JPS6163566A - 耐酸化性炭素含有耐火物 - Google Patents

耐酸化性炭素含有耐火物

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JPS6163566A
JPS6163566A JP59185163A JP18516384A JPS6163566A JP S6163566 A JPS6163566 A JP S6163566A JP 59185163 A JP59185163 A JP 59185163A JP 18516384 A JP18516384 A JP 18516384A JP S6163566 A JPS6163566 A JP S6163566A
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carbon
refractory
oxidation
resin
binder
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鹿野 弘
金子 俊明
吉田 綏
勇 井出
徹 関
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Lignyte Co Ltd
Krosaki Harima Corp
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Kurosaki Refractories Co Ltd
Lignyte Co Ltd
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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】 [技術分野1 本発明は、耐酸化性に優れた炭素含有耐火物に関するも
のである。
[背景技術1 炭素含有耐火物は、各種溶融スラグに濡れにくくて耐食
性に優れており、また熱伝導率が高いなどの4#長を有
しているため、従来がら金属精練用容器などの耐火材料
として広く使用されている。
そして炭素含有耐火物は鉄鋼精練の分野においてもこれ
らの特性を生かして溶鉱炉の炉底、混洗屯、転炉、取鍋
の内張り用などとして、まrこ連続鋳造用の耐火物とし
て不可欠なものとなっている。
これら炭素含有耐火物は、通常結合剤として有機質のも
のを用いてこれを耐火性骨材と混練して成形し、必要に
応じて熱処理することによって製品となされるものであ
る。そして熱処理温度によっては製品の時、くで有機質
の結合剤が炭化されてカーボンボンドとして残留するい
わゆる焼成耐人物と称されるものにすることがあるが、
最近は省工ネルギーのために有機質結合剤を硬化させる
程度の低温で熱処理して出荷段階では有暇貿結合剤がそ
のままの形で存在するいわゆる不焼成耐大物と称される
ものとすることが多い。この不焼成耐大物にあっても実
設備で使用する際に加熱されることによって、有機質結
合剤は徐々に分解して一定期間経過後は炭化されてカー
ボンボンドを形成するようになる点においては焼成耐火
物と同じである。
ここで上記有へ質結合剤としては、7エ/−ル樹脂等の
合成樹脂やタール・ピッチが代表的なものであるが、近
年使い易さや耐火物の性能の上から樹脂を使用すること
が多くなっている、しかしこの反面有機′tIIN合剤
を泪いた炭素含有耐火物において共通する欠点として酸
化摩耗が挙げられている。炭素含有耐火物にあって通常
は上記有機質結合剤から生じろカーボンボンドの他に天
然黒鉛やカーボンブラック、コークス粉などの炭素原料
を耐火性骨材の一部として配合してカーボンボンドによ
る耐食性をさらに向上させることが多くおこなわれてい
るが、酸化摩耗の点ではこれら炭素質のなが′c7フー
ボンボンドが最も弱く、カーボンボンドによって耐火物
のか命が決められることになって、この種有機質結合剤
を用いた炭素含有耐火物において酸化摩耗の点が最大の
問題となっているものであった。
そこで従来上り炭素含有耐火物の耐酸化性を向上させる
ために次のような手段が採用されている。
■ A1.81等の02と結合して酸化され易い金属を
耐火物に分散させて耐火物中に侵入してくる02を取り
込んでしまう。
■ 微粉のS i O2−N a 20− (K + 
O)系ノがラス形成剤を耐火物に分散して、加熱された
ときにこれらが粘性の高い液体となって02の侵入経路
である気孔を塞ぐようにしたり、耐火物のカーボンボン
ドを被覆して酸化を防止したすする。
■ 耐火物に1火性の肢体を含浸して通う℃性を低下さ
せる。
しかし、■については耐火物への金属の十分な分散が難
しいことや、金属が酸化されるときに体積膨張が大きく
て耐火物のMLmが破壊されてしまい易いことがあり、
■については十分なit酸化性を付与させるためには大
量のプラス形成剤を必要として耐火物自体の耐火性能を
損なうことになることが多い、■については耐火性を有
する適当な含浸剤の製造が困難であると共に十分な耐酸
化性を付与することができない、などの問題があり、結
局はこれらの手段によっても炭素含有耐火物の耐酸化摩
耗性の有効に向上させることはできないしのである。
[発明の目的1 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、耐酸
化摩耗性に優れた耐酸化性炭素含有耐大物を1是供する
ことを目的とするものである。
[2明の開示[ しかして本発明に係る耐酸化性炭素含有耐人物は、i(
火性骨材に結合剤として少なくとも一部に(」(脂が用
いられて混練成形された耐火物であって、樹脂中)こけ
アルカリ金属が樹脂に対して1重量%以上含有されてい
ることを特徴とするもので、以下本発明を#縦に説明す
る。
結合斉ダとしての1111mとしては、熱硬化性υ!脂
なかでら7エ/−ル0I脂を用いるのが一般的であり、
またアルカリ金属は例えばこのHノ脂を調製する際の反
応触媒として使用するものをそのまま残存させることて
・含有させることができる。すなわち、例えば7エ/−
ル類とアルデヒド類とをアルカリ触楳下で縮合反応させ
てフェノールof脂を調製する場合、アルカリ触媒とし
て水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどアルカリ金属
の水酸化物を用いると、このアルカリ金属化合物は塗」
(層中に残存してアルカリ金属が樹脂中に含有されるこ
とになるのである。ここで、例乏ば7ヱ/−ル(31脂
にあって通常はアルカリ触媒はアルカリ金属に換拌して
樹脂に対して0.5重量%以下の配合量で配合されるが
、本発明にあってはアルカリ金属に換算してアルカリ触
媒を樹脂に対して1重皿%以上を配合するようにする必
要がある。本発明ではアルカリ金属の存在によって耐火
物の耐酸化摩耗性を向1−させるものであるが、1重量
%未満のアルカリ金属のζr在では十分な耐酸化摩耗性
の向上を期待士ることができない。らちろんアルカリ金
属を含有させるにあたって調製された杉(脂にアルカリ
金属の化合物を添加して混合させるようにしてもよこの
上うにアルカリ金属が含有された子j(脂を結合剤とし
て用い、これを耐火性骨材に配合して混練させるもので
あるが、このとき結合剤として!I脂の辿にタール・ピ
ノ千などを併用してもよい。
また1(火性骨材としては、天然黒鉛、アルミナ、シリ
カガラスなど一般に使用されるものを任意に用いること
ができる。このように耐火性骨材と結合剤とを混練した
のちプレスして成形し、これを熱処理して焼成耐火物ま
たは不焼成1f人物となすものである。すなわち熱処理
を結合剤が炭化される程度の高温でおこなうと耐火性骨
材がカーボンボンドで結合された焼成耐火物となる。ま
た熱処理を結合剤が硬化する程度の低温でおこなうと結
合剤が炭化されることなくそのまま残って不焼成耐火物
となり、このものでは実設備において混鋼などによって
高温が作用する段階で結合剤は炭化されてカーボンボン
ドが生成される。
このようにして得られる耐火物にあって、結合剤01脂
に含有されるアルカリ金属はNa2Oやに20などのよ
うに酸化反応を受は易く、耐火物中に侵入釘る02を取
り込んでしまうことができる。:とになり、またこのよ
うに生成されるN1120やに20が耐火性骨材中のケ
イ酸成分やアルミナ成分と反応してNa2O−3iO2
−ALO,系やに、0−3i02−/〜hO4のガラス
が生成されることになって、このプラスによってカーボ
ンボンドが被覆され、02によるカーボンボンドへの作
用を防止することができることになる。ここで通常の耐
火性骨材粉末は若干量のSiO2成分を含有するが、5
102の含有量が少ない場合には耐火性骨材の一部とし
て無定形シリカ微粉末や金属シリコン微粉末のうちすく
なくとも一方を配合して耐火物中に良く分散させておく
のがよい。この無定形ンリヵ金粉末や金属シリコン微粉
末におけるSi成分をNa2Oやに、0と反応させて上
記ガラスを生成させるのである。耐火性骨材に含有され
るSiO+rlt分の量が十分であれば待に無定形シリ
カ微粉末や金属ンリフ/微粉末を配合するような必要は
ない。このようにして樹脂中に含有されるアルカリ金属
の作用でカーボンボンドのit酸化摩耗性を向上させる
ことができるものであるが、アルカリ金属はカーボンボ
ンドとなるU(層中に含有されているためにカーボンボ
ンドの酸化からの保護を効果的におこなうことができろ
ことになり、またアルカリ金属の量は耐火物全体からみ
れば僅かの量であるので耐火物自体の耐火性能を損なう
ようなおそれはない。
ここで、上記樹脂結合削の配合量は耐火物における炭素
含有量が2重量%以上になるように設定されるのがよい
。2重量%未Cらではカーボンボンドが少なくセラミッ
クボンドが1体となるために熱衝撃に弱くなるものであ
る。またυ(脂に含有させるアルカリ金属としてはカリ
ウムが好ましく耐酸化性において効果的である。その理
由はに、0成分を有するガラスとN11)O成分を有す
るプラスとでその粘度に相異があるためであると考えら
れている。
次に実施例によって本発明を例証する。
緩側漣へ11九L フェノール658..37%ホルマリン851gを四ツ
ロフラスコに仕込み、攪拌しながら50%水酸化カリウ
ム水?2.を加えたのち60分を要して内温か70℃に
なるように昇温させ、このまま5時間反応をおこなった
。次に70Torrの減圧下で580gの脱水をおこな
った。
得られたレゾール型フェノールIf脂は褐色の粘稠な(
318けで、25℃における粘度は150ポアズであっ
rこ、またこのOf脂層中カリウムは2.5エル%含有
されているものである。
”+Anf)91y”  2 製造例1において得た樹脂1000gに50%水酸化カ
リウム水85.を加えて良く攪拌混合しrこ。
得られたレゾール型フェノール(3(脂は褐色の粘稠な
(」(脂で、25゛Cにおける粘度は130ボアズであ
った、またこのム(血中にカリツムは5.0重1%含有
されているものであった。
枠金1す(直重」− 7エ/−ル658g、37%ホルマリン851gを四ツ
ロフラスコに仕込み、攪拌しながら50%水酸化カリウ
ム水165gを加えて約90分を要して70゛Cまで昇
温させ、このまま3時間反応をおこなった。次に70 
Torrの減圧下で635gの脱水をおこなつな。
得られたレゾール型フェノール01脂は褐色の粘稠な樹
脂で、25℃における粘度は350ポアズであった。こ
の樹脂にエチレングリコールを外掛けでlOf[%加え
、25℃における粘度が130ポアズの樹脂を得た。こ
の樹脂中にカリウムは2.5重世%含有されているもの
である。
症た肚!!2ULMJILL フェノール940g、37%ホルマリン649gを四ツ
ロフラスコに仕込み、これにシェラ酸7゜5gを加え、
′11rIL下120分間反応をおこなった。
次に150℃まで常圧脱水をおこない、さらに5OTo
rrの減圧下で660.の脱水をおこなった。
こののち直ちにエチレングリコール625gを加え、室
温まで冷却後50%水酸化カリウム水120gを加えて
良<iu合した。
得られた/ボラ7り型7エ7−ルU(脂は褐色の粘稠な
(邊(脂で25°C1こおける粘度は170ポアズであ
った。またこの樹脂中にカリウムは2.5重量%含有さ
れているものである。
枠金1す」萌遣」− 7工7−ル658g、37%ホルマリン851gを四ツ
ロフラスコに仕込み、攪拌しながら33%水酸化ナトリ
ウム水132gを加えたのち90分を要して内温か70
℃になるように昇温させ、このまま3時間反応をおこな
った1次に70Torrの減圧下で600.の脱水をお
こなった。
得られたレゾール型7エ7−ル用脂は褐色の粘稠な用層
で、25°Cにおける粘度1;60ポアズであった。ま
たこの8ノ脂中にナトリウムは2.5重量%含有されて
いるものである。
+f−剤の ゛ 6 7エ/−ル6588.37%ホルマリン8518を四ツ
ロ7ラスフに仕込み、攪拌しながら33%水酸化ナトリ
ウム水249を加えたのち60分を要して内温か70℃
になるように昇温させ、このまま6時間反応をおこなっ
た6次に70Torrの減圧下で550gの脱水をおこ
なった6得られたレゾール型フェノール樹脂は褐色の粘
稠なム(脂で、25℃における粘度は30ポアズであっ
た。またこの13(血中にナトリウムは0.5重量%含
有されているものである。
上記のようにして得た製造例1〜4及びgjl造例6の
樹脂を第1表の配合の耐火性骨材と混練してラバープレ
スによって成形し、1000℃で還元焼成することによ
って焼成耐火物を得た(実施例1から6及び、比較例1
)、この耐火物について種々特性を測定した。結果を第
2表に示す。第2表において耐酸化性は、30 X 3
0 X 30 +amのサンプルを130 f3 ’(
:の電気炉に1時間入れて酸化処理したのちの重ht減
少量と圧縮強さを測定することで評価となし、圧、ii
’!強さはサンプルに加える全荷重を9c+52(30
X 30+ss)でMつだ値で表した。
−二一=1 第 1 表(重量部) 第2表 また上記のようにして得たg1遺例1.2.5.6のυ
(脂を第3表の配合のit火性骨ヰオとi昆練して7バ
ーブレス1こよって成汗うし、200’Ctl’48R
間熱処理して結合剤樹脂を硬イヒさせること(二上って
不焼成耐火物を得た(実施例7〜10及び、比較例2)
、二の耐火物tこつν・て種々特性を測定した。結果を
第4表に示す。
第 3 表(重量部) 第4表 第2表及び第4表の結果、結合剤U(脂にカリウムやナ
トリウムを1重量%以上含有させた実施例1〜6や実施
例7〜10のものは、結合剤樹脂にナトリウムが1重1
%未満しか含有されていない比較例1や比較例2のもの
より耐酸化性を向上させることができることが確認され
る。
[発明の効果1 上述のように本発明にあっては、耐火性骨材の結合剤と
しての8(層中にアルカリ金属を+jl脂に対して1重
量%以上含有せしめであるので、アルカリ*Sは酸化反
応を受は易くて耐大物中に侵入する。2を取り込んでし
まうことができると共に、アルカリ金属は耐火性骨材中
のケイ酸成分やアルミナ成分と反応してガラスを生成せ
しめてこのグラスによってカーボンボンドを被覆させ、
02によるカーボンボンドへの作用を防止することがで
きるらのであり、結合剤として樹脂を■いた炭素含有耐
人物のit酸化摩耗性を向上させることがでさるもので
ある。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)耐火性骨材に結合剤として少なくとも一部に樹脂
    が用いられて混練成形された耐大物であつて、樹脂中に
    はアルカリ金属が樹脂に対して1重量%以上含有されて
    いることを特徴とする耐酸化性炭素含有耐大物。
  2. (2)耐大性骨材中に、無定形シリカ微粉末と金属シリ
    コン微粉末のうち少なくとも一方が2重量%以上含有さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    耐酸化性炭素含有耐火物。
  3. (3)炭素含有量が2重量%以上であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の耐酸化性炭
    素含有耐火物。
  4. (4)アルカリ金属がカリウムであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載の耐
    酸化性炭素含有耐火物。
JP59185163A 1984-09-04 1984-09-04 耐酸化性炭素含有耐火物 Granted JPS6163566A (ja)

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