JPH05319902A - 炭素含有塩基性耐火物 - Google Patents

炭素含有塩基性耐火物

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JPH05319902A
JPH05319902A JP4152736A JP15273692A JPH05319902A JP H05319902 A JPH05319902 A JP H05319902A JP 4152736 A JP4152736 A JP 4152736A JP 15273692 A JP15273692 A JP 15273692A JP H05319902 A JPH05319902 A JP H05319902A
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JP
Japan
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refractory
carbon
weight
raw material
misch metal
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Pending
Application number
JP4152736A
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English (en)
Inventor
Kunio Tsunetsugu
邦男 恒次
Saburo Miyagawa
三郎 宮川
Masao Oguchi
征男 小口
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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】 炭素含有塩基性耐火物の耐スポ−リング性、
強度、耐酸化性の向上をはかり、耐用性を高めることに
ある。 【構成】 炭素質原料5〜30重量%、塩基性耐火物原
料70〜95重量%を含有する耐火材料に対し、セリウ
ム属希土類金属を93重量%以上含む金属のミッシュメ
タルおよび/またはミッシュメタルを含むAl、Si、
Fe、Ti、Mg、Ca、Zr、Hf、B等の金属の1
種または2種以上の合金を外掛け0.1〜10重量%添加
し、高温下でミッシュメタルの大きな酸素親和力で酸化
セリウム、酸化ランタンを生成するようにして、炭素含
有塩基性耐火物を内外面から補強できるようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐火物分野における耐
酸化性に優れた炭素含有塩基性耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、黒鉛等の炭素質原料を含む耐火物
は、アルミナ、マグネシア等の他の耐火材料よりも融点
および熱伝導率が高く、かつ線膨張率が低いことや、溶
融金属、スラグ等に濡れ難いことや、耐火物の過焼結を
防止する等の炭素質原料の好ましい性質によって、耐熱
スポ−リング性に優れ、製鉄用、製鋼用等の冶金用耐火
物として広く使用されている。
【0003】しかし、高温下の空気等の酸化性雰囲気中
では、炭素質原料は極めて簡単に酸化されて消失し、上
記した性質を発揮しなくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この炭素質原料の酸化
消失を防止する方法としては、例えば、1)炭素より酸
素親和力の大きいAl、Si、Mg等の金属粉末および
/またはB4 C、SiC等の炭化物を添加する方法(特
開昭54−163913号、特開昭59−107962
号、特公昭60−59184号、特公昭60−5919
1号、特公昭61−303号、特公昭61−882号
等)、2)六硼化珪素(SiB6 )の添加によって耐火
物使用時に生成するB2 3 −SiO2 系ガラス相、並
びにB2 3と耐火骨材とが反応して生成する高粘性融
液が、炭素質原料被覆皮膜を形成することを利用した方
法(特開昭60−176970号)、3)珪酸塩、硼酸
塩、燐酸塩等を添加して炭素質原料の表面にガラス質皮
膜を形成させる方法等が提案されいている。
【0005】しかしながら、1)の方法による炭素質原
料の酸化防止効果は、充分に満足のいくものではない。
また、2)の方法では、安定な皮膜が形成される前に、
溶損あるいは摩耗によって損傷を受けることが多い。さ
らに、3)の方法では、酸化防止効果の有効温度域が限
られており、しかも充分な耐酸化性を得ようとすれば、
添加量が多くなり、耐火材料の耐火度および耐スポ−リ
ング性を低下させて好ましくない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、炭素
質原料5〜30重量%、塩基性耐火物原料70〜95重
量%を含有する耐火材料に対し、セリウム属希土類金属
を93重量%以上含む金属のミッシュメタルおよび/ま
たはミッシュメタルを含むAl、Si、Fe、Ti、M
g、Ca、Zr、Hf、B等の金属の1種または2種以
上の合金を外掛け0.1〜10重量%添加したことを特徴
とする炭素含有塩基性耐火物を提供するにある。
【0007】
【作用】本発明によれば、炭素質原料5〜30重量%、
塩基性耐火物原料70〜95重量%を含有する耐火材料
に対し、ミッシュメタルおよび/またはミッシュメタル
を含むAl、Si、Fe、Ti、Mg、Ca、Zr、H
f、B等の金属の1種または2種以上の合金を外掛け0.
1〜10重量%添加することによって、高温下で炭素に
より大きい酸素親和力を示して、酸化セリウム、酸化ラ
ンタンを生成して耐火物の内外面を補強し、耐スポ−リ
ング性、強度、耐酸化性を改善することができる。
【0008】
【実施例】本発明の炭素含有塩基性耐火物は、炭素質原
料5〜30重量%、マグネシア、ドロマイト、スピネル
等の塩基性耐火物原料の1種または2種以上の70〜9
5重量%を含有する耐火材料に対し、ミッシュメタルお
よび/またはミッシュメタルを含むAl、Si、Fe、
Ti、Mg、Ca、Zr、Hf、B等の金属の1種また
は2種以上との合金を外掛け0.1〜10重量%添加する
ことを特徴としている。
【0009】上記の炭素質原料としては、例えば鱗状黒
鉛、土状黒鉛、石油コ−クス、石炭ピッチコ−クス、鋳
物用コ−クス、カ−ボンブラック等の公知の材料を使用
することができる。この中、鱗状黒鉛が最も好ましい。
上記炭素質原料の粒径は特に制限するものでなく、適宜
選択することができるが、通常1mm以下程度のものを使
用するのが好ましい。
【0010】上記炭素質原料の配合量は、該耐火物の適
用対象によって異なるが、耐火材料全量に対して5〜3
0重量%が好ましい。例えば、鱗状黒鉛を炭素質原料と
して添加する場合、鱗状黒鉛が5重量%未満となると、
耐スポ−リング性が低下する等の炭素含有耐火物の長所
を充分発揮できない。また、その配合量が30重量%を
超えると、耐食性が低下して好ましくない。
【0011】塩基性耐火物原料としては、マグネシア、
ドロマイト、スピネル等を適宜選択して70〜95重量
%配合して使用することができる。スラグ等に対する耐
食性やFe2 3 等の不純物の含有量のできるだけ少な
いMgO質骨材が好ましく、特に上記不純物の合量が5
重量%に満たない程度のMgO質骨材、例えば焼結マグ
ネシア、電融マグネシア、天然マグネシア等を用いるの
が好ましい。
【0012】また、上記のような耐火材料に添加するセ
リウム属希土類金属を93%以上含む金属のミッシュメ
タルおよび/またはミッシュメタルを含む合金は、高温
下では炭素より大きな酸素親和力を示す。そのため、耐
火物表面付近で酸化されると、ミッシュメタル中のセリ
ウムは酸化セリウム(CeO2 )に、ランタンは酸化ラ
ンタン(La2 3 )となって、いずれも耐火性に優れ
る酸化物となり、耐火物の耐食性を向上させる。
【0013】さらに、上記La2 3 、CeO2 の生成
に伴う体積の膨張によって、該耐火物成形時にできた表
面付近の粒子間隙をほぼ完全に塞いで耐火物を緻密化す
る。
【0014】また、CeO2 はMgOと反応してCeO
2 −MgO固溶体を形成し、機械的強度を増すととも
に、耐酸化性を向上させる。
【0015】さらに、上記ミッシュメタルは、耐火物内
部において、一部はCOと反応し、La+3/2 CO →
1/2 La2 3 + 3/2Cや、Ce+2CO → Ce
2+2Cのように炭素を析出し、酸化消失した炭素を
補う。
【0016】また、一部は炭素と反応し、Ceは炭化セ
リウム(CeC2 )を形成し、ランタンは炭化ランタン
を形成して、耐火物の組織を強固にする。Al、Si等
の金属と比較して、ミッシュメタルは化学的活性が高
く、またミッシュメタルとの合金はAl、Si等の弱点
とされる中間温度域400〜1000℃において効果を
発揮できる。なお、合金中のミッシュメタルの含量によ
って、酸化開始温度を制御することができる。
【0017】上記、ミッシュメタル、ミッシュメタルを
含む合金の粒径としては、反応性、均一性、分散性、反
応活性等の面から950μm以下程度のものを使用する
のが好ましい。ミッシュメタルおよび/またはミッシュ
メタルを含む合金の添加量は、炭素質原料を含む耐火材
料全量に対し、合量で外掛け0.1〜10重量%とするの
が好ましく、ミッシュメタルを0.5重量%以上含むA
l、Si、Fe、Ti、Mg、Ca、Zr、Hf、B等
の金属の1種または2種以上の合金の種類は耐火物の使
用目的によって適宜選択できる。
【0018】上記添加量が0.1重量%未満では所期の効
果が得られず、一方10重量%を超えると耐酸化性の点
で支障はないが、耐食性が低下して好ましくない。
【0019】なお、上記炭素含有塩基性耐火物には、残
留炭素量の多い、つまり高炭素化収率を有し、かつ成形
時の作業性に優れるタ−ル、ピッチ、フェノ−ルレジン
等のバインダ−を配合することができるが、作業性およ
び価格の点でフェノ−ルレジンの使用が好ましい。
【0020】
【試験例】次に、本発明の実施例を比較例と比較し、本
発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【0021】炭素質原料としての鱗状黒鉛を20重量
%、MgO−C質耐火原料としての焼結マグネシア50
重量%、および電融マグネシア30重量%を含有する耐
火原料に、フェノ−ルレジンを外掛け3重量%配合した
MgO−C質の不焼成耐火物に対して、次ペ−ジの表1
の上欄に示す割合で添加物を添加した。そして、上記各
配合を常温で40分間混練した後、1000Kgf/cm2
圧力で40×40×160mmの形状に加圧成形を行い、
180℃で15時間熱処理し、本発明の実施例1〜6お
よび比較例1〜8の各試料を作成した。その品質特性を
表1の下欄に併せて示している。
【0022】比較例のA群(比較例1〜4)は、上記添
加物として、金属アルミニウム、金属珪素、硼化珪素、
金属アルミニウムと金属マグネシウムの合金の各粉末を
添加する従来技術に則った試料であり、同じくB群(比
較例5〜8)はミッシュメタルおよびミッシュメタルを
含む合金の添加量を本発明で規定した範囲を逸脱させた
試料である。
【0023】比 較 表
【表1】
【0024】上記各試料の1500℃で5時間酸化焼成
後の重量減少率および脱炭素層の厚さ等の数値は、何れ
も本発明の実施例の方が小さく、従来技術等による比較
例に較べて耐酸化性に優れることを示している。
【0025】次に、得られた耐火物を塩基度、すなわち
CaO/SiO2 重量比が2のスラグを使用して160
0℃で3時間のロ−タリ−スラグテストに供し、比較例
1の侵食量を100として、各試料の侵食量を測定して
表1の最下欄に示す溶損指数を算出した。その結果、本
発明の実施例はいずれも低い溶損指数を示し、本実施例
は比較例に比べて、スラグに対する耐食性が極めて優れ
ていることがわかる。なお、上記溶損指数は、比較例1
の溶損量を100とした相対的な指数で表している。
【0026】本発明は、上記実施例に限定するものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、他の添加物を
添加するなど様々な配合量とした変形態様が実施可能で
あることはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明にあっては、炭素質
原料を含む塩基性耐火物材料にミッシュメタルおよび/
またはミッシュメタルを含む合金を添加したので、従来
の特徴である耐スポ−リング性、熱間強度を保持しなが
ら、耐酸化性およびスラグや溶損金属に対する耐食性の
向上をはかることができ、優れた耐用性を備えた炭素含
有塩基性耐火物が得られ、炉寿命の一層の延長に寄与で
きるものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素質原料5〜30重量%、塩基性耐火
    物原料70〜95重量%を含有する耐火材料に対し、セ
    リウム属希土類金属を93重量%以上含む金属のミッシ
    ュメタルおよび/またはミッシュメタルを含むAl、S
    i、Fe、Ti、Mg、Ca、Zr、Hf、B等の金属
    の1種または2種以上の合金を外掛け0.1〜10重量%
    添加したことを特徴とする炭素含有塩基性耐火物。
JP4152736A 1992-05-19 1992-05-19 炭素含有塩基性耐火物 Pending JPH05319902A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012201512A (ja) * 2011-03-23 2012-10-22 Kurosaki Harima Corp 炭素含有耐火物
CN115974564A (zh) * 2022-12-30 2023-04-18 东北大学 一种原位增强的低碳镁碳耐火材料及其制备方法

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