JPS63397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は高炉出銑樋、取鍋など特に耐食性を
要求される溶融金属容器の内張りなどに用いるア
ルミナ−黒鉛−炭化珪素質流動鋳込用不定形耐火
物の改良に関するもので、主として粗粒アルミナ
の表面に土状黒鉛を被覆したものを骨材として使
用したことを特徴とするものである。 衆知のごとく、炭素あるいは黒鉛などの炭素質
原料は空気中で高温にさらされると酸化されると
いう欠点があるものの、耐火性が高いこと、熱膨
張率が低いこと、熱伝導性が高いこと、および耐
スポーリング性が良好であること、また各種金属
や金属酸化物の溶融物に濡れ難く、化学的に侵さ
れ難いなどすぐれた性質を有することから、耐食
性が要求される分野の耐火材料として、定形耐火
物のみならず、不定形耐火物にも重要な原料の一
つとして活用されている。 溶融金属容器内張り用定形耐火物に配合、使用
される炭素質原料としては、天然リン状黒鉛、キ
ツシユ黒鉛、土状黒鉛、人造黒鉛電極粉砕品、コ
ークス等があるが、その含有量は一般に製造技術
上の理由および酸化性との兼合いから５〜30％位
である。不定形耐火物では、天然リン状黒鉛、キ
ツシユ黒鉛等の使用を多くすると、施工体に層状
のラミネーシヨンが発生したり、混合物の流動性
が低下する等の欠点を生じ、また、土状黒鉛、人
造黒鉛電極粉砕品、コークス等の使用を多くする
と、施工体の耐酸化性が低下する等の欠点を生ず
る。したがつて使用限度は約８％程度である。こ
れが、流動鋳込用の不定形耐火物においては、こ
れらの炭素質原料をそのまま添加混合して使用す
ると、比重が小さいことに起因するセグリゲーシ
ヨンの発生、乾燥後の施工体の気孔率が大きくな
るなど、施工特性上および施工体の耐用上の理由
により、その使用限度はさらに低値となり、通常
約2.5％が限度とみられる。第２表は流動鋳込用
耐火物の一種に黒鉛の添加量を増加したとき、耐
火物の物理的性質が変化していく状態を示したも
のである。この実験でも明らかなように、流動鋳
込用耐火物では、黒鉛の添加量を増加すること
は、気孔率の増加、曲げ強さの低下等物性面でか
えつてマイナスとなることがわかる。なお、表
中、黒鉛の添加量の増加にしたがつて水の必要な
添加量が増えているのは、所定の流動性を得るた
めには、添加黒鉛量の増加に伴つて加水量もまた
増加しなければならず、これが焼成品の気孔率の
増加の一原因となつていることを示している。こ
れはまた添加黒鉛が流動鋳込用耐火物の流動性に
とつてマイナスの要因となることを示している。
即ち黒鉛は前述の如く、耐火性、熱伝導性、耐ス
ポーリング性、および耐食性等にすぐれた性質を
有するにもかかわらず、不定形耐火物においては
セグリゲーシヨンの発生による不均一性の問題、
或は気孔率の増大等のため、その使用量に制限を
受けているのが現状である。 本発明は上記現状に鑑み、黒鉛使用量の増加を
阻害する原因を除き、黒鉛含有量を大巾に増加さ
せ、黒鉛質原料の優れた特性を有効に活用した品
質の優れたアルミナ−黒鉛−炭化珪素質流動鋳込
用不定形耐火物を提供するもので、粒度８〜１mm
の粗粒アルミナ20〜50重量部に粒度0.3mm以下の
土状黒鉛2.5〜７重量部を該粗粒アルミナの表面
に被覆して添加し、該粗粒アルミナを骨材として
含有せしめたことを特徴とするものである。この
ように粗粒アルミナに被覆することにより本発明
の不定形耐火物は前述の如き阻害原因を除き、土
状黒鉛を上記限度量2.5重量部を越えて含有せし
めることができる。 次に本発明に必要な材料について、目的、使用
割合および効果について以下に説明する。土状黒
鉛に被覆されるアルミナの粒子にはアルミナ、ム
ライト等の電触品および焼結品、焼結ボーキサイ
トなど、通常の不定形耐火物用のアルミナ質原料
はすべて使用し得る。土状黒鉛を被覆するアルミ
ナの粒子の大きさは、１mm以上の粗粒、とくに４
〜８mmの粗粒については全量土状黒鉛を被覆する
ことが望ましい。粗粒表面では微粉の土状黒鉛が
一定の厚さに多量に均一に密着させ易く、したが
つてアルミナの粗粒の耐食性が増大するのであ
る。また粗粒アルミナに被覆することにより比重
の差による黒鉛のセグリゲーシヨンを防止し、ま
た後述するように添加水量を制限して気孔率の増
加を抑制することができる。 アルミナ粒子に被覆する土状黒鉛は、微細黒鉛
の集合物で、そのまま原鉱を粉砕して得られるも
ので、一般に微粉が得られ易い。したがつて、土
状黒鉛は経済性のある微粉黒鉛であり、被覆用に
適するものである。また一般に土状黒鉛は多量の
灰分を含有しているので、その灰分が焼結過程で
土状黒鉛の自己焼結性を高める。その結果、骨材
に被覆された場合、他の黒鉛材料と異なり、骨材
の結合材として作用し、骨材の結合力を強めて強
度を高めることができる。従つてアルミナと土状
黒鉛を結合させるバインダーは多量には必要とし
ないが、バインダーとしてフエノール樹脂、糖
密、バルブ廃液、珪酸ソーダ、珪酸カリ、リン酸
アルミニウム、シリカゾル、或はアルミナゾル等
が使用できる。これらのバインダーは土状黒鉛の
酸化を防止または遅延させることができる。 アルミナは配合組成物の少なくとも50重量％以
上を占め、配合物の骨格を形成するものである。
アルミナは最大粒子８mmの粗粒から0.3mm以下の
微粉まで使用するが、アルミナの粗粒部分につい
ては土状黒鉛を被覆したものを使用する。とくに
８〜４mmの粗粒については全量被覆アルミナを使
用し、４〜１mmのアルミナでは一部分被覆アルミ
ナを使用する。土状黒鉛を被覆すべきアルミナの
割合は20〜50重量部が適当である。微粉のアルミ
ナに土状黒鉛を被覆したときは被覆物が均一でな
く密着性が不十分であり、微粉部分については、
単に土状黒鉛を配合中に添加したものと同程度の
効果しか発揮しない欠点がある。土状黒鉛の量は
配合組成物の2.5〜７重量％含有するように使用
する。土状黒鉛を単に配合中に添加したときは、
耐酸化性およびセグリゲーシヨン等の施工性の低
下のため、使用限度が2.5重量％と低値であるが、
粗粒のアルミナに被覆することにより、７重量％
まで土状黒鉛を含有させこるとができるのであ
る。 炭化珪素は流動鋳込用不定形耐火物の組織の強
度、耐酸化性、溶銑・溶鋼・溶滓に対する耐食性
を得るために使用する。使用量は約15重量部が適
する。 結合材として、金属珪素、コールピツチ、粘
土、リン酸アルミニウム、珪酸ソーダ等を適当量
使用する。被覆粒子の製造は、耐火性の粒子を所
定のミキサーに入れ、被覆用炭素質材料とバイン
ダーを所定の割合で加え、常温で充分に混練して
行う。ミキサーとしては、市販の粉体造粒機、回
転羽根式混練機、ローラー加圧式混練機などが使
用できる。混練後被覆層が強固なものとなるよう
に乾燥機械中で加熱し、被覆粒子とする。被覆層
を強固なものとする手段としてバインダーに硬化
材を併用して常温で充分に硬化させ、加熱処理を
省略する方法も可能であるが、被覆粒子が水分や
揮発分を含む点で好ましいものではない。加熱処
理の温度はバインダー材料の種類によつて決定さ
れる。被覆粒子には、水分、揮発分等の除却や被
覆層の安定性（強さ）ばかりでなく、耐水性（加
水によりバインダーが溶解し被覆層が崩壊しない
性質）も必要である。有機系のバインダーの場合
は低い処理温度でよく、たとえばフエノール樹脂
使用の場合は約180℃での加熱処理で充分である。
無機系のバインダーは高い処理温度が必要であ
り、たとえば珪酸ソーダ使用の場合は最低350℃
での加熱処理が必要である。 次に本発明の実施例について説明する。 第１表は粒度0.3mm以下の土状黒鉛を全量焼結
アルミナの表面に被覆したものを骨材として使用
した本発明にかかる流動鋳込用不定形耐火物の配
合例および物理的性質を示す。原料である焼結ア
ルミナは国産品でAl₂O₃99.5％、仮焼アルミナは
国産品でAl₂O₃99.8％のものを使用し、炭化けい
素は国産品でSiC93％のもの、土状黒鉛は北朝鮮
産でC81％のものをそれぞれ使用した。 配合中に添加する結合材としてのコールピツチ
は国産品でC51％の粉末を、金属けい素は国産品
でSi93％のものを、木節粘土は国産品でAl₂O₃34
％のものをそれぞれ使用した。 骨材の表面に被覆する炭素質材料には上記土状
黒鉛を粒度0.3mm以下でかつ0.044mm以下が約10％
以下となるように粉砕調整したものを使用した。
被覆用バインダーにはタール、フエノール樹脂溶
液、リン酸アルミニウム水溶液などを使用する。
タールは無水タール、比重1.18の液状のものを、
フエノール樹脂溶液は比重1.19、粘度98C.P.の液
状のものを、リン酸アルミニウム水溶液は
Al₂O₃.3P₂O₃・6H₂Oで示される酸性リン酸塩50
％水溶液を使用した。 そして表面に被覆した土状黒鉛量は、配合
No.1が1.0重量部（粗粒アルミナ20重量部）、
No.2が3.0（粗粒アルミナ20重量部）重量部、
No.3が5.0重量部（被覆すべき粗粒アルミナ全量
35重量部）、No.4が7.0重量部（被覆すべき粗粒ア
ルミナ全量47重量部）である。これを次に詳細を
示す第２表の場合と比較すると、No.3とNo.7は
土状黒鉛量が同量の５重量部であるにもかかわら
ず、所定の流動性を得るに必要な水の量はNo.3
が6.8重量部に対しNo.7は7.1重量部となり、多く
なつている。また他の物理的諸性質もNo.7に比
しNo.3が優れていることがわかる。なお、土状
黒鉛を被覆したものは単に配合中に添加したもの
に比べて黒鉛量の増加に伴う必要な水の添加量の
増加が極めて緩やかであることは第１表と第２表
を比較すれば明らかである。 第２表は流動鋳込用不定形耐火物に炭素質原料
（土状黒鉛）を単に配合中に添加した場合の配合
例である。配合No.5は土状黒鉛を全く添加して
いない場合であり、No.6〜No.9はNo.5を基本と
して土状黒鉛を2.5〜10重量部添加した場合であ
る。この表から、土状黒鉛の添加量の増加に伴つ
て、所定の流し込みに必要な流動性を得るために
必要な水の添加量は徐々に多くなる。それに従つ
て施工体の充填性が低下し、曲げ強さも低下する
傾向を示す。また当然のことながら耐酸化性も低
下する。一方、耐食性は以上の諸特性の低下に伴
つて土状黒鉛添加量５重量部以上ではかえつて下
がる傾向を示す。このことからNo.5（土状黒鉛無
添加材質）に土状黒鉛を添加していく場合は耐食
性の面からNo.7の５重量部（4.6％）が限界であ
り、耐酸化性、強度等の特性からみればNo.6の
2.5重量部（2.3％）が限界とみられる。 これに対し本発明による炭素質被覆骨材を使用
する流動鋳込用不定形耐火物においては、以上の
実施例からも明らかなように炭素質材料の添加限
度量は単に配合中に添加する場合に比べ大幅に拡
張される。本発明は上述のように土状黒鉛を骨材
である粗粒アルミナに被覆して添加することによ
り骨材との比重の差によるセグリゲーシヨンを防
止することができ、また添加水量を制限して充填
性の低下を防ぐことにより、黒鉛量を増加してす
ぐれた性質を有する流動鋳込用不定形耐火物を得
ることができ、また黒鉛材料に土状黒鉛を使用す
ることにより上述の如くその自己焼結性によりア
ルミナに被覆した場合、結合材として作用し骨材
の結合力を強め、強度を高め得る等の効果を有し
ている。

【表】

【表】

【表】 (注) 配合中に添加

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粒度８〜１mmの粗粒アルミナ20〜50重量部に
   対し粒度0.3mm以下の土状黒鉛2.5〜７重量部を該
   粗粒アルミナの表面に被覆して添加し、該粗粒ア
   ルミナを骨材として含有せしめたことを特徴とす
   るアルミナ−黒鉛−炭化珪素質流動鋳込用不定形
   耐火物。