JPH0637324B2 - 耐火れんが - Google Patents
耐火れんがInfo
- Publication number
- JPH0637324B2 JPH0637324B2 JP61034488A JP3448886A JPH0637324B2 JP H0637324 B2 JPH0637324 B2 JP H0637324B2 JP 61034488 A JP61034488 A JP 61034488A JP 3448886 A JP3448886 A JP 3448886A JP H0637324 B2 JPH0637324 B2 JP H0637324B2
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- Japan
- Prior art keywords
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- oxidation
- resistance
- refractory
- calcium phosphate
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は耐火れんが、特にマグネシア−炭素系耐火れ
んがに関するものである。
んがに関するものである。
「従来技術」及び「その問題点」 近年、製鋼炉及び製鋼用取鍋等の内張りに使用する耐火
れんがとして、耐スポーリング性、耐食性が高いマグネ
シア−炭素系耐火れんが(以下、MgO−Cれんがとす
る)が用いられ、耐用度の著しい向上が得られている。
しかしながら、このMgO−Cれんがは組成に含まれて
いる炭素材料、特に黒鉛と炭化した結合剤が酸化して損
耗を生ずる欠点があり、従って実炉に使用した場合、空
気及びスラグ中の鉄酸化物との反応によって酸化し、表
面から脱炭層が形成され、この脱炭層部に対してスラグ
が侵入しスポーリングにより剥離、剥落が発生していた
のである。
れんがとして、耐スポーリング性、耐食性が高いマグネ
シア−炭素系耐火れんが(以下、MgO−Cれんがとす
る)が用いられ、耐用度の著しい向上が得られている。
しかしながら、このMgO−Cれんがは組成に含まれて
いる炭素材料、特に黒鉛と炭化した結合剤が酸化して損
耗を生ずる欠点があり、従って実炉に使用した場合、空
気及びスラグ中の鉄酸化物との反応によって酸化し、表
面から脱炭層が形成され、この脱炭層部に対してスラグ
が侵入しスポーリングにより剥離、剥落が発生していた
のである。
上記従来の欠点を解消する目的で、酸化抑制剤として、
炭化珪素、金属アルミニウム、金属シリコン、金属マグ
ネシウムを混入することが行われている。すなわち、炭
化珪素はCOガス中で SiC+2CO=SiO2+3C … (1) (1)式のような反応をおこして生成されるSiO2で表
面をコーティングすることによって炭素の酸化を抑制し
ようとするものである。しかしながら、ここで生成され
るSiO2は耐滓性を低下させる要因になり、また、上
記反応により約 3.7倍の体積変化を生じる可能性があ
り、SiCの添加量に限度がある。金属アルミニウムは
COガス中で 2Al+3CO=Al2O3+3C … (2) なる反応をおこして生成するAl2O3 で表面コーティン
グを行うことによって酸化の抑制を行おうとするもので
ある。しかしながら、この反応では約 3.4倍の体積膨張
が生じ、且つここで生じるAl2O3 は主成分であるMg
Oとの反応により、MgO・Al2O3 を生成し、融点の
低下、耐滓性の低下をきたす要因となり、この場合にも
添加量の限度がある。
炭化珪素、金属アルミニウム、金属シリコン、金属マグ
ネシウムを混入することが行われている。すなわち、炭
化珪素はCOガス中で SiC+2CO=SiO2+3C … (1) (1)式のような反応をおこして生成されるSiO2で表
面をコーティングすることによって炭素の酸化を抑制し
ようとするものである。しかしながら、ここで生成され
るSiO2は耐滓性を低下させる要因になり、また、上
記反応により約 3.7倍の体積変化を生じる可能性があ
り、SiCの添加量に限度がある。金属アルミニウムは
COガス中で 2Al+3CO=Al2O3+3C … (2) なる反応をおこして生成するAl2O3 で表面コーティン
グを行うことによって酸化の抑制を行おうとするもので
ある。しかしながら、この反応では約 3.4倍の体積膨張
が生じ、且つここで生じるAl2O3 は主成分であるMg
Oとの反応により、MgO・Al2O3 を生成し、融点の
低下、耐滓性の低下をきたす要因となり、この場合にも
添加量の限度がある。
金属シリコンによる酸化防止は 3/2Si+CO→β−SiC+1/2SiO2…(3) なる反応を生じ、ここで生成されるSiO2が表面をコ
ーティングして酸化防止を行うのであるが、SiCの場
合と同様の理由で金属シリコンの添加量には限度があ
る。
ーティングして酸化防止を行うのであるが、SiCの場
合と同様の理由で金属シリコンの添加量には限度があ
る。
金属マグネシウムはCOガス中で酸化してMgOを生成
し、該MgOのコーティング効果によって炭素質の酸化
を防止することができるが、コストが高くなる欠点があ
る。
し、該MgOのコーティング効果によって炭素質の酸化
を防止することができるが、コストが高くなる欠点があ
る。
更に上記に使用した材料を複合して使用し、SiO2−
A2O3 相、MgO−SiO2相の形成によって耐酸化性
を高めることも行われているが、この場合にも炭素材料
の本質的特性である耐スポーリング性を保持し、且つ耐
滓性も弱めない範囲での配合量となる。
A2O3 相、MgO−SiO2相の形成によって耐酸化性
を高めることも行われているが、この場合にも炭素材料
の本質的特性である耐スポーリング性を保持し、且つ耐
滓性も弱めない範囲での配合量となる。
さらに、特開昭52-100332 号公報には、耐熱性金属酸化
物と炭素質材料とにシリコン、正リン酸もしくは第1リ
ン酸アルミニウムを添加することにより、耐酸化性を付
与するようにした発明が開示されている。
物と炭素質材料とにシリコン、正リン酸もしくは第1リ
ン酸アルミニウムを添加することにより、耐酸化性を付
与するようにした発明が開示されている。
しかしながら、かかる構成を上記マグネシアを主成分と
する塩基性の耐火材料に、例えば第1リン酸アルミニウ
ムをシリコンとともに添加すると、該塩基性の耐火材料
の塩基度が中性のアルミニウム塩の存在により低下し、
その特長である優れた耐滓性が低下するとともに、熱間
強度が低下する等、総合的な耐用性の低下を招くことに
なる。
する塩基性の耐火材料に、例えば第1リン酸アルミニウ
ムをシリコンとともに添加すると、該塩基性の耐火材料
の塩基度が中性のアルミニウム塩の存在により低下し、
その特長である優れた耐滓性が低下するとともに、熱間
強度が低下する等、総合的な耐用性の低下を招くことに
なる。
また、特開昭48-72209号公報においては、金属シリコン
を含有するAl2O3−C系耐火物にリン酸塩、B2O
3の内の少なくともいずれかを添加したり、あるいは上
記Al2O3−C系耐火物の焼成体をリン酸塩、B2O
3の内の少なくともいずれかとアルミナ微粉との混合物
で被覆するようにした構成も開示されているが、マグネ
シアを主成分とする塩基性の耐火材料を使用した耐火れ
んがの耐用性を向上させる上で顕著な効果を奏するため
の具体的な構成については明らかにされていない。
を含有するAl2O3−C系耐火物にリン酸塩、B2O
3の内の少なくともいずれかを添加したり、あるいは上
記Al2O3−C系耐火物の焼成体をリン酸塩、B2O
3の内の少なくともいずれかとアルミナ微粉との混合物
で被覆するようにした構成も開示されているが、マグネ
シアを主成分とする塩基性の耐火材料を使用した耐火れ
んがの耐用性を向上させる上で顕著な効果を奏するため
の具体的な構成については明らかにされていない。
以上に他の炭素材料として純度の高い黒鉛を用いること
が行われている。すなわち、炭素材料がスラグ中の酸化
鉄を還元したときに生じる灰分中の珪酸塩及び鉄分によ
る耐滓性および耐スポーリング性の低下を防ぐことを目
的とするものであるが、この方法では炭素材料の酸化に
対しての充分な解決策とはなっていない。
が行われている。すなわち、炭素材料がスラグ中の酸化
鉄を還元したときに生じる灰分中の珪酸塩及び鉄分によ
る耐滓性および耐スポーリング性の低下を防ぐことを目
的とするものであるが、この方法では炭素材料の酸化に
対しての充分な解決策とはなっていない。
「問題点を解決するための手段」 この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、炭素材料の酸化を防止し、炭素材料の本来の特性
である耐スポーリング性、耐蝕性を充分に、且つ長期に
わたって保持し得るマグネシア−炭素質耐火れんがを得
ることを目的とするものである。
って、炭素材料の酸化を防止し、炭素材料の本来の特性
である耐スポーリング性、耐蝕性を充分に、且つ長期に
わたって保持し得るマグネシア−炭素質耐火れんがを得
ることを目的とするものである。
上記目的を達成するために、この発明は以下のような手
段を採用している。すなわち、マグネシアを主成分とす
る耐火材料60〜85重量%と炭素材料10〜25重量
%、金属珪素2〜6重量%、リン酸カルシウム1〜5重
量%を加え合わせて100重量%とし、更に上記物質を
加え合わせた全重量に対して、有機結合剤を外掛け1〜
5重量%添加したことを主たる特徴とするものである。
段を採用している。すなわち、マグネシアを主成分とす
る耐火材料60〜85重量%と炭素材料10〜25重量
%、金属珪素2〜6重量%、リン酸カルシウム1〜5重
量%を加え合わせて100重量%とし、更に上記物質を
加え合わせた全重量に対して、有機結合剤を外掛け1〜
5重量%添加したことを主たる特徴とするものである。
「作 用」 上記においてマグネシアを主成分とする耐火材料(以
下、単にMgOとする)として、マグネシアクリンカー
を用いるのが好ましい。
下、単にMgOとする)として、マグネシアクリンカー
を用いるのが好ましい。
また、上記において、マグネシア(MgO)と炭素材料
の割合が重要であり、MgOの量は60〜85重量%必
要であり、炭素材料の量は10〜25重量%必要であ
る。MgOの量が60重量%未満では炭素材料の量が3
0重量%以上となり、炭素材料の量が30重量%以上と
なると酸化の急激な進行、及び強度の著しい低下を招
き、耐用度は低下する。炭素材料の量が10重量%では
耐スポーリング性が著しく好ましくない。
の割合が重要であり、MgOの量は60〜85重量%必
要であり、炭素材料の量は10〜25重量%必要であ
る。MgOの量が60重量%未満では炭素材料の量が3
0重量%以上となり、炭素材料の量が30重量%以上と
なると酸化の急激な進行、及び強度の著しい低下を招
き、耐用度は低下する。炭素材料の量が10重量%では
耐スポーリング性が著しく好ましくない。
上記炭素材料としては、人造黒鉛、電極粉、鱗状黒鉛、
土状黒鉛等を用いることによって、酸化抑制効果を高め
ることができる。また、上記炭素材料は粒径が 0.6〜0.
15mmの範囲のものが100重量%中95重量%程度占め
ているのが好ましい。粒径が 0.6mm以上のものが多い場
合には耐滓性を低下させ、また粒径0.15mm以下が多い場
合には酸化の進行が速くなり、好ましくない。
土状黒鉛等を用いることによって、酸化抑制効果を高め
ることができる。また、上記炭素材料は粒径が 0.6〜0.
15mmの範囲のものが100重量%中95重量%程度占め
ているのが好ましい。粒径が 0.6mm以上のものが多い場
合には耐滓性を低下させ、また粒径0.15mm以下が多い場
合には酸化の進行が速くなり、好ましくない。
上記金属珪素は酸化抑制の効果を高めるために、2〜6
重量%配合される。すなわち、先ず金属珪素がCOガス
と反応してSiCを生成し、該SiCは1200℃以上
で組成の強力な結合力を生み出すと同時にSiO2を遊
離する。そして、このSiO2と酸化抑制剤である下記
のリン酸カルシウムとが結合し、1250℃から148
0℃の間で酸化の進行を抑え、熱間強度を向上させる。
この金属珪素の配合量は下記リン酸カルシウムに対して
金属珪素:リン酸カルシウム=2:1〜1:1の重量比
の範囲にしておくのが好ましく、この比率の範囲外にな
ると、酸化抑制効果は著しく低下するので好ましくな
い。
重量%配合される。すなわち、先ず金属珪素がCOガス
と反応してSiCを生成し、該SiCは1200℃以上
で組成の強力な結合力を生み出すと同時にSiO2を遊
離する。そして、このSiO2と酸化抑制剤である下記
のリン酸カルシウムとが結合し、1250℃から148
0℃の間で酸化の進行を抑え、熱間強度を向上させる。
この金属珪素の配合量は下記リン酸カルシウムに対して
金属珪素:リン酸カルシウム=2:1〜1:1の重量比
の範囲にしておくのが好ましく、この比率の範囲外にな
ると、酸化抑制効果は著しく低下するので好ましくな
い。
リン酸カルシウムは酸化抑制剤として、1〜5重量%配
合される。すなわち、マグネシア−炭素系の耐火組成物
の酸化抑制には、リン酸化合物中アルカリ土類金属を含
むリン酸化合物が有効であり、特にカルシウムを含むリ
ン酸化合物は塩基性であるために、上記マグネシアを主
成分とする耐火材料によって付与された塩基度を低下さ
せることがなく、本発明の適用対象である耐火れんがが
元来有していた耐滓性を低下させることがない。しか
も、上記リン酸カルシウムが分解されて生成したCaO
は上記マグネシア(MgO)と反応し難く、中間化合物
も生成されないところから過焼結による耐スポーリング
性の低下や低融点化合物の生成による耐食性の低下を来
さない。
合される。すなわち、マグネシア−炭素系の耐火組成物
の酸化抑制には、リン酸化合物中アルカリ土類金属を含
むリン酸化合物が有効であり、特にカルシウムを含むリ
ン酸化合物は塩基性であるために、上記マグネシアを主
成分とする耐火材料によって付与された塩基度を低下さ
せることがなく、本発明の適用対象である耐火れんがが
元来有していた耐滓性を低下させることがない。しか
も、上記リン酸カルシウムが分解されて生成したCaO
は上記マグネシア(MgO)と反応し難く、中間化合物
も生成されないところから過焼結による耐スポーリング
性の低下や低融点化合物の生成による耐食性の低下を来
さない。
リン酸カルシウムとしては、リン酸無水和物、またはリ
ン酸二カルシウムを用いるのが適当であり、これらのリ
ン酸カルシウムは炭素材料粒子の表面に付着して被膜を
形成し、酸化抑制効果を発揮する。リン酸カルシウムの
量が1重量%未満では、上記被膜の形成が充分でなく、
酸化抑制効果を充分に発揮することはできない。また、
リン酸カルシウムの量が5重量%以上では、酸化抑制効
果は低下しないが、MgOとの反応により、高温で強度
を急激に低下させる。このリン酸カルシウムは予め水に
溶解しておいて固形炭素材料に添加混合後、250℃〜
300℃で充分乾燥させた後に使用すると、上記酸化抑
制効果を充分に発揮する。
ン酸二カルシウムを用いるのが適当であり、これらのリ
ン酸カルシウムは炭素材料粒子の表面に付着して被膜を
形成し、酸化抑制効果を発揮する。リン酸カルシウムの
量が1重量%未満では、上記被膜の形成が充分でなく、
酸化抑制効果を充分に発揮することはできない。また、
リン酸カルシウムの量が5重量%以上では、酸化抑制効
果は低下しないが、MgOとの反応により、高温で強度
を急激に低下させる。このリン酸カルシウムは予め水に
溶解しておいて固形炭素材料に添加混合後、250℃〜
300℃で充分乾燥させた後に使用すると、上記酸化抑
制効果を充分に発揮する。
有機結合剤は上記した各材料の全重量に対して1〜5重
量%添加するのが好ましい。1重量%未満では混がり具
合いにムラが生じ、均一な強度のれんがを得ることがで
きない。5重量%以上ではれんがを構築した後の乾燥お
よび使用時の温度上昇中に膨張し、剥離や亀裂を生じ、
特性を著しく低下させるか使用不能となるため好ましく
ない。
量%添加するのが好ましい。1重量%未満では混がり具
合いにムラが生じ、均一な強度のれんがを得ることがで
きない。5重量%以上ではれんがを構築した後の乾燥お
よび使用時の温度上昇中に膨張し、剥離や亀裂を生じ、
特性を著しく低下させるか使用不能となるため好ましく
ない。
「実施例」 先ず、第1-1〜第1-4表は以下の実施例に使用する材料
の化学成分を示すものであり、第1-1はMgOの原料と
してのマグネシアクリンカー、第1-2表は黒鉛、第1-3
表は金属珪素、第1-4表はリン酸カルシウムに関するも
のである。
の化学成分を示すものであり、第1-1はMgOの原料と
してのマグネシアクリンカー、第1-2表は黒鉛、第1-3
表は金属珪素、第1-4表はリン酸カルシウムに関するも
のである。
第1-4表に示した2種のリン酸カルシウム2重量%を、
水にリン酸カルシウム:水=1:3の重量%割合で溶解
させ、更に第1-2表に示した鱗状黒鉛10重量%とを加
えて混練し、250℃で乾燥した後、他の原料と混練、
乾燥して下記第2表実施例Iの不焼成耐火成形品(れん
が)を得た。第2表の実施例II、IIIについては鱗状黒
鉛の代わりに土状黒鉛を用い、その分量も多くした。
水にリン酸カルシウム:水=1:3の重量%割合で溶解
させ、更に第1-2表に示した鱗状黒鉛10重量%とを加
えて混練し、250℃で乾燥した後、他の原料と混練、
乾燥して下記第2表実施例Iの不焼成耐火成形品(れん
が)を得た。第2表の実施例II、IIIについては鱗状黒
鉛の代わりに土状黒鉛を用い、その分量も多くした。
第2表は、上記のようにして作られるこの発明の実施例
I、II、IIIの上記各物質の配合割合と、見掛気孔率、
圧縮強さ、熱間曲げ強さ、耐スラグ性、耐酸化性等の諸
特性を示すものであって、耐スラグ性は実施例IIIを1
00としたものであり、また、熱間曲げ強さ、耐酸化性
は1400℃におけるものを示した。また、同時に従来
方法による比較例(a)、(b)、(c)も示した。
I、II、IIIの上記各物質の配合割合と、見掛気孔率、
圧縮強さ、熱間曲げ強さ、耐スラグ性、耐酸化性等の諸
特性を示すものであって、耐スラグ性は実施例IIIを1
00としたものであり、また、熱間曲げ強さ、耐酸化性
は1400℃におけるものを示した。また、同時に従来
方法による比較例(a)、(b)、(c)も示した。
この第2表からも明らかな如く、他の諸特性に遜色がな
いにも関わらず耐酸化性は従来品よりも著しく改善され
ておりこの点は炭素材料が増加しても変わらない。従っ
て耐スラグ性も著しく向上している。
いにも関わらず耐酸化性は従来品よりも著しく改善され
ておりこの点は炭素材料が増加しても変わらない。従っ
て耐スラグ性も著しく向上している。
特に比較例(c)は、リン酸カルシウムに代えてリン酸ア
ルミニウムを添加した耐火れんがであるが、各実施例
I、II、IIIよりも熱間曲げ強さ、耐スラグ性、耐酸化
性が劣っており、本発明の適用対象とするマグネシアを
成分とする耐火材料を用いた耐火れんがには、種々のリ
ン酸塩のうちでもリン酸カルシウムを配合することが耐
用性を向上させる上で適切であることがわかる。
ルミニウムを添加した耐火れんがであるが、各実施例
I、II、IIIよりも熱間曲げ強さ、耐スラグ性、耐酸化
性が劣っており、本発明の適用対象とするマグネシアを
成分とする耐火材料を用いた耐火れんがには、種々のリ
ン酸塩のうちでもリン酸カルシウムを配合することが耐
用性を向上させる上で適切であることがわかる。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明はマグネシア−炭素系耐
火れんが材料として、主成分のマグネシア及び炭素に対
して金属珪素とリン酸カルシウムを添加したので、その
両者の複合作用によって炭素の酸化を抑え、従って耐ス
ポーリング性及び耐滓性を損なうことがない効果があ
る。
火れんが材料として、主成分のマグネシア及び炭素に対
して金属珪素とリン酸カルシウムを添加したので、その
両者の複合作用によって炭素の酸化を抑え、従って耐ス
ポーリング性及び耐滓性を損なうことがない効果があ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】マグネシアを主成分とする耐火材料60〜
85重量%、炭素材料10〜25重量%、金属珪素2〜
6重量%及びリン酸カルシウム1〜5重量%を加えて1
00重量%とし、更に有機結合材を外掛けで1〜5重量
%添加し結合したことを特徴とする耐火れんが。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034488A JPH0637324B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐火れんが |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034488A JPH0637324B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐火れんが |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62191461A JPS62191461A (ja) | 1987-08-21 |
JPH0637324B2 true JPH0637324B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=12415622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61034488A Expired - Lifetime JPH0637324B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 耐火れんが |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0637324B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5323327B2 (ja) * | 1971-12-29 | 1978-07-14 | ||
JPS5837276B2 (ja) * | 1976-02-20 | 1983-08-15 | 黒崎窯業株式会社 | 溶融金属樋用耐火材料 |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034488A patent/JPH0637324B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62191461A (ja) | 1987-08-21 |
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