JPH07172908A

JPH07172908A - 炭素含有耐火物

Info

Publication number: JPH07172908A
Application number: JP5343838A
Authority: JP
Inventors: Kunio Tsunetsugu; 邦男恒次; Nobutaka Watanabe; 信孝渡辺
Original assignee: Kawasaki Refractories Co Ltd
Current assignee: JFE Refractories Corp
Priority date: 1993-12-16
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1995-07-11

Abstract

(57)【要約】【目的】炭素含有耐火物の優れた耐熱スポ−リング性
に加えて、耐酸化性、耐食性を高めることにある。【構成】炭素質原料３〜５０重量％、耐火原料５０〜
９７重量％を含有する耐火材料に対し、硼化ランタンを
0.１〜１０重量％を配合していることを特徴とする炭素
含有耐火物である。硼化ランタンを0.１〜１０重量％を
配合していることによって、硼化ランタンが耐火物表面
で酸化してＢ₂Ｏ₃を生成するとともに、粘性の高い融
液を形成して耐火物表面を被覆する。そのため、黒鉛等
の炭素物質が酸化するのを防止し、炭素質の優れた粘性
を助長し、耐用性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、炭素含有耐火物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】炭素質原料は、耐火原料として一般に用
いられているアルミナ、マグネシア、ジルコン、ジルコ
ニア等よりも融点および熱伝導率が高く、かつ熱間線膨
張率が低く、さらにスラグや溶融金属に濡れ難い上、熱
スポ−リング性に優れて、過度の焼結を防ぐ性質を有し
ている。

【０００３】この性質は、他の耐火原料の短所を補充す
ることになるため、他の耐火原料に加えて炭素質原料を
添加した炭素含有耐火物が、製鋼用、製銑用等の冶金用
耐火物等として広く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、黒鉛等の炭素
質原料は、空気等の酸化性雰囲気中できわめて簡単に酸
化消失し、この消失とともにその長所も失われるという
欠点がある。

【０００５】従来、この炭素質原料の酸化消失を防止す
る方法としては、次の３つの方法が提案されている。そ
の第１の方法は、炭素よりも酸素親和力の大きいアルミ
ニウム、珪素、マグネシウム等の金属粉末や炭化硼素
（Ｂ₄Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭化物を添加する
方法である。

【０００６】第２の方法は、六硼化珪素（ＳｉＢ₆）を
添加し、耐火物使用時に生成すＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガ
ラス相並びにＢ₂Ｏ₃と耐火物原料が反応して生成した
高粘性融液によって、炭素質原料に皮膜を形成する方法
である。

【０００７】そして、第３の方法は、珪酸塩、硼酸塩等
を添加して、炭素質原料の表面にガラス質皮膜を形成さ
せる方法である。

【０００８】しかしながら、上記の第一の方法では酸化
防止効果が低く、また第２の方法では炭素質原料の皮膜
の粘性が不十分で、皮膜が形成される前に溶損あるいは
摩耗によって損傷されることが多く、十分な効果が得ら
れない。

【０００９】さらに、第３の方法では、有効に酸化防止
効果が得られる温度域が限定されており、十分な耐酸化
性を得るために添加量を増大すれば、耐火材料の耐食性
および耐スポ−リング性が低下するという問題がある。

【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３〜５０重量％、耐火原料５０〜９７重量％を含
有する耐火材料に対し、硼化ランタンを0.１〜１０重量
％を配合している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】本発明によれば、炭素質原料３〜５０重量％、
耐火原料５０〜９７重量％を含有する耐火材料に対し、
硼化ランタンを0.１〜１０重量％を配合していることに
よって、硼化ランタンが耐火物表面で酸化してＢ₂Ｏ₃
を生成するとともに、粘性の高い融液を形成して耐火物
表面を被覆する。

【００１２】そのため、黒鉛等の炭素質原料が酸化する
のを有効に防止でき、炭素質原料の優れた特性を助長で
きる。

【００１３】また、他の金属と硼化ランタンとの併用も
可能で、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、これらの合金等の金
属を0.１〜５重量％を配合していることによって、たと
えばＡｌであればＡｌが耐火物表面付近で酸化し、Ａｌ
₂Ｏ₃となって耐火物表面付近に緻密層を形成して耐酸
化性を向上させる。

【００１４】また、上記のように生成したＢ₂Ｏ₃と反
応し、融点の高い９Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｂ₂Ｏ₃やＬａ₂Ｏ
₃と反応して、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌａ₂Ｏ₃を形成すること
により、耐食性、耐火性を向上させて耐火物の特性を一
層改良することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の炭素含有耐火物は、炭素質原料３〜
５０重量％、耐火原料５０〜９７重量％を含有する耐火
材料に対し、硼化ランタンを0.１〜１０重量％を配合し
ていることを特徴としている。

【００１６】上記炭素質原料としては、通常のものが何
れも使用でき、例えば土状黒鉛、鱗状黒鉛、チップ状黒
鉛等の天然黒鉛、人造黒鉛、電極屑、鋳物コ−スク、製
鉄用コ−クス、石油コ−クス、石炭ピッチコ−クス、カ
−ボンブラック等を使用することができる。

【００１７】上記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。

【００１８】炭素質原料の配合量は、耐火材料に対して
３〜５０重量％とするのが好ましい。配合量が３重量％
未満では、炭素質原料の好ましい特性が十分に発揮され
ず、５０重量％を超えると耐摩耗性、耐食性および製造
時の作業性が低下して好ましくない。

【００１９】耐火原料としては、通常のものが何れも使
用できる。たとえば、マグネシア（ＭｇＯ）、ドロマイ
ト（ＭｇＯ・ＣａＯ）、スピネル（ＭｇＯ−Ａｌ
₂Ｏ₃）、ジルコン（ＺｒＯ₂・ＳｉＯ₂）、ジルコニ
ア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、シリカ（Ｓ
ｉＯ₂）、ムライト（２Ａｌ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）等の酸
化物、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）等
の炭化物、窒化物等の非酸化物等を挙げることができ
る。

【００２０】耐火原料の粒径は、特に制限されず、適宜
選択すればよいが、通常５mm以下程度のものを使用する
のが好ましい。耐火原料の配合量は、上記に対応して耐
火材料の５０〜９７重量％程度とするのがよい。

【００２１】硼化ランタン（ＬａＢ₆) の粒径は、特に
制限しないが、通常0.１mm以下、好ましくは0.４５mm以
下程度とすればよい。

【００２２】また、ＬａＢ₆の配合量は、耐火材料に対
し、0.１〜１０重量％とするのがよい。配合量が0.１重
量％未満では所期の効果が得られず、１０重量％を超え
て添加しても酸化防止効果は十分であるが、それ程顕著
な向上は認められず、耐食性や耐スポ−リング性が低下
して好ましくない。

【００２３】そして、ＬａＢ₆を配合すると、ＬａＢ₆
は耐火物表面付近で雰囲気中の酸素と反応して酸化し、
ＬａＢ₆＋21/4Ｏ₂→1/2 Ｌａ₂Ｏ₃＋３Ｂ₂Ｏ₃のよ
うに酸化ランタンおよび酸化硼素を生成する。

【００２４】酸化硼素は、約４５０℃で溶融して耐火物
表面を被覆するため、比較的低温で炭素質原料の酸化を
防止する。また、上記酸化ランタンと酸化硼素が反応し
て粘性の高い融液を生成し、耐火物表面を被覆して炭素
質原料の酸化を防止する。

【００２５】余剰の酸化硼素は、耐火物中の諸成分と反
応し、例えばアルミナとの場合は、９Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂
Ｏ₃が形成され、表面を被覆して炭素質原料の酸化消失
を防ぐ。また、マグネシアとの場合は、３ＭｇＯ・Ｂ₂
Ｏ₃が形成され、同様に耐火物表面を被覆して炭素質原
料の酸化消失を防止する。

【００２６】耐火物内部においては、一部は一酸化炭素
と反応し、ＬａＢ₆＋21/2ＣＯ →1/2 Ｌａ₂Ｏ₃＋３
Ｂ₂Ｏ₃＋21/2Ｃのように酸化ランタンと酸化硼素およ
び炭素を生成し、酸化によって減少した炭素を補填する
とともに、れんが組織を緻密化して炭素含有耐火物の耐
酸化性を向上させる。

【００２７】なお、上記したようにアルミニウム、マグ
ネシウムの他、珪素、亜鉛やこれらの合金等の金属を上
記硼化ランタンとともに添加することによって、酸化防
止温度域を広くし、より優れた酸化防止効果を得るよう
にすることができる。

【００２８】

【比較例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、レゾ−ル型フェノ−ルレジン3.５重量
部を添加し、常温で４０分間混練した後、１０００Kgf/
cm²の圧力で加圧成形した。

【００２９】この成形物を１８０℃で１８時間熱処理
し、本発明品１〜８および比較品１〜６の不焼成マグネ
シア・カ−ボン耐火物を得た。得られた耐火物を試料と
し、耐酸化性および耐食性試験を行った。

【００３０】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１５００℃で２時
間処理し、処理後の重量減少率および脱炭層厚さを求め
た。

【００３１】表１比較表

【表１】

【００３２】耐食性試験としては、上記本発明品および
比較品に係る不焼成耐火物を塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂モ
ル比2.０のスラグを使用し、１６００℃で２時間のロ−
タリ−スラグテストに供し、比較品１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。

【００３３】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、すなわち炭素質原料の酸化消
失量が少なく、また溶損指数も小さく、耐酸化性および
耐食性に優れていることが分かる。

【００３４】

【比較例２】次ペ−ジの表２に示す配合の耐火母材１０
０重量部に対し、レゾ−ル型フェノ−ルレジンを３重量
部およびノボラック型フェノ−ルレジン１重量部を添加
し、常温で５０分間混練した後、１１００Kgf/cm²で加
圧成形した。

【００３５】この成形物を２００℃で１２時間熱処理
し、本発明品９〜１６および比較品７〜１２の不焼成ア
ルミナ・カ−ボン耐火物を得た。得られた耐火物を上記
比較例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。本比較例２の耐酸化性試験では１２００℃、３
時間の熱処理とし、耐食性試験では比較品７の侵食量を
１００として算出した。結果を表２の下欄に示してい
る。

【００３６】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分か
る。

【００３７】本発明は、上記した実施例に限られるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な態様
の実施が可能であることはいうまでもない。

【００３８】表２比較表

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明にあっては、炭素質
原料、耐火原料を含有する耐火材料に、硼化ランタンを
所定量添加したので、使用時に耐火物表面付近で酸素と
反応して酸化ランタンおよび酸化硼素を生成し、その融
液で耐火物表面を被覆して炭素質原料が酸化するのを防
止して耐久性を高めることができる。また、耐火物内部
においても、炭素を補填してれんが組織を緻密化し、耐
酸化性を向上できる。

【００４０】そのため、炭素質原料の好ましい性質を十
分に発揮できて、耐酸化摩耗性、耐スポ−リング性等の
耐久性の著しい向上がはかれ、炉寿命等の一層の延長に
寄与することができる。

【００４１】また、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎや、これら
の合金等の金属を添加することによって、さらに耐火物
表面付近での緻密層を形成してより一層の耐酸化性を向
上させたり、耐食性、耐火性を改良することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素質原料３〜５０重量％、耐火原料５
０〜９７重量％を含有する耐火材料に対し、硼化ランタ
ンを0.１〜１０重量％を配合していることを特徴とする
炭素含有耐火物。
【請求項２】上記耐火物に、アルミニウム、珪素、マ
グネシウム、亜鉛やこれらの合金等の金属を0.１〜５重
量％を配合している請求項１に記載の炭素含有耐火物。