JPH0725587B2 - アルミナ―マグネシア―カーボン質耐火物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は製銑、溶銑予備処理や溶鋼処理段階の各炉の内
張り耐火物として使用され、特に受銑、受鋼容器類に好
適に使用できる。耐食性及び残存膨張性に優れたアルミ
ナ−マグネシア−カーボン質耐火物に関する。

［従来の技術］ 従来、上述の各種容器類に使用される溶融金属用耐火物
はロウ石、シャモット、アルミナ、ムライト、スピネル
などの骨材と、炭化珪素、金属珪素、窒化珪素、黒鉛、
ピッチ、結合粘土などの混合物を用いるものであった。

例えば、特開昭55−37459号公報には、アルミナ、スピ
ネルまたはスピネルとマグネシアクリンカーの混合物、
炭化珪素及び樹脂状ピッチからなる溶融金属樋用耐火物
が開示されている。この耐火物はマトリックス部にセラ
ミックボンドとカーボンボンドを生成させることによ
り、ボンド部の強化と溶損バランスを調整して耐食性の
向上を図ったものである。

また、特開昭59−3069号公報には、マグネシアか、マグ
ネシア富化スピネルの何れかの100ミクロン以下の微粉
を、全配合量に対し、ペリクレースとして0.5〜4.0重量
％添加してマトリックス部をカーボン結合とスピネル結
合の組織としたアルミナ−炭化珪素−カーボン質耐火物
が開示されている。この耐火物はアルミナ−炭化珪素−
カーボン系耐火物の主原料であるアルミナの骨材粒子間
にスピネルを形成させ、マトリックス部をスピネル結合
とカーボン結合の複合組織とすることにより、マトリッ
クス部の先行損傷が抑制され、これによってアルミナ骨
材の離脱を防止し、アルミナ骨材の耐食性を充分発揮さ
せようとしたものである。

更に、特開昭63−50364号公報には、Al₂O₃を主要構成成
分とするアルミナれんがにおいて、ZrO₂５〜35重量％、
BaO5〜25重量％、SrO5〜25重量％、MgO5〜15重量％より
なる群から選択される金属酸化物の１種以上を、Al₂O₃
含有量が55重量％とならない範囲で含有せしめてなるこ
とを特徴とする耐スラグ性の優れたアルミナれんがが開
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記特開昭55−37459号の耐火物は、マトリッ
クス部、すなわち微粉部にスピネルとマグネシアクリン
カーの混合物を使用するものであり、ここでいうスピネ
ルはMgO＝28.3重量％、Al₂O₃＝71.7重量％の理論組成に
近いものを用いており、このようなスピネルは使用時あ
るいは加熱によるスピネル生成は起こらず、目的損傷等
を起こし易い。

また、マグネシアクリンカーを微粉で用いるとスビネル
の過剰生成による熱膨張の過多及び繰り返し加熱におい
て、残存膨張の永続性の欠乏等の欠点を有する。

更に、前記特開昭59−3069号の耐火物は、分散性を考慮
してマグネシアまたはマグネシア富化スピネルを100ミ
クロン以下の微粉として配合するところに特徴を有する
ものであるが、このような形態で使用すると、ペリクレ
ースとして0.5重量％未満のマグネシアまたはマグネシ
ア富化スピネルの配合量であると、耐食性が劣り、ま
た、4.0重量％を超えると、スピネルの過剰生成による
熱膨張の過多及び繰り返し加熱において、残存膨張の永
続性の欠乏等の欠点を有し、目的損傷等を起こし易い。

更に、特開昭63−50364号公報に記載されたアルミナれ
んがにおいては、マグネシア並びに炭素成分を添加した
配合も開示されているが、マグネシアを微粉形態で添加
配合した場合には、特開昭55−37459号公報に記載され
た耐火物と同様の欠点をもち、また、マグネシアを粗粒
で添加した場合には、得られるアルミナ−マグネシア−
カーボン質れんがが受熱により空隙を形成することがあ
る。

すなわち、アルミナ−マグネシア−カーボン質れんがは
受熱によりマグネシア粒表面からマトリックスのアルミ
ナ耐火材へマグネシアが物質移動してスピネルを形成す
る。この時に、マグネシア粗粒自身は元の大きさよりも
小さくなり、マグネシア粒周囲に空隙を生じ、れんが組
織をポーラス化させる。

本発明者らの実験によると、この空隙生成及びスピネル
生成は使用するアルミナ耐火材のシリカ含有量及びれん
が中のシリカ含有量と相関があり、シリカ含有量の少な
い原料を用いると空隙は生成しにくいことが判明した。

しかし、シリカレス高アルミナ原料主体のれんがでは、
熱的スポーリングを起こし易いため、アルミナカーボン
れんがまたはアルミナ−マグネシア−カーボンれんがの
現状品はボーキサイト等の比較的シリカ含有量の高い天
然原料を主体に用いられることが多い。

従って、本発明の目的は上述の欠点を解消した、各種容
器等に好適に使用できるアルミナ−マグネシア−カーボ
ン質耐火物を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上述の課題を解決すべく鋭意研究の結果、
マグネシア粗粒周囲にアルミナ質微粉をコーティングす
ることにより、シリカ含有量の多いアルミナ耐火材とマ
グネシア粗粒との接触を避け、シリカレス高アルミナ原
料を主体にした時と、空隙形成が少ないという点で同じ
効果が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

即ち、本発明は、アルミナ−マグネシア−カーボン質耐
火物において、マグネシア原料としてマグネシア粗粒10
0重量部に対して５〜30重量部の造粒用アルミナ微粉を
用いて予めコーティングしたマグネシア粗粒を使用し、
前記マグネシア粗粒５〜50重量％（造粒用アルミナ微粉
を除く）、アルミナ耐火材20〜92重量％（造粒用アルミ
ナ微粉を含む）、炭素材３〜30重量％と、上記成分の合
計重量当たり外掛で１〜10重量％の炭素結合形成剤を含
有してなることを特徴とするアルミナ−マグネシア−カ
ーボン質耐火物に係る。

また、本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火
物は金属珪素粉、アルミニウム粉、マグネシウム粉等ま
たはそれらの合金粉、及び炭化珪素粉よりなる群から選
択された１種または２種以上の成分を含有することがで
きる。

［作用］ 本発明はアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火物のマ
グネシア原料としてアルミナでコーティングしたマグネ
シア粗粒を使用するところに特徴を有する。

本発明に使用するマグネシア粗粒は粒度0.3mm以上、好
ましくは0.3〜5mm程度のものである。マグネシア粗粒と
しては例えば焼結マグネシア、電融マグネシア、天然マ
グネシア等を使用することができる。

このマグネシア粗粒をコーティングするための造粒用ア
ルミナ微粉は100ミクロン以下の粒度をもつものが好ま
しい。造粒用アルミナ微粉としてはSiO₂含有量約２重量
％以下の高純度アルミナ微粉例えば電融アルミナ、焼結
アルミナ、仮焼アルミナ等の微粉を用いることができ
る。

この造粒用アルミナ微粉を用いて前記マグネシア粗粒を
コーティングする。コーティング方法としては、慣用の
任意の方法を使用することができ、例えばマグネシア粗
粒にレジン、糖蜜等を混合し、次に造粒用アルミナ微粉
を添加して造粒する方法等を採ることができる。

なお、造粒用アルミナ微粉の使用量はマグネシア粗粒10
0重量部当たり５〜30重量部である。造粒用アルミナ微
粉の添加量が５重量部未満であると、マグネシア粗粒を
充分にコーティングすることができないために好ましく
なく、また、30重量部を超えると、マグネシア粗粒をコ
ーティングした余剰のアルミナ微粉が固まりを生ずるこ
とがあるために好ましくない。

この造粒用アルミナ微粉でコーティングされたマグネシ
ア粗粒を使用することにより、マグネシア原料と、シリ
カ分の多いアルミナ耐火材との接触を絶つことができ、
それによってマグネシア粗粒周囲にスピネル化反応に伴
う空隙の形成を防止することができる。

本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火物は、
マグネシア原料として上述のようにして得られるアルミ
ナ微粉によりコーティングされたマグネシア粗粒５〜50
重量％（マグネシア粗粒量として）、アルミナ耐火材20
〜92重量％（造粒用アルミナ微粉を含む）、炭素材３〜
30重量％と、上記成分の合計重量当たり外掛で１〜10重
量％の炭素結合形成剤を含有してなるものである。

本発明の耐火物において、造粒用アルミナ微粉によりコ
ーティングされたマグネシア粗粒の添加量がマグネシア
粗粒として５重量％未満であると、得られる耐火物の耐
食性が劣るために好ましくなく、また、前記マグネシア
粗粒の添加量が50重量％を超えると、受熱時の熱膨張に
よって耐火物に内部歪が生じ、割れや剥離を生じ易くな
るので好ましくない。

次に、アルミナ耐火材としてはAl₂O₃含有量約70重量％
以上の耐火材例えば電融アルミナ、焼結アルミナ、仮焼
アルミナ、ボーキサイト、バン土頁岩、ムライト等を使
用することができる。アルミナ耐火材の添加量は上記の
通り造粒用アルミナ微粉との合計量として20〜92重量％
の範囲内である。この範囲外では、スピネル生成量が非
常に少なくなるために、アルミナ粒子間にセラミック結
合を充分には形成できず、マトリックス部の先行損傷を
抑制できないために好ましくない。

本発明耐火物の第３の成分は炭素材である。炭素材とし
ては例えば黒鉛、コークス等を使用することができる。
炭素材の添加配合量は３〜30重量％である。炭素材の添
加配合量が３重量％未満では得られる耐火物に耐スポー
ル性を付与することが困難であり、また、該添加配合量
が30重量％を超えると、耐火物の稼働表面の脱炭現象が
増加してスラグに対する耐食性が低下するために好まし
くない。

本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火物は上
述の３成分に外掛で１〜10重量％の炭素結合形成剤を添
加してなるものである。該炭素結合形成剤としては例え
ば合成樹脂類、タール、ピッチ、糖蜜等を使用すること
ができる。炭素結合形成剤の添加配合量が外掛で１重量
％未満であると、結合結果が得られず、また、外掛で10
重量％を超えると、加熱により亀裂の発生や軟化変形が
起こり易いので好ましくない。

上述のアルミナ微粉コーティング済マグネシア、アルミ
ナ耐火材及び炭素材よりなる杯土混合物に常法により上
述の炭素結合形成剤を添加し、混練し、乾燥することに
より不焼成品として本発明のアルミナ−マグネシア−カ
ーボン質耐火物を得ることができる。

また、上述の不焼成品を更に非酸化性雰囲気中で焼成し
て焼成品として得ることもできる。

なお、本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火
物には、耐スポーリング性向上、スラグの浸透防止、酸
化防止等の目的で例えば金属珪素粉、アルミニウム粉、
マグネシウム粉等またはそれらの合金粉、及び炭化珪素
粉等を使用することができる。これらの成分は１種また
は２種以上を併用して使用することができる。該成分の
添加配合量は0.5〜10重量％程度である。

前記成分を添加配合した本発明の耐火物も上述と同様に
不焼成品または焼成品として使用することができる。

［実 施 例］ 以下に、実施例を挙げて本発明のアルミナ−マグネシア
−カーボン質耐火物を更に説明する。

実施例 以下の第１表に実施例において使用する焼結マグネシア
粗粒、造粒用アルミナ微粉、ボーキサイトの化学分析値
を記載する。

第１表に記載した化学分析値をもつ3.36〜1mmの粒度を
もつ焼結マグネシア粗粒100重量部に結合剤として液状
フェノール樹脂を２重量部添加し、次に、第１表に記載
する造粒用アルミナ微粉20重量部を添加混練して造粒す
ることにより本発明品１〜４に使用するアルミナ微粉に
よりコーティングしたマグネシア粗粒を得た。なお、造
粒用アルミナ微粉は全てマグネシア粗粒に付着した。

次に、以下の第２表に記載する配合割合をもつ杯土混合
物を形成し、次に、炭素結合形成剤として液状フェノー
ル樹脂を所定量添加、混練し、230mm×114mm×65mmの形
状に成形し、150℃で24時間乾燥することにより不焼成
品として本発明１〜４及び比較品１〜２作製した。得ら
れた本発明品及び比較品の特性を第２表に併記する。

第２表から明らかなように、比較品１に対し、本発明品
はいずれも溶損指数が低く、耐食性に優れていることが
判る。また、比較品２は耐食性は良いが、熱間膨張率が
非常に高いために実用には不向きであることが判る。

［発明の効果］ 本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火物は、
マグネシア粗粒周囲にアルミナ微粉をコーティングした
マグネシア粗粒を使用することにより、マグネシア粗粒
とSiO₂含有量の多いアルミナ耐火材との接触を回避する
ことができ、それによって空隙生成を抑制することがで
き、耐食性に優れたものである。

また、アルミナ成分の添加量はコーティングに必要な量
を確保すれば、あとは任意に設定することができ、アル
ミナ成分を多量に使用する必要もなく、熱的スポーリン
グの心配もない。

また、本発明のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐火
物は適度な残存膨張を持続することができるために、目
地損傷が少ない等の利点を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｂ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミナ−マグネシア−カーボン質耐火物
   において、マグネシア原料としてマグネシア粗粒100重
   量部に対して５〜30重量部の造粒用アルミナ微粒を用い
   て予めコーティングしたマグネシア粗粒を使用し、前記
   マグネシア粗粒５〜50重量％（造粒用アルミナ微粉を除
   く）、アルミナ耐火材20〜92重量％（造粒用アルミナ微
   粉を含む）、炭素材３〜30重量％と、上記成分の合計重
   量当たり外掛で１〜10重量％の炭素結合形成剤を含有し
   てなることを特徴するアルミナ−マグネシア−カーボン
   質耐火物。
2. 【請求項２】金属珪素粉、アルミニウム粉、マグネシウ
   ム粉またはそれらの合金粉、及び炭化珪素粉よりなる群
   から選択された１種または２種以上の成分を含有してな
   る請求項１記載のアルミナ−マグネシア−カーボン質耐
   火物。