JPS59469B2 - 黒鉛含有耐火物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉、出銑樋、坩堝、鍋および連鋳用耐火物等
製鉄プロセスで使用される黒鉛含有耐火物の製造方法に
関する。

最近製鉄所に於いて注目されている黒鉛含有耐火物とし
て連続鋳造用耐火物、例えばアルミナ−黒鉛質の浸漬ノ
ズル、ショートノズル、ストッパーヘッド、ロングスト
ッパーがある。

これらの中で浸漬ノズル、ロングストッパーは使用条件
の苛酷さとその形状的なものから、現在使用されている
ものは殆んどラバープレスで成形されたものである。

しかしラバープレス品は設備費が高価な上に、成形体の
表面が凹凸になり所定の寸法の製品を得るに製品寸法よ
り可成り大きめの成形物を成形し、これを切削加工して
仕上げなければならないため、切削加工費用と原料ロス
が莫大であることに欠点がある。

またラバープレス成形ではゴム型と金属製中子及びサポ
ート等高価な型材を必要とし、そのための製作時間と費
用も非常に大きい。

しかも成形可能な製品は形状的に可成り制限される。

例えば中子が抜型できない形状のものは一体物としては
成形できない。

更に黒鉛は圧縮率が高く通常の方法で黒鉛配合のスリッ
プを鋳込成形すれば嵩比重が小さく、気孔率が大きく、
強度が小さいため、耐火材料としては耐用しない。

また黒鉛は比重が小さいために鋳込成形中に浮上しやす
く、比重分離を起し不均質となる。

前述のようにラバープレスに於ける欠点あるいは黒鉛の
特性からくる欠点等を本発明の鋳込成形方法によって有
利に解決しようとするものである。

本発明の製造方法による鋳込耐大物は高密度、高強度で
あり、組織が均質で耐食性においてもラバープレス品に
匹敵するものでその要旨とするところは黒鉛単味あるい
は黒鉛を５ｗｔ％以上含む配合物に結合材を添加して一
旦加圧成形し乾燥後粉砕し骨材となし、この骨材に結合
材を加え必要により他の骨材および添加材を添加して鋳
込成形することを特徴とする黒鉛含有耐火物の製造方法
である。

本発明の骨子は熱硬化性又は自硬性結合材を添加した黒
鉛配合坏土を一旦適当な形状に加圧成形し、加熱乾燥後
粉砕し適当な粒度の造粒物を作る。

この造粒物を骨材とし結合材及び／又は添加物を加えて
調整した鋳込材を用いて鋳込成形するものである。

鋳込成形物は従来と同様に不焼成又は還元焼成して製品
とする。

すなわち、鋳込耐大物において、黒鉛を含む土を一旦加
圧成形した後粉砕し、これを骨材（以下造粒骨材と称す
）として用いることに最大の特徴がある。

先ず造粒骨材について述べる。

ここに使用される黒鉛原料としてはリン状黒鉛、人造黒
鉛、生状黒鉛、コークスなどがある。

また他の配合原料としてはアルミナ、ムライト、シャモ
ット、マグネシア、珪石、溶融シリカ、クロム鉱、スピ
ネル、ジルコン、ジルコニア等一般の耐火原料の殆んど
を含む。

結合材としては粘土、ピッチ、タール、リグニンスルホ
ン酸塩、デキストリン、ポリビニルアルコール、フェノ
ール樹脂、尿素樹脂、硫酸マグネシウム、珪酸ソーダ等
の１種又は２種以上の組み合せが用いられる。

但し、鋳込成形の際水系鋳込材が用いられる時は、非水
溶性例えばフェノール樹脂、尿素樹脂等を用いなければ
ならない。

黒鉛の粒度は１ｍｒｒｔ以下が好ましく、その配合割合
は製品の用途によって異なる。

例えば連続鋳造用ノズル、ストッパーでは２０〜４０ｗ
ｔ％、スライディングノズルでは５〜２０ｗｔ％、溶銑
又は溶鋼鍋用ライニング材では５〜３０ｗｔ％、高炉用
内張レンガでは３０〜９０ｗｔ％、出銑樋材では１０〜
４０ｗｔ％が適当である。

すなわわち、黒鉛５ｗｔ％以下では、黒鉛配合の効果が
得られない。

結合材の添加量は２０ｗｔ％以下が好ましい。

すなわち２０ｗｔ％以上では焼成時の変形、亀裂の発生
又は耐火度の低下等を生じる。

これら黒鉛−その他の耐火物原料−結合材を乾式成形に
適する様に所定量配合、混合、混練する。

次にブリケットの成形であるが、これは通常のレンガ成
形と同様オイルプレス又はフリクションプレスを用いて
成形する。

成形圧は２００〜２０００ｋｇ／ｃｒｉが良く、２００
ｋｙ／ｆｆｌ以下では締りが悪く、２０００ｋｇ／ｄ
以上ではラミネーションを生じまたこれ以上増圧しても
充填効果は得られない。

成形物の形状、大きさは特に限定しないが簡単な形状で
作業性が良好であればよく、単重５〜２０ｋｇ位が適当
である。

ブリケット成形体は加熱乾燥する。

その乾燥温度は使用する結合材によって異なるが大体２
００℃以下で十分である。

乾燥では水分を完全に除去し、熱硬化性結合材の強度が
十分に発生するまで行う。

普通１００〜２００℃で２４時間の乾燥を実施する。

乾燥後適当な粉砕機を用いて粉砕する。

その粒度は主として製品の形状、サイズによって決める
べきものであるが、普通３ｍｍ以下で使用され、製品の
肉厚が薄いものでは最大粒子を適当に小さくする。

粉砕後の粒度分布は高密度の製品をつくるために非常に
重要である。

例えば最大粒径を３ｍｍとした場合、その配合の粒度構
成は３〜１ｍｒＩＬが７０〜３０％、１〜０．３ ｍｖ
ｔが３０〜７０％、０．３ ｍ岬、下が０〜５０％にし
なけれはならない。

ここに０．３ ｍｍ以下が５０％以上では充填塵を悪く
するので特に注意を要す。

次に実際の製品を鋳込成形する場合、先ず石膏型を用い
る時使用される結合材としては溶融シリカ、シリカ、ア
ルミナ、ムライト、マグネシア、ジルコン等耐火物原料
の極微粉（約３２５メツシユ以下）又は粘土を使用する
が、水系鋳込材の時、その粘度を小さくするため、一般
に減水剤、分散剤、解膠剤を添加し、添加水分を最少量
に抑える。

この添加剤の量は普通１ｗｔ％以下の極少量で効果があ
り、例えはリンゲニンスルホン酸ソーダ、アクリル酸ソ
ーダ、珪酸ソーダ、炭酸ソーダ、リン酸ソーダ等が使用
される。

次に型枠が木型、金型、プラスチック型などの非吸水性
の場合使用される結合材は自硬性又は熱硬性のものを用
いる。

例えばリン酸アルミ、アルミナセメント、珪酸ソーダ、
マグネシアセメント、硫酸アルミニウム、エチルシリケ
ート等が使用される。

自硬性結合材を配合した鋳込材を鋳込成形する場合には
、水を添加して混練後結合材が硬化し始める前に型枠に
鋳込みを終了する必要がある。

また型枠への鋳込成形に於いては常とう手段であるが適
当な振動を加える方が効果的である。

一般的にテーブル式振動機の上に型枠を乗せ、振動を加
えつつ鋳込材を型に投入する方法が実際の作業に適して
いる。

以上記述した造粒骨材、結合材および添加剤以外に充填
性、作業性又は焼結性を改良するためアルミナ、シャモ
ット、マグネシア、炭化珪素、金属シリコン、フェロシ
リコン、窒化珪素等の一般耐火物原料、金属および合金
を添加することは本発明に於いても勿論応用される。

殆んどの場合配合される黒鉛は他の耐火原料と混合し、
成形、粉砕して造粒されるが、ある場合には黒鉛単味を
成形後粉砕した造粒品を他の耐火物粉末に混合して鋳込
成形しても効果が認められる。

鋳込成形、硬化抜脱型したものは１００〜２００℃で加
熱乾燥を行い、そのまま不焼成品として使用する場合と
８００〜１３００℃で還元焼成して製品化する場合があ
る。

勿論夫々結合材の種類及び製品の用途が異なる。

更に自硬性結合材を配合し現場施工する不定形耐火物と
して使用することも可能である。

以下実施例について説明する。

実施例 １ 第１表の混練物を１０００ｋｇ／ｆｆｌの圧力で皿形形
状のブロックにオイルプレス成形した。

これを１００℃で２４時間乾燥し、その物性を測定した
所第２表の如く、フェノール樹脂結合材を使用している
ため乾燥後の強度は非常に大きく気孔率が著しく低い。

この乾燥物をクラッシャーで粉砕し、篩分けた。

この造粒骨材を用いて第３表の如く粘土と解膠剤を添加
して十分撹拌して鋳込材を調製する。

この鋳込材を外枠が石膏型、中子がプラスチック製の型
枠に鋳込んで外径１００ｍｍ、内径５０ｍｍ。

長さ５００ｍｍの浸漬ノズルを成形した。

鋳込後５時間経って脱型、１００℃２４時間乾燥し、高
アルミナ質のサヤに入れて、隙き間にはコークス粉を詰
めて１１００°Ｃのトンネルキルンで焼成した。

その物性値を第４表に示す。

尚表中比較例として従来から浸漬ノズルに使用されてい
る溶融シリカ質スリップキャスト品とアルミナ−黒鉛質
ラバープレス品のテスト結果を示している。

表から明らかな通り本発明のアルミナ−黒鉛質鋳込成形
品が高マンガン鋼に対する耐食性において、ラバープレ
ス品と同等であり溶融シリカ質より著しく優れる。

またパウダーと溶鋼の界面の局部溶損においても本発明
品は従来のラバープレス品と差がない。

耐食性Ａのテスト方法および表示は鉄９５ｗｔ％、フェ
ロマンガン５ｗｔ％の混合物を１６００℃にて溶融保定
した液中に寸法２５ｍｍφＸ１６０ｍｍの試料を１００
分間浸漬した時の溶損寸法（龍）で示した。

耐食性Ｂは鉄８０ｗｔ％と連続鋳造用合成スラグ２０ｗ
ｔ％の混合物を１６００°Ｃにて溶融イ呆定した液中に
寸法２５ｍｍφＸ１６０ｍｍの試料を４０分間浸漬した
時の鉄と合成スラグ界面の溶損寸法（ｍｍ ）で示した
。

第５表に示す配合を６００ ｋｇ／ｉの圧力で皿形レン
ガにオイルプレス成形した。

これを１００°０２４時間乾燥後クラッシャーで粉砕し
篩分け、この造粒骨材に溶融シリカを結合材として配合
した第５表の如き配合割合で鋳込材を作り、実施例１と
同一の浸漬ノズル成形用の石膏型に鋳込成形した。

なお成形特石膏型をテーブル式バイブレータ−の上に置
き、振動をかけつつ鋳込み、鋳込後３０分間振動をかけ
たままにした。

そして２４時間後に脱型し１００℃で２４時間乾燥した
。

乾燥品をサヤに入れ隙間にコークス粉を詰めて、１１０
０℃で還元焼成した。

これに対し比較品は造粒骨材を用いず第５表の配合割合
で鋳込材を作り、本発明品と同様に浸漬ノズルを鋳込成
形、乾燥、焼成した。

両者の物性は第５表に示す如く、本発明品の方が密度お
よび強度が大きく、本発明の効果がよく現われている。

実施例 ３ 第６表に示す造粒骨材の配合を６００ｋｇ／ｃｒ７ｔの
圧力でブロックをオイルプレス成形し、１５０℃２４時
間の乾燥後クラッシャーで粉砕した。

この造粒骨材を用い第６表鋳込材の配合割合に鋳込材を
調整し、入口より内部の方が大きな内孔径を有する浸漬
ノズル形状の成形体を得るため、木型、発泡樹脂中子の
型枠内に鋳込み乾燥後焼成した。

勿論中子は焼失し、一体物としてノズルを得たそ・＊の
物性値を第６表に示す。

この結果ラバープレス品と同等の物性を有する特殊形状
のものが一体物として得られた。

ここに木型を用いたのは目砂性を有するエチルシリケー
ト結合材を使ったからである。

尚この様な特殊形状のものは、金属製中子を用いる従来
のラバープレス成形では中子の抜型ができず、一体物と
しては製造できない。

実施例 ４ 第７表に示した造粒骨材の配合物を８００ｋｙ／ｉの圧
力でブ田ンクに成形し、乾燥、粉砕、篩分けて得た骨材
とエポキシ樹脂結合材とを第７表鋳込材の配合割合で調
製し鋳込材を作った。

この鋳込材を４０Ｘ４０Ｘ１６０ｍｍの金型内に鋳込み
成形、脱型、乾燥してテストピースを得た。

乾燥後の物性値を第７表に示す。

一方比較品として第７表に示す如き造粒骨材を使用しな
い配合割合にて鋳込材を調整し、本発明品と同様に金型
に鋳込み成形乾燥後その物性を測定した。

その結果、比較品は鋳込可能な鋳込材にするためにエポ
キシ樹脂２２ｗｔ％の添加を必要とした。

更に本発明品の方が充填度、圧縮強さにおいても良好で
あった。

実施例 ５ 第８表に示す造粒骨材の配合割合の混練物を成形圧６０
０ｋｇ／ｃｆｉＬで皿形形状に成形し、１００℃で乾燥
後粉砕、篩分けして得た骨材を用い、第８表に示す鋳込
材の配合割合に鋳込材を調整し浸漬ノズル形状の石膏型
に鋳込成形、乾燥後１０００℃にて焼成した。

比較品としては従来の溶融シリカ質鋳込品を挙げた、そ
の夫々の物性値を第８表に示したが、本発明品すなわち
造粒黒鉛を配合したことによって溶融シリカ質ノズルの
最大欠点である高マンガン鋼に対する耐食性が著しく改
良された。

他の物性についても略同等の品質を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 黒鉛単味あるいは黒鉛を５ｗｔ％以上含む配合物に
   結合材を添加して加圧成形後乾燥粉砕して得られた造粒
   物を骨材となし、この骨材に結合材を加え必要により他
   の骨材および添加材を添加して、鋳込成形することを特
   徴とする黒鉛含有耐火物の製造方法。