JPH0416547A - 炭素含有耐火物 - 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］ 本発明は水及び水蒸気との反応を抑制した炭素含有耐火
物に関し、更に詳細には耐消化性及び耐酸化性に優れた
焼成並びに不焼成の炭素含有耐火物に関する。

［従来の技術］ 黒鉛を含む耐火物は冶金用の耐火物として広く用いられ
て溶銑、溶鋼及びスラグ等と接する場合の化学的侵食に
対しては優れた耐食性を示す。

近年、製鋼技術の進歩によって耐火物の使用条件は苛酷
化しており、溶鋼流に対する耐摩耗性、スラグとの耐食
性向上の要求は一段と高まっており、この対策として金
属アルミニウムや金属アルミニウム合金粉末を添加した
炭素含有耐火物が一般的に使用されている。

しかしながら、これらの耐火物は８００℃以上の温度域
で二次生成鉱物として炭化アルミニウム（Ａ１．Ｃ，）
や窒化アルミニウム（ＡｆｆｉＮ）を生成する。

これらの生成物は組織強化に役立っている反面、水及び
水蒸気と容易に反応し、れんが組織の崩壊をもたらす欠
点を有している。

＾ＬＣ，’＋　１２８２０→４＾Ｚ（ＯＨ）、　＋　３
Ｃ１，↑・・・（１）＾ｆｆ１Ｎ＋３１１２０−＾／（
ＯＨ）　、　＋　ＮＨ，↑　　　・・・（２）すなわち
、間欠操作条件下や水系の補修材と併用される場合、（
１）及び（２）の反応によりれんが組織が劣化し、耐用
不良結果を招く問題点を有している。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術の問題点は金属添加物として金属アルミニラム
または金属アルミニウム合金粉末を使用しているため、
金属アルミニウムと黒鉛との反応によって炭化アルミニ
ウム（ＡＬＣｓ）を生成したり、金属アルミニウムと窒
素ガスとの反応によって窒化アルミニウム（ＡＩＮ）を
生成することである。

これらの生成物は炭素含有耐火物の組織強化に役立つが
、水や水蒸気の影響を受け、組織崩壊ももたらし易いも
のであった。

また、本出願人は金属アルミニウム、金属シリコン、結
合粘土を用いてＡｌ４ｃ、やＡＩＮの生成を抑制した耐
火性スタンプ材を既に開発している（特開昭５２−９０
１１号公報）、この場合、耐火粘土を含有するため、れ
んがとして重要な特性である耐食性、熱間強度を得るこ
とは困難である。

また、本出願人は金属アルミニウム、金属シリコン、酸
化チタン、炭素物質及びＳｉＯ□含有原料を添加し、窒
素の存在下加熱で耐火性骨材の結合組織の必須成分がＴ
　ｉＮ　、Ｓ　ｉＣ＋　Ａ１２０−またはＴｉＮ、Ｔｉ
Ｃ，ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ５を生成すｔ）り耐火組成物を既
に開発している（特公昭５７−３１５４６号公報）、こ
の場合も、５ｉｎ２含有耐火原料としてロー石、耐火粘
土、シリカ、ムライト、ジルコン等を使用するため耐食
性、熱間強度を得ることは困難である。

従って、本発明の目的はれんがの組織強化を図ると共に
水や水蒸気の存在下でも組織崩壊しにくい耐火物を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は黒鉛１５〜５０重量％、耐火原料４０〜
８４重量％、金属アルミニウムまたは金属アルミニウム
合金から選択されたＩＮまたは２種以上を１〜１０重量
％、酸化チタン粉末０２〜１０重量％及び金属シリコン
粉末０．２〜１０重量％を含有してなる炭素含有耐火物
に係る。

［作　　用］ 本発明の炭素含有耐火物はれんがの組織強化を図り、且
つ水や水蒸気との反応性を軽減するために次の点を留意
しな。

■水や水蒸気と反応しないチタニウムカーバイド（Ｔｉ
Ｃ）、チタニウムナイトライド（ＴｉＮ）及びシリコン
カーバイド（Ｓ　ｉＣ）の生成により組織強化を図る。

■Ａ　Ｉ＝　Ｃ３やＡＩＮの生成を抑制する６即ち、水
や水蒸気と反応しにくいＴｉＣ，ＴｉＮ及びＳｉＣを優
先的に生成させて組織強化を図ると同時にＡ　Ｉ＝　Ｃ
３やＡＩＮの生成抑制によって、耐消化性（水や水蒸気
との反応性）を改良するもので。

この効果は次の反応式によって説明される。

２Ｔ１０２　＋　２＾１＋３ｃ→２ＴｉＣ＋＾１ｚＯｊ
＋　Ｃｏ１・・（＾）ＴｉＯ□十Ｓｉ＋Ｃ→ＴｉＣ＋　
５ｉｎ２　　　　　　　　・　・（Ｂ）ｓｉ＋ｃ→Ｓｉ
Ｃ・（Ｃ） つまり、易還元性の酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ２）は金属
アルミニウムや黒鉛によって還元され、耐熱性、耐水性
に優れたＴｉＣを生成する。また、金属シリコンの添加
はＴｉＣの生成を助長すると共にＳｉＣも生成する。ま
た、（Ａ）式、（Ｂ）式に認められるような生成Ａ１．
０．やＳ　ｉ　Ｏ２は耐火骨材としてマグネシア（Ｍ　
ｇｏ　）を使用する場合、スビネ７しくＭｓｒＯＡＺｚ
ｏｓ＞やフォノレステライト（２Ｍ［Ｉ○・５ｉＯ２）
の生成に寄与する。この結果１組織の緻密化が促進され
、水及び水蒸気の侵入防止や耐消化性向上が図れる。

また、酸素分圧が低く、窒素の存在する雰囲気下では、
窒化チタン（ＴｉＮ）の生成も認められる。

ＴｉＮは溶鋼に濡れに＜＜、耐食性向上にも効果がある
。

酸化チタン粉末及び金属シリコン粉末の添加量が０．２
重量％未満では耐消化性向上効果が少なく、添加量は多
い程耐消化性は向上する。しがしながら、添加量が多す
ぎると（１０重量％を超えると）組織の安定性に欠け、
加熱時に亀裂の発生が認められることがら０．２〜１０
重量％の添加量が望ましい。

本発明に使用できる耐火原料としては、マグネシア、ス
ピネル、アルミナ、シリカ、ジルコン、ジルコニア等の
酸化物や炭化珪素等の炭化物、窒化珪素、窒化硼素等の
蜜化物を使用することができ、特に限定されるものでは
ないが、マグネシア、スピネル、アルミナを主体とする
ものが好ましい。

耐火原料の添加量は４０〜８４重量％程度である。

黒鉛としては土状黒鉛及び鱗状黒鉛等の天然黒鉛並びに
電極屑、石油コークス、カーボンブラック、熱分解黒鉛
、炭素繊維等の人造黒鉛のいずれもが使用可能であるが
、不純物の少ない輪状黒鉛を使用することが奸才しい。

黒鉛の配合割合は耐火原料の種類及び炭素含有耐火物の
使用目的等により異なるが、１５〜５０重量％が好まし
い、黒鉛の添加配合量が１５重量％未満となると、黒鉛
の溶銑、溶鋼、スラグに対する濡れにくさという特性が
充分に発揮できない。

また、黒鉛の添加配合量が５０重量％を超えると、強度
的にも充分なものが望めなく、また、緻密な組織が得に
くい。

また、本発明の炭素含有耐火物には金属アルミニウムや
金属アルミニウム合金粉末を添加・配合する。金属アル
ミニウム合金としてはＡｌ−Ｍｇ、Ａｌ−５ｉ、Ａｌ−
Ｍｇ−Ｃａ、Ａｌ−Ｍｇ−３ｉ−Ｃａ等を挙げることが
できる。これらの成分の添加量は１〜１０重量％である
。添加量が１重量％未満であると、組織強化や耐酸化性
を確保することができないために好ましくなく、また、
１０重量％を超えると耐スポーリング性低下のために好
ましくない。なお２これらの成分は２種以上を併用する
こともできる。

本発明の炭素含有耐火物は所定の粒度に粒度調整した耐
火原料、黒鉛、金属アルミニウムまたは金属アルミニウ
ム合金に、酸化チタン及び金属シリコンを上述の配合割
合で調整し、タール、ピッチ（メソフェーズピッチを含
む）、フェノール樹脂、フラン樹脂等のバインダーを添
加して常法により混練成形し、２００℃程度で乾燥すれ
ば、不焼成炭素含有耐火物が得られる。また、５００〜
１５００℃程度の還元雰囲気で焼成し、焼成炭素含有耐
火物として使用に供することができる。

［実　施　例］ 以下に実施例を挙げて本発明の炭素含有耐火物を更に説
明する。

以下の第１表に示す配合物にバインダーとしてレゾール
型フェノール樹脂を外掛で３重量％添加、混練後、１５
００　ｋｇｆ／　ｃｍ２の成形圧で笠形（２３０Ｘ１１
４Ｘ６５＋＊＋ｍ）に成形し、２００℃で５時間乾燥し
たものを１２００℃で５時間還元焼成（サヤの中に黒鉛
を詰めて焼成）して試料を作成した。

この試料を恒温恒湿槽（４０℃、湿度８０％）に入れて
耐消化性を調べた。得られたデータを第１表に併記する
。

［発明の効果］ 本発明の炭素含有耐火物は金属アルミニウム、金属アル
ミニウム合金粉末に加えて酸化チタン及び金属シリコン
粉末が添加、配合されているために、れんが組織を強化
することができ、また、水や水蒸気との反応性を低下さ
せることができる。

特許出願人　品川白煉瓦株式会社 ｆｆ：ＩＩＡｔｆｉｉ！ゝ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　黒鉛１５〜５０重量％、耐火原料４０〜８４重量％、
   金属アルミニウムまたは金属アルミニウム合金から選択
   された１種または２種以上を１〜１０重量％、酸化チタ
   ン粉末０．２〜１０重量％及び金属シリコン粉末０．２
   〜１０重量％を含有してなる炭素含有耐火物。