JPH02217354A - マグネサイト―炭素系耐火物 - Google Patents
マグネサイト―炭素系耐火物Info
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- JPH02217354A JPH02217354A JP1303029A JP30302989A JPH02217354A JP H02217354 A JPH02217354 A JP H02217354A JP 1303029 A JP1303029 A JP 1303029A JP 30302989 A JP30302989 A JP 30302989A JP H02217354 A JPH02217354 A JP H02217354A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は炭素含有耐火物、特に金属加工装置、たとえば
製鋼用アーク炉、制用とりべ、とりべ炉、および特に塩
基性酸素炉(BOF)など高強度および高スラグ抵抗性
を備えた耐火ライニングを必要とする場合に適したマグ
ネサイト−炭素含有耐火れんかに関する。
製鋼用アーク炉、制用とりべ、とりべ炉、および特に塩
基性酸素炉(BOF)など高強度および高スラグ抵抗性
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ネサイト−炭素含有耐火れんかに関する。
(発明の背景)
炭素含有塩基性耐火れんがが塩基性酸素炉に長年用いら
れてきた。たとえば米国ではピッチ結合および焼成ピッ
チ含浸マグネサイトれんがが1960年代初期以来用い
られている。他の国々では異なる慣習が採用されている
。たとえば欧州ではピッチ結合および焼成ピッチ含浸ド
ロマイトれんがが用いられている0日本では比較的多量
の石灰を含む焼成ピッチ含浸塩基性れんが(たとえば3
0%CaOおよび70%MgG)が用いられている。
れてきた。たとえば米国ではピッチ結合および焼成ピッ
チ含浸マグネサイトれんがが1960年代初期以来用い
られている。他の国々では異なる慣習が採用されている
。たとえば欧州ではピッチ結合および焼成ピッチ含浸ド
ロマイトれんがが用いられている0日本では比較的多量
の石灰を含む焼成ピッチ含浸塩基性れんが(たとえば3
0%CaOおよび70%MgG)が用いられている。
1970年代後期および1980年代初期に、マグネサ
イト−炭素れんがの導入によりBOF技術に大幅な進歩
が実現された。伝統的に用いられてきたれんがと異なり
、これらのれんがはグラファイトを含有していた。若干
の場合にスリランカ脈状(vein)グラファイトが用
いられたが、フレーク状グラファイトが最も多く用いら
れた。これらのマグネサイト−炭素れんがは一般に約8
〜30%に及ぶ高い炭素含量を有するが、伝統的なれん
がは一般に最高5%の炭素を含有していた。
イト−炭素れんがの導入によりBOF技術に大幅な進歩
が実現された。伝統的に用いられてきたれんがと異なり
、これらのれんがはグラファイトを含有していた。若干
の場合にスリランカ脈状(vein)グラファイトが用
いられたが、フレーク状グラファイトが最も多く用いら
れた。これらのマグネサイト−炭素れんがは一般に約8
〜30%に及ぶ高い炭素含量を有するが、伝統的なれん
がは一般に最高5%の炭素を含有していた。
塩基性酸素炉にマグネサイト−炭素れんがを用いること
により炉のライニング交換(reline)の間隔が実
際に延長されたが、初期の試みにおいて、これらのれん
がの性能を熱間強度および耐酸化性の向上により改良し
うることが分かった。その結果、粉末状金属を含有する
マグネサイト−炭素れんがが開発された。これらのれん
がは米国特許第4.306.030号明細書に記載され
ている。これらのれんかに用いられた金属はアルミニウ
ム、ケイ素およびマグネシウムであった。これらの金属
はれんがの透過性を低下させ、かつ他の場合には炭素を
酸化する酸素を消費することにより、耐酸化性を向上さ
せた。この工業界で一般に用いられ、またここで用いる
“マグネサイト−炭素れんが”という語は、グラファイ
トを死焼マグネサイトまたはマグネシアと共に含有する
れんがにおいて、8重量%以上の炭素を含有するものを
表わす。
により炉のライニング交換(reline)の間隔が実
際に延長されたが、初期の試みにおいて、これらのれん
がの性能を熱間強度および耐酸化性の向上により改良し
うることが分かった。その結果、粉末状金属を含有する
マグネサイト−炭素れんがが開発された。これらのれん
がは米国特許第4.306.030号明細書に記載され
ている。これらのれんかに用いられた金属はアルミニウ
ム、ケイ素およびマグネシウムであった。これらの金属
はれんがの透過性を低下させ、かつ他の場合には炭素を
酸化する酸素を消費することにより、耐酸化性を向上さ
せた。この工業界で一般に用いられ、またここで用いる
“マグネサイト−炭素れんが”という語は、グラファイ
トを死焼マグネサイトまたはマグネシアと共に含有する
れんがにおいて、8重量%以上の炭素を含有するものを
表わす。
金属含有れんがの導入によって[lOF耐火技術の分野
に著しい改良がもたらされたが、さらに改良を要するこ
とが明らかになった。
に著しい改良がもたらされたが、さらに改良を要するこ
とが明らかになった。
(発明の要約)
本発明の目的は、金属加工装置、特に塩基性酸素炉にお
いて金属含有マグネサイト−炭素れんかに代わる改良さ
れたれんがを提供することである。
いて金属含有マグネサイト−炭素れんかに代わる改良さ
れたれんがを提供することである。
これらの改良れんがは金属含有れんがより耐火性が大き
く、スラグ攻撃を受けにくい。
く、スラグ攻撃を受けにくい。
要約すると、本発明は金属不含の耐火物を製造するため
の配合物において、約70〜92重量%の高純度マグネ
サイトおよびこれに対応して約8〜30重量%の高純度
グラファイト、ならびにこれらマグネサイトおよびグラ
ファイト100重量%に対し約1.5〜6重量%の炭質
結合剤からなり;該マグネサイトが少なくとも約98%
MgO、および好ましくは約0.03%以下の酸化ホウ
素、約0.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/S
iO2重量比約2以上を有し、該グラファイトが強熱t
Ii量(LOI)により測定して少なくとも約98%の
炭素を含有し、かつ該グラファイトの粒子の大部分は一
65メツシュである配合物である。また本発明は得られ
る耐火付形物、特にれんが、および後記のようにこのれ
んがを用いた、長い寿命をもつ塩基性酸素炉用ライナ−
である。
の配合物において、約70〜92重量%の高純度マグネ
サイトおよびこれに対応して約8〜30重量%の高純度
グラファイト、ならびにこれらマグネサイトおよびグラ
ファイト100重量%に対し約1.5〜6重量%の炭質
結合剤からなり;該マグネサイトが少なくとも約98%
MgO、および好ましくは約0.03%以下の酸化ホウ
素、約0.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/S
iO2重量比約2以上を有し、該グラファイトが強熱t
Ii量(LOI)により測定して少なくとも約98%の
炭素を含有し、かつ該グラファイトの粒子の大部分は一
65メツシュである配合物である。また本発明は得られ
る耐火付形物、特にれんが、および後記のようにこのれ
んがを用いた、長い寿命をもつ塩基性酸素炉用ライナ−
である。
添付の図面において、第1図はマグネサイトの酸化ホウ
素含量の影響を表わすグラフであり、第2図はマグネサ
イトのCaO/5iOi比の影響を表わすグラフである
。
素含量の影響を表わすグラフであり、第2図はマグネサ
イトのCaO/5iOi比の影響を表わすグラフである
。
(詳細な説明)
本発明の本質的要素は高純度マグネサイトおよび高純度
グラファイトである0両者が後記の純度をもつことが必
須である。またここに述べるメ・ノシヱサイズはすべて
タイラーメッシュサイズである。
グラファイトである0両者が後記の純度をもつことが必
須である。またここに述べるメ・ノシヱサイズはすべて
タイラーメッシュサイズである。
マグネサイトについては、これが少なくとも約98%の
MgOを含有すること、および酸化ホウ素置0.03%
以下、シリカ約0.3%以下の含量であること、ならび
にCab/Sing重量比約2以上を有することが必要
である。グラファイトについては、これは強熱減11(
LOI)により約98%以上の炭素を含有し、大部分の
粒子が一65メツシュ以下であり、好ましくは用いるグ
ラファイトの少なくとも約75重量%、きわめて好まし
くは約95重量%が一65メツシュ以下の粒径をもつ、
フレーク状グラファイトまたは脈状グラファイト、たと
えばスリランカブラファイト微粒子を用いることが好ま
しい。
MgOを含有すること、および酸化ホウ素置0.03%
以下、シリカ約0.3%以下の含量であること、ならび
にCab/Sing重量比約2以上を有することが必要
である。グラファイトについては、これは強熱減11(
LOI)により約98%以上の炭素を含有し、大部分の
粒子が一65メツシュ以下であり、好ましくは用いるグ
ラファイトの少なくとも約75重量%、きわめて好まし
くは約95重量%が一65メツシュ以下の粒径をもつ、
フレーク状グラファイトまたは脈状グラファイト、たと
えばスリランカブラファイト微粒子を用いることが好ま
しい。
材料の純度に関しては、配合物中のホウ素およびシリカ
の量が得られる製品に及ぼす影響のためこの量を最小限
に抑える必要があるので、これが重要となる。?ダネサ
イト粒が炭素の存在下に高温で、特に塩基性酸素炉内に
生じる高温で安定であるために、低いホウ素含量が要求
される。
の量が得られる製品に及ぼす影響のためこの量を最小限
に抑える必要があるので、これが重要となる。?ダネサ
イト粒が炭素の存在下に高温で、特に塩基性酸素炉内に
生じる高温で安定であるために、低いホウ素含量が要求
される。
完全には分かっていないが、本発明のれんがの熱安定性
が向上したのは、炭素と反応してSiOガスおよびCO
ガス−これらは気化して、得られるれんがの強度を低下
させる−を生じる可能性のあるシリカの量が限られてい
るという事実にも起因すると考えられる。
が向上したのは、炭素と反応してSiOガスおよびCO
ガス−これらは気化して、得られるれんがの強度を低下
させる−を生じる可能性のあるシリカの量が限られてい
るという事実にも起因すると考えられる。
前記のCab/Sing比も、炭素の存在下に高温でマ
グネサイト結晶粒の安定性を保証するのに重要である。
グネサイト結晶粒の安定性を保証するのに重要である。
材料の割合に関しては、前記のように約70〜92重冊
%の高純度マグネサイト、およびこれに対応して約8〜
30重量%の高純度グラファイトを使用すべきである。
%の高純度マグネサイト、およびこれに対応して約8〜
30重量%の高純度グラファイトを使用すべきである。
マグネサイトの粒径またはグレードサイズは決定的でな
い;これはこの種類のれんがの製造に通常用いられるも
のである。
い;これはこの種類のれんがの製造に通常用いられるも
のである。
またグラファイトに関しては、これは前記の粒径てなけ
ればならない、グラファイトの耐酸化性はグラファイト
p<微小になるのに伴って低下すること、およびマグネ
サイト−炭素れんがの熱伝導率はグラファイトの粒径が
小さくなるのに伴って低下することが知られているが、
以外にもグラファイトの純度の増大、およびこれと高純
度マグネサイトの組合せによってこれらの先行技術の問
題点が克服され、耐熱性の向上したれんがが得られるこ
とが見出された。
ればならない、グラファイトの耐酸化性はグラファイト
p<微小になるのに伴って低下すること、およびマグネ
サイト−炭素れんがの熱伝導率はグラファイトの粒径が
小さくなるのに伴って低下することが知られているが、
以外にもグラファイトの純度の増大、およびこれと高純
度マグネサイトの組合せによってこれらの先行技術の問
題点が克服され、耐熱性の向上したれんがが得られるこ
とが見出された。
配合物中には熱分解に際して高水準の炭素、すなわち約
25重量%以上の炭素を与える炭質結合剤も存在しなけ
ればならない、その例はいずれかのノボラックもしくは
レゾール樹脂、タール、ピンチまたはそれらの混合物な
ど、れんがの結合に通常用いられるものである。これら
のれんがを用いる温度においてこれらの物質は分解、誘
導された炭素がれんがを結合する作用を示す。その量は
決定的ではないが、加工に際してれんが形成における難
点を避けるために高い結合剤量を避けることが望ましい
0通常は、100重量%の配合物に対してこの種の結合
剤量1.5〜6重量%、好ましくは2.5〜4重量%を
添加する。
25重量%以上の炭素を与える炭質結合剤も存在しなけ
ればならない、その例はいずれかのノボラックもしくは
レゾール樹脂、タール、ピンチまたはそれらの混合物な
ど、れんがの結合に通常用いられるものである。これら
のれんがを用いる温度においてこれらの物質は分解、誘
導された炭素がれんがを結合する作用を示す。その量は
決定的ではないが、加工に際してれんが形成における難
点を避けるために高い結合剤量を避けることが望ましい
0通常は、100重量%の配合物に対してこの種の結合
剤量1.5〜6重量%、好ましくは2.5〜4重量%を
添加する。
れんがの製法は決定的でなく、単に前記成分を混合し、
通常のれんが製造プレス中で行形し、次いで通常の温度
、すなわち250°C〜550”Fでベークして未焼成
れんがとなし、次いでこれらを前記のように、特に塩基
性酸素炉用ライニングとしで用いる。使用に際しれんが
がこれらの炉内の高温で焼成されて、高強度および改良
されたスラグ抵抗性を備えた炭素結合れんがを形成する
。
通常のれんが製造プレス中で行形し、次いで通常の温度
、すなわち250°C〜550”Fでベークして未焼成
れんがとなし、次いでこれらを前記のように、特に塩基
性酸素炉用ライニングとしで用いる。使用に際しれんが
がこれらの炉内の高温で焼成されて、高強度および改良
されたスラグ抵抗性を備えた炭素結合れんがを形成する
。
本発明のれんがは金属加工装置、特に塩基性酸素炉のラ
イニングとして特に好適であり、その際それらの熱間強
度、スラグ抵抗性、および高温安定性によって炉のライ
ニング交換の間隔が延長される。
イニングとして特に好適であり、その際それらの熱間強
度、スラグ抵抗性、および高温安定性によって炉のライ
ニング交換の間隔が延長される。
本発明のれんがはいずれかの形状の塩基性酸素炉の全ラ
イニングまたは部分ライニングを形成するのに必要な寸
法および形状となるべく製造される。たとえば常法によ
り炉の内側に沿って適宜な寸法のれんがの列、またはリ
ングを形成することによつてライニングが形成される。
イニングまたは部分ライニングを形成するのに必要な寸
法および形状となるべく製造される。たとえば常法によ
り炉の内側に沿って適宜な寸法のれんがの列、またはリ
ングを形成することによつてライニングが形成される。
他の構築法も一般に用いられ、もちろんれんがを使用で
きない領域には突固め用耐火配合物が用いられる。
きない領域には突固め用耐火配合物が用いられる。
本発明を下記の具体例と関連づけてさらに説明する。こ
れらは説明のために提示されたにすぎない。
れらは説明のために提示されたにすぎない。
例1〜3
マグネサイト−炭素れんが中のアルミニウムは塩基性酸
素炉の使用中に下記の幾つかの機構で酸化されることが
知られている。
素炉の使用中に下記の幾つかの機構で酸化されることが
知られている。
(1) 大気中の酸素との反応;
(2)スラグ中の高還元性酸化物、たとえばFeOおよ
びSingとの反応;ならびに/または(3)れんが中
の昌還元性酸化物、たとえばSingおよびFeOとの
反応。
びSingとの反応;ならびに/または(3)れんが中
の昌還元性酸化物、たとえばSingおよびFeOとの
反応。
塩基性酸素炉においては反応機構(1)に゛よるアルミ
ニウムの酸化は最も重要性が低いと考えられる。
ニウムの酸化は最も重要性が低いと考えられる。
炉の雰囲気は各加熱期間中は高度に還元性であり、加熱
間の期間はれんががスラグで覆われており、れんがと大
気の直接の接触は妨げられているからである0機構(2
)および(3)によるアルミニウムの酸化は塩基性酸素
炉においてはより優勢である。
間の期間はれんががスラグで覆われており、れんがと大
気の直接の接触は妨げられているからである0機構(2
)および(3)によるアルミニウムの酸化は塩基性酸素
炉においてはより優勢である。
酸化アルミニウム(アルミナ)がマグネサイト−炭素れ
んかに用いたマグネサイト結晶粒中に含有される高い石
灰一対一シリカ比のケイ酸塩系鉱物との反応によって低
融点相を形成するであろうという懸念があった。これら
の低融点アルミナシリカ−石灰相の形成は焼成マグネサ
イトれんかにおける周知の現象であるが、マグネサイト
−炭素れんがにおいてはれんが中の炭素がアルミナとマ
グネサイト結晶粒との反応を阻止すると思われたので、
この種の相が形成されることが明らかではなかった。
んかに用いたマグネサイト結晶粒中に含有される高い石
灰一対一シリカ比のケイ酸塩系鉱物との反応によって低
融点相を形成するであろうという懸念があった。これら
の低融点アルミナシリカ−石灰相の形成は焼成マグネサ
イトれんかにおける周知の現象であるが、マグネサイト
−炭素れんがにおいてはれんが中の炭素がアルミナとマ
グネサイト結晶粒との反応を阻止すると思われたので、
この種の相が形成されることが明らかではなかった。
第1表に示す例1.2および3は熱間強度により測定し
たマグネサイト−炭素れんがの耐火度がアルミナの添加
によって低下するか否かを判定するために行われた。3
種の配合物を調製し、これから配合物を通常のプレスに
より2500および7500ps iで休止期間を置き
、18,000psiにおいてプレスすることによって
レンガを製造し、れんがを100″F′1時間で350
″F′まで、滞留時間3時間のベーキング法により硬化
させ、これらのれんがを試験した。
たマグネサイト−炭素れんがの耐火度がアルミナの添加
によって低下するか否かを判定するために行われた。3
種の配合物を調製し、これから配合物を通常のプレスに
より2500および7500ps iで休止期間を置き
、18,000psiにおいてプレスすることによって
レンガを製造し、れんがを100″F′1時間で350
″F′まで、滞留時間3時間のベーキング法により硬化
させ、これらのれんがを試験した。
2800°Fで、psi:
第1表のデータが示すように、マグネサイト−炭素れん
かにアルミナを添加すると2800″F′における圧潰
強さが低下した。
かにアルミナを添加すると2800″F′における圧潰
強さが低下した。
これらの例は、アルミナを添加したマグネサイト−炭素
れんがの耐火度−熱間強度により測定の低下を示すとい
う点における比較例である。これらの結果は、使用中に
アルミニウムの酸化によって生成するアルミナがアルミ
ニウム含有マグネサイト−炭素れんがの耐火度を低下さ
せるであろうということを示した。
れんがの耐火度−熱間強度により測定の低下を示すとい
う点における比較例である。これらの結果は、使用中に
アルミニウムの酸化によって生成するアルミナがアルミ
ニウム含有マグネサイト−炭素れんがの耐火度を低下さ
せるであろうということを示した。
金属アルミニウムをマグネサイト−炭素れんかに含有さ
せたくない他の理由は、これがれんかに対するスラグの
付着率を高める可能性があるからである。アルミナが塩
基性酸素炉に用いられる石灰質スラグに対しスラグ流動
化剤として作用することは知られている。従って、スラ
グ成分が金属アルミニウムを酸化するアルミニウム含有
マグネサイト−炭素れんがの高温表面においては、スラ
グはより流動性となり、アルミニウムが存在しなかった
場合に起こると思われるより多量の浸食を生じるであろ
う。
せたくない他の理由は、これがれんかに対するスラグの
付着率を高める可能性があるからである。アルミナが塩
基性酸素炉に用いられる石灰質スラグに対しスラグ流動
化剤として作用することは知られている。従って、スラ
グ成分が金属アルミニウムを酸化するアルミニウム含有
マグネサイト−炭素れんがの高温表面においては、スラ
グはより流動性となり、アルミニウムが存在しなかった
場合に起こると思われるより多量の浸食を生じるであろ
う。
例4〜7
これらの例は、ケイ素の添加による熱間圧潰強さの低下
を示すという点における比較例である。
を示すという点における比較例である。
ケイ素を含有するマグネサイト−炭素れんがにおいては
、BOF中での使用中にアルミニウムが酸化されたと同
様な機構によってケイ素が酸化されるであろう、この酸
化により生じたシリカは塩基性耐火物系における汚染物
質であり、耐火度を低下させる可能性がある。さらにケ
イ素は炭素の存在下では必ずしもきわめて安定ではなく
、還元される可能性があり、高温でれんがから炭素の損
失をもたらす、第■表のデータはケイ素の添加に伴う熱
間圧潰強さの低下により表わされるように、マグネサイ
ト−炭素れんがへのケイ素の添加の破壊的作用を示す、
れんがは例1〜3と同様にして製造された。
、BOF中での使用中にアルミニウムが酸化されたと同
様な機構によってケイ素が酸化されるであろう、この酸
化により生じたシリカは塩基性耐火物系における汚染物
質であり、耐火度を低下させる可能性がある。さらにケ
イ素は炭素の存在下では必ずしもきわめて安定ではなく
、還元される可能性があり、高温でれんがから炭素の損
失をもたらす、第■表のデータはケイ素の添加に伴う熱
間圧潰強さの低下により表わされるように、マグネサイ
ト−炭素れんがへのケイ素の添加の破壊的作用を示す、
れんがは例1〜3と同様にして製造された。
酸化されたアルミニウムおよびケイ素と異なり、酸化さ
れたマグネシウムはマグネサイト−炭素れんかに対して
化学的に有害ではない、しかしマグネシウムはマグネサ
イト−炭素れんがが加熱されるのに伴って容易に気化し
、その結果多孔質テキスチャーをもつれんがを生じる。
れたマグネシウムはマグネサイト−炭素れんかに対して
化学的に有害ではない、しかしマグネシウムはマグネサ
イト−炭素れんがが加熱されるのに伴って容易に気化し
、その結果多孔質テキスチャーをもつれんがを生じる。
多孔質テキスチャーはれんがのスラグ抵抗性を低下させ
る。マグネシウムがれんが中の炭素と反応して炭化マグ
ネシウムを生成したとしても、炭化物自体が安定ではな
く、次式に従って分解するので、加熱に際してれんがか
ら気化しやすい。
る。マグネシウムがれんが中の炭素と反応して炭化マグ
ネシウムを生成したとしても、炭化物自体が安定ではな
く、次式に従って分解するので、加熱に際してれんがか
ら気化しやすい。
1112”F
2MgC,−ラ Mg、C,+C
ヌ几率(ZIJOLI Fで)−り7.IC4&Jこ
の証明から以下の結論が導かれた。すなわち主な摩耗の
様式が炉の雰囲気による酸化ではなく、むしろ主にスラ
グの攻撃によるものであり、時に411械的酷使が関与
するBOFなどの用途においては、粉末状アルミニウム
、ケイ素および/またはマグネシウムの添加はマグネサ
イト−炭素れんがの摩耗速度を高めるであろう、従って
、スラグ抵抗性を最大限に高め、かつ同時にれんがが使
用中に遭遇する可能性のある機械的酷使に耐えるのに十
分な熱間強度を保持するためには、粉末状金属を含有し
ないマグネサイト−炭素れんがを開発することが必要で
あった。
の証明から以下の結論が導かれた。すなわち主な摩耗の
様式が炉の雰囲気による酸化ではなく、むしろ主にスラ
グの攻撃によるものであり、時に411械的酷使が関与
するBOFなどの用途においては、粉末状アルミニウム
、ケイ素および/またはマグネシウムの添加はマグネサ
イト−炭素れんがの摩耗速度を高めるであろう、従って
、スラグ抵抗性を最大限に高め、かつ同時にれんがが使
用中に遭遇する可能性のある機械的酷使に耐えるのに十
分な熱間強度を保持するためには、粉末状金属を含有し
ないマグネサイト−炭素れんがを開発することが必要で
あった。
例8〜10
以上の目標を考慮して、グラファイトの純度および粒径
が2800 ’Fにおける圧潰強さに及ぼす影響を調べ
るために一連の3種の実験を行った。使用した個々の配
合物(れんがは例1〜3の場合と同様にして製造された
)および試験結果を第■表に示す。
が2800 ’Fにおける圧潰強さに及ぼす影響を調べ
るために一連の3種の実験を行った。使用した個々の配
合物(れんがは例1〜3の場合と同様にして製造された
)および試験結果を第■表に示す。
99%LOIおよび96.5%Lot グラファイトは
下記の篩分近値を有していたくタイラーメッシュサイズ
)。
下記の篩分近値を有していたくタイラーメッシュサイズ
)。
ノ」じ上止+−←に
10+28
−28 十65
一遣隷E−一
〇−痕跡量
0 −3χ
97−100χ
53−79χ
7−10χ
第■表
但しε(
0−1χ
27−52χ
48−73χ
5−36X
2−6χ
例日は先行技術の金属不含マグネサイト−炭素れんがの
代表例であり、一方例1Oは一般的なアルミニウム含有
マグネサイト−炭素れんがの代表例である0例9のれん
がは強熱Ni1(Lot)99χの高純度グラファイト
を用いて製造された。これらのデータは、この高純度フ
レーク状グラファイトを用いた場合に2800 ’Fに
おける圧潰強さの実質的増大が得られることを示す0例
9のれんがは例10の金属アルミニウム含有れんがほど
強度が大きくないが、アルミニウム含有れんがより耐火
度が大きく、かつスラグ攻撃に対する抵抗性がより大き
いと期待される。
代表例であり、一方例1Oは一般的なアルミニウム含有
マグネサイト−炭素れんがの代表例である0例9のれん
がは強熱Ni1(Lot)99χの高純度グラファイト
を用いて製造された。これらのデータは、この高純度フ
レーク状グラファイトを用いた場合に2800 ’Fに
おける圧潰強さの実質的増大が得られることを示す0例
9のれんがは例10の金属アルミニウム含有れんがほど
強度が大きくないが、アルミニウム含有れんがより耐火
度が大きく、かつスラグ攻撃に対する抵抗性がより大き
いと期待される。
例11〜19
塩基性酸素炉に用いることを意図した金属不含のれんか
に用いるためにはどの種類のマグネサイトが適切である
かを判定するための一連の実験も行った。これは、塩基
性酸素炉がしばしば操作される温度(>3000″F)
においてはマグネサイ) −炭素れんが中のマグネサイ
トが下記の様式でれんが中の炭素と反応する可能性があ
るので、重要である。
に用いるためにはどの種類のマグネサイトが適切である
かを判定するための一連の実験も行った。これは、塩基
性酸素炉がしばしば操作される温度(>3000″F)
においてはマグネサイ) −炭素れんが中のマグネサイ
トが下記の様式でれんが中の炭素と反応する可能性があ
るので、重要である。
MgO+ C→CO(気体) +Mg (気体)この機
構によりマグネシア(マグネサイト)が還元されるとマ
グネサイト−炭素れんがの熱間強度が低下すると予想さ
れる。
構によりマグネシア(マグネサイト)が還元されるとマ
グネサイト−炭素れんがの熱間強度が低下すると予想さ
れる。
これらの試験においては、各種化学的特性の80%−2
0+ 28メツシュマグネサイトをカーボンブラック2
0%と混合し、フェノール樹脂系結合剤を添加した。得
られた混合物をペレット杖に圧縮成形し、350″F′
でベークして、樹脂を硬化させた0次いでペレットをコ
ークス化して樹脂を炭素に変えた0次いでペレットをア
ルゴン雰囲気下に2920″F′に加熱し、減量を測定
した。減量の規模は炭素の存在下におけるマグネサイト
結晶粒の安定性を示す尺度と解される0組成および結果
を第■表に示す、これらの結果は第1および2図にグラ
フによっても示される。
0+ 28メツシュマグネサイトをカーボンブラック2
0%と混合し、フェノール樹脂系結合剤を添加した。得
られた混合物をペレット杖に圧縮成形し、350″F′
でベークして、樹脂を硬化させた0次いでペレットをコ
ークス化して樹脂を炭素に変えた0次いでペレットをア
ルゴン雰囲気下に2920″F′に加熱し、減量を測定
した。減量の規模は炭素の存在下におけるマグネサイト
結晶粒の安定性を示す尺度と解される0組成および結果
を第■表に示す、これらの結果は第1および2図にグラ
フによっても示される。
たとえば例11と12を比較すると、一般に純度の高い
方のマグネサイトが純度の低い方のマグネサイトより高
温における炭素による還元に対して安定であることが示
される。しかしこれらのデータは純度水準自体が炭素の
存在下でのマグネサイト結晶粒の安定性を支配するので
はないことも示した。たとえば例13は比較的純粋なマ
グネサイトを含有するが、これはなお比較的高い11.
2%の減量を示した。これは例13が比較的低い石灰一
対−シリカ比のマグネサイトを含むことに起因する。従
って高い石灰一対−シリカ比が望ましい、さらに例17
は例11のものより高純度のマグネサイトを含有してい
た。しかし例17のマグネサイトが高い石灰一対−シリ
カ比を備えていたにもかかわらず、例17は23.4%
という高い減量を示した。この高い減量は例17のマグ
ネサイトが高いホウ素含量をもつことに起因する。従っ
て高温で炭素の存在下に安定であるためには、マグネサ
イト結晶粒が高い純度および高い石灰一対−シリカ比を
もつほかに、低いホウ素含量を示すことが必要である。
方のマグネサイトが純度の低い方のマグネサイトより高
温における炭素による還元に対して安定であることが示
される。しかしこれらのデータは純度水準自体が炭素の
存在下でのマグネサイト結晶粒の安定性を支配するので
はないことも示した。たとえば例13は比較的純粋なマ
グネサイトを含有するが、これはなお比較的高い11.
2%の減量を示した。これは例13が比較的低い石灰一
対−シリカ比のマグネサイトを含むことに起因する。従
って高い石灰一対−シリカ比が望ましい、さらに例17
は例11のものより高純度のマグネサイトを含有してい
た。しかし例17のマグネサイトが高い石灰一対−シリ
カ比を備えていたにもかかわらず、例17は23.4%
という高い減量を示した。この高い減量は例17のマグ
ネサイトが高いホウ素含量をもつことに起因する。従っ
て高温で炭素の存在下に安定であるためには、マグネサ
イト結晶粒が高い純度および高い石灰一対−シリカ比を
もつほかに、低いホウ素含量を示すことが必要である。
ここで用いる“金属不含″という語は、金属を含有しな
い配合物および耐火物、ならびにごく少量を含有するも
の−ただしこれらの少量が本発明の耐火物の目的特性に
不利な影響を及ぼさないもの−を意味する。
い配合物および耐火物、ならびにごく少量を含有するも
の−ただしこれらの少量が本発明の耐火物の目的特性に
不利な影響を及ぼさないもの−を意味する。
好ましい形態との関連において本発明を説明したが、本
発明の範囲をここに述べる特定の形態に限定することを
意図するものではなく、むしろ特許請求の範囲に定める
本発明の精神および範囲内に含まれる変更、修正および
均等物を包含するものとする。
発明の範囲をここに述べる特定の形態に限定することを
意図するものではなく、むしろ特許請求の範囲に定める
本発明の精神および範囲内に含まれる変更、修正および
均等物を包含するものとする。
第1図は試料の減量に対するマグネサイトの酸化ホウ素
含量の影響を表わすグラフである。 第2図は試料の減量に対する石灰一対一シリカ比の影響
を示すグラフである。 (外4名)
含量の影響を表わすグラフである。 第2図は試料の減量に対する石灰一対一シリカ比の影響
を示すグラフである。 (外4名)
Claims (16)
- 1.マグネサイト−炭素系耐火付形物製造用の金属不含
の配合物において;約70〜92重量%の高純度マグネ
サイト、およびこれに対応して約8〜30重量%の高純
度グラファイト、ならびにこれらマグネサイトおよびグ
ラファイト100重量%に対し約1.5〜6重量%の炭
質結合剤からなり;該マグネサイトが少なくとも約98
%のMgOを含有し、かつ約0.03%以下の酸化ホウ
素、約0.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/S
iO_2重量比、約2以上を有し;該グラファイトが少
なくとも約98%の強熱減量を示し、かつ少なくとも大
部分が−65メッシュまたはそれより微細な粒度である
;ことを特徴とする前記配合物。 - 2.マグネサイトが少なくとも99%のMgOを含有し
、炭質結合剤がノボラック樹脂、レゾール樹脂、タール
、ピッチまたはそれらの混合物である、請求項1に記載
の配合物。 - 3.グラファイトがフレーク状グラファイトまたは脈状
グラファイトである、請求項1または2に記載の配合物
。 - 4.マグネサイト−炭素系耐火物製造用の金属不含の配
合物において;本質的に約70〜90重量%の高純度マ
グネサイト、および約8〜30重量%の高純度フレーク
状グラファイトまたは脈状グラファイト、ならびにこれ
らマグネサイトおよびグラファイト100重量%に対し
約1.5〜6重量%の、ノボラック樹脂、レゾール樹脂
、タール、ピッチまたはそれらの混合物から選ばれる炭
質結合剤からなり;該マグネサイトが少なくとも約98
%のMgOを含有し、かつ約0.03%以下の酸化ホウ
素、約0.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/S
iO_2重量比約2以上を有し;該グラファイトが少な
くとも約98%の強熱減量を示し、かつ少なくとも約7
5重量%が−65メッシュまたはそれより微細な粒度で
ある;ことを特徴とする前記配合物。 - 5.金属不含の未焼成マグネサイト−炭素系耐火付形物
において;約70〜92重量%の高純度マグネサイト、
およびこれに対応して約8〜30重量%の高純度グラフ
ァイト、ならびにこれらマグネサイトおよびグラファイ
ト100重量%に対し約1.5〜6重量%の炭質結合剤
からなり;該マグネサイトが少なくとも約98%のMg
Oを含有し、かつ約0.03%以下の酸化ホウ素、約0
.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/SiO_2
重量比約2以上を有し;該グラファイトが少なくとも約
98%の強熱減量を示し、かつ少なくとも大部分が−6
5メッシュまたはそれより微細な粒度である;ことを特
徴とするベークした配合物から構成される前記耐火付形
物。 - 6.付形物がれんがであり、マグネサイトが少なくとも
99%のMgOを含有する、請求項5に記載の耐火付形
物。 - 7.グラファイトがフレーク状グラファイトまたは脈状
グラファイトである、請求項5に記載の耐火付形物。 - 8.炭質結合剤がノボラック樹脂、レゾール樹脂、ター
ル、ピッチまたはそれらの混合物である、請求項5、6
または7に記載の耐火付形物。 - 9.金属不含の未焼成耐火れんがにおいて;本質的に約
70〜92重量%の高純度マグネサイト、およびこれに
対応して約8〜30重量%の高純度フレーク状グラファ
イトまたは脈状グラファイト、ならびにこれらマグネサ
イトおよびグラファイト100重量%に対し約1.5〜
6重量%の炭質結合剤からなり;該マグネサイトが少な
くとも約98%のMgOを含有し、かつ約0.03%以
下の酸化ホウ素、約0.3%以下のシリカを含有し、か
つCaO/SiO_2重量比約2以上を有し;該グラフ
ァイトが少なくとも約98%の強熱減量を示し、かつ少
なくとも大部分が−65メッシュまたはそれより微細な
粒度である;ことを特徴とするベークした配合物から本
質的に構成される前記耐火れんが。 - 10.炭質結合剤がノボラック樹脂、レゾール樹脂、タ
ール、ピッチまたはそれらの混合物である、請求項8に
記載の耐火れんが。 - 11.ライニングの主な摩耗様式がスラグの攻撃による
ものである金属加工装置のための、多数の未焼成マグネ
サイト−炭素れんがからなる耐火れんが製ライニングに
おいて;該れんがが約70〜92重量%の高純度マグネ
サイト、およびこれに対応して約8〜30重量%の高純
度グラファイト、ならびにこれらマグネサイトおよびグ
ラファイト100重量%に対し約1.5〜6重量%の炭
質結合剤からなり;該マグネサイトが少なくとも約98
%のMgOを含有し、かつ約0.03%以下の酸化ホウ
素、約0.3%以下のシリカを含有し、かつCaO/S
iO_2重量比約2以上を有し;該グラファイトが少な
くとも約98%の強熱減量を示し、かつ少なくとも大部
分が−65メッシュまたはそれより微細な粒度である;
ことを特徴とするベークした配合物から本質的に構成さ
れる前記耐火れんが製ライニング。 - 12.マグネサイトが少なくとも約99%のMgOを含
有し、グラファイトが少なくとも約75重量%の−65
メッシュまたはそれより微細な粒子を含むフレーク状グ
ラファイトまたは脈状グラファイトである、塩基性酸素
炉に用いるための請求項11に記載の耐火れんが製ライ
ニング。 - 13.炭素結合剤がノボラック樹脂、レゾール樹脂、タ
ール、ピッチまたはそれらの混合物である、請求項11
または12に記載の耐火れんが製ライニング。 - 14.ライニングの主な摩耗様式がスラグの攻撃による
ものである金属加工装置のライニングの寿命を延長する
ための、該装置内に多数の未焼成マグネサイト−炭素れ
んがからなるライニングを形成し、次いで該れんがを焼
成することよりなる方法において;該未焼成れんがが約
70〜92重量%の高純度マグネサイト、およびこれに
対応して約8〜30重量%の高純度グラファイト、なら
びにこれらマグネサイトおよびグラファイト100重量
%に対し約1.5〜6重量%の炭質結合剤からなり;該
マグネサイトが少なくとも約98%MgOを含有し、か
つ約0.03%以下の酸化ホウ素、約0.3%以下のシ
リカを含有し、かつCaO/SiO_2重量比約2以上
を有し;該グラファイトが少なくとも約98%の強熱減
量を示し、かつ少なくとも大部分が−65メッシュまた
はそれより微細な粒度である;ことを特徴とする前記ベ
ークした配合物から本質的に構成される方法。 - 15.マグネサイトが少なくとも約99%のMgOを含
有し、グラファイトが少なくとも約75重量%の−65
メッシュまたはそれより微細な粒度を有するフレーク状
グラファイト又は脈状グラファイトである塩基性酸素炉
のライニングの寿命を延長させるための、請求項14に
記載の方法。 - 16.炭質結合剤がノボラック樹脂、レゾール樹脂、タ
ール、ピッチまたはそれらの混合物である、請求項14
または15に記載の方法。
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