覆した自硬化性耐火骨材粒を得
た。この自硬化性耐火骨材粒は平均粒径が210μmであ
り、電融マグネシアの含有率は96.6重量%であった。 <自硬化性耐火骨材粒の製造例2> 電融マグネシアの代わりに平均粒径が173μのフラタ
リー珪砂を用いるようにした他は、上記製造例1と同様
にして、平均粒径が180μmで、珪砂の含有率が96.6重
量%の自硬化性耐火骨材粒を得た。 実施例1−1〜1−3 <自硬化性炭素粉粒体の製造例1>で得たものと、<
自硬化性耐火骨材粒の製造例1>で得たものとを、第1
表に示す割合で混合して耐火物材料を調製した。 この耐火物材料を150g秤り採り、直径が45mmφのキャ
ビティを有する金型に充填し、200kgf/cm2で加圧成形を
おこなった。この成形物を予め150℃にセットした送風
乾燥機に入れて2時間乾燥硬化をおこない、一旦冷却を
おこなった後、再び250℃にセットした送風乾燥機に入
れ、2時間アフターキュアーしてテストピース用のレン
ガを得た。このようにして得たテストピースについて嵩
比重を測定した。 比較例1 自硬化性耐火骨材粒を配合せずに、自硬化性炭素粉粒
体のみを用い、あとは「実施例1−1〜1−3」と同様
にしてテストピース用のレンガを得た。 従来例1 ニーダーに平均粒径が5μmの鱗片状黒鉛粉末300重
量部と平均粒径200μmの電融マグネシア700gを入れ、
さらにエチレングリコールを30重量%含有する液状ノボ
ラック型フェノール樹脂(25℃における粘度15.5Pa・
s)を35重量部、硬化剤としてヘキサメチレンテトラミ
ンを5重量部加え、30分間混合をおこなった。得られた
配合物は手にベットリと付着する混練物であった。この
ものを150重量部秤り採り、あとは「実施例1−1〜1
−3」と同様に成形、乾燥、硬化させてテストピース用
のレンガを得た。 実施例2−1〜2−5 <自硬化性炭素粉粒体の製造例1>で得たものと、<
自硬化性耐火骨材粒の製造例2>で得たものとを、第2
表に示す割合で万能混合機によって2分間混合し、さら
に第2表に示す配合量の水を加えて5分間混合して耐火
物材料を調製した。得られた耐火物材料は手で握っても
手への付着は殆どないものであった。 この耐火物材料を150g秤り採り、これを直径45mmφの
型に入れ、55mmの高さになるように加圧成形した。これ
をあとは「実施例1−1〜1−3」と同様に乾燥、硬化
させてテストピース用のレンガを得た。 比較例2−1,2−2 自硬化性耐火骨材粒を配合せず自硬化性炭素粉粒体の
みを用い(比較例2−1)、あるいは自硬化性炭素粉粒
体を配合せず自硬化性耐火骨材粒のみを用い(比較例2
−2)、あとは「実施例2−1〜2−5」と同様にして
テストピース用のレンガを得た。 従来例2 従来例1で得た配合物を用い、「実施例2−1〜2−
5」と同様にして55mmの高さに成形すると共に、同様に
乾燥、硬化させてテストピース用のレンガを得た。 実施例3−1〜3−5 <自硬化性炭素粉粒体の製造例2>で得たものと、<
自硬化性耐火骨材粒の製造例2>で得たものとを、第3
表に示す割合で万能混合機によって2分間混合し、さら
に第2表に示す配合量のエチレングリコールを加えて5
分間混合して耐火物材料を調製した。得られた耐火物材
料は手で握っても手への付着は殆どないものであった。
あとはこの耐火物材料を用い、「実施例2−1〜2−
5」と同様にして55mmの高さに成形すると共に、同様に
乾燥、硬化させてテストピース用のレンガを得た。 比較例3−1,3−2 自硬化性耐火骨材粒を配合せず自硬化性炭素粉粒体の
みを用い(比較例3−1)、あるいは自硬化性炭素粉粒
体を配合せず自硬化性耐火骨材粒のみを用い(比較例3
−2)、あとは「実施例3−1〜3−5」と同様にして
テストピース用のレンガを得た。 上記のように250℃でアフターキューして得た各テス
トピース用のレンガについて、線膨張率、嵩比重、圧縮
強さを測定した。また各テストピース用のレンガを予め
1000℃にセットした電気炉に5分間入れて焼成し、これ
を取り出して目視で亀裂の有無を確認すると共にその直
後に水の中に投入して急冷した。この急冷したテストピ
ースを取り出して、目視で亀裂の有無を確認することに
よって耐スポーリング性を観察した。
The invention will now be illustrated by way of examples. <Production Example 1 of Self-Curing Carbon Granules> A reaction vessel was charged with 770 parts by weight of phenol, 1328 parts by weight of 37% formalin, and 80 parts by weight of hexamethylenetetramine, and further, flaky graphite powder having an average particle size of 5 μm. 1362
90 parts by weight, 60 minutes while mixing and stirring
The reaction was continued for 3 hours. This was cooled, filtered and dried to obtain a spherical self-hardening carbon powder. This self-hardening carbon powder had an average particle diameter of 130 μm and a graphite powder content of 65% by weight. <Production Example 2 of Self-Curable Carbon Powder> 742 parts by weight of flaky graphite powder having an average particle size of 5 μm was placed in a pressure kneader, and 615 parts by weight of a 65% methanol solution of a solid resol type phenol resin was added thereto. This was kneaded for 30 minutes. After the kneading, the mixture was air-dried to disperse methanol, then placed in a drier set at 45 ° C., dried for 2 hours, and further pulverized by a coarse pulverizer to obtain self-hardening carbon powder particles. This self-hardening carbon powder has a particle size of 1 mm
It was under, and the content of graphite powder was 65% by weight. <Production Example 1 of Self-Curing Refractory Aggregate Particles> 1000 parts by weight of electrofused magnesia having an average particle size of 200 μm was heated to 160 ° C. or more in a heating furnace, and the mixture was charged into a mixer.
Adjusted to 50 to 160 ° C., at the same time as starting kneading with a mixer, 30 parts by weight of a solid novolak type phenolic resin was added, and then 60 seconds later, 15 parts by weight of water and 4.5 parts by weight of hexamethylenetetramine were added, 30 seconds after confirming the collapse, 1 part by weight of calcium stearate is added,
Then, after 30 seconds, the self-hardening refractory aggregate particles in which the surface of the refractory aggregate was coated with a phenol resin were obtained. The self-curing refractory aggregate particles had an average particle size of 210 μm and a content of electrofused magnesia of 96.6% by weight. <Production Example 2 of Self-Curing Refractory Aggregate Particles> In the same manner as in Production Example 1 above, except that futurary silica sand having an average particle size of 173 μ was used instead of electrofused magnesia, the average particle size was 180 μm. Thus, self-hardening refractory aggregate particles having a silica sand content of 96.6% by weight were obtained. Examples 1-1 to 1-3 <Production Example 1 of Self-Curing Carbon Powder>
The same as that obtained in Production Example 1> of self-curing refractory aggregate
Refractory materials were prepared by mixing at the ratios shown in the table. 150 g of this refractory material was weighed, filled into a mold having a cavity having a diameter of 45 mmφ, and subjected to pressure molding at 200 kgf / cm 2 . This molded product was placed in a blow dryer set at 150 ° C. in advance, dried and cured for 2 hours, cooled once, placed again in a blow dryer set at 250 ° C., after-cured for 2 hours, and tested. I got a brick for it. The test piece thus obtained was measured for bulk specific gravity. Comparative Example 1 Self-curing refractory aggregate particles were not blended, and only the self-curing carbon powder was used. Thereafter, a brick for a test piece was prepared in the same manner as in "Examples 1-1 to 1-3". Obtained. Conventional Example 1 300 parts by weight of flaky graphite powder having an average particle size of 5 μm and 700 g of electrofused magnesia having an average particle size of 200 μm were put into a kneader.
Furthermore, a liquid novolak type phenol resin containing 30% by weight of ethylene glycol (having a viscosity of 15.5 Pa ·
35 parts by weight of s) and 5 parts by weight of hexamethylenetetramine as a curing agent were added and mixed for 30 minutes. The resulting composition was a kneaded material that adhered to the hands. This product was weighed and weighed at 150 parts by weight.
In the same manner as in "-3", molding, drying and curing were performed to obtain a brick for a test piece. Examples 2-1 to 2-5 <Production Example 1 of Self-Curing Carbon Powder>
The same as that obtained in Production Example 2> of self-curing refractory aggregate
The mixture was mixed for 2 minutes using a universal mixer at the ratios shown in the table, and water was added in the amount shown in Table 2 and mixed for 5 minutes to prepare a refractory material. The obtained refractory material hardly adhered to the hand even when grasped by hand. 150 g of this refractory material was weighed, placed in a mold having a diameter of 45 mmφ, and pressed to a height of 55 mm. This was dried and cured in the same manner as in "Examples 1-1 to 1-3" to obtain a brick for a test piece. Comparative Examples 2-1 and 2-2 Only the self-curing carbon particles were used without blending the self-curing refractory aggregate particles (Comparative Example 2-1) or without blending the self-curing carbon particles. Using only self-hardening refractory aggregate particles (Comparative Example 2
-2) Then, bricks for test pieces were obtained in the same manner as in "Examples 2-1 to 2-5". Conventional Example 2 Using the compound obtained in Conventional Example 1, "Examples 2-1 to 2-
In the same manner as in 5), the resin was molded to a height of 55 mm, and dried and cured in the same manner to obtain a brick for a test piece. Examples 3-1 to 3-5 <Production Example 2 of Self-Curable Carbon Granules>
The same as that obtained in Production Example 2> of self-hardening refractory aggregate
Mix for 2 minutes with a universal mixer at the ratios shown in the table, and add ethylene glycol in the amount shown in Table 2 to obtain 5
Mix for minutes to prepare the refractory material. The obtained refractory material hardly adhered to the hand even when grasped by hand.
Then, using this refractory material, "Examples 2-1 to 2-
In the same manner as in 5), the resin was molded to a height of 55 mm, and dried and cured in the same manner to obtain a brick for a test piece. Comparative Examples 3-1 and 3-2 Only the self-curing carbon powder was used without blending the self-curing refractory aggregate particles (Comparative Example 3-1), or the self-curing carbon powder was not blended. Using only self-hardening refractory aggregate particles (Comparative Example 3
-2) Then, bricks for test pieces were obtained in the same manner as in "Examples 3-1 to 3-5". The linear expansion coefficient, bulk specific gravity, and compressive strength of each test piece brick obtained by after-cueing at 250 ° C. as described above were measured. In addition, bricks for each test piece must be
It was placed in an electric furnace set at 1000 ° C. for 5 minutes, fired, taken out, visually checked for cracks, and immediately put into water to be rapidly cooled. The quenched test piece was taken out, and the spalling resistance was observed by visually checking for cracks.

【発明の効果】【The invention's effect】

上述のように本発明は、炭素粉末が熱硬化性樹脂バイ
ンダーで固結された自硬化性炭素粉粒体と、耐火骨材が
熱硬化性樹脂バインダーと複合された自硬化性耐火骨材
粒とを配合するよにしたものであるから、炭素粉末は熱
硬化性樹脂バインダーによって固結された自硬化性炭素
粉粒体として調製されているために、炭素粉末を直接配
合する場合のように多量の溶剤を混ぜるような必要なく
炭素粉末を均一に混合することができ、成形したレンガ
が溶剤の揮発によってポーラスになるようなことがなく
なって、溶湯に対する耐食性や耐摩耗性を高めることが
できるものであり、また耐火骨材は熱硬化性樹脂バイン
ダーと複合された自硬化性耐火骨材粒として調製されて
いるために、液状の熱硬化性樹脂バインダーを配合する
必要なく耐火骨材を均一に配合するができ、液状の熱硬
化性樹脂バインダーを配合して耐火物材料を粘度の高い
混練物として調製する場合のような、空気が混入すると
抜けにくくなるということがなく、レンガへの空気の混
入によるクラック発生のおそれがなくなるものである。
また、自硬化性炭素粉粒体と自硬化性耐火骨材粒とは熱
硬化性樹脂バインダーの含有率が異なるので、成形した
レンガにおいてバインダー量の相違による不均一な海−
島模様が生じることになり、レンガにクラックが発生し
てもバインダー量の異なる部分の境界でクラックの伝播
が停止し、クラックが端部にまで伝播して大きくなるこ
とを防止することができるものである。
As described above, the present invention relates to a self-curing carbon powder particle in which carbon powder is consolidated with a thermosetting resin binder, and a self-curing refractory aggregate particle in which refractory aggregate is combined with a thermosetting resin binder. Since the carbon powder is prepared as a self-curing carbon powder solidified by a thermosetting resin binder, as in the case of directly blending the carbon powder, The carbon powder can be uniformly mixed without the need to mix a large amount of solvent, and the molded brick does not become porous due to volatilization of the solvent, and the corrosion resistance and abrasion resistance to the molten metal can be increased. Since the refractory aggregate is prepared as self-curing refractory aggregate particles combined with a thermosetting resin binder, the refractory aggregate can be used without the need to mix a liquid thermosetting resin binder. Can be blended together, as in the case of blending a liquid thermosetting resin binder to prepare a refractory material as a highly viscous kneaded material, it does not become difficult to remove when air is mixed in, This eliminates the risk of cracking due to the incorporation of air.
In addition, since the content of the thermosetting resin binder is different between the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate, the unevenness due to the difference in the amount of the binder in the molded brick is not uniform.
Even if an island pattern occurs, even if a crack occurs in the brick, the propagation of the crack stops at the boundary of the portion with a different binder amount and can prevent the crack from spreading to the end and becoming large. It is.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭素粉末が熱硬化性樹脂バインダーで固結
された自硬化性炭素粉粒体と、耐火骨材が熱硬化性樹脂
バインダーと複合された自硬化性耐火骨材粒とが配合さ
れて成り、自硬化性炭素粉粒体と自硬化性耐火骨材粒と
は熱硬化性樹脂バインダーの含有率が異なることを特徴
とする耐火物用材料。
1. A self-curing carbon powder body in which carbon powder is consolidated with a thermosetting resin binder, and a self-curing refractory aggregate particle in which a refractory aggregate is combined with a thermosetting resin binder. A material for refractories, characterized in that the content of the thermosetting resin binder is different between the self-hardening carbon powder and the self-hardening refractory aggregate.
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