JPH08119719A - Brick containing carbon and aluminum silicon carbide - Google Patents
Brick containing carbon and aluminum silicon carbideInfo
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- JPH08119719A JPH08119719A JP6287599A JP28759994A JPH08119719A JP H08119719 A JPH08119719 A JP H08119719A JP 6287599 A JP6287599 A JP 6287599A JP 28759994 A JP28759994 A JP 28759994A JP H08119719 A JPH08119719 A JP H08119719A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は混銑車、溶銑鍋、転炉、
電気炉、溶鋼鍋などの各種溶融金属容器に使用される高
耐用の緻密質カ−ボン含有れんがに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a hot metal wheel, a hot metal ladle, a converter,
The present invention relates to a highly durable dense carbon-containing brick used for various molten metal containers such as an electric furnace and a molten steel ladle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、高耐用の各種溶融金属容器の内張
りれんがとしてカ−ボン含有れんがが広く使用されるよ
うになってきた。このカ−ボン含有れんがはその構成要
素として炭素質材料を使用するため、空気中の酸素やス
ラグ中の鉄酸化物によりれんがが酸化されることによる
脆弱化と損耗が問題となっている。この問題を解決する
ため種々の方法が広範囲に検討されてきたが、金属アル
ミニウム粉末あるいはアルミニウム・マグネシウム合金
粉末を添加する方法が一般的で広く使用されている（例
えば金属アルミニウム粉末については特公昭60-2269号
公報、アルミニウム・マグネシウム合金粉末については
特開昭57-166362号公報など）。2. Description of the Related Art In recent years, carbon-containing bricks have been widely used as lining bricks for various highly durable molten metal containers. Since this carbon-containing brick uses a carbonaceous material as its constituent element, there is a problem of brittleness and wear due to oxidation of the brick by oxygen in the air or iron oxide in the slag. Various methods have been extensively studied to solve this problem, but a method of adding metallic aluminum powder or aluminum-magnesium alloy powder is generally used and widely used (for example, for metallic aluminum powder, Japanese Patent Publication No. -2269, aluminum-magnesium alloy powder, JP-A-57-166362, etc.).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】最近になってこれら溶
融金属容器で溶融金属の保持だけではなく、各種処理を
行うようになり、溶融金属温度も高くなり、従来より一
層の耐酸化性、耐食性が望まれるようになっている。こ
のためれんがをより緻密化して空気やスラグのれんが内
への侵入を防ぐことが考えられる。Recently, in addition to holding molten metal in these molten metal containers, various treatments have been carried out, the temperature of the molten metal has risen, and the oxidation resistance and corrosion resistance are higher than before. Is becoming desired. Therefore, it is conceivable to make the brick more compact and prevent air and slag from entering the brick.
【０００４】カ−ボン含有れんがの酸化防止のために添
加される金属アルミニウム粉末などが炭化物、酸化物に
変化する際に空隙を生ずる。従って、この金属粉末の粒
度を細かくすることはれんが組織の緻密化に効果があ
る。しかしながら、金属アルミニウム粉末あるいはアル
ミニウム・マグネシウム合金粉末の粒度を細かくするこ
とは製造時に爆発の危険性が増し、ある一定の粒度以下
の金属粉末は使用出来ないのが現状である。Voids are generated when the metal aluminum powder or the like added for preventing the oxidation of the carbon-containing brick is converted into a carbide or an oxide. Therefore, making the particle size of the metal powder fine is effective in densifying the brick structure. However, if the particle size of the metal aluminum powder or the aluminum-magnesium alloy powder is made fine, the risk of explosion increases at the time of manufacture, and the metal powder having a certain particle size or less cannot be used at present.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは金属粉末に
よるカ−ボン含有れんがの耐酸化性について種々検討し
た結果、上述の課題の解決策として金属粉末ではなく炭
化物の形態で添加する方法を見出し本発明に到達したも
のである。即ち、本発明は炭素質材料を３〜40重量％と
アルミニウムシリコンカ−バイドを0.5〜15重量％を含
有するアルミニウムシリコンカ−バイドを含むカ−ボン
含有れんがである。DISCLOSURE OF THE INVENTION As a result of various studies on the oxidation resistance of carbon-containing bricks by metal powder, the present inventors have found that as a solution to the above-mentioned problems, a method of adding in the form of carbide instead of metal powder The present invention has been achieved by finding the above. That is, the present invention is a carbon-containing brick containing aluminum silicon carbide containing 3 to 40% by weight of carbonaceous material and 0.5 to 15% by weight of aluminum silicon carbide.
【０００６】本発明に使用する炭素質材料は天然黒鉛、
人造黒鉛、電極屑、石油コ−クス、カ−ボンブラックな
どが使用できるが、高温における耐食性の点から黒鉛の
高純度のものが適する。この炭素質材料の使用量は３〜
40重量部とする。炭素質材料が40重量部を越えるとれん
がの強度が低下し、逆に炭素質材料が３重量部未満とな
ると耐スポ−リング性、耐食性に劣るようになり、いず
れも好ましくない。The carbonaceous material used in the present invention is natural graphite,
Artificial graphite, electrode scrap, petroleum coke, carbon black and the like can be used, but graphite of high purity is suitable from the viewpoint of corrosion resistance at high temperatures. The amount of this carbonaceous material used is 3 to
40 parts by weight. If the carbonaceous material exceeds 40 parts by weight, the strength of the brick will decrease, and conversely if the carbonaceous material is less than 3 parts by weight, the sponging resistance and corrosion resistance will be inferior.
【０００７】本発明の特徴は上記炭素質材料にアルミニ
ウムなどの金属粉末ではなく炭化物、それもアルミニウ
ムシリコンカ−バイドを添加することにある。本発明に
おけるアルミニウムシリコンカ−バイドは、Ａｌ4Ｓｉ
Ｃ4を主成分とするアルミニウムとシリコンとの複合炭
化物であり、例えば、金属アルミニウム粉末と金属シリ
コン粉末および黒鉛粉末あるいは無定形炭素粉末の混合
物または成形物をアルゴンあるいは一酸化炭素気流中で
1500℃程度に加熱することによって製造することができ
る。The feature of the present invention resides in that not the metal powder such as aluminum but the carbide, that is, the aluminum silicon carbide is added to the carbonaceous material. The aluminum silicon carbide used in the present invention is Al 4 Si.
A composite carbide of aluminum and silicon containing C 4 as a main component. For example, a mixture or molded product of metal aluminum powder, metal silicon powder and graphite powder or amorphous carbon powder in an argon or carbon monoxide stream.
It can be manufactured by heating to about 1500 ° C.
【０００８】本発明におけるアルミニウムシリコンカ−
バイドの使用量は0.5〜15重量部とする。この添加量が1
5重量部を越えると耐食性が低下するようになり、0.5重
量部未満では添加効果が発揮されずいずれも好ましくな
い。また、使用するアルミニウムシリコンカ−バイドは
後に述べるように粒度が大きくても空隙を生ずることは
ないので、粒の荒いものから細かいものまで幅広く使用
できるが、耐食性などの点を考慮すると粒度は細かいほ
どよく、75μm以下、好ましくは40μm以下とするのがよ
い。Aluminum silicon car according to the present invention
The amount of the binder used is 0.5 to 15 parts by weight. This addition amount is 1
If it exceeds 5 parts by weight, the corrosion resistance tends to decrease, and if it is less than 0.5 part by weight, the effect of addition is not exhibited and neither is preferable. Further, since the aluminum silicon carbide used does not cause voids even if the particle size is large as will be described later, it can be widely used from coarse particles to fine particles, but in consideration of corrosion resistance etc., the particle size is fine. Reasonably, it should be 75 μm or less, preferably 40 μm or less.
【０００９】本発明のれんがには炭素質材料とアルミニ
ウムシリコンカ−バイド以外に耐火材料が用いられる
が、使用する耐火材料としては、マグネシア、カルシ
ア、ドロマイト、マグカルシア、アルミナ、スピネル、
ムライト、アルミナ・シリカ質材料などの酸化物材料、
炭化珪素、窒化珪素などの非酸化物材料の単独または混
合物である。Refractory materials other than carbonaceous materials and aluminum silicon carbide are used for the bricks of the present invention. The refractory materials to be used include magnesia, calcia, dolomite, magcalcia, alumina, spinel,
Mullite, oxide materials such as alumina / silica materials,
It is a single or mixture of non-oxide materials such as silicon carbide and silicon nitride.
【００１０】本発明のカ−ボン含有れんがの製造方法は
従来のものと同様でよく、適当な結合剤、特にフェノ−
ル樹脂を加え混練、プレス成形する。その後熱処理して
不焼成れんがとするか、還元焼成した焼成れんがとした
ものである。The method for producing the carbon-containing brick of the present invention may be the same as the conventional one, and a suitable binder, particularly pheno-
Add resin and knead and press-mold. Then, it is heat-treated to obtain unfired bricks or reduced-fired fired bricks.
【００１１】[0011]
【作用】金属アルミニウム粒がカ−ボン含有れんがに添
加された場合は、それがカ−ボンやそれが酸化された一
酸化炭素と接触すると、粒表面から炭化アルミニウムを
生成する。この層は時間の経過と温度の上昇とともに徐
々に厚くなるが、その厚さが約20μmになると成長は極
めて遅くなり、実質的にはこれ以上の厚さにはならな
い。従って、粒径40μm以上の金属アルミニウムを使用
すると、表面付近で生成した炭化アルミニウムが保護層
となって内部にアルミニウムが取り残される。高温にな
ると内部に取り残されたアルミニウムが溶融、膨脹し炭
化アルミニウム層を破壊して、アルミニウムは順次蒸発
して、その跡は空洞となる。従って、空隙を生成させず
に金属アルミニウムを使用する場合にはその粒度は40μ
m以下とする必要があるが、When the aluminum metal particles are added to the carbon-containing brick, when it comes into contact with the carbon or carbon monoxide to which it has been oxidized, aluminum carbide is produced from the particle surface. This layer gradually thickens with the passage of time and an increase in temperature, but when the thickness reaches about 20 μm, the growth is extremely slow, and the thickness is substantially no more. Therefore, when metallic aluminum having a particle size of 40 μm or more is used, aluminum carbide generated near the surface becomes a protective layer, and aluminum is left inside. When the temperature rises, the aluminum left inside melts and expands, destroying the aluminum carbide layer, and the aluminum sequentially evaporates, leaving traces of voids. Therefore, when metallic aluminum is used without creating voids, the particle size is 40μ.
must be less than m,
【００１２】このような細かい粒度のものは製造の際の
安全の点から使用が非常に困難である。そこでアルミニ
ウムを金属の形態で使用するのではなく、炭化物の形で
添加すれば、粒度を細かくして使用しても安全で、より
緻密な組織ができるものと考えられる。Such fine particles are very difficult to use from the viewpoint of safety during production. Therefore, if aluminum is not added in the form of metal but is added in the form of carbide, it is considered that it is safe even if it is used with a finer grain size, and a finer structure can be formed.
【００１３】しかし、アルミニウムの場合、炭化アルミ
ニウムの合成はできても、炭化アルミニウムは消化性が
大で実炉で安定に使用することは困難である。一方、ア
ルミニウムシリコンカ−バイドは炭化アルミニウムと異
なり消化性は皆無であるので、炭化アルミニウムに代え
て消化性のないアルミニウムシリコンカ−バイドの粒度
の細かいものを使用すれば、消化性のない緻密なれんが
が安全に製造できることになる。However, in the case of aluminum, although aluminum carbide can be synthesized, it is difficult to use it stably in an actual furnace due to its high digestibility. On the other hand, since aluminum silicon carbide has no digestibility unlike aluminum carbide, if non-digestible aluminum silicon carbide with a fine particle size is used instead of aluminum carbide, it is not digestible and dense. Brick can be manufactured safely.
【００１４】アルミニウムシリコンカ−バイドは一酸化
炭素ガスと接触すると次の式のように反応する。 Ａｌ4ＳｉＣ4(s) → ４Ａｌ(g)＋ ＳｉＣ(s)＋ ３Ｃ(s) （１） ＳｉＣ(s)＋ ＣＯ(g) → ＳｉＯ(g)＋ ２Ｃ(s) （２） まず（１）の反応にによりＡｌがガスとなり揮散し炭化
珪素と炭素を残す。次いで（２）の反応ににより炭化珪
素が一酸化炭素ガスと反応してＳｉＯガスとなりここで
も炭素が生成される。（１）の反応は優先的に起こり、
アルミニウムシリコンカ−バイドが存在している間は生
成した炭化珪素の酸化はない。結局、反応の結果アルミ
ニウムシリコンカ−バイドの存在していた部位はすべて
炭素に置き換わることになる。つまり、アルミニウムシ
リコンカ−バイドの粒径が大きくとも、金属アルミニウ
ムの場合のように、空洞となることはないのである。When aluminum silicon carbide contacts carbon monoxide gas, it reacts according to the following equation. Al 4 SiC 4 (s) → 4Al (g) + SiC (s) + 3C (s) (1) SiC (s) + CO (g) → SiO (g) + 2C (s) (2) First (1 By the reaction of 1), Al becomes a gas and volatilizes to leave silicon carbide and carbon. Then, by the reaction of (2), silicon carbide reacts with carbon monoxide gas to become SiO gas, and carbon is also generated here. The reaction of (1) occurs preferentially,
There is no oxidation of the silicon carbide produced while the aluminum silicon carbide is present. After all, as a result of the reaction, all the sites where the aluminum silicon carbide was present are replaced with carbon. That is, even if the particle size of aluminum silicon carbide is large, it does not become a cavity as in the case of metallic aluminum.
【００１５】ガスとして揮散したＡｌとＳｉＯは拡散し
て主にれんが表面で一酸化炭素ガスと反応して、 ２Ａｌ(g)＋ ３ＣＯ(g) → Ａｌ2Ｏ3(s)＋ ３Ｃ(s) （３） ＳｉＯ(g)＋ ＣＯ(g) → ＳｉＯ2(s)＋ Ｃ(s) （４） と、Ａｌガスは（３）の反応によりアルミナに、ＳｉＯ
ガスは（４）の反応の結果シリカとなり、いずれも一酸
化炭素ガスを還元して酸化物となり、酸化防止に寄与す
る。加えて、生成したアルミナは耐火材料がマグネシア
の場合には、それと反応しスピネル化する際の体積膨脹
により、れんがの気孔閉塞と組織の緻密化に寄与する。
さらに、同時に生成するシリカ成分はガラス化し、炭素
質材料を被覆することにより酸化防止に役立つ。このよ
うに、アルミニウムシリコンカ−バイドを使用した場合
には、金属アルミニウムを使った場合と異なり、空洞化
することもなく、また、途中で炭化アルミニウムを生成
しないので、消化によるれんが組織の劣化を引き起こす
こともない。Al and SiO vaporized as gases diffuse and react with carbon monoxide gas mainly on the surface of the brick, and 2Al (g) + 3CO (g) → Al 2 O 3 (s) + 3C (s) (3) SiO (g) + CO (g) → SiO 2 (s) + C (s) (4) The Al gas reacts with (3) to form alumina and SiO 2
The gas becomes silica as a result of the reaction of (4), and both reduce carbon monoxide gas to an oxide, which contributes to the prevention of oxidation. In addition, when the refractory material is magnesia, the generated alumina contributes to the pore blockage and the densification of the structure of the brick due to the volume expansion when reacting with magnesia and forming spinel.
Further, the silica component produced at the same time is vitrified and coated with a carbonaceous material, which helps prevent oxidation. As described above, when aluminum silicon carbide is used, unlike the case where metallic aluminum is used, it does not cause cavitation and does not generate aluminum carbide in the middle, so that deterioration of the brick tissue due to digestion is prevented. It does not cause.
【００１６】上記のようにアルミニウムシリコンカ−バ
イドの添加は金属粉末の添加の場合と同様に炭素質材料
の酸化を防止する効果を持つと同時に、組織の緻密化に
よりれんがの強度が増し、さらに、れんが内部へのスラ
グ浸透を阻止するので耐食性も向上する。また、一般に
は組織の緻密化はれんがの耐スポ−リング性には悪影響
を及ぼすものであるが、金属粉末の添加の場合には溶融
した金属の熱膨脹や炭化物生成の際の体積膨脹によりれ
んが内部に応力が蓄積されるが、すでに炭化物となって
いるアルミニウムシリコンカ−バイドでは、熱膨張も小
さく応力が蓄積が少ないので、緻密化しても耐スポ−リ
ング性はかえって向上する。このように本発明のアルミ
ニウムシリコンカ−バイドの添加は耐酸化性、耐食性、
耐スポ−リング性のいずれにも好結果を及ぼすものであ
る。As described above, the addition of aluminum silicon carbide has the effect of preventing the oxidation of the carbonaceous material as in the case of adding the metal powder, and at the same time, the strength of the brick increases due to the densification of the structure, , Prevents slag from penetrating inside the brick, thus improving corrosion resistance. In addition, the densification of the structure generally has an adverse effect on the spalling resistance of the brick, but in the case of adding the metal powder, the brick inside due to the thermal expansion of the molten metal and the volume expansion during the formation of carbides Although stress is accumulated in the aluminum alloy, since the aluminum silicon carbide that has already become a carbide has a small thermal expansion and a small amount of stress is accumulated, the spooling resistance is rather improved even if it is densified. As described above, the addition of the aluminum silicon carbide of the present invention provides oxidation resistance, corrosion resistance,
It has a good effect on both of the sparking resistance.
【００１７】[0017]
【実施例】表１に示すような組成マグネシア・カ−ボン
れんが（実施例１〜３、比較例１）およびアルミナ・炭
化珪素・カ−ボンれんが（実施例４、比較例２）の材料
を混練、プレス成形した後300℃で10時間熱処理した。
その物性および各種試験結果も同じく表１に示す。耐酸
化性指数は1400℃10時間空気中で加熱した後の脱炭面積
の逆数を従来の金属を添加した標準品（マグネシア・カ
−ボンれんがにおいては比較例１、アルミナ・炭化珪素
・カ−ボンれんがにおいては比較例２）を100とする指
数で表したものである。耐食性指数はマグネシア・カ−
ボンれんがでは転炉スラグ（C/S=3.4）を用いて1750℃
で、アルミナ・炭化珪素・カ−ボンれんがでは脱珪スラ
グを用いて1450℃で、各々５時間浸食試験後の溶損量の
逆数をマグネシア・カ−ボンれんがにおいては比較例
１、アルミナ・炭化珪素・カ−ボンれんがにおいては比
較例２を100とする指数で表した。耐スポ−リング性指
数は1650℃の溶銑に浸漬する操作を３回繰り返して、前
後の弾性率の比を同様に比較例１および２を100とする
指数で表した。EXAMPLES Materials of the composition magnesia / carbon bricks (Examples 1 to 3 and Comparative Example 1) and alumina / silicon carbide / carbon bricks (Example 4 and Comparative Example 2) as shown in Table 1 were used. After kneading and press molding, heat treatment was performed at 300 ° C. for 10 hours.
The physical properties and results of various tests are also shown in Table 1. The oxidation resistance index is 1400 ° C. for 10 hours after heating in air, and the reciprocal of the decarburized area is the standard product (comparative example 1 in the case of magnesia / carbon brick, alumina / silicon carbide / carbon). In the case of bon bricks, it is represented by an index with Comparative Example 2) as 100. Corrosion resistance index is magnesia
For bon bricks, use converter slag (C / S = 3.4) at 1750 ℃
For alumina / silicon carbide / carbon bricks, the reciprocal of the erosion amount after 5 hours erosion test was performed using desiliconized slag at 1450 ° C. for magnesia / carbon bricks in Comparative Example 1, alumina / carbonized bricks. In the case of silicon-carbon bricks, the index is represented by setting Comparative Example 2 to 100. The anti-spooling resistance index was represented by an index in which the ratio of elastic moduli before and after was similarly set to 100 in Comparative Examples 1 and 2 by repeating the operation of immersing in hot metal at 1650 ° C. three times.
【００１８】[0018]
【表１】[Table 1]
【００１９】表１の結果から明らかなようにマグネシア
・カ−ボン系においては、アルミニウムシリコンカ−バ
イドの添加によって従来の金属粉末の添加により耐酸化
性、耐食性、耐スポ−リング性のいずれも向上している
（実施例１と比較例１）。アルミニウムシリコンカ−バ
イドを多くすると（実施例２）、耐酸化性は向上するが
逆に耐食性は低下してくる。しかし、金属粉末添加の場
合よりは改善されている。アルミナ・炭化珪素・カ−ボ
ン系においても同様に耐酸化性、耐食性、耐スポ−リン
グ性の向上がみられる（実施例４と比較例２）。As is clear from the results shown in Table 1, in the magnesia-carbon system, addition of aluminum silicon carbide results in addition of conventional metal powders, resulting in any of oxidation resistance, corrosion resistance, and spooling resistance. It is improved (Example 1 and Comparative Example 1). When the amount of aluminum silicon carbide is increased (Example 2), the oxidation resistance is improved but the corrosion resistance is decreased. However, this is an improvement over the case of adding metal powder. Also in the alumina / silicon carbide / carbon system, the oxidation resistance, corrosion resistance, and sponging resistance are similarly improved (Example 4 and Comparative Example 2).
【００２０】[0020]
【発明の効果】本発明の炭素質れんがにおけるアルミニ
ウムシリコンカ−バイドの添加はれんが組織の緻密化と
なり、炭素質材料の酸化を防止すると同時に、れんがの
熱間強度の増加とれんが内部へのスラグ浸透を阻止によ
る耐食性の向上に寄与する。さらに、組織が緻密化して
も耐スポ−リング性にもよい影響を及ぼすものである。The addition of aluminum silicon carbide to the carbonaceous brick of the present invention causes the densification of the brick structure, prevents the oxidation of the carbonaceous material, and simultaneously increases the hot strength of the brick and the slag inside the brick. It contributes to the improvement of corrosion resistance by blocking penetration. Further, even if the structure is densified, it has a good influence on the sparkling resistance.
【００２１】[0021]
【表１】 注）特性の指数は実施例４は比較例２を対照とし、他は比較例１を対照とする[Table 1] Note) Regarding the characteristic index, Example 4 uses Comparative Example 2 as a control, and others use Comparative Example 1 as a control.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 宏邦 岡山県備前市伊部1799番地の１ (72)発明者 野々部 和男 岡山県備前市浦伊部1099番地の７ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hirokuni Takahashi 1799-1 Ibe, Bizen City, Okayama Prefecture 1 (72) Inventor Kazuo Nonobe 7-1099 Uraibe, Bizen City, Okayama Prefecture
Claims (1)
ムシリコンカ−バイドを0.5〜15重量％を含有すること
を特徴とするアルミニウムシリコンカ−バイドを含むカ
−ボン含有れんが。1. A carbon-containing brick containing aluminum silicon carbide, characterized in that it contains 3 to 40% by weight of carbonaceous material and 0.5 to 15% by weight of aluminum silicon carbide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6287599A JPH08119719A (en) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | Brick containing carbon and aluminum silicon carbide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6287599A JPH08119719A (en) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | Brick containing carbon and aluminum silicon carbide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08119719A true JPH08119719A (en) | 1996-05-14 |
Family
ID=17719375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6287599A Pending JPH08119719A (en) | 1994-10-27 | 1994-10-27 | Brick containing carbon and aluminum silicon carbide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08119719A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041019 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |