JPH01131055A - 不焼成耐火物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は不焼成耐火物の製造方法に関し、特に、アル
ミナ−カーボン質耐火物の製造方法に関するものである
。

〔従来技術とその問題点〕

耐火物は過酷な熱的化学的な条件下におかれるため、優
れた耐食性と耐熱スポーリング性が要求される。特に、
取鍋やタンデイシュの下部に装着されて溶鋼の流量調整
に使用されるスライディングノズルプレート（以下ＳＮ
プレートと云う）は、溶鋼流による急激な熱衝撃や摩耗
等の物理的損傷を受け、且つ化学的侵食作用も受けるの
で、通常の耐火物より優れた耐熱スポーリング性、耐摩
耗性、耐食性が要求される。

ＳＮプレートとして現在は主としてアルミナ−カーボン
質材料が使用されているが、上記のように過酷な操業状
況に対応するためにより一層の耐用性の向上が要求され
ている。

上記要求を満たすために、材料面でより耐食性と耐熱ス
ポーリング性が期待できるジルコニアを混入することが
検討されるべきであるが、ジルコニアは１０００°Ｃ〜
１２００°Ｃ付近で相転移があるため、通常の方法で加
圧成形し焼成しても、優れた耐食性と耐熱スポーリング
性を発揮する焼成体を得ることが出来ない欠点がある。

また、単なる混練をしただけの坏土をフリクションプレ
ス等で成形すると成形後の素地の組織は比較的均一とな
るが、熱応力により発生した亀裂は直線状になり、この
亀裂が急速に広がって耐食性を低下させることになる。

このように上記の要求を満足するためには、材料面だけ
でなく、混練、成形、硬化処理等の製造工程の検討も充
分になされる必要がある。

〔問題点を解するための手段〕

この発明は上記従来の問題に鑑みて提案されたものであ
って、より一層の高い耐食性と耐スポーリング性を有す
るアルミナ−カーボン質不焼成耐火物を製造する方法を
提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するためにこの発明は耐火骨材にアルミ
ナの他にジルコニアを加え、更に製造過程で造粒するよ
うにし、低温でのキユアリングで強度を発現するように
したものである。

即ち、Ａ１□０３９５重量％以上を含むアルミナ質耐火
原料６０〜９０重量％、熱分解性カーボンブランク３〜
１０重量％、ＺｒＯ２含有量が９０重量％以上で４４μ
ｍ以下の粒径である非安定化ジルコニア微粉５〜３０重
量％、バインダーとしての液状フェノールレジンを３〜
１０重量％配合して混練し、造粒した後成形し、更に、
１５０〜３００℃で熱硬化処理をしたものである。

〔作用〕

上記に於いてアルミナ質耐火原料は従来同様耐火骨材と
して不可欠である。このアルミナ質耐火原料が６０重量
％より少ないと以下に列記する他の原料の混入量が増加
するためにそれぞれに応した不都合が生じる。９０重量
％以上になると耐熱スポーリング性に劣ることになり、
不都合である。

上記カーボンブランクは３〜１０重量％加えられる。こ
のカーボンブランクが３重量％以下であると耐熱スポー
リング性が充分でなく、また、１０重量％以上になると
大きな強度を得ることが出来ず、また酸化による損耗が
大きくなり耐酸化摩耗性や耐食性が劣化する。

上記非安定化ジルコニアは融点が２９５０℃であり、昇
温時１０００〜１２００℃に於いて相移転により収縮し
、１６５０℃までの膨張率は略０゜２〜０．７まで、と
比較的小さい。従って、ＺｒＯ□を配合することによっ
てより一層の耐食性と耐熱スポーリング性を発現する。

この非安定化ジルコニアは９０％以上のＺｒＯ□を含有
している必要がある。この割合よりＺｒＯ□の量が少な
いと充分な効果を期待出来ない。非安定化ジルコニア微
粉の有効な添加量は、５〜３０重量％と推定される。添
加量が５重量％以下ではジルコニアの効果が発揮されな
く、３０重量％以上を越えると煉瓦の急加熱冷却時にお
いて、上記相転位の結果、煉瓦のマトリックスでの膨張
収縮挙動が顕著になり、亀裂を発生し易くなり、耐食性
の低下も生じ好ましくない。

更に、この非安定化ジルコニアは粒径が４４μｍ以下の
微粉として添加される。実験結果によると粒径が４４μ
ｍ以上であると耐熱スポーリング性の低下がみられて好
ましくない。

バインダーとして添加される液状フェノールレジンは常
温混練ができる点で非常に有益である。

このフェノールレジンは上記アルミナ質耐火原料とカー
ボンブランクと非安定化ジルコニアの全量に対して３〜
１０重量％混入される。このフェノールレジンの添加量
が３重量％以下であるとキユアリング後に充分な強度を
発現することが出来ず、逆に、１０重量％以上添加する
と耐食性が劣るので好ましくない。

この発明では上記３つの原料とバインダーを混入して混
練した後造粒され、その後に加圧成形される。この造粒
には、９〜１０重量％の液体量が必要であるので、上記
フェノールレジン量が９〜１０重量％に満たない場合は
水が添加されて混練される。造粒された坏土を低温乾燥
により適度に揮発分を調整した後に成形すると、素地内
に微小な造粒子空隙が形成される。この空隙は熱応力に
より発生した亀裂の進展の迂回、あるいは分岐作用を行
い、結果的に亀裂の進展を小さくし耐熱スポーリング性
の向上に寄与するものと考えられる。

上記のように成形された煉瓦は低温のキユアリングで硬
化される。すなわち不焼成によって硬化される。フェノ
ールレジンをバインダーとする低温のキユアリングは煉
瓦内からのガスの放出により耐食性を向上させることが
出来、また、焼成品に比べて体積安定性にやや劣る（上
記相移転にも起因する）ため、かえって熱衝撃による熱
応力の緩和作用が大きくなり、結果として耐熱スポーリ
ング性が高くなる。

〔実施例〕

以下にＳＮプレートを製造する場合を例に本発明の実施
例ならびに比較例を示す。

第１表に本発明にかかる煉瓦と比較例の煉瓦の配合例な
らびに試作煉瓦の作製方法を示す。比較例１は従来の焼
成によるものである。混練はアジテータパンを用いて行
い、次いで６０℃の熱風乾燥器内で坏土の揮発分調整（
残留揮発分が坏土に対して２．０〜２．４％になるよう
にする。）を行ったのち、５００トンフリクシヨンプレ
スを用いて取鍋用ＳＮプレートの形状に成形した。この
成形体をＳｉＣ製のサガーに入れ、周囲にコークスプリ
ーズを充填したのち、１２００°Ｃで５ｈｒ電気炉中で
焼成した。比較例２．３はジルコニアの細粒１〜０．０
７４ｍ又は微粉０．０４４ｎ以下を配合したものであり
、試作方法は比較例】と同様である。

比較例４〜７は素地を２００°Ｃ１空気中でのキユアリ
ングによるものである。

実施例１〜３はバインダーに水を加えて液体量を多くし
、坏土の造粒を行い、以下同様に揮発分調整、成形、キ
ユアリングを行った。

（以下余白） このようにして造られたＳＮプレートの特性値ならびに
実機使用結果を第２表に示す。第２表からも明らかな如
く非安定化ジルコニアを細粒、微粉でそれぞれ配合し、
１２００℃で焼成した比較例２．３は常温、ならびに１
４００°Ｃにおける曲げ強度が低く好ましくない。また
、従来品である比較例１に比べ耐スポーリング性は優れ
るものの耐ＮｆｉＩｗＡ性は劣っている。これは先に述
べたようにジルコニアの添加によりマイクロクランクを
生じることに起因すると考えられる。

比較例４〜７は造粒処理を行わずに成形、キユアリング
したものである。比較例４では耐溶鋼性ならびに耐スポ
ーリング性の向上が図られており、キユアリングの効果
がみられる。

比較例５．６は比較例２．３に比べ、耐溶鋼性ならびに
強度特性が顕著に向上しており、比較例４と同様キユア
リングの効果によるものと判断される。一方、ジルコニ
ア細粒を配合した比較例５は、ジルコニアを配合してい
ない比較例４に比べ耐スポーリング性に劣るが、ジルコ
ニア微粉を配置１ 合した比較例６では優れている。従ってジルコニア細粒
の配合は、たとえキユアリング品に配合する場合でも効
果を生じず逆効果となり不適当であるといえる。

比較例７はジルコニア微粉量をさらに多く配合したもの
であり、耐食性ならびに耐スポーリング性の向上効果が
見られる。

実施例１〜３はジルコニア微粉を添加し更に坏土の造粒
処理を行い、成形後キユアリング処理したものである。

造粒処理により気孔率が若干増加している。耐溶鋼性は
造粒処理していない比較例６．７に比べほぼ同等である
が、耐スポーリング性において効果がみられる。

ここで、溶鋼試験ならびにスポーリング試験による評価
方法の概要を説明する。

溶鋼侵食試験は、高周波炉に試料を内張すして１６５０
℃で３ｈｒの溶銅侵食試験を行った。侵食量は試料の中
央部を長平方向に切断し、断面の侵食面積を測定した。

溶鋼侵食指数は、比較例１を１００として各試料の侵食
量の相対値で示した。

また、スポーリング試験は高周波炉で１６５０℃に保持
した溶鋼中に３０Ｘ３０Ｘ２３０ｍの角柱形試料を３分
間浸漬した後、引き上げ、大気中１５分間放冷する急加
熱、冷却操作を２サイクル行った。耐スポーリング性の
評点は各試料の中央部を切断し、内部に発生した亀裂の
長さを測定し、合計長さで求めた。スポーリング指数は
比較例１のスポーリングの評点を１００として各試料の
評点を相対値で示した。

上記の実験結果より、非安定化ジルコニア微粉の配合、
坏土の造粒、不焼成化により耐用性の優れたＳＮプレー
トが得られたので、試作したＳＮプレートをピッチ含浸
、ベーキング処理した後、取鍋で使用した。その結果、
第２表下欄に示すように従来品（比較例１）は平均７．
０チヤージ（ｎ−３）　　（ｎは取鍋で使用したＳＮプ
レートの試験個数）であったっが、非安定化ジルコニア
微粉、坏土の造粒、不焼成化の相乗効果により耐用性が
平均２チャージ余り向上した。

以上ＳＮプレートのみについて説明したが、この発明は
ＳＮプレートばかりでなく、ＳＮプレートと同等あるい
はそれ以上の熱的あるいは化学的条件に曝される耐火物
に利用できることば勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るＳＮプレートの製造方法は
アルミナ−カーボン質のＳＮプレート材質に非安定化ジ
ルコニア微粉を配合するとともに、坏土の造粒、成形体
のキユアリングによる硬化を行うことを特徴としている
。これにより耐食性、耐久ポーリング性が向上し、耐用
性が高められる効果が得られる。

また、これにより、ユーザサイドでは製鋼プロセスの作
業性が高められる効果を生じる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ａｌ＿２Ｏ＿３９５重量％以上を含むアルミナ質耐火原
   料６０〜９０重量％、熱分解性カーボンブラック３〜１
   ０重量％、ＺｒＯ＿２含有量が９０重量％以上で４４μ
   ｍ以下の粒径である非安定化ジルコニア微粉５〜３０重
   量％、バインダーとしての液状フェノールレジンを３〜
   １０重量％配合して混練し、造粒した後成形し、更に、
   １５０〜３００℃で熱硬化処理ををすることを特徴とす
   る不焼成耐火物の製造方法