JPS61136966A

JPS61136966A - 不焼成炭素含有煉瓦の製造方法

Info

Publication number: JPS61136966A
Application number: JP59256187A
Authority: JP
Inventors: 古川　邦男; 松村　龍雄
Original assignee: Harima Refractories Co Ltd
Current assignee: Harima Refractories Co Ltd
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1984-12-03
Publication date: 1986-06-24
Also published as: JPH0475184B2

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】（産業上の利用分野）本発明は熱衝撃あるいは熱膨張応力による亀裂が発生し
にく一１亀裂が発生しても剥離しない炭素含有、耐火物
の製造方法に関するものである。

（従来の技術）炭素は酸化物と反応しにく＼、溶融金属に濡れにくいな
どの性質により、他の耐火原料と組み合わせた炭素含有
耐火物として優れた耐用性を示し各種溶融金属容器の内
張材料、あるいは連続鋳造用部材として広く用いられて
いる。

（発明が解決しようとする問題点）この種の耐大物としては有機結合剤を使用し成形した耐
火物が多く用いられている。これらの不焼成煉瓦の内タ
ールピッチまたは、熱可塑性樹脂で結合したものでは１
００〜８００℃で結合剤が溶融するため強度が低下する
。熱硬化性樹脂を熱硬化させたもので結合し）こ耐火物
では溶融はしないもの１５００〜７００℃の温度範囲で
炭素化する過程で強度が低下する。このため不焼成耐火
物は熱衝撃、あるいは熱膨張応力によって変形したり、
亀裂を発生し剥離する場合もある。

このような現象は、例えば鋼を製造する転炉の側壁に使
用されるマグネシアカーボン煉瓦に認められる。また有
機結合剤が炭素化する過程でクリープ変形しやすくなる
ため高温での熱膨張でクリープ変形が吸収され冷却され
たときに目地が開く現象がある。これに熱衝撃が加えら
れて亀裂が発生すると容易に剥離する。このような現象
は溶鋼の真空脱ガス処理容器あるいは取鍋で観察される
。

この対策として成形した耐大物を８００℃以上の温度で
焼成して焼成品とすることも行なわれる。

しかしながら、これでも熱衝撃条件が厳しい場合には割
れることがある。例えば、鋼の連続鋳造に使用されるア
ルミナ・カーボン質のノズルは高温の溶鋼に浸漬される
ため熱衝撃によって割れるので、通常はノズルを予熱し
て使用しているが、この間にカーボンが酸化される危険
性がある。

亀裂発生による剥離を防ぐ対策として炭素含有耐大物の
一種であるマグネシア・カーボン煉瓦に金属繊維を添加
することは既に特開昭５４−１８０６０８号で提案され
ている。鋼線の添加により、熱衝撃で亀裂が発生しても
そこからの剥離を防止するものである。しかしながら、
鋼線は炭化あるいは酸化されて酸化鉄になるため多量の
添加は煉瓦の耐食性を低下させる。

熱間強度を高める手段としてはアルミニウム、シリコン
などの金属粉末の添加が知られている。

例えば特開昭５４−１６８９１８号、特開昭５５−１０
７７４９号のとおりである。これらの金属粉末の中でも
アルミニウムが最も効果的である。しかしながらアルミ
ニウムが炭素と反応してアルミニウム・カーバイト（Ａ
Ｉ、Ｃ，）を生成することによる強度発現は９００℃以
上であるので３００〜７００℃では効果がない。

（問題点を解決するための手段）本発明はアルミニウム短繊維の添加で従来の炭素含有耐
火物がもつ上記の欠点を一挙に解決したものである。

第１発明の特徴とするところは炭素を５〜５Ｑｗｔ・％
含有する耐火原料に有機結合剤を加えてなる配合物にア
ルミニウム短繊維を０．１〜３Ｑｗｔ・％添加して成形
した後熱処理する炭素含有耐火物の製造方法である。

第２発明は第１発明に更に金属粉末を添加してその効果
を高めたものである。以下に本発明を更に詳しく説明す
る。

本発明に使用する各種原料の具体的種類とその好ましい
割合は次のとおりである。

まず炭素原料は大きく分けて天然品と人造品とがある。

前者はさらに鱗状黒鉛と土状黒鉛に分けられる。後者は
ピッチコークス、電極屑、熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛な
どである。これらの何れでも使用できるが、充填性、品
質、経済性など考えあわせると天然の鱗状黒鉛が最も好
ましい。その耐火原料中に占める割合は５ｗｔ・％以下
では耐食性・熱衝撃性の効果が得られず、６Ｑｗｔ・％
を超えると耐酸化性、対摩耗性に劣る。さらに好ましく
は１０〜５Ｑ　ｗｔ・％である。

炭素以外の耐火原料は特に限定するものではないが、例
えばマグネシア、ドロマイト、カルシ乙スピネル、合成
マグクロ、ピクロクロマイト、アルミナ、ムライト、ジ
ルコン、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、炭化はう素
などから選ばれる一種又は二種以上を主として使用する
。またこれらを主材とした煉瓦屑も使用できる。粒度は
用途に樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂
、タールピッチ、クマロン樹脂などから選ばれる一種又
は二種以上を使用する。中でもフェノール樹脂、タール
ピッチが賞月される。上記耐火原料に対する好ましい添
加割合は外掛３〜１５ｗｔ・％である。

アルミニウム短繊維の材質はアルミニウム、あるいはこ
れにＭｇ、　Ｓｉ、　Ｍｎなどが組み合わされる純度９
０％以上のアルミニウム合金とする。繊維の好ましい寸
法は直径０．０１〜３１Ｗ１程度、長さ２〜５０１１＋
１１の短繊維とする。この範囲内で長短混合して使用し
てもよい。アルミニウム短繊維の添加割合は前記耐火原
料に対する外掛でＱ、　ｌ　ｗｔ・％未満では添加によ
る効果が得られず、３Ｑｗｔ・％を超えると成形が困難
となり良好な成形体が得られない。

第二発明に於いては更に金属粉末を添加する。

金属粉末としては例えばアルミニウム、シリコン、アル
ミニウムマグネシウム合金、アルミニウムシリコン合金
、フェロシリコン、カルシウムシリコンの粒度０．５■
以下のものを使用する。これらの金属は低温度でアルミ
ニウム短繊維の表面に融着してスサ効果を促進するが、
１５％以上では高温で生成するときの容積収縮のために
耐火物の組織を劣化させるので好ましくは１〜１，０％
である。

前記の炭素原料、その他の耐火原料、有機結合剤、アル
ミニウム短繊維、金属粉末を混合、混練した後、所定の
形状に成形する。成形方法としては通常の一軸加圧成形
の他に、ラバープレス、抜き出し成形（押出し成形）等
も使用できる。成形した素地を不焼成品の場合には１０
０〜４００℃で熱処理する。これによってタールあるい
は樹脂中の揮発分を除去し強度を発現させる。また熱硬
化性樹脂の場合にはこれによって熱硬化が起こり強度が
発現する。

焼成品はさらに８００℃以上好ましくは９００〜１５０
０′ｃの高温度に熱処理することによって有機樹脂結合
から炭素結合を形成させる。

発生による剥落を防ぐことができる。これは繊維のスサ
的作用によるものと思われる。アルミニウム短繊維は高
温で酸化されると高融点のＡＩ、０．になり、従来の鋼
繊維を使用した場合のように耐蝕性が著しく低下するこ
ともない。またアルミニウム短繊維は高温で周囲の炭素
と反応して高融点（２２００′Ｃ）のＡＩ、Ｃ，を生成
するので高温に於いてもその効果は持続される。

金属粉末を添加した第二発明ではアルミニウム短繊維の
表面に金属粉末が融着しスサ作用を高める。アルミニウ
ム粉末は高温でアルミニウム短繊維と同時にＡ１４０．
を生成する。アルミニウム・マグネシウム合金の場合に
はＡＩ、Ｃ，と同時に陶を生成する。これは直ちにＭｇ
Ｏになって繊維の周囲を充填し繊維とマトリックスの結
合を強めるものと推定される。シリコン、フェロシリコ
ン、カルシウムシリコンは何れもアルミニウム短繊維と
融着した後、高温で炭化珪素を生成しスサ作用を高める
。

（実施例）結合剤はいずれも耐火原料に対してフェノール樹脂を外
掛で５　ｗｔ−％添加し１ｏｏｏ　ｘで加圧成形後、２
００′ｃＸ２４時間で熱処理した。本発明の黒２は更に
１１００　Ｘ　２４時間高温で熱処理したのちタール含
浸したものである。

第１表において ※１．アルミニウム短Ｊｉ１Ｍはアルミニウム純度的９
９ｗｔ−％で直径０．２５　Ｘ長さ８露。

※２．アルミニウムマグネシウム合金短ｍ維は樹を５　
ｗｔ−％含有し直径０．１　ＩＩＩＩ　Ｘ長さ１５１ｍ
１１０※３゜ステンレス鋼短繊維は８　Ｕ　Ｓ　−４３
０，直径ｏ、　ａ　ｍ　ｘ長さ１ＯＩＩＩｌ１０※４曲
げ強さは４０　Ｘ　４０　Ｘ　１６０■の試験片を切り
出し、ス、パン１００１１ｍ＋で常温下で測定。

※５〜７熱間曲げ強さは、※３．と同じサイズの試験片
を不活性ガス通した雰囲気下で各温度で１５分保定後測
定 ※８．スポーリングは５０　Ｘ　５０　Ｘ　２８０　ｍ
１ｍ試験片を※９．耐食性は回転浸食試験により測定。

侵食材は鋼片と転炉スラグを１：１の重量比で使用。ｍ
度は１７５０で。

本発明品は何れも６００　ｔにおける強度が強くスポー
リングで亀裂を発生しないか、発生しても剥離しない。

比較例ＡＩはスポーリング試験で剥離した。比較例遥２
は剥離はしないが耐食性が劣る。

第２表はマグネシア・黒鉛・炭化珪素質不焼成煉瓦にア
ルミニウム類ａｍを添加した本発明実施例と比較例であ
る。何れもフェノール樹脂を耐火原料に対する外掛５ｗ
ト％添加し、１０００　Ｖで加圧成形後、２５０　’ｃ
　Ｘ　２４時間の加熱処理を行なったものであるが、本
発明品は６００℃の熱間強度が強くスポーリング試験で
亀裂を発生しないことがわかる。

実施例２第３表にアルミナ・炭化珪素・炭素質煉瓦についての試
験結果を示す。第８表に示す配合割合で混練した後１０
００υの圧力で成形し２００で×２４時間熱処理した。

実験方法は実施例と同じであるが侵食試験に用いるスラ
グは混銑車スラグとし、温度は１４００　′Ｃとした。

本発明品は６００℃における強度が比較例点ｌより強く
スポーリング試験で割れない。比較例点２はスポーリン
グには優れているが、侵食試験での溶損が大きい。

実施例３゜鋼の連続鋳造に使用するアルミナカーボン質ノズルを製
造した。第４表に示す配合割合のものを混練した後、ラ
バープレスで浸漬ノズル形状に１２００　Ｍの圧力で成
形し、ついで還元雰囲気下で１０００でで焼成した。ス
ポーリング試験はノズル形゛状そのままを大型高周波誘
導炉を用いて溶解した１６００℃の溶鋼中に１０分浸漬
して引き上げて観察した。比較例のものは溶融シリカを
配合していない應１．は亀裂発生部分から剥落した。又
溶融シリカを配合した／ｒａ　２．３．は何れも亀裂を
発生したのに対して、本発明品では溶融シリカを配合し
ていない應１．は亀裂は発生したが剥落はせず又溶融シ
リカを配合した／ｆ’ａ　２．８．は全く亀裂を発生し
なかった。

（効果）アルミニウム短繊維のスサ的作用によって本発明の炭素
含有耐火物は熱衝撃や熱膨張応力による亀裂を発生しに
く５、また亀裂を発生しても剥離を起しにくい。

以上により本発明品は転炉、取鍋、混銑炉、電気炉、真
空脱ガス槽、連続鋳造用ノズルなどの特に熱衝撃条件の
苛酷な部位の内張り材として好適である。

例えば転炉に使用するマグネシアカーボン煉瓦では築造
後、昇温するとき−に温度上昇が速いと煉瓦の稼動面が
剥離する現象があり炉寿命を低下させる。ゆるやかな昇
温は能率を低下させる。これに対して本発明品では急速
な昇温でも全く剥離しない。

特許出願人　播磨耐大煉瓦株式会社手続補正書く自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭素を５〜６０％含有する耐火原料に有機結合剤
を加えてなる配合物にアルミニウム短繊維を前記耐火原
料に対して０．１〜３０ｗｔ．％添加して成形した後、
熱処理する炭素含有耐火物の製造方法。
（２）熱処理の温度が１００〜４００℃である特許請求
の範囲第１項記載の方法。
（３）熱処理の温度が８００〜１５００℃である特許請
求の範囲第１項記載の方法。
（４）炭素を６〜１０ｗｔ．％含有する耐火原料にアル
ミニウム短繊維を０．１〜８０Ｗｔ、％、金属粉末を１
５％以下添加し、混練成形した後熱処理した炭素含有耐
火物の製造方法。
（５）熱処理の温度が１００〜４００℃である特許請求
の範囲第４項記載の方法。
（６）熱処理の温度が８００〜１５００℃である特許請
求の範囲第１項記載の方法。