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

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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
boron
Prior art date
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Pending
Application number
JP3294175A
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English (en)
Inventor
Takao Okamoto
孝雄 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Refractories Corp
Original Assignee
Kawasaki Refractories Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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 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 3 +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。
【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。
【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 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 3 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。
【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 2 、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。
【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。
【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 2 、MgB2
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 3 −2MgO・B2 3 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 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 2 をあえて除去する必要がな
い。
【0015】また、上記MgB2 又はMg3 2 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。
【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
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。
【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。
【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 2 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 3 :63
%、粒度100メッシュ全通、Mg3 2 は純度Mg
O:60.8%、B2 3 :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
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 2 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【請求項2】 上記マグネシウム−ホウ素系複合物を、
    Mg3 2 、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。
JP3294175A 1991-11-11 1991-11-11 不焼成マグネシア・カーボンれんが Pending JPH05132354A (ja)

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JP (1) JPH05132354A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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