JPH01305849A - マグネシア・カーボンれんが - Google Patents

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、マグネシア・カーボンれんかに関し、特に、
耐熱衝撃性を低下させることなく、機械的強度及び耐摩
耗性を高められるようにしたマグネシア・カーボンれん
かに関するものである。

〔従来技術とその課題〕

マグネシア・カーボンれんがは、耐食性及び耐熱衝撃性
に優れていることから製鋼用耐火物として近年広く使用
されるようになった。しかし、マグネシア・カーボンれ
んがは、酸化雰囲気の下ではカーボンが消失してしまう
欠点の他にその主要なカーボン源である黒鉛の性質が原
因となって機械的強度や耐摩耗性を高める上では不利で
あり、例えば転炉の装入側炉壁のようにスクラップや溶
銑の投入によって機械的衝撃を受けたり摩耗が生じ易い
箇所では損傷が大きく、炉体の寿命を短くする一因とな
っている。

そこで、マグネシア・カーボンれんがの機械的強度や耐
摩耗性を高めるために、アルミニウム、珪素、マグネシ
ウム、カルシウム等の金属粉末を添加することが提案さ
れているが、主カーボン源として黒鉛を使用する限り飛
躍的な強度及び耐摩耗性の向１を図ることはできず、ま
た、加熱後に金属添加物によってれんがが硬直化して耐
熱衝撃性が低下することがある。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであって
、耐熱衝撃性を低下させることなく、機械的強度及び耐
摩耗性を高められるようにしたマグネシア・カーボンれ
んがを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意研究した結果、マグネシア・カーボ
ンれんがの機械的強度や耐摩耗性を不利にしている原因
が主カーボン源として黒鉛を使用することにあると推察
して、黒鉛に代わって機械的強度の高いカーボンファイ
バーをカーボン源として使用することにより上記の目的
を達成できることを発見し、本発明を完成するに至った
。

即ち、本発明に係るマグネシア・カーボンれんがは、上
記の目的を達成するために、マグネシア原料にカーボン
ファイバーを内掛けで０．１〜５０重量％添加したこと
を特徴としている。

〔作用〕

カーボンファイバーは、機械的強度が鱗状黒鉛等に比べ
て強く、鱗状黒鉛よりも蟲かに少ない使用量で同程度の
耐熱衝撃性を得ることができる。

また、カーボンファイバーは繊維の長さ方向に対する引
っ張り強度が大きく、かつ、鱗状黒鉛のような層状構造
を持たないのでカーボンファイバーの添加に伴う強度低
下はほとんど無く、逆に結合材を補強して強度が高めら
れる。

本発明において使用するＦグネシア原料は、特に限定さ
れず、例えば、焼結マグネシアクリンカ−１電融マグネ
シアクリンカ−１その他のマグネシアクリンカ−等のう
ちの１種または２種以上を使用することができる。しか
しながら、れんがの耐食性を高めることを考慮にいれる
ならば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）成分が９０％以上
のものを使用することが好ましい。

また、本発明に使用されるカーボンファイバーは、特に
限定されず、例えば、市販のポリアクリルニトリル系に
代表される合成樹脂系の繊維、あるいはピンチ系の繊維
を高温で熱処理した炭素質あるいは黒鉛質のカーボンフ
ァイバーを使用すればよい。カーボンファイバーの繊維
長は０．１〜５０＋ｎが好ましく、０．５〜２０ｍとす
ることが更に好ましい。カーボンファイバーの繊維長が
Ｏ３ｌ　ｍｉ未満では剥離防止効果が乏しくなるので好
ましくなく、５０ｍを超えるとマグネシア原料との均一
混合が困難になるので好ましくない。カーボンファイバ
ーの繊維長が０．５〜２０鰭では十分な剥離防止効果が
得られるとともに、容易にマグネシア原料と均一混合す
ることができるので特に好ましい。カーボンファイバー
の径は２〜５０μｍとすることが好ましい。カーボンフ
ァイバーの径が２μｍ未満では必要とする強度が得られ
ないので好ましくなく、５０μｍを超えると柔軟性に乏
しくなり、れんがの成形性を損なうので好ましくない。

尚、この範囲内であれば繊維長や径の異なるカーボンフ
ァイバーを混合使用することは何等妨げがない。カーボ
ンファイバーの添加量は、マグネシア原料に対して内掛
けで０．１〜５０重量％とすることが好ましく、０．５
〜１０重量％とすることがさらに好ましい。カーボンフ
ァイバーの添加量が０．１重量％未満では添加による強
度及び耐熱衝撃性を向上する効果が不十分になるので好
ましくなく、５０重量％を超えるとマグネシア原料との
均一混合が困難になるので好ましくない。カーボンファ
イバーの添加量が０．５〜１０重量％ではマグネシア原
料と容易に均一混合でき、しかも、添加による強度及び
耐熱衝撃性を向上する効果が十分に得られるので特に好
ましい。

尚、本発明に係るマグネシア・カーボンれんがを特に酸
化性の強い雰囲気下で使用する場合、カーボンファイバ
ー及び結合部が酸化して著しく損耗が大きくなることが
ある。これを防止するためにはアルミニウム、珪素、マ
グネシウム、カルシウム等の金属粉末、マグネシウム−
アルミニウム、アルミニウムー珪素、マグネシウム−ア
ルミニウムーカルシウム、マグネシウム−アルミニウム
ー珪素等の合金粉末、炭化硼素（８４Ｃ）粉末、窒化硼
素（ＢＮ）粉末等の酸化抑制材の１種あるいは２種以上
を合計量で外掛け０．２〜３０重量％の範囲で添加すれ
ばよい。これらの添加物の合計添加量が外掛け０．２重
量％未満では酸化防止効果が十分でないので好ましくな
く、３０重量％を超えると添加物の炭化あるいは酸化時
の体積膨張が大きくなり、れんがが多孔質になったり、
亀裂を生じたりすることがあるので好ましくない。

また、本発明のマグネシア・カーボンれんがを製造する
手順は、上記の成分構成でありさえすれば特に限定され
ることはなく、例えば、粒度調整したマグネシア原料に
カーボンファイバーを添加して混合した後、液状あるい
は粉末のピッチ、タール、フェノール樹脂等の各種有機
結合剤のうちの１種あるいは２種以上を選んで添加し、
混練してから成形し、更にこの後、１００〜４００℃の
低温熱処理により不焼成品としてのマグネシア・カーボ
ンれんがが得られ、あるいは、４００℃以上の高温還元
雰囲気下で熱処理して焼成品としてのマグネシア・カー
ボンれんがが得られる。更に、焼成品としてのマグネシ
ア・カーボンれんがは必要に応じてピンチ、フェノール
レジン等を含浸させて用いられることもある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

ＭｇＯ純度９８重量％の焼結マグネシアクリンカ−と、
カーボンファイバーとを第１表の実施例１〜５に示すよ
うに配合し、結合剤としてフェノールレジンを使用して
ロールパンで混練した後、５００）ン油圧プレスを用い
て皿形れんが形状に成形し、２５０℃で１２時間熱処理
して不焼成品としてのマグネシア・カーボンれんがを得
た。

また、比較例として、ＭｇＯ純度９８重量％の焼結マグ
ネシアクリンカ−と鱗状黒鉛とを第１表の比較例１〜４
に示すように配合し、結合剤としてフェノールレジンを
使用してロールパンで混練した後、５００トン油圧プレ
スを用いて皿形れんが形状に成形し、２５０℃で１２時
間熱処理して不焼成品としてのマグネシア・カーボンれ
んがを得た。

各実施例及び各比較例について、常温曲げ強さ試験、１
４００℃曲げ強さ試験、耐熱衝撃性試験、酸化摩耗試験
を行った。これらの試験条件は、次の通りである。

まず、常温曲げ強さ試験は、スパン１００ｍ墓の３点曲
げで測定した。

また、１４００℃曲げ強さ試験は、試片をコークスプリ
ーズに埋めたまま１４００℃で３０分間保持した後、ス
パン１２７．５ｍｍの３点曲げで測定した。

耐熱衝撃性試験は、れんがを１７００℃の溶鋼中に３分
間浸漬し、取り出した後カーポンプリーズ中で室温まで
放冷する操作を繰り返し、剥離が生じるまでの回数を計
った。

酸化摩耗試験は、１辺が５０臘菖の立方体の試片を１２
００℃の回転炉中にて２Ｏｒ、ｐ、ｍ、で３０分間回転
させ、放冷した後の重量減少率を測定した。

これらの試験結果は第１表に示す通りである。

第１表から明らかなように、各実施例に係るマグネシア
・カーボンれんがは、従来の鱗状黒鉛を添加するものに
比べて常温曲げ強度及び１４００℃曲げ強度が著しく大
きい。

また、耐熱衝撃性も遥かに優れている。即ち、カーボン
ファイバー２重量％添加の実施例２〜４は鱗状黒鉛２０
重量％添加の比較例２〜４と同等以上であり、また、カ
ーボンファイバー０．５重量％添加の実施例１は鱗状黒
鉛１０重世％添加の比較例１よりも優れている。

また、鱗状黒鉛とカーボンファイバー−を併用した比較
例４では、比較例３に対してカーボンファイバーを添加
した効果がみられない。

更に、本発明の各実施例は各比較例に比べてカーボンが
少ないので、耐酸化摩耗性においても著し←優れている
ことが分かる。

更に、実施例４のれんがを２５０トン転炉の装入側炉壁
に使用し、黒鉛２０重量％使用の従来品と比較実用試験
をした結果、従来品の損耗速度が２．４ｍｍ／ｃｈであ
ったのに対して、実施例４のものでは１．８１■／ｃｈ
にとどまり、耐用性が向上したことを確認できた。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明のマグネシア・カーボンれんがは、以上に説明し
たように、鱗状黒鉛等の層状構造を有するカーボン源に
代えて機械的強度の高いカーボンファイバーをカーボン
源として使用することにより、耐熱衝撃性を低下させる
ことなく、機械的強度やＩ′ｉｉｔ摩耗性を飛躍的に向
上させることができた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシア原料にカーボンファイバーを内掛けで
   ０．１〜５０重量％添加したことを特徴とするマグネシ
   ア・カーボンれんが。