JPH04119962A - マグネシア・カーボン質耐火煉瓦 - 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） 本発明は耐スラグ侵食性および耐スポーリング性に優れ
たマグネシア・カーボン質耐火煉瓦に関するものである
。

（従来の技術） マグネシア・カーボン質耐火煉瓦は主成分であるマグネ
シアの融点が約２８３０°Ｃと高いため耐熱性に優れ、
また塩基性スラグと反応し難いことと、カーボンが耐熱
スポーリング性、濡れ性に優れることから製鉄用耐火物
として多用されている。さらにマグネシア・カーボン質
耐火煉瓦には熱間強度の向上およびカーボンの酸化防止
等を目的として金属粉末が添加され効果をあげている。

特公昭６０−２２６９号公報および特公昭６〇−１６３
９８号公報において、マグネシアを生成分とする塩基性
耐火原料１００重量部に耐熱性および耐スラグ侵食性を
向上させるために炭素または炭素含有物質１〜５０重量
部（炭素量）を加えるとともに、炭素の酸化防止剤とし
て金属アルミニウムを、塩基性耐火原料および炭素また
は炭素含有物質の含量１００重量部に対し０．５〜１０
重量部を添加したマグネシア・カーボン質耐火物が開示
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、前述したような単に金属粉末を添加したマグネ
シア・カーボン質耐火煉瓦はスピネル相生成が不十分で
あるために耐スラグ侵食性に問題があった。特にＣａｂ
／５ｉｎｓ比２以上の高塩比変以上グよりもＣａｂ／５
ｉｆｔ比２未満の低塩基度スラグに一層侵食され易く、
しかも使用時の熱サイクル、すなわち熱間あるいは加熱
後の冷間においては、亀裂の伝播が早く耐スポーリング
性が低下するという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、広範囲の塩基度、特に低
塩基度スラブに対しても耐食性および耐スポーリング性
に優れたマグネシア・カーボン質耐火煉瓦を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するために、マグネシア・カ
ーボン質耐火煉瓦において、 マグネシア、カーボンおよび金属粉末をその原料の主た
る配合組成として、 これら主たる配合組成の合量を］００ｗｔ％として、マ
グネシア７０〜９５ｗｔ％、カーボン５〜２５ｗｔ％お
よび金属粉末０．５〜１０ｗｔ％を含有し、前記束たる
配合組成の合量１００ｗｔ％に対し外掛けで２〜１０ｗ
ｔ％のアルミナＡ末を含有し、このアルミナ粉末は主と
してコランダム相として存在する ことを特徴とするマグネシア・カーボン質耐火煉瓦を提
案するものである。

本発明に用いるマグネシア原料は例えば電融マグネシア
クリンカ−１焼結マグネシアクリンカ−天然産マグネシ
ア等があり、マグネシア原料の配合量が配合組成の合量
１００ｖｖｔ％に対し７０ｗｔ％未満では耐火物として
発現されるマグネシア本来の耐食性が充分得られず、ま
た９５ｗｔ％を超えると耐火煉瓦の熱的弾性が減少し耐
熱スポーリング性が低下する。

カーボン原料としては例えば天然黒鉛、人工黒鉛があり
、特に鱗状黒鉛が好ましい。黒鉛の配合量が５ｖｖｔ％
未満では、スラグに濡れ難く耐火煉瓦の耐スポーリング
性が低下し急熱急冷による亀裂を惹起し、また２５ｗｔ
％を超えるとカーボン量が過多となりカーボンが酸化さ
れ易くなって耐酸化性が低下し、カーボン中に共存され
るシリカ成分も増大することとなって侵食性も低下する
。

前記金属粉末はアルミニウム、マグネシウム、シリコン
、クロムおよびチタンのうちから選ばれたｌｌｉまたは
２ｍ以上の組合せの金属または合金であることが好まし
く、これら金属は炭素よりも酸素親和力が大きく炭素の
酸化を防止する。この金属の含有量が０．５ｗｔ％未満
であれば金属が捕獲する酸素量が少なく、あるいはカー
ボン（質）原料の気孔を封鎖するに必要な金属ガス量が
少ないために酸化防止が不十分となる。また］Ｏｗｔ％
を超えると煉瓦組織の熱的弾性が低下し、熱スポーリン
グによる亀裂の発生を惹起する。

前記アルミナ粉末はＭｇガスおよび／またはマグネシウ
ム酸化物と会合してスピネル相を形成しスラグの浸透を
防ぎ耐スラグ侵食性を向上させるが、アルミナ粉末の添
加量が２＋ｖｔ％未満では熱間におけるスピネル相生成
量が不足しマトリックス部の緻密化および熱応力緩和が
充分に行われず、アルミナの溶出によるスラグの粘性増
大が得られなくなる。逆に１０ｗｔ％を超えるとスピネ
ル相生成量が過多となり煉瓦組織を破壊し耐スラグ侵食
性の向上が望めない。

また前記アルミナ粉末は平均粒径１０μｍの微細粉末で
あることが好ましく、粒径が大きすぎるとアルミナの周
囲に生成するスピネル相形成時の膨張によりクラックの
発生が起こりやすくなり、耐火煉瓦の組織が破壊される
。またアルミナ粒子の総表面積が減少しスピネル相の生
成が不足し耐スポーリング性が低下する。

（作用および発明の効果） 主たる耐火原料であるマグネシア、カーボンおよび金属
粉末にアルミナ粉末を添加し焼成することによって、ス
ピネル相（ＭｇＯ・ＡｌＩ３−　）が生成されることと
なり体積が増大しようとする傾向を示し、その結果耐火
物中のマトリックス部が緻密化し内部に気孔が生じても
外部とは遮断されるので耐スラグ侵食性が向上する。同
時にスピネル相生成時には煉瓦組織のマトリックス部が
軟化し、この軟化したマトリックス部が高温化によって
発生する熱応力を緩和し耐スポーリング性を著しく向上
させる。また、煉瓦組織中に存在するアルミナはＳｉｎ
、やＣａＯを主成分とするスラグに溶出しスラグの粘性
を高めるために、侵食面に存在するペリクレース粒子の
流出を阻止し、耐スラグ侵食性を高める。

前記アルミナ粉末を平均粒径１０μｍ以下の微細粉末と
し、アルミナ粒子の総表面積を大きくしスピネル相生成
を容易とし、前述したような効果の発現を顕著にする。

また、金属粉末を添加することによってカーボンの酸化
を防ぎ、スラグ濡れ性に優れたものとするカーボンの添
加効果を助長する。

（実施例） 次に本発明の具体的な実施例を説明する。

目的のマグネシア・カーボン質耐火煉瓦を得るために、
本発明において用いられるマグネシア原料はＭｇＯ成分
が９９ｗｔ％以上の高純度のものを用いることが望まし
い。不純物が多いと低融物を生成し易くなり得られる耐
火煉瓦の耐食性の低下を招く。カーボン耐火原料は固定
炭素含有量８５＋ｖｔ％以上が好ましく　、８５ｗｔ％
未満であると不純物が多くなるために骨材の周囲に間隙
が生じ耐火煉瓦としての物性が低下する。また、アルミ
ナ粉末は純度９０＋ｖｔ％以上、より好ましくは９５ｗ
ｔ％以上の高純度のものであれば何でもよく、電融品、
焼結晶、仮焼品等を用いることができる。

第１表に示されるような配合率で各原料を配合し、結合
剤としてフェノール樹脂を混合し、混練した後プレス機
により並形形状の耐火煉瓦に成形した。得られた成形体
を１５０°Ｃで２４時間乾燥し耐火煉瓦を得た。

第１表中、Ｎα１−Ｎα１１は本発明のマグネシア・カ
ーボン質耐火煉瓦（本発明品と称する）であり、Ｎα１
２はアルミナ粉末を含まない従来のマグネシア・カーボ
ン質耐火煉瓦（従来品と称する）であり、Ｎα１３〜Ｎ
［Ｌ１７は配合原料は本発明と同じであるが、配合割合
またはアルミナ粉末粒径が本発明から逸脱するマグネシ
ア・カーボン質耐火煉瓦（比較品と称する）である。

これらのマグネシア・カーボン質耐火煉瓦について、次
に記述する方法によって耐スラグ侵食性、熱間強度およ
び耐スポーリング性を測定しその結果を第１表に併せ示
した。

〈耐スラブ侵食性〉 皿形形状の耐火煉瓦から台形柱状テストピースを多数切
り出して、これらのテストピースをドラム内に内張すし
、ドラムを回転させながらドラムの軸方向に酸素−プロ
パン炎を吹き込み加熱した。

ドラムを加熱したまま侵食剤として第２表に示される２
種類の塩基性スラグを投入して侵食を行った。侵食剤を
排出し強制空冷を２０分間行った。この操作を侵食剤を
３０分毎に取り替え６回繰り返した後内張すしていた煉
瓦材料を切断し溶損量を胴単位で測定し従来品Ｎｏ、　
１２の溶損量を１００％として損耗比を百分率で示した
。この損耗比が小さいほど耐スラグ侵食性に優れる。

加熱温度および侵食剤組成は第２表に示されるとうりで
ある。

第２表 〈破壊防止度〉 皿形形状の耐火煉瓦から１５Ｘ３０−断面を有する角柱
状テストピースを切り出し、１４００°Ｃに保持した電
気炉で１時間加熱した後、荷重３点曲げ変形法によりス
パン長さ１００−１押し棒降下速度０．１ｍ／分で応力
−歪曲線を描き、最大応力の歪み量と完全破壊時の歪み
量との差を皿で表し破壊防止度とした。この破壊防止度
が大きいほどキレツの伝播が遅い。

〈耐スポーリング性〉 皿形形状の耐火煉瓦から５０　Ｘ　５０　Ｘ　２３０　
ｍｍのテストピースを切り出し、５０　Ｘ　５０ｍの端
面のみを電気炉中に溶出させて１４５０℃にて１５分保
持する。ついで炉外に取り出し１５分室温で強制空冷す
る加熱−冷却サイクルを１０回反復する熱スポーリング
法を行った。熱スポーリング試験前後に２３０ｍｍ間で
超音波伝達時間を測定し下記式で表される弾性維持率を
算出し、耐スポーリング性試験とした。

■　！ ただし、 Ｔ１−熱スポーリング試験前伝達時間 Ｔｔ”熱スポーリング試験機伝達時間 とする。この弾性維持率が大きいほど耐スポーリング性
に優れる。

第１表から明らかになように、本発明品Ｎｎ　１〜Ｎα
】１においてはアルミナ粉末を添加しない従来品Ｎα１
２に較べて耐スラグ侵食性、熱間強度および耐スポーリ
ング性ともに向上した。またアルミナ粉末を添加しても
、添加量の少ないＮα１３、添加量過多のＮα１４およ
びＮα１５においては耐スラグ侵食性の向上が認められ
なかった。またアルミナ粒径の大きいＮα１６およびＮ
α１７では耐スラグ侵食性および耐スポーリング性が低
下した。

１［人　　ハリマセラミック株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マグネシア・カーボン質耐火煉瓦において、マグネ
   シア、カーボンおよび金属粉末をその原料の主たる配合
   組成として、 これら主たる配合組成の合量を１００ｗｔ％として、マ
   グネシア７０〜９５ｗｔ％、カーボン５〜２５ｗｔ％お
   よび金属粉末０．５〜１０ｗｔ％を含有し、前記主たる
   配合組成の合量１００ｗｔ％に対し外掛けで２〜１０ｗ
   ｔ％のアルミナ粉末を含有し、このアルミナ粉末は主と
   してコランダム相として存在することを特徴とするマグ
   ネシア・カーボン質耐火煉瓦。 ２　前記金属粉末がアルミニウム、マグネシウム、シリ
   コン、クロムおよびチタンのうちから選ばれた１種また
   は２種以上の組合せの金属または合金であることを特徴
   とする請求項１に記載のマグネシア・カーボン質耐火煉
   瓦。 ３　前記アルミナ粉末は平均粒径１０μｍ以下である請
   求項１または２に記載のマグネシア・カーボン質耐火煉
   瓦。