JPH06219829A

JPH06219829A - 炭素含有耐火物

Info

Publication number: JPH06219829A
Application number: JP50A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nomura; 修野村; Toshihiko Kanashige; 利彦金重; Masanori Ogata; 昌徳小形; Nobuhiko Imai; 伸彦今井
Original assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-09
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: JP2575580B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、低熱膨張性原料を使用した
炭素含有耐火物において、耐熱衝撃抵抗性を損なうこと
なく、耐食性を効果的に向上し得る優れた炭素含有耐火
物を提供することにある。【構成】本発明に係る炭素含有耐火物は、ＺｒＯ₂を
１０〜６０重量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＭｇＯ
系スピネルクリンカー４〜９０重量％、炭素原料２〜４
０重量％、及び残部が耐火性原料よりなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属に直接接する
溶融炉、鍋、樋等の内張り材として、あるいはスライド
バルブ用プレート、浸漬ノズル、エアーシールパイプ、
ストッパーノズル、整流ノズル等の連続鋳造用設備に使
用される炭素含有耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、溶融金属精錬炉用及び連続鋳造
用耐火物として、従来の酸化物系耐火物に比べ、耐食性
と耐熱衝撃抵抗性に優れている炭素含有耐火物が広く使
用されている。

【０００３】そして、使用される炭素含有耐火物につい
ては、耐火性酸化物骨材と炭素原料の構成比の調整や炭
素含有耐火物の高充填化等を行い、使用条件に合った炭
素含有耐火物を適用している。

【０００４】しかし、耐火性酸化物骨材と炭素原料の構
成比の調整において、炭素量の増加は、熱膨張率が低下
するために耐熱衝撃抵抗性を向上させるが、高耐食性酸
化物骨材の含有量が相対的に減少するため耐食性が低下
する傾向にある。また、反対に高耐食性酸化物骨材量の
増加は、耐食性を向上させるが、相対的に炭素量が減少
するため熱膨張率が増加し、耐熱衝撃抵抗性の低下と耐
スラグ浸潤性の低下を招く問題がある。

【０００５】また、炭素含有耐火物の高充填化は、緻密
な組織を得るため耐食性の向上に効果があるが、耐熱衝
撃抵抗性が著しく低下する傾向がある。

【０００６】そのため、炭素含有耐火物において耐熱衝
撃抵抗性と耐食性、耐スラグ浸潤性を両立させるために
は、高耐食性酸化物骨材と炭素原料の構成比と高充填化
は、おのずと適正範囲に限定される。

【０００７】また、炭素含有耐火物の耐熱衝撃抵抗性を
改善させる方法として、ＺｒＯ₂を含有する低熱膨張性
の酸化物骨材の活用がある。低熱膨張性酸化物骨材とし
ては、特開昭60−180950号公報のアルミナ・ジルコニア
質原料がすでに公知である。このアルミナ・ジルコニア
質原料は、コランダム結晶と未安定化ジルコニア結晶か
ら構成され、未安定化ジルコニアに生じる１０００〜１
２００℃の温度領域での単斜晶→正方晶の結晶相転移に
伴う体積変化(収縮)の影響により、熱膨張率が低いとい
う長所を有している。そのため、アルミナ・ジルコニア
質原料を使用した炭素含有耐火物は、耐熱衝撃抵抗性が
改善されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
操業方法等によっては使用条件の苛酷化により、これら
炭素含有耐火物の損傷が増加し、耐用性が低下する傾向
がある。そのため、このような使用条件下での炭素含有
耐火物の耐用性向上のため、耐食性と耐熱衝撃抵抗性等
の特性の改善による、より以上の向上が必要とされてい
るのが現状である。

【０００９】従って、本発明の目的は、低熱膨張性原料
を使用した炭素含有耐火物において、耐熱衝撃抵抗性を
損なうことなく、耐食性を効果的に向上し得る優れた炭
素含有耐火物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明に係る炭素
含有耐火物は、ＺｒＯ₂を１０〜６０重量％含有するＡ
ｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＭｇＯ系スピネルクリンカー４〜９
０重量％、炭素原料２〜４０重量％、及び残部が耐火性
原料よりなることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明において使用するＡｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−
ＭｇＯ系スピネルクリンカー(以下、「ＡＺＭ」と記載
する)は、ＺｒＯ₂含量が１０〜６０重量％のものであ
り、更に、ＭｇＯ含量が１重量％以上で、かつＡｌ₂Ｏ₃
／ＭｇＯのモル比が０.９以上であることが望ましく、
未安定化もしくは部分安定化ジルコニア結晶とスピネル
結晶、もしくは未安定化もしくは部分安定化ジルコニア
結晶とスピネル結晶とコランダム結晶から構成されるこ
とを特徴とする耐火材料である。

【００１２】このＡＺＭは、スピネル結晶がコランダム
結晶よりも塩基性スラグに対する耐溶損性が高いため
に、公知の低膨張性原料であるコランダムとジルコニア
から構成されたアルミナ・ジルコニア質原料よりも耐侵
食性が高い。

【００１３】また、スピネルの熱膨張率は、コランダム
の熱膨張率とほぼ同等であるので、ＡＺＭの熱膨張特性
は、アルミナ・ジルコニア質原料とほぼ同等またはそれ
以上の特性を得る。即ち、構成鉱物のひとつである未安
定化ジルコニアに生じる１０００〜１２００℃の温度領
域での単斜晶→正方晶の結晶相転移に伴う体積変化(収
縮)の影響により、低い熱膨張率を示す。

【００１４】従って、本発明において、炭素含有耐火物
へのＡＺＭの添加は、炭素含有量を増加することなく、
熱膨張性を低下させ耐熱衝撃抵抗性を向上することがで
きると同時に有効的に炭素含有耐火物の耐食性の向上を
達成することができる。

【００１５】ここで、ＡＺＭのＺｒＯ₂の含有量を１０
〜６０重量％としたのは、１０重量％未満では未安定化
ジルコニアの膨張特性が現れないために、耐火材料の低
熱膨張性が得られない。また、６０重量％を越える場合
では、相転移に伴う体積変化が過大となり、耐火材料組
織の崩壊を招いて事実上使用不可能となるためである。

【００１６】また、ＭｇＯが１重量％以上で、Ａｌ₂Ｏ₃
／ＭｇＯのモル比が０.９以上が望ましいのは、Ａｌ₂Ｏ
₃／ＭｇＯのモル比が０.９未満の場合、構成鉱物として
熱膨張率の高いペリクレース(ＭｇＯ)結晶が現れるた
め、及びＭｇＯによってジルコニアが安定化されるため
に、目的とする耐火材料の低熱膨張特性が現れないため
である。また、ＭｇＯが１重量％未満では、スピネル結
晶の生成量が少ないためにスピネルの効果が充分に現れ
ないためである。

【００１７】また、ＡＺＭは、その製造方法より、ロー
タリーキルンやシャフトキルン及びトンネルキルン等の
一般的な焼成設備あるいは電気炉等の溶融設備にて合成
して得られる焼成品、電融品等があるが、そのいずれで
も使用してよく、またそれらを併用しても良い。本発明
においては、その方法について特に限定するものではな
い。

【００１８】本発明において、ＡＺＭの添加量は、４〜
９０重量％が望ましい。これは、添加量が４重量％未満
の場合、ＡＺＭの前記した効果が充分発現されず、ま
た、反対に９０重量％を越える場合には、他の原料の添
加量が減少し、強度や他の特性とのバランスが損なわれ
るため望ましくない。

【００１９】そして、上記において使用する炭素原料は
鱗状黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、コークス粉、
ピッチ粉等の公知の炭素原料を使用することができる。
炭素原料の添加量は耐火材料全量に対し２〜４０重量％
が望ましい。添加量を限定した理由は、炭素原料が２重
量％未満になると炭素含有耐火物の耐スラグ浸潤性、耐
スポール性が低下し、また、４０重量％を越える添加量
では強度的に充分なものが得られず、耐摩耗性が低下
し、炭素含有耐火物の特性を得ることができないためで
ある。

【００２０】また、残部の耐火材料を構成する耐火性原
料としては、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、スピ
ネルやＳｉＣなどの酸化物、炭化物などが挙げられる。
しかしながら、炭素含有耐火物を構成する原料の選択は
炭素含有耐火物の使用用途によって決定する必要があ
り、特に限定するものではない。

【００２１】また、強度付与及び酸化防止を目的に、炭
化硼素、金属アルミニウム、金属シリコン、フェロシリ
コン等を添加することも可能である。この場合、添加量
は１０重量％未満の範囲内である。

【００２２】本発明の炭素含有耐火物は、上記のような
成分組成を有する配合物にバインダーとして例えばフェ
ノール樹脂を外掛で２〜２０重量％程度添加し、混合、
混練した後、所定の形状に成形し、乾燥して不焼成品と
して、また、非酸化性雰囲気下例えばコークスブリーズ
中で８００〜１５００℃程度の焼成温度で焼成すること
により焼成品として得ることができる。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に説明す
る。実施例表１に、使用したＡＺＭの化学組成、鉱物組成を示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１に示すＡＺＭを用いて、表２に示すよ
うな配合物Ｎｏ.１〜１６を調製した。このうち、Ｎｏ.
１〜６、１１〜１３はアルミナ・カーボン質、Ｎｏ.８
〜１０はマグネシア・黒鉛質、Ｎｏ.１４〜１６はジル
コニア・黒鉛質の配合物である。配合物は、それぞれ所
定量のフェノール樹脂を添加し混合、混練した後、Ｎ
ｏ.１〜１０については一軸加圧プレスにて成形し、Ｎ
ｏ.１１〜１６についてはラバープレスにて成形した。
得られた成形体を乾燥した後、コークスブリーズ中に埋
め込んでＮｏ.１〜４は１４００℃で、Ｎｏ.５〜１０は
１０００℃で、Ｎｏ.１１〜１６は１２００℃でそれぞ
れ焼成した。得られた焼成体の一般特性及び耐食性、熱
衝撃抵抗性を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２より明らかなように、本発明品はアル
ミナ・カーボン質、マグネシア・黒鉛質、ジルコニア・
黒鉛質とも各々の比較品に比べ、熱膨張が低く耐熱衝撃
抵抗性に優れ、そして耐食性も向上している。

【００２８】次に、表２の本発明品Ｎｏ.２と７をスラ
イドプレート形状で成形、焼成した後、ピッチ含浸熱処
理を行い、得られたスライドプレートを実炉で使用し
た。比較品Ｎｏ.１の材料を取鍋用スライドプレートに
使用しているＡ製鉄所にて本発明品Ｎｏ.２の材料を使
用した。その結果、本発明品Ｎｏ.２の損傷は、比較品
Ｎｏ.１に比べエッジ欠けや摺動面に発生した亀裂が小
さく、摺動面の損傷が軽微であった。耐用性において
は、２０％の向上が認められた。次に、本発明品Ｎｏ.
７の材料を、比較品Ｎｏ.５を取鍋用スライドプレート
に使用しているＢ製鉄所にて使用した。その結果、比較
品Ｎｏ.５はエッジ欠けや摺動面の損傷が大きく、最高
使用回数が４回で安定使用が困難であったが、本発明品
Ｎｏ.７はエッジ欠けが非常に小さく、使用回数５回で
安定使用が可能になった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の炭素含有耐火物は、その原料と
してＺｒＯ₂を１０〜６０重量％含有するＡｌ₂Ｏ₃−Ｚ
ｒＯ₂−ＭｇＯ系スピネルクリンカーを添加、配合して
いるために炭素含有量を増加することなく耐熱衝撃抵抗
性を向上することができると共に耐食性を効果的に向上
することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂を１０〜６０重量％含有するＡ
ｌ₂Ｏ₃−ＺｒＯ₂−ＭｇＯ系スピネルクリンカー４〜９
０重量％、炭素原料２〜４０重量％、及び残部が耐火性
原料よりなることを特徴とする炭素含有耐火物。