JPS59203760A - 黒鉛含有耐火物 - Google Patents

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、黒鉛含有耐火物に関し、特に各種冶□・・金
炉、耐熱性の要求される金属精錬装置に使用されている
鱗状黒鉛を配合した耐火物について提案する。

近年、製鉄技術の進歩に伴い、例えば転炉等の耐火物は
、高温出鋼や溶鋼処理時間の延長など著しく苛酷な条件
下で使用されている。こうした条件下にあって工くそれ
に耐えるものとして、従来鱗状黒鉛を含有する耐火物が
多く用いられ耐用性向上ひいては炉寿命の延長などの面
で大きく寄与している。

一般に、黒鉛含有耐火物、とりわけ窮状黒鉛を。

含有する耐火物は、 （１）スラグ浸透が小さく耐食性に優れる。

（２）高熱伝導性、低熱膨張性、および低弾性率であり
、耐熱衝撃性に優れる。

等の長所がある反面、鱗状黒鉛とアルミナ、マグネシャ
等の酸化物からなる複合耐火物では、（１）　　鱗状黒
鉛と上記アルミナ等との熱膨張差が大きいこと、 （２）層状構造の黒鉛と酸化物骨材間のカーボンポ゛□
゛ンドは、酸化物同志の結合はど強くないので耐火物組
緑か弱いこと、 等の理由から使用時に温度変動を受けると劣化が著しく
進む欠点があった。

１だ、鱗状黒鉛含有耐火物は、酸化物のみから１・なる
耐火物に比べると、耐熱衝撃性が優れているとはいえ、
描該耐火物使用個所が通常連鋳ノズル、底吹き転炉羽目
周囲のような大きな熱衝撃を受ける所が多いことを考え
ると、より一層優れた耐熱衝撃性が必要である。

本発明の目的は、上述した黒鉛含有耐火物を冶゛金炉等
に使用するときの各種の間顕点を克服することにあり、
そこで本発明は実使用時の温度変動に起因する耐火物組
織の劣化が少なく、亀裂が入っても破断、剥落が起りに
くい黒鉛含有耐火物と−゛して、 黒鉛を５重量幅以上含有する耐火物について、該黒鉛含
有量のうちの１０〜５０重量係を重量層面間距離を拡大
する酸処理を施して得られる海綿状黒鉛にしたことを特
徴とする黒鉛含有耐火物、１“をその好ましい例として
提案する。以下に本発明の構成の詳細を説明する。

本発明において、黒鉛のうち所定量を海綿状黒鉛で置換
し配合する理由は下記の通りである。すなわち、従来多
用されている・鱗状幹黒鉛配合の１′耐火物にあっては
、骨材との混合、混練、成形に当り、該鱗状黒鉛が成形
圧に垂直な面内に配向し異方性を示す傾向が強くなる。

しかも、該鱗状黒鉛粒同士は骨材を介して積層するだけ
であるから、温度変動を受けたときに耐火物組織が弛み
やすい！・という傾向があった。

例えば、マグネシアカーボン質、あるいはアルミナカー
ボン質耐火物等について実炉使用後の組織をみると、骨
材と黒鉛の粒間に隙間が多くみられたり、層状にき裂が
生成していたりする場合が′多い。この隙間は、黒鉛と
骨材の高温での反応による組織の劣化のほかに、繰返し
温度変動を受けることにより、熱膨張率の異なる黒鉛と
骨材を配合した組織が緩むことによる影響と考えられる
。

そして、この組織の緩みが大きくなると、層状に１′。

重なったき裂に成長し、使用中の破断、剥落につながる
のである。

これに対して本発明は、上述の鱗状黒鉛に代えて一部海
綿状黒鉛を使うことで、かかる間曜点を克服したのであ
る。

一般に１層状格子構造を有する黒鉛を濃硫酸、濃硝酸の
混合酸等で酸処理すると、積層面間（へき開面と平行で
ある）の層間距離が拡大された海綿状黒鉛になることが
知られている。

このような海綿状黒鉛を耐火物中に配合すると櫂該黒鉛
の積層面間の距離が開いているため、坏±１の混練、成
形の過程を通じ、骨材や他の黒鉛粒と絡み合った組織を
形成し易くなる０その結果、黒鉛の配向性が小さく、異
方性のほとんどない組織が得られる。このように、異方
性がなく構成原料゛の絡み合い程度の強い組織では、繰
返し温度変動を受けても黒鉛と骨材の剥離が進んだり、
き裂が層状に入る傾向は極めて小さくなるしまた、例え
き裂が入っても破断、剥落に至９難いものになる。

一方、海綿状黒鉛を配合すると、上述したよう１０に靭
性の高い耐火物が得られるが、反面、鱗状黒鉛の積層面
間の間隔を広げたものでは耐酸化性に劣ること、および
海綿状になっているために成形時の充填性が上がらない
こと等の弊害があり、その解決が必要である。

上述の弊害に対して、本発明は海綿状黒鉛の配合量を限
定することでそれを克服した。その配合量の限定は以下
のようにまとめられる。すなわち海綿状黒鉛の配合量が
少ない場合には実質的に配合の効果が得られない。一方
１海綿状黒鉛の配合！・・量が多くなりすぎると、成形
時の充填性が低下し、□その結果耐食性も低下する。さ
らに、耐酸化性の低下も大きくなる。定性的には、海綿
性黒鉛を適量配合することによシ耐火物組織の骨格を形
成［２、その間隙を耐食性、耐酸化性の高い鱗状黒鉛で
埋めて海綿状黒鉛を保護する組織とすることが理想的で
ある。

上述したように、海綿状黒鉛と従来の鱗状黒鉛の配合割
合については最適範囲が存在し、鱗状黒鉛総記合量のう
ちの１０〜５０重量係に重量する１１゜量を海綿状黒鉛
に代えて使用することによｐ本発明の目的が達成できる
ことが判った。

以下本発明の上述した海綿状黒鉛配合量について実施例
に従ってその数値限定の理由を説明する。

最密充填に近い粒度分布を持ち、黒鉛総記合量おｌよび
海綿状黒鉛配合率の異なるマグネシアカーボン質耐火物
を１２種類試作した。この１２種類の耐火物について、
５０　Ｘ　５０　Ｘ　５０　ｍｔｎの立方体状試験片を
１５００℃に保持した炉に投入し、急熱したのち室温で
放冷する熱衝撃実験、転炉スラグ・・・を用いた耐食性
試験、底吹き転炉羽口周囲での実使用結果を合わせて表
１に示す。

Ａ、　１〜Δ６４では、黒鉛配合量が少なすぎるため、
海綿性黒鉛の配合率を変えても、いずれも耐熱衝撃性が
極めて劣り、たとえ海綿状黒鉛配合を高めてもほとんど
改善されない。

屑５〜／Ｉ６９を比べると、海綿状黒鉛の配合率の低い
／Ｉ６６では無添加の場合（Ａ５）に比べ耐スポール性
がほとんど改善されず、配合率の高すぎるＡ９では酬ス
ポール性は高いものの、耐食性の低１゛下が著しい。こ
れに対し、本発明にかかる耐火物の例でおる７ｇ６７．
８では、耐スポール性の改善が大きく、耐食性の低下も
極めて小さい。

７ｆｉ　１０〜／１６１５を比べると、海綿状黒鉛配合
率の低いん１１では無添加の４１０に比べ耐スポール性
はほとんど改善されず、配合率の高すぎる屑１５では耐
スポール性の改善は太きいものの耐食性の低下が著しい
。これに対し、本発明にかかる耐火物の例であるＡＩ２
〜腐１４では、耐スポール性の改善が著しく、耐食性の
低下も極めて小さ！・・い。

上記の耐火物を、耐食性だけでなく耐スポール性も要求
される底吹き転炉羽目周囲に使用した結果でも、表１０
下欄に示したように、本発明品の有効性が確認された。

なお、これらの例はマグネシアカーボン質耐火物で説明
したが他のアルミナカーボン質耐火物等にも適用される
。

本発明の耐火物は表１にみられるように、黒鉛含有量に
よって耐火物特性は変化するが、この黒鉛さらにはカー
ボン含有量については精錬鋼種に１′よって制限される
場合かり、またその他に溶鋼攪拌が大きく耐摩耗性が特
に要求される場合等の操業条件によっても配合量が制約
される場合がある。

さらに本発明にあっては、海綿状黒鉛の配合率として上
記のようにｌθ〜５０重量係が重量である′・が、最適
配合率は耐火物の用途および黒鉛総配合量によって異な
り、例えば本発明の実験によれば黒鉛総配合量が少ない
場合には海綿状黒鉛配合率を５０重量係近くまで高めた
方が側スポーリング性、耐食性とも良好な場合が多く、
黒鉛総配合量・・パが多い場合には、耐食性の観点から
海綿状黒鉛配合率を低下させた方がよい場合が多い。

以上説明したように本発明耐火物は、温度変動に起因す
る耐火物組織の劣化が少なく、かつ耐熱衝撃性も優れて
おり、冶金炉などの苛酷な条件下での使用に好適に用い
られ、炉寿命の向上などに大きく寄与する、 特許出願人　川崎製鉄株式会社 １１−４２０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　黒鉛を５重量％以上含有する耐火物について、該黒
   鉛含有量のうちの１０〜５０重量％を、積層面間距離を
   拡大する酸処理を施して得られる海綿状黒鉛にしたこと
   を特徴とする黒鉛含有耐火物。