JPH0578180A - カーボンフアイバー含有耐火物 - Google Patents
カーボンフアイバー含有耐火物Info
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- JPH0578180A JPH0578180A JP3243732A JP24373291A JPH0578180A JP H0578180 A JPH0578180 A JP H0578180A JP 3243732 A JP3243732 A JP 3243732A JP 24373291 A JP24373291 A JP 24373291A JP H0578180 A JPH0578180 A JP H0578180A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のカーボンファイバーを分散した耐火物
におけるカーボンファイバーの配合量の制限を緩和し、
耐スポーリング性を一段と改善した耐火物の提供。 【構成】 耐火物粉末に、径が１０〜５０μｍ、長さが
０．２０〜２ｍｍであるカーボンファイバーを２〜１０
重量％と、Ｓｉ，Ａｌ等の低融点の活性金属を１〜１０
重量％添加した配合とした耐火物であって、β−Ｓｉ
Ｃ，Ｓｉ2 ＯＮ2 ，ＳｉＣ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ
4 Ｃ3 ，ＡｌＮ，ＳＩＡＬＯＮ等の活性金属の非酸化物
系反応生成物、例えばウイスカー，フレーク，凸状被覆
物等の凸状物をカーボンファイバー表面に生成せしめた
ことによって、カーボンファイバーと周囲のマトリック
スとの接着性を増し、ファイバーの引抜き抵抗を発揮さ
せて耐スポーリング性を向上させることができる。
におけるカーボンファイバーの配合量の制限を緩和し、
耐スポーリング性を一段と改善した耐火物の提供。 【構成】 耐火物粉末に、径が１０〜５０μｍ、長さが
０．２０〜２ｍｍであるカーボンファイバーを２〜１０
重量％と、Ｓｉ，Ａｌ等の低融点の活性金属を１〜１０
重量％添加した配合とした耐火物であって、β−Ｓｉ
Ｃ，Ｓｉ2 ＯＮ2 ，ＳｉＣ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ
4 Ｃ3 ，ＡｌＮ，ＳＩＡＬＯＮ等の活性金属の非酸化物
系反応生成物、例えばウイスカー，フレーク，凸状被覆
物等の凸状物をカーボンファイバー表面に生成せしめた
ことによって、カーボンファイバーと周囲のマトリック
スとの接着性を増し、ファイバーの引抜き抵抗を発揮さ
せて耐スポーリング性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属と接触する部
位に使用される耐火物、とくに、製銑，製鋼，非鉄，例
を挙げれば、高炉，混銑車の製銑炉から転炉，電気炉，
ＤＨ炉，ＲＨ炉，取鍋，鋳造用浸漬ノズル，スライディ
ングノズル，坩堝等に適用できる耐スポーリング性に優
れたカーボンファイバー含有耐火物に関する。
位に使用される耐火物、とくに、製銑，製鋼，非鉄，例
を挙げれば、高炉，混銑車の製銑炉から転炉，電気炉，
ＤＨ炉，ＲＨ炉，取鍋，鋳造用浸漬ノズル，スライディ
ングノズル，坩堝等に適用できる耐スポーリング性に優
れたカーボンファイバー含有耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属容器の内張りに使用される耐
火物における熱的，機械的なスポーリングに対する抵抗
性を改善するために、耐食性，耐熱性を犠牲にして、黒
鉛等のカーボン粉末、溶融石英やムライト，コージェラ
イト等の低膨張性粉末を過剰に添加することが行われて
いたが、近年、例えば、特公昭６２−９５５３号公報に
も開示されているように、マグネシアカーボン質耐火物
のように、カーボン含有耐火物においては、カーボンフ
ァイバーを分散させることによって、その耐食性を低下
させることなく、機械的あるいは熱的耐衝撃性と耐摩耗
性を改善する試みが行われるようになった。
火物における熱的，機械的なスポーリングに対する抵抗
性を改善するために、耐食性，耐熱性を犠牲にして、黒
鉛等のカーボン粉末、溶融石英やムライト，コージェラ
イト等の低膨張性粉末を過剰に添加することが行われて
いたが、近年、例えば、特公昭６２−９５５３号公報に
も開示されているように、マグネシアカーボン質耐火物
のように、カーボン含有耐火物においては、カーボンフ
ァイバーを分散させることによって、その耐食性を低下
させることなく、機械的あるいは熱的耐衝撃性と耐摩耗
性を改善する試みが行われるようになった。
【０００３】しかしながら、カーボンファイバーの分散
による耐火物の強化は、耐火物素材とカーボンファイバ
ーとの馴染みが悪く、添加配合量に自ずから限界があっ
て、カーボンファイバー自体が有する基地強化の効果に
限界があり、その上、耐火物基材そのものの特性が失わ
れるという欠点があった。
による耐火物の強化は、耐火物素材とカーボンファイバ
ーとの馴染みが悪く、添加配合量に自ずから限界があっ
て、カーボンファイバー自体が有する基地強化の効果に
限界があり、その上、耐火物基材そのものの特性が失わ
れるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ようなカーボンファイバーを分散した耐火物において、
耐火物基材そのものの特性を何ら失うことなく、カーボ
ンファイバーの配合量の制限を緩和して、カーボンファ
イバーによる強化機能を増大し、耐スポーリング性を一
段と改善した耐火物を提供することにある。
ようなカーボンファイバーを分散した耐火物において、
耐火物基材そのものの特性を何ら失うことなく、カーボ
ンファイバーの配合量の制限を緩和して、カーボンファ
イバーによる強化機能を増大し、耐スポーリング性を一
段と改善した耐火物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、耐火物粉末
に、径が１０〜５０μｍ、長さが０．２０〜２ｍｍであ
るカーボンファイバーを２〜１０重量％と、Ｓｉ，Ａｌ
等の低融点の活性金属を１〜１０重量％添加した配合と
した耐火物であって、β−ＳｉＣ，Ｓｉ2 ＯＮ2 ，Ｓｉ
Ｃ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮ，ＳＩＡＬＯＮ
等の活性金属の非酸化物系反応生成物、例えばウイスカ
ー，フレーク，凸状被覆物等の凸状物をカーボンファイ
バー表面に生成せしめたことを特徴とする。
に、径が１０〜５０μｍ、長さが０．２０〜２ｍｍであ
るカーボンファイバーを２〜１０重量％と、Ｓｉ，Ａｌ
等の低融点の活性金属を１〜１０重量％添加した配合と
した耐火物であって、β−ＳｉＣ，Ｓｉ2 ＯＮ2 ，Ｓｉ
Ｃ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮ，ＳＩＡＬＯＮ
等の活性金属の非酸化物系反応生成物、例えばウイスカ
ー，フレーク，凸状被覆物等の凸状物をカーボンファイ
バー表面に生成せしめたことを特徴とする。
【０００６】上記耐火物粉末には、カーボン源をカーボ
ン量として１重量％以上、４０重量％以下含有させるこ
ともできる。
ン量として１重量％以上、４０重量％以下含有させるこ
ともできる。
【０００７】カーボン源としては、耐酸化性，耐スポー
リング性，耐食性，導電性に優れた黒鉛粉末が主に使用
されるが、これに限定するものではなく、無煙炭，コー
クス，メソフェースピッチ，高軟化点ピッチ，液状ある
いは固体状高炭化収率樹脂，カーボンブラック，後述の
有機珪素等の使用が可能である。
リング性，耐食性，導電性に優れた黒鉛粉末が主に使用
されるが、これに限定するものではなく、無煙炭，コー
クス，メソフェースピッチ，高軟化点ピッチ，液状ある
いは固体状高炭化収率樹脂，カーボンブラック，後述の
有機珪素等の使用が可能である。
【０００８】また、カーボンは結合剤の形として添加す
ることもできる。
ることもできる。
【０００９】なお、カーボン粉末の添加によって継ぎ効
果がより優れたものとなるが、カーボン粉末を添加しな
くても、引抜き抵抗により継ぎ効果が発揮されるので、
カーボンファイバー以外のカーボン源を添加しないもの
がある。また、継ぎ効果を向上させるために、好ましく
は樹脂からくるカーボン源として期待できるカーボンの
効果を発揮する樹脂結合剤を使用することもできる。ま
た、後述のような有機珪素等を使用することもできる。
果がより優れたものとなるが、カーボン粉末を添加しな
くても、引抜き抵抗により継ぎ効果が発揮されるので、
カーボンファイバー以外のカーボン源を添加しないもの
がある。また、継ぎ効果を向上させるために、好ましく
は樹脂からくるカーボン源として期待できるカーボンの
効果を発揮する樹脂結合剤を使用することもできる。ま
た、後述のような有機珪素等を使用することもできる。
【００１０】配合する低融点の活性金属としては、カー
ボンと反応性の良いＣａ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｆｅ等の金属も
適用できるが、とくに、金属粉までの常温での安定性、
生成物の熱間強度，耐食性の点から有機珪素を含むＳｉ
あるいはＡｌが好適である。
ボンと反応性の良いＣａ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｆｅ等の金属も
適用できるが、とくに、金属粉までの常温での安定性、
生成物の熱間強度，耐食性の点から有機珪素を含むＳｉ
あるいはＡｌが好適である。
【００１１】活性金属の非酸化物系反応生成物のカーボ
ンファイバー表面への形成は、配合物の焼成中、使用前
の予熱中、あるいは使用中の加熱によって、添加金属と
雰囲気中のＣ，Ｎ等と反応して生成する非酸化物系の化
合物がカーボンファイバーの表面に生成するもので、こ
れによって、即ち凸状物によってファイバーの引抜き抵
抗が高められ継ぎ効果が向上する。また、これによっ
て、カーボンファイバーと耐火物との密着性も改善さ
れ、添加配合量を増大して、カーボンファイバーによる
耐スポーリング性の改善効果は飛躍的に向上する。
ンファイバー表面への形成は、配合物の焼成中、使用前
の予熱中、あるいは使用中の加熱によって、添加金属と
雰囲気中のＣ，Ｎ等と反応して生成する非酸化物系の化
合物がカーボンファイバーの表面に生成するもので、こ
れによって、即ち凸状物によってファイバーの引抜き抵
抗が高められ継ぎ効果が向上する。また、これによっ
て、カーボンファイバーと耐火物との密着性も改善さ
れ、添加配合量を増大して、カーボンファイバーによる
耐スポーリング性の改善効果は飛躍的に向上する。
【００１２】耐火性粉末としては、種々の酸化物，炭化
物，窒化物，酸窒化物，硼化物の単独もしくは２種以上
の混合粉末が使用可能であり、使用条件、接触する溶融
金属の種類に応じて適宜選択できる。
物，窒化物，酸窒化物，硼化物の単独もしくは２種以上
の混合粉末が使用可能であり、使用条件、接触する溶融
金属の種類に応じて適宜選択できる。
【００１３】カーボンファイバーとしてはＰＡＮ系，ピ
ッチ系，フェノールレジン系等、また、炭素系，黒鉛系
等の任意の市販品が使用でき、コスト，強度等を考慮し
て適宜選択できる。
ッチ系，フェノールレジン系等、また、炭素系，黒鉛系
等の任意の市販品が使用でき、コスト，強度等を考慮し
て適宜選択できる。
【００１４】
【作用】耐火材に、カーボンファイバーと共に低融点で
カーボンと反応するメタルを添加して、ファイバーの周
囲に反応生成物、即ちウイスカー等の凸状物を生成させ
ることによって、ファイバーの引抜き抵抗が高められ
る。
カーボンと反応するメタルを添加して、ファイバーの周
囲に反応生成物、即ちウイスカー等の凸状物を生成させ
ることによって、ファイバーの引抜き抵抗が高められ
る。
【００１５】添加金属がＳｉ添加の場合、カーボンファ
イバーの周囲にβ−ＳｉＣが生成し、また、Ａｌ添加の
場合は、Ａｌ4 Ｃ3 、ＡｌＮが生成する。この生成は最
終的に耐火物が使用中の段階で生成されれば良い。Ｓｉ
とカーボンによるβ−ＳｉＣは１２００℃以上、Ａｌと
カーボンによるＡｌ4 Ｃ3 の生成は７００℃以上で生成
し、さらに、１０００℃以上でのＡｌと空気中の窒素と
の反応によるＡｌ4 Ｃ3 のＡｌＮへの転換によるＡｌＮ
が生成する。この反応は比較的短時間で起こるため、非
焼成耐火物における使用中の加熱反応によるこれらの反
応生成物の耐スポーリング性の向上への貢献を充分期待
できる。
イバーの周囲にβ−ＳｉＣが生成し、また、Ａｌ添加の
場合は、Ａｌ4 Ｃ3 、ＡｌＮが生成する。この生成は最
終的に耐火物が使用中の段階で生成されれば良い。Ｓｉ
とカーボンによるβ−ＳｉＣは１２００℃以上、Ａｌと
カーボンによるＡｌ4 Ｃ3 の生成は７００℃以上で生成
し、さらに、１０００℃以上でのＡｌと空気中の窒素と
の反応によるＡｌ4 Ｃ3 のＡｌＮへの転換によるＡｌＮ
が生成する。この反応は比較的短時間で起こるため、非
焼成耐火物における使用中の加熱反応によるこれらの反
応生成物の耐スポーリング性の向上への貢献を充分期待
できる。
【００１６】ＳｉもしくはＳｉ合金の添加量がＳｉとし
て１重量％より少ないと、ファイバーの周囲に生成され
るβ−ＳｉＣの量が充分でなく、耐スポーリング性の向
上効果が充分でない。Ｓｉとして添加量が１０重量％よ
り多いと、β−ＳｉＣの生成に伴う弾性率の上昇が大き
くなり、耐スポーリング性が低下する。また耐食性も低
下する。
て１重量％より少ないと、ファイバーの周囲に生成され
るβ−ＳｉＣの量が充分でなく、耐スポーリング性の向
上効果が充分でない。Ｓｉとして添加量が１０重量％よ
り多いと、β−ＳｉＣの生成に伴う弾性率の上昇が大き
くなり、耐スポーリング性が低下する。また耐食性も低
下する。
【００１７】Ａｌ，Ａｌ合金の添加量がＡｌとして１重
量％より少ないとファイバーの周囲に生成されるＡｌ4
Ｃ3 ，ＡｌＮの量が充分でなく、耐スポーリング性の向
上効果が充分でない。Ａｌとして添加量が１０重量％よ
り多いと、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成に伴い弾性率の上
昇が大きくなり、耐スポーリング性が低下する。
量％より少ないとファイバーの周囲に生成されるＡｌ4
Ｃ3 ，ＡｌＮの量が充分でなく、耐スポーリング性の向
上効果が充分でない。Ａｌとして添加量が１０重量％よ
り多いと、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成に伴い弾性率の上
昇が大きくなり、耐スポーリング性が低下する。
【００１８】Ａｌ及びＡｌ合金については、アトマイ
ズ，フレーク，ファイバーの形で一般的に工業生産され
ている。ファイバーの形で添加した時はファイバー自体
の量が増加するので混合に問題が生じ易くなるが、ファ
イバーの添加絶対量が極端に大きくならなければ問題な
い。アトマイズとフレークについては、成形体もしくは
焼成体に含まれる気孔中の空気からの酸素によりＡｌが
酸化されコランダムが生じ、その後Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮ
が生じる。したがって、経常的に厚みの厚いアトマイズ
の方がＡｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成割合が高いため、アト
マイズの添加の方が好ましいが、添加する形態はアトマ
イズに限定するものではない。
ズ，フレーク，ファイバーの形で一般的に工業生産され
ている。ファイバーの形で添加した時はファイバー自体
の量が増加するので混合に問題が生じ易くなるが、ファ
イバーの添加絶対量が極端に大きくならなければ問題な
い。アトマイズとフレークについては、成形体もしくは
焼成体に含まれる気孔中の空気からの酸素によりＡｌが
酸化されコランダムが生じ、その後Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮ
が生じる。したがって、経常的に厚みの厚いアトマイズ
の方がＡｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成割合が高いため、アト
マイズの添加の方が好ましいが、添加する形態はアトマ
イズに限定するものではない。
【００１９】マトリックスの方にもβ−ＳｉＣ、Ａｌ4
Ｃ3 ，ＡｌＮを生じさせるため、カーボン粉末を１重量
％以上添加する必要がある。また、カーボン粉末１重量
％以上の添加で溶融金属に付随するスラグの浸潤を防止
できる。カーボン粉末の添加量が４０重量％より多いと
耐食性，耐摩耗性，耐酸化性が低下し、その結果耐用性
が低下する。
Ｃ3 ，ＡｌＮを生じさせるため、カーボン粉末を１重量
％以上添加する必要がある。また、カーボン粉末１重量
％以上の添加で溶融金属に付随するスラグの浸潤を防止
できる。カーボン粉末の添加量が４０重量％より多いと
耐食性，耐摩耗性，耐酸化性が低下し、その結果耐用性
が低下する。
【００２０】添加されるカーボンファイバーの径は１０
μｍより小さいと、ファイバー自体の剪断強度が低下
し、ファイバーに引抜き抵抗力がかかる前に剪断してし
まって、耐スポーリング性の向上効果がでない。また、
５０μｍより大きいと耐火物の成形に当たっての減圧時
に戻り現象が生じて成形体の組織が破壊され、その結果
強度が低下し、耐スポーリング性も向上しない。
μｍより小さいと、ファイバー自体の剪断強度が低下
し、ファイバーに引抜き抵抗力がかかる前に剪断してし
まって、耐スポーリング性の向上効果がでない。また、
５０μｍより大きいと耐火物の成形に当たっての減圧時
に戻り現象が生じて成形体の組織が破壊され、その結果
強度が低下し、耐スポーリング性も向上しない。
【００２１】カーボンファイバーの長さが２ｍｍより長
いと、ファイバー自体の絡み合いによりファイバーによ
る毛ダマ、いわゆるバルクが生じ、ファイバーの均一分
散が起こらず、せっかく添加したファイバーが意味をな
さなくなる。一方、０．２ｍｍより短いと、ファイバー
の引抜き抵抗が低くなり、耐スポーリング性の改善効果
が期待できない。
いと、ファイバー自体の絡み合いによりファイバーによ
る毛ダマ、いわゆるバルクが生じ、ファイバーの均一分
散が起こらず、せっかく添加したファイバーが意味をな
さなくなる。一方、０．２ｍｍより短いと、ファイバー
の引抜き抵抗が低くなり、耐スポーリング性の改善効果
が期待できない。
【００２２】カーボンファイバーの添加量が２重量％よ
り少ないとファイバーの引抜き抵抗に寄与するファイバ
ー自体の数が不足し、耐スポーリング性向上効果がでな
い。添加量が１０重量％より多いと成形性が低下して強
度が低下し、耐スポーリング性も向上しない。
り少ないとファイバーの引抜き抵抗に寄与するファイバ
ー自体の数が不足し、耐スポーリング性向上効果がでな
い。添加量が１０重量％より多いと成形性が低下して強
度が低下し、耐スポーリング性も向上しない。
【００２３】
【実施例】表１はアルミナ−カーボン系の耐火材粉末に
カーボンファイバーと共に金属シリコン粉末を配合し焼
成耐火物とした例を示す。同表において、実施例１〜４
は組成が本発明の範囲内のものを示し、比較例１は、カ
ーボン粉末の添加量が１重量％より少ない例を、比較例
２はカーボン粉末の添加量が４０重量％より多い例を、
比較例３はカーボンファイバーを含まない場合を、比較
例４はカーボンファイバーを配合してはいるが金属を含
まない例を示す。
カーボンファイバーと共に金属シリコン粉末を配合し焼
成耐火物とした例を示す。同表において、実施例１〜４
は組成が本発明の範囲内のものを示し、比較例１は、カ
ーボン粉末の添加量が１重量％より少ない例を、比較例
２はカーボン粉末の添加量が４０重量％より多い例を、
比較例３はカーボンファイバーを含まない場合を、比較
例４はカーボンファイバーを配合してはいるが金属を含
まない例を示す。
【００２４】同表実施例１，２、比較例１の場合は、同
配合物にフェノールレジンを結合材として混練し、フリ
クションプレスにて２３０×１１４×６５ｍｍの形状に
成形し、コークス粉末中で１３５０℃で焼成した。さら
に、同表の実施例３および実施例４、それに比較例３と
４の配合物をフェノールレジンを結合材として混合，造
粒し、静水圧プレスにて径２００×長さ５００ｍｍの形
状に成形し、コークス粉末中で１０００℃で焼成した。
配合物にフェノールレジンを結合材として混練し、フリ
クションプレスにて２３０×１１４×６５ｍｍの形状に
成形し、コークス粉末中で１３５０℃で焼成した。さら
に、同表の実施例３および実施例４、それに比較例３と
４の配合物をフェノールレジンを結合材として混合，造
粒し、静水圧プレスにて径２００×長さ５００ｍｍの形
状に成形し、コークス粉末中で１０００℃で焼成した。
【００２５】
【表１】
【００２６】同表の下欄に各焼成耐火物の特性を示す。
同表の各実施例に示すように、カーボンファイバーとＳ
ｉを併用することで熱間強度も耐スポーリング性も向上
することが判る。これに対して、比較例３に示すよう
に、Ｓｉのみの添加によっても、ある程度の熱間強度は
発現するが、耐スポーリング性のレベルは低い。
同表の各実施例に示すように、カーボンファイバーとＳ
ｉを併用することで熱間強度も耐スポーリング性も向上
することが判る。これに対して、比較例３に示すよう
に、Ｓｉのみの添加によっても、ある程度の熱間強度は
発現するが、耐スポーリング性のレベルは低い。
【００２７】表１の実施例１と比較例１との比較におい
て、カーボン粉末の添加量が１重量％より少ない比較例
１の場合は、実施例１の場合のように、マトリックスの
方にも充分なβ−ＳｉＣの生成が起こらず、耐スポーリ
ング性，熱間強度の発現が充分ではない。また、実施例
４と比較例２との比較において、カーボン粉末の添加量
が４０重量％より多い比較例２の場合、耐摩耗性，熱間
強度、さらには、耐スポーリング性が実施例４の場合よ
りも低いことが判る。
て、カーボン粉末の添加量が１重量％より少ない比較例
１の場合は、実施例１の場合のように、マトリックスの
方にも充分なβ−ＳｉＣの生成が起こらず、耐スポーリ
ング性，熱間強度の発現が充分ではない。また、実施例
４と比較例２との比較において、カーボン粉末の添加量
が４０重量％より多い比較例２の場合、耐摩耗性，熱間
強度、さらには、耐スポーリング性が実施例４の場合よ
りも低いことが判る。
【００２８】表２の場合は、アルミナ−カーボン系の耐
火材粉末にカーボンファイバーと共に金属シリコン粉
末、金属シリコン粉末とＳｉ−Ａｌ合金とを配合し焼成
耐火物とした例を示し、各配合物をフェノールレジンを
結合材として混合，造粒し、静水圧プレスにて径２００
×長さ５００ｍｍの形状に成形し、コークス粉末中で１
０００℃で焼成した。
火材粉末にカーボンファイバーと共に金属シリコン粉
末、金属シリコン粉末とＳｉ−Ａｌ合金とを配合し焼成
耐火物とした例を示し、各配合物をフェノールレジンを
結合材として混合，造粒し、静水圧プレスにて径２００
×長さ５００ｍｍの形状に成形し、コークス粉末中で１
０００℃で焼成した。
【００２９】
【表２】
【００３０】同表に示す実施例５とカーボンファイバー
の添加量が２重量％より少ない比較例５とを比較するこ
とによって、カーボンファイバーの添加量が２重量％よ
り少ないと、カーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に
出ず、耐スポーリング性，熱間強度が充分に出ないこと
が判る。実施例６とカーボンファイバーの添加量が１０
重量％より多い比較例６とを比較することによって、カ
ーボンファイバーの添加量が１０重量％より多い場合に
は、成形性が低下して若干見掛け気孔率が低下し、熱間
強度も低下し、耐スポーリング性も低下することが判
る。また、同表の実施例７をＳｉ粉末の添加量が１重量
％より少ない比較例７と比較すると、Ｓｉ粉末の添加量
が１重量％より少ない場合例β−ＳｉＣの生成量が充分
でなく、カーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に発揮
されず、耐スポーリング性，熱間強度が出ないことが判
る。さらに、実施例５と実施例８とを比較することによ
って、Ｓｉ−Ａｌ合金の場合もＳｉ配合量が１重量％以
上の条件を満たせば同様な効果を得ることができる。
の添加量が２重量％より少ない比較例５とを比較するこ
とによって、カーボンファイバーの添加量が２重量％よ
り少ないと、カーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に
出ず、耐スポーリング性，熱間強度が充分に出ないこと
が判る。実施例６とカーボンファイバーの添加量が１０
重量％より多い比較例６とを比較することによって、カ
ーボンファイバーの添加量が１０重量％より多い場合に
は、成形性が低下して若干見掛け気孔率が低下し、熱間
強度も低下し、耐スポーリング性も低下することが判
る。また、同表の実施例７をＳｉ粉末の添加量が１重量
％より少ない比較例７と比較すると、Ｓｉ粉末の添加量
が１重量％より少ない場合例β−ＳｉＣの生成量が充分
でなく、カーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に発揮
されず、耐スポーリング性，熱間強度が出ないことが判
る。さらに、実施例５と実施例８とを比較することによ
って、Ｓｉ−Ａｌ合金の場合もＳｉ配合量が１重量％以
上の条件を満たせば同様な効果を得ることができる。
【００３１】また、実施例９を、Ｓｉの添加量が１０重
量％より多い比較例８と比較すると、Ｓｉの添加量が１
０重量％より多い場合には熱間強度には問題ないにも拘
らず、耐スポーリング性が低下することが判る。原因は
β−ＳｉＣの過剰生成による弾性率の上昇にあると考え
られる。
量％より多い比較例８と比較すると、Ｓｉの添加量が１
０重量％より多い場合には熱間強度には問題ないにも拘
らず、耐スポーリング性が低下することが判る。原因は
β−ＳｉＣの過剰生成による弾性率の上昇にあると考え
られる。
【００３２】表３はカーボンファイバーの大きさを変え
た場合の特性を示すもので、同じく配合物をフェノール
レジンを結合材として混合，造粒し、静水圧プレスにて
径２００×長さ５００ｍｍの形状に成形し、コークス粉
末中で１０００℃で焼成したものである。
た場合の特性を示すもので、同じく配合物をフェノール
レジンを結合材として混合，造粒し、静水圧プレスにて
径２００×長さ５００ｍｍの形状に成形し、コークス粉
末中で１０００℃で焼成したものである。
【００３３】
【表３】
【００３４】表３の比較例９と実施例１０とを比較する
ことにより、カーボンファイバーの径が１０μｍより小
さいと、カーボンファイバーの引抜き抵抗が出る前にフ
ァイバー自体が剪断してしまうためか、耐スポーリング
性，熱間強度が出ず、実施例１１と比較例１０より、カ
ーボンファイバーの径が５０μｍより大きいと成形時の
減圧時に戻り現象が生じて成形体の組織が破壊され、見
掛け気孔率が上昇し、熱間強度が低下し、耐スポーリン
グ性も低下することが判る。さらに、実施例１２と比較
例１１とを比較することにより、カーボンファイバーの
長さが２ｍｍより長いと、ファイバーの絡み合いにより
ファイバーの毛ダマが発生し、せっかく添加したカーボ
ンファイバーが意味をなさない。したがって、耐スポー
リング性，熱間強度は出ない。比較例１２と実施例１３
より、添加カーボンファイバーの長さが０．２ｍｍより
短いとカーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に発生せ
ず、耐スポーリング性，熱間強度が出ないことが判る。
ことにより、カーボンファイバーの径が１０μｍより小
さいと、カーボンファイバーの引抜き抵抗が出る前にフ
ァイバー自体が剪断してしまうためか、耐スポーリング
性，熱間強度が出ず、実施例１１と比較例１０より、カ
ーボンファイバーの径が５０μｍより大きいと成形時の
減圧時に戻り現象が生じて成形体の組織が破壊され、見
掛け気孔率が上昇し、熱間強度が低下し、耐スポーリン
グ性も低下することが判る。さらに、実施例１２と比較
例１１とを比較することにより、カーボンファイバーの
長さが２ｍｍより長いと、ファイバーの絡み合いにより
ファイバーの毛ダマが発生し、せっかく添加したカーボ
ンファイバーが意味をなさない。したがって、耐スポー
リング性，熱間強度は出ない。比較例１２と実施例１３
より、添加カーボンファイバーの長さが０．２ｍｍより
短いとカーボンファイバーの引抜き抵抗が充分に発生せ
ず、耐スポーリング性，熱間強度が出ないことが判る。
【００３５】表４は、マグネシア−カーボン配合物にカ
ーボンファイバーとＡｌ、Ａｌ−Ｍｇ合金、さらには、
Ａｌ−Ｍｇ−Ｃａ合金を配合した配合物をフェノールレ
ジンを結合材として混練し、フリクションプレスにて２
３０×１１４×６５ｍｍの形状に成形し、２５０℃で硬
化処理した例を示す。
ーボンファイバーとＡｌ、Ａｌ−Ｍｇ合金、さらには、
Ａｌ−Ｍｇ−Ｃａ合金を配合した配合物をフェノールレ
ジンを結合材として混練し、フリクションプレスにて２
３０×１１４×６５ｍｍの形状に成形し、２５０℃で硬
化処理した例を示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】同表に示す実施例１４と比較例１３とよ
り、Ａｌの添加量が１重量％より少ないと、Ａｌ
4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成量が不足し、耐スポーリング性，
熱間強度が出ないことが判る。実施例１８と比較例１４
とを比較することにより、Ａｌの添加量が１０重量％よ
り多いと、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成量が過剰となって
熱間強度が問題ないにも関わらず、耐スポーリング性が
低下する。原因は弾性率の上昇にあると考えられる。同
じく、実施例１５，１６，１７より、Ａｌ粉末，Ａｌ−
Ｍｇ合金粉末，Ａｌ−Ｍｇ−Ｃａ合金粉末の添加量が、
Ａｌとして２重量％以上１０重量％以下であれば同様に
使用可能であることが判る。
り、Ａｌの添加量が１重量％より少ないと、Ａｌ
4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成量が不足し、耐スポーリング性，
熱間強度が出ないことが判る。実施例１８と比較例１４
とを比較することにより、Ａｌの添加量が１０重量％よ
り多いと、Ａｌ4 Ｃ3 ，ＡｌＮの生成量が過剰となって
熱間強度が問題ないにも関わらず、耐スポーリング性が
低下する。原因は弾性率の上昇にあると考えられる。同
じく、実施例１５，１６，１７より、Ａｌ粉末，Ａｌ−
Ｍｇ合金粉末，Ａｌ−Ｍｇ−Ｃａ合金粉末の添加量が、
Ａｌとして２重量％以上１０重量％以下であれば同様に
使用可能であることが判る。
【００３８】以下に上記各表に示す耐火組成を実炉に使
用した例を示す。
用した例を示す。
【００３９】表１の実施例２とカーボンファイバーを抜
き、同一カーボン粉末添加量で低膨張性の合成ムライト
を２０重量％添加した配合をスライドノズル（６５０×
３５０×４５ｍｍ、口径６５ｍｍ）として３００Ｔ取鍋
の使用に供した。
き、同一カーボン粉末添加量で低膨張性の合成ムライト
を２０重量％添加した配合をスライドノズル（６５０×
３５０×４５ｍｍ、口径６５ｍｍ）として３００Ｔ取鍋
の使用に供した。
【００４０】カーボンファイバー無添加品は低膨張性粉
末を併用しているにも拘わらず、３回の使用でノズル孔
のエッジがスポーリングし、エッジの欠けが大きく生じ
ており、使用をストップした。それに対して、実施例２
は５回使用後でも健全であり、更に使用可能な状態であ
った。
末を併用しているにも拘わらず、３回の使用でノズル孔
のエッジがスポーリングし、エッジの欠けが大きく生じ
ており、使用をストップした。それに対して、実施例２
は５回使用後でも健全であり、更に使用可能な状態であ
った。
【００４１】実施例３と比較例３，４をロングノズル
（ノズル内径１００ｍｍ、外径１７０ｍｍ、長さ９５０
ｍｍ）として２５０Ｔ取鍋とタンディッシュの間で使用
した。
（ノズル内径１００ｍｍ、外径１７０ｍｍ、長さ９５０
ｍｍ）として２５０Ｔ取鍋とタンディッシュの間で使用
した。
【００４２】比較例３は１回、比較例２は２回の使用で
スポーリングによる亀裂発生で使用中止となった。耐ス
ポーリング性向上のため、比較例４のカーボンファイバ
ーを抜いて極低膨張性の溶融石英を２０重量％添加した
ものを２本使用したが、１本は５回の使用でスポーリン
グによる亀裂発生で使用ストップとなり、もう１本は６
回の使用で浸漬部の溶損大となり、使用ストップとなっ
た。それに対して実施例３は１０回の使用後でも亀裂の
発生、大きな溶損は見られず、良好な使用後の状態であ
った。
スポーリングによる亀裂発生で使用中止となった。耐ス
ポーリング性向上のため、比較例４のカーボンファイバ
ーを抜いて極低膨張性の溶融石英を２０重量％添加した
ものを２本使用したが、１本は５回の使用でスポーリン
グによる亀裂発生で使用ストップとなり、もう１本は６
回の使用で浸漬部の溶損大となり、使用ストップとなっ
た。それに対して実施例３は１０回の使用後でも亀裂の
発生、大きな溶損は見られず、良好な使用後の状態であ
った。
【００４３】実施例１５とカーボンファイバーを抜いて
マグネシア粉末量を増加させたもの、それを更に耐スポ
ーリング性向上のためカーボン粉末添加量を増加させて
３０，３５重量％としたもの合計４種類の張り合わせで
転炉出鋼口（口径２００ｍｍ、外径４００ｍｍ、長さ１
３０ｍｍ）でテストした。
マグネシア粉末量を増加させたもの、それを更に耐スポ
ーリング性向上のためカーボン粉末添加量を増加させて
３０，３５重量％としたもの合計４種類の張り合わせで
転炉出鋼口（口径２００ｍｍ、外径４００ｍｍ、長さ１
３０ｍｍ）でテストした。
【００４４】２０回の連続使用後カーボンファイバーを
抜いたものでは、スポーリングによる亀裂が多数発生
し、それによる欠け発生が認められた。その程度はカー
ボン粉末の添加量が少ないものほど激しかった。逆にカ
ーボン粉末３０，３５重量％のものには溶損もしくは摩
耗損耗傾向が認められた。実施例１５は全く健全であっ
た。実施例１５以外の材質は耐用性不足であった。実施
例１５を全張りしたところ、５０回の使用後若干の溶損
による損耗は認められたが、カーボンファイバー無添加
品に比較して大幅な耐用性向上が認められた。
抜いたものでは、スポーリングによる亀裂が多数発生
し、それによる欠け発生が認められた。その程度はカー
ボン粉末の添加量が少ないものほど激しかった。逆にカ
ーボン粉末３０，３５重量％のものには溶損もしくは摩
耗損耗傾向が認められた。実施例１５は全く健全であっ
た。実施例１５以外の材質は耐用性不足であった。実施
例１５を全張りしたところ、５０回の使用後若干の溶損
による損耗は認められたが、カーボンファイバー無添加
品に比較して大幅な耐用性向上が認められた。
【００４５】以上３例より、カーボンファイバーとＳｉ
もしくはＡｌを併用することで、耐スポーリング性を他
の物性を犠牲にすることなく発揮させることが、実験室
と同様に確認された。
もしくはＡｌを併用することで、耐スポーリング性を他
の物性を犠牲にすることなく発揮させることが、実験室
と同様に確認された。
【００４６】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。
【００４７】（１）カーボンファイバーと活性金属とを
併用することで、カーボンファイバーと周囲のマトリッ
クスとの接着性を増し、ファイバーの引抜き抵抗を発揮
させて耐スポーリング性を向上させることができる。
併用することで、カーボンファイバーと周囲のマトリッ
クスとの接着性を増し、ファイバーの引抜き抵抗を発揮
させて耐スポーリング性を向上させることができる。
【００４８】（２）カーボン粉末添加量は、カーボンフ
ァイバー添加量，ファイバー径，ファイバー長さ、合金
添加量を適正範囲内にすることで、他の物性を犠牲にす
ることなく、耐スポーリング性を向上させることが可能
となる。
ァイバー添加量，ファイバー径，ファイバー長さ、合金
添加量を適正範囲内にすることで、他の物性を犠牲にす
ることなく、耐スポーリング性を向上させることが可能
となる。
【００４９】（３）とくに、ＡｌとＳｉ及びそれら合金
の併用は、消化防止に効果あるため、間欠使用に対して
有効である。
の併用は、消化防止に効果あるため、間欠使用に対して
有効である。
【００５０】（４）耐火性粉末として高耐食性のアルミ
ナ及びマグネシア，カルシア，スピネルに限らず、他の
高耐食性のジルコニア，ジルコン，ＺｒＢ2等も使用可
能である。また、溶融石英，合成ムライト，ジルコニア
ムライト等の低膨張性粉末も耐食性，耐熱性に注意すれ
ば充分併用可能である。
ナ及びマグネシア，カルシア，スピネルに限らず、他の
高耐食性のジルコニア，ジルコン，ＺｒＢ2等も使用可
能である。また、溶融石英，合成ムライト，ジルコニア
ムライト等の低膨張性粉末も耐食性，耐熱性に注意すれ
ば充分併用可能である。
【００５１】（５）溶融金属が鉄系、特に鋼であれば耐
食性に問題あるため、その点に充分注意すれば、耐酸化
性，耐スポーリング性増加のためのＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4
等も使用可能である。溶融金属がＡｌ，Ｃｕ等の非鉄の
金属であれば主体にも使用可能である。
食性に問題あるため、その点に充分注意すれば、耐酸化
性，耐スポーリング性増加のためのＳｉＣ，Ｓｉ3 Ｎ4
等も使用可能である。溶融金属がＡｌ，Ｃｕ等の非鉄の
金属であれば主体にも使用可能である。
【００５２】（６）他の物性を犠牲にすることなく、耐
スポーリング性を飛躍的に向上させることができ、接触
する溶融金属及びそれに付随するスラグの種類，性質そ
して他の使用条件と併せて耐火性の粉末の種類，使用は
適宜選択すればよく、制限するものではない。
スポーリング性を飛躍的に向上させることができ、接触
する溶融金属及びそれに付随するスラグの種類，性質そ
して他の使用条件と併せて耐火性の粉末の種類，使用は
適宜選択すればよく、制限するものではない。
Claims (5)
- 【請求項１】 耐火物粉末に、径が１０〜５０μｍ、長
さが０．２０〜２ｍｍであるカーボンファイバーを２〜
１０重量％、低融点の活性金属を１〜１０重量％添加し
た配合とした耐火物であって、前記活性金属の非酸化物
系反応生成物を前記カーボンファイバー表面に生成せし
めてなるカーボンファイバー含有耐火物。 - 【請求項２】 カーボン源が、カーボン量として４０重
量％以下含有し、残部が耐火物粉末からなる配合物に、
径が１０〜５０μｍ、長さが０．２０〜２ｍｍであるカ
ーボンファイバーを２〜１０重量％、低融点の活性金属
を１〜１０重量％添加した配合とした耐火物であって、
前記活性金属の非酸化物系反応生成物を前記カーボンフ
ァイバー表面に生成せしめてなるカーボンファイバー含
有耐火物。 - 【請求項３】 請求項２の記載において、カーボン源
が、黒鉛粉末，無煙炭，コークス，メソフェースピッ
チ，高軟化点ピッチ，液状あるいは固体状高炭化収率樹
脂，カーボンブラック，有機珪素等から選択された１種
以上の組み合わせであるカーボンファイバー含有耐火
物。 - 【請求項４】 請求項１または２の記載において、低融
点の活性金属が、Ｓｉであって、カーボンファイバー表
面に生成された非酸化物系反応生成物がβ−ＳｉＣ，Ｓ
ｉ2 ＯＮ2 ，ＳＩＡＬＯＮ等のＳｉの化合物であるカー
ボンファイバー含有耐火物。 - 【請求項５】 請求項１または２の記載において、低融
点の活性金属がＡｌであってカーボンファイバー表面に
生成された非酸化物系反応生成物がＡｌ4 Ｃ3 ，Ａｌ
Ｎ，ＳＩＡＬＯＮ等のＡｌの化合物であるカーボンファ
イバー含有耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243732A JPH0578180A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | カーボンフアイバー含有耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3243732A JPH0578180A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | カーボンフアイバー含有耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578180A true JPH0578180A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17108169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3243732A Pending JPH0578180A (ja) | 1991-09-24 | 1991-09-24 | カーボンフアイバー含有耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578180A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737781B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-05-18 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Rotor yoke having a ring-like inductor forming member for an electric machine rotor |
| WO2012117626A1 (ja) | 2011-03-02 | 2012-09-07 | 黒崎播磨株式会社 | 耐火物 |
| US8450228B2 (en) | 2005-04-19 | 2013-05-28 | Krosaki Harima Corporation | Refractory, method for manufacturing refractory, and refractory raw material |
| JP2016047939A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 転炉羽口用耐火物 |
-
1991
- 1991-09-24 JP JP3243732A patent/JPH0578180A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737781B2 (en) | 2000-04-19 | 2004-05-18 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Rotor yoke having a ring-like inductor forming member for an electric machine rotor |
| US8450228B2 (en) | 2005-04-19 | 2013-05-28 | Krosaki Harima Corporation | Refractory, method for manufacturing refractory, and refractory raw material |
| WO2012117626A1 (ja) | 2011-03-02 | 2012-09-07 | 黒崎播磨株式会社 | 耐火物 |
| JP2016047939A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 転炉羽口用耐火物 |
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