JPS6138146B2 - - Google Patents

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JPS6138146B2
JPS6138146B2 JP54172049A JP17204979A JPS6138146B2 JP S6138146 B2 JPS6138146 B2 JP S6138146B2 JP 54172049 A JP54172049 A JP 54172049A JP 17204979 A JP17204979 A JP 17204979A JP S6138146 B2 JPS6138146 B2 JP S6138146B2
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JP
Japan
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weight
carbon
fine powder
aluminum
less
Prior art date
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Expired
Application number
JP54172049A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5696781A (en
Inventor
Hiroshi Kano
Toshihiko Iwata
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Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kurosaki Refractories Co Ltd filed Critical Kurosaki Refractories Co Ltd
Priority to JP17204979A priority Critical patent/JPS5696781A/en
Publication of JPS5696781A publication Critical patent/JPS5696781A/en
Publication of JPS6138146B2 publication Critical patent/JPS6138146B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は高耐食性合成耐火物及び耐火原料に関
し詳しくは溶融スラグに対してのみならず溶融鉄
に対しても優れた耐食性を有し、高温における耐
酸化性に優れ、しかも耐火物として使用した場合
に高強度を発現せしめる合成耐火物及び耐火原料
に関するものである。 最近の耐火物を使用する工業においては技術革
新、操業技術の苛酷化等により、耐火物の耐食性
に対する要求は益々高まつてきている。例えば製
鉄業界においては製造コストの低減と品質の安定
化を目的とした連続鋳造比率の向上、鋼品質の高
級化と多様化に伴う取鍋内精練等が挙げられ、こ
れらに使用される耐火物に対しては従来以上の耐
用性と安定性が要求されるようになつた。 具体的に説明すれば、連続鋳造比率の向上は将
来多連鋳化、高速鋳造化へ進むことが予想され、
これらが進めば進む程耐火物に対してはより以上
の高耐用性が要求される。また取鍋内精練の頻度
の増加に伴い鋼の高温度化或いは炉材に対して侵
食性の強い特殊鋼の増加等により耐火物の耐用性
が著しく低下するので、耐火物はさらに高耐用性
であることが望まれる。これらの要求に対して従
来から用いられている耐火原料、例えばマグネシ
ア,酸化クロム,ドロマイト,スピネル,アルミ
ナ,シリカ,炭素,炭化珪素,窒化珪素等を単体
もしくは組合わせて高耐用性化が試みられている
が、塩基性材料では耐スポリング性の点で、炭素
系材料では耐酸化性と耐摩耗性の点で、またその
他の材料では化学的な耐食性の点で、必ずしも上
記の要求を満足するには至つていないのが現状で
ある。耐用性を向上させる一つの要素として耐食
性の向上が挙げられるが、発明者等はこの点に注
目し、上記の欠点を克服すべく種々検討した結果
従来にはない全く新しい耐火物及び耐火原料を見
い出し、これの合成方法を確立した。本発明によ
る合成耐火物及び耐火原料は炭化珪素,窒化アル
ミニウム,炭化アルミニウム,酸化アルミニウム
及び余剰の炭素から成り、これらを顕微鏡的に見
た場合に混在して存在しており、優れた耐食性と
耐酸化性を有し、耐火物に使用した場合に高強度
を発現せしめる特性をもつものである。この含ア
ルミニウム非晶質炭素混在炭化珪素材料は熱的な
特性においても通常の炭化珪素に近い熱膨脹率で
優れていると言える。窒化アルミニウム及び炭化
アルミニウムの耐火物工業での利用は非常に少く
本発明者らはこれらの特性を活かして当分野にも
広く利用しようとするものである。以下本発明の
高耐食性合成耐火物及び耐火原料の製造方法を詳
細に説明する。 本発明に使用される珪素源の微粉末Aとしては
金属珪素,珪素合金,有機珪素高分子化合物等が
挙げられ、これらの1種もしくは2種以上が選ば
れる。このとき微粉末Aの珪素含有量は80重量%
(以下%は特記なき限り重量%を示す)以上であ
ることが必要で、これは90重量%未満であると合
成される耐火原料の組成中に不純物、例えばシリ
ケート系の低融物等が多くなり高耐食性原料とし
ての特性が発揮されなくなるからである。また微
粉末Aの粒度を100メツシユ(タイラー以下同
じ)以下とした根拠は、本発明の製造に関して珪
素と炭素或いは窒素との反応性が特に重要であ
り、100メツシユより大きい粒度になると反応性
が低下し、且つ未反応の珪素が残留する危険性が
高くなり、耐食性の低下する原因となるからであ
る。かかる点から100メツシユ以下の粒度が80%
以上の微粉であることが望ましい。 次にアルミニウム源の微粉末Bとしては、アト
マイズ・アルミニウム,スタンプ・アルミニウ
ム,アルミニウムペースト,アルミニウム合金等
が挙げられ、これらの1種もしくは2種以上が選
ばれる。このとき微粉末Bのアルミニウム含有量
は80%以上であることが必要で、これは80%未満
であると合成される耐火原料組成中の炭化アルミ
ニウム,窒化アルミニウム,酸化アルミニウムの
絶対量が減少し、本発明の特徴が損われるばかり
か低融点の不純物が多くなる。また微粉末Bの粒
度を100メツシユ以下とした根拠は本発明の製造
に関してアルミニウムと窒素,炭素,酸素との反
応性が特に重要であり、100メツシユより大きい
粒度になると、その反応性が低下し、且つ本発明
の特徴とする合成原料の微構造組織が得られなく
なり、結局は耐食性が低下する原因となるからで
ある。かかる点から100メツシユ以下の粒度が80
%以上の微粉であることが望ましい。 炭素源の微粉末Cとしては、非晶質炭素、例え
ば石油系のピツチ・コークス,製司コークス,無
煙炭,木炭,カーボン・ブラツク,炭水化物の熱
分解炭素,炭化水素の熱分解炭素等の1種もしく
は2種以上が選ばれる。微粉末Cの炭素含有量は
80%以上が必要で、これを下廻ると金属炭化物或
いは余剰遊離炭素の絶対量が少くなり、組織中に
遊離炭素組織が形成されず、高耐食性耐火原料と
しての特徴である耐食性が損なわれる。さらに微
粉末Cを100メツシユ以下の非晶質炭素とした理
由を次に示す。炭素の溶融鉄に対する溶解性につ
いてみると結晶質の炭素、例えば鱗状黒鉛,土状
黒鉛,人造黒鉛,キツシユ黒鉛,熱分解黒鉛等は
最も溶解性が大きく、非晶質の微粉になるほど溶
解性が水さくなる。また粒度が100メツシユより
大きいと炭素の表面積が小さくなり、珪素或いは
アルミニウムとの反応性が低下するだけでなく、
余剰炭素の分散度も低下する。したがつて、本特
許請求の範囲の非晶質炭素微粉末C以外のものを
使用すると、本発明の特徴である溶融鉄への溶解
性が非常に小さい非晶質炭素から得られる炭化珪
素或いは炭化アルミニウムよりなり、その余剰炭
素が組織内に均一に分布しているような本発明の
特徴が損なわれることになる。 続いて上記の微粉末をA=20〜60%、B=10〜
50%、C=30〜50%の範囲の重量比で且つ合計が
100%になるような割合のA,B,Cを混合す
る。微粉末A,B,Cの重量比を上記のようにし
た根拠はどれかが、別々に20,10又は30%未満で
あると得られる合成原料が炭化珪素及び窒化アル
ミニウム,炭化アルミニウム,酸化アルミニウム
のいずれかと余剰炭素の総合的な特性を示さなく
なり、60又は50%を越えると前記の反応生成物が
偏在してくるために、結果として他の化合物の存
在が少くなるか、無くなることとなり本発明の特
徴である各反応生成物による総合的な特性の発現
という点で劣ることになる。両者の混合は通常の
混合機、例えばV型ミキサ、下廻り混練機、加圧
装置付混練機等を用いて行い、このとき必要に応
じて結合剤、例えば水ガラス及び第一リン酸アル
ミニウム等の無機質結合剤、天然樹脂、合成樹
脂、石油系及び石炭系溶剤、有機珪素高分子化合
物、アルコール、水、糖みつ、デキストリン、パ
ルプ廃液等を任意に添加する。結合剤を全く添加
せずに粉体の状態もしくはタツピング充填して焼
成工程に移つても本発明の合成耐火物又は耐火原
料を得ることができるが、得られる合成原料の密
度、或いは組織を考慮した場合、フリクシヨン・
プレス,オイル・プレス,ボイド・プレス,クラ
ンク・プレス等を用いて加圧成形する方が好まし
い。成形後は常温もしくはドライヤーで乾燥し、
非酸化性雰囲気化にて焼成する。非酸化性雰囲気
としてはアルゴン気流中、窒素ガス気流中、塩化
珪素等の珪素ガス気流中、炭素中での還元雰囲気
等が何れも用いられるが、合成原料の使用目的に
応じた鉱物組成にするために焼成雰囲気を任意に
選ぶことができるが焼成コストの点からは還元雰
囲気焼成法が最も適している。 また炭素中での還元焼成では微量の酸素或いは
窒素を含むことが多く、結果として酸窒化珪素及
び微量の窒化珪素、クリストパライトを生成する
が、これは本発明の特徴を損なう訳ではなく、耐
酸化性の向上に一役を買う働きをする。 この焼成温度は普通1200℃付近よりβ―SiCが
生成しはじめ1700℃付近からα―SiCが生成しは
じめるので焼成温度は1200℃〜1700℃において実
施する。 次に特許請求の範囲第3項で微粉末Cを平均粒
径50mμ以下、N2吸着法による比表面積が50m2
g以上のカーボン・ブラツクと限定した理由を以
下に示す。上記のカーボン・ブラツクは非晶質炭
素の中でも特に溶融鉄に溶解し難く、且つ濡れ難
い性質を有し、しかも単位粒子当り1018〜19個の官
能基をもつなど、化学的にも非常に活性である特
徴をもつため、通常の炭素材料とは全く異なる性
質を有するものである。したがつて本発明の非晶
質炭素の中でも特に優れた特性を示す。カーボ
ン・ブラツクは印刷用インク,塗料,ゴム,炭素
抵抗体等に広く利用されているが、耐火物工業で
の利用はほとんどなく、わずかに特願昭53―
123413号の報告がある程度である。 以上の製造方法で得られる合成クリンカーは一
般に気孔率が高く、用途によつては不都合な場合
があり、これの対策手段としては常法によつて成
形後の素地又は焼成後あるいはその両度に同質又
は類似の含浸剤に含浸することによつて組織の緻
密化をはかる。この場合の含浸剤としては、ピツ
チ,タール,シリカ・ゾル,アルミナ・ゾル,合
成樹脂,有機珪素高分子化合物等が挙げられ、こ
れらから用途に応じて1種もしくは2種以上が選
ばれる。本発明の非酸化性雰囲気で焼成したもの
は、含浸性が著しく低下するため、成形後の段階
(素地)で含浸するのは低気孔率化にはかなり効
果的である。またこのように素地で含浸したもの
は焼成後にも再度フラン樹脂等のより低粘度の含
浸剤を含浸すればその効果は倍増する。 続いて本発明品が後の実施例に示すように高耐
食性,高耐酸化性を示し、且つ耐火物に使用した
ときに高強度を発現せしめる理由について不明な
点もあるが次のように考察される。 本発明の合成耐火原料は主成分として炭化珪素
と炭化アルミニウムもしくは窒化アルミニウム、
副成分として炭素、微量成分として酸化アルミニ
ウム、酸窒化珪素、窒化珪素、サイアロン、クリ
ストパライトの反応焼結により生成された鉱物か
ら成り(ただし、焼成条件により生成される鉱物
の構成は若干異なる)、これらの複雑に絡みあつ
た生成鉱物を余剰の炭素が被覆するような微構造
を有しているもので、溶融鉄に対して非常に濡れ
難く、優れた耐食性と耐酸化性を示す。しかもこ
れらの反応焼結型の鉱物は化学的に活性で、且つ
単位粒子の形状も微細であるために、本発明品を
耐火物の原料として使用した場合、焼結性の良好
な熱間強度の大きい高耐食性の耐火物が得られ
る。次に個々の生成鉱物に関してそれらの特徴を
説明する。炭化珪素(α―SiC)は一般に高融
点、高強度、高熱伝導率、低熱膨脹性及び溶融ス
ラグに対する高耐食性等の優れた特性が知られて
いるが、溶融鉄に対する溶解性が著しく劣る欠点
をもつていた。しかしながら理由については不明
であるが発明者等は非晶質の炭素を炭化珪素の理
論組成より過剰に用いることによつて得られる非
化学量論的な組成の炭化珪素が溶融鉄に対して優
れた耐食性を有することを見い出した。本発明
は、この特殊な炭化珪素を利用するものである。
本発明は主としてその技術法則を根拠として、そ
れに炭素及び炭化アルミニウム又は窒化アルミニ
ウム等を組み合せた点に特徴を有するものであ
る。炭化アルミニウムに関しては文献も少く不明
な点もあるが高融点で通常の金属炭化物とほぼ類
似した特性をもつと考えられる。また空気中で加
熱されたとき表面に酸化アルミニウム被膜を形成
し、それ以上酸化が進行しない。窒化アルミニウ
ムに関しては機械的、熱的、化学的特性に優れて
いると言われ比較的低温で生成し易く、酸化及び
還元雰囲気下でも酸化アルミニウム,Al2OCの被
膜を形成し、安定である。 次に炭素に関しては衆知の通り非酸化性雰囲気
下では特に優れた耐火材料と言える。本発明では
合成後の原料組成中に余剰炭素が含まれることを
特徴とし、合成原料の配合組成をそのように調整
する必要がある。また前記したように溶融鉄に対
する溶解性は、非晶質で且つ微粉であるほど小さ
く、その余剰炭素が合成原料組成中に均一に分散
しているほどその特徴が発揮される。 また微量成分として生成される鉱物について、
酸化アルミニウムは衆知の如く耐火火材料として
優れており、窒化珪素、サイアロンは近年多くの
報告があり、同様に優れた耐火材料として知られ
ている。酸窒化珪素,クリストパライトについて
は空気中で加熱されたとき空気との接触面にかな
り粘度の高いガラス相が生じ酸化を進行させない
ような働きをする。一般にはガラス相を生成し易
い耐火物は耐食性に弱いと言われているが、本発
明の場合、酸素と接しない限りガラス相を生成す
ることはなく酸素と接してガラスを生成した場合
でも微細な余剰炭素がフイラーとなるため粘度の
高いガラスとなりコーテイング効果が発揮され
る。 したがつて、本発明による合成耐火原料は、以
上のような特徴をもつ反応焼結による合成鉱物が
複雑に絡み合つた複合組織をもち、個々の特性を
相剰的に発揮するものである。 以上のようにして製造された合成耐火物は、成
型、焼成された製品そのものが高耐食性合成耐火
物であると同時に、焼成物を所要の粒度に粉砕し
て高耐食性部分の合成耐火物の原料坏土組成物と
して使用することもできる。 具体的な実施例をもつて以下に説明する。 実施例 1 本発明における珪素,炭素,アルミニウムの混
合比率と品質との関係を表1に示す。符号1〜4
のサンプルの作製にあたつては表1に示す配合を
高速アイリツヒ・ミキサーにて混合し、オイル・
プレスにて880Kg/cm2の成形圧で並型れんがを成
型してコークス中に埋め込んで1450℃で10時間焼
成した。続いてその焼成れんがを0.2mm以下の粒
度に粉砕し、フエノール樹脂を添加して混練した
後、500Kg/cm2の成形圧で150×20×20mm形状のサ
ンプルを成形した。これをコークス中にて1500℃
×3時間焼成して供試サンプルとした。
The present invention relates to highly corrosion-resistant synthetic refractories and refractory raw materials. Specifically, the present invention has excellent corrosion resistance not only against molten slag but also against molten iron, has excellent oxidation resistance at high temperatures, and when used as a refractory. This invention relates to synthetic refractories and refractory raw materials that exhibit high strength. In recent industries that use refractories, demands for corrosion resistance of refractories have been increasing due to technological innovations and increasingly severe operating techniques. For example, in the steel industry, improvements are being made in the continuous casting ratio with the aim of reducing production costs and stabilizing quality, and in-ladle scouring is being adopted as the quality of steel becomes higher and more diverse. There is now a demand for greater durability and stability than ever before. To be more specific, it is expected that improvements in the continuous casting ratio will lead to multiple casting and high-speed casting in the future.
As these advances progress, higher durability is required of refractories. Furthermore, as the frequency of scouring in a ladle increases, the durability of refractories decreases significantly due to higher temperatures of steel or an increase in the use of special steels that are highly corrosive to furnace materials. It is desired that In response to these demands, attempts have been made to improve durability by using conventionally used refractory raw materials such as magnesia, chromium oxide, dolomite, spinel, alumina, silica, carbon, silicon carbide, and silicon nitride, either singly or in combination. However, basic materials do not necessarily meet the above requirements in terms of spalling resistance, carbon-based materials in terms of oxidation resistance and wear resistance, and other materials in terms of chemical corrosion resistance. At present, this has not been achieved. Improving corrosion resistance is one of the factors that improves durability, but the inventors paid attention to this point and conducted various studies to overcome the above drawbacks, and as a result they developed completely new refractories and refractory raw materials that were not available before. We found this idea and established a method for its synthesis. The synthetic refractories and refractory raw materials according to the present invention consist of silicon carbide, aluminum nitride, aluminum carbide, aluminum oxide, and excess carbon, and when viewed microscopically, they exist in a mixed state, and have excellent corrosion resistance and acid resistance. It has the property of exhibiting high strength when used in refractories. This aluminum-containing amorphous carbon-mixed silicon carbide material can be said to be excellent in terms of thermal properties, with a coefficient of thermal expansion close to that of ordinary silicon carbide. Aluminum nitride and aluminum carbide have very little use in the refractory industry, and the present inventors intend to make use of these properties to widely utilize them in this field. The method for producing highly corrosion-resistant synthetic refractories and refractory raw materials of the present invention will be explained in detail below. The fine powder A of the silicon source used in the present invention includes metal silicon, silicon alloys, organic silicon polymer compounds, etc., and one or more of these are selected. At this time, the silicon content of fine powder A is 80% by weight.
(The following % indicates weight % unless otherwise specified.) If it is less than 90% by weight, the composition of the refractory raw material to be synthesized will contain many impurities, such as silicate-based low melting substances. This is because the properties as a highly corrosion resistant raw material cannot be exhibited. The reason why the particle size of fine powder A was set to be 100 mesh or less (the same applies below Tyler) is that the reactivity of silicon with carbon or nitrogen is particularly important in the production of the present invention, and if the particle size is larger than 100 mesh, the reactivity decreases. This is because there is a high risk that unreacted silicon will remain and cause a decrease in corrosion resistance. From this point, the particle size of 100 mesh or less is 80%
It is desirable that the powder be as fine as above. Next, the fine powder B of the aluminum source includes atomized aluminum, stamped aluminum, aluminum paste, aluminum alloy, etc., and one or more of these are selected. At this time, the aluminum content of fine powder B must be 80% or more; if it is less than 80%, the absolute amount of aluminum carbide, aluminum nitride, and aluminum oxide in the refractory raw material composition to be synthesized will decrease. This not only impairs the characteristics of the present invention, but also increases the amount of low-melting-point impurities. The reason for setting the particle size of fine powder B to be 100 mesh or less is that the reactivity of aluminum with nitrogen, carbon, and oxygen is particularly important in the production of the present invention, and when the particle size becomes larger than 100 mesh, the reactivity decreases. This is because the microstructure of the synthetic raw material, which is a feature of the present invention, cannot be obtained, which ultimately causes a decrease in corrosion resistance. From this point, the particle size of 100 mesh or less is 80
% or more is desirable. The carbon source fine powder C may be one type of amorphous carbon, such as petroleum pitch coke, Seishi coke, anthracite, charcoal, carbon black, carbohydrate pyrolysis carbon, hydrocarbon pyrolysis carbon, etc. Or two or more types are selected. The carbon content of fine powder C is
A content of 80% or more is required, and if it is less than this, the absolute amount of metal carbide or surplus free carbon will decrease, free carbon structure will not be formed in the structure, and the corrosion resistance, which is a characteristic of a highly corrosion-resistant refractory raw material, will be impaired. Furthermore, the reason why the fine powder C is made of amorphous carbon with a mesh size of 100 or less is as follows. Looking at the solubility of carbon in molten iron, crystalline carbon, such as scaly graphite, earthy graphite, artificial graphite, wood graphite, and pyrolytic graphite, has the highest solubility, and the more it becomes an amorphous fine powder, the more soluble it becomes. It gets watery. Furthermore, if the particle size is larger than 100 mesh, the surface area of carbon becomes smaller, which not only reduces the reactivity with silicon or aluminum, but also reduces the reactivity with silicon or aluminum.
The degree of dispersion of excess carbon also decreases. Therefore, if a powder other than the amorphous carbon fine powder C of the claims is used, silicon carbide obtained from amorphous carbon having very low solubility in molten iron, which is a feature of the present invention, or The feature of the present invention, which is made of aluminum carbide and whose surplus carbon is uniformly distributed within the structure, will be impaired. Next, the above fine powder is mixed with A=20~60% and B=10~
50%, C = weight ratio in the range of 30 to 50%, and the total
Mix A, B, and C in proportions to make 100%. Which of the following is the basis for setting the weight ratio of fine powders A, B, and C as above? If the weight ratio of fine powders A, B, and C is less than 20, 10, or 30% separately, the resulting synthetic raw materials are silicon carbide, aluminum nitride, aluminum carbide, and aluminum oxide. If it exceeds 60 or 50%, the reaction products mentioned above become unevenly distributed, and as a result, the presence of other compounds decreases or disappears. This results in an inferiority in the expression of comprehensive properties by each reaction product, which is a feature of the invention. The two are mixed using an ordinary mixer such as a V-type mixer, a bottom kneader, a kneader with a pressurizing device, etc. At this time, a binder such as water glass and monoaluminum phosphate is added as necessary. Inorganic binders, natural resins, synthetic resins, petroleum-based and coal-based solvents, organosilicon polymer compounds, alcohol, water, molasses, dextrin, pulp waste liquid, etc. are optionally added. Although it is possible to obtain the synthetic refractories or refractory raw materials of the present invention by filling them in powder form or by tapping them without adding any binder and proceeding to the firing process, the density or structure of the synthetic raw materials to be obtained should be taken into consideration. If you do, Frixion
It is preferable to perform pressure molding using a press, oil press, void press, crank press, or the like. After forming, dry at room temperature or with a hair dryer.
Fire in a non-oxidizing atmosphere. As the non-oxidizing atmosphere, an argon stream, a nitrogen gas stream, a silicon gas stream such as silicon chloride, a reducing atmosphere in carbon, etc. can be used, but the mineral composition should be determined depending on the purpose of use of the synthetic raw material. Therefore, the firing atmosphere can be arbitrarily selected, but the reducing atmosphere firing method is most suitable from the viewpoint of firing cost. Furthermore, reduction firing in carbon often contains trace amounts of oxygen or nitrogen, resulting in the production of silicon oxynitride, trace amounts of silicon nitride, and cristopalite, but this does not impair the characteristics of the present invention. It plays a role in improving oxidation resistance. The firing temperature is usually 1200°C to 1700°C since β-SiC starts to be generated around 1200°C and α-SiC starts to generate around 1700°C. Next, in claim 3, the fine powder C has an average particle size of 50 mμ or less and a specific surface area of 50 m 2 /
The reason why carbon black is limited to carbon black with a weight of more than 100 g is shown below. The above-mentioned carbon black is particularly difficult to dissolve in molten iron among amorphous carbons, and has properties that make it difficult to get wet. Moreover, it has 1018 to 19 functional groups per unit particle, making it extremely chemically active. Because it is active, it has properties that are completely different from ordinary carbon materials. Therefore, it exhibits particularly excellent properties among the amorphous carbons of the present invention. Carbon black is widely used in printing inks, paints, rubber, carbon resistors, etc., but it is rarely used in the refractory industry, and only a few patent applications have been filed since 1973.
The report in No. 123413 is to some extent. Synthetic clinker obtained by the above manufacturing method generally has a high porosity, which may be inconvenient depending on the application. As a countermeasure to this, it is necessary to use a conventional method to remove the The tissue is densified by impregnation with the same or similar impregnating agent. Examples of the impregnating agent in this case include pitch, tar, silica sol, alumina sol, synthetic resin, organic silicon polymer compound, etc., and one or more types are selected from these depending on the purpose. Since the impregnability of the material fired in the non-oxidizing atmosphere of the present invention is significantly reduced, impregnating the material at a stage after molding (base material) is quite effective in lowering the porosity. Moreover, if the material impregnated with the base material in this manner is impregnated again with a lower viscosity impregnating agent such as furan resin after firing, the effect will be doubled. Next, as shown in the later examples, the reason why the product of the present invention exhibits high corrosion resistance, high oxidation resistance, and exhibits high strength when used in refractories is unclear, but the following considerations are made. be done. The synthetic refractory raw material of the present invention has silicon carbide and aluminum carbide or aluminum nitride as main components,
Consists of minerals produced by reaction sintering of carbon as a subcomponent and trace components of aluminum oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, sialon, and cristopalite (however, the composition of the minerals produced differs slightly depending on the firing conditions). It has a microstructure in which excess carbon covers these intricately intertwined minerals, making it extremely difficult to wet with molten iron and exhibiting excellent corrosion and oxidation resistance. Moreover, these reactive sintered minerals are chemically active and have fine unit particle shapes, so when the present invention is used as a raw material for refractories, it has good sinterability and hot strength. A refractory with high corrosion resistance and high corrosion resistance can be obtained. Next, the characteristics of each produced mineral will be explained. Silicon carbide (α-SiC) is generally known for its excellent properties such as high melting point, high strength, high thermal conductivity, low thermal expansion, and high corrosion resistance to molten slag, but it has the disadvantage of significantly poor solubility in molten iron. It was also on. However, although the reason is unknown, the inventors believe that silicon carbide with a non-stoichiometric composition obtained by using amorphous carbon in excess of the theoretical composition of silicon carbide is superior to molten iron. It was discovered that it has excellent corrosion resistance. The present invention utilizes this special silicon carbide.
The present invention is mainly based on the technical law and is characterized in that carbon and aluminum carbide or aluminum nitride are combined therewith. There is little literature on aluminum carbide and there are some unknown points, but it is thought to have a high melting point and properties almost similar to ordinary metal carbides. Also, when heated in air, an aluminum oxide film is formed on the surface, preventing further oxidation. Aluminum nitride is said to have excellent mechanical, thermal, and chemical properties, and is easily generated at relatively low temperatures, forming a film of aluminum oxide, Al 2 OC, and being stable even in oxidizing and reducing atmospheres. As for carbon, as is well known, it can be said to be an especially excellent refractory material in a non-oxidizing atmosphere. The present invention is characterized in that surplus carbon is contained in the raw material composition after synthesis, and it is necessary to adjust the blended composition of the synthetic raw materials accordingly. Further, as described above, the solubility in molten iron is lower as the powder is amorphous and finer, and its characteristics are exhibited as the surplus carbon is more uniformly dispersed in the composition of the synthetic raw materials. Regarding minerals produced as trace components,
As is well known, aluminum oxide is an excellent refractory material, and silicon nitride and Sialon have been reported in many recent years and are also known as excellent refractory materials. When silicon oxynitride and cristopalite are heated in air, a glass phase with a fairly high viscosity forms on the surface in contact with the air, which acts to prevent oxidation from proceeding. It is generally said that refractories that easily generate a glass phase are weak in corrosion resistance, but in the case of the present invention, the glass phase does not occur unless it comes into contact with oxygen, and even when it does come into contact with oxygen and forms glass, it is said that the refractories have poor corrosion resistance. The excess carbon acts as a filler, creating a highly viscous glass that exhibits a coating effect. Therefore, the synthetic refractory raw material according to the present invention has a composite structure in which the synthetic minerals produced by reaction sintering having the above-mentioned characteristics are intricately intertwined, and exhibits the individual characteristics in a complementary manner. The synthetic refractories produced as described above are molded and fired products themselves that are highly corrosion-resistant synthetic refractories, and at the same time, the fired products are crushed to the required particle size and are used as raw materials for the highly corrosion-resistant parts of the synthetic refractories. It can also be used as a clay composition. A specific example will be explained below. Example 1 Table 1 shows the relationship between the mixing ratio of silicon, carbon, and aluminum and quality in the present invention. Code 1-4
To prepare the sample, mix the formulation shown in Table 1 in a high-speed Eirich mixer, add oil and
Standard bricks were molded using a press at a molding pressure of 880 kg/cm 2 , embedded in coke, and fired at 1450°C for 10 hours. Subsequently, the fired bricks were pulverized to a particle size of 0.2 mm or less, phenolic resin was added and kneaded, and samples with a shape of 150 x 20 x 20 mm were molded at a molding pressure of 500 Kg/cm 2 . This is heated to 1500℃ in coke.
A test sample was prepared by firing for 3 hours.

【表】【table】

【表】 本発明の合成耐火物が格段に優れた耐食性を有
していることが明らかである。 実施例 2 炭素原料として非晶質炭素と結晶質炭素を使用
した場合の品質を表2に示す。サンプルの作製は
実施例1の作製方法に準じて行つた。
[Table] It is clear that the synthetic refractory of the present invention has extremely excellent corrosion resistance. Example 2 Table 2 shows the quality when amorphous carbon and crystalline carbon were used as carbon raw materials. The sample was manufactured according to the manufacturing method of Example 1.

【表】 非晶質炭素と結晶炭素とは耐食性の点で大巾に
差があることがわかる。 実施例 3 焼成雰囲気と合成原料の品質との関係を表3に
示す。サンプルの作製にあたつては焼成条件以外
は実施例1の作製方法に準じて行い、焼成は表3
に示す条件にて行つた。
[Table] It can be seen that there is a wide difference in corrosion resistance between amorphous carbon and crystalline carbon. Example 3 Table 3 shows the relationship between the firing atmosphere and the quality of the synthetic raw materials. The samples were prepared according to the manufacturing method of Example 1 except for the firing conditions, and the firing was performed according to Table 3.
The test was carried out under the conditions shown below.

【表】 実施例 4 石炭ピツチを含浸剤として用い成形後15、焼成
後16及び成形後と焼成後の両度17の含浸法による
合成原料の低気孔率変化を表4に示す。
[Table] Example 4 Table 4 shows the change in the low porosity of the synthetic raw material by the impregnation method using coal pitch as an impregnating agent after forming 15, after calcination 16, and both after forming and calcination 17.

【表】【table】

【表】 合成原料の低気孔率化には含浸処理が有効であ
る。 実施例 5 本発明の合成耐火原料を使用したスライデイン
グ・ノズル用プレートれんがの品質を表5に示
す。使用した合成耐火原料は実施例1の符号2の
配合割合にて、混合,成形,乾燥,還元焼成した
後、0.2mm以下の粒度に粉砕したものである。併
せて現在通常に使用されているアルミナ―カーボ
ン質及びコランダム質のスライデイング・ノズル
用プレートれんがの品質も示す。
[Table] Impregnation treatment is effective in reducing the porosity of synthetic raw materials. Example 5 Table 5 shows the quality of plate bricks for sliding nozzles using the synthetic refractory raw material of the present invention. The synthetic refractory raw materials used were mixed, molded, dried, reduced and fired at the compounding ratio shown in Example 1, and then pulverized to a particle size of 0.2 mm or less. It also shows the quality of the alumina-carbon and corundum plate bricks for sliding nozzles that are currently in common use.

【表】【table】

【表】 本発明品を使用した耐火れんがは優れた熱間強
度と耐食性を有し、実用結果においても高耐用性
を示した。
[Table] The refractory bricks using the product of the present invention had excellent hot strength and corrosion resistance, and also showed high durability in practical results.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 珪素として80重量%以上を含有する100メツ
シユ(タイラー、以下同じ)以下の珪素含有素材
微粉末(A)と、アルミニウムとして80重量%以上を
含有する100メツシユ以下のアルミニウム含有素
材微粉末(B)並びに炭素として80重量%以上を含有
する100メツシユ以下の非晶質炭素の微粉末(C)
を、A,B,Cがそれぞれ20〜60重量%、10〜50
重量%、30〜50重量%でそれらの合計が100重量
%となるような割合の混合物とし、これに常用の
結合剤を添加混合した坏土を成形し、これを非酸
化性雰囲気にて焼成して得られる高耐食性合成耐
火物及び耐火原料。 2 珪素として80重量%以上を含有する100メツ
シユ(タイラー、以下同じ)以下の珪素含有素材
微粉末(A)と、アルミニウムとして80重量%以上を
含有する100メツシユ以下のアルミニウム含有素
材微粉末(B)並びに炭素として、80重量%以上を含
有する100メツシユ以下の非晶質炭素の微粉末(C)
を、A,B,Cがそれぞれ20〜60重量%、10〜50
重量%、30〜50重量%でそれらの合計が100重量
%となるような割合の混合物とし、これに常用の
結合剤を添加混合した坏土を成形しこれを非酸化
性雰囲気にて焼成する工程のうちの成形後または
焼成後あるいは成形後と焼成後の両度、常用の含
浸剤に含浸する工程を加えて得られる、高耐食性
合成耐火物及び耐火原料。 3 非晶質炭素微粉末Cの平均粒子径が50mμ以
下で、N2吸着法による比表面積が50m2/g以上
のカーボンブラツクである、特許請求の範囲第1
項又は第2項の高耐食性合成耐火物及び耐火原
料。
[Scope of Claims] 1. A silicon-containing material fine powder (A) of 100 meshes or less (Tyler, the same shall apply hereinafter) containing 80% by weight or more as silicon, and 100 meshes or less of aluminum containing 80% by weight or more as aluminum. Containing material fine powder (B) and amorphous carbon fine powder of 100 mesh or less containing 80% by weight or more as carbon (C)
, A, B, and C are each 20 to 60% by weight and 10 to 50% by weight.
A mixture of 30 to 50% by weight and a total of 100% by weight is made, and a commonly used binder is added and mixed to form clay, which is fired in a non-oxidizing atmosphere. Highly corrosion-resistant synthetic refractories and refractory raw materials obtained by 2 Silicon-containing material fine powder (A) of 100 meshes or less (Tyler) containing 80% by weight or more of silicon and 100 meshes or less of aluminum-containing material fine powder (B) containing 80% or more of aluminum by weight ) and fine powder of amorphous carbon of 100 mesh or less containing 80% by weight or more of carbon (C)
, A, B, and C are each 20 to 60% by weight and 10 to 50% by weight.
A mixture of 30 to 50% by weight and a total of 100% by weight is made, and a commonly used binder is added to this mixture to form clay, which is then fired in a non-oxidizing atmosphere. Highly corrosion-resistant synthetic refractories and refractory raw materials obtained by adding a step of impregnating with a commonly used impregnating agent after forming or firing or both after forming and firing. 3. Claim 1, wherein the amorphous carbon fine powder C is carbon black with an average particle diameter of 50 mμ or less and a specific surface area of 50 m 2 /g or more by N 2 adsorption method.
Highly corrosion-resistant synthetic refractories and refractory raw materials according to paragraph 2 or paragraph 2.
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