JPS60264356A - プレス成形用炭素質耐火性組成物 - 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、炭素質耐火性組成物、特に異形れんが（５ｈ
ａｐｅｓ　）にプレスするに適した炭素質耐火性組成物
に関する。

カーボングラツク、黒鉛などの他の炭素質材料を官有し
てもよいピンチ結合剤をもって結合された耐火性骨材（
例えば耐火性ペリクレース粒子）の組成物をプレスする
ことによって耐火れんがを形成することは既知である。

スランピングおよび破壊することなく取扱いおよび出荷
に適当な強度を有するプレスれんがを形成するために、
通例高軟化点（例えば１１０℃）を有する結合用ピンチ
を用いる。このことは、冷却した場合に、硬化して強固
な凝集性れんがを形成する熱骨材／ピッチ混合物をもっ
てれんがを成形（プレス）しなければならないことを意
味する。

近年、種々の理由１例えば熱ピッチ混合物をも・、１．
　って加工するのを避けるために、結合剤として合成樹
脂１例えばフェノールホルムアルデヒド樹脂を用いるの
が慣例となっている。これらの樹脂は、室温において液
体形で使用されてれんがを成形でき、次いで例えば１１
０℃から６００°Ｃまでの温度において加熱することに
よシ硬化して１強固な固い耐火性異形れんが全形成する
。

これらの製品は、高温において焼成することなく使用に
供されるがこれらの製品は５００℃までの温度において
焼もどしでき、希には、ｉｏｏ。

℃までの温度においてコークス化できる。高温に上昇さ
れる炉中で使用される場合、れんがコークス中の炭素質
材料は、炭素結合剤を形成する。

黒鉛を官有する耐火物中においてタールまたはピンチ結
合剤の代わシに合成樹脂結合剤を用いた場合に、この置
換によってれんかに、低密度、島気孔率および低強度が
住じることが分かった。換言すれば、マ）　ＩＪノクス
による粒子の結合は、先行技術の組成物においてピンチ
の代わシに直接樹脂を用いた場合に一般に一層劣ってい
た。

本発明は、この問題に対する解決を志向している。百い
換えると、本発明によって、樹脂で結合された黒鉛官有
耐火性組成物を、黒鉛ｔ　Ｓ−有する。

先行のタールまたはピッチで結合された耐火物と同様の
高密度、および高強度、および低気孔率を有するれんか
に成形することができる。さらに。

本発明は、コールタール　ピッチのような天然樹脂をも
って結合された黒鉛状耐火れんがの性質をも向上させる
点においてこれ以上の用途を有する。

前記の問題は、（Ａ）実質的にすべてが０．１５ｍｍよ
シ粗い（＋１００メツシユ）耐火性酸化物骨材６０％か
ら９０係まで、および（Ｂ）実質的にすべてが０．４ｍ
ｍよシ細かい（−６５メツシユ）黒鉛２チから６０％ま
で、樹脂２チから８係までおよび他の炭素材料０チから
６優までの炭素質マトリックスから本質的にな）、前記
マトリックスが酸化物耐火性材料を実質的に含まず、百
分率はすべて組成物の全重量当たり重量百分率である、
異形れんがプレス用炭素質耐火性組成物を用いることに
よって解決される。

本発明の実施において使用される耐火性骨材は。

任意のこのような既知の材料１例えば板状アルミナ、か
焼フリントクレーなどであってもよい。しかしながら１
本発明はべりクレーズ耐火性骨材を用いて最も有効であ
る。％に好ましい骨材は、ＭｇＯ少なくとも９５チを含
有するペリクレースである。

一般に、骨材は、既知の原理によって分粒されて、最大
の充てんおよび密度を得る。しかしながら１本発明の実
施におして、骨材の分粒は、従来の酸化物耐火物のもの
とは異なる。従来の耐火物においては、骨材の分粒は５
例えば４．７關または６．７　ｔｎｘ　（−４メツシユ
または一６メツシユ）の最大粒径から４４ミクロンよシ
細かい（−３２５メツシユ）材料、いわゆる超分粒材料
またはボールミル微粉までの範囲にある。この４４ミク
ロンよシ細かい材料は、従来の組成物においては耐火性
骨材の全重量の１５係または２０チの大量であｐ得る。

また一方では１本発明において、酸化物耐火性骨材は、
すべて０．１５關（Ｉ　Ｄ　Ｏメツシュ）よシ粗く、好
ましくは０．２龍（６５メツシユ）よυ粗く、最も好ま
しくは、０．４關（６５メツシユ）よシ細かい材料を含
有しない。酸化物耐火性骨材がこれらの一層粗い粒度に
限定され、しかもマトリックス材料が炭素質材料から完
全になる場合、ぎノチ結合剤の代わシに合成樹脂結合剤
の使用において本来直面する低密度および低強度の問題
は克服される。

樹脂は、任意のこのような材料であってもよいが、はじ
めは液体であシ、成形工程中液体で存在するが、次いで
環境温度または限られた加熱下、例えば１１０℃から６
００℃までの温度の何れかで硬化する合成樹脂が好まし
い。樹脂の特に好ましい形態ハ、フェノール　ホルムア
ルデヒド樹脂の１種である。これらはＭａ、ｒｋ−Ｇａ
ｙｌｏｒｄによる工［フェノ−リック・レジンズ（Ｐｈ
ｅｎｏｌｉｃ　Ｒｅ５ｉｎｓ）Ｊ、Ｉｔ　についての論
文に詳述されている。

本発明は、フェノール樹脂のような合成樹脂を用イて特
に有効であるが、コールタール　ピッチのような「天然
」樹脂をもっても使用できる。

「樹脂」の用語は、本明細書および特許請求の範囲にお
いて使用される場合、このような材料を含むように意図
されている。

使用される黒鉛は、任意のこのような材料、好ましくは
高純度の材料、すなわち灰分１０％未満。

最も好ましくは「）ん状黒鉛」として知られる型の材料
である。

本発明のれんがのマトリックスは、他の炭素質材料、例
えばサーマルブランクまたはファーネスグラツク、粉砕
無煙炭、粉砕コークスなどを含有し得る。

耐火異形れんがは、種々の成分を、例えばアイリフ　ヒ
（Ｅｉｒｉｃｈ　）またはマラー（Ｍｕｌｌｅｒ　）ミ
キサー中で混合し、組成物を１例えば機械プレスで圧力
１４００ｋｇ／ｃＩｎ２（２０，０００ｐｓｉ　）まで
において異形れんかにプレスすることによって１本発明
の組成物から製造される。このようにして形成されたれ
んがは、硬化されるかまたはこれらのれんがは、例えば
温度１８０℃への穏やかな加熱に供されて樹脂結合剤の
硬化が促進される。このれんがは、次すで炉構造、例え
ば塩基性酸素炉において用いる使用者に出荷される。本
発明の使用は、黒鉛含有れんがのプレスが非常に困難で
あることが分かった機械プレスまたはトグルゾレスを用
いる場合に特に有利である。

見 第１表は、その若干が本発明の範囲内である種種の組成
物を示す。とシわけ１組成物３　、４　、６゜７．８お
よび９は本発明の範囲内であシ、他の組成物は比較組成
物である。

例において使用される骨材は、下記の代表的化学組成Ｏ
ａ０２．３　％　、　５ｉ０２　０−８　’ｉｒ　、　
ＡＪ２ｏ３０−２　％、Ｆｅ２Ｏ３０，２’１６　、　
Ｂ２Ｏ３０，０３％および差にょるＭｇＯ９６，５％を
有するペリクレースである。第１表において、種々の粒
度についての百分率量は、粒子の全重量に基づき、これ
に対して、他成分の量は重量部に基づいている。

使用された黒鉛は、アズベリー・グラフアイトミルズ・
インコーホレーテッド（ＡｓｂｕｒｙＧｒａｐｈｉｔｅ
　Ｍｉｌｌｓ、工ｎｃ、　）製のシん状黒鉛であシ、第
１表において示された種々の数字は製造業者によって当
てられた銘柄名称である。代表的には、黒鉛は、灰分８
チを有し、残部は炭素である。カーがングラツクは、サ
ーマルブランクであシ。

Ｎ８　銘柄バカＭクト・コーポレーション（０ａｂｏｔ
Ｏｏｒｐ、　）製であ＃）、ＭＴはアール・ティー・パ
ンデルビルト（Ｒ，Ｔ、　Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ　）製
である。代表的には、これらは石油または天然ガスの熱
分解によって製造された炭素合量９７チより大のほぼ球
形粒子の骨材である。

ｈ　石　＝　４　（Ｎ　〜 ’ｏｕ’＋ １へ ＼ 鼻　−＊　寧　＊　事　刺　−凡 俗　１＋　＋　Ｉ＋　ｌ　１！１６ 緬　尊　礒　Ｉ Ｉ！　畷　タ ＝ ＾　Ｑ ＊ 冊　− 刺　呻−叫−仲区　４　ｌ−Ｉ　’ｆｃ　ｈ　−）嵌 乍 場　厚　運　〇　−＃ｍ　家 結合剤については、使用されるピッチは、軟化点（ｃｕ
ｂｅ−ｉｎ−ａｉｒ　ｅｑｕｉｖａｌ、ｅｎｔ　）　１
１６℃のコールタールピッチであわ、樹脂は［デュライ
ト（Ｄｕｒｉｔｅ　）　Ｊの名称の下にボーデン・ケミ
カル・カンパ＝　−（Ｂｏｒｄｅｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　Ｃｏｍｐａｎｙ　）によって販売されているフェノー
ル　ホルムアルデヒげ液体結合用樹脂であった。この樹
脂は、７７°Ｆ（２５℃）において粘度２５０　ｃｐｓ
から６５０ｃｐｓまでおよび１２１℃におけるｒル化時
間６２分から４０分までを有する。ピンチ結合剤の場合
に加えられる硫黄は、硫黄華の硫黄の非常に微粉形であ
った。

第１表において、嵩密度は、れんががプレスを出る時に
測定されたｌｂ　／　ｆｔ”で与えられ、冷破壊係数（
０ＭＯＲ）は、＃ｂｚｌｎ、２で与えられ、かつ硬化後
に測定され、見掛は気孔率は、コークス化後に測定され
た容量係でおり、音速は、硬化され・、・１１：　たれ
んかの長さくＬ）、幅（Ｗ）および厚さくＴ）に沿って
測定されたｆｔ　／　ｓｅａである。

組成物１は、先行技術のタールをもって結合されたペリ
クレース耐火れんがの桟表である比較組成物である。分
かるように、この組成物１は４４ミクロンより細かい（
−３２５メツシユ）Ｉ−１１の実質的量（１７％）を含
有する。組成物２は、他の比較例であり、４４ミクロン
より小さい材料の量が組成物１におけるよシも著しく少
ないとは言え、ピッチ結合剤の代わりに合成樹脂結合剤
を直接用いることによって、密度および強度が著しく減
少することが分かる。

前記の組成物は、本発明によって製造された組成物６お
よび４と比較される。第１表から分かるように、０．４
１５ｍよυ細かいすべてのペリクレース骨材はこれらの
組成物から除かれた。この変化によって２組成物２と比
較して大きい密度、組成物１から製造されたれんがと全
く類似の密度のれんがを生じた。組成物６と組成物４の
差は、ペリクレース骨材の最大粒度であり、組成物６は
、すべて４．７ｍｍよシ小さい骨材を含有し、（ｉｆｌ
成物尋物４０龍の大きい骨材を含有する。

組成物の数種についての第１表に示す音速は。

骨材粒子を結合し合う強固さまたは強さの指標であり、
一層高い音速は一層良好な結合を示す。分かるように１
組成物４の音速は、組成物２のものよシ著しく大きい。

組成物６は１本発明の分粒を有するピンチで結合された
れんがであり１組成物５と比較して、得られた性質の向
上が分かる。

組成物７，８および９は、また１本発明の範囲内であり
１組成物７および８は、残存炭素含量約１９％を生じる
に十分な炭質材料全盲し、一方組成物９の残存炭素含量
は約６０％である。

これらのすべてのれんがの残存炭素含量は、れんがを採
り、このれんがを密閉容器中で炭素顆粒に充てんし、温
度９７０℃に６時間加熱してこのれんがをコークス化し
１次いで冷却後にコークス化したれんがを秤量すること
によって測定する。

次いで、試験片を燃やして全炭素を焼き尽くし再び秤量
して、２つの重量の差は、コークス化したれんがの残存
炭素のｆｊｋを示す。

性質を第１表に示すれんがは１Ｍ合剤が樹脂またはピッ
チであるかによって、マラーミキサーまたはアイリッヒ
ミキサーで７分または８分、示された成分を混合し１次
いで得られた混合物を、組成物によって、圧力５００　
Ｑ　ｐｓｉから２０，０００ｐｓｉまで（３５０ｋｇ７
ｃｍ２から１４００　ｋｇ／ｃｍ２’１で）においてボ
イＰ・エックス（，５ｏｙｄＸ　）プレ２、中でプレス
することによって製造された。

前記の例から、０．２朋より細かい耐火性酸化物骨材の
除去、好ましくは０．４ｍｍより細かい骨相の除去によ
って、一層細かい部分またはマトリックス部分に酸化物
耐火材料を含有する同じ組成物と比較して樹脂で結合さ
れた生成物について一層高密度を生じることが分かる。

定量測定できる性質の向上の他に１本発明の組成物の岩
石分類試験によって１本発明の組成物は微細な酸化物粒
子を有する組成物よりも良好な結合剤の連続性および粒
子の圧縮を有することが分かる。またプレス時に、微細
な酸化物材料を含有する組成物を用いてひび割れのない
れんがを得ることは不可能ではないにしても非常に困難
であるが、−力木発明による組成物は、ひび割れせずに
非常に良好にプレスされた。

本明細書および特許請求の範囲において、気孔率が容量
優で示された以外は、特記しなｈ限多、百分率および部
は重量による。本明細書に示すメツシュの大きさは１編
集長Ｊｏｈｎ　Ｈ，Ｆｅｒｒｙによるケミカル・エンジ
ニアズ・ハンドズック（Ｏｈｅｍｉｃａｌ　Ｂｎｇｉｎ
ｅｅｒｓ’　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　）　、第６版。

１９５０、マグロ−ヒル・ブック・カンパニー発行、第
９６６頁に定義されたタイラー標準ふるいの大きさであ
る。例えば、１００メツシユのふるい目の開きは１４７
ミクロンに相当し、６２５メツシユは４４ミクロンに相
当する。鉱物成分の分析は、単純酸化物、例えばＭｇＯ
および５１０２として示されて、普通の方法で報告され
るが、成分は。

種々の組み合わせにおいて１例えばケイ酸マグネシウム
として実際に存在し得る。

代理人　浅　村　皓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　（Ａ）実質的にすべてが０．１５ｍｍより粗い
   耐火性酸化物骨材６０係から９０チまで、および（Ｂ）
   実質的にすべてが３．４ｍｍより細かい黒鉛２％から３
   ０％まで、樹脂２チから８係までおよび他の炭素材料０
   チから６％までの炭素質マトリックスから本質的になり
   、前記マトリックスが酸化物耐火性材ｆ４を実質的に含
   まず、百分率はすべて組成物の全重量尚た９重量百分率
   である、１ｉｄｊｆｓれんがプレス用炭質耐火性組成物
   。 （２）黒鉛がシん状黒鉛である。特許請求の範囲第１項
   に従う組成物。 （３）　ｍ脂が、フェノールホルムアルデヒド樹脂であ
   る。特許請求の範囲第１項に従う組成物。 （４）黒鉛が、りん状黒鉛である。特許請求の範囲第６
   項に従う組成物。 （５ン　骨材がペリクレースである。特許請求の範囲第
   １項、第２項、第６項または第４項に従う組成物。 （６）ペリクレースがＭｇＯ少なくとも９５％を特徴す
   る特許請求の範囲第５項に従う組成物。 （７）骨相がすべて０．２ｍｍより粗い、特許請求の範
   囲第１項、第２項、第６項または第４項に従う組成物。 （８）骨材がすべて０．４朋より粗い、特許請求の範囲
   第１項、第２項、第６項または第４項に従う組成物。 （９）　−１１−材がペリクレースである、特許請求の
   範囲第７項に従う組成物。 ０（！　骨材がペリクレースである、特許請求の範囲第
   ８項に従う組成物。 ０η　骨材かＭｇＯ少なくとも９５俤を合有するペリク
   レースである。特許請求の範囲第９項に従う組成物。 Ｑ望　骨材がＭｇＯ少なくとも９５％全官有するペリク
   レースである、特許請求の範囲第１０項に従う組成物。