JPS5928447B2 - 耐火物の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 通常鉄鋼、非鉄金属用の溶解炉ヌ溶融金属の容器の内張
さらには流量コントロール部材として用いられる定形耐
火物及びその他の工業窯炉に用いられている定形耐火物
（以下れんがと記す）は一般的に上下刃向の一カ又は両
方向より加圧される成形機、例えばオイルプレス、フリ
クションプレス、ボイドプレス、クランクプレス等によ
り所定形状に加圧成形されその後用途、目的に応じて不
焼成の状態で又は焼成したものが使用されている。

これらの耐火物の使用原料は酸化物、炭化物。

窒化物、はう化物、場合によっては金属粒又は粉末等が
単体又は組合せて用いられる。

バインダは水、水ガラス、塩化又は硫酸マグネシウム、
燐酸塩等の無機質系及びコールピッチ。

アスファルトピッチ、熱可塑性、熱硬化性樹脂。

リグニンスルホン酸等の有機質系の各種のバインダが製
造方法、用途に応じて単−又は組合せて使用されている
。

これらの中でコーｌレピッチ、アスファルトピッチ等を
使用するカーボン製品の製造に於いては配合物はピッチ
が充分流動性を有する適度な温度に加熱されエクストル
ーダ又は水圧プレスで成形される。

この場合、配合物温度が高いためピッチの低沸点成分が
揮発し、黄煙又は白煙を生じ作業環境が劣悪となる。

又成形体内でのガス発生があるため成形体にラミネーシ
ョンが発生しやすい欠点もある。

その対策として成形体を水で急冷することが行われてい
る。

かかる点を改良するために熱可塑性又は熱硬化性樹脂を
バインダとしたものが検討されているが液状の樹脂では
添加量が通常の粗粒、中間粒、微粒の配合域では１０重
量％程度が限度である。

樹脂添加量を増加させる方法として粉末状での添加及び
微粉を液状樹脂で一度硬化させ、それを粉砕して配合す
る等の方法が工夫実施されているが一長一短で満足すべ
き効果は得られていない。

即ち液状樹脂のみで形成されるカーボンボンドはピッチ
のそれに比して耐スポール性の点に於いて劣る。

粉末状樹脂の添加及び予備処理法では成形時の充填性が
著しく悪くなる欠点を有する。

本発明は以上の様な有機質バインダを使用する耐火物特
にスライディングノズルプレート（以下ＳＮプレートと
記す）の性能向上に関するものである。

最近タール発煙のない無公害ＳＮプレートは色々な材質
が試みられた結果、アルミナ−シリカをベースにカーボ
ンを配合した材質が主に使用されている。

このプレートの製造に於いてもピッチ（主としてコール
タールピッチ）を用いる場合と樹脂を用いる場合がある
。

前者の場合は既述の如く品質上からはピッチが充分可塑
性を有する温度（熱間）で成形することが望ましいが作
業環境及び成形性の点に困難性がある。

特にＳＮプレートは形状が厚さ４０７ｆｔｍ、幅２００
ｍｍ、長さ５００ｍｍの如き板状であるため揮発が存在
するとラミネーションが入りやすい。

従ってピッチをバインダとする場合は配合物を混練しな
がら加熱しピッチを溶融分散させた後冷却し必要ならば
ピッチで固まった塊を粉砕する。

次に成形に必要な粘着性のある２次バインダを加え混練
し常温で成形される。

しかしながら常温ではピッチは脆くすべりが悪いため、
内部で粒の破壊が生じバッキング性に劣る。

このため焼成後れんがのかさ比重が低く気孔率が高い強
度の低いれんがしか得られず、その後ピッチを開孔気孔
中吉浸炭化させる操作を繰返すことが必要である。

樹脂をバインダとする場合は樹脂の炭化収率がピッチに
比べて劣るため黒鉛粉、ピッチコークス粉等を配合物中
に添加してやらなければならない。

又樹脂の炭化により形成されるカーボンボンドＳＮプレ
ートは理由は明らかでないが耐スポール性に劣る傾向が
ある。

更に粉末樹脂を液状バインダと組合せて用いる方法もあ
るが充填性が悪くしかも樹脂の炭化収率が低いため焼成
後の気孔率が高くなりＳＮプレートにとって好ましくな
い。

以上の如く現状の製造方法に於いては種々の欠点がある
。

発明者等はこれらの欠点を克服すべく種々検討した結果
、オイルプレス又はフリクションプレス等一軸加圧成形
機の加圧面又は加圧受面をなすライナ又はライナ取付は
金物に加熱装置を装着し、配合物に接する加圧面又は加
圧受面が７０〜４００℃の任意の温度に保持されるよう
に成形機を改良した。

この成形機の一例を第１図によって説明すれば。

上部ライナ４．下部ライナ１はコイル状もしくは板状の
発熱体９を内装し、加圧受面の温度をコントロールする
温度検出器１に接合する。

また上下部ライナ４，１とそれを受ける上部プランジャ
２及び下部プランジャ８との間には熱効率を考慮して断
熱板３を介して取付けられている。

これによって被成形体５は加熱ライナ面より受熱し、バ
インダが変形能を示す所定温度まで加熱し、加圧成形さ
れる。

第１図は上下部ライナ両面から加熱する場合であるが、
上部ライナ加熱のみの場合、もしくは下部ライナ加熱の
みの場合も当該装置の中に含む。

しかし、片面加熱成形の場合は被成形体がプレート状で
ある為、収縮率の差によって変形する危険性がある。

また上述の成形機を用いて緻密な耐火物の製造方法を開
発した。

その要旨は耐火原料１００重量部に対して、７０〜４０
０℃の範囲にて粘性の低下が生じる有機質結合剤１〜２
０重量部を添加した配合物を成形体にするに際し、その
加圧面を７０〜４００℃に保ちつつ、該成形体の上部及
び下部から加圧することを特徴とする耐火物の製造方法
である。

本発明に使用する結合剤としては熱可塑性樹脂としてポ
リブテン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の各樹脂及
び熱硬化性樹脂としてはフェノール、エポキシ、尿素、
不飽和ポリエステル等の各樹脂及びピッチ、タール等が
使用できる。

熱可塑性又は熱硬化性の有機バインダは特殊なものを除
いて適当な温度に加熱されると液体では粘度の低下、固
形物では軟化、溶融が生じ変形能が増大する性質を利用
するものである。

例としてコールタールピッチ及びフェノール樹脂の温ｉ
−粘度図を第２，３図に示す。

従来の加熱された配合物をその状態のまま成形するいわ
ゆる熱開成形は配合物の可塑性が優れているため充填性
が良好で組織としては緻密なものが得られやすい反面成
形体の内部でバインダの揮発があるため内部圧が高くな
り成形体のふくれが生じやすい。

又成形体が大きい又は薄い場合は変形しやすく取扱いが
極めて困難である。

本発明は上述の熱間成形方法と同程度の緻密な摺動面組
織を有するＳＮプレートを得ることができる。

粘度が温度に対して負の相関がある有機材料を添加した
配合物を上記改良成形機の金型内に投入した後配合物を
ならし加熱し一定温度に保持されている上部ライナで加
圧成形する。

配合物は上部（又は下部、場合によっては上下両刀向か
ら（ライナによって加圧され圧縮されると同時にライナ
より熱が供給されライナに接した配合物は加熱される。

加熱されることにより配合物中のバインダは可塑性の増
加又は粘度の低下が生じ配合物自体の加圧力に対する可
塑性が増大し充填性が向上し緻密な組織の成形体が得ら
れる。

この場合加熱ライナから配合物への熱移動がスムースに
行なわれるか否かが問題となるが加圧により配合物と完
全に密着するため比較的スムースに熱の移動が行なわれ
６０〜３００秒間加圧保持することにより加圧面より１
０〜２５ｍｍ範囲までは温度が伝達し緻密な組織となる
。

加熱ライナは上部プランジャ及び下部プランジャに組み
込まれて加圧ライナそのものに限定されるものでなく適
当な温度に加熱された金属板を敷ライナ又は押えライナ
として使用し当該金属板の保有熱を利用しても良い。

以上の如き新しい成形方法（本発明）は、■加熱された
配合物を取扱わずにすむ、■配合物は加圧された状態で
加熱されるためバインダの揮発成分は外部にほとんど出
ない、■成形体の変形が少なく取扱いが容易である等の
利点があり、加熱された配合物を成形する従来の方法に
比べると著しく作業環境が改善される。

ヌ配合物を常温で成形する製造方法と比較すると成形面
の充填が著しく改善されるのが特長である。

しかし本発明は成形厚さの大きい成形体に対しては効果
がなく適用出来る範囲は成形厚さが８０ｍｍ以内のもの
に限られる。

特にＳＮプレートの製造に本発明を適用するのが最も効
果的である。

即ちＳＮプレートはその使用機能から緻密な摺動面が本
質的に要求され、本発明法を適用することにより緻密な
摺動面組織を有するＳＮプレートが良好な作業環境のも
とて効率良く生産可能となるからである。

具体的実施例及び比較例をもって説明する。

表１（ピッチボンドの例） 配合された原料はアルミナ及びムライトが主体である。

熱配合物をそのまま成形したＡは品質的に良好であった
がラミネーションが大きく発達し歩留が僅か３０％であ
った。

ＢはＡとは逆にラミネーションの発生も少なく歩留は良
好であるが品質的に劣っている。

それに対して本発明品のＣは歩留。品質とも良好である
。

これら３種類のプレートを１５０１取鍋で実用テストを
行なった結果を表２に各々の耐用回数とその平均を示す
。

各々の耐用限界はノズル孔の状態（孔径拡大率。

エツジ欠けの有無）摺動面の状態及び残ストローク等か
ら判定されているが、Ａ、ＣはＢに比して摺動面の損傷
進行度が遅く約１ ｃｈａｒｇｅ／ ｓｅｃの耐用回数
（ライフ）が太きい。

本発明品Ｃは熱開成形のＡとほぼ同一の耐用回数が得ら
れており効果大である。

表３ 基本配合物は表１の場合と同じであるがバインダとして
フェノール樹脂を用いたものである。

８０Ｔ取鍋で実用テストを行なった。

テスト結果を表４に示す。

本発明品は熱間成形品に匹敵する耐用回数が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願スライディングノズルプレート用耐火物の
成形機、第２図及び第３図はそれぞれコールタールピッ
チ及びフェノール樹脂の温度−粘度図。 図中、１：温度検出器、２：土部プランジャ、３：断熱
板、４：発熱体を組み込んだ上部ライナ、５：被成形体
、６：金枠、７二発熱体を組み込んだ下部ライナ、８：
下部プランジャ、９：発熱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火原ｐｌ Ｏ０重量部に対して７０〜４００℃の
   範囲にて粘性の低下が生じる有機質結合剤１〜２０重量
   部を添加した配合物を成形体にするに際し、その加圧面
   を７０〜４００℃に保ちつつ。 該成形体の上部及び又は下部から加圧することを特徴と
   する耐火物の製造方法。 ２ 耐火原料として、酸化物、炭化物、窒化物及びホウ
   化物の１種又は２種以上及び珪素、アルミニウム等の金
   属物との混合物を用いた特許請求の範囲第１項記載の耐
   火物の製造方法。 ３ 成形体の上部若しくは下部の一力又は両刀向から圧
   力を加えるべき一軸型成形機に於いて、上部、下部のラ
   イナ又はライナ取付金物に加熱装置を装着した事を特徴
   とする耐火物の成形機。