JPH0632648A - 炭素含有耐火物 - Google Patents
炭素含有耐火物Info
- Publication number
- JPH0632648A JPH0632648A JP4212249A JP21224992A JPH0632648A JP H0632648 A JPH0632648 A JP H0632648A JP 4212249 A JP4212249 A JP 4212249A JP 21224992 A JP21224992 A JP 21224992A JP H0632648 A JPH0632648 A JP H0632648A
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 炭素含有耐火物を、耐スポ−リングを損なう
ことなく、低い温度領域から高い温度領域にわたって強
化できて、耐久性を高めることにある。 【構成】 炭素質原料５〜９０重量％、耐火性原料１０
〜９５重量％を含有する耐火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの
原子比が２０／１〜１／１０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合
金を外掛けで0.１〜１０重量％添加している。それによ
って、耐火物の表面および内部の組織を緻密化して強固
にできて、耐久性を高めることができる。
ことなく、低い温度領域から高い温度領域にわたって強
化できて、耐久性を高めることにある。 【構成】 炭素質原料５〜９０重量％、耐火性原料１０
〜９５重量％を含有する耐火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの
原子比が２０／１〜１／１０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合
金を外掛けで0.１〜１０重量％添加している。それによ
って、耐火物の表面および内部の組織を緻密化して強固
にできて、耐久性を高めることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭素含有耐火物に関
し、特に炭素含有塩基性耐火物に関する。
し、特に炭素含有塩基性耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素質原料を配合した炭素含有耐火物
は、耐スポ−リング性が向上するとともに、スラグや溶
融金属に対する耐食性も向上することなどから、近年幅
広い用途に使用されている。
は、耐スポ−リング性が向上するとともに、スラグや溶
融金属に対する耐食性も向上することなどから、近年幅
広い用途に使用されている。
【０００３】特に、有機結合材を用いた炭素含有不焼成
耐火物は、焼成を必要とせず、省エネルギ−化の要請に
も適合することから、種々の耐火性原料と組み合わせ
て、各種の実炉に使用されている。
耐火物は、焼成を必要とせず、省エネルギ−化の要請に
も適合することから、種々の耐火性原料と組み合わせ
て、各種の実炉に使用されている。
【０００４】上記不焼成耐火物の中、マグネシアクリン
カ−や電融マグネシア等の塩基性耐火原料と鱗状黒鉛等
の炭素質原料を配合したマグネシア・カ−ボン質れんが
のような炭素含有塩基性耐火物は、転炉、電気炉、混銑
車等に多く使用され、飛躍的に炉寿命を延長させてい
る。
カ−や電融マグネシア等の塩基性耐火原料と鱗状黒鉛等
の炭素質原料を配合したマグネシア・カ−ボン質れんが
のような炭素含有塩基性耐火物は、転炉、電気炉、混銑
車等に多く使用され、飛躍的に炉寿命を延長させてい
る。
【０００５】しかし、このようなマグネシア・カ−ボン
質れんが等の炭素含有塩基性耐火物の組織間の結合は、
比較的結合力の乏しい炭素結合に依存しているため、熱
間強度が低い。そのため、強い酸化雰囲気下において
は、急速に炭素質原料が酸化し、組織が脆弱化して溶損
速度が著しく増大するという欠点が指摘されている。
質れんが等の炭素含有塩基性耐火物の組織間の結合は、
比較的結合力の乏しい炭素結合に依存しているため、熱
間強度が低い。そのため、強い酸化雰囲気下において
は、急速に炭素質原料が酸化し、組織が脆弱化して溶損
速度が著しく増大するという欠点が指摘されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、上記炭素質原
料の受ける酸化作用を抑制して熱間強度特性を改善する
ために、炭素含有塩基性耐火物の原料に、例えばＡｌ、
Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ合金等の易酸化性金属を添加すること
が提案されている。
料の受ける酸化作用を抑制して熱間強度特性を改善する
ために、炭素含有塩基性耐火物の原料に、例えばＡｌ、
Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ合金等の易酸化性金属を添加すること
が提案されている。
【０００７】しかしながら、炭素含有塩基性耐火物に上
記ＳｉやＡｌ−Ｓｉ合金等を添加すると、耐酸化性や熱
間強度特性は向上するが、一方で耐スラグ性が低下する
傾向があり、Ａｌを添加することが多い。
記ＳｉやＡｌ−Ｓｉ合金等を添加すると、耐酸化性や熱
間強度特性は向上するが、一方で耐スラグ性が低下する
傾向があり、Ａｌを添加することが多い。
【０００８】ところが、Ａｌを添加した、例えば不焼成
マグネシア・カ−ボン質れんがのような炭素含有塩基性
耐火物は、１０００℃以上の熱間における強度特性を著
しく改善でき、かつ酸化雰囲気下において優れた抵抗性
を付与することができるが、結合剤として添加したフェ
ノ−ルレジンやタ−ル、ピッチの分解温度である４００
℃付近から、Ａｌによる熱間強度の増大の効果が顕れる
温度の１０００℃付近までの温度領域で脆弱層が形成さ
れる。
マグネシア・カ−ボン質れんがのような炭素含有塩基性
耐火物は、１０００℃以上の熱間における強度特性を著
しく改善でき、かつ酸化雰囲気下において優れた抵抗性
を付与することができるが、結合剤として添加したフェ
ノ−ルレジンやタ−ル、ピッチの分解温度である４００
℃付近から、Ａｌによる熱間強度の増大の効果が顕れる
温度の１０００℃付近までの温度領域で脆弱層が形成さ
れる。
【０００９】そのため、この温度領域で熱間強度が低下
し、さらに上記脆弱層を中心に亀裂が発生して剥離が生
じる、いわゆる構造スポ−リングによる損耗を引き起こ
し、炭素含有耐火物の特長を損なうものであった。
し、さらに上記脆弱層を中心に亀裂が発生して剥離が生
じる、いわゆる構造スポ−リングによる損耗を引き起こ
し、炭素含有耐火物の特長を損なうものであった。
【００１０】
【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５〜９０重量％、耐火性原料１０〜９５重量％を
含有する耐火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／
１〜１／１０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合金を外掛けで0.
１〜１０重量％添加したことを特徴とする炭素含有耐火
物を提供するにある。
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５〜９０重量％、耐火性原料１０〜９５重量％を
含有する耐火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／
１〜１／１０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合金を外掛けで0.
１〜１０重量％添加したことを特徴とする炭素含有耐火
物を提供するにある。
【００１１】
【作用】本発明の炭素含有耐火物を使用すると、含有し
ているＡｌ−Ｃｅ合金によって、耐火物表面で酸素と反
応してＡｌ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 を生成するとともに、スピ
ネル等を生成して強固な緻密層を形成し、機械的強度を
増大し、耐酸化性を向上させる。
ているＡｌ−Ｃｅ合金によって、耐火物表面で酸素と反
応してＡｌ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 を生成するとともに、スピ
ネル等を生成して強固な緻密層を形成し、機械的強度を
増大し、耐酸化性を向上させる。
【００１２】また、耐火物内部においても、一部が炭素
と反応して炭化アルミニウム、炭化セリウムを生成し、
組織を強固にするなど耐久性を向上する。
と反応して炭化アルミニウム、炭化セリウムを生成し、
組織を強固にするなど耐久性を向上する。
【００１３】
【実施例】本発明の炭素含有耐火物は、炭素質原料５〜
９０重量％、耐火性原料１０〜９５重量％を含有する耐
火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／１〜１／１
０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合金を外掛けで0.１〜１０重
量％添加することを特徴としている。
９０重量％、耐火性原料１０〜９５重量％を含有する耐
火母材に対し、Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／１〜１／１
０の範囲にあるＡｌ−Ｃｅ合金を外掛けで0.１〜１０重
量％添加することを特徴としている。
【００１４】この発明の炭素含有耐火物に使用すること
ができる炭素質原料としては、例えば鱗状黒鉛、土状黒
鉛、人造黒鉛、カ−ボンブラック、石炭ピッチコ−ク
ス、鋳物用コ−クス等の通常のものがいずれも使用でき
る。
ができる炭素質原料としては、例えば鱗状黒鉛、土状黒
鉛、人造黒鉛、カ−ボンブラック、石炭ピッチコ−ク
ス、鋳物用コ−クス等の通常のものがいずれも使用でき
る。
【００１５】その配合量は、本発明が適用される耐火物
の用途によって異なるが、耐火性材料全量に対し５〜９
０重量％が好ましい。炭素質原料の配合量が５重量％未
満では高い耐スポ−リング性等の効果を充分に発揮でき
ず、また９０重量％を越えると耐食性が低下して好まし
くない。なお、炭素質原料の粒径は特に制限されず、適
宜選択すればよいが、通常１mm以下程度のものを使用す
るのが好ましい。
の用途によって異なるが、耐火性材料全量に対し５〜９
０重量％が好ましい。炭素質原料の配合量が５重量％未
満では高い耐スポ−リング性等の効果を充分に発揮でき
ず、また９０重量％を越えると耐食性が低下して好まし
くない。なお、炭素質原料の粒径は特に制限されず、適
宜選択すればよいが、通常１mm以下程度のものを使用す
るのが好ましい。
【００１６】耐火性原料としては、通常のものがいずれ
も使用でき、例えばマグネシア、ドロマイト、スピネ
ル、アルミナ、ムライト、ろう石、けい石、ジルコン、
ジルコニア等の酸化物や、炭化けい素、窒化けい素等の
炭化物、窒化物を挙げることができる。これらの粒径は
特に制限されず、適宜選択すればよいが、通常５mm以下
程度のものを使用するのが好ましい。
も使用でき、例えばマグネシア、ドロマイト、スピネ
ル、アルミナ、ムライト、ろう石、けい石、ジルコン、
ジルコニア等の酸化物や、炭化けい素、窒化けい素等の
炭化物、窒化物を挙げることができる。これらの粒径は
特に制限されず、適宜選択すればよいが、通常５mm以下
程度のものを使用するのが好ましい。
【００１７】上記耐火性原料にＡｌ−Ｃｅ合金を添加す
ることによって、次のような作用、効果を奏する。
ることによって、次のような作用、効果を奏する。
【００１８】Ａｌ−Ｃｅ合金は、使用時に、耐火物表面
付近で雰囲気中の酸素と反応して、Ａｌ−Ｃｅ＋Ｏ2 →
1/2 Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＣｅＯ2 のようにアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）およびセリア（ＣｅＯ2 ）を生成して、耐食性を向
上させる。上記Ａｌ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 の生成にともなう
体積の膨張によって、該耐火物の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緻密化し、かつ耐火性
原料中の成分とも反応してスピネルや固溶体を形成し、
強固な緻密層を形成して機械的強度を増すとともに、耐
酸化性を向上させることができる。
付近で雰囲気中の酸素と反応して、Ａｌ−Ｃｅ＋Ｏ2 →
1/2 Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＣｅＯ2 のようにアルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）およびセリア（ＣｅＯ2 ）を生成して、耐食性を向
上させる。上記Ａｌ2 Ｏ3 、ＣｅＯ2 の生成にともなう
体積の膨張によって、該耐火物の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緻密化し、かつ耐火性
原料中の成分とも反応してスピネルや固溶体を形成し、
強固な緻密層を形成して機械的強度を増すとともに、耐
酸化性を向上させることができる。
【００１９】また、上記Ａｌ−Ｃｅ合金は、耐火物内部
において一部が炭素と反応し、炭化アルミニウム、炭化
セリウムを生成し、組織を強固にする。
において一部が炭素と反応し、炭化アルミニウム、炭化
セリウムを生成し、組織を強固にする。
【００２０】また、一部は雰囲気中のＣＯと反応して、
Ａｌ−Ｃｅ＋7/2 ＣＯ→1/2 Ａｌ2Ｏ3 ＋ＣｅＯ2 ＋7/2
Ｃのように、アルミナ、セリアおよび炭素を生成して
酸化消失分を補填する。
Ａｌ−Ｃｅ＋7/2 ＣＯ→1/2 Ａｌ2Ｏ3 ＋ＣｅＯ2 ＋7/2
Ｃのように、アルミナ、セリアおよび炭素を生成して
酸化消失分を補填する。
【００２１】なお、Ａｌ単独の場合、上記効果を発揮す
るのが約１０００℃からといわれており、上記のように
Ａｌ−Ｃｅ合金を添加することにより、酸化開始温度
（効果を発揮する温度）を下げることができる。そし
て、Ａｌ−Ｃｅの原子比の選択によってその温度が決ま
るので、Ａｌ／Ｃｅの原子比の異なる数種の合金を添加
することにより、広い範囲で酸化防止効果を最適に発揮
するようにできる。
るのが約１０００℃からといわれており、上記のように
Ａｌ−Ｃｅ合金を添加することにより、酸化開始温度
（効果を発揮する温度）を下げることができる。そし
て、Ａｌ−Ｃｅの原子比の選択によってその温度が決ま
るので、Ａｌ／Ｃｅの原子比の異なる数種の合金を添加
することにより、広い範囲で酸化防止効果を最適に発揮
するようにできる。
【００２２】Ａｌ−Ｃｅ合金の組織は、Ａｌ／Ｃｅの原
子比が２０／１〜１／１０の範囲が好ましい。なぜなら
ば、この範囲外ではＡｌ−Ｃｅ合金としての効果が期待
できない。Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／１より大きいと
Ａｌとほぼ同じ物性となるにすぎず、Ａｌ／Ｃｅの原子
比が１／１０より小さいとＣｅとしての性質が強く、化
学的活性が強すぎてコントロ−ルしにくくて好ましくな
い。Ａｌ−Ｃｅ合金の粒径は特に制限されないが、通常
１mm以下程度のものを使用するのが好ましい。
子比が２０／１〜１／１０の範囲が好ましい。なぜなら
ば、この範囲外ではＡｌ−Ｃｅ合金としての効果が期待
できない。Ａｌ／Ｃｅの原子比が２０／１より大きいと
Ａｌとほぼ同じ物性となるにすぎず、Ａｌ／Ｃｅの原子
比が１／１０より小さいとＣｅとしての性質が強く、化
学的活性が強すぎてコントロ−ルしにくくて好ましくな
い。Ａｌ−Ｃｅ合金の粒径は特に制限されないが、通常
１mm以下程度のものを使用するのが好ましい。
【００２３】Ａｌ−Ｃｅ合金の添加量は、炭素質原料を
含む耐火母材に対して、外掛けで0.１〜１０が好まし
い。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％を越えると耐酸化性の点では支障
はないが、耐食性が低下して好ましくない。なお、Ｃｅ
としては、ミッシュメタルのものも含むことができる。
含む耐火母材に対して、外掛けで0.１〜１０が好まし
い。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％を越えると耐酸化性の点では支障
はないが、耐食性が低下して好ましくない。なお、Ｃｅ
としては、ミッシュメタルのものも含むことができる。
【００２４】上記炭素含有耐火物には、残留炭素量の多
い、つまり高炭化収率を有し、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−
の１種または２種以上を配合することができるが、作業
性およびコストの面でフェノ−ルレジンの使用が好まし
い。
い、つまり高炭化収率を有し、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−
の１種または２種以上を配合することができるが、作業
性およびコストの面でフェノ−ルレジンの使用が好まし
い。
【００２５】また、上記炭素含有耐火物は、通常の耐火
物の製造方法によって製造でき、不焼成耐火物、焼成耐
火物とすることができるもので、両方とも本発明の範囲
に含まれるものである。
物の製造方法によって製造でき、不焼成耐火物、焼成耐
火物とすることができるもので、両方とも本発明の範囲
に含まれるものである。
【００２６】
【使用例１】次ペ−ジの表１に示す配合の耐火母材１０
０重量部に対してレゾ−ル型フェノ−ルレジン４重量部
を添加し、常温で約５０分間混練した後１０００Kgf/cm
2 の圧力で加圧成形した。
０重量部に対してレゾ−ル型フェノ−ルレジン４重量部
を添加し、常温で約５０分間混練した後１０００Kgf/cm
2 の圧力で加圧成形した。
【００２７】この成形物を１８０℃で１５時間熱処理
し、不焼成アルミナ・カ−ボン質耐火物（本発明品１〜
６および比較品１〜５）を得た。得られた耐火物を試料
とし、耐酸化性および耐食性の試験を行った。
し、不焼成アルミナ・カ−ボン質耐火物（本発明品１〜
６および比較品１〜５）を得た。得られた耐火物を試料
とし、耐酸化性および耐食性の試験を行った。
【００２８】表１ 比 較 表 １
【表１】
【００２９】耐酸化性試験としては、４０×４０×４０
mmの試料を小型電気炉に入れ、大気中１２００℃で３時
間処理し、処理後の重量減少率を求めた。また、酸化さ
れて白くなった部分を脱炭層とし、その厚さを測定し
た。
mmの試料を小型電気炉に入れ、大気中１２００℃で３時
間処理し、処理後の重量減少率を求めた。また、酸化さ
れて白くなった部分を脱炭層とし、その厚さを測定し
た。
【００３０】耐食性試験としては、上記本発明品および
比較品に係る耐火物を塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2 モル比2.
０のスラグを使用し、１６００℃で３時間のロ−タリ−
スラグテストに供し、比較品３の侵食量を１００として
各試作品の侵食量を算出した。これらの結果を表の下欄
に示している。
比較品に係る耐火物を塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2 モル比2.
０のスラグを使用し、１６００℃で３時間のロ−タリ−
スラグテストに供し、比較品３の侵食量を１００として
各試作品の侵食量を算出した。これらの結果を表の下欄
に示している。
【００３１】表１より、本発明品の方が比較品に比べて
重量減少率、脱炭層厚さとも小さい数を示し、すなわち
炭素質原料の酸化消失量が少なく、耐酸化性に優れてい
ることがわかる。また、表から耐食性に優れることが判
る。
重量減少率、脱炭層厚さとも小さい数を示し、すなわち
炭素質原料の酸化消失量が少なく、耐酸化性に優れてい
ることがわかる。また、表から耐食性に優れることが判
る。
【００３２】
【使用例２】表２に示す配合の耐火母材１００重量部に
対し、レゾ−ル型フェノ−ルレジンを４重量部添加し、
常温で１時間混練した後、１１００Kgf/cm2 で加圧成形
した。
対し、レゾ−ル型フェノ−ルレジンを４重量部添加し、
常温で１時間混練した後、１１００Kgf/cm2 で加圧成形
した。
【００３３】この成形物を１８０℃で１５時間熱処理
し、不焼成マグネシア・カ−ボン耐火物（本発明品７〜
１２および比較品６〜１０）を得た。得られた耐火物
を、上記使用例１と同じように耐酸化性試験および耐食
性試験に供した。結果を表２の下欄に示している。本使
用例２の耐酸化性試験では１５００℃、２時間の熱処理
とした。
し、不焼成マグネシア・カ−ボン耐火物（本発明品７〜
１２および比較品６〜１０）を得た。得られた耐火物
を、上記使用例１と同じように耐酸化性試験および耐食
性試験に供した。結果を表２の下欄に示している。本使
用例２の耐酸化性試験では１５００℃、２時間の熱処理
とした。
【００３４】表２から、本発明品は、比較品に比べて著
しく優れた耐酸化性および耐食性を有することが判る。
しく優れた耐酸化性および耐食性を有することが判る。
【００３５】表２ 比 較 表 ２
【表２】
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明の炭素含有耐火物
は、Ａｌ−Ｃｅ合金で耐火物の表面および内部の組織を
緻密化して強固でき、従来の炭素含有耐火物の特長であ
る耐スポ−リング性を損なうことなく、耐酸化性および
耐食性を高めることができる。そのため、従来品よりも
耐用性を高めることができ、炭素含有耐火物を使用する
炉寿命を一層長く延長することができる。
は、Ａｌ−Ｃｅ合金で耐火物の表面および内部の組織を
緻密化して強固でき、従来の炭素含有耐火物の特長であ
る耐スポ−リング性を損なうことなく、耐酸化性および
耐食性を高めることができる。そのため、従来品よりも
耐用性を高めることができ、炭素含有耐火物を使用する
炉寿命を一層長く延長することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小口 征男 兵庫県赤穂市中広字東沖1576番地の２ 川 崎炉材株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素質原料５〜９０重量％、耐火性原料
１０〜９５重量％を含有する耐火母材に対し、Ａｌ／Ｃ
ｅの原子比が２０／１〜１／１０の範囲にあるＡｌ−Ｃ
ｅ合金を外掛けで0.１〜１０重量％添加したことを特徴
とする炭素含有耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212249A JPH0632648A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 炭素含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212249A JPH0632648A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 炭素含有耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0632648A true JPH0632648A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16619447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212249A Pending JPH0632648A (ja) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | 炭素含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632648A (ja) |
-
1992
- 1992-07-16 JP JP4212249A patent/JPH0632648A/ja active Pending
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