JPH10287477A - 樹脂系結合材を用いて黒鉛を耐火物原料粒子の表面に 被覆固着させた複合耐火物原料を使用した不定形耐火物 - Google Patents

樹脂系結合材を用いて黒鉛を耐火物原料粒子の表面に 被覆固着させた複合耐火物原料を使用した不定形耐火物

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JPH10287477A
JPH10287477A JP9126195A JP12619597A JPH10287477A JP H10287477 A JPH10287477 A JP H10287477A JP 9126195 A JP9126195 A JP 9126195A JP 12619597 A JP12619597 A JP 12619597A JP H10287477 A JPH10287477 A JP H10287477A
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carbon
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graphite
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Shinichiro Odanaka
眞一郎 小田中
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 製鋼工場の溶鋼取鍋は炉内製錬法の導入などで耐火物に
とって益々苛酷な条件になりつつある。特にスラグライ
ンでは浸食が激しいため,電融マグネシア原料を主体
に,りん状黒鉛とフェノール樹脂を混和し,高圧成形し
た含炭素複合耐火れんがが使用され成果をあげている
が,その補修には不定形耐火物のパッチング材が使われ
ている。ところが比重の軽いりん状黒鉛と比重の重いマ
グネシア原料を均一に混合させることが技術の障壁とな
っている。本発明において,その対策として比重差を克
服した含炭素セラミック系複合耐火物原料を創造した。 【構成】比重の重いマグネシア原料などのセラミック系
耐火物原料の粒子の表面にりん状黒鉛などの比重の軽い
炭素系原料を,熱硬化性フェノール樹脂によって熱間で
固着させ,両者の比重が平均化された含炭素セラミック
系複合耐火物原料を創造し,その原料を不定形耐火物に
応用し,条件の厳しい製鋼用窯炉で使用して成果をあげ
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】ICPによる,セクシヨンC
化学・冶金,サブセクシヨン化学,クラス04
【産業上の利用分野】
【0001】本発明は製鉄製鋼炉用或いは非鉄金属精錬
用不定形耐火物に関するものである。更に詳しくは,本
発明は製鉄製鋼工場の溶鋼或いは炉内精錬用取鍋,もし
くは溶銑溶鋼用樋材,加えて非鉄金属精錬炉用等の不定
形耐火物に関するもので,高温下の流動溶融金属並びに
スラグに対し優れた耐食性を保持させるために,耐火物
原料の表面にりん状黒鉛或いは他の炭素系材料をフェノ
ール樹脂等の樹脂で熱間固着させることを特長とする含
炭素セラミック系複合耐火物原料である。
【0002】本発明は請求項1の含炭素セラミック系複
合耐火物原料の使用を最大の特長とする不定形耐火物で
ある。含炭素セラミック系複合耐火物原料を使用した結
果,不定形耐火物に均一に黒鉛などの炭素成分を分散さ
せることが可能となり,その結果,溶湯或いはスラグに
よって浸食される不定形耐火物の損耗量が減少し,耐火
物の使用原単位を低下させることが出来た。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
【0003】製鉄製鋼工場の溶鋼或いは炉内精錬用取
鍋,もしくはは非鉄精練炉用耐火物,或いは溶銑溶鋼用
樋材などに使用される耐火れんがの補助材料,または補
修用にプラスチック耐火物,ラミング材,パッチング
材,吹き付け材などの不定形耐火物が広く使用されてい
るが,一般に天然産マグネサイトを原材料とした硬焼ま
たは電融マグネシア原料,海水から合成されたマグネシ
アを原材料とした合成マグネシア原料などを主原料とし
ている。耐浸食性を向上させるために炭素質原料を,添
加する試みもなされたが,単なる混合物に過ぎず成果が
あがっていない。なお現在,不定形耐火物の原料として
はマグネシア原料以外,アルミナ質原料,スピネル質原
料,ドロマイト質原料,マグネシア・ドロマイト原料
(マグドロ原料),ムライト質原料などがあり,各窯炉
の使用条件により選択使用される。
【0004】製鉄製鋼工場の炉内精錬用取鍋に使用され
る含炭素セラミックス系複合耐火れんがのうちマグネシ
ア・カーボンれんがは各種マグネシアを主原料として,
りん状黒鉛10〜30重量%とフェノール樹脂2〜3%
を加えて加熱混練した杯土(はいど)を,成型用の金型
に入れ,真空プレスなどを用いて高圧力で加圧製造する
ためマグネシア原料とりん状黒鉛が十分に混和された複
合耐火物となっている。アルミナ・黒鉛系,スピネル・
黒鉛系,ドロマイト・黒鉛系複合耐火れんがなどの製造
もマグネシアの場合とほぼ同じである。以上の含黒鉛系
複合耐火れんがは,いずれも含有するりん状黒鉛がフェ
ノール樹脂と共に,セラミック系耐火原料と複合効果を
発揮して,高温下激しく流動する溶鋼或いはスラグに対
し,極めて優れた耐浸食性を発揮している。
【0005】含炭素複合耐火れんがと共に使用される不
定形耐火物のこれまでの弱点は,耐火れんがの様に耐火
物の中に炭素分を均一に分散させることが出来ない点で
ある。炭素分を均一に分散出来ない理由の一つは炭素分
の中で一番耐食効果のあるりん状黒鉛の比重が軽く,そ
の上薄片状のため,そのまま不定形耐火物に調合しても
混合の際,分離する傾向が強いためである。耐火れんが
の場合は混合物を強圧成形することによってセラミック
系原料と黒鉛系原料を強制混和させることが可能である
が,不定形耐火物にりん状黒鉛などの炭素系原料を均一
に混和させる技術は確立されていないのが現状である。
原時点では,含炭素複合不定形耐火物は未完成の状態で
ある。
【0006】従って現在,不定形耐火物のパッチング材
に例をとるならば,マグネシア系,アルミナ系,スピネ
ル系原料のうち,マグネシア質の場合,天然産硬焼或い
は電融マグネシア原料の6mm〜1mmの粒および1m
m以下の粉体並びに微粉で構成し,それに分散と硬化に
必要なバインダーを加え製品とする。施工に当たっては
製品に適量の水分を添加し所定の可塑性に調整した上,
補修の場合は浸食されて凹んだ個所に混練物を十分に入
れて耐火れんがの間に充填,乾燥後使用している。炭素
原料を混合する場合,良く混練するほか方法がないのが
現状である。
【0007】溶鋼が激しく流動する個所に使用する不定
形耐火物は,耐火れんがの場合と同じくセラミックス系
耐火物原料に黒鉛質原料が均一に分散混合されることが
望ましいが,現在は黒鉛質原料を調合する場合,単に混
合するだけなので,平均した所定の性能を得ることが出
来ない。特に比重の軽いりん状黒鉛などと,マグネシア
原料などの比重の重いセラミック系原料とが混合した混
合物では,上下の遍在が起こり黒鉛などの炭素分は上部
に,重いセラミック系原料は下部に遍在してしまう傾向
が生じる。従って,浸食に対し強い不定形耐火物をつく
るには上記の偏在を克服することが現在の技術的問題点
であり,特に比重の軽いりん状黒鉛の様な炭素質原料が
遍在しない技術の確立が,当面の緊急課題である。
【発明が解決しようとする手段】
【0008】本発明は含炭素不定形耐火物の鉄鋼関係窯
炉への施工の際,炭素原料の遍在を防止するための有効
な方法である。その基本的技術概念は含炭素不定形耐火
物を構成する各原料間の比重差を出来る限り小さくする
ことである。含炭素不定形耐火物の中のラミング材,或
いはパッチング材に例を求めるとその施工に当たって,
構成する粉粒体に結合材と適度の水分を添加しペースト
状にし,主として耐火れんが間の空隙,或いは耐火れん
がと窯炉のセルとの間にエアランマーなどを用いて打ち
込み,更に場合によっては振動を与えて良く充填・硬化
させ耐火物とするために,その間に構成原料が遍在して
しまう傾向がある。特に原料間の比重差が大きいと遍在
は助長し,極端な例として比重の重いマグネシア系耐火
物原科などに比重の軽いりん状黒鉛を添加するとりん状
黒鉛は軽くて薄片のために分離し均一な製品にならな
い。従って複合不定形耐火物としての特性を発揮出来て
いない。
【0009】そこで本発明では比重差をなくす極めて有
効な方法として,比重の重いマグネシアやアルミナなど
のセラミックス系耐火物原料の粉粒体の表面に,比重の
軽いりん状黒鉛などの炭素系原料をフェノール樹脂など
で熱間コーチングし,強固に被覆した含黒鉛セラミック
ス系複合耐火物原料を不定形耐火物に使用することによ
って比重差の問題を根本的に解決した。比重の軽いりん
状黒鉛は比重の重いセラミック原料の表面に強固に付着
しているため,両者は比重差によっても,施工時の振動
によっても分離しないことが最大の特徴である。
【0010】更に含炭素複合不定形耐火物が高温下激し
く対流する溶鋼及びスラグに対して耐浸食性に優れてい
る理由は,マグネシアなどセラミックス系耐火物原料と
りん状黒鉛などの炭素原料及びフェノール樹脂とが分離
せずに複合耐火物として存在することであるが,本発明
の含炭素複合耐火物原料の使用によってその要件が満た
されている。その上,りん状黒鉛などの炭素分がフェノ
ール樹脂によってセラミック系耐火物原料の表面へ強固
に加熱固着させていることが,苛酷な条件における浸食
抵抗性を向上させることに効果がある。
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を詳細に説明
する。
【0011】一例として天然産マグネシア原料のマグネ
サイトを電気溶融した電融マグネシア原料を主原料とし
て使用した場合を記載する。主原料の電融マグネシア原
料の化学分折値の一例を
【表1】 に示す。電融マグネシアはロールミルで粉砕し2.0〜
0.1mmの粒径に篩分けする。一方,粒径250μm
〜0.1μm,炭素含有量98.5%の天然産りん状黒
鉛を用意する。その微粉度の一例を
【表2】 に示す。篩分けした2.0〜0.1mmの電融マグネシ
ア100重量%に対し,天然産りん状黒鉛10重量%を
回転式加熱混合機に入れ,160〜150℃の温度範囲
で良く加熱混合し,次の工程の樹脂コーテイング機に入
れる。電融マグネシアとりん状黒鉛の加熱混合物の温度
が110℃〜120℃になったところで,熱硬化性のフ
ェノール樹脂を4重量%添加し,更に樹脂硬化助剤のヘ
キサミン溶液を加え,良く撹拌する。その結果,電融マ
グネシア粒子の表面にフェノール樹脂によって,りん状
黒鉛が強固に熱間固着される。それを冷却させ,含炭素
系電融マグネシア複合原料がつくられる。
【0012】天然産りん状黒鉛或いは合成炭素を熱間固
着させるセラミックス系耐火物原料は天然産マグネサイ
トまたは海水から合成された電融マグネシアのほか,硬
焼マグネシアクリンカー,或いは海水から合成した海水
マグネシアクリンカーなどに限らず,電融アルミナ,焼
結アルミナ,電融スピネル,焼結スピネル,電融ムライ
ト,焼結ムライト,電融ドマイト,焼結ドロマイト,焼
結マグネシア・ドロマイト等々,或いは上記の原料を適
量混合した耐火物原料も上記と同じ方法で天然産りん状
黒鉛のほか合成黒鉛など炭素原料をフェノール樹脂によ
って,表面に熱間固着させることが出来る。炭素原科を
セラミックス系耐火物原料の表面に固着させるための熱
硬化性フェノール樹脂はノボラックタイプであっても,
レゾールタイプであっても良い。以上のセラミック系耐
火物原料に天然産りん状黒鉛或いは合成炭素などの炭素
系原料を,熱間でフェノール樹脂によって表面に強く固
着させた含炭素セラミックス系複合耐火物原料の発明
と,その複合耐火物原料を不定形耐火物に応用すること
が本発明の特長であり,下記の実施例においてその優れ
た効用が実証された。
【発明の実施例】本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【0013】製鋼工場の容量90トンの炉内精練用溶鋼
取鍋の内張りのスラグラインに使用したマグネシア・カ
ーボンれんがの補修に本発明の含炭素複合不定形耐火物
である電融マグネシア・カーボン質パッチング材を使用
したが,従来の非炭素電融マグネシア質パッチング材と
くらべて,次の補修までのチャージ回数が約3倍程向上
した。また,電融マグネシアにりん状黒鉛とフェノール
レジンを単に混合したパッチング材とくらべて,約2倍
程耐用が向上した。その調合例を
【表3】 に示す。
【表3】の含炭素複合不定形耐火物の電融マグネシア質
パッチング材の施工では製品の充填性も良好で,施工効
率が高く,その上,本発明品の最大の特長である構成原
料の遍在も起こらず,セラミックス系耐火物原料とりん
状黒鉛,更にはフェノール樹脂との相乗効果が顕著に認
められた。
【発明の効果】本発明の効果を詳細に説明する。
【0014】製鋼工場の製鋼用溶鋼或いは炉内製錬用取
鍋で耐火物に最も苛酷な個所のスラグラインの内張り耐
火物はマグネシア・カーボン耐火れんがが使われるが,
れんがの損耗が激しくマグネシア・カーボンれんがはた
びたび補修する必要がある。製鋼工程の溶鋼取鍋におけ
るガスバブリングを伴った精錬工程の導入によって高温
下激しい対流をする溶鋼或いはスラグに耐える補修用不
定形耐火物のパッチング材は現在のところ十分な性能を
有していない。その理由はセラミックス系耐火物原料と
溶鋼或いはスラグの耐浸食に有効な炭素系原料とが一体
となった原料が今までつくられていなかったからであ
る。製鋼用取鍋の中で特に激しい浸食にさらされるスラ
グライン部では耐火れんがでも,セラミックス系耐火物
原料にりん状黒鉛などの炭素原料をどのように複合化さ
せるかが技術的な重要点であり,その対応にフェノール
樹脂を加え,3者を混練の上,高圧で成形体をつくり,
激しい浸食に対応させてきた。本発明の含炭素セラミッ
クス系複合不定形耐火物により,激しい浸食にさらされ
るスラグライン部での補修が,マグネシア・カーボン系
耐火れんがとの組み合わせによって,耐火物の総合使用
原単位の低下に大幅に寄与した。加えて,スラグライン
以外の取鍋の耐火物の補修及び耐火れんがのセッテイン
グにも顕著な成果をあげている。更に,溶鋼の通過する
個所の補修などに使用し,成果が上がっている。結局,
不定形耐火物においても,りん状黒鉛などの炭素分を含
有させなければ,耐用面において到底成果を挙げること
は出来ないが,問題は炭素分をいかにセラミックス系耐
火物原料と一体化させるかであって,単たる混合物では
成果を上げることが出来ない。本発明の結果,製鋼工程
の苛酷な条件下の不定形耐火物の使用原単位の大幅な低
下が実現できた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化マグネシウム含量10〜99.9重量
    %,或いは酸化アルニウム含量10〜99.9重量%,
    或いは酸化カルシウム含量10〜99.9重量%のうち
    の一種,或いは二種以上の成分を有するセラミックス系
    耐火物原料の粒径10mm〜0.01mmの造粒物また
    は破砕物の表面に,被コート材に対し50〜0.1重量
    %の,粒径250.0μm〜0.1μmの黒鉛の細片ま
    たは粉粒を,被コート材に対し0.1〜30重量%の樹
    脂系結合材を用いて被覆固着して得られる含炭素複合耐
    火物原料。
  2. 【請求項2】請求項1の含炭素複合耐火物原料を使用原
    料の99〜0.1重量%の範囲で調合使用する不定形耐
    火物。
JP9126195A 1997-04-08 1997-04-08 樹脂系結合材を用いて黒鉛を耐火物原料粒子の表面に 被覆固着させた複合耐火物原料を使用した不定形耐火物 Pending JPH10287477A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213139A (ja) * 2003-12-22 2005-08-11 Refratechnik Holding Gmbh 耐熱製品用粒状原料、その製造方法及び該粒状原料の用途
KR100590712B1 (ko) * 1998-12-29 2007-04-25 재단법인 포항산업과학연구원 흑연 함유 부정형 내화물
CN109704774A (zh) * 2018-11-28 2019-05-03 北京精冶源新材料股份有限公司 一种代替碳砖的高炉炉底炉缸高导热率浇注料的制备方法
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