JPH05132354A - 不焼成マグネシア・カーボンれんが - Google Patents
不焼成マグネシア・カーボンれんがInfo
- Publication number
- JPH05132354A JPH05132354A JP3294175A JP29417591A JPH05132354A JP H05132354 A JPH05132354 A JP H05132354A JP 3294175 A JP3294175 A JP 3294175A JP 29417591 A JP29417591 A JP 29417591A JP H05132354 A JPH05132354 A JP H05132354A
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- JP
- Japan
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- magnesia
- raw material
- weight
- carbon brick
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不焼成マグネシア・カーボンれんがに関し、
確実に耐酸化性を向上させるとともに、製造工程や使用
上の制約を受けることがなくなるようにすることを目的
とする。 【構成】 炭素質原料5〜40重量%と、マグネシア原
料60〜95重量%とよりなる配合物に対し、マグネシ
ウム−ホウ素系複合物を、外掛けで0.2〜2.0重量
%添加する構成とする。
確実に耐酸化性を向上させるとともに、製造工程や使用
上の制約を受けることがなくなるようにすることを目的
とする。 【構成】 炭素質原料5〜40重量%と、マグネシア原
料60〜95重量%とよりなる配合物に対し、マグネシ
ウム−ホウ素系複合物を、外掛けで0.2〜2.0重量
%添加する構成とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐火れんがに関し、特に
不焼成マグネシア・カーボンれんがに関するものであ
る。
不焼成マグネシア・カーボンれんがに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】不焼成マグネシア・カーボンれんがに
は、れんが自体に溶鋼スラグ等に対しての低い濡れ性
や、高い熱伝導率等の性質を付与する黒鉛等の炭素質原
料が配合されているので耐侵食性、及び耐熱スポーリン
グ性に極めて優れ、転炉、電気炉、取鍋精錬炉に代表さ
れる製鋼炉に広く使われている。
は、れんが自体に溶鋼スラグ等に対しての低い濡れ性
や、高い熱伝導率等の性質を付与する黒鉛等の炭素質原
料が配合されているので耐侵食性、及び耐熱スポーリン
グ性に極めて優れ、転炉、電気炉、取鍋精錬炉に代表さ
れる製鋼炉に広く使われている。
【0003】その一方で上記炭素質原料は、雰囲気中の
酸素、スラグの低級酸化物(例えば、FeO、MnO
等)による酸化作用を受け、一酸化炭素(CO)となっ
て気化消失し、れんが組織の脆化を招き、れんが寿命を
短くする要因になっている。
酸素、スラグの低級酸化物(例えば、FeO、MnO
等)による酸化作用を受け、一酸化炭素(CO)となっ
て気化消失し、れんが組織の脆化を招き、れんが寿命を
短くする要因になっている。
【0004】そこで、炭素質原料を配合した耐火物に耐
酸化性を付与するために、例えば、アルミニウム(A
l)、金属ケイ素(Si)、アルミニウム・マグネシウ
ム合金(Mg−Al)等の易酸化性物質を酸化防止剤と
して添加する他、特開昭58−74579号公報では同
様の目的で炭化硼素を添加することが行われている。
酸化性を付与するために、例えば、アルミニウム(A
l)、金属ケイ素(Si)、アルミニウム・マグネシウ
ム合金(Mg−Al)等の易酸化性物質を酸化防止剤と
して添加する他、特開昭58−74579号公報では同
様の目的で炭化硼素を添加することが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の酸化防止剤はそれぞれ以下に示すような欠点を持って
いる。すなわち、Al単体もしくはMg−Al合金を添
加した場合には、800〜1400℃のれんがの使用温
度域で組織中に生成する炭化アルミニウム(Al
4 C 3 )が雰囲気中の水分と下記化学式(1) のように消
化反応を起こしてれんが組織の脆化が進行する。
の酸化防止剤はそれぞれ以下に示すような欠点を持って
いる。すなわち、Al単体もしくはMg−Al合金を添
加した場合には、800〜1400℃のれんがの使用温
度域で組織中に生成する炭化アルミニウム(Al
4 C 3 )が雰囲気中の水分と下記化学式(1) のように消
化反応を起こしてれんが組織の脆化が進行する。
【0006】 Al4 C3 +12H2 O→3CH4 +4Al(OH)3 (1) また、Siを添加した場合には、酸化されて生成するS
iO2 が該不焼成マグネシア・カーボンれんが中のマグ
ネシアと反応して、低融点化合物(例えばクリノエンス
タタイト−クリストバライト系共融物、融点1543
℃)を形成して、耐火物の損傷を早める。
iO2 が該不焼成マグネシア・カーボンれんが中のマグ
ネシアと反応して、低融点化合物(例えばクリノエンス
タタイト−クリストバライト系共融物、融点1543
℃)を形成して、耐火物の損傷を早める。
【0007】さらにMg単体を添加した場合には、上記
のようなれんが組織を阻害する物質が生成されることは
ないものの、特開昭60−108363号公報で開示さ
れたようにMg単体は消防法による第二類金属Aに属す
る危険物に指定されており、混練時において水との接触
を避けることや、縮合時に水を生成する結合剤を使用す
ることができない等の製造工程において大きな制約を受
ける欠点がある。
のようなれんが組織を阻害する物質が生成されることは
ないものの、特開昭60−108363号公報で開示さ
れたようにMg単体は消防法による第二類金属Aに属す
る危険物に指定されており、混練時において水との接触
を避けることや、縮合時に水を生成する結合剤を使用す
ることができない等の製造工程において大きな制約を受
ける欠点がある。
【0008】またさらに、炭化硼素を添加した場合に
は、その酸化反応生成物であるB2 O 3 は不焼成マグネ
シア・カーボンれんがの主要構成鉱物であるマグネシア
にとって、例えば融点1142℃の低融点反応物を生成
する有害物質の1つとされ、マグネシアに含有されるB
2 O3 の量が例えば0.05%以下に規制されたものの
みが使われている現状において、その使用量は2%以下
に限定使用されているのが実情である。
は、その酸化反応生成物であるB2 O 3 は不焼成マグネ
シア・カーボンれんがの主要構成鉱物であるマグネシア
にとって、例えば融点1142℃の低融点反応物を生成
する有害物質の1つとされ、マグネシアに含有されるB
2 O3 の量が例えば0.05%以下に規制されたものの
みが使われている現状において、その使用量は2%以下
に限定使用されているのが実情である。
【0009】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、確実に耐酸化性を向上させるととも
に、製造工程や使用上の制約を受けることのない不焼成
マグネシア・カーボンれんがを提供することを目的とす
るものである。
たものであって、確実に耐酸化性を向上させるととも
に、製造工程や使用上の制約を受けることのない不焼成
マグネシア・カーボンれんがを提供することを目的とす
るものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、炭素質
原料5〜40重量%と、マグネシア原料60〜95重量
%とよりなる配合物に対し、マグネシウム−ホウ素系複
合物を、外掛けで0.2〜2.0重量%添加してなる不
焼成マグネシア・カーボンれんがであり、上記マグネシ
ウム−ホウ素系複合物としては、Mg3 B2 、MgB2
の少なくともいずれか一方とすることが望ましい。
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、炭素質
原料5〜40重量%と、マグネシア原料60〜95重量
%とよりなる配合物に対し、マグネシウム−ホウ素系複
合物を、外掛けで0.2〜2.0重量%添加してなる不
焼成マグネシア・カーボンれんがであり、上記マグネシ
ウム−ホウ素系複合物としては、Mg3 B2 、MgB2
の少なくともいずれか一方とすることが望ましい。
【0011】
【作用】上記の構成における炭素質原料は鱗状黒鉛の
他、土状黒鉛、タール、ピッチ等周知の原料を採用する
ことが可能であり、その配合量は耐火材原料全量に対
し、5〜40重量%とすることが望ましく、5重量%未
満では耐スポーリング性、スラグ浸透防止能力が発揮さ
れず、逆に40重量%を越える配合量とすると耐酸化性
が低下することとなる。また、同じくマグネシア原料
は、焼結もしくは電融マグネシアのいずれか一方か、ま
たはその混合物であってもよく、配合量は上記炭素質原
料の配合量で規定される。
他、土状黒鉛、タール、ピッチ等周知の原料を採用する
ことが可能であり、その配合量は耐火材原料全量に対
し、5〜40重量%とすることが望ましく、5重量%未
満では耐スポーリング性、スラグ浸透防止能力が発揮さ
れず、逆に40重量%を越える配合量とすると耐酸化性
が低下することとなる。また、同じくマグネシア原料
は、焼結もしくは電融マグネシアのいずれか一方か、ま
たはその混合物であってもよく、配合量は上記炭素質原
料の配合量で規定される。
【0012】一般に炭素質原料として汎用されている鱗
状黒鉛は、400℃から酸化を開始し、600〜900
℃で一番烈しく酸化されるとされている。上記マグネシ
ア−ホウ素系複合物であるMgB2 は、720〜835
℃の温度域において、下記化学式(2) のような反応が生
じ、 2MgB2 (C)→Mg(g)+MgB4 (C) (2) 〔C:結晶、g:気体〕 また、他の研究によると1047℃では、 xMgB2 (C)→Mg(g)+yMgB4 (C) (2)′ 〔あるいはMgB6(C),MgB12(C)〕 〔x,y:所定係数〕 のように分解するとされ、いずれの場合でもガス状態で
遊離されたMgは、稼働面側へ移動し、雰囲気中の酸素
又は接触した金属又はスラグ中の低級酸化物(FeO,
MnO)によって酸化されて、稼働面に緻密なマグネシ
ア層を形成し、耐酸化性を付与する。
状黒鉛は、400℃から酸化を開始し、600〜900
℃で一番烈しく酸化されるとされている。上記マグネシ
ア−ホウ素系複合物であるMgB2 は、720〜835
℃の温度域において、下記化学式(2) のような反応が生
じ、 2MgB2 (C)→Mg(g)+MgB4 (C) (2) 〔C:結晶、g:気体〕 また、他の研究によると1047℃では、 xMgB2 (C)→Mg(g)+yMgB4 (C) (2)′ 〔あるいはMgB6(C),MgB12(C)〕 〔x,y:所定係数〕 のように分解するとされ、いずれの場合でもガス状態で
遊離されたMgは、稼働面側へ移動し、雰囲気中の酸素
又は接触した金属又はスラグ中の低級酸化物(FeO,
MnO)によって酸化されて、稼働面に緻密なマグネシ
ア層を形成し、耐酸化性を付与する。
【0013】上記マグネシア−ホウ素系複合物として
は、工業的に量産でき、安定なMg3 B2 、MgB2 を
添加するのが妥当であり、添加量は上記耐火材原料の全
量に対し、外掛け0.2〜2.0重量%程度とすること
が望ましい。0.2重量%未満では上記酸化防止機能を
充分果たすことができなくなり、また、2.0重量%を
超えると、過剰なホウ素成分によって低融点物質(例え
ばMgO固溶、B2 O3 −2MgO・B2 O3 共融物、
融点1142℃)が生成され、耐食性が低下することと
なる。
は、工業的に量産でき、安定なMg3 B2 、MgB2 を
添加するのが妥当であり、添加量は上記耐火材原料の全
量に対し、外掛け0.2〜2.0重量%程度とすること
が望ましい。0.2重量%未満では上記酸化防止機能を
充分果たすことができなくなり、また、2.0重量%を
超えると、過剰なホウ素成分によって低融点物質(例え
ばMgO固溶、B2 O3 −2MgO・B2 O3 共融物、
融点1142℃)が生成され、耐食性が低下することと
なる。
【0014】尚、上記MgOの生成反応は上記MgB2
を添加する場合に限らず、Mg3 B 2 においても同様に
Mgガスが遊離するので、MgB2 の製造工程における
副生成物であるMg3 B2 をあえて除去する必要がな
い。
を添加する場合に限らず、Mg3 B 2 においても同様に
Mgガスが遊離するので、MgB2 の製造工程における
副生成物であるMg3 B2 をあえて除去する必要がな
い。
【0015】また、上記MgB2 又はMg3 B2 は常温
下で粉末の形態をなし、水に対してはMg金属単体より
はるかに不活性で、安定した物質であり、また、消防法
上の規制を受ける危険物質でないので、耐火材原料とと
もに、何らの制約なく混練を行うことができる。
下で粉末の形態をなし、水に対してはMg金属単体より
はるかに不活性で、安定した物質であり、また、消防法
上の規制を受ける危険物質でないので、耐火材原料とと
もに、何らの制約なく混練を行うことができる。
【0016】また、このマグネシウム−ホウ素複合物と
しては上記(2), (2)′式で示したようなMgをガス状態
で遊離し、かつ、ホウ素の酸化反応生成物であるB2 O
3 が有害でない程度の量であるためには、Mg・Bのモ
ル比が3:2〜1:2の範囲であることが望ましい。
しては上記(2), (2)′式で示したようなMgをガス状態
で遊離し、かつ、ホウ素の酸化反応生成物であるB2 O
3 が有害でない程度の量であるためには、Mg・Bのモ
ル比が3:2〜1:2の範囲であることが望ましい。
【0017】また、本発明は上記耐火材原料、マグネシ
ウム−ホウ素複合物の他に、例えばフェノールレジン等
のバインダーやヘキサメチレンテトラアミン等の硬化剤
等の種々の機能を持つ薬剤を添加することは何ら妨げな
い。
ウム−ホウ素複合物の他に、例えばフェノールレジン等
のバインダーやヘキサメチレンテトラアミン等の硬化剤
等の種々の機能を持つ薬剤を添加することは何ら妨げな
い。
【0018】また、本発明は、従来から使用されている
酸化防止剤、例えばAl金属、Si金属、Mg−Al合
金等との併用を何ら妨げるものではない。
酸化防止剤、例えばAl金属、Si金属、Mg−Al合
金等との併用を何ら妨げるものではない。
【0019】
【実施例】以下本発明を実施例に基づき説明する。表1
に示す実施例A1〜A5及び比較例A6〜A8の耐火材
原料、バインダー及び硬化剤を、 炭素質原料(鱗状黒鉛) : 20重量% マグネシア質原料(焼結クリンカー):大粒、中粒、微粒 80重量% バインダー(液状フェノールレジン): 外掛け3.5重量% 硬化剤(ヘキサメチレンテトラミン): 外掛け0.7重量% のような配合とし、これにそれぞれ表1上欄に記載した
添加量で酸化防止剤としてマグネシア−ホウ素系複合物
(Mg3 B2 orMgB2 )を添加した。比較例A6は
Mg−Al合金(純度98%、60メッシュ全通)3%
添加品である。
に示す実施例A1〜A5及び比較例A6〜A8の耐火材
原料、バインダー及び硬化剤を、 炭素質原料(鱗状黒鉛) : 20重量% マグネシア質原料(焼結クリンカー):大粒、中粒、微粒 80重量% バインダー(液状フェノールレジン): 外掛け3.5重量% 硬化剤(ヘキサメチレンテトラミン): 外掛け0.7重量% のような配合とし、これにそれぞれ表1上欄に記載した
添加量で酸化防止剤としてマグネシア−ホウ素系複合物
(Mg3 B2 orMgB2 )を添加した。比較例A6は
Mg−Al合金(純度98%、60メッシュ全通)3%
添加品である。
【0020】尚、上記炭素質原料は純度95%、粒径
1mm以下の鱗状黒鉛を使用し、マグネシア質原料はM
gO純度97.8%、かさ比重3.45であった。さら
に、MgB2 は純度MgO:35.2、B2 O3 :63
%、粒度100メッシュ全通、Mg3 B2 は純度Mg
O:60.8%、B2 O3 :37.3%、粒度100メ
ッシュ全通のものである。
1mm以下の鱗状黒鉛を使用し、マグネシア質原料はM
gO純度97.8%、かさ比重3.45であった。さら
に、MgB2 は純度MgO:35.2、B2 O3 :63
%、粒度100メッシュ全通、Mg3 B2 は純度Mg
O:60.8%、B2 O3 :37.3%、粒度100メ
ッシュ全通のものである。
【0021】上記各材料を常温で混練し、2t/cm2 の
成形圧で成形し、200℃の下で20時間硬化処理をし
て得られた不焼成マグネシア・カーボンれんがの物性値
を表1下欄に示す。
成形圧で成形し、200℃の下で20時間硬化処理をし
て得られた不焼成マグネシア・カーボンれんがの物性値
を表1下欄に示す。
【0022】以下比較例A6〜A8に対比して実施例A
1〜A5を考察する。マグネシウム−ホウ素複合物を全
く添加しない比較例A6の値を100とする酸化磨耗指
数、酸化係数、侵食指数は、いずれも低い値を示し、れ
んが組織に対する酸化作用を受け難くなっていることは
明らかである。実施例A4のようにマグネシウム−ホウ
素系複合物として、Mg3 B2 を添加した場合には、上
記効果はより高まることが確認できる。
1〜A5を考察する。マグネシウム−ホウ素複合物を全
く添加しない比較例A6の値を100とする酸化磨耗指
数、酸化係数、侵食指数は、いずれも低い値を示し、れ
んが組織に対する酸化作用を受け難くなっていることは
明らかである。実施例A4のようにマグネシウム−ホウ
素系複合物として、Mg3 B2 を添加した場合には、上
記効果はより高まることが確認できる。
【0023】その一方でMgB2 を外掛け3.0重量%
添加した比較例A7は酸化磨耗指数、酸化係数に優れる
ものの、侵食指数は悪くなる。過剰量添加されたMgB
2 からのホウ素(B)成分がれんが組織中に多くなるこ
とにより、低融点物質が過剰に生成されることによるも
のと推測される。また、MgB2 を0.1重量%しか添
加しない比較例A8においては、耐酸化性効果は各実施
例よりも劣り、侵食指数の改善もみられない。
添加した比較例A7は酸化磨耗指数、酸化係数に優れる
ものの、侵食指数は悪くなる。過剰量添加されたMgB
2 からのホウ素(B)成分がれんが組織中に多くなるこ
とにより、低融点物質が過剰に生成されることによるも
のと推測される。また、MgB2 を0.1重量%しか添
加しない比較例A8においては、耐酸化性効果は各実施
例よりも劣り、侵食指数の改善もみられない。
【0024】実施例A5は、比較例A6に比べて著しい
酸化磨耗指数、酸化係数、侵食指数の向上がみられ、従
来から使用されている酸化防止剤との併用は本発明の趣
旨を妨げないことを実証している。
酸化磨耗指数、酸化係数、侵食指数の向上がみられ、従
来から使用されている酸化防止剤との併用は本発明の趣
旨を妨げないことを実証している。
【0025】更に、実施例A2と比較例A6を二次精錬
取鍋のスラグラインに使用したところ、比較例A6では
80回の使用で150mmの厚さのライニングが消失した
のに対し、実施例A2では110回の耐用を示し、従来
品に比べて約35%の耐用性の向上が認められた。
取鍋のスラグラインに使用したところ、比較例A6では
80回の使用で150mmの厚さのライニングが消失した
のに対し、実施例A2では110回の耐用を示し、従来
品に比べて約35%の耐用性の向上が認められた。
【0026】以上のようにマグネシウム−ホウ素系複合
物による不焼成マグネシア・カーボンれんがの酸化防止
は確認でき、また、その添加量も耐火材原料全量に対し
て外掛け0.2〜2.0重量%の範囲が適量であること
が検証できた。
物による不焼成マグネシア・カーボンれんがの酸化防止
は確認でき、また、その添加量も耐火材原料全量に対し
て外掛け0.2〜2.0重量%の範囲が適量であること
が検証できた。
【0027】尚、上記酸化磨耗指数、酸化係数、侵食指
数の測定要領は以下の通りである。 酸化磨耗率:40×40×40mmの試料を切り出し、1
200℃×30分間酸化雰囲気の炉内で回転させて、該
試験の前後での重量減少率を酸化磨耗率として表示。
数の測定要領は以下の通りである。 酸化磨耗率:40×40×40mmの試料を切り出し、1
200℃×30分間酸化雰囲気の炉内で回転させて、該
試験の前後での重量減少率を酸化磨耗率として表示。
【0028】酸化係数:同じく40×40×40mmの試
料を酸化雰囲気の電気炉で800℃×3時間保持したの
ち、その切断面における脱炭(変質)層の厚みをもって
表示。
料を酸化雰囲気の電気炉で800℃×3時間保持したの
ち、その切断面における脱炭(変質)層の厚みをもって
表示。
【0029】侵食指数:1700℃×3時間、塩基度
(CaO/SiO2 )≒1.0、FeO18%のスラグ
に浸漬し、その損耗量を表示。
(CaO/SiO2 )≒1.0、FeO18%のスラグ
に浸漬し、その損耗量を表示。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、不焼成マ
グネシア・カーボンれんがに取扱いが比較的容易で製造
工程や結合剤の選定に特段の注意を払う必要がなく、か
つ効果の大きいマグネシウム−ホウ素系複合物を添加す
ることによって、耐酸化性をひいては耐食性を向上させ
ることができ、より耐用期間を長くすることができる。
グネシア・カーボンれんがに取扱いが比較的容易で製造
工程や結合剤の選定に特段の注意を払う必要がなく、か
つ効果の大きいマグネシウム−ホウ素系複合物を添加す
ることによって、耐酸化性をひいては耐食性を向上させ
ることができ、より耐用期間を長くすることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 炭素質原料5〜40重量%と、マグネシ
ア原料60〜95重量%とよりなる配合物に対し、マグ
ネシウム−ホウ素系複合物を、外掛けで0.2〜2.0
重量%添加してなることを特徴とする不焼成マグネシア
・カーボンれんが。 - 【請求項2】 上記マグネシウム−ホウ素系複合物を、
Mg3 B2 、MgB 2 の少なくともいずれか一方とした
請求項1に記載の不焼成マグネシア・カーボンれんが。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3294175A JPH05132354A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 不焼成マグネシア・カーボンれんが |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3294175A JPH05132354A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 不焼成マグネシア・カーボンれんが |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05132354A true JPH05132354A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=17804285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3294175A Pending JPH05132354A (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 不焼成マグネシア・カーボンれんが |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05132354A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08295555A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Kurosaki Refract Co Ltd | 高耐用性マグネシア・カーボンれんが |
JP5068887B1 (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-07 | 新日本製鐵株式会社 | 真空脱ガス槽及びこれを用いた脱ガス処理方法 |
-
1991
- 1991-11-11 JP JP3294175A patent/JPH05132354A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08295555A (ja) * | 1995-04-27 | 1996-11-12 | Kurosaki Refract Co Ltd | 高耐用性マグネシア・カーボンれんが |
JP5068887B1 (ja) * | 2011-04-27 | 2012-11-07 | 新日本製鐵株式会社 | 真空脱ガス槽及びこれを用いた脱ガス処理方法 |
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