JPS593069A - アルミナ−炭化珪素−カ−ボン質耐火物 - Google Patents
アルミナ−炭化珪素−カ−ボン質耐火物Info
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- JPS593069A JPS593069A JP57110651A JP11065182A JPS593069A JP S593069 A JPS593069 A JP S593069A JP 57110651 A JP57110651 A JP 57110651A JP 11065182 A JP11065182 A JP 11065182A JP S593069 A JPS593069 A JP S593069A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は製鉄業特に溶銑の予備処理段階で使用される
耐火物の配合に関する。
耐火物の配合に関する。
最近溶銑段階において、ソーダ灰（Ｎａｓ Ｏｓ ）＋
または、融剤の螢石（ＣａＦ２）ｖｆ−加えた生石灰（
Ｃａｂ）等の精錬剤を用いて脱燐、脱硫を行う溶銑の予
備処理法が検討されているが、優れた精錬剤であるこれ
らの７ラツクスは溶銑処理炉の耐火物に対し。
または、融剤の螢石（ＣａＦ２）ｖｆ−加えた生石灰（
Ｃａｂ）等の精錬剤を用いて脱燐、脱硫を行う溶銑の予
備処理法が検討されているが、優れた精錬剤であるこれ
らの７ラツクスは溶銑処理炉の耐火物に対し。
ては強力な侵蝕剤として作用する。この侵蝕作用に対し
て高い耐蝕性を有する耐火材料として例えばアルミナ（
Ａ４０ｓ ）があげられる。
て高い耐蝕性を有する耐火材料として例えばアルミナ（
Ａ４０ｓ ）があげられる。
しかして耐火材料の耐蝕性１１００’％発揮させる念め
には不純物の少い材料全使用し、特にマトリックス部に
不純物を含有させないことが望ましいが、一方アルミナ
を主原料とする耐火物は使用中の熱的スポーリングに弱
い、即ち使用中の温度変化によって表面きれつが生じこ
れに起因する剥落現象が発生し易いという欠点を有する
。たとえばアルミナは第１表に示すようにその熱間線膨
張率が０．８６％と高いこと、熱伝導率が５．０と小さ
いことおよび高融点（２０５０°Ｇ）のため使用温度で
液相（硝子層）ｔ−生成しないこと等から熱的スポーリ
ングを起し易い。
には不純物の少い材料全使用し、特にマトリックス部に
不純物を含有させないことが望ましいが、一方アルミナ
を主原料とする耐火物は使用中の熱的スポーリングに弱
い、即ち使用中の温度変化によって表面きれつが生じこ
れに起因する剥落現象が発生し易いという欠点を有する
。たとえばアルミナは第１表に示すようにその熱間線膨
張率が０．８６％と高いこと、熱伝導率が５．０と小さ
いことおよび高融点（２０５０°Ｇ）のため使用温度で
液相（硝子層）ｔ−生成しないこと等から熱的スポーリ
ングを起し易い。
第１表
そこでこのような熱的スポーリング性を改善するために
前記主原料にカーボン（Ｑあるいは・炭化珪素（ＳｔＣ
）、もしくけ両者を添加することが従来行われている。
前記主原料にカーボン（Ｑあるいは・炭化珪素（ＳｔＣ
）、もしくけ両者を添加することが従来行われている。
これは次の理由による。即ちカーボンは通常グラファイ
ト（黒鉛）の形で添加されるが、グラファイトは第１表
に示すように熱間線膨張率はアルミナの半分であυ、熱
伝導率は２０倍であるためアルミナより極めて優れた耐
熱スポーリング性を有している。
ト（黒鉛）の形で添加されるが、グラファイトは第１表
に示すように熱間線膨張率はアルミナの半分であυ、熱
伝導率は２０倍であるためアルミナより極めて優れた耐
熱スポーリング性を有している。
さらにグラファイトは六方晶形に属し層状構造で、正六
角環子面内の炭素原子間の結合は強い共有結合であるが
層間の結合はファンデルワールス結合で弱く、層間は滑
り易いので熱変化によって発生する熱応力を緩和する特
性を有するからである。
角環子面内の炭素原子間の結合は強い共有結合であるが
層間の結合はファンデルワールス結合で弱く、層間は滑
り易いので熱変化によって発生する熱応力を緩和する特
性を有するからである。
また炭化珪素は第１表に示すように、グラファイトよシ
熱膨張率はさらに小さく熱伝導率もアルミナに比べて高
いことから耐熱スポーリング性に優れた材料であるから
でおる。
熱膨張率はさらに小さく熱伝導率もアルミナに比べて高
いことから耐熱スポーリング性に優れた材料であるから
でおる。
このようにアルミナ原料をベースとして耐熱スポール性
を改良したアルミナ−炭化珪素−カーボン系の耐火物が
従来用いられているが、この種の耐火物は耐火物原料が
熱間においてカーボン結合となるような結合材としてタ
ール、ピッチ、フェノール樹脂等全配合段階で混合して
おり、これを混線、成形、乾燥、焼成することによって
もしくは焼成せずに使用中の加熱によって上記結合材を
カーボン化しいわゆるカーボン結合とするものである。
を改良したアルミナ−炭化珪素−カーボン系の耐火物が
従来用いられているが、この種の耐火物は耐火物原料が
熱間においてカーボン結合となるような結合材としてタ
ール、ピッチ、フェノール樹脂等全配合段階で混合して
おり、これを混線、成形、乾燥、焼成することによって
もしくは焼成せずに使用中の加熱によって上記結合材を
カーボン化しいわゆるカーボン結合とするものである。
しかしアルミナの耐熱スポール性の改良およびスラグ浸
潤の抑制のため添加される前記のグラファイトや炭化珪
素は、本来ソーダ系７ラツクスに対する耐蝕性に劣る性
質を有し、特に炭化珪素はＮａ！１０ 、 ＣａＯ系フ
ラックスに対する耐蝕性に乏しい。さらに結合部分も含
めてカーボンおよび炭化珪素の酸化による耐火物の品質
劣化が生じる。従ってアルミナ−炭化珪素−カーボン系
耐火物においては、マ） ＩＪックス部が先行して損耗
する結果、アルミナの骨材はスラグとさほど反応しない
前に耐火煉瓦の組織から離脱してしまうので、本来スラ
グに対して高耐蝕性を有するアルミナ原料の特性を有効
に生かせないという結果になっている。
潤の抑制のため添加される前記のグラファイトや炭化珪
素は、本来ソーダ系７ラツクスに対する耐蝕性に劣る性
質を有し、特に炭化珪素はＮａ！１０ 、 ＣａＯ系フ
ラックスに対する耐蝕性に乏しい。さらに結合部分も含
めてカーボンおよび炭化珪素の酸化による耐火物の品質
劣化が生じる。従ってアルミナ−炭化珪素−カーボン系
耐火物においては、マ） ＩＪックス部が先行して損耗
する結果、アルミナの骨材はスラグとさほど反応しない
前に耐火煉瓦の組織から離脱してしまうので、本来スラ
グに対して高耐蝕性を有するアルミナ原料の特性を有効
に生かせないという結果になっている。
このようなマトリックスの損耗によるアルミナ骨材の離
脱全防止し、アルミナ骨材の耐蝕性全１００チ発揮させ
るべき配合の構成について検討した結果、従来のカーボ
ン結合のみによるマトリックス金、熱間でセラミックス
結合を生成させたマトリックスによって補強することが
効果的であるという結論に達した。
脱全防止し、アルミナ骨材の耐蝕性全１００チ発揮させ
るべき配合の構成について検討した結果、従来のカーボ
ン結合のみによるマトリックス金、熱間でセラミックス
結合を生成させたマトリックスによって補強することが
効果的であるという結論に達した。
さらにこのセラミックス結合によるマトリックス部の必
要条件は、スラグに対する耐蝕性が非常に強いこと、比
較的少量であってもアルミナ骨材とマトリックスの結合
効果を発揮することおよびセラミックス結合の生成によ
って耐火物組織に損傷を与えるような体積変化等を生じ
ないことである。
要条件は、スラグに対する耐蝕性が非常に強いこと、比
較的少量であってもアルミナ骨材とマトリックスの結合
効果を発揮することおよびセラミックス結合の生成によ
って耐火物組織に損傷を与えるような体積変化等を生じ
ないことである。
この発明は前記知見に基づき、アルミナ−炭化、′
珪素−カーボン系耐火物の主原料であるアルミナ（Ａ４
０３ ）の骨材粒子間にスピネル（ＭｇＯ，ＡｔｚＯｓ
）を形成させてマトリックスの強化を図り、耐火物の損
耗速度を低下させること全目的とし、その要旨は、アル
ミナ−炭化珪素−カーボン系の耐火物において、マグネ
シアかマグネシア富化スピネルの何れかの１００ミクロ
ン以下の微粉を全配合量に対してペリクレース（ＭｇＯ
）換算で０．５〜４．０重量係添加して、マトリックス
部をカーボン結合とスピネル結合の組織としたものであ
る。
０３ ）の骨材粒子間にスピネル（ＭｇＯ，ＡｔｚＯｓ
）を形成させてマトリックスの強化を図り、耐火物の損
耗速度を低下させること全目的とし、その要旨は、アル
ミナ−炭化珪素−カーボン系の耐火物において、マグネ
シアかマグネシア富化スピネルの何れかの１００ミクロ
ン以下の微粉を全配合量に対してペリクレース（ＭｇＯ
）換算で０．５〜４．０重量係添加して、マトリックス
部をカーボン結合とスピネル結合の組織としたものであ
る。
ここでマグネシア富化スピネルとは、マグネシア分をス
ピネルの化学量論比より多くなるように製造されたペリ
クレースを含有するスピネルをいう。周知のようにスピ
ネル（ｓｐｉｎｅｌ、鉱物名尖晶石融点２１３５°Ｃ）
は化学式Ｍｇ０Ａｔ２０！で表され、その理論成分比は
Ｍｇ０２Ｂ、３チＡｔｚ Ｏｓ ７１．７％であるが、
この発明で使用するマグネシア富化スピネルはＭｇＯ成
分ｔ １３％以上含有するもので不純物が少くペリクレ
ースを均一に含有するものが好ましい。
ピネルの化学量論比より多くなるように製造されたペリ
クレースを含有するスピネルをいう。周知のようにスピ
ネル（ｓｐｉｎｅｌ、鉱物名尖晶石融点２１３５°Ｃ）
は化学式Ｍｇ０Ａｔ２０！で表され、その理論成分比は
Ｍｇ０２Ｂ、３チＡｔｚ Ｏｓ ７１．７％であるが、
この発明で使用するマグネシア富化スピネルはＭｇＯ成
分ｔ １３％以上含有するもので不純物が少くペリクレ
ースを均一に含有するものが好ましい。
先ずこの発明でマグネシア粉またはマグネシア富化スピ
ネル粉を添加したアルミナ−炭化珪素−カーボン質耐火
物のマトリックス部におかて、使用時の高温加熱でカー
ボン結合とともに、マグネシアとアルミナが１２５０℃
以上で反応し、スピネル（ＭｇＯ”Ａｔ鵞Ｏｓ ）ｔ”
生成してセラミック結合のマトリックス部を形成するも
のである。
ネル粉を添加したアルミナ−炭化珪素−カーボン質耐火
物のマトリックス部におかて、使用時の高温加熱でカー
ボン結合とともに、マグネシアとアルミナが１２５０℃
以上で反応し、スピネル（ＭｇＯ”Ａｔ鵞Ｏｓ ）ｔ”
生成してセラミック結合のマトリックス部を形成するも
のである。
すなわち、密度（比重）がＡｔｚＯｓ 、’５．８とＭ
ｇ０３．６から反応してＭｇ０−ＡＬｔ Ｏｓ 五５ｔ
＝生成するため体積は膨張し、カーボン結合とセラミッ
ク結合を複合した緻密で強固なマトリックス部全形成す
るものである。
ｇ０３．６から反応してＭｇ０−ＡＬｔ Ｏｓ 五５ｔ
＝生成するため体積は膨張し、カーボン結合とセラミッ
ク結合を複合した緻密で強固なマトリックス部全形成す
るものである。
この発明で使用するマグネシア粉としては電融マグネシ
ア、焼結マグネシア、仮焼マグネシア。
ア、焼結マグネシア、仮焼マグネシア。
水酸化マグネシア等が使用出来る。前記のマグネシア富
化スピネル粉およびマグネシア粉の粒度は、分散性を考
慮してできるだけ微細であることが望ましく、またその
添加量はスピネル１成膨張性からマトリックス部のセラ
ミック結合金形成させるに必要な最底量にとどめること
が望ましい。
化スピネル粉およびマグネシア粉の粒度は、分散性を考
慮してできるだけ微細であることが望ましく、またその
添加量はスピネル１成膨張性からマトリックス部のセラ
ミック結合金形成させるに必要な最底量にとどめること
が望ましい。
従って添加する粒度は５０ミクロン以下が望ましいが、
耐火物原料として通常得られる微粉としては１００ミク
ロン以下（タイラー標準ふるいの１５０メツシュ通過に
相当）である。また添加割合は全配合量に対しＭｇＯ（
ペリクレース）として０．５〜４．０重量−の範囲にす
るのが望ましい。０．５重量％未満ではスピネル生成量
が少なく緻密な結合組織が得られず、また４、０重量％
以上になるとスピネル生成膨張量が多く結合組織を破壊
するので好ましくない。なお、マグネシア粉に比較し、
マグネシア富化スピネル粉は同一のベリクレス量を添加
する場合に混合量が多いので均一分散が容易となる。
耐火物原料として通常得られる微粉としては１００ミク
ロン以下（タイラー標準ふるいの１５０メツシュ通過に
相当）である。また添加割合は全配合量に対しＭｇＯ（
ペリクレース）として０．５〜４．０重量−の範囲にす
るのが望ましい。０．５重量％未満ではスピネル生成量
が少なく緻密な結合組織が得られず、また４、０重量％
以上になるとスピネル生成膨張量が多く結合組織を破壊
するので好ましくない。なお、マグネシア粉に比較し、
マグネシア富化スピネル粉は同一のベリクレス量を添加
する場合に混合量が多いので均一分散が容易となる。
この発明の素材であるアルミナ−炭化珪素−カーボン質
の原料としては種々なものが考えられる。
の原料としては種々なものが考えられる。
通常例えば耐火物に用いられている電融アルミナ、焼結
アルミナが使用可能であるが、この他に仮焼アルミナ、
水酸化アルミニウム等が使用可能である。アルミナの配
合量としては７０〜９０重量％が好ましい。
アルミナが使用可能であるが、この他に仮焼アルミナ、
水酸化アルミニウム等が使用可能である。アルミナの配
合量としては７０〜９０重量％が好ましい。
次にカーボンはスラグの侵入抑制と耐スポール性を得る
ために必要で、鱗状黒鉛、土状黒鉛等使用可能であるが
不純物の少ない結晶発達の良い鱗状黒鉛が好ましい。カ
ーボンの配合量としては５〜１５重量％が好ましく、５
重量％未満では耐スポール性を付与するのが困難であり
、また１５５重量以上では稼働表面の脱炭現象が増加し
てスラグに対する耐蝕性が低下する。なおり−ボンの添
加量は炭化珪素の添加量の１．５〜２．０倍程度に多く
する方が好ましい。
ために必要で、鱗状黒鉛、土状黒鉛等使用可能であるが
不純物の少ない結晶発達の良い鱗状黒鉛が好ましい。カ
ーボンの配合量としては５〜１５重量％が好ましく、５
重量％未満では耐スポール性を付与するのが困難であり
、また１５５重量以上では稼働表面の脱炭現象が増加し
てスラグに対する耐蝕性が低下する。なおり−ボンの添
加量は炭化珪素の添加量の１．５〜２．０倍程度に多く
する方が好ましい。
また炭化珪素は耐火物の低膨張化による耐スポール性の
付与とカーボンの酸化抑制に効果があり、微粉として使
用することが好ましく、配合量としては３〜１０重量％
が望ましい。６重量−未満では耐スポール性の付与とカ
ーボンの酸化抑制効果が少ない。また１００重量以上で
はマトリックス部の耐蝕性は低下する。
付与とカーボンの酸化抑制に効果があり、微粉として使
用することが好ましく、配合量としては３〜１０重量％
が望ましい。６重量−未満では耐スポール性の付与とカ
ーボンの酸化抑制効果が少ない。また１００重量以上で
はマトリックス部の耐蝕性は低下する。
この発明のアルミナ−炭化珪素−カーボン質耐火物は上
記のようにアルミ力炭化珪素、及びカーボン原料にスピ
ネル結合を形成させるためマグネシア又はマグネシア富
化スピネルを添加した坏土混合物を常法により有機質バ
インダー、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂１召炭タ
ール、タールピッチ等を添加、混練、乾燥により不焼成
品として製造される。または１４００℃程度の非酸化性
雰囲気中で焼成し焼成品としても製造される。
記のようにアルミ力炭化珪素、及びカーボン原料にスピ
ネル結合を形成させるためマグネシア又はマグネシア富
化スピネルを添加した坏土混合物を常法により有機質バ
インダー、例えばフェノール樹脂、フラン樹脂１召炭タ
ール、タールピッチ等を添加、混練、乾燥により不焼成
品として製造される。または１４００℃程度の非酸化性
雰囲気中で焼成し焼成品としても製造される。
このようにペリクレースを添加し、マトリックス部をス
ピネル結合とカーボン結合の複合組織にすることにより
、マトリックス部の先行損傷は抑制されよってアルミナ
骨材の離脱を防止し、アルミナ骨材の耐蝕性を十分発揮
させ得るものである。
ピネル結合とカーボン結合の複合組織にすることにより
、マトリックス部の先行損傷は抑制されよってアルミナ
骨材の離脱を防止し、アルミナ骨材の耐蝕性を十分発揮
させ得るものである。
次にこの発明の実施例および試験成績を第２表。
第６表、第４表に示す。第２表はマグネシアおよびマグ
ネシア富化スピネルの化学組成を示す。第３表は配合例
を示すもので各配合物に熱硬化性フェノール樹脂を５重
量饅添加、混練し成形圧１０００―で成形し３００℃／
１０時間乾燥した。第４表に上記実施例と従来品の試験
および溶銑予備処理炉における使用結果を示す。
ネシア富化スピネルの化学組成を示す。第３表は配合例
を示すもので各配合物に熱硬化性フェノール樹脂を５重
量饅添加、混練し成形圧１０００―で成形し３００℃／
１０時間乾燥した。第４表に上記実施例と従来品の試験
および溶銑予備処理炉における使用結果を示す。
第６表 配合表
第 ４ 表 使用結果
注）物性値は１４００°Ｃ／３ｈｒコークスプリーズ中
で処理後ＪＩＳの試験方法により測定した。
で処理後ＪＩＳの試験方法により測定した。
第４表中の従来例は、カーボン結合の従来のアルミナ−
炭化珪素−カーボン系耐火物であり、また平均損耗量は
すべて２００を容量溶銑処理炉のライニング材として使
用し、主に溶銑の脱硫処理および脱燐処理を行った場合
の平均損耗量である。
炭化珪素−カーボン系耐火物であり、また平均損耗量は
すべて２００を容量溶銑処理炉のライニング材として使
用し、主に溶銑の脱硫処理および脱燐処理を行った場合
の平均損耗量である。
第４表より明らかな如くマトリックス部がカーボン結合
とセラミック結合の複合組織であるこの発明の耐火物は
従来例に比べて曲は強度が大巾に上昇し、実炉の平均損
耗量を約２０％低減することができた。
とセラミック結合の複合組織であるこの発明の耐火物は
従来例に比べて曲は強度が大巾に上昇し、実炉の平均損
耗量を約２０％低減することができた。
代理人 弁理士 木 村 三 朗
Claims (1)
- マグネシアかマグネシア富化スピネルの何れかの１００
ミクロン以下の微粉金、全配合量に対し、ペリクレース
として０．５〜４．０重着係添加してマトリックス部を
カーボン結合とスピネル結合の組織としたアルミナ−炭
化珪素−カーボン質耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57110651A JPS593069A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アルミナ−炭化珪素−カ−ボン質耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57110651A JPS593069A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アルミナ−炭化珪素−カ−ボン質耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS593069A true JPS593069A (ja) | 1984-01-09 |
Family
ID=14541068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57110651A Pending JPS593069A (ja) | 1982-06-29 | 1982-06-29 | アルミナ−炭化珪素−カ−ボン質耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS593069A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02270906A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Nkk Corp | 溶銑予備処理鍋の鍋底構造 |
| WO2010095637A1 (ja) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | 黒崎播磨株式会社 | アルミナカーボン系不焼成れんが及びそれを用いた窯炉設備 |
| CN101913874A (zh) * | 2010-08-03 | 2010-12-15 | 清华大学 | 高温除尘用多孔陶瓷过滤管支撑体的陶瓷骨料预处理法 |
| JP2013253736A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Shinagawa Refractories Co Ltd | フェロマンガン製造炉用耐火物 |
-
1982
- 1982-06-29 JP JP57110651A patent/JPS593069A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02270906A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-06 | Nkk Corp | 溶銑予備処理鍋の鍋底構造 |
| WO2010095637A1 (ja) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | 黒崎播磨株式会社 | アルミナカーボン系不焼成れんが及びそれを用いた窯炉設備 |
| CN101913874A (zh) * | 2010-08-03 | 2010-12-15 | 清华大学 | 高温除尘用多孔陶瓷过滤管支撑体的陶瓷骨料预处理法 |
| JP2013253736A (ja) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Shinagawa Refractories Co Ltd | フェロマンガン製造炉用耐火物 |
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