JPH08245272A - 混銑車内張り用炭素含有不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧送、圧入、流し込みなどの施工方法が適用
可能な混銑車内張り用炭素含有不定形耐火物の提供。 【構成】 軟化点１２０℃以上のピッチ類１００重量部
に、Ｂ₄ Ｃ粉末１０〜１５０重量部、あるいはこれにシ
リコン、フェロシリコンのいずれかあるいは両方を１〜
５０重量部加熱混合し冷却整粒して得たＢ₄ Ｃ含有カー
ボン原料を０．５〜１０重量％含有させる。これによっ
て、施工性、耐爆裂性、耐久性が向上し、混銑車内張り
用炭素含有不定形耐火物化が可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、混銑車内張りれんがに
代わって使用される混銑車内張り用炭素含有不定形耐火
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、混銑車内張り耐火物としては、耐
食性、耐酸化性、耐スポーリング性、容積安定性などの
観点からアルミナ−炭化珪素−カーボンれんがが使用さ
れてきた。

【０００３】一方では、内張り用耐火物の低コスト化、
施工の簡略化、施工工数の短縮化による混銑車のトータ
ルコストメリットを得るために、混銑車の内張りの箇所
に中子をセットし、不定形材料を圧送、圧入、流し込み
などにより混銑車の内張りに不定形耐火物を形成するこ
とが、特開平６−３４１７６８号公報、特開平６−３３
０１２９号公報、特開平３−１０２１９０号公報、実開
平６−８５３５０号公報等に開示されている。

【０００４】このような施工法により、混銑車内張り耐
火物として不定形耐火物を使用する場合には、その不定
形耐火物は、れんがに匹敵する耐食性、耐酸化性、耐ス
ポール性、容積安定性、耐アブレージョン性及び不定形
耐火物特有の施工性、耐爆裂性を備えていなければなら
ない。しかも、魚雷形の特異な形状である混銑車の場
合、現在内張りが不定形化されている高炉樋、取鍋等の
溶融金属容器の不定形耐火物に比較してより高い特性を
必要とする。

【０００５】これ等の諸特性を満足するためには、スラ
グと濡れ難く、耐スポール性の向上に極めて効果的であ
るカーボン原料の使用は不可欠であるが、不定形材料の
場合、カーボン原料の量的使用は水との濡れ性が悪く、
混練水分が増量されることから高強度の施工体を得難
く、また異種原料の比重差に起因する施工時の原料同志
の分離の発生、酸化等の弊害を生じやすい。

【０００６】また溶銑用不定形材料として、従来から、
軟化点が１１０〜１３０℃のピッチ系原料が、カーボン
原料のなかで、水との相性が良く、かつ耐スラグ浸潤
性、高強度化、耐スポール性の向上に最も効果があるこ
とから汎用されている。しかしながら、軟化点が１１０
〜１３０℃のピッチ系原料は、乾燥時最も内部蒸気圧の
上昇しやすい温度域で施工体の気孔中を軟化流動し、気
孔径の縮小あるいは閉塞を起こすことから耐爆裂性を劣
化させ、また、このようなピッチ系原料の添加は、酸化
条件下では５００℃付近より酸化し、組織、強度を劣化
させるという欠点がある。この改善策として、溶融金属
容器用の炭素含有れんがに従来から広く用いられている
金属Ａｌの添加が最も効果的と考えられるが、前述した
特開平６−３４１７６８号公報等に開示された施工法に
適用した場合には、中子と鉄皮間は不定形耐火物等によ
ってほぼ完全に密閉された状態になることから、水和反
応によりＨ₂ ガスを発生する金属Ａｌなどの発ガスを伴
う添加剤の使用は、混銑車内張り用としての不定形耐火
物には、安全性の点から絶対に避けなければならない。

【０００７】また、カーボン原料に親水性処理を施し
て、溶銑用不定形耐火物の作業性や耐酸化性を改善する
ことが、特開平５−１９４０４４号公報に開示されてい
るが、その効果は不十分である。

【０００８】さらに、水和反応によるＨ₂ ガス発生を抑
制するために樹脂などで被覆された金属ＡｌやＢ₄ Ｃ、
ガラス粉末等を添加した不定形材料が、特開昭５５−９
５６８１号公報、特開昭５８−１９０８７６号公報、特
開平２−１０２１７２号公報、特開昭５８−１５１３６
９号公報などに提案されているが、金属Ａｌの場合、ど
のような処理を行っても水和反応を完全に抑制すること
は困難であり、またＢ₄ Ｃ、ガラス粉末の添加について
はカーボン原料の耐酸化性向上に寄与するものの、主原
料のアルミナと反応して低温で多くの液相を生成するこ
とから過焼結による耐スポール性の劣化や耐食性の低下
を招く欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、施工
性と耐久性に優れた混銑車の内張りに適した炭素含有不
定形耐火物を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、カーボン原料
としてＢ₄ Ｃを含有するピッチ系原料を使用したアルミ
ナ−炭化珪素−カーボン質の不定形耐火物が、中子を使
用しての圧送、圧入、流し込みによる混銑車の内張りの
形成に適したものであるという知見に基づいて完成し
た。

【００１１】すなわち、本発明は、軟化点１２０℃以上
のピッチ類１００重量部にＢ₄ Ｃ粉末１０〜１５０重量
部を加熱混合し冷却整粒してＢ₄ Ｃ含有カーボン原料を
得て、このＢ₄ Ｃ含有カーボン原料を０．５〜１０重量
％含有せしめたことを特徴とする。

【００１２】また、前記Ｂ₄ Ｃ含有カーボン原料は、軟
化点１２０℃以上のピッチ類１００重量部に、Ｂ₄ Ｃ粉
末１０〜１５０重量部とシリコンとフェロシリコンのい
ずれか１種または両方の１〜５０重量部とを加熱混合し
冷却整粒して得ることもでき、このＢ₄ Ｃ含有カーボン
原料を０．５〜１０重量％含有せしめることもできる。

【００１３】本発明に使用するＢ₄ Ｃ含有カーボン原料
を構成するＢ₄ Ｃ、あるいはＢ₄ Ｃとシリコン、フェロ
シリコンは、いずれも従来から使用されている公知の原
料が使用できる。その粒度は、特に制限を受けるもので
はないが、２００〜３２５メッシュの使用が好ましい。

【００１４】また、ピッチ類については、乾燥時の水分
移動温度域でピッチの軟化による影響を排除するため軟
化温度は１２０℃以上であることが必要である。この条
件を満足すれば、石炭系、石油系を問わず使用できる。

【００１５】Ｂ₄ Ｃ含有カーボン原料は、公知のニーダ
ー混練や噴射造粒法等で得られた破砕あるいは粉砕粒子
あるいは造粒子のいずれも使用できるが、石炭系ピッチ
の破砕あるいは粉砕粒子の使用が好ましい。

【００１６】Ｂ₄ Ｃ含有カーボン原料中のＢ₄ Ｃとピッ
チの使用割合は、Ｂ₄ Ｃ／ピッチの重量比率が、１０／
１００未満の場合には、耐酸化性、耐分離性、耐爆裂性
の改善効果が少なく、また、６０／１００を超える場合
には、カーボン原料による耐スポーリング性などの添加
効果が少なくなる。

【００１７】また、Ｂ₄ Ｃとシリコンあるいはフェロシ
リコンを併用する場合は、１０００℃前後でウイスカー
状のＳｉＣを生成することになって酸化防止効果と共
に、熱間強度を向上させるが、シリコンあるいはフェロ
シリコン／ピッチの重量比率が５０／１００を越える場
合には、組織の緻密化が過剰となり耐スポーリング性が
低下する。

【００１８】本発明の耐火物中のＢ₄ Ｃ含有カーボン原
料の含有量は、０．５〜１０重量％が好ましい。１０重
量％を越える場合は、施工性が得られず、強酸化条件で
の耐食性が劣り、０．５重量％未満の場合は、耐スポー
リング性や耐スラグ浸潤性の効果が乏しく、混銑車内張
り用としての目的を達せられない。また、Ｂ₄ Ｃ含有原
料の使用粒度は、特に制約されるものではないが、０．
５ｍｍ以下での使用が好ましい。

【００１９】本発明の不定形耐火物に使用される耐火原
料は、アルミナ質、ＭｇＯ−Ａｌ₂Ｏ₃ 質スピネル等の
酸化物系耐火原料、炭化珪素、窒化珪素、カーボン原料
等の非酸化物原料等であり、これらを適宜選択し粒度構
成を調整して使用する。

【００２０】アルミナ質耐火原料としては、電融アルミ
ナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、バン土頁岩、シリマ
ナイト、アンダリュサイト、合成ムライト、ロー石、仮
焼アルミナ等がある。

【００２１】炭化珪素原料としてはとくに限定されず、
窒化珪素として、酸窒化珪素、酸窒化鉄なども使用でき
る。

【００２２】カーボン原料として、本発明のカーボン原
料の単独使用の他に、鱗状黒鉛、土状黒鉛などの天然黒
鉛、キッシュ黒鉛、人造黒鉛、無煙炭、各種ピッチ、コ
ークス粉、カーボンブラック、メソフェーズカーボンも
併用できる。

【００２３】また、本発明の不定形耐火物には、耐火原
料のほかに、結合剤として、リン酸、リン酸塩、珪酸
塩、アルミナセメント、シリカゾル、アルミナゾル、硼
酸塩、乳酸塩、水溶性高分子などのリン酸塩、また、分
散剤として、珪酸塩、スルホン酸塩、ポリアクリル酸あ
るいはその塩、その他の界面活性剤などの分散剤を配合
する。

【００２４】また、強化材として有機繊維、無機繊維、
超微粉シリカ等も配合できる。

【００２５】

【作用】本発明のＢ₄ Ｃ含有カーボン原料は、ピッチと
Ｂ₄ Ｃ、シリコン、フェロシリコンを加熱混合し整粒さ
れたカーボン原料であるので、耐スラグ浸潤性、耐熱ス
ポール性等の向上に効果的であるピッチ類の特性を有す
る一方、以下の相乗的作用が得られる。

【００２６】 水との濡れ性が向上し、また高比重と
なることから圧送時あるいは加振下での流し込み施工の
際、分離しない。

【００２７】 ピッチ特有の温間での軟化変形が抑制
され、見掛上の軟化点が１３０℃以上となることから、
乾燥時の水分移動もしくは蒸発に影響を及ぼす程度が小
さくなる。

【００２８】カーボン原料と酸化防止剤が共存し、施
工体に均一に分散することによって、強酸化下において
も低温から高温域までカーボン原料の性能を維持し、且
つ他のアルミナ等の組成物との接触が抑制されることか
ら、酸化防止剤による組織変化、耐食性の低下等による
弊害も低減できる。

【００２９】

【実施例】表１に、本発明のＢ₄ Ｃ含有カーボン原料の
配合組成の例を示す。

【００３０】

【表１】 Ｂ₄ Ｃ原料は、研削材用に使用されるもので、組成はＢ
が７５重量％、Ｃが２１重量％で３２５メッシュに整粒
されたもの、金属シリコンは、純度９６重量％で３２５
メッシュに整粒されたもの、フェロシリコンは、ＪＩＳ
２号に属するシリコン７８％、Ｆｅ２１％で３２５メッ
シュに整粒されたもの、ピッチは、として軟化点１２
５℃、として軟化点１１５℃の粉末石炭系ピッチを使
用した。それぞれ、ニーダー内で加熱混練を行ない、冷
却粉砕後、０．５ｍｍ以下に整粒し、それぞれ実施例と
した。また、比較例として、本発明の規定条件外のもの
を比較例とした。

【００３１】表２に、表１に示すＢ₄ Ｃ含有原料を含む
混銑車内張り用不定形耐火物の実施例の組成と特性を示
す。またその比較例の場合を表３に示す。

【００３２】

【表２】

【表３】 比較例１〜３としては、従来のＢ₄ Ｃ含有原料を使用し
ないアルミナ−炭化珪素−カーボン質不定形耐火物であ
り、また、比較例４〜１０は、Ｂ₄ Ｃ含有原料の原料組
成あるいはＢ₄ Ｃ含有原料の使用量が特定範囲を逸脱し
たものである。

【００３３】原料組成にそれぞれ適量の水分を添加、混
練、流し込み、２４時間養生後脱砕し、１１０℃で２４
時間乾燥後、以下の試験を行った。

【００３４】分離試験は、１００ｍｍφ×２００ｍｍ高
さの金枠に混練後の各試料を流し込み、３分加振（３
Ｇ）後の分離層の厚みを測定した（粒径＋１ｍｍの骨材
原料を含まない層の厚み）。

【００３５】爆裂試験は、１００ｍｍφ×１００ｍｍ高
さの金枠に混練後の各試料を流し込み、２４時間養生
後、硬化後試料を雰囲気温度５００℃、６００℃の試験
炉で急熱し、爆裂の発生の有無を調査した。

【００３６】酸化試験は、各試料を電気炉内空気中雰囲
気１４００℃で３時間焼成し、焼成後の脱炭厚みから酸
化性指数を算出した。酸化性指数は、比較例１を１００
として示すもので、数値が小さいもの程耐酸化性に優れ
ている。

【００３７】侵食試験は、高周波内張り法にて、Ｃ／Ｓ
が１．２、トータルＦｅが８％のスラグと銑鉄を用い、
１４５０℃×５Ｈの条件で行った。電融アルミナ骨材、
黒鉛１５重量％、炭化珪素１０重量％からなり、フェノ
ール樹脂を結合剤とした不焼成アルミナ−炭化珪素−カ
ーボンれんがの溶損量を１００とし、各試料の溶損量か
ら溶損指数を得た。溶損指数の数値は、小さいものほど
耐食性に優れたものである。

【００３８】耐スポール性試験は、高周波炉内１６００
℃で溶解した銑鉄中へ３０ｍｍ×６０ｍｍ×２３０ｍｍ
の試料を９０秒侵漬し、その後３０秒水冷と１５分空冷
を５回繰り返した。試験中の剥落の有無、試験後の亀裂
の程度から耐スポール性を評価した。

【００３９】アルミナ系原料は、純度９９％の電融アル
ミナ、焼結アルミナ、理論組成のＭｇＯ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 質
電融スピネル原料を用いた。炭化珪素原料は、純度９７
％で粒径０．２ｍｍ以下に整粒されたものを使用した。
カーボン原料として、Ｂ₄ Ｃ含有原料の他に、公知の人
造黒鉛、カーボンブラックを組み合わせて使用した。

【００４０】また、各種結合剤、各種繊維、各種金属
粉、各種炭化物、各種超微粉などを使用した使用効果は
周知のことであるが、操業条件によって加除されるもの
もあり、代表的なもの用いた。なお、分散剤と有機繊維
水分は外掛け表示とした。

【００４１】表２における実施例１〜７は、耐酸化性、
耐スポール性、耐食性、耐分離性、耐爆裂性などで優れ
た数値を示している。比較例からわかるように、Ｂ₄ Ｃ
含有原料の使用量、Ｂ₄ Ｃ含有原料の原料組成が、特定
範囲を逸脱している場合、耐スポール性、耐食性、耐分
離性、耐爆裂性のいずれかにおいて劣っている。なお、
実施例には一部の原料、結合剤の例を挙げたが、他に示
した原料及び結合剤においても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。

【００４２】この本発明に係る不定形耐火物を容量３５
０ｔの混銑車に、施工厚３３０ｍｍ、施工量９０ｔを内
張りしたところ、従来のアルミナ−炭化珪素−カーボン
れんががライニングされた混銑車に匹敵する１０００ｃ
ｈ以上の耐久性が得られた。

【００４３】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００４４】（１）水との濡れ性が向上し、また高比重
となることから、圧送時あるいは加振下での流し込み施
工において、分離を生じない施工体を得ることが可能と
なる。

【００４５】（２）ピッチ特有の温間での軟化変形が抑
制され、見掛上の軟化点が１３０℃以上となることか
ら、乾燥時の水分移動もしくは蒸発に影響を及ぼす程度
が小さく、耐爆裂性は飛躍的に向上する。

【００４６】（３）カーボン原料中の酸化防止剤が直接
作用し、強酸化下においても低温から高温域までカーボ
ン原料の性能が、酸化防止剤による組織変化、耐食性の
低下等による弊害は生じることなく維持できる。

【００４７】（４）施工性、耐爆裂性、耐食性、耐スポ
ーリング性など総合的耐用性を同時に向上させる。

【００４８】（５）したがって、混銑車内張り用として
圧送、圧入、流し込みなどによる不定形耐火物の適用が
可能となる。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】また、本発明の不定形耐火物には、耐火原
料のほかに、結合剤として、リン酸、リン酸塩、珪酸
塩、アルミナセメント、シリカゾル、アルミナゾル、硼
酸塩、乳酸塩、水溶性高分子、また分散剤としてリン酸
塩、珪酸塩、スルホン酸塩、ポリアクリル酸あるいはそ
の塩、その他の界面活性剤などの分散剤を配合する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 淳二 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 松井 泰次郎 北九州市戸畑区飛幡町１−１ 新日本製鐵 株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟化点１２０℃以上のピッチ類１００重
   量部にＢ₄ Ｃ粉末１０〜１５０重量部を加熱混合し冷却
   整粒してＢ₄ Ｃ含有カーボン原料を得て、このＢ₄ Ｃ含
   有カーボン原料を０．５〜１０重量％含有せしめたこと
   を特徴とする混銑車内張り用炭素含有不定形耐火物。
2. 【請求項２】 軟化点１２０℃以上のピッチ類１００重
   量部に、Ｂ₄ Ｃ粉末１０〜１５０重量部とシリコンとフ
   ェロシリコンのいずれか１種または両方の１〜５０重量
   部とを加熱混合し冷却整粒して得ることもでき、このＢ
   ₄ Ｃ含有カーボン原料を０．５〜１０重量％含有せしめ
   たことを特徴とする混銑車内張り用炭素含有不定形耐火
   物。