JPH0764651B2 - 炭素含有塩基性耐火物 - Google Patents

炭素含有塩基性耐火物

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JPH0764651B2
JPH0764651B2 JP3166485A JP16648591A JPH0764651B2 JP H0764651 B2 JPH0764651 B2 JP H0764651B2 JP 3166485 A JP3166485 A JP 3166485A JP 16648591 A JP16648591 A JP 16648591A JP H0764651 B2 JPH0764651 B2 JP H0764651B2
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誠二 麻生
耕一 中野
敏明 伊藤
明 渡辺
宏邦 高橋
茂幸 高長
宏 安井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は転炉、取鍋、タンディ
ッシュ、RHなどの各種製鋼用容器に使用される耐酸化
性および熱間強度を向上させた炭素含有塩基性耐火物に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、製鋼技術の進歩に伴って製鋼用容
器に使用される耐火物としては、MgO−Cれんがが広
く使用されている。しかし、最近はこれら容器で各種の
溶鋼処理を行うようになったため、超高温下における一
層の耐食性、耐スポ−リング性および耐摩耗性が要求さ
れている。
【0003】従来から、MgO−Cれんがの炭素材料の
耐酸化性を付与する手段としては種々の方法が提案され
てはいるが、アルミニウムやマグネシウムなどの金属粉
末を添加する方法が広く一般に採用されている(例えば
特開昭55−107749号公報など)。
【0004】最近になって、上記金属粉末に変えて六硼
化カルシウムを添加し、その酸化によって生成した酸化
硼素が炭素材料を被覆することにより酸化を防止する方
法が提唱された(特開平3−45553号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記金属粉
末を添加する方法では、耐酸化性、熱間強度、組織安定
性は向上したが、応力緩和機能が減少するため耐スポ−
リング性に問題が生じている。さらに高温下における耐
酸化性のいま一層の向上が望まれている。
【0006】また、六硼化カルシウムを添加する方法に
ついて詳細に検討したところ、確かに耐酸化性はあるけ
れども、耐食性がかなり低下することが判明した。従っ
て、六硼化カルシウムの添加ではれんがの耐食性を損な
うことなく耐酸化性を得る方法が要求される。
【0007】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたもので、超高温下において耐食性、熱間強
度、組織安定性、耐酸化性および耐スポーリング性に共
に優れた炭素含有塩基性耐火物を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明者らは製鋼容器
用のMgO−Cれんがの諸性能について検討し、鋭意研
究の末、金属粉末と六硼化カルシウムとを併用すること
によって、両添加物の単独添加では見られなかった相乗
的効果を見出して、この発明を完成したものである。
【0009】即ち、この発明は、塩基性耐火材料60〜97
重量部、炭素材料3〜40重量部、アルミニウムまたは/
およびマグネシウム0.5〜5重量部、六硼化カルシウム
0.5〜5重量部よりなる炭素含有塩基性耐火物である。
【0010】この発明に用いられる塩基性耐火材料とし
ては、電融マグネシア、焼結マグネシア、カルシア、ド
ロマイト、マグカルシアなどのクリンカ−を主体として
使用する。また、必要に応じて他の耐火材料も併用可能
である。塩基性耐火材料の使用量は60〜97重量部であ
る。
【0011】また、炭素材料は、天然黒鉛、人造黒鉛、
電極屑、石油コ−クス、カ−ボンブラックなどの既知の
炭素材料が使用できるが、高温における耐食性の点から
黒鉛の高純度のものが適する。この炭素材料の使用量は
3〜40重量部である。塩基性耐火材料が60重量部未満お
よび炭素材料が40重量部を越えるとれんがの強度が低下
し、炭素材料が3重量部未満および塩基性耐火材料が97
重量部より多いと耐スポ−リング性に劣り、いずれも好
ましくない。
【0012】この発明の特徴の一つである金属粉末とし
ては、アルミニウムあるいはマグネシウムの単独粉末
か、両者の混合粉末または合金粉末を用いる。
【0013】さらに、この発明の他の特徴である六硼化
カルシウムは、粒径44μm以下の微粉末、好ましくは粒
径10μm以下の超微粉末を使用する。微粉末を使用する
ことにより、以下述べる熱間強度の向上に寄与する。
【0014】この発明における金属粉末の使用量は0.5
〜5重量部とする。金属粉末が0.5重量部未満ではその
添加効果が発揮されず、5重量部を越えると応力緩和機
能の減少により耐スポーリング性が低下するためであ
る。
【0015】また、六硼化カルシウムの使用量は0.5 〜
5重量部とする。六硼化カルシウムが0.5 重量部未満で
はその添加効果が発揮されず、5重量部を越えると耐食
性が低下するためである。
【0016】さらに、上記金属粉末と六硼化カルシウム
の両者の含量は1〜6重量部とすることが好ましい。そ
して、それぞれの添加量はれんがの使用部位の要求され
る性能により加減して各種性能を調整し、全体の損耗を
一様にすることができる。例えば、耐酸化性をより要求
される部位では六硼化カルシウムの使用量を増し、熱間
強度の要求される湯当り部では金属粉末および六硼化カ
ルシウムを共に多めに使用し、耐食性の必要なスラグラ
イン部では六硼化カルシウムを少なくする。また、耐ス
ポ−リング性が重要視される際は、金属粉末を少なくし
て六硼化カルシウムを多くするなどである。
【0017】この発明の炭素含有塩基性耐火物の製造方
法は、粒度調整された各材料に結合剤を加え、混練後加
圧成形し、熱処理した不焼成耐火物として使用されるの
が一般的である。結合剤は通常のもので、例えばタ−
ル、ピッチ、フェノ−ル樹脂等が用いられる。
【0018】
【作用】この発明で使用される金属粉末は酸化され易い
ので、炭素材料や結合剤から生ずる炭素質物質の酸化を
防止すると同時に、生成した酸化アルミニウムが塩基性
材料のマグネシアと反応してスピネル(MgO・Al2
3 )を生成する際の体積膨張により気孔を閉塞し、組
織の緻密化によりさらに耐酸化性が増し、同時に熱間強
度も向上する。この系に六硼化カルシウムが共存すると
その硼素がスピネル生成を促進する結果、さらに著しい
耐酸化性と熱間強度の向上が見られる。
【0019】また、MgO−Cれんがに六硼化カルシウ
ムを添加した場合、酸化により生成した酸化硼素とマグ
ネシアが反応して3MgO・B23 となり、これが炭
素材料の被膜となり酸化防止効果を発揮する。さらに、
金属粉末と六硼化カルシウムを併用すると、六硼化カル
シウムが金属粉末により還元状態になると炭素材料と反
応し易くなり、CaB22 からさらにCaC2 となっ
て炭素材料間に新たな結合を生じ、マトリックス部の結
合を強化すると共に炭素材料の反応し易い末端基を閉塞
する。これは強度および耐酸化性の向上の働きをする。
この炭化物の生成は金属粉末が存在しないと起こらない
か、また起こってもその速度と量がわずかでしかない。
この六硼化カルシウムの炭化による結合の生成は表面反
応であり、六硼化カルシウムの粒径が小さくなるとより
顕著となる。
【0020】なお、六硼化カルシウムの酸化で生成した
酸化硼素に起因する被膜による炭素材料の酸化防止の効
果としては、炭化硼素あるいは酸化硼素そのものの添加
でも同様の効果は見られるが、耐食性の低下が見られ
る。これは六硼化カルシウムは、同時に酸化して生成す
る酸化カルシウムがスラグの粘性を高めてれんが内部へ
のスラグ侵入を防ぐ作用が、逆に炭化硼素や酸化硼素の
添加ではスラグ中へ溶融してしまい組織劣化につながる
ためである。
【0021】
【実施例】表1に示す組成の通常の粒度構成のマグネシ
アクリンカ−および鱗状黒鉛に粒径0.5mm 以下の金属粉
末と粒径10μm以下の六硼化カルシウム超微粉末を加え
フェノ−ル樹脂 2.5重量部と共に混練成形後300 ℃で3
時間熱処理した。物性の測定値および各種のテスト結果
を同じく表1に示す。耐酸化性指数は1400℃10時間空気
中で加熱した後の脱炭面積を従来の金属アルミニウム添
加の標準品(比較例1)を100とする指数で表したもの
である。耐食性指数は転炉スラグ(C/S=3.4)を用いて1
750℃、5時間処理後の溶損量をやはり比較例1を100
とする指数で表した。耐スポ−リング性指数は1650℃の
溶銑に浸漬する操作を3回繰り返して、前後の弾性率の
比を同じく比較例1を100 とする指数で表した。総合評
価については比較例1を標準(C)として各種特性を総
合的に判断してよいものから順にA〜Eの5段階で評価
した。
【0022】
【表1】
【0023】上記表1によれば、比較例1は現在使用さ
れているMgO−Cれんがに相当するものであり、金属
粉末が単独で使用されている。この比較例1を標準
(C)として評価すると、実施例1〜11ではいずれも
(A)または(B)の高い評価が得られた。
【0024】まず、アルミニウムと六硼化カルシウムを
それぞれ0.5 〜5.0 重量部の範囲で併用した実施例1〜
4,6,8〜11では、いずれも耐食性もまずまずの結
果か或いは向上がみられると共に、耐酸化性、耐スポー
リング性および熱間強度の面では共に著しい効果が発揮
されていることが判る。特に、実施例1,2において
は、アルミニウムと六硼化カルシウムの使用量がそれぞ
れ少なくても両者を併用することによって耐酸化性が良
く、しかも熱間強度と耐スポーリング性が向上している
点で優れている。
【0025】また、マグネシウムと六硼化カルシウムを
それぞれ0.5 〜5重量部の範囲で併用した実施例5で
は、耐食性、耐酸化性、耐スポーリング性および熱間強
度の面で共に著しい向上がみられる。さらに、アルミニ
ウム−マグネシウム合金と六硼化カルシウムを併用した
実施例7においても、耐食性などがより一層優れている
ことが判る。
【0026】上記のように、金属粉末と六硼化カルシウ
ムの併用により相乗効果が得られ、この発明の優秀性が
証明されている。
【0027】これに対して、六硼化カルシウムを単独で
使用する比較例2では、耐酸化性および耐スポーリング
性はそこそこではあるが、熱間強度と耐食性は低下す
る。また、金属粉末と六硼化カルシウムを上記実施例1
〜11以外の範囲、即ち0.5 〜5.0 重量部以外の範囲で
併用した比較例3〜6では、耐酸化性、耐食性、耐スポ
ーリング性および熱間強度の少なくともいずれか1つに
著しい低下がみられる。また、マグネシウムと炭化硼素
を併用した比較例7では、耐食性の低下がみられる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、金属粉末により炭素材料や結合剤から生ずる炭素質
物質の酸化を防止すると同時に、生成した酸化アルミニ
ウムが塩基性材料のマグネシアと反応してスピネルを生
成する際の体積膨張により気孔を閉塞し、組織の緻密化
によりさらに耐酸化性が増し同時に熱間強度も向上す
る。また、六硼化カルシウムを添加することによって、
金属粉末との相互作用でマトリックス部の結合強化と炭
素材料の酸化を防止する。このように金属粉末と六硼化
カルシウムの併用により、一層の耐酸化性と熱間強度が
向上するという格別の効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 耕一 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社 大分製鐵所内 (72)発明者 伊藤 敏明 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社 大分製鐵所内 (72)発明者 渡辺 明 岡山県岡山市四御神102番地の12 (72)発明者 高橋 宏邦 岡山県備前市伊部1799番地の1 (72)発明者 高長 茂幸 岡山県備前市香登西433番地の2 (72)発明者 安井 宏 岡山県岡山市竹田32番地

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩基性耐火材料60〜97重量部、炭素材料
    3〜40重量部、アルミニウムまたは/およびマグネシウ
    ム0.5 〜5重量部、六硼化カルシウム0.5 〜5重量部よ
    りなることを特徴とする炭素含有塩基性耐火物。
JP3166485A 1991-06-10 1991-06-10 炭素含有塩基性耐火物 Expired - Lifetime JPH0764651B2 (ja)

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