JPH02283656A - 炭素含有耐火物 - 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］ 本発明は炭素含有耐火物の酸］ヒ防止を図り、同時に耐
久ポーリング性と耐食性を向上させたＡｂＯｚ　　Ｃ質
耐火物に関する。

［従来の技術］ 従来、溶銑取鍋、溶銑搬送用混銑車等の溶銑予備処理炉
川内張り材として高アルミナ買、ＡｌｚＯ、−Ｓ　ｉＣ
−Ｃ質、Ａｌ２Ｏ，−スピネル−〇質及びＭｇ０−Ｃ質
等の炭素含有耐火物が使用されている。

また、熱間吹付けによる炉の中間補修も実施されており
、炉の内張り材の使用寿命はがなり長くなっており、更
に、近年、不焼成の炭素結合れんがが熱衝撃抵抗性、ス
ラグの侵入抑制、スラグ侵入抵抗性を向上させる特性を
有するものとして好゛結果を収めている。

しかし、上記のような炭素含有耐火物は炭素の敢（ヒに
よって組織が劣化し、著しく強度が低下するため、炭素
の酸化を何らかの方法で防止しなければ、溶銑予備処理
炉の如く酸化や機械的衝撃を受ける炉の内張り材として
の耐用性に対する要求に対して不充分であるという問題
点があった。

この改善策として金属シリコン、金属アルミニウムの添
加あるいは成形圧を高め緻密化を図る等の手段によって
耐酸化性の向上を図っている。

例えば耐火骨材に対して３０％以下の炭素を含有せしめ
てなる耐火骨材・配合物に珪素とアルミニウムを重量比
で３〜１０：１０〜３の割合で添加してなる耐火材料が
提唱されている（特公昭６０５９１８４号公報）。

また、炭化珪素または／及び高アルミナ質原料の粗粒部
材にアルミニウム粉末１０〜３０％、結合粘土２０〜５
０％、金属シリコンまたは／及びフェロシリコン１０〜
５０％及び黒鉛または／及び炭素質物Ｏ〜２０％からな
る微粉部材及び有機質バインダーを添加して混練してな
る耐火性スタンプ材が提唱されている（特開昭５２−９
０１１号公報）。

更に、重量比にてＭ６０４３〜８７％、黒鉛８〜４２％
、ＳｉＣ，ＳｉＯｚ、ＳＬあるいはＦｅ−３ｉからなる
珪素成分３〜１２％とからなる鋳造用浸漬ノズル組成物
も提唱されている（特公昭５５１０３４０号公報）。

また、β−アルミナ−炭化珪素−黒鉛を所定範囲内の配
合量で配合した耐火材料に更に金属珪素を２〜１０％含
み、粒子間が炭化珪素結合もしくは炭素結合された溶鉱
炉用耐火物が提唱されている（特開昭５２−７６３１３
号公報）。

更に、炭化珪素、カーボン、耐火粘土系原料にフェロシ
リコン（Ｆｅ　　Ｓｉ２）を５〜５０重量％添加し、こ
れをバルブ廃液、糖蜜、樹脂などの結合剤で混練した出
銑出鋼用樋用スタンプ材も公知である（特公昭５０−２
４９７０号公報）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述のいずれのものも不焼成炭素結合れんがの
もつ上述の欠陥を根本的に改良するものではない。

すなわち、従来の炭素含有耐火物は黒鉛とシリコンを反
応させて粒子間を炭化珪素結合及び炭素結合としたもの
であるが、Ｓｉと黒鉛を反応させてＳｉＣを生成せしめ
る条件としては温度と反応時間が必要である。

しかし、炭化珪素が充分形成される前のスラグとの接触
や耐火物内部で応力破壊が起こる場合が多く、期待に反
する点が多々存在する。

従って、本発明の目的は炭化珪素の生成速度を早め、し
かも強度を高めることができる炭素含有耐火物を提供す
るにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明はＳｉｆｌＬ属と黒鉛の反応からＳｉＣの生成Ｉ
よりＦｅ−Ｓｉ合金を使用する方が黒鉛との反応は促進
され、ＳｉＣの生成量は多くなるということを知見し、
本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は黒鉛３〜２０重量部及び耐火原料８０〜
９７重量部からなる耐火骨材１００重量部に対し１〜６
重量部のＦｅを１５〜４５重量％含有するＦｅ−３ｉ合
金を含有してなる炭素含有耐火物に係る。

［作　　用］ 本発明の炭素含有耐火物の特徴とするところは、耐火原
料と黒鉛にＦｅ−Ｓｉ合金を添加することにある。これ
によって結合形態の詳細は未だ充分に明らかにされてい
ないが、酸素が乏しいと考えられる耐火物の微粉部は加
熱によってＦｅ−３ｉ合金と黒鉛とが反応してＦｅ−Ｃ
系のＦｅ、Ｃを生成する。また、Ｓｉ−Ｃ系のβ−３ｉ
Ｃを生成し、気孔率を低下させ、耐火原料と黒鉛等とが
強固な結合を形成していると考えられる。しかも、黒鉛
Ｆｅ−３ｉ合金はＳｉ金属の場合よりも活性でＳｉＣ生
成量が大である。

まず、黒鉛とＦｅ−３ｉの反応性について述べると、Ｆ
ｅ含ｉ２２．５重量％、Ｓｉ含量７７．５重量％の粒度
０．１４９＋ａｍ以下のＦ　ｅ　−Ｓ　ｉ合金粉末とＣ
Ｏ量９８．５％の粒度０．１４７１以下の黒鉛粉末をＳ
　ｉ：Ｃモル比１；１に配合し、成形したＣ−Ｆｅ−Ｓ
ｉ試料、また、Ｓｉ含ｉ９９．５重電％の粒度０．１４
９＋ａ＋ａ以下のＳｉ金属を用い、黒鉛粉末をＳ　ｉ：
ｃモル比１：１に配合し、成形したＣ−９ｔ試料をブリ
ーズ詰の還元雰囲気で加熱する６加熱後のＳｉＣ生成量
を第１表に示す。

東−一よ一一基 ＳｉＣ生成量 削競ｌｄ峙匝　Ｕ競追が待澗　４並ｌか片−〇−Ｆｅ−
Ｓｉ試料　　　１．２　　　　　６．６　　　　　７．
３Ｃ−Ｓｉ試料　　　　　１．０　　　　　１．３　　
　　　３．７注：Ｃ−３ｉ試料１０００℃／３時間のＳ
ｉＣ生成量を１．０として示す。

第１表から明らかなように、Ｆ　ｅ　−Ｓ　ｉ合金がＳ
ｉ金属より活性で、反応性に優れ、ＳｉＣ生成量も多く
なっている。なお、一定温度で保持時間を変えても同様
にＦｅ−８ｉ合金の方がＳｉＣ生成量は大である。

このような特性を発揮するＦｅ−３ｉ合金粉末としては
Ｆｅ量として１５〜４５重量％含有するＦｅ−３ｉ合金
粉末が好ましい。Ｆｅ−３ｉ合金粉末中のＦｅ量が４５
重量％を超えるとＦｅ＝Ｃの生成量が増加し、黒鉛の耐
酸化性は良いが、耐食性が低下するために好ましくない
。

本発明に使用するＦｅ−３ｉ合金粉の品質としては製鋼
用脱酸剤用として一般に市販されているものを使用する
ことができ、該合金粉末の粒度は反応性及び均一分散性
の点から０．１２５ｍｍ以下のものを使用するのが好ま
しい。

該Ｆｅ−３ｉ合金粉末の配合割合は耐火原料及び黒鉛の
耐火骨材部１００重量部に対し１〜６重量部が配合され
るものであり、該配合量が１重量部未満では添加効果が
少ないために好ましくなく、また、６重量部を超えると
耐酸化性はあるが、熱間強度が低下し、耐用性が低下す
るために好ましくない。

なお、焼結助剤としてＢ、Ｃ，ＡＮ、Ａ（−８ｉ、Ａｌ
−Ｍｇの１種または２種以上を適宜添加することができ
るが、その耐火骨材１００重量部に対して配合量は６重
量部未満である。

本発明に使用する耐火原料としては、マグネシア、スピ
ネル、アルミナ、シリカ、ジルコン、ジルコニア等の酸
化物や炭化珪素、窒化珪素、窒化硼素等の非酸化物を使
用することができるが、これらに特に限定されるもので
はなく、本発明の炭素含有耐火物の使用目的によって異
なるが、マグネシア、スピネル、アルミナを主体とする
ものが好ましい。

本発明の炭素含有耐火物を溶銑予備処理炉用に使用する
場合を説明すると、耐火原料としては原料自体に含有さ
れるＡｌ２Ｏ，量が５０重量％以上ならば使用すること
が可能であり、例えばボーキサ、イト、焼結アルミナ、
電融アルミナ、焼結ムライト、電融ムライト、焼結スピ
ネルであり、これらは単独で使用しても、２種以上を混
合して使用することもできる。これらの耐火原料の配合
量は６０〜８５重量部が好ましい。上述の耐火原料の配
合量が６０重量部未満では耐食性が低下し、また、８５
重量部を超えると耐久ポーリング性が低下するために好
ましくない。

更に、他の耐火原料としてＳｉＣを用いることができる
が、ＳｉＣとしては純度８０重量％以上のものを使用す
ることが好ましく、純度９０重量％以上のものがより好
ましい。ＳｉＣの配合量は５〜２０重量部が好ましい。

ＳｉＣの配合量が５重量部未満では黒鉛の酸化防止効果
が減少されるために添加効果がなく、また、２０重量部
を超えると耐食性が低下するために好ましくない。

次に、本発明の炭素含有耐火物をスライディングノズル
プレー１〜れんが用に使用する場合を説明すると、耐火
原料としては焼結アルミナ、電融アルミナ、ムライト等
が使用できる。これらの耐火原料の純度はできるだけ高
純度であることが好ましく、アルミナまたはムライトと
しての純度が９８％以上であることが好ましい。

本発明に使用する黒鉛としては土状黒鉛、鱗状黒鉛等の
天然黒鉛ないし電極屑、石油コークス、カーボンブラッ
ク等の人造黒鉛が任意に使用可能であるが、不純物の少
ない石油コークスの使用が好ましい。該黒鉛の配合割合
は耐火原料と黒鉛からなる耐火骨材１００重量部に対し
て５〜２０重量部が好ましい。

黒鉛が５重量部未満になると、黒鉛がスラグに対して濡
れにくいという特性と耐スポール性の向上が充分発揮で
きない。逆に、２０重量部を超えると、強度的にも充分
なものが望めなく、組織の緻密なものが得られ難い。

本発明の炭素含有耐火物はこれらの粒度調整した耐火原
料と黒鉛及びＦｅ−Ｓｉ合金を所定の配合割合で調整し
、タール、ピッチ、フェノール樹脂、フラン樹脂などの
結合剤を加え、常法によって混練、成形し、２００℃程
度に乾燥すれば、不焼成のものが得られる。また、９０
０〜１５００℃程度の還元雰囲気で焼成し、焼成耐火物
として使用に供することができる。

［実　施　例］ 次に、本発明の炭素含有耐火物を実施例により具体的に
説明する。

実施例１ 第２表に重量部で示す配合割合をもつ配合物をレゾール
型フェノール樹脂４重量部と共に混練し、１０００　ｋ
Ｗ／　ａ＠’の成形圧で２３０ｘｌ　１４ｘ６５ｗｎの
定形に成形してから２００℃で５時間乾燥した。

得られた不焼成炭素含有耐火物の特性を第２表に併記す
る。第２表から明らかなように、本発明品は比鮫品に比
し、曲げ強度、弾性率が高く優れている。

次に、本発明品３と比較品１を２００トン溶銑予備処理
炉に内張すし、主に溶銑の脱硫、脱燐処理した場合、Ｓ
ｉ金属を添加した比較品１の損耗量１００に対し、本発
明品３は８５であり、実炉における損耗量を減少される
ことが可能となった。

実施例２ 第３表に重壁部で示す配合割合をもつ配合物をレゾール
型フェノール樹脂４重量部と共に混練し、１０００　ｋ
ｙ／　ｃｍ２の成形圧で２３０Ｘ１１４Ｘ６５ａ＋ｍの
定形に成形してから２００℃で５時間乾燥した。

得られた不焼成炭素含有耐火物の特性を第３表に併記す
る。第３表から明らかなように、本発明品は比較品に比
し、曲げ強度、弾性率が高く優れている。

［発明の効果］ 耐火原料と黒鉛にＦｅ−Ｓｉ合金を添加し、ＳｉＣ生成
によって炭素含有耐火物は曲げ強さ、弾性率は大きくな
り、耐酸化性、耐食性は向上する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．黒鉛３〜２０重量部及び耐火原料８０〜９７重量部
   からなる耐火骨材１００重量部に対し１〜６重量部のＦ
   ｅを１５〜４５重量％含有するＦｅ−Ｓｉ合金を含有し
   てなる炭素含有耐火物。
2. ２．黒鉛３〜２０重量部、アルミナ６０〜８５重量部及
   びＳｉＣ５〜２０重量部からなる耐火骨材１００重量部
   に対し１〜６重量部のＦｅを１５〜４５重量％含有する
   Ｆｅ−Ｓｉ合金を含有してなる溶銑予備処理炉用炭素含
   有耐火物。
3. ３．黒鉛３〜２０重量部、アルミナ７５〜９０重量部及
   びムライト５〜１５重量部からなる耐火骨材１００重量
   部に対し１〜６重量部のＦｅを１５〜４５重量％含有す
   るＦｅ−Ｓｉ合金を含有してなるスライディングノズル
   プレート用炭素含有耐火物。