JPS6152099B2 - - Google Patents
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- JPS6152099B2 JPS6152099B2 JP57217056A JP21705682A JPS6152099B2 JP S6152099 B2 JPS6152099 B2 JP S6152099B2 JP 57217056 A JP57217056 A JP 57217056A JP 21705682 A JP21705682 A JP 21705682A JP S6152099 B2 JPS6152099 B2 JP S6152099B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/013—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics containing carbon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は炭素含有耐火物の酸化防止を図り、同
時に熱間強度、耐スポール性、耐食性等耐火物と
して重要な特性を向上させたAl2O3−C、MgO−
C、MgO−Al2O3−C質の焼成ならびに不焼成耐
火物に関するものである。 発明の背景 黒鉛を含む耐火物は治金用の耐火物として広く
用いられて、溶銑、溶鋼、スラグ等と接する場合
の化学的侵食に対しては極めて優れた耐食性を示
す。 これは黒鉛自身が特にスラグに対して濡れ難
く、そのため耐火物内へのスラグの侵入が抑えら
れることによる。 更に黒鉛の存在により耐火物が過焼結しないた
め熱的なスポーリングが起こり難いことも黒鉛含
有耐火物の耐用性の高いことに寄与している。 しかし当然ながら黒鉛は雰囲気中の酸素の存在
下で極めて容易に酸化する。黒鉛の酸化は上記黒
鉛含有耐火物の優れた特性を失うことになる。 このことからこの種耐火物の一層の耐用向上の
ためには黒鉛の酸化を極力おさえることが重要で
ある。 耐酸化性向上という要求に対する試みも今まで
種々行なわれてきてはいるが、未だに満足なもの
は提供されていないのが現状である。 炭素含有耐火物の酸化を防止する手段として、
例えば、特開昭55−107749号公報にマグネシウム
粉末、アルミニウム粉末とシリコン粉末を添加し
たカーボン含有耐火れんが、又、特開昭54−
39422号公報には炭素より酸素親和力の大きい金
属粉末のAl、Si、Cr、Ti、Mgの1種以上を添加
した炭素含有耐火物は公知である。しかしこれら
の炭素含有耐火物は耐酸化性と熱間強度の両特性
をまだ十分に満足するものではない。 発明の概要 本発明者らは耐酸化性と熱間強度の特性を同時
に発揮する炭素含有耐火物を開発すべく種々の添
加物について検討した結果、Al−Siの合金粉末と
炭化硼素を添加した炭素含有耐火物は耐酸化性と
熱間強度とについての優れた特性を有することを
見出し本発明を完成するに至つたものである。 本発明は黒鉛3〜50重量部、耐火原料50〜97重
量部にAl−Si合金粉末1〜10重量部及び炭化硼素
0.3〜5重量部を含有することを特徴とする炭素
含有耐火物である。 本発明の特徴は耐火原料と黒鉛に合金粉末を添
加することにある。 上記の特開昭55−107749号公報及び特開昭54−
39422号公報では各種金属粉末を単体又は組み合
わせ添加することにより酸素と反応せしめ炭素の
酸化防止を計ることを目的としている。 本発明においても酸化防止のメカニズムは上記
発明と同様であるが合金粉末を添加することによ
りより酸化防止の効果を向上せしめたものであ
る。 即ち、成形体のバインダーとして使用される
水、タール、ピツチ、フエノール樹脂等は焼成中
あるいは使用中の加熱により100℃以上で揮発を
開始し耐火物組織中に気孔を生ずる。これら気孔
の発生により酸素の侵入が容易となり炭素の酸化
が生じると考えられる。 従つて、金属粉末の添加等により気孔を充填せ
しめ酸素の侵入を抑制し炭素含有耐火物の酸化防
止を計る訳であるが、金属粉末を単体あるいは組
み合わせで添加する場合例えばAlの融点660℃、
Mgの融点649℃と600℃前後より酸素との反応が
始まり、体積膨張を起こしバインダー揮発部分の
気孔を充填するのに対し、Al−Siの合金粉末では
共融点が577℃に低下し、金属粉末を添加するよ
りも一層酸化防止の効果が得られる。 又、炭化硼素の添加により耐火物表面の使用面
において、炭化硼素は酸化して酸化硼素となり、
合金粉末の酸化物及び耐火原料等からなる粘性の
高い融液を形成して耐火物表面を被覆し、黒鉛の
酸化を防止する。 又、耐火原料と黒鉛に炭化硼素単独添加の場合
は熱間強度及び加熱後の強度は低く、本発明にお
いては合金粉末と炭化硼素を添加することが必須
条件である。 本発明に使用する耐火物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
硼素等の非酸化物が使用され特に限定するもので
はないがマグネシア、スピネル、アルミナを主体
とするものが好ましい。 又、黒鉛としては土状黒鉛、鱗状黒鉛の天然黒
鉛ないし電極屑、石油コークス、カーボンブラツ
ク等の人造黒鉛が任意に使用可能であるが、不純
物の少ない鱗状黒鉛の使用が好ましい。該黒鉛の
配合割合は耐火原料の種類、該炭素含有耐火物の
使用目的によつても異なるが、黒鉛と耐火原料か
らなる耐火骨材100重量部に対して3〜50重量部
が好ましい。配合割合を規制した理由は黒鉛が3
重量部未満になると黒鉛の溶鋼スラグに対する濡
れにくいという特性が十分発揮できない。 又、該耐火物全体としてスラグに濡れやすく耐
スラグ性も不十分となる。又、50重量部を超える
と強度的にも十分なものが望めなく組織の緻密な
ものが得られ難い。 本発明に使用される炭化硼素としては研摩材と
して一般に市販されているものでもよく、粒度は
反応性およ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。該炭化硼素の配合
割合は耐火骨材100重量部に対し0.3〜5重量部が
配合されるものであるが、0.3重量部未満では添
加する効果が少なく、また5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。 又、合金粉末としても市販のAl−Si合金で可で
あるが粒度は反応性を考慮して0.125mm以下のも
のが望ましい。 合金粉末の配合割合は耐火骨材100重量部に対
し1〜10重量部が配合されるものであるが、1重
量部未満では添加する効果が少なく、又10重量部
を超えると耐食性が低下する。 本発明の炭素含有耐火物は、これらの粒度調整
した耐火骨材と炭化硼素及び金属粉を所定の配合
割合に調整し、タール、ピツチ、フエノール樹
脂、フラン樹脂などの結合剤を加え、常法によつ
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。又、900〜1500℃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。 次にこの発明を実施例により具体的に示す。な
お、配合は重量部で示す。 実施例 第1表に示す配合物にレゾール型フエノール樹
脂5重量部を添加混練後、1000Kg/cm2の成型で並
形に成形してから200℃にて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1表
に示すが、本発明品は比較品に比し耐酸化性を有
し且つ熱間強度が優れていることがわかる。 【表】
時に熱間強度、耐スポール性、耐食性等耐火物と
して重要な特性を向上させたAl2O3−C、MgO−
C、MgO−Al2O3−C質の焼成ならびに不焼成耐
火物に関するものである。 発明の背景 黒鉛を含む耐火物は治金用の耐火物として広く
用いられて、溶銑、溶鋼、スラグ等と接する場合
の化学的侵食に対しては極めて優れた耐食性を示
す。 これは黒鉛自身が特にスラグに対して濡れ難
く、そのため耐火物内へのスラグの侵入が抑えら
れることによる。 更に黒鉛の存在により耐火物が過焼結しないた
め熱的なスポーリングが起こり難いことも黒鉛含
有耐火物の耐用性の高いことに寄与している。 しかし当然ながら黒鉛は雰囲気中の酸素の存在
下で極めて容易に酸化する。黒鉛の酸化は上記黒
鉛含有耐火物の優れた特性を失うことになる。 このことからこの種耐火物の一層の耐用向上の
ためには黒鉛の酸化を極力おさえることが重要で
ある。 耐酸化性向上という要求に対する試みも今まで
種々行なわれてきてはいるが、未だに満足なもの
は提供されていないのが現状である。 炭素含有耐火物の酸化を防止する手段として、
例えば、特開昭55−107749号公報にマグネシウム
粉末、アルミニウム粉末とシリコン粉末を添加し
たカーボン含有耐火れんが、又、特開昭54−
39422号公報には炭素より酸素親和力の大きい金
属粉末のAl、Si、Cr、Ti、Mgの1種以上を添加
した炭素含有耐火物は公知である。しかしこれら
の炭素含有耐火物は耐酸化性と熱間強度の両特性
をまだ十分に満足するものではない。 発明の概要 本発明者らは耐酸化性と熱間強度の特性を同時
に発揮する炭素含有耐火物を開発すべく種々の添
加物について検討した結果、Al−Siの合金粉末と
炭化硼素を添加した炭素含有耐火物は耐酸化性と
熱間強度とについての優れた特性を有することを
見出し本発明を完成するに至つたものである。 本発明は黒鉛3〜50重量部、耐火原料50〜97重
量部にAl−Si合金粉末1〜10重量部及び炭化硼素
0.3〜5重量部を含有することを特徴とする炭素
含有耐火物である。 本発明の特徴は耐火原料と黒鉛に合金粉末を添
加することにある。 上記の特開昭55−107749号公報及び特開昭54−
39422号公報では各種金属粉末を単体又は組み合
わせ添加することにより酸素と反応せしめ炭素の
酸化防止を計ることを目的としている。 本発明においても酸化防止のメカニズムは上記
発明と同様であるが合金粉末を添加することによ
りより酸化防止の効果を向上せしめたものであ
る。 即ち、成形体のバインダーとして使用される
水、タール、ピツチ、フエノール樹脂等は焼成中
あるいは使用中の加熱により100℃以上で揮発を
開始し耐火物組織中に気孔を生ずる。これら気孔
の発生により酸素の侵入が容易となり炭素の酸化
が生じると考えられる。 従つて、金属粉末の添加等により気孔を充填せ
しめ酸素の侵入を抑制し炭素含有耐火物の酸化防
止を計る訳であるが、金属粉末を単体あるいは組
み合わせで添加する場合例えばAlの融点660℃、
Mgの融点649℃と600℃前後より酸素との反応が
始まり、体積膨張を起こしバインダー揮発部分の
気孔を充填するのに対し、Al−Siの合金粉末では
共融点が577℃に低下し、金属粉末を添加するよ
りも一層酸化防止の効果が得られる。 又、炭化硼素の添加により耐火物表面の使用面
において、炭化硼素は酸化して酸化硼素となり、
合金粉末の酸化物及び耐火原料等からなる粘性の
高い融液を形成して耐火物表面を被覆し、黒鉛の
酸化を防止する。 又、耐火原料と黒鉛に炭化硼素単独添加の場合
は熱間強度及び加熱後の強度は低く、本発明にお
いては合金粉末と炭化硼素を添加することが必須
条件である。 本発明に使用する耐火物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
硼素等の非酸化物が使用され特に限定するもので
はないがマグネシア、スピネル、アルミナを主体
とするものが好ましい。 又、黒鉛としては土状黒鉛、鱗状黒鉛の天然黒
鉛ないし電極屑、石油コークス、カーボンブラツ
ク等の人造黒鉛が任意に使用可能であるが、不純
物の少ない鱗状黒鉛の使用が好ましい。該黒鉛の
配合割合は耐火原料の種類、該炭素含有耐火物の
使用目的によつても異なるが、黒鉛と耐火原料か
らなる耐火骨材100重量部に対して3〜50重量部
が好ましい。配合割合を規制した理由は黒鉛が3
重量部未満になると黒鉛の溶鋼スラグに対する濡
れにくいという特性が十分発揮できない。 又、該耐火物全体としてスラグに濡れやすく耐
スラグ性も不十分となる。又、50重量部を超える
と強度的にも十分なものが望めなく組織の緻密な
ものが得られ難い。 本発明に使用される炭化硼素としては研摩材と
して一般に市販されているものでもよく、粒度は
反応性およ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。該炭化硼素の配合
割合は耐火骨材100重量部に対し0.3〜5重量部が
配合されるものであるが、0.3重量部未満では添
加する効果が少なく、また5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。 又、合金粉末としても市販のAl−Si合金で可で
あるが粒度は反応性を考慮して0.125mm以下のも
のが望ましい。 合金粉末の配合割合は耐火骨材100重量部に対
し1〜10重量部が配合されるものであるが、1重
量部未満では添加する効果が少なく、又10重量部
を超えると耐食性が低下する。 本発明の炭素含有耐火物は、これらの粒度調整
した耐火骨材と炭化硼素及び金属粉を所定の配合
割合に調整し、タール、ピツチ、フエノール樹
脂、フラン樹脂などの結合剤を加え、常法によつ
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。又、900〜1500℃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。 次にこの発明を実施例により具体的に示す。な
お、配合は重量部で示す。 実施例 第1表に示す配合物にレゾール型フエノール樹
脂5重量部を添加混練後、1000Kg/cm2の成型で並
形に成形してから200℃にて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1表
に示すが、本発明品は比較品に比し耐酸化性を有
し且つ熱間強度が優れていることがわかる。 【表】
Claims (1)
- 1 黒鉛50〜3重量部、耐火原料50〜97重量部に
Al−Si合金粉末1〜10重量部及び炭化硼素0.3〜
5重量部を含有することを特徴とする炭素含有耐
火物。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217056A JPS59107961A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 炭素含有耐火物 |
DE19833344851 DE3344851A1 (de) | 1982-12-13 | 1983-12-12 | Kohlenstoffhaltige feuerfeste masse |
GB08333237A GB2131790B (en) | 1982-12-13 | 1983-12-13 | Carbon-containing refractory |
FR8319917A FR2537565B1 (fr) | 1982-12-13 | 1983-12-13 | Materiau refractaire contenant du carbone |
AT432783A AT384209B (de) | 1982-12-13 | 1983-12-13 | Kohlenstoffhaltiges feuerfestes material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217056A JPS59107961A (ja) | 1982-12-13 | 1982-12-13 | 炭素含有耐火物 |
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