JPS59121166A - 炭素−炭化珪素質耐火物の製法 - Google Patents

炭素−炭化珪素質耐火物の製法

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JPS59121166A
JPS59121166A JP57227540A JP22754082A JPS59121166A JP S59121166 A JPS59121166 A JP S59121166A JP 57227540 A JP57227540 A JP 57227540A JP 22754082 A JP22754082 A JP 22754082A JP S59121166 A JPS59121166 A JP S59121166A
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印藤 正和
岡崎 勧
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Shinagawa Refractories Co Ltd
Shinagawa Shiro Renga KK
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Shinagawa Refractories Co Ltd
Shinagawa Shiro Renga KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高耐食性炭素−炭化珪素系耐火物の製造方法に
関し、更に詳しくは焼成にょシ炭素あるいは炭化、珪素
を主成分とする組織内に結合部として8l−Aj−0−
N  系化合物、アルミナ、窒化珪素並びに炭化珪素を
形成させて、気孔を細分化し、小気孔径化、低通気率化
を計ると七もに高熱間強度、耐酸化性、耐アルカリ性を
保有させて耐食性を高めた炭素−炭化珪素質耐火物の製
法に関するものである。
従来、高炉の朝顔、湯溜、炉底側壁用耐火物は主として
カーボンブロックが使用されてきた。
このカーボンブロックは耐溶銑性、耐スラグ性などにす
ぐれfC4V−徴を有し、これまでの中、小型高炉にお
いては好成績を納めてきた。しかし近年高炉が大型化し
、高温、高圧操業が行なわれ、溶銑温度の上昇、炉内圧
の増加など操業条件が苛酷化し、湯溜部、炉底周辺部の
侵食が著しくなシ、高炉の寿命が低下してきている。
このカーボンブロックの損傷は溶銑の侵入、加炭溶解、
アルカリ侵食、水蒸気などによる酸イに熱応力損傷など
が複合して損傷が進んでいると考えられている。これら
の原因の中でもカーボンの気孔の中へ溶銑が侵入し組織
の変化を起しまた溶銑への加炭溶解が主原因の一つとさ
れ、次いでアルがす侵食、酸化損傷が重視されている。
溶銑の侵入する気孔径は従来の操業では30μ以上であ
ったが高圧操業になるとl−コμの気孔まで侵入するよ
うになってきた。このカーボンブロックは気孔径が大き
いため、容易に溶銑が浸透し、カーボンブロックの組織
劣化あるいは加炭溶解を起している。また、このカーボ
ンブロックは通気率が大きく熱間強度が低いため、アル
カリ蒸気、zn 蒸気、CO,ガス等1の侵入によシ、
カーボンブロックを酸化損耗させたり、二次化合物を生
成し組織劣化を起している。
このようなカーボンブロックの欠点を改良するため気孔
径を小さくする方法あるいは耐食性を向上する方法など
種々検討がなされている〇例えば、特開昭55−tgl
Ito号公報には炭素質骨材に粉末状金属珪素を添加し
、気孔内に5i−AJ−0−N  組成物を生成させ、
見掛の気孔径を小さくする方法は公知である。また、特
公昭st−gig:bざ号公報には気孔中に耐熱性もし
くは加熱によ゛り耐熱性となる無機質物質を含浸し、耐
食性を高める方法も公知である。しかしこれらの炭素質
耐火物は耐溶銑浸透性、耐食性を十分に満足するもので
はない。
更に、特開昭!2−9θ//号公報には耐火性スタンプ
材に耐火粘土、金属アルミニウム、金属シリコンを添加
し、施工性良好で加熱後の強度が高く、耐磨耗性、耐ス
ラグ性を高めた耐火性スタンプ材も公知であるが高炉炉
底用炭素質れんがとは目的、配合内容、製造方法がまっ
たく異なるものである。このような観点から本発明者ら
は種々研究の結果、高炉用耐火物として結合部に5i−
AL−0−N 系化合物、アルミナ、窒化珪素並びに炭
化珪素を生成させることにより小気孔径、低通気率を計
#)3〜s kg / crrL”  の高圧下におい
ても溶銑が浸透せず、更に耐アルカリ性、耐酸化性、高
熱間強度等の具備特性を備えた耐火物の開発を行なった
。ここにこの耐火物の製造方法を提供するものである。
本発明は炭素質原料と炭化珪素原料の混合物からなる耐
火°骨材に対して、粉末金属アルミニウム/〜/&重量
%、粉末金属シリコ77〜20重量%、耐火粘土7〜1
5重量%及び加熱すると炭素結合になる有機バインダー
を添加、混練したのち成形し、コークスプリーズ中で1
000℃〜7400℃で焼成し、結合部に8l−AJ−
0−N系化合物、アルミナ、窒化珪素並びに炭化珪素を
生成させることを特徴とする炭素−炭化珪素質耐火物の
製造方法である。
つぎに本発明を更に詳しく説明する。
本発明の第一の特徴は添加した金属アルミニウムが成形
性向上並びに本発明の効果をよシ有効に発現させるため
に添加した耐火粘土中のSiO,を脱酸し、アルミナと
金属シリコンを生成させ、耐火物中に810.  を殆
んど残留させないことである。
、? Sin、 + AJ、O,+ 1IAJ−→3A
J、O,+ 3BL゛−−〜−一、−ノ 耐火粘土 そして、反応生成物のアルミナは気孔中に生成するため
通気率を低下させる。更に、アルミナ性が向上し、アル
カリ蒸気と接すると融点の高いに、O・A j、O,を
生成し、反応時の体積膨張にょシ気孔を埋め、通気率を
低下させ、それ以後のアルカリ蒸気などの侵入を抑制す
るため耐アルカリ性も向上する。また、従来のカーボン
ブロックのように低融性アルカリ化合物を生成しないた
め熱間強度が高く、耐食性にも優れるなどの特徴を発現
する。
本発明の第二の特徴は、添加した金属シリコン並びに前
述の810.がら脱酸された金属シリコンが雰囲気中の
N、ガス並びに組織中のカーポジと反応して窒化珪素と
炭化珪素とを生成する: J81 +  2N、−+ 81.N、   Bi  
+ O−+ SiOこの窒化珪素゛及び炭化珪素の生成
の反応並びに前述のアルミナの生成の反応は液相−固相
、気相−固相、あるいは気相一液相であるため反応生成
物は主に耐火物の気孔中に生成する。更にこの反応生成
物の窒化珪素とアルミナの一部は/300℃〜/600
″Oで焼成されることにより、S 1−AL−0−N 
 系化合物(一般にサイアロン(81a1on)と呼ば
れている)を気孔中に生成する。
このように気孔中に8l−ALO−N  系化合物、ア
ルミナ、窒化珪素並びに炭化珪素が生成することによシ
気孔径を大巾に小さくシ、通気率を低下させている。
このため、溶銑の侵入が抑制されるとともに、気孔径が
小さく、反応生成物が耐アルカリ性、耐酸化性に優れた
131−AJ−0−N  系化合物、アルミナ、窒化珪
素、炭化珪素であるため、耐アルカリ性、耐酸化性も大
巾に向上する。更に5i−AJ−一〇−N系化合物、ア
ルミナは溶銑に対して優れた耐食性を備えておシ、耐溶
銑性も向上する。
このように、本発明は粉末金属アルミニウム、粉末金属
シリコン並びに耐火粘土を添加することにより、従来気
孔径lμ以上の気孔が約/4%以上存在していたものを
約3チに減少させた、非常に小気孔径の組織を形成し、
耐溶銑性、耐アルカリ性、並びに耐酸化性に優れた炭素
−炭化珪素質耐火物の製造方法である。
本発明耐火物の特徴を有効に発現できる微粉部材の配合
割合は骨材に対し、粉末金属アルミニウム/−/1重量
%、粉末金属シリコンl〜、20重量%、耐火粘土7〜
73重量%であシ、焼成温度は7.300℃〜itoθ
℃が最適である。
粉末金属アルミニウムの添加が1重量′チ以下の場合は
添加耐火粘土中の810.を充分脱酸させ得ないこと、
並びに8l−Aj−0−N  系化合物並びにアルミナ
の生成量が少なく、本発明の効果が殆んど期待できない
。また、/&重量%以上になると酸素源である耐火粘土
量を多く添加する必要があシ、本発明の骨材の優れた特
性である熱伝導率を低下させること並びに焼成中に亀裂
を生じ易く、好ましくない。次に粉末金属シリコンの添
加量が1重量%以下の場合は、131−AJ−O−N系
化合物、窒化珪素並びに炭化珪素の生成量が少なく、本
発明の効果が殆んど期待できない。また、−0重量%以
上では添加効果が殆んど変わらないとと並びに高価、に
なる。
耐火粘土の添加量が1重量%以下の場合は粉末金属アル
ミニウムの添加量が制限され、日1−Aj−0−N系化
合物゛、アルミナの生成量が少なくなシ、本発明の効果
が殆んど期待できないこと並びに成形時の締りが悪くな
る。13重量%以上の添加では耐火粘土中の810.を
余分脱酸させるために粉末金属アルミニウムの添加量が
多くなり、粉末金属アルミニウムを多く添加した場合と
同じ理由で好ましくない。焼成温度が1300℃以下の
場合は5i−Aj−0−N  系化合物、窒化珪素及び
炭化珪素の生成が不充分であり本発明の効果が十分期待
できない。また/ A C10℃以上での焼成は焼成費
が高くなり好ましくなへ本発明の耐火性骨材として使用
する炭素質原料としてはカーボンをり0重量%以上含有
する原料であれば使用できる。例えば焙焼無煙炭、仮焼
コークス、人造黒鉛、及び天然黒鉛などである。また、
炭化珪素質原料としてはSiOをざ0重量%以上含有す
る原料であれば使用できる。例えばアチソン炉により珪
石と炭素とを混合して2000℃以上で焼成し製造した
SiO原料などである。なお、本発明耐火物にアルミナ
微粉末、炭化珪素微粉末等を添加することも耐アルカリ
性、耐酸化性、耐溶銑性の向上に有効である。
本発明の耐火物の製造方法を具体的に説明すれば、カー
ボン質原料と炭化珪素質原料の混合物からなる耐火骨材
に対し、耐火物の結合組織を生成させる成分として粉末
金属アルミニウム7〜73重量%と粉末金属シリコ77
〜20重量%と耐火粘土/−/’重量%とを混合し、加
熱により炭素結合を生ずるコールタールピッチ、或いは
フェノールレジンなどを添加混練し、所定形状に成形す
る。この成形体をコークスプi−ズ中に埋設し、一般の
重油焼成炉あるいはガス炉などによl)/3θO℃〜I
t、00℃ の温度で焼成し、結合部に5i−AJ−0
−N  系化合物、アルミナ、窒化珪素並びに炭化珪素
を生成させることからなる。
以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
実施例 炭素質原料と炭化珪素質原料の骨材に対して、粉末金属
アルミニウム、粉末金属シリコン並びに耐火粘土を添加
した下表に示す配合にピッチあるいはフェノールレジン
を添加混練し、長さ23θmaft沖/ / ’I朋の
金型を用いて夕θθkg/an″の成形圧力で成形し、
厚さt3朋の成形体を得た。この成形体をコークスプリ
ーズ中に埋設し/!f00℃で3時間焼成した。昇温速
度及び冷却速度は夫々30℃/時間、go″O/時間で
ある。なお比較品として粉末金属アルミニウムあるいは
粉末金属シリコンを添加しない配合も示した。焼成後得
られた耐火物の、特性を下表に示す。
この表に示すように本発明品は、結合部にS 1−AJ
−0−N  系化合物、コランダム、窒化珪素及び炭化
珪素が生成し比較品に比べて気孔径/μ以上の気孔量が
約2〜l1%と大巾に減少し、小気孔径化が達成されて
いることが判る。また、耐溶銑浸透性、耐溶銑侵食性、
耐酸化性も著しく向上していることが判る。
注/:試験片外径s o mmφ、長さ100 m1l
lの円柱にコo mmφ深さ? 01nIn の穴をあ
け、この中に銑鉄をgθp充填し、15θO0Cに加熱
し、外部からN2ガスでJ kgAm2の圧力をかゆ1
時間保持する。
試験後試験片を切断し、溶銑の残量並びにX線透過写真
撮影から判定した銑鉄の侵入状況を示す。
注コニ試験片/s×/sX、1100rnの大きさのも
のを酸化珪素質ルツボ中で7550℃に溶融した溶銑中
に先端30 mm  をio分間浸漬後の溶損率(容積
%)を示す。
注り=試験片/5X15X7&mmのものをSiC発熱
体の管状炉内で水蒸気をzoocc/分送りながら72
00℃でS時間加熱した後の常温曲げ強さを劣化率(%
)で表わす。
特許出願人 品川白煉瓦株式会社 代 理 人−−曽  我  道  1 333−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 炭素質原料と炭化珪素質原料の混合物からなる耐火骨材
    に対し、粉末金属アルミニウム7〜73重量%、粉末金
    属シリコンl−20重量%、耐火粘土7〜15重量%お
    よび加熱すると炭素結合になる有機バインダーを添加混
    練したのち成形し、コークスプリーズ中で7300〜7
    600℃で焼成し、結合部に5i−AJ−0−N系化合
    物、アルミナ、窒化珪素ならびに炭化珪素を生成させる
    ことを特徴とする炭素−炭化珪素質耐火物の製法。
JP57227540A 1982-12-28 1982-12-28 炭素−炭化珪素質耐火物の製法 Expired JPS6047224B2 (ja)

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JPS6047224B2 JPS6047224B2 (ja) 1985-10-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279116A (ja) * 1993-03-30 1994-10-04 Shinagawa Refract Co Ltd 炭化珪素質耐火物及びその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06279116A (ja) * 1993-03-30 1994-10-04 Shinagawa Refract Co Ltd 炭化珪素質耐火物及びその製造方法

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