JPH04292461A - カーボン含有定形耐火物の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉、転炉、電気炉等
の製鉄用窯炉の内張り材において、緻密性を向上させる
ことにより高耐食性としたカーボン含有大型定形耐火物
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉、転炉、電気炉、取鍋、混銑車等の
製鉄用窯炉の内張りには、耐食性および耐スポーリング
性に優れることからアルミナ、マグネシア等の耐火材料
とカーボンとを組合せたカーボン含有耐火物が広く用い
られている。また、これらのカーボン含有耐火物は築造
上の要請から形状の大きい定形耐火物が多用されている
。

【０００３】このような形状の大きな定形耐火物の製造
時には、カーボン材料を含有した耐火性骨材にバインダ
ーを加えて混練、成形されるが、バインダーとして利用
されるレゾール型フェノール樹脂は一般に常温乃至低温
における熱硬化速度が緩慢であり、特に一辺の長さが１
０ｃｍ以上の多面体もしくは体積が１００００ｃｍ３以
上に達するような大型で、しかもカーボン原料を含有す
る定形耐火物においては加圧成形後から乾燥工程初期段
階において、成形時にいわゆるスプリングバックと称す
る膨れおよび亀裂の発生が度々見受けられた。

【０００４】乾燥工程における初期強度を高めることに
より前述したような難点を解消することを意図して、バ
インダーであるレゾール型フェノール樹脂に亜鉛、ニッ
ケル、コバルト、銅、マグネシウム、鉄等の塩化物を添
加し、バインダーの硬化を促進させる技術が特開昭５６
−３２３６７号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、耐火物
の成形時にバインダーとしてのレゾール型フェノール樹
脂に金属塩化物を添加した場合でも、比較的低温域にお
ける硬化性がやはり緩慢なために乾燥工程の初期段階に
おける強度が不充分でスプリングバックの発生が避けら
れないという問題点があった。

【０００６】さらに、カーボン原料の含有量の多いカー
ボン含有定形耐火物の場合には前記傾向が一層顕著にみ
られた。

【０００７】本発明は、添加剤の選択によりフェノール
樹脂の低温時における硬化を促進し、成形体の初期強度
を向上させることにより前述したようなスプリングバッ
クを効果的に防止することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前述した
ような目的達成のため鋭意検討したところ、金属塩化物
の中でも特に塩化第二鉄、塩化アルミニウムおよび塩化
第一錫をフェノール樹脂と共に用いた耐火物が、比較的
低温域においても充分な硬化速度を有し、成形後乃至乾
燥工程初期段階における強度が優れたものとなってスプ
リングバックが抑止され、膨れ、亀裂の発生が少ない耐
火物となるとの知見を得た。

【０００９】したがって本発明は、カーボン原料が２０
ｗｔ％以上を占める耐火性骨材を調製する耐火性骨材調
製工程、この耐火性骨材調製工程において調製された耐
火性骨材１００　重量部に、フェノール樹脂を２〜２０
重量部および塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化第一
錫の中の一種または二種以上を０．１　〜１０重量部添
加した配合体とする添加工程、この添加工程において得
られた配合体を混練、成形、乾燥する仕上げ工程、の各
工程を含み、さらに必要に応じて前記仕上げ工程の後に
焼成工程が付加されるカーボン含有定形耐火物の製造方
法を特徴とする。

【００１０】本発明におけるカーボン原料としては、例
えば鱗状黒鉛、人造黒鉛、土状黒鉛、仮焼無煙炭、コー
クス、カーボンブラック等が挙げられる。耐火性骨材中
のカーボン原料が２０ｗｔ％未満の場合には、元来成形
体の膨れまたは亀裂発生は少なく、本発明は前記カーボ
ン原料が２０ｗｔ％以上の含有量である場合に優れた効
果が得られる。さらに大きな効果が得られるのは耐火性
骨材中に占めるカーボン原料が４０ｗｔ％以上の場合で
ある。

【００１１】カーボン原料と組合せて用いられる耐火性
骨材としては、炭化珪素、アルミナ、マグネシアを始め
これら炭化珪素、アルミナ、マグネシアと同等の耐火度
を有する骨材、例えばシリカ、カルシア、ジルコニア、
ジルコン、ドロマイト、スピネル、アルミナ−シリカ系
等の材料が挙げられる。一般に、これらの骨材とカーボ
ン原料とを組合せることにより耐食性および耐スポーリ
ング性を兼ね備える高耐用性の耐火物が得られるのであ
る。

【００１２】前記フェノール樹脂はレゾール型およびノ
ボラツク型がいずれも使用できるが、好ましくはレゾー
ル型が良い。レゾール型フェノール樹脂は作業性が良好
で製造コストを低減させる上で有利である。フェノール
樹脂の添加量を耐火性骨材１００　重量部に対して２〜
２０重量部に限定したのは、２重量部未満では耐火物の
強度が小さく、２０重量部を超すと液分が過剰となって
成形時の締まりが悪く焼成後の気孔率が大きくなって耐
火物の強度が低下するからである。

【００１３】塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化第一
錫の中の一種または二種以上を、耐火性骨材１００　重
量部に対して０．１　〜１０重量部添加するのは、０．
１　重量部以下では耐火物の乾燥工程における膨れおよ
び亀裂発生の防止効果が小さく、１０重量部を越すと混
練、成形中の硬化速度が速すぎ、作業性が悪く締まり不
足となり逆に亀裂を生じ易くなるためである。

【００１４】また本発明においては、得られるカーボン
含有耐火物の強度増大および酸化防止を図るため、必要
に応じて焼結剤および酸化防止剤を添加してもよい。焼
結剤としては例えば金属珪素、金属アルミニウム、フェ
ロシリコンおよびそれら金属珪素、金属アルミニウム、
フェロシリコンの合金並びに炭化ホウ素、窒化ホウ素等
のホウ化物が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば
Ｋ２　Ｏ、Ｎａ２　Ｏ、Ｂ２　Ｏ３　、ＳｉＯ２　、Ｃ
ａＯ等を主成分とする低融点のゆう薬、ガラスの粉、長
石、ホウ砂および粘土等が挙げられる。

【００１５】

【作用】本発明では、カーボンを含有する定形耐火物を
製造するに際し、バインダーとしてのフェノール樹脂と
ともに、塩化第二鉄、塩化アルミニウムおよび塩化第一
錫の中の少なくとも一種を添加することにより、フェノ
ール樹脂の硬化を促進している。したがって、バインダ
ーの硬化速度が速まり成形後の乾燥工程の初期段階にお
ける成形体の強度が効果的に増大される。

【００１６】その結果、加圧成形後のスプリングバック
が抑止され膨れおよび亀裂の発生が防止されることより
特に形状の大きなカーボン含有定形耐火物の緻密性を増
し、耐食性を著しく向上させる。

【００１７】

【実施例】次に本発明の具体的な実施例につき説明する
。

【００１８】この実施例において用いたアルミナは電融
アルミナであり、マグネシアは焼成クリンカーである。 カーボン原料は鱗状黒鉛、人造黒鉛、土状黒鉛、仮焼無
煙炭を使用した。これら電融アルミナ等とその他の使用
材料との化学成分を表１に示す。

【００１９】実施例（Ａ〜Ｆ）および比較例（イ〜ヘ）
を、表２に示すような配合割合で配合した。表２の各実
施例および比較例の成分値は、耐火性骨材を１００　重
量部とし、この耐火性骨材１００　重量部に対する添加
材のそれぞれの添加量が重量部で示されている。

【００２０】これら各配合物中粉末のみを予め混合した
後液状樹脂および硬化剤を加えて混練し、加圧成形後還
元雰囲気下１０００〜１４００℃の温度で焼成した。た
だし、実施例Ｅと比較例ハおよびニは１５０　〜３００
　℃での熱処理を加えるに止めた。

【００２１】以上のようにして製造した実施例および比
較例の各成形体につき混練、成形時の作業性、成形体の
フクレ（膨れ）、成形体の亀裂の各状態を観察し、その
結果を表３に示した。

【００２２】また、気孔率（％）、圧縮強さ（ｋｇ／ｃ
ｍ２　）、常温曲げ強さ（ｋｇ／ｃｍ２　）を各成形体
につき測定し、表３に併せ示した。なお、気孔率はＪＩ
Ｓ　　Ｒ２２０５、圧縮強さはＪＩＳ　　Ｒ２２０６、
常温曲げ強さはＪＩＳ　　Ｒ２２１３に基いて測定した
。

【００２３】表３から明らかなように比較例イはフクレ
（膨れ）、亀裂を生じているが実施例Ａ、Ｂはフクレは
小さく亀裂は認められない。実施例Ｃ、Ｄも同様にフク
レ、亀裂ともに認められず、緻密かつ高強度の成形体が
得られた。

【００２４】比較例ハは作業性が悪く、成形時の充填性
が不良でしかも成形体に亀裂が生じている。また、比較
例ニはフクレ、亀裂が若干認められ強度も小さい。これ
ら比較例ハ、ニに比べ実施例Ｅはフクレ、亀裂とも認め
られず強度は大きい。

【００２５】比較例ホは混練品がベタベタの状態で成形
時の作業性が悪いとともに、気孔率が大きく強度は小さ
い。また比較例ヘは作業性は良いが、フクレ、亀裂を生
じ強度が小さい。実施例Ｆは作業性良好かつフクレ、亀
裂はなく気孔率の割に強度は大きい。

【００２６】さらに、実施例Ｂおよび比較例イの配合割
合を用い、形状が順次大きくなるように変えて成形し、
乾燥後還元雰囲気下１４００℃の温度で焼成した。それ
ぞれの各形状のものについての常温曲げ強さを測定し表
４に示す。

【００２７】この表４の結果から塩化物無添加品は形状
が大きくなるに従って強度は低下している。それに比べ
塩化物添加品は強度低下は僅少であり、塩化物のフェノ
ール樹脂に対する硬化促進効果によりスプリングバック
が抑止され、膨れ、亀裂の発生が効果的に防止されてい
ることが分かる。

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、各種製鉄用窯炉の内張
りに有用な、カーボン含有率が高くかつ形状の大きなカ
ーボン含有定形耐火物を製造するにおいて、緻密性が高
く耐用性に優れた定形耐火物が安定して得られる。本方
法により製造した定形耐火物を各種容器、窯炉に使用し
た場合は高耐食性、高強度を示し、各種容器、窯炉の耐
用性を高め操業効率の向上に貢献するものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　カーボン原料が２０ｗｔ％以上を占め
   る耐火性骨材を調製する耐火性骨材調製工程、この耐火
   性骨材調製工程において調製された耐火性骨材１００　
   重量部に、フェノール樹脂を２〜２０重量部および塩化
   第二鉄、塩化アルミニウム、塩化第一錫の中の一種また
   は二種以上を０．１　〜１０重量部添加した配合体とす
   る添加工程、この添加工程において得られた配合体を混
   練、成形、乾燥する仕上げ工程、の各工程を含むことを
   特徴とするカーボン含有定形耐火物の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記仕上げ工程の後に焼成工程が付加
   されることを特徴とする請求項１に記載のカーボン含有
   定形耐火物の製造方法。
3. 【請求項３】　　前記カーボン原料と組合される耐火性
   骨材が炭化珪素、アルミナ質、マグネシア質およびこれ
   ら炭化珪素、アルミナ質、マグネシア質と同等の耐火度
   を有する材質のものである請求項１または２に記載のカ
   ーボン含有定形耐火物の製造方法。
4. 【請求項４】　　前記フェノール樹脂がレゾール型フェ
   ノール樹脂である請求項１または２に記載のカーボン含
   有定形耐火物の製造方法。