JPH09295859A - 耐スポーリング性に優れた炭素結合れんが - Google Patents

耐スポーリング性に優れた炭素結合れんが

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JPH09295859A
JPH09295859A JP8131127A JP13112796A JPH09295859A JP H09295859 A JPH09295859 A JP H09295859A JP 8131127 A JP8131127 A JP 8131127A JP 13112796 A JP13112796 A JP 13112796A JP H09295859 A JPH09295859 A JP H09295859A
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JP
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carbon
weight
pitch
brick
phenol resin
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JP8131127A
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English (en)
Inventor
Junji Yamada
淳二 山田
Kazutoyo Tajima
一豊 田嶋
Saburo Matsuo
三郎 松尾
Kazuo Nonobe
和男 野々部
Ichiro Yamashita
一郎 山下
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Kyushu Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kyushu Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は炭素結合れんがの耐食性を損なうこ
となく耐スポーリング性を改善することにより、特に低
カーボン領域の炭素結合れんがにおいても十分に使用可
能なれんがを目的とするものである。 【解決手段】 マグネシアを主体とする塩基性耐火材料
70〜97重量部および炭素質材料3〜30重量部よりなる組
成物100重量部に対し、固定炭素65〜90重量%、軟化点1
50〜350℃のピッチを0.5〜10重量部、重量平均分子量20
00以上の粉状の熱硬化性フェノール樹脂を0.5〜10重量
部含有することを特徴とする耐スポーリング性に優れた
炭素結合れんがである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は製銑・製鋼分野の溶
融金属容器に使用される炭素結合れんがに関するもので
あり、特にそのれんがを製造する際に使用される結合剤
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、製銑・製鋼の操業条件の過酷化に
伴い、転炉、取鍋、電気炉などの各種溶融金属容器の内
張り材には耐スポーリング性、耐スラグ浸食性に優れた
炭素結合れんがが使用され、特にマグネシア・カーボン
れんがが多用されている。このマグネシア・カーボンれ
んがの結合剤には従来からフェノール樹脂やピッチが主
として使用されている。
【0003】ピッチを結合剤として使用した場合、従来
のピッチは残炭分が少なく揮発分が多いため、れんがの
熱処理過程でピッチの軟化溶融と生成した気体によるれ
んがの膨脹のため、寸法精度や緻密性の点で劣るものと
なる。これを改良するには揮発分の少ない軟化点の高い
ピッチを使用すればよいが、軟化点の高いピッチを使用
した場合はれんが製造時の混練を加温しながら行わねば
ならず、それでもなお熱処理過程でのれんがのある程度
の膨脹は避けられない。
【0004】このようなピッチの欠点のため、現在では
結合剤にはフェノール樹脂が多用されている。フェノー
ル樹脂を結合剤として使用すると熱処理時にはフェノー
ル樹脂の硬化のため揮発分によるれんがの膨脹はない
が、使用時の昇温の際の800〜1000℃の温度でフェノー
ル樹脂の分解のため強度が極端に低下する欠点がある。
また、高温ではフェノール樹脂は炭化するが、その炭化
した組織はガラス状のため脆く、れんがが耐スポーリン
グ性に劣る難点がある。さらに、フェノール樹脂は炭化
の際に収縮するため組織欠陥を生じ易い。
【0005】このようにマグネシア・カーボンれんがの
ような炭素結合れんがの結合剤に使用されるピッチとフ
ェノール樹脂とは共に難点を持っているので、最近では
フェノール樹脂とピッチとを併用して両者の特徴を生か
し、難点をカバーすることが行われている(例えば特開
平1-212270号公報など)。
【0006】しかしながら、単にフェノール樹脂とピッ
チとを併用しただけではなお満足のゆく結果は得られ
ず、フェノール樹脂とピッチに高沸点のフェノール類を
添加したり(特開昭60-246257号公報)、フェノール樹
脂にピッチ相溶性フェノール樹脂を用いるもの(特開平
4-228469号公報、特開平4-367556号公報)、ピッチに粉
末と液状の2種類を用いるもの(特開平7-53254号公
報)、メソフェーズピッチを用いるもの(特開平5-2708
89号公報)、あるいは熱処理を工夫してモザイク構造の
炭素結合組織を生成させたりしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のピッチとフェノ
ール樹脂を併用した結合剤の改良法はそれなりの効果は
認められるものの、あるものは耐食性の低下を来たした
り、あるいは耐スポーリング性の低下を招いたりして、
なお不十分である。従って、炭素結合れんがの高耐食性
を保ちつつ耐スポーリング性を改善した結合剤の選択が
望まれている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らはフェノール
樹脂とピッチとを併用した結合剤の系を種々検討し、い
ずれも特定の組成を持ったフェノール樹脂とピッチとを
用いることにより、耐食性を損なわずに耐スポーリング
性を向上させることに成功し本発明を完成したものであ
る。即ち、本発明はマグネシアを主体とする塩基性耐火
材料70〜97重量部および炭素質材料3〜30重量部よりな
る組成物100重量部に対し、固定炭素65〜90重量%、軟
化点150〜350℃のピッチを0.5〜10重量部、重量平均分
子量2000以上の粉状の熱硬化性フェノール樹脂を0.5〜1
0重量部含有することを特徴とする耐スポーリング性に
優れた炭素結合れんがである。
【0009】本発明においては高残炭である高軟化点の
ピッチを用いることにより揮発分が少なく、また、200
〜500℃での成形したれんがの熱処理過程で軟化はして
も流動しないため従来のピッチを使用した場合の熱処理
過程での膨脹が防げる。さらに、ピッチは粉末状で用い
加温混練の必要はない。
【0010】分子量の大きいフェノール樹脂は残炭率も
高く、熱処理過程で軟化も少なく硬化するためれんがの
保形性と強度を保つのに好適である。熱処理過程で硬化
したフェノール樹脂は使用時の昇温過程で縮重合により
炭化するが、その際はじめて軟化流動状態となったピッ
チが初めに存在していた位置を中心として硬化したフェ
ノール樹脂骨格に沿って四方に拡散しフェノール樹脂の
硬化収縮を防ぎつつ硬化するので、均一な強固な炭素結
合組織が形成される。単にピッチだけの場合は軟化流動
でピッチが移動し、元の場所は空孔と成りやすい。高分
子量のフェノール樹脂との併用により空孔の発生はなく
なるのである。
【0011】このように本発明では高分子量のフェノー
ル樹脂で形成された骨格に高軟化点、高残炭のピッチが
拡散して均質で微細な粒子として炭化するので、従来の
低分子量のフェノール樹脂で見られた収縮炭化と低軟化
点のピッチでの膨脹がいずれも緩和され、強固で微細な
高充填の結合組織が得られる。そのため炭素結合れんが
の耐食性を損なうことなく高い耐スポーリング性が得ら
れる。この傾向は特に黒鉛などの炭素質材料の使用量の
少ないれんがで好結果が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に使用するマグネシアを主
体とする耐火材料は、電融マグネシアクリンカー、焼結
マグネシアクリンカー、天然マグネシアクリンカーなど
の既知のマグネシア質耐火材料を単独で、あるいはこれ
ら材料とマグネシア・アルミナスピネルクリンカーなど
と混合して用いることもできる。これらの耐火材料はM
gOが50重量%以上であることがスラグ耐食性の上から
好ましい。
【0013】炭素質材料としては天然黒鉛、人造黒鉛、
石油コークス、カーボンブラックなどが使用できるが、
高温における耐食性の点から黒鉛の、それも高純度のも
のが適している。この炭素質材料の耐火材料中の使用量
は3〜30重量%とする。炭素質材料が30重量%を越える
とれんがの強度が低下し、熱伝導もが大きくなり過ぎ、
逆に炭素質材料が3重量%未満であると炭素質材料のス
ラグ浸透防止効果がなく、耐スポーリング性が著しく劣
るようになり、いずれも好ましくない。
【0014】本発明に使用するピッチは石油系、石炭系
ピッチ、その他ナフタレン等を原料とした合成ピッチい
ずれのものも使用できる。このピッチは固定炭素65〜90
重量%、軟化点150〜350℃、好ましくは固定炭素70〜90
重量%、軟化点250〜350℃のものを使用し、その使用量
は耐火材料100重量部に対して0.5〜10重量部とする。軟
化点を150℃以上とするのは、初期の過度の軟化流動を
防ぐためであり、また、ピッチの軟化点が350℃より高
い場合は、ピッチの軟化時の粘性が高すぎるため均一な
結合強度が得られず耐用性に劣ることになる。また、固
定炭素量が65重量部未満では揮発分が多く組織がポーラ
スとなり、90重量部より多いと軟化流動が非常に少な
く、組織が不均一になるためである。このピッチの使用
量が0.5重量部未満ではカーボンボンドの形成が不十分
であり、10重量部を越えると耐食性が低下し、いずれも
好ましくない。このピッチは粒状で使用されて、その大
部分を0.1〜1mmの大きさとすることが望ましい。
【0015】フェノール樹脂はれんがの熱処理時の硬化
性を与えるものであり、重量平均分子量2000以上の粉状
の熱硬化性フェノール樹脂を0.5〜10重量部用いる。重
量平均分子量2000以上のものを用いるのは、その軟化を
最小限に抑え、また、フェノール樹脂からガスが発生し
れんがが多孔質になることをなるべく防ぐためである。
その使用量が0.5重量部未満では材料の硬化性が劣り、1
0重量部を越えると特にフェノール樹脂の硬化収縮によ
りれんがの緻密化が妨げられ好ましくない。使用するフ
ェノール樹脂は粉状または粒状で、熱硬化性を持つレゾ
ール型を用いるが、ノボラック型のものをヘキサメチレ
ンテトラミンのような硬化剤と共に用いることもでき
る。混練時には適当な湿潤化剤、例えばエチレングリコ
ールなどと共に用いる。
【0016】本発明のれんがでは従来一般に使用される
添加物、例えば酸化防止剤としてアルミニウム、シリコ
ン、アルミニウム・マグネシウム合金などを適宜用いる
ことができる。また、本発明のれんがの常法に従い混練
後プレス成形する。これを500℃以下の温度で熱処理し
て使用する。
【0017】
【実施例】
実施例 1〜6、比較例 1〜7 表1に示す配合を混練後フリクションプレスで成形し、
300℃の温度で熱処理してマグネシア・カーボンれんが
を得た。同様に比較例として表2に示す配合を同様に混
練、成形、熱処理した。
【0018】使用したピッチのうちピッチ1は軟化点11
0℃、固定炭素58重量%のもの、ピッチ2は軟化点200
℃、固定炭素70重量%、ピッチ3は軟化点280℃、固定
炭素81重量%、ピッチ4は軟化点375℃以上、固定炭素9
2重量%のものである。また、フェノール樹脂について
は、フェノール樹脂1は重量平均分子量約1500の液状ノ
ボラック型(ヘキサメチレンテトラミン併用)、フェノ
ール樹脂2は重量平均分子量約900の液状のレゾール型
のもの、フェノール樹脂3は重量平均分子量約3000の粉
状ノボラック型(ヘキサメチレンテトラミン併用)のも
の、フェノール樹脂4は重量平均分子量約6000の粉状の
レゾール型のものである。
【0019】耐食試験は回転式スラグ試験機を用いてC/
S=3.4の転炉スラグで、1650〜1700℃で5hr行ない、
実施例1〜5および比較例1〜6では比較例1を100と
する、実施例6では比較例7を100とする溶損指数とし
て表1および2に示した。耐スポーリング性試験は試料
を1650℃の溶銑に5分間浸漬後水冷したものの試験前
(E0)後(E1)の弾性率維持指数(E1/E0)で示し
た。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】表1及び表2の結果より、通常使用されて
いるピッチとフェノール樹脂を使用した場合(比較例
1)に比較して本発明の特定の性状のピッチとフェノー
ル樹脂を使用すると、耐スポーリング性が大幅に向上し
ていることがわかる。この傾向は特に低カーボンのマグ
ネシア・カーボンれんがにおいて顕著である(実施例6
と比較例7)。また、耐食性においても改善が見られ、
本発明の優秀性が裏づけられている。
【0023】
【発明の効果】本発明においては高分子量のフェノール
樹脂と高軟化点、高残炭のピッチを使用することによ
り、フェノール樹脂で形成された骨格に高軟化点、高残
炭のピッチが拡散して均質で微細な粒子として炭化し、
強固で微細で高充填の結合組織が得られる。そのため炭
素結合れんがの耐食性を損なうことなく高い耐スポーリ
ング性が得られるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 三郎 北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 野々部 和男 岡山県備前市浦伊部1099番地の7 (72)発明者 山下 一郎 岡山県備前市新庄1155番地の3

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マグネシアを主体とする塩基性耐火材料
    70〜97重量部および炭素質材料3〜30重量部よりなる組
    成物100重量部に対し、固定炭素65〜90重量%、軟化点1
    50〜350℃のピッチを0.5〜10重量部、重量平均分子量20
    00以上の粉状の熱硬化性フェノール樹脂を0.5〜10重量
    部含有することを特徴とする耐スポーリング性に優れた
    炭素結合れんが。
JP8131127A 1996-04-26 1996-04-26 耐スポーリング性に優れた炭素結合れんが Withdrawn JPH09295859A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1918265A1 (en) * 2005-07-22 2008-05-07 Krosaki Harima Corporation Carbon-containing refractory, method for manufacture thereof, and pitch-containing refractory raw material
JP2010105891A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Lignyte Co Ltd 耐火物組成物

Cited By (4)

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EP1918265A1 (en) * 2005-07-22 2008-05-07 Krosaki Harima Corporation Carbon-containing refractory, method for manufacture thereof, and pitch-containing refractory raw material
EP1918265A4 (en) * 2005-07-22 2009-11-11 Krosaki Harima Corp CARBON-CONTAINING FIRE-RESISTANT FABRIC, MANUFACTURING METHOD AND POCH-CONTAINING MATERIAL FOR FIRE-RESISTANT FABRIC
US8182599B2 (en) 2005-07-22 2012-05-22 Krosaki Harima Corporation Carbon-containing refractory, production method thereof, and pitch-containing refractory raw material
JP2010105891A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Lignyte Co Ltd 耐火物組成物

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Effective date: 20030701