JP2747734B2

JP2747734B2 - 炭素含有耐火物

Info

Publication number: JP2747734B2
Application number: JP1335114A
Authority: JP
Inventors: 誠二麻生; 誠司花桐; 利之保木井; 雅人田中; 猛義伊藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH03197346A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、耐食性、耐酸化性にすぐれた炭素含有耐火
物に関するものである。

（従来技術）従来より、熔銑、溶鋼用容器の内張り材として、マグ
ネシア−炭素質あるいは、アルミナ−炭素−炭化珪素質
など、炭素を含有した耐火物が多用されている。

炭素はスラグに濡れがたく耐熱衝撃性にすぐれている性
質がありアルミナ、マグネシア等の高融点の耐火性材料
と組合せることで耐用性の高い耐火物が得られている。
一方、炭素は酸化消失する欠点があり、上記耐火物にお
いて脱炭層が形成されると強度の低下あるいはスラグの
湿潤により著しく侵食が進行する。

したがって、炭素含有耐火物の耐食性、耐酸化性の向
上を図る必要から種々の手段が検討され、例えば特開昭
54-163913号公報には金属を添加する方法の提示があ
り、一方特開昭60-157857号公報ではガラス質成分を添
加する方法が提示されており、それぞれ効果が得られて
いるにもかかわらずさらに次の問題が生じその解決が望
まれていた。

（発明が解決しようとする課題）すなわち、金属を添加する方法は1000℃以上の高温域
では酸化防止の効果が得られるが、それ以下の低温域で
は酸素の通過を遮断できるような液相となり難いため、
この低温域では完全に酸化防止を図ることが困難であっ
た。

また、従来の珪酸、リン酸を主成分としたガラス質材
料を添加する方法は、低温から高温域にかけてれんが表
面にガラス皮膜を形成するために酸化抑制が可能である
が、酸化防止効果を得るために多量の添加をすると耐食
性の低下が顕著であった。したがって、これら添加物を
使用する方法は効果があるものの十分ではなく、添加物
以外の方法で耐食性、耐酸化性の向上を同時に図ること
が必要となった。

（課題を解決するための手段）従来より、一般に炭素含有耐火れんがでは、耐酸化
性、耐食性は気孔率が小さい方が優れているため、粒度
構成のうち粗粒、中粒、微粒を配合させる際になるべく
中粒の添加量を少なくし細密充填させ低気孔化を図って
いた。

しかし、本発明者は炭素含有耐火物の使用後の稼働面
の顕微鏡観察を行った結果、耐火物の損耗は骨材がスラ
グ層に突出して炭素を含むマトリックスが先行した状態
で進行していることに着目し、さらに骨材のうち1mm以
上の粒子径のものはスラグに溶出しにくいが骨材の周囲
に隙間が生じスラグが侵入しており、また骨材の粒子径
0.5mm以下の場合は骨材がスラグ中へ溶解しやすいこと
を見出した。1mm以上の粒では熱間の膨張量が大きく、
容器の操業上耐火物が一時的に冷却した際に粒子とマト
リックスの隙間が大きくなって通気性が高くなり、酸化
しやすいと同時にスラグが容易に侵入するためである。
したがって、溶損を抑制するためには、1mm以上及び又
は0.5mm未満の骨材を極力少なくし、粒子径が１〜0.5mm
の耐火性酸化物材料粒子をより多く配合することにより
骨材とマトリックスの隙間を小さくしかつスラグに溶解
しない範囲の大きさで粒子とマトリックスの接触面積を
多くすることが可能となり、耐食性、耐酸化性の向上に
効果的であることを見出し本発明を完成させたものであ
る。

すなわち、炭素質材料を３〜30重量％、残部が耐火性
酸化物材料からなる配合物100重量％において、10〜30
重量％が１〜0.5mmの粒子径を有する該耐火性酸化物材
料であることを特徴とする炭素含有耐火物である。

本発明で用いられる炭素質材料は、天然黒鉛、人造黒
鉛、ピッチコークス、無煙炭、カーボンブラック等であ
り、その添加量を３〜30重量％に限定するのは３重量％
未満では炭素添加の効果が得られず耐スポール性が不十
分であり、30重量％を超えると耐火物としての強度や耐
摩耗性が低下するからである。炭素質材料の粒度は特に
限定するものではないが通常0.5mm未満の材料を使用す
る。

耐火性酸化物材料としては、アルミナ質、シリカ質、
マグネシア質、カルシア質、ジルコニア質、クロム質の
各単一成分あるいは、スピネル質、アルミナ−シリカ
質、ドロマイト質、ジルコン質等の一種又は二種以上が
使用可能である。耐火性酸化物材料のうち１〜0.5mmの
粒子径を10〜30重量％に限定する理由は、10重量％未満
では前述したように、1mm以上、0.5mm未満の耐火性材料
が多くなり1mm以上の粒子径の骨材はスラグに溶出しに
くいが骨材の周囲にスラグが侵入すると容易にスラグ中
に流出し一気に損耗が進行すること、また骨材の粒子径
が0.5mm未満の場合骨材のスラグへの溶解が速く進行し
れんがマトリックスの損耗が著しく進行するためであ
る。１〜0.5mmの粒子径が30重量％を超えると充填性が
低下し良好な耐食性、強度が得られなくなるためであ
る。

結合剤はフェノール樹脂等の有機結合剤、珪酸ソー
ダ、燐酸アルミ等の無機結合剤が使用できる。

また、炭素の酸化防止を図るため、酸化防止材として
炭化物材料、窒化物材料、金属材料、ガラス質材料のう
ち一種又は二種以上を0.1〜20重量％を使用可能であ
る。

炭化物材料としては、炭化珪素、炭化硼素、炭化チタ
ン、炭化クロム、炭化ジルコニウム等であり、窒化物材
料としては窒化珪素、窒化硼素、窒化チタン、窒化クロ
ム、窒化ジルコニウム等が適宜用いられる。金属材料と
しては、シリコン、アルミニウム、マグネシウム、カル
シウム、クロミウム、ジルコニウム、鉄、等の単独ある
いは混合、合金が使用できる。

ガラス質材料としては、硼砂、珪酸ソーダ、燐酸ソー
ダ、硼珪酸ソーダ、硼燐酸ソーダ、F,Li₂Ｏを含有した
低難化点の硼燐酸ソーダ等が使用できる。

添加量を0.1〜20重量％に限定するのは、0.1％以下で
は添加の効果が得られず、20重量％を超えると耐食性が
低下するためである。

炭化物、窒化物、金属、ガラス質材料は粒度は限定し
ないが炭素質材料の酸化防止を目的として添加するため
0.5mm以下の微粒が好ましい。

（作用）前述の通り、炭素質材料を３〜30重量％、残部が耐火
性酸化物材料からなる配合量100重量％において、10〜3
0重量％が１〜0.5mmの粒子径を有する該耐火性酸化物材
料であることを特徴とする炭素含有耐火物は、１〜0.5m
mの耐火性酸化物材料の占める割合が多くなり耐火性材
料が一気にスラグ中に流出することがなく、また粒子が
スラグ中に溶解しにくくなり耐食性が向上する特徴を有
する。

本発明の炭素含有耐火物は、通常不焼成れんがとして
使用するものであるが、焼成しても本発明の効果は変わ
らないので焼成れんがとしても使用することができる。
また、不定形耐火物としても不焼成れんがと同様の効果
が得られるので不定形耐火物にも適用することが可能で
あることは言うまでもない。

（実施例）以下、実施例について説明する。

実施例１第１表に示す配合割合により本発明品及び従来品につ
いてそれぞれの配合物を混合、混練した後、常法により
並形形状にプレス成形したものを250℃で24時間乾燥し
供試体とした。耐食性は、前記の供試体を回転侵食法に
より1500℃で５時間、侵食剤（高炉スラグ70％銑鉄30
％）を用いて侵食試験を行い試験後の溶損寸法を測定し
た。上記の結果から明らかなように本発明品は従来品に
比し耐食性が22〜27％向上した。

実施例２第２表に示す配合割合により本発明品及び従来品につ
いてそれぞれの配合物を混合、混練した後、常法により
並形形状にプレス成形したものを250℃で24時間乾燥し
供試体とした。耐食性は、前記の供試体を回転侵食法に
より1650℃で５時間、侵食剤（転炉スラグ70％、鋼30
％）を用いて侵食試験を行い試験後の溶損寸法を測定し
た。上記の結果から明らかなように本発明品は従来品に
比し耐食性が18〜27％向上した。

さらに、本発明品No.1と従来品No.4とを混銑車のスラ
グライン部に半分ずつ張り合わせて使用し、使用後のmm
/chの溶損寸法を比較したところ、従来品No.4は0.5mm/c
hであったのに対し、本発明品No.1は0.4mm/chと約20％
向上した。

（発明の効果）以上説明したように、本発明品では１〜0.5mmの耐火
性酸化物材料が多いためれんが中の骨材とマトリックス
の間の隙間が小さくなり炭素質材料の酸化が抑制される
と同時に骨材の周囲へスラグが侵入しにくくなりかつ骨
材とマトリックスの接触の割合が多くなり骨材がスラグ
中へ流出しにくく、また0.5mm未満の骨材が少なくスラ
グへの溶解が小さくなりれんがの溶損、酸化を低減する
ことにより炭素含有耐火物の耐用性を格段に高め、その
工業的価値は大きい。

フロントページの続き (72)発明者保木井利之兵庫県高砂市荒井町新浜１―３―１ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者田中雅人兵庫県高砂市荒井町新浜１―３―１ハリマセラミック株式会社内 (72)発明者伊藤猛義兵庫県高砂市荒井町新浜１―３―１ハリマセラミック株式会社内 (56)参考文献特開平１−301554（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素材料を３〜30重量％、残部が耐火性酸
化物材料からなる配合物100重量％において、10〜30重
量％が１〜0.5mmの粒子径を有する該耐火性酸化物材料
であることを特徴とする炭素含有耐火物。
【請求項２】炭素材料を３〜30重量％、酸化防止剤とし
て炭化物材料、窒化物材料、金属材料、ガラス材料ノウ
チ一種又は二種以上を0.1〜20重量％、残部が耐火性酸
化物材料からなる配合物100重量％において、10〜30重
量％が１〜0.5mmの粒子径を有する該耐火性酸化物材料
であることを特徴とする炭素含有耐火物。