JPH09328378A - 炭素含有塩基性質耐火物の製造方法 - Google Patents

炭素含有塩基性質耐火物の製造方法

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JPH09328378A
JPH09328378A JP8140386A JP14038696A JPH09328378A JP H09328378 A JPH09328378 A JP H09328378A JP 8140386 A JP8140386 A JP 8140386A JP 14038696 A JP14038696 A JP 14038696A JP H09328378 A JPH09328378 A JP H09328378A
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JP
Japan
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refractory
carbon
firing
weight
carbonaceous
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JP8140386A
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English (en)
Inventor
Hajime Kasahara
始 笠原
Makoto Geshi
誠 下司
Hirobumi Ninomiya
博文 二宮
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Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Harima Ceramic Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶融金属容器のガス吹き込み羽口用耐火物また
はその周囲の耐火物として使用しても、十分な耐食性お
よび耐スポール性を備えた炭素含有塩基性質耐火物を得
る。 【解決手段】炭素原料が 5〜40重量%、耐火原料を主体
とした耐火骨材が60〜95重量%の割合で配合された配合
物を主原料として、これと、結合剤としての炭素質樹脂
とを混練してから成形し、その成形品に対して、焼成後
にピッチ及び/又は炭素質樹脂を含浸させる焼成・含浸
の処理を複数回繰り返し行う。また、耐火骨材のうち粒
径10μm以下の耐火原料粒子の占める割合を、耐火骨材
および炭素原料よりなる配合物全体に対して 5〜15重量
%にすると、耐食性などが一層向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性および耐ス
ポール性に優れた炭素含有塩基性質耐火物の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術・発明が解決しようとする課題】炭素含有
塩基性質耐火物は、転炉をはじめとする各種溶融金属容
器の内張りとして使用されている。転炉は、精錬用ガス
の吹き込みの位置によって、底吹きのQ−BOP、上底
吹きのLD−OB・LD−CB、横吹きのAODなどの
種類がある。例えば上底吹きのLD−OBでは炉体に設
けられる羽口は通常、二重の金属製管を内在しており、
内管からは酸素を、外管からは炭化水素、アルゴン、窒
素などのガスを吹き込んでいる。また、多数の細管を有
する羽口から窒素、アルゴンなどのガスを吹き込む構造
もある。
【0003】羽口の周囲に使用する耐火物は、酸素と溶
融金属の接触によって生じるスポット的な高熱、不活性
ガスの冷却効果で生じる著しい温度勾配、溶融金属のガ
ス攪拌による摩耗作用、さらには非吹錬時のガス吹き込
みによる冷却作用での熱衝撃などを受け、その使用条件
はきわめて厳しい。羽口周辺のこの厳しい使用条件に対
応する耐火物として、特開昭54−54904号には不
焼成マグネシア−炭素質耐火物が、特開昭57−413
09号には焼成マグネシア−炭素質耐火物が提案されて
いる。また、前記の焼成マグネシア−炭素質耐火物で
は、ピッチなどの有機物による含浸処理品も示されてい
る。しかし、いずれの場合も満足すべき結果は得られて
いない。
【0004】本発明は、特に使用条件の厳しい溶融金属
容器のガス吹き込み羽口用耐火物またはその周囲の耐火
物としても十分な耐用性が得られる炭素含有塩基性質耐
火物を得ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素原料が 5
〜40重量%、耐火原料を主体とした耐火骨材が60〜95重
量%含まれた配合物と、結合剤としての炭素質樹脂とを
混練してから所望の形状に成形し、対での、成形体を一
度焼成した後にピッチおよび/または炭素質樹脂を含浸
し、前記の焼成・含浸処理を2回以上繰り返して行うこ
とを特徴とする炭素含有塩基性質耐火物の製造方法であ
る。
【0006】従来の不焼成マグネシア−炭素質耐火物の
場合、溶融金属容器の内張りに使用中に、 400〜700 ℃
間の低温域でクリープ変形を示す。このクリープ変形に
より耐火物の熱膨張が吸収され、迫り応力の低減を図る
作用がある。しかし、溶融金属の装入・排出時に溶融金
属との接触がなくなることで熱源が失われ、しかも気体
の吹込み等によって冷却が進むと羽口周辺の耐火物に目
地開きが生じ、溶鋼攪拌作用等によって目地の先行損傷
が著しい。また、熱応力によって亀裂が生成した場合に
は、この目地開きにより、溶鋼攪拌時の衝撃が加わっ
て、耐火物は亀裂部分から剥離損傷されやすくなる。
【0007】一方、焼成マグネシア−炭素質耐火物の場
合は、結合剤が炭化することによってクリープ変形が防
止される利点がある。しかし、従来のものは焼成によっ
て有機質結合剤が炭化する結果、多孔質組織となり、耐
食性に劣る。これに含浸処理を行った場合は多孔質組織
が炭素成分で閉塞されるため、溶融金属・スラグの侵入
を防止する効果があるが、含浸剤は結合機能がないため
組織強度の改善には至らず、耐摩耗性に劣り、耐食性の
改善効果は十分なものではない。
【0008】以上の理由により、従来提案された材質
は、特に羽口周辺のように著しい溶鋼攪拌と熱応力を受
ける過酷な使用条件下では十分な耐用性が得られなかっ
た。これに対し本願発明は、炭素含有塩基性質耐火物の
製法において、焼成と含浸の処理を複数回繰り返すこと
を特徴とする。このように、1度焼成・含浸した後にさ
らに焼成すると、含浸剤の炭化によって炭素結合がより
強化し、耐火物の熱間強度および耐摩耗性が向上する。
2回目の焼成によって含浸剤が炭化して多孔質化する
が、それらの気孔は2回目の含浸処理によって閉塞さ
れ、かつ気孔中の炭素量が増えるため、耐火物組織が緻
密化して耐食性の改善を図ることができる。
【0009】耐火物中の炭素量の増加は、低膨張率化・
低弾性率化によって耐スポール性の向上にも寄与する。
また、本発明では、耐火骨材中に占める粒径10μm以下
の耐火原料粒子が、耐火骨材および炭素原料よりなる配
合物全体に対する割合で 5〜15重量%の場合、耐火物の
耐摩耗性および耐食性が一層向上する。その理由は、粒
径10μm以下の超微細な耐火原料粒子によって耐火物組
織が緻密化すると共に、含浸剤によって生成された炭化
組織に超微粉耐火骨材が混在することにより、炭化組織
の耐酸化性が向上することにある。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明で使用する炭素原料の具体
例としては、鱗状黒鉛、ピッチコークス、土状黒鉛、カ
ーボンブラック等が挙げられる。耐食性の面から、中で
も炭素含有量95重量%以上のものが好ましい。耐火骨材
との配合物全体に占める割合が5重量%未満では耐スラ
グ浸透性および耐スポール性に劣り、40重量%を超える
と耐酸化性が低下して好ましくない。
【0011】耐火原料の具体例は、電融または焼結のマ
グネシア、ドロマイト、Al2O3-MgO系スピネル、アルミ
ナ等である。中でも高融点原料であるマグネシア、ドロ
マイトなどの塩基性耐火原料が好ましい。また、前記耐
火原料に炭化珪素、ジルコン、ジルコニア、クロム鉱な
どの耐火原料を組み合わせて使用してもよい。配合物全
体に対する耐火原料の割合が60重量%未満では、耐火原
料がもつ高耐食性の効果が発揮されず、しかも炭素原料
の割合が多くなって耐酸化性に劣る。95重量%を超える
と耐スラグ浸透性および耐スポール性に劣る。
【0012】結合剤となる炭素質樹脂としては、例えば
フェノール樹脂、フラン樹脂などが挙げられる。また、
ピッチ等を併用してもよい。また、酸化防止剤として金
属粉、硼化物、窒化物などを前記耐火骨材に対する外掛
けで5重量%以下程度添加するなど、他の添加物をある
程度の量添加しても良い。
【0013】本発明は、まず、炭素原料と耐火骨材との
配合物に、結合剤としての炭素質樹脂を、耐火骨材に対
する外掛けで3〜7重量%程度添加してから混練し、こ
れを、フリクションプレス、オイルプレス、ラバープレ
ス等を用いて強圧成形し、次いで、その成形品を、コー
クスブリーズ中等の非酸化性雰囲気下で一度焼成する。
焼成温度は 900℃以上が好ましく、より好ましくは1000
〜1400℃である。これは、溶融金属容器の内張り等に使
用中した場合に、低温域でのクリープ変形を防止する効
果を得る程度に結合剤の炭化を促進するためである。
【0014】第1回目の焼成の後、ピッチおよび/また
は炭素樹脂よりなる含浸剤をもって1回目の含浸処理を
行う。ここで使用するピッチの種類の具体例は、例えば
コールタールピッチである。固体のピッチを使用する場
合は加熱溶融させて使用する。ピッチの粘性を下げるた
めにアントラセン油等の溶剤を添加してもよい。炭素樹
脂の具体例としては、レゾール型フェノール樹脂、ノボ
ラック型フェノール樹脂、フラン樹脂などがある。
【0015】含浸剤は炭化収率が低いと十分な効果が得
られないので、炭化収率25重量%以上に調整すること
が好ましい。真空含浸装置を使用すると、迅速且つ確実
に含浸処理することができる。1回目の含浸処理の後、
再焼成する。再焼成の温度は1回目の焼成と同様の理由
によって 900℃以上が好ましく、1000〜1400℃がより好
適である。再焼成後は、さらにピッチおよび/または炭
素樹脂よりなる含浸剤をもって2回目の含浸処理を施
す。
【0016】より具体的な実施形態を次に述べる。耐火
骨材としての焼結マグネシア80重量%と、炭素原料とし
てのりん(鱗)状黒鉛20重量%とからなる配合物 100重
量%に対して、結合剤としてのフェノール樹脂を外掛け
で3重量%添加し、これを混練して成形したものを共通
素材として、1回焼成含浸品(1回焼成後、ピッチを含
浸させたもの)、2回焼成含浸品(1回焼成含浸品を再
焼成し、さらにピッチを含浸させたもの)、3回焼成含
浸品(2回焼成含浸品を再焼成し、さらにピッチを含浸
させたもの)を得、それぞれについて試験した。その結
果を図1に示す。
【0017】なお、2回目、3回目の焼成および含浸は
1回目と同じ条件で行っており、各焼成温度は1000℃で
あった。また、各試験の測定は、後述の実施例の欄で示
す方法と同様にした。図1から明らかなように、1回焼
成含浸品に比べて2回焼成含浸品及び3回焼成含浸品
は、低温域、高温域のいずれにおいても熱間強度が大巾
に向上している。
【0018】
【表1】
【0019】表1は、焼成・含浸の回数と耐火物性能と
の関係を示すもので、この表1に示す通り、2回焼成含
浸品は1回焼成含浸品に比べて見掛気孔率が低下し、耐
火物組織の緻密化が図られている。また、耐食性および
耐スポール性についても、2回焼成含浸品は大巾な向上
が認められる。一方、3回焼成含浸品は、1回焼成含浸
品に比べると見掛気孔率の大幅低下及び耐食性と耐スポ
ール性の向上効果が見られるが、2回焼成含浸品に比べ
ると見掛気孔率の低下は少なく、耐食性および耐スポー
ル性の向上効果も少ない。
【0020】焼成及び含浸処理を繰り返すことで、気孔
中に含浸した含浸剤が炭化する。その結果、気孔の微細
化、気孔率の低減により組織は緻密化し、耐食性は改善
する。また炭素量の増加によって膨張率が低下すると共
に弾性率が低下し、その結果、耐スポール性も向上す
る。ただし、焼成及び含浸処理を繰り返すことで気孔が
微細化し、含浸剤の含浸量が低減していくため、回数を
重ねるごとに改善率は低減していく。
【0021】本発明において、焼成および含浸処理は3
回以上繰り返してもよいが、その改善効果より実用的に
は2回の繰り返しで十分である。本発明では、耐火骨材
中に占める粒径10μm以下の耐火原料粒子の量を、配合
物全体に対する割合で 5〜15重量%とした場合、耐火物
の組織が緻密化すると共に、炭素原料をこの耐火原料粒
子がカバーすることにより耐酸化性が向上し、その結
果、耐食性がさらに向上する。
【0022】図2は、前記した焼成と含浸処理をそれぞ
れ2回行なった焼成含浸品について、粒径10μm以下の
焼結マグネシアの割合を、炭素原料と耐火骨材との配合
物全体に対する割合で 0〜30重量%の範囲で変化させ、
耐食性との関係を示したグラフである。この図2に表わ
された結果から、粒径10μm 以下の焼結マグネシアが配
合物全体に対して 5〜15重量%の範囲のときに、耐食性
に特に優れていることがわかる。
【0023】
【実施例】
【0024】
【表2】
【0025】表2に、本発明の実施例およびその比較例
とその試験結果を示す。各例は、表2に記載した通りの
配合割合で組成物を混練し、これを強圧成形後、表に示
す条件にて焼成・含浸処理を行った。なお、試験方法は
以下の通りである。 見掛気孔率;試験片を還元雰囲気にて1400℃×3時間加
熱した後、JIS規格R2205-74 に準じて測定した。
【0026】熱間強度;1400℃の条件下で曲げ強さを測
定した。 耐食性;回転侵食法にて測定した。転炉スラグと鋼を侵
食剤とし、1700℃にて行った。比較例2の溶損寸法を
100として指数表示した。数値が小さいほど耐食性に
優れている。 耐スポール性;亀裂発生抵抗係数を求め、比較例2を1
00として指数表示した。数値が大きいほど耐スポール
性に優れている。
【0027】実機試験;LDーCB転炉の炉底羽口耐火
物として使用し、耐用寿命と耐火物残寸からmm/チャ
ージを求めた。表の試験結果が示すとおり、本発明実施
例より得られる耐火物は、いずれも見掛気孔率が小さ
く、熱間強度、耐食性および耐スポール性に優れてい
る。その結果、実機試験において、従来例に相当する比
較例2に比べて1.5 倍以上の耐用性が得られた。
【0028】これに対し、焼成のみで含浸処理をしない
比較例1は気孔率が大きく、耐食性に劣る。焼成および
含浸処理をそれぞれ1回行った従来品に相当する比較例
2、焼成および含浸処理をそれぞれ1回行った後、焼成
のみをさらに1回行った比較例3、焼成および含浸処理
をそれぞれ1回行うと共に炭素原料の割合を50重量%と
多くした比較例4は、本発明実施例品に比べて見掛気孔
率が高く、耐食性、熱間強度および耐スポール性に劣
る。また、比較例4は耐酸化性が大巾に低下し、耐食性
の低下も大きい。
【0029】比較例5は焼成・含浸処理共に行わない不
焼成品であり、実機試験においてクリープ変形に起因し
た目地開きからの目地損傷が著しく、耐用性に劣る。
【0030】
【発明の奏する効果】本発明により得られた炭素含有塩
基性質耐火物は、耐食性および耐スポール性に優れてお
り、転炉をはじめとする各種溶融金属容器の内張り用耐
火物として使用した場合、従来使用されていた不焼成マ
グネシア−炭素質耐火物、あるいは焼成マグネシア−炭
素質耐火物と比較して著しく耐用性が向上する。従っ
て、特に使用条件の厳しい溶融金属容器のガス吹き込み
羽口用耐火物またはその周囲の耐火物として使用して
も、表1に示したように耐用性が著しく改善され、溶融
金属容器における連続操業期間の延長に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼成・含浸の回数と熱間強度との関係を示すグ
ラフである。
【図2】粒径10μm以下の微粉耐火原料の配合割合と
耐食性との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 博文 兵庫県高砂市荒井町新浜1丁目3番1号 ハリマセラミック株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素原料を 5〜40重量%、耐火原料を主
    体とした耐火骨材を60〜95重量%含む配合物と、結合剤
    としての炭素質樹脂とを混練してから成形し、この成形
    体を焼成後、ピッチおよび/または炭素質樹脂を含浸
    し、前記の焼成および含浸の処理を2回以上繰り返して
    行うことを特徴とする炭素含有塩基性質耐火物の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記耐火骨材中に占める粒径10μm以下
    の耐火原料粒子が、前記配合物全体に対する割合で 5〜
    15重量%であることを特徴とする請求項1に記載した炭
    素含有塩基性質耐火物の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記炭素含有塩基性質耐火物が、溶融金
    属容器のガス吹き込み羽口用耐火物またはその周囲の耐
    火物であることを特徴とする請求項1または請求項2に
    記載した炭素含有塩基性質耐火物の製造方法。
JP8140386A 1996-06-03 1996-06-03 炭素含有塩基性質耐火物の製造方法 Pending JPH09328378A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007076980A (ja) * 2005-09-16 2007-03-29 Kurosaki Harima Corp マグネシアカーボンれんが
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