JPH06345556A - 炭素含有ポーラス耐火物 - Google Patents

炭素含有ポーラス耐火物

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JPH06345556A
JPH06345556A JP5138739A JP13873993A JPH06345556A JP H06345556 A JPH06345556 A JP H06345556A JP 5138739 A JP5138739 A JP 5138739A JP 13873993 A JP13873993 A JP 13873993A JP H06345556 A JPH06345556 A JP H06345556A
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JP
Japan
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carbon
alumina
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sample
based aggregate
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JP5138739A
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Akihiro Tsuchinari
昭弘 土成
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Harima Ceramic Co Ltd
Original Assignee
Harima Ceramic Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0087Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for metallurgical applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B2111/00948Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of containers

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が向上されるとと
もに耐食性に優れる炭素含有ポーラス耐火物を得る。 【構成】 炭素含有ポーラス耐火物を、アルミナ質骨材
粒子を炭素により被覆してなる炭素被覆アルミナ質骨材
粒子(径:0.3〜2.0mm):70〜95重量%お
よび耐火性材料:残部により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に取鍋,タンディッ
シュ等の溶融金属容器中に供給される溶銑,溶鋼等の溶
融金属の精錬に用いられる炭素含有ポーラス耐火物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、取鍋,タンディッシュ等の溶融金
属容器には、その溶融金属容器中に供給される溶銑,溶
鋼等の溶融金属の温度調整,成分の均一化,非金属介在
物の付着防止を目的としてその溶融金属に対してガスを
吹き込むためのポーラスプラグ,ポーラス上ノズル等の
ポーラス耐火物が配設されている。このようなポーラス
耐火物には耐食性,耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が要求さ
れる。
【0003】なお、図4に示されているように、ポーラ
スプラグ41は例えば取鍋42の底部に配設され、その
取鍋42中の溶融金属に対してガス(不活性ガス)を吹
き込むことにより前記目的を達成するものである。ま
た、ポーラス上ノズル43は、取鍋42の底部に配設さ
れる上ノズル44の内壁面にガス皮膜を形成することに
よりその上ノズル44の内壁面への非金属介在物の付着
を防止するために用いられる。なお、図中符号45は、
それぞれ貫通孔を有する少なくとも2枚のプレートれん
がを重ね合わせて摺動させることにより前記貫通孔を開
閉するとともに前記溶融金属の排出速度を調整するスラ
イディングノズル、符号46はそのスライディングノズ
ル45と併用されて取鍋42の排出口に配設されるノズ
ルれんが、符号47は取鍋42中の溶融金属を図示され
ないタンディッシュに導くロングノズルである。
【0004】ところで、前記ポーラスプラグとしては種
々の形態のものが提案されているが、これらポーラスプ
ラグは構造的に次の3種に大別される。すなわち、 メタルケース内にガス透過性耐火物が設けられたもの
(実開平1−109800号公報における従来例参
照)、 メタルケース内に、外周部が緻密質耐火物によって覆
われたガス透過性耐火物が設けられたもの(特開平3−
193813号公報参照)、 メタルケース内に、中央部にガスが通過可能な貫通孔
が穿設された緻密質耐火物が設けられたもの(特開昭5
5−149750号公報参照) である。また、前述のガス透過性耐火物に所要の通気
性,ガスの微細気泡化,気泡の均一化および高耐食性,
優れた熱衝撃性を付与するために、そのガス透過性耐火
物を構成する骨材として球状粒子を用いたポーラスプラ
グ(特公平2−5709号公報,特公平4−28672
号公報参照)も知られている。このように、球状粒子を
用いることによりポーラスプラグの特性が高められると
ともに耐用性が向上される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
溶鋼の高級化,高品質化への移行が著しく、これにより
その溶鋼の高温化,処理時間の延長化を余儀なくされる
という現状がある。このため、前述のような球状粒子を
用いたポーラスプラグにおいてもそのポーラスプラグへ
の溶鋼の浸透が激しくなってそのポーラスプラグに大小
さまざまな亀裂が発生することにより、前記溶鋼に対す
る適切なガス吹き込みが不可能となるケースが多く見ら
れるようになってきた。
【0006】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであって、耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が向上
されるとともに耐食性に優れる炭素含有ポーラス耐火物
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述のよ
うな問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特
に溶鋼,スラグの浸透防止に優れた効果を発揮する炭素
を従来のようにマトリックス部に添加したり、あるいは
組織内に含有する骨材を用いるのではなく、骨材そのも
のを炭素により被覆することによってその炭素の特性を
最大限かつ効果的に利用できることを見出したものであ
る。
【0008】したがって、本発明による炭素含有ポーラ
ス耐火物は、アルミナ質骨材粒子を炭素により被覆して
なる炭素被覆アルミナ質骨材粒子を70乃至95重量%
とし、残部が耐火性材料からなることを特徴とする。ま
た、前記炭素含有ポーラス耐火物において、前記炭素被
覆アルミナ質骨材粒子の径が0.3乃至2.0mmであ
るのが好ましい。
【0009】本発明において用いられるアルミナ質骨材
粒子としては焼結アルミナ,電融アルミナ,天然アルミ
ナがあるが、稼動中に当該炭素含有ポーラス耐火物の溶
損が進んで前記アルミナ質骨材粒子を被覆する炭素が徐
々に消耗した場合を考慮すれば焼結アルミナ,電融アル
ミナを用いるのが好ましい。また、このアルミナ質骨材
粒子としては所定の径に粒度調整された球状品あるいは
粉砕品を用いることができるが、その表面への炭素の均
一被覆を考慮すれば球状品を用いるのが好ましい。
【0010】前記アルミナ質骨材粒子を被覆する炭素と
しては天然黒鉛,人造黒鉛,電極屑,石油コークス,鋳
物コークス,カーボンブラック等の微粉を用いることが
できるが、耐酸化性,耐スポール性を考慮すれば天然黒
鉛を用いるのが好ましい。また、炭素微粉の径はその炭
素微粉の前記アルミナ質骨材粒子の表面への均一被覆を
考慮すれば74μm未満であるのが好ましい。また、こ
の炭素の被覆層の厚さは特に限定されるものではない
が、30〜200μmより好ましくは50〜100μm
程度であるのがよい。この厚さが30μm未満であれば
炭素の被覆効果が得られず、200μmを超えると例え
ばポーラスプラグ等を製造する際に炭素が潰れ易くな
り、これにより所望の通気率,強度等が得難くなる。
【0011】前記耐火性材料としては前記アルミナ質骨
材粒子と同種の微粉アルミナ,各種炭素類,高融点金属
および合金のうちから選択される少なくとも1つを用い
ることができる。
【0012】また、本発明による炭素含有ポーラス耐火
物において炭素被覆アルミナ質骨材粒子の配合割合を7
0乃至95重量%としているのは、70重量%未満では
マトリックスを構成する微粉が多くなって必要な通気性
が確保できなくなり、95重量%を超えると逆に前記微
粉が少なくなって当該炭素含有ポーラス耐火物の強度低
下を招くとともに耐食性の劣化を生起するためである。
また、前記炭素被覆アルミナ質骨材粒子の径を0.3乃
至2.0mmとしているのは、0.3mm未満であると
炭素によって被覆される前のアルミナ質骨材粒子同士が
造粒し易くなってそれらアルミナ質骨材粒子それぞれの
表面への炭素被覆が困難となり、2.0mmを超えると
アルミナ質骨材粒子の表面への炭素の均一付着が困難と
なるためである。
【0013】なお、本発明においては、前記炭素被覆ア
ルミナ質骨材粒子,耐火性材料の他、本発明の効果を損
わない範囲内で酸化物,炭化物,窒化物,硼化物等を併
用することもできる。
【0014】本発明においてアルミナ質骨材粒子への炭
素の被覆は次のようにして行われる。 所定の径に粒度調整されたアルミナ質骨材粒子を所定
量混練機内に投入する。 この混練機内に液状のフェノール樹脂を所定量添加す
ることにより、前記アルミナ質骨材粒子の表面に均一な
フェノール樹脂層を形成する。 続いて、この混練機内に炭素微粉を所定量投入するこ
とにより、前記アルミナ質骨材粒子の表面を前記フェノ
ール樹脂層を介して前記炭素微粉によって均一に被覆す
る。
【0015】
【作用】本発明による炭素含有ポーラス耐火物は、溶鋼
等の浸透防止に有効である炭素によってアルミナ質骨材
粒子が被覆されているため、そのアルミナ質骨材粒子の
耐食性が保証される。また、このような炭素被覆アルミ
ナ質骨材粒子を用いることにより当該炭素含有ポーラス
耐火物の耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が向上される。
【0016】
【実施例】次に、本発明による炭素含有ポーラス耐火物
の具体的実施例について説明する。まず、表1に示され
る配合割合の配合物に対して結合剤としてのフェノール
樹脂を外掛けで3重量%添加してそれら配合物および結
合剤を混練し、次いで、この混練物を1000kg/c
2 で加圧成形した後、300℃で2時間加熱処理を行
うことにより各試料(実施例1〜9,比較例1〜3)を
得た。
【0017】これら試料について、見掛気孔率,通気
率,圧縮強度,浸透層厚み,溶損比,亀裂発生の程度の
試験を行った。結果を表1に併記する。
【0018】なお、前記各試験はそれぞれ次のようにし
て行われる。 (a)見掛気孔率(JIS R 2205) 試料を105〜120℃の恒温器中で乾燥してその試
料が恒量に達したときの重量を乾燥重量(W1 )とす
る。 前記試料の乾燥重量(W1 )を秤量した後、この試料
を煮沸槽の水面下において3時間以上煮沸して室温まで
冷却することにより飽水試料を得る。 前記飽水試料を針金で水中に懸垂したまま秤量して、
その秤量された重量から前記針金の重量を差し引いた値
を前記飽水試料の水中重量(W2 ) とする。 前記飽水試料を水中から取り出してその飽水試料の表
面の水滴を湿布で手早く除去した後に秤量して、その秤
量された重量を飽水重量(W3 )とする。 見掛気孔率を次式により算出する。
【数1】
【0019】(b)通気率 加圧成形により得られる試料を、その加圧方向と直交
する方向を軸心とする円柱形(底面積A(cm2 ),高
さL(cm):図1参照)に成形する。 この円柱形の試料に対して軸心方向に流量Q(cc/
sec) の空気を供給し、このときの圧力損失ΔP(c
mH2 O(水柱))を測定する。 通気率を次式により算出する。
【数2】
【0020】(c)圧縮強度(JIS R 2206) 一辺が約60mmの立方体の試料を105〜120℃
で恒量になるまで乾燥する。 この試料を、毎秒10〜15kgf/cm2 の加圧速
度を標準として加圧し、この試料が潰れたときの最大荷
重W(kgf)を求める。 圧縮強度を次式により算出する。
【数3】
【0021】(d)浸透層厚み 耐火レンガのるつぼ法によるスラグ浸食試験方法(J
IS R 2214)に準拠して、図2に示されるよう
に一辺が70mmの立方体の試料の上部に直径35m
m,深さ35mmの穴を形成し、この穴の中に恒量にな
るまで乾燥した25gの鉄を投入する。 この試料を1500℃で2時間加熱した後、自然冷却
する。 この試料を、切断面が前記穴の中心軸を通るように
(図2におけるA−A断面(図3参照))切断したとき
の鉄の浸透面積(図3中、格子で示される部分)S(m
2)およびc,d,e(mm)の寸法を測定する。 浸透層厚みを次式により算出する。
【数4】
【0022】(e)溶損比 回転浸食炉内に試料を内張りして、この炉内に650
gの鉄を投入する。 前記回転浸食炉内を1650℃で30分加熱した後、
前記鉄を排滓する。 前記,の操作を5回繰り返した後、回転浸食炉内
に内張りされている試料を取り出し、その試料の所定の
10個所の溶損寸法を測定してその平均溶損寸法fを求
める。 溶損比を、比較例2の試料を基準として、次式により
算出する。
【数5】
【0023】(f)亀裂発生の程度 電気炉内で試料を1500℃で30分間加熱する。 前記電気炉内から試料を取り出してファンで強制的に
空冷する。 前記,の操作を5回繰り返した後、前記試料を目
視により比較例2の試料を基準として亀裂発生の程度を
観る。 なお、表1中の各符号は ◎:基準より良い ○:基準と同程度 △:基準より劣る を示す。
【0024】
【表1】 表1からもわかるように、実施例1〜9の試料(炭素含
有ポーラス耐火物)は、比較的に通気率が高いとともに
浸透層厚み,溶損比が小さく、かつ亀裂発生の程度も良
好である。また、実炉テストにおいても使用回数が大幅
に延長されることが確認されている。以上のことから当
該炭素含有ポーラス耐火物の工業的価値は大きいと言え
る。したがって、このような炭素含有ポーラス耐火物を
ポーラスプラグ,ポーラス上ノズル等に適用することに
より、耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が向上されるとともに
耐食性に優れるポーラスプラグ,ポーラス上ノズル等を
得ることができる。
【0025】一方、表1中の比較例1〜3の試料では、 比較例1:カーボン被覆アルミナ質骨材粒子の配合割合
が低いため亀裂発生の程度に劣り、また、微粉アルミナ
の配合割合が高いためマトリックスを構成する微粉が多
くなってその微粉により試料中の空隙が閉塞され易くな
り、結果として通気率が低くなる、 比較例2:カーボン被覆アルミナ質骨材粒子の配合割合
が高く、マトリックスを構成する微粉が少なくなるた
め、圧縮強度が低くなるとともに浸透層厚み,溶損比が
高くなる、すなわち耐食性が劣化する、 比較例3:カーボン被覆されていないアルミナ質骨材粒
子が用いられているため、浸透層厚み,溶損比が高いと
いう難点がある。
【0026】
【発明の効果】以上のように構成された本発明によれ
ば、当該炭素含有ポーラス耐火物を構成する配合材料と
して炭素被覆アルミナ質骨材粒子が用いられているた
め、通気率,強度および溶鋼等に対する浸透防止等を向
上させたポーラス耐火物を得ることができる。したがっ
て、このような炭素含有ポーラス耐火物をポーラスプラ
グ等に用いることにより、これらポーラスプラグ等を、
耐浸透性,耐熱衝撃抵抗性が改善されるとともに耐食性
に優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における通気率計測試験方法説
明図である。
【図2】本発明の実施例における浸透層厚み計測試験方
法説明図である。
【図3】図2におけるA−A断面図である。
【図4】取鍋の底部の要部断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B22D 41/02 A 7511−4E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ質骨材粒子を炭素により被覆し
    てなる炭素被覆アルミナ質骨材粒子を70乃至95重量
    %とし、残部が耐火性材料からなることを特徴とする炭
    素含有ポーラス耐火物。
  2. 【請求項2】 前記炭素被覆アルミナ質骨材粒子の径が
    0.3乃至2.0mmであることを特徴とする炭素含有
    ポーラス耐火物。
  3. 【請求項3】 溶融金属容器中の溶融金属に対してガス
    を吹き込むためのポーラス耐火物に用いられることを特
    徴とする請求項1または2に記載の炭素含有ポーラス耐
    火物。
JP5138739A 1993-06-10 1993-06-10 炭素含有ポーラス耐火物 Withdrawn JPH06345556A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213139A (ja) * 2003-12-22 2005-08-11 Refratechnik Holding Gmbh 耐熱製品用粒状原料、その製造方法及び該粒状原料の用途
JP2008133177A (ja) * 2006-10-26 2008-06-12 Kurosaki Harima Corp ナノカーボン被覆耐火原料とのその製造方法、およびそれを使用した耐火物とその製造方法

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