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JP3638081B2 - Refractory material containing low carbonaceous carbon and method for producing the same - Google Patents

Refractory material containing low carbonaceous carbon and method for producing the same Download PDF

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JP3638081B2
JP3638081B2 JP12912298A JP12912298A JP3638081B2 JP 3638081 B2 JP3638081 B2 JP 3638081B2 JP 12912298 A JP12912298 A JP 12912298A JP 12912298 A JP12912298 A JP 12912298A JP 3638081 B2 JP3638081 B2 JP 3638081B2
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボン含有量の少ない炭素含有耐火物及びその製造方法に関し、特に、耐スポーリング性,耐酸化損傷抵抗性に優れた低カーボン質の炭素含有耐火物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
[低カーボン質の炭素含有耐火物が要求される背景の説明]
黒鉛等の炭素原料を含有する耐火物は、炭素の有する高熱伝導率,溶融スラグに濡れにくい等の性質により高耐用を示すことから、各種の冶金用耐火物として広く使用されている。また、近年、鉄鋼製品の高級化に伴って、高耐用の炭素含有耐火物の使用が広がってきている。
しかし、従来の炭素含有耐火物は、前記した炭素の特質を十分発揮させるために比較的多くのカーボンを含有している。
【0003】
一方、炭素含有耐火物の使用範囲が拡大するにつれて、耐火物中に含有するカーボンの溶鋼中への溶解(カーボンピックアップ)が問題となってきており、よりカーボン含有量の少ない耐火物が要求されている。
また、より一層の鋼品質向上を背景に、鋼の低炭素化に対する要求もますます厳しくなり、カーボンを多く含有する耐火物は、カーボンピックアップによって溶鋼を汚染するため、よりカーボン量の少ない耐火物、特にトータルカーボン量として“5%以下”のものが望まれている。
【0004】
更に、極低炭素鋼の処理に使用される耐火物の使用条件はより過酷なものとなるため、この使用条件の過酷化によって耐火物の損傷は増大し、耐火物中から溶鋼中へのカーボン溶解量も多くなる。従って、この点からも、より一層カーボン量の少ない耐火物が要求されている。
【0005】
[低カーボン質の炭素含有耐火物に対する“先行技術における検討例”の説明その1]
従来の炭素含有耐火物では、カーボン量を低減させると耐スポーリング性が低下するという問題があった[参考文献:耐火物,44[2](1992),P75〜82]。
この問題を解決するために、低カーボン組成における耐スポーリング性の向上を目的とした検討が行われている。
【0006】
例えば、耐火物を形成する段階で、充填性を低下させて気孔率を高くし、弾性率を低減させて耐スポーリング性を高めることが行われる場合がある。
しかし、この場合には、耐火物組織の緻密性が失われ、耐食性,耐摩耗性,耐酸化性などが顕著に低下するために、広く行われることはない。
【0007】
また、例えば「耐火物,44[11](1992),P640」および特開平5−24911号公報には、膨張化黒鉛を使用することによって、耐スポーリング性を改善した低カーボン質のMgO−C系耐火物が提案されている。
しかし、膨張化黒鉛を多用すると、組織の充填性が低下するため、耐酸化性,耐摩耗性,耐食性などが低下するので好ましくない。そのうえ、黒鉛量が5重量%以下の領域では、膨張化黒鉛の耐スポーリング性の向上効果が殆ど得られないことも知られており[J.Ceram.Soc.Japan,102[1](1994),P23〜28参照]、低カーボン材質の耐スポーリング性を改善できる手法とはなっていない。
【0008】
一方、耐スポーリング性を維持しつつ低カーボン化する技術として、「品川技報,Vol.38(1995),P23〜32」には、金属の添加量を低減させ、かつマグネシアを粗粒化したカーボン量8重量%あるいは6重量%の“転炉出鋼口スリーブ用MgO−C質煉瓦”が提案されている。この材質は、転炉出鋼口スリーブに使用した際に高耐用を示し、有効であることが示されている。
しかし、該転炉出鋼口スリーブ用の低カーボン質MgO−C煉瓦は、最も少ないものでも6重量%のカーボンを含有しており、溶鋼へのカーボンピックアップ防止の観点から極力カーボンの少ないことが望まれる炭素含有耐火物としては、最適な材料であるとすることができない。
【0009】
また、同じく耐スポーリング性を維持しつつ低カーボン化する技術として、「材料とプロセス,CAMP-ISIJ,VoL.4(1991),P1225」には、マグネシアを粗粒化し、高軟化点ピッチを添加し、かつ黒鉛を細粒化したカーボン量7重量%の“取鍋スラグライン用低黒鉛質MgO−C煉瓦”も提案されている。この取鍋スラグライン用低黒鉛質MgO−C煉瓦は、取鍋スラグライン部に使用した際に高耐用を示し、有効であることが示されている。
しかし、該取鍋スラグライン用の低黒鉛質MgO−C煉瓦は、低黒鉛質といっても7重量%の黒鉛を含有しており、溶鋼へのカーボンピックアップ防止の観点から極力カーボン量の少ないことが望まれる炭素含有耐火物としては、前記した“転炉出鋼口スリーブ用MgO−C質煉瓦”と同様、最適な材料ではない。
【0010】
一方、既に開示されている技術の中には、例えば特開昭56-26766号公報,特開平7-17758号公報などに記載されているように、炭素あるいは黒鉛原料の構成範囲(配合量)を5重量%以上としているものが多く知られている。
しかし、これらは、カーボンを少なくとも5重量%以上含有することから、溶鋼へのカーボンピックアップ防止の観点から極力カーボンの少ないことが望まれる炭素含有耐火物を提供できる技術とは言えない。
【0011】
さらに、既に開示されている技術の中には、例えば特開平4-288469号公報,特開平5-330904号公報,特開平6-293557号公報などに記載されているように、炭素あるいは黒鉛原料の構成範囲(配合量)を3重量%以上としているものや、例えば特開平7-118057号公報,特開平7-126060号公報などに記載されているように、2重量%以上としているものが知られている。
しかし、これらは、いずれも炭素原料が5重量%未満の実施例が示されておらず、カーボン量の特に少ない領域に関する具体例が示されていないことから、最適な低カーボン材質を提供できる技術が開示されているとは言えない。
【0012】
[低カーボン質の炭素含有耐火物に対する“先行技術における検討例”の説明その2]
前述のように、溶鋼へのカーボンピックアップを防止する場合、耐火物中のカーボン量は5重量%以下であることが必要であり、より好ましくは更に低カーボンであることが望ましい。
【0013】
この場合の“カーボン量”が意味するものは、熱間で使用されているときに耐火物中に含まれる“固定炭素分の量”であり、そこには炭素原料の他に有機バインダー由来の炭素も含まれることになる。
したがって、有機バインダーを用いる場合、例えば「カーボン量5重量%の耐火物」においては、当然のことながら、耐火物の配合組成として固体の炭素原料は5重量未満となり、有機バインダー由来の固定炭素が耐火物中のカーボンの一部を構成することになる。
【0014】
後に詳記する本発明においては、この点を明確にするために、固体炭素原料と有機バインダー(またはピッチ,カーボンブラック)とを合わせて“炭素質原料”とし、そのトータルの固定炭素分量をもって、耐火物のカーボン量を規定するものである。このように考えた場合、「カーボン量が5重量%以下の耐火物」が要求される場合には、必然的に固体炭素原料の配合割合は5重量%未満であることが必要となる。
【0015】
前述のように、従来技術の多くは、カーボン量が比較的多い材質に関するものであるが、一方で、カーボン量が5重量%以下の耐火物に関する検討も行われている。例えば、特開平9-309762号公報には、1〜5重量%のカーボン原料を含む耐火物において、金属および硼化物の含有量を一定以下に限定することによって、あるいは、特定のピッチを添加し粗粒MgOを使用することによって、低カーボン質でありながら耐スポーリング性を向上させた“真空脱ガス炉用の炭素含有耐火物”が開示されている。
【0016】
この低カーボン質の炭素含有耐火物は、従来の低カーボン材質に比較して良好な耐スポーリング性を有するものの、実機使用における長時間の被熱によって、耐火性原料骨材同士の接触による焼結が過度に進行して高弾性率化し、逆に耐スポーリング性が低下する場合があり、長期にわたって安定した耐スポーリング性を有する低カーボン材質を提供できるものとはなっていない。
【0017】
また、例えば、特公平7-108805号公報,特開平5-4861号公報には、メソフェーズ含有ピッチ粉末を添加することによって耐スポーリング性を改善したマグネシアカーボン煉瓦が開示されている。
【0018】
しかし、これらは、その内容からカーボン量の比較的多い材質を対象として検討し、開発されたものであって、特にカーボン量の少ない領域の耐スポーリング性を向上させるに最適な手法が開示されているとは言いがたい。
また、これらの実施例中には、黒鉛の配合量が“0重量%,1重量%,3重量%,4重量%”などの例が示されているが、いずれも金属添加物を多く含有しているため、高温域において高弾性率化が避けられず、耐スポーリング性は低いものとなる。従って、この点からみても、耐スポーリング性および耐溶損性に優れる低カーボン材質を提供できる技術が示されているとは言いにくい。
【0019】
また、例えば、特開平4-367556号公報には、ピッチおよび/またはタールと、ピッチ可溶性フェノール樹脂とを使用することによって、耐スポーリング性を改善する方法が示されている。
【0020】
しかし、これも、その内容からカーボン量の比較的多い材質を対象として検討し、開発されたものであって、特にカーボン量の少ない領域の耐スポーリング性を向上させるに最適な手法が開示されているとは言いがたい。
また、この実施例中には、黒鉛の配合量が“0重量%,3重量%,5重量%”などの例が示されているが、ピッチあるいはタールの添加量が多いため、熱間での気孔率が増大して緻密性が低下するか、あるいは、金属を一定量含有しているため、高温域において高弾性率化が避けられず、耐スポーリング性は低いものとなる。従って、この場合も、耐スポーリング性および耐溶損性に優れる低カーボン材質を提供できる技術が示されているとは言いにくい。
【0021】
さらに、例えば、前掲の特開平7-126060号公報には、比較的軟化温度の低いピッチ粉末を添加することによって、耐スポーリング性,耐摩耗性,耐食性に優れる炭素含有耐火物を提供する方法が開示されている。
【0022】
しかし、これも、その内容からカーボン量の比較的多い材質を対象として検討し、開発されたものであって、特にカーボン量の少ない領域の耐スポーリング性を向上させるのに最適な手法が開示されているとは言いがたい。
また、この実施例中には、黒鉛の配合量が“5重量%”の例が示されているが、ピッチの添加量が多いために、ベーキング後および熱間での気孔率が増大して緻密性が低下する傾向にある。従って、これも、耐スポーリング性,耐溶損性ともに優れる低カーボン材質を提供できる技術が示されているとは言いにくい。
【0023】
さらにまた、例えば、特開平8-295555号公報には、弾力性のある人造黒鉛を使用することによって、耐スポーリング性,耐スラグ浸潤性,耐食性に優れる低カーボン質の炭素含有耐火物を提供する方法が開示されている。
【0024】
しかし、この手法を用いた場合でも、実機使用における長時間の被熱によって、耐火性原料骨材同士の接触による焼結が過度に進行して高弾性率化し、逆に耐スポーリング性が低下する場合があり、長期にわたって安定した耐スポーリング性を有する低カーボン材質が得られ難いという問題がある。
また、弾力性のある人造黒鉛を使用するために、緻密な成形体が得られ難く、気孔率が高くなる傾向にある。更に、実施例中には、トータルカーボン量として“1〜4重量%”のものが示されているが、その多くが金属添加物を一定量以上含有しているため、高温域において高弾性率化が避けられず、したがって、十分な耐スポーリング性を得られ難い。
以上の理由から、この場合も、耐スポーリング性,耐溶損性ともに優れる低カーボン材質を提供できる技術が示されているとは言いにくい。
【0025】
また、例えば、特開平9-87007号公報には、樹脂バインダーと共にアルミニウムを添加して耐火物組織中にスピネルを生成させることによって、耐スラグ浸潤性に優れる“炭素原料無添加のマグネシア質不焼成煉瓦”を提供する方法が開示されている。
しかし、この手法を用いた場合には、添加したアルミニウムが炭化物を生成し、スピネルヘと変化してゆく反応過程において、耐火物が高弾性率化することは避けられず、耐スポーリング性が低下するという問題がある。
【0026】
また、この技術は、マグネシア粒子表面にスピネルを生成させて骨材同士の過焼結を抑制しようとするものでもあるが、カーボン量の非常に少ない領域では、骨材同士の接触頻度が非常に高いために、その焼結防止を十分に達成することが本技術のみでは十分とは言えず、実機使用における長時間の被熱による高弾性率化し、ひいては耐スポーリング性の低下する場合があり、また、スピネル生成量を十分得ようとしてアルミニウム添加量を多くすると、反応過程における高弾性率化が顕著となって、スポーリングを一層助長するため限界がある。
したがって、長期にわたって安定した耐スポーリング性を有する低カーボン材質を得るに十分ではない。
【0027】
更に、耐火物組織中のカーボンの分散を樹脂バインダーにのみ依存しているために、樹脂の選定如何によっては、カーボンの分散が均一とならずに高温での骨材同士の過焼結を助長する、あるいは、樹脂バインダーの分散が不十分であれば十分緻密な成形体が得られず、気孔率が高くなるという課題も残されている。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
以上示した先行技術に見られるように、カーボン量が非常に少ない領域では、高い耐スポーリング性,耐溶損性を得るための検討が十分なされているとは言えず、低カーボン質の耐火材料に対する要求に十分応えられるだけの優れた特性を有する低カーボン質の炭素含有耐火物は、未だ得られていない状況にある。
【0029】
ところで、本発明が意図する“溶鋼へのカーボンピックアップを極力防止できる低カーボン質の炭素含有耐火物”においては、カーボン量が少ないために、耐火性原料からなる骨材同士の接触頻度が非常に高くなるという本質的な組織的特徴を有する。
【0030】
低カーボン材質の耐スポーリング性を考える場合に、カーボンが少ないことによる熱伝導率の低下と熱膨張率の増大が原因となって、耐熱スポーリング性が低下することが重要な問題である一方で、骨材同士の接触が多いがために、高温で長時間使用された場合に焼結が過度に進行して耐火物が高弾性率化し、それが原因となって、熱的あるいは構造的にスポーリングを起こすことが重要な問題となり、むしろ後者を解決する方が低カーボン材質を開発する上でより必要であることが認められるようになってきた。
【0031】
カーボン量を低減すれば、骨材同士が接触しやすくなることはやむを得ないことではあるが、その直接的な接触をできるだけ少なくすることは、低カーボン材質を高温下で長期にわたって安定的に使用する上で重要な課題である。
骨材同士の接触頻度を低下させるには、耐火物の充填密度を若干低下させ、高温下での過焼結進行を抑制する手法も考えられるが、耐火物の耐用性を考慮した場合には、その緻密性を犠牲にする方向は好ましいとは思われない。
【0032】
本発明者等は、これらの課題を解決する手段として、高温下で長期間使用時における“耐スポーリング性と同時に高い緻密性をも有する低カーボン質の炭素含有耐火物”の開発を意図して鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成した。
【0033】
即ち、本発明の目的とするところは、緻密な組織を有していながら高温下で長時間使用した場合にも過度の焼結が進行せず、良好な耐スポーリング性を維持できる「高耐スポーリング性,高耐食性で、かつ溶鋼へのカーボンピックアップを極力防止することのできる低カーボン質の炭素含有耐火物およびその製造方法」を提供することにある。
【0034】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る低カーボン質の炭素含有耐火物は、耐火性原料と炭素を含有する炭素質原料とを含む原料配合物において、
・原料配合物の熱間残留分100重量%に対して炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%であって、
(a)前記炭素質原料の少なくとも一部に、固定炭素が25重量%以上でかつ粘性が200ポイズ以下の有機バインダーと、β−レジン含有量が10重量%以上のピッチとを使用したこと(請求項1
(b)炭素質原料の少なくとも一部に、さらにカーボンブラックを使用したこと(請求項
(c)耐火性原料の少なくとも一部にマグネシア,アルミナ,スピネルを使用したこと(請求項),[例示すれば、マグネシア,マグネシアとアルミナ,スピネル,マグネシアとスピネルを使用したこと]
(d)金属添加物の含有量が4重量%以下であること(請求項
(e)ベーキング後の見掛け気孔率が4%以下であること(請求項
(f)1400℃で10時間加熱して完全に酸化させた後の圧縮強さが25MPa以上であること(請求項
を特徴(発明を特定する事項)とするものであり、これにより、前記目的を達成したものである。
【0035】
また、本発明に係る低カーボン質の炭素含有耐火物の製造方法は、上記請求項1〜のいずれかに記載の低カーボン質の炭素含有耐火物の製造方法であって、
・耐火性原料と炭素を含有する炭素質原料とを含む原料耐火物の熱間残留分100重量%に対して、炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%を超えない量の炭素質原料を配合すること(請求項)
を特徴(発明を特定する事項)とする。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明で使用する有機バインダー[→前記(a)参照]、ピッチ[→前記(a)参照]、カーボンブラック[→前記(b)参照]、耐火性原料[→前記(c)参照]、金属添加物[→前記(d)参照]の各作用効果について説明する。
【0037】
[本発明で使用する“有機バインダー”の作用効果の説明]
・有機バインダーの第一の機能について
本発明に使用できる“有機バインダー”としては、まず、第一には、バインダーの基本的な機能として、杯土に適当な液分を持たせて成形性を確保する点にある。
【0038】
成形は、一般に圧力を加えて構成原料を高密度に充填するが、原料同士の摩擦抵抗を小さくするために液分が必要となり、構成原料の粒子表面に液分を分散させる操作として混合または混練が行われる。
低カーボン材質の場合には、成形時に杯土に滑り性を与える黒鉛などの炭素原料が少なく、原料骨材同士の摩擦が増大するので、このバインダーの分散性がより重要となる。
【0039】
従って、本発明で使用する“有機バインダー”には、耐火性原料や炭素原料に濡れやすく、かつ混合,混練作業において十分均一に構成原料表面を被覆することが必要である。混合,混練操作において、有機バインダーが十分に原料表面を被覆することができれば、成形時において骨材同士が接触した場合にも十分な潤滑性が得られ、緻密な成形体を得ることができる。
このため、本発明で使用する有機バインダーの粘性としては、一定以下に低いことが望ましく、好ましくは200ポイズ以下のもの、より好ましくは100ポイズ以下のものが好適である。
【0040】
これら分散性の高い有機バインダーを使用することによって、本発明の低カーボン質の炭素含有耐火物は、成形操作によって高い充填性が得られ、不焼成の耐火物として気孔率の低い緻密なものを得ることができる。
その結果、スラグや溶銑,溶鋼のアタックを受けた場合にも高耐用を示すことができ、また、耐火性原料が緻密に充填されているために、例えば1400℃といった高温で酸化損傷を受けて耐火物中のカーボンが完全に消失した場合にも、ある一定以上の強度を有することができ、酸化後にも高耐食性の耐火物として耐用することができる。
【0041】
・有機バインダーの第二の機能について
本発明に使用できる“有機バインダー”の第二の機能は、耐火物が高温下に長時間曝された際にも、耐火性原料同士の過度な焼結を抑制して弾性率の上昇を抑制する点にある。
【0042】
混合,混練操作によって耐火物組織中に均一に分散された有機バインダーは、耐火物が高温に曝されると、炭化してカーボンとなる。このとき、有機バインダーがある一定以上の固定炭素量を有することによって、耐火性原料骨材の粒子表面に薄くて均一なカーボンの被膜が形成される。
そして、耐火性原料の粒子表面に形成されたカーボン被膜は、高温下でも安定に存在することができるので、酸化によって消失しない限りにおいては、耐火性原料同士の直接的な接触を長期にわたって遮断することができる。その結果、耐火物を高温で長期間使用した場合にも過度の焼結は進行せず、弾性率の異常な上昇や稼働面近傍における組織ギャップの生成などスポーリングを助長するような因子の発生を防止することが可能となる。
【0043】
この有機バインダー由来のカーボン被膜の効果は、例えば黒鉛原料の粒度を微細化して均一に分散することによる過焼結抑制効果に比較して格段に有効であり、特に本発明が意図するところの“低カーボン質の炭素含有耐火物”においては重要な構成要素となる。
従って、この効果を十分に得るためには、バインダーの固定炭素は一定以上に高いことが望ましく、好ましくは25重量%以上のもの、より好ましくは35重量%以上のものが好適である。
【0044】
[本発明で使用する“ピッチ”の作用効果の説明]
前述の有機バインダーは、固定炭素が高いことが必要であることから、分子量の大きな有機高分子を主成分としたものか、あるいは、重合反応を利用して高分子化するものが一般的であり、タールや熱硬化性樹脂などはその代表的なものである。
【0045】
ピッチも、広い意味では有機バインダーに含まれるとも考えられるが、本発明においては、その作用効果が前述の有機バインダーと同一でないため、異なる構成要素として考えている。
ピッチの作用として最も重要であるのは、耐火物の被熱過程において、組織中に分散されたピッチが溶融軟化して周辺組織中に拡大し、微細な空隙に侵入する効果である。
【0046】
耐火性原料骨材の粒子表面の全てに有機バインダーが十分に被覆されている場合には、高温下で骨材粒子表面がカーボン被膜で遮断され、過焼結を防止することができるが、適当な粘性を有する有機バインダーを用いても、混合,混練条件の不具合によっては、十分な分散,被覆が達成されない場合も起こりうる。
そのような場合でも、組織中にピッチを分散させておくことにより、耐火物の被熱過程においてピッチが溶融軟化し、有機バインダーが十分被覆されていない骨材粒子表面および骨材粒子間に拡散,侵入してピッチ被膜を形成する。
【0047】
骨材粒子表面および骨材粒子間に拡散,侵入したピッチは、耐火物が更に高温に曝されることによって炭化し、高温下においても、長期にわたって骨材粒子同士の直接接触を遮断する安定したカーボン被膜を形成する。
従って、本発明で使用するピッチの使用目的は、耐火性原料の粒子表面および粒子間にカーボン被膜を形成させて高温での過焼結を抑制することにあり、従来の高カーボン材質にピッチを使用する場合に目的とされていた“カーボンボンドの強化による組織強度の増強”とは、その使用目的を異にしている。
【0048】
また、一方で、一概にピッチといっても、その内容には様々なものがある。通常、ピッチはベンゼン環を含む有機高分子からなっており、その分子量は、比較的低分子量のものから極めて高分子量のものまで広範囲にわたっており、“ピッチ”と呼ばれる原料中には、これら分子量の異なる様々な有機高分子が含まれている。
【0049】
本発明者等は、種々のピッチについて検討を行い、これら広い分子量分布を有するピッチの中でも、特に“β−レジン(QI−TI)”と呼ばれる中間的な分子量のものを多く含有するピッチが特に好適であることを見いだした。
β−レジンを多く含有することで、ピッチは、溶融軟化時に十分な拡散性を有し、かつ固定炭素が高くなるので、緻密なカーボン被膜を耐火物組織中に有効に形成することができる。
【0050】
β−レジンは、ピッチ全体の分子量が小さい場合に少なくなり、また、ピッチ全体の分子量が非常に大きい場合にも少なくなる。
ピッチ全体の分子量が小さくβ−レジン分が少ない場合、拡散性は得られるものの固定炭素が低くなり、有効なカーボン被膜が形成されにくい。また、ピッチ全体の分子量が大きくβ−レジン分が少ない場合には、固定炭素は高いものの十分な拡散性が得られないため、有効なカーボン被膜が形成され難い。
【0051】
従って、ピッチによるカーボン被膜形成効果を十分得るためには、ピッチのβ−レジンの含有量は、一定以上に高いことが望ましく、好ましくは10重量%のもの、より好ましくは20重量%以上のものが好適である。
【0052】
[本発明で使用する“カーボンブラック”の作用効果の説明]
本発明においでは、耐火物原料骨材同士の過焼結を抑制する手段として、カーボンブラックを使用することもできる。
前述したように、少ないカーボン量で骨材粒子同士の接触を有効に遮断するには、固定炭素分が高く、かつ分散性に優れる有機物を使用することが最も有効であるが、カーボンブラックもまたその粒子径が非常に微細であることによって、耐火物組織中に均一に分散することができるために、有効な過焼結抑制効果を発揮することができる。
【0053】
通常、カーボンブラックは、0.1μm前後といった非常に小さい粒子径を有しているため、黒鉛やコークスといった他の炭素原料に比べて耐火物組織中への分散度が顕著に高くなる特徴を有している。
即ち、カーボンブラックを添加することによって、骨材粒子表面に非常に微細なカーボン粒子が被覆されることになる。また、カーボンブラックは、高い固定炭素を有するので、高温においても長期にわたって骨材粒子同士の接触が遮断されて過焼結の抑制効果が得られる。
【0054】
[本発明で使用する“耐火性原料(マグネシア,アルミナ,スピネル)”の作用効果の説明]
本発明において、耐火物原料骨材同士の過焼結を抑制する手段として、“マグネシア,アルミナ,スピネル”を使用することができる。これを例示すれば、マグネシア,マグネシアとアルミナ,スピネル,マグネシアとスピネル,を使用することができる。
【0055】
前述のように、カーボン量の少ない領域において、骨材同士の過焼結を防止するには、固定炭素分が高く、かつ分散性に優れる炭素質原料を使用することが有効であるが、耐火性原料骨材として特定のものを使用して過焼結を抑制することも効果的である。
【0056】
一般に、製鉄用あるいは製鋼用に使用される耐火物は、スラグの存在する条件下で高温で使用されるため、その主要構成原料としては、高い耐食性を有するアルミナまたはマグネシアなどが用いられている。
炭素含有耐火物においても同様であり、マグネシアを骨材の主体とした“マグネシア-カーボン質煉瓦”や、アルミナを骨材の主体とした“アルミナ-カーボン質煉瓦”が広く使用されている。
【0057】
しかし、本発明が意図する“低カーボン質の炭素含有耐火物”においては、これまで述べてきたように、耐火性原料骨材同士の過焼結が問題となり、その防止が課題となる。
ここにおいて、耐火性原料骨材が“マグネシアのみ”または“アルミナのみ”から構成されている場合には、骨材同士の接触による焼結が比較的容易に進行しやすく、結果として高温で長時間使用した場合に過焼結を起こしやすい傾向にある。
【0058】
本発明では、これを抑制するために、耐火牲原料骨材としてスピネル(マグネシア−アルミナスピネル)を使用することができ、あるいは、マグネシアとアルミナとを組み合わせて使用することもできる。
スピネルは、マグネシアあるいはアルミナに比較して高温における焼結性が緩やかであり、少なくとも耐火性骨材の一部として使用することによって、低カーボン材質の過焼結抑制と高弾性率化抑制に対して特に有効な効果を発揮する。また、耐火性骨材の少なくとも一部にマグネシアとアルミナとを組み合わせて使用することによっても、高温において耐火物組織中にスピネルを生成して過焼結を抑制する作用効果が生じる。
【0059】
[本発明における“金属添加物の含有量の制限”に関する説明]
本発明においては、高温被熱時の高弾性率化を防止するために、金属の添加量を一定以下に制限するものである。
【0060】
炭素含有耐火物に金属添加物を加えると、高温でカーボンなどと反応して強度および弾性率が増大することが知られている。
この傾向、特に弾性率の上昇は、低カーボン材質の熱間における耐スポーリング性に大きな影響を与え、金属の添加量が多すぎると、弾性率の上昇が顕著となって耐スポーリング性が大きく低下する。
【0061】
また、金属は、熱間において耐火物中のカーボンと反応して炭化物を生成するため、組織中に均−に分散されたカーボンを消費,消失させることになり、その後の高温下での長時間使用時における過焼結抑制効果を減じる問題が生じる。
従って、金属の添加量は、一定以下であることが望ましく、好ましくは4重量%未満、より好ましくは2重量%未満であることが好適である。
【0062】
[前記各作用効果のまとめ]
これまで述べてきた過焼結抑制及び高弾性率防止手段は、当然のことながら各々組み合わせて使用することによってその効果が一層倍増し、相乗効果によってより安定した優れた“低カーボン質の炭素含有耐火物”を得ることができる。
【0063】
以上詳述したように、本発明は、
・特に、低カーボン材質の耐火性原料同士の接触頻度が非常に高くなるという組織的な特徴に注目(着目)し、その組織的な特徴が起因となって発生する"高温下での過焼結進行および高弾性率化"という課題に対して、それを解決するのに有効な手段を提供するものであって、
・従来の高カーボン材質において蓄積された従来技術とはその根本を異にし、つまり、技術的思想を異にし、
・特に、低カーボン領域の材質に対して新たな組織制御の技術を提供するものであり、
・そして、本発明を特定する事項として、炭素質原料の少なくとも一部として、有機バインダー(固定炭素分25重量%以上であって、更に粘性が200ポイズ以下のもの、但し、この限定範囲外の有機バインダーの併用も本発明に包含されるものである),ピッチ(β−レジン含有量が10重量%以上のもの) 併用して使用する点を特徴とする。
【0064】
[本発明で使用できる原料の説明]
次に、本発明で使用できる耐火性原料,炭素質原料(有機バインダー,ピッチ,カーボンブラックを含む)および金属について、具体的に説明する。
【0065】
本発明に使用できる耐火性原料としては、前述のマグネシア,アルミナ,スピネルの他に、カルシア,ドロマイト,シリカ,クロミア,ジルコニア,チタニア等の酸化物やそれらの複合酸化物、または、それらの共存原料あるいは電融原料、炭化珪素,窒化珪素,酸窒化珪素,窒化硼素,炭化硼素,硼化ジルコニウム,などの一般に使用される耐火性原料を任意に使用することができ、いずれも本発明に包含されるものである。
【0066】
また、本発明に使用される炭素質原料としては、前述のように“炭素原料”と“有機質原料(有機バインダー,ピッチ,カーボンブラック)”とが含まれる。
【0067】
本発明に使用できる炭素原料は、特に限定されないが、高温組織の維持、即ち耐食性確保のために固定炭素分の高いものが好ましく、一般に使用されるものとして鱗状黒鉛,土状黒鉛などの天然黒鉛や、コークスなどの人造黒鉛,電極屑,炭素繊維,熱分解炭素などを挙げることができる。
【0068】
この炭素原料の配合割合は、本発明の意図する溶鋼へのカーボンピックアップ防止の観点から、この“炭素原料の固定炭素分”と“有機質原料の固定炭素分”との合計が、耐火性原料と炭素質原料との合量の赤熱以上の熱間における残留分100重量%(耐火性原料成分と固定炭素の合計量を意味する)に対して“0.2〜5重量%”であることが必要である。
0.2重量%未満の場合、高温における耐火性原料同士の過焼結抑制効果やスラグ浸潤の抑制効果が十分に得られず、一方、5重量%を超えると、溶鋼へのカーボンピックアップが問題となるので好ましくない。
【0069】
本発明で使用する有機バインダーには、室温で液体のものが用いられる。
バインダー成分となる有機物としては、従来から知られているフェノール樹脂,フラン樹脂などの樹脂類を使用することができる。また、タールなどの芳香族系有機高分子化合物を使用することができ、さらに、本発明の作用効果を発揮するに十分なものであれば、特に限定されるものではなく、その他の天然あるいは合成の有機物を使用することもできる。
【0070】
本発明における有機バインダーの使用量は、耐火物原料の種類,炭素原料の種類やその量,本発明の炭素含有耐火物の使用目的などによっても異なるため、特に限定されないが、耐火物全体としての固定炭素分“0.2〜5重量%”を超えない範囲内であって、構成原料への被覆性と熱間組織の緻密性の観点から、一般には固体原料配合物100重量%に対して“1〜7重量%”が適当である。
【0071】
本発明に使用するピッチとしては、その種類を特に限定するものではなく、例えばコールタールピッチ,石油ピッチ,木炭ピッチ,合成ピッチなどを使用することができる。
本発明におけるピッチの使用量は、耐火物原料の種類,炭素原料の種類や量,本発明の炭素含有耐火物の使用目的によっても異なるため、特に限定されないが、耐火物全体としての固定炭素分“0.2〜5重量%”を超えない範囲内であって、構成原料への拡散性と熱間組織の緻密性の観点から、一般には固体原料配合物100重量%に対して“0.1〜7重量%”が適当である。
【0072】
本発明に使用するカーボンブラックとしては、特に限定するものではなく、例えばファーネスブラック,チャンネルブラック,ランプブラック,サーマルブラック,アセチレンブラックなど任意のものを用いることができる。
本発明におけるカーボンブラックの使用量は、耐火物原料の種類,炭素原料の種類や量,本発明の炭素含有耐火物の使用目的によっても異なるため、特に限定されないが、耐火物全体としての固定炭素分“0.2〜5重量%”を超えない範囲内であって、構成原料への拡散性と成形時の充填性の観点から、一般には固体原料配合物100重量%に対して“0.1〜5重量%”が適当である。
【0073】
本発明に使用する金属としては、シリコン,アルミニウム,マグネシウム,チタン,クロム,カルシウム,ジルコニウムなど、あるいは、それらの合金や混合物を挙げることができる。
その金属の添加量としては、前記したとおり、4重量%以下であることが望ましく、好ましくは4重量%未満、より好ましくは2重量%未満であることが好適である。
【0074】
[本発明の低カーボン質炭素含有耐火物の製造方法についての説明]
次に、本発明に係る“低カーボン質の炭素含有耐火物の製造方法”について説明する。
【0075】
本発明では、まず、前記耐火性原料および前記炭素質原料(室温で固体の炭素質原料を含む)よりなる原料配合物に、液体バインダーと更に必要に応じて金属などを添加し、混練して杯土を得る。
この際、耐火性原料と炭素質原料とを含む原料耐火物の熱間残留分100重量%に対して、炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%を超えない量の炭素質原料を配合する必要がある。
【0076】
次に、得られた杯土を成形した後、120〜400℃でベーキングし“不焼成の炭素含有耐火物”を製造する。また、必要に応じ、これらの操作の間に造粒,コーティング,仮成形,破砕などの二次原料調整のための操作を行うこともできる。
なお、上記のようにして得られた低カ一ボン質の炭素含有耐火物を500〜1500℃程度の還元雰囲気あるいは無酸化雰囲気で焼成して“焼成品”を製造することもでき、これも本発明に包含されるものである。
【0077】
【実施例】
次に、本発明の実施例を参考例および比較例と共に挙げ、本発明の低カーボン質の炭素含有耐火物およびその製造方法をより詳細に説明する。
【0078】
表2に示す試料 No. 1〜18において、マグネシア,アルミナ,スピネル(→後記表2参照)は、いずれも「電融原料と焼結原料との混合品」を使用した(粒度は"5mm以下"のものを使用した)。また、鱗状黒鉛(→後記表2参照)は"純度95%で粒度0.1mm以下"のものを使用した。一方、試料 No. 1〜18で使用した「有機バインダー,ピッチ」を表1に示す。
【0079】
【表1】

Figure 0003638081
【0080】
(実施例,参考例、比較例の試料 No. 1〜18
次の表2に示す"原料の配合比率(重量%)"にしたがって各種原料を混合し混練した後、150MPaの圧力で230×114×65mmの寸法に加圧成形した。次に、この成形体を200℃でベーキングしてれんが試料No. 1〜18を作成した。
【0081】
得られた試料の“気孔率(べ−キング後の見掛け気孔率)”を表2に示す。また、得られた試料に対し、1500℃で20時間という長時間にわたる還元焼成を施した後の“弾性率(打撃法による動弾性率)”を測定し、その結果を表2に示した。
さらに、1400℃で10時間加熱して完全に酸化させた後の“圧縮強さ(MPa)”および“耐スポーリング性指数”を同じく表2に示す。
【0082】
表2に示す“耐スポーリング性指数”は、試料を1600℃の溶銑に浸漬した時に発生する亀裂の本数(熱衝撃テスト後の発生亀裂数)と損傷度合いを一定の規則にしたがって数値化する方法で評価(→耐火物,44[2](1992),P75〜82参照)した後に指数化したものであり、この数値が大きいほど“耐スポーリング性に優れている”ことを意味している。
【0083】
表2に示す試料 No. 4,8,9,12は本発明の実施例であり、試料 No. 1〜3,5〜7,10,11は参考例である。また、試料 No. 13〜18は比較例である。
なお、表2を参照して、比較例である試料 No. 13〜18について説明すると、試料 No. 13,14は、試料 No. 1,2(参考例)に対する比較例であり、試料 No. 15,16は、試料 No. 3(参考例 ) ,4(実施例)に対する比較例である。
【0084】
さらに、試料 No. 17は、試料 No. 6(参考例)に対する比較例であり、また、試料 No. 18は、本発明の低カーボン質炭素含有耐火物(固定炭素分:0.2〜5重量%)に対する比較例である。
【0085】
【表2】
Figure 0003638081
【0086】
表2から明らかなように、比較例である試料 No. 13〜18に対して本発明の低カーボン質炭素含有耐火物(試料 No. 4,8,9,12)は、ベーキング後の気孔率が低く緻密なものが得られており、かつ高温下で長時間還元焼成した後においても強度が低く保持されて耐スポーリング性に優れており、しかも1400℃で完全に酸化させた後の強度が高く、酸化後にも高耐用の耐火物として耐用することのできる優れた特性を有していることが理解できる。
【0087】
即ち、本発明の低カーボン質炭素含有耐火物(試料 No. 4,8,9,12)は、従来のものに比べて長時間加熱された場合の耐スポーリング性が大幅に向上しており、かつ緻密質であって酸化後の強度も高いことから、カーボン量の少ないことが求められる用途、例えば製鉄用容器の内張り材等として使用した場合、溶鋼へのカーボンピックアップが少なく、かつ高耐用が得られることは明らかである。
また、表2から明らかなように、本発明の低カーボン質炭素含有耐火物(試料 No. 4,8,9,12)は、参考例(試料 No. 1〜3,5〜7,10,11)に比し、特に耐スポーリング性が向上していることがわかる。
【0088】
【発明の効果】
本発明は、以上詳記したとおり、耐火性原料と炭素を含有する炭素質原料とを含む原料配合物において、原料配合物の熱間残留分100重量%に対して炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%であって、しかも前記(a)〜(d)を特徴とし、これにより、緻密な組織を有していながら高温下で長時間使用した場合にも過度の焼結が進行せず、良好な耐スポーリング性を維持できる"高耐スポーリング性,高耐食性で、かつ溶鋼へのカーボンピックアップを極力防止することのできる低カーボン質の炭素含有耐火物"を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a carbon-containing refractory having a low carbon content and a method for producing the same, and more particularly to a low-carbon carbon-containing refractory excellent in spalling resistance and oxidation damage resistance and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
[Description of the background for the requirement of low-carbon carbon-containing refractories]
Refractories containing carbon raw materials such as graphite are widely used as various metallurgical refractories because they exhibit high durability due to the properties of carbon such as high thermal conductivity and resistance to wetness with molten slag. In recent years, the use of high-resistance carbon-containing refractories has been spreading with the upgrading of steel products.
However, the conventional carbon-containing refractory contains a relatively large amount of carbon in order to sufficiently exhibit the above-described characteristics of carbon.
[0003]
On the other hand, as the use range of carbon-containing refractories expands, the dissolution of carbon contained in refractories into molten steel (carbon pickup) has become a problem, and refractories with a lower carbon content are required. ing.
In addition, against the backdrop of further improvement in steel quality, demands for lowering the carbon of steel have become more and more strict, and refractories containing a large amount of carbon contaminate molten steel with carbon pickup, so refractories with less carbon content. In particular, a total carbon amount of “5% or less” is desired.
[0004]
Furthermore, since the use conditions of the refractory used for the treatment of ultra-low carbon steel become more severe, damage to the refractory increases due to this severe use condition, and carbon from the refractory to the molten steel is increased. The amount of dissolution also increases. Therefore, also from this point, a refractory with a smaller amount of carbon is required.
[0005]
[Explanation of “Examination Examples in Prior Art” for low-carbon carbon-containing refractories Part 1]
Conventional carbon-containing refractories have a problem that the spalling resistance decreases when the amount of carbon is reduced [Reference: Refractories, 44 [2] (1992), P75-82].
In order to solve this problem, studies have been conducted for the purpose of improving the spalling resistance in a low carbon composition.
[0006]
For example, in the stage of forming a refractory, there are cases where the filling property is lowered to increase the porosity, and the elastic modulus is reduced to increase the spalling resistance.
However, in this case, since the denseness of the refractory structure is lost and the corrosion resistance, wear resistance, oxidation resistance and the like are remarkably lowered, it is not widely performed.
[0007]
Further, for example, “Refractories, 44 [11] (1992), P640” and Japanese Patent Laid-Open No. 5-24911 disclose low carbonaceous MgO— with improved spalling resistance by using expanded graphite. C-based refractories have been proposed.
However, if expanded graphite is used extensively, the filling property of the structure is lowered, so that oxidation resistance, wear resistance, corrosion resistance, and the like are lowered, which is not preferable. In addition, it is known that the effect of improving the spalling resistance of expanded graphite is hardly obtained in the region where the amount of graphite is 5% by weight or less [J. Ceram. Soc. Japan, 102 [1] (1994). ), See pages 23 to 28], which is not a technique that can improve the spalling resistance of low-carbon materials.
[0008]
On the other hand, “Shinagawa Technical Report, Vol.38 (1995), P23-32” is a technology for reducing carbon while maintaining spalling resistance, and reducing the amount of metal added and coarsening magnesia. "MgO-C brick for converter steel outlet sleeve" having a carbon content of 8% by weight or 6% by weight has been proposed. This material shows high durability when used in a converter steel outlet sleeve, and is shown to be effective.
However, the low carbonaceous MgO-C brick for the steel outlet sleeve of the converter contains 6% by weight of carbon even if it is the smallest, and from the viewpoint of preventing carbon pickup to the molten steel, it should be as low as possible. The desired carbon-containing refractory cannot be an optimal material.
[0009]
Similarly, as a technology for reducing carbon while maintaining spalling resistance, “Materials and Processes, CAMP-ISIJ, VoL.4 (1991), P1225” includes coarse magnesia and a high softening point pitch. "Low-graphite MgO-C bricks for ladle slag lines" having a carbon content of 7% by weight, which is added and refined into graphite, has also been proposed. This low-graphite MgO-C brick for ladle slag lines shows high durability when used in a ladle slag line part and is shown to be effective.
However, the low-graphite MgO-C brick for ladle slag lines contains 7% by weight of graphite even if it is said to be low-graphite, and has as little carbon as possible from the viewpoint of preventing carbon pickup into molten steel. The carbon-containing refractory that is desired to be used is not an optimum material like the above-mentioned “MgO—C brick for converter outlet sleeve”.
[0010]
On the other hand, among the techniques already disclosed, as described in, for example, JP-A-56-26766, JP-A-7-17758, etc., the composition range (blending amount) of carbon or graphite raw material Many are known to have 5% by weight or more.
However, since these contain at least 5% by weight of carbon, they cannot be said to be a technology that can provide a carbon-containing refractory that is desired to have as little carbon as possible from the viewpoint of preventing carbon pickup in molten steel.
[0011]
Further, among the techniques already disclosed, as described in, for example, JP-A-4-288469, JP-A-5-330904, JP-A-6-235557, etc., carbon or graphite raw material In which the composition range (blending amount) is 3% by weight or more, or as described in, for example, JP-A Nos. 7-118057 and 7-126060, etc. Are known.
However, none of these examples show an example in which the carbon raw material is less than 5% by weight, and no specific examples relating to a region having a particularly small amount of carbon, so that it is possible to provide an optimal low carbon material. Is not disclosed.
[0012]
[Explanation 2 of "Examination in prior art" for low-carbon carbon-containing refractories Part 2]
As described above, in order to prevent carbon pickup from molten steel, the amount of carbon in the refractory must be 5% by weight or less, more preferably low carbon.
[0013]
What is meant by “carbon amount” in this case is the “amount of fixed carbon” contained in the refractory when it is used in the hot state. Carbon will also be included.
Therefore, when an organic binder is used, for example, in a “refractory having a carbon amount of 5% by weight”, as a matter of course, the solid carbon raw material is less than 5 wt. It will constitute part of the carbon in the refractory.
[0014]
In the present invention described in detail later, in order to clarify this point, the solid carbon raw material and the organic binder (or pitch, carbon black) are combined into a “carbonaceous raw material”, and the total fixed carbon content thereof, It defines the carbon content of refractories. In view of this, when a “refractory having a carbon amount of 5% by weight or less” is required, the blending ratio of the solid carbon raw material is necessarily less than 5% by weight.
[0015]
As described above, most of the prior art relates to a material having a relatively large amount of carbon. On the other hand, studies on refractories having a carbon amount of 5% by weight or less are also being conducted. For example, in JP-A-9-309762, in a refractory containing 1 to 5% by weight of a carbon raw material, the metal and boride contents are limited to a certain level or a specific pitch is added. A “carbon-containing refractory for a vacuum degassing furnace” is disclosed which has improved spalling resistance while using low-granular MgO.
[0016]
Although this low-carbon, carbon-containing refractory has better spalling resistance than conventional low-carbon materials, it can be fired by contact between refractory raw material aggregates due to long-term heat in actual use. In some cases, the kneading progresses excessively to increase the elastic modulus, and conversely, the spalling resistance may decrease, and it is not possible to provide a low carbon material having stable spalling resistance over a long period of time.
[0017]
Further, for example, Japanese Patent Publication No. 7-108805 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-4861 disclose magnesia carbon bricks having improved spalling resistance by adding mesophase-containing pitch powder.
[0018]
However, these were studied and developed for materials with a relatively large amount of carbon based on the contents, and an optimal method for improving the spalling resistance particularly in a region with a small amount of carbon was disclosed. It ’s hard to say.
Also, in these examples, examples where the blending amount of graphite is “0% by weight, 1% by weight, 3% by weight, 4% by weight”, etc. are shown, but all contain a large amount of metal additives. Therefore, a high elastic modulus cannot be avoided in a high temperature range, and the spalling resistance is low. Therefore, even from this point of view, it is difficult to say that a technique capable of providing a low-carbon material that is excellent in spalling resistance and melt resistance is shown.
[0019]
For example, JP-A-4-367556 discloses a method for improving the spalling resistance by using pitch and / or tar and a pitch-soluble phenol resin.
[0020]
However, this was also studied and developed for materials with a relatively large amount of carbon based on the content, and an optimal method for improving the spalling resistance particularly in a region with a small amount of carbon was disclosed. It ’s hard to say.
Also, in this example, there are examples in which the blending amount of graphite is “0 wt%, 3 wt%, 5 wt%”, etc., but since the added amount of pitch or tar is large, The porosity increases and the compactness decreases, or since a certain amount of metal is contained, a high elastic modulus cannot be avoided at high temperatures, and the spalling resistance is low. Therefore, in this case as well, it is difficult to say that a technique capable of providing a low carbon material that is excellent in spalling resistance and melt resistance is shown.
[0021]
Further, for example, in the above-mentioned JP-A-7-1206060, a method for providing a carbon-containing refractory having excellent spalling resistance, wear resistance, and corrosion resistance by adding pitch powder having a relatively low softening temperature. Is disclosed.
[0022]
However, this was also studied and developed for a material with a relatively large amount of carbon based on the content, and an optimal method for improving the spalling resistance particularly in a region with a small amount of carbon was disclosed. It is hard to say that it has been done.
Also, in this example, an example in which the blending amount of graphite is “5% by weight” is shown. However, since the amount of pitch added is large, the porosity after baking and hot increases. Denseness tends to decrease. Therefore, it is difficult to say that this also shows a technique that can provide a low carbon material that is excellent in both spalling resistance and melting resistance.
[0023]
Furthermore, for example, JP-A-8-295555 provides a low-carbon, carbon-containing refractory that is excellent in spalling resistance, slag infiltration resistance, and corrosion resistance by using elastic artificial graphite. A method is disclosed.
[0024]
However, even when this method is used, sintering due to contact between refractory raw material aggregates progresses excessively due to long-term heat in actual use, resulting in high elastic modulus and conversely reduced spalling resistance. There is a problem that it is difficult to obtain a low carbon material having stable spalling resistance over a long period of time.
Further, since artificial graphite having elasticity is used, it is difficult to obtain a dense molded body, and the porosity tends to be high. Furthermore, in the examples, a total carbon amount of “1 to 4% by weight” is shown, but since many of them contain a certain amount of metal additives, a high elastic modulus is obtained in a high temperature range. Therefore, it is difficult to obtain sufficient spalling resistance.
For these reasons, it is difficult to say that a technique capable of providing a low-carbon material that is excellent in both spalling resistance and melting resistance is also shown in this case.
[0025]
Also, for example, in JP-A-9-87007, by adding aluminum together with a resin binder to generate spinel in the refractory structure, it is excellent in slag infiltration resistance, “magnesia unfired without carbon material addition A method of providing a “brick” is disclosed.
However, when this method is used, the added aluminum forms carbides, and in the reaction process that changes into spinel, it is inevitable that the refractory has a high elastic modulus, and the spalling resistance is reduced. There is a problem of doing.
[0026]
This technology also attempts to suppress oversintering of aggregates by generating spinel on the surface of magnesia particles, but in the region where the amount of carbon is very small, the contact frequency between aggregates is very high. Therefore, it is not sufficient that this technology alone is sufficient to prevent the sintering, and there is a case where the elastic modulus is increased due to long-time heat application in actual equipment, and the spalling resistance may be lowered. In addition, if the amount of aluminum added is increased in order to obtain a sufficient amount of spinel, the increase in elastic modulus in the reaction process becomes remarkable, and there is a limit to further promote spalling.
Therefore, it is not sufficient to obtain a low carbon material having stable spalling resistance over a long period of time.
[0027]
Furthermore, since the dispersion of carbon in the refractory structure depends only on the resin binder, depending on the selection of the resin, the carbon dispersion is not uniform, and it promotes oversintering of the aggregates at high temperatures. Alternatively, if the resin binder is not sufficiently dispersed, a sufficiently dense molded body cannot be obtained, and there is a problem that the porosity is increased.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
As seen in the prior art described above, in a region where the amount of carbon is very small, it cannot be said that sufficient studies have been made to obtain high spalling resistance and fusing resistance, and a low-carbon refractory material. A low-carbon, carbon-containing refractory having excellent characteristics sufficient to meet the demand for the above has not yet been obtained.
[0029]
By the way, in the “low carbonaceous carbon-containing refractory that can prevent carbon pickup to molten steel as much as possible” intended by the present invention, since the amount of carbon is small, the contact frequency between aggregates made of refractory raw materials is very high. Has the essential organizational characteristic of becoming higher.
[0030]
When considering the spalling resistance of low carbon materials, it is an important issue that the heat spalling resistance decreases due to the decrease in thermal conductivity and the increase in thermal expansion coefficient due to the low amount of carbon. However, since there is much contact between aggregates, when it is used for a long time at high temperature, sintering proceeds excessively and the refractory has a high elastic modulus, which causes thermal or structural It has become recognized that the problem of spalling is an important problem, and that the latter is more necessary to develop low carbon materials.
[0031]
If the amount of carbon is reduced, it is unavoidable that the aggregates can easily come into contact with each other. However, to reduce the direct contact as much as possible, low carbon materials can be used stably at high temperatures for a long time. This is an important issue.
In order to reduce the contact frequency between aggregates, it is possible to reduce the filling density of the refractory slightly and suppress the oversintering progress at high temperature, but when considering the durability of the refractory The direction of sacrificing its denseness does not seem preferable.
[0032]
As a means for solving these problems, the present inventors intend to develop a “low carbonaceous carbon-containing refractory material having a high density as well as a spalling resistance” when used for a long time at a high temperature. As a result of extensive research, the present invention has been completed.
[0033]
In other words, the object of the present invention is that “high resistance to high spalling” can be maintained without excessive sintering even when used at a high temperature for a long time while having a dense structure. An object of the present invention is to provide a low-carbon, carbon-containing refractory material that has a spalling property and a high corrosion resistance and that can prevent carbon pick-up to molten steel as much as possible, and a method for producing the same.
[0034]
[Means for Solving the Problems]
  The low carbonaceous carbon-containing refractory according to the present invention includes a refractory raw material and a carbonaceous raw material containing carbon.
-The fixed carbon content of the carbonaceous raw material is 0.2-5 wt% with respect to 100 wt% of the hot residue of the raw material blend,
(A) At least a part of the carbonaceous raw material, SolidMore than 25% by weight of constant carbonBigViscosity is less than 200 poiseAn organic binder and a pitch having a β-resin content of 10% by weight or more;(Claim 1))
(B)Carbon black was further used for at least part of the carbonaceous raw material (claims)2)
(C)Use of magnesia, alumina, and spinel as at least part of the refractory raw material (claims)3), [For example, using magnesia, magnesia and alumina, spinel, magnesia and spinel]
(D)The content of the metal additive is 4% by weight or less (claim)4)
(E)The apparent porosity after baking is 4% or less (claims)5)
(F)The compressive strength after complete oxidation by heating at 1400 ° C. for 10 hours is 25 MPa or more.6)
Is a feature (matter specifying the invention), thereby achieving the object.
[0035]
  Moreover, the method for producing a low carbonaceous carbon-containing refractory according to the present invention comprises the above claims 1 to 3.6A method for producing a low-carbon, carbon-containing refractory according to any one of
-The amount of fixed carbon of the carbonaceous raw material does not exceed 0.2 to 5% by weight with respect to 100% by weight of the hot residue of the raw material refractory including the refractory raw material and the carbonaceous raw material containing carbon. Mixing carbonaceous raw materials (claims)7)
Is a feature (matter specifying the invention).
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the organic binder used in the present invention [→ see (a) above], pitch [→ said above(A)Reference], carbon black [→ above(B)Reference], refractory raw material [→ above(C)See], metal additives [→ above(D)Each function and effect of [Ref] will be described.
[0037]
[Explanation of effects of “organic binder” used in the present invention]
・ First function of organic binder
The “organic binder” that can be used in the present invention is, first of all, as a basic function of the binder, to ensure moldability by giving an appropriate liquid to the clay.
[0038]
Molding is generally performed by applying pressure to fill the constituent raw materials at a high density, but a liquid component is required to reduce the frictional resistance between the raw materials, and mixing or kneading is performed as an operation for dispersing the liquid component on the particle surface of the constituent raw material. Is done.
In the case of a low carbon material, since there are few carbon raw materials, such as graphite, which give slipperiness to a clay at the time of molding, and friction between raw material aggregates increases, the dispersibility of this binder becomes more important.
[0039]
Therefore, the “organic binder” used in the present invention needs to be easily wetted by the refractory raw material and the carbon raw material and coat the surface of the constituent raw material sufficiently uniformly in the mixing and kneading operations. In the mixing and kneading operations, if the organic binder can sufficiently cover the surface of the raw material, sufficient lubricity can be obtained even when the aggregates are in contact with each other during molding, and a dense molded body can be obtained.
Therefore, the viscosity of the organic binder used in the present invention is desirably lower than a certain level, preferably 200 poise or less, more preferably 100 poise or less.
[0040]
By using these highly dispersible organic binders, the low carbonaceous carbon-containing refractory material of the present invention has a high filling property by a molding operation, and is a non-fired refractory material having a low porosity. Can be obtained.
As a result, even when subjected to slag, hot metal, or molten steel attack, it can exhibit high durability, and since the refractory raw material is densely packed, it is subject to oxidative damage at high temperatures such as 1400 ° C. Even when the carbon in the refractory has completely disappeared, it can have a certain strength or more and can be used as a refractory having high corrosion resistance even after oxidation.
[0041]
・ Organic bindersecondAbout functions
  "Organic binder" that can be used in the present inventionsecondThe function is that, even when the refractory is exposed to a high temperature for a long time, excessive sintering of the refractory raw materials is suppressed to suppress an increase in elastic modulus.
[0042]
The organic binder uniformly dispersed in the refractory structure by mixing and kneading operations is carbonized to carbon when the refractory is exposed to a high temperature. At this time, when the organic binder has a certain amount of fixed carbon or more, a thin and uniform carbon film is formed on the particle surface of the refractory raw material aggregate.
And since the carbon film formed on the particle surface of the refractory raw material can exist stably even at a high temperature, the direct contact between the refractory raw materials is blocked for a long time as long as it does not disappear by oxidation. be able to. As a result, excessive sintering does not proceed even when the refractory is used at a high temperature for a long period of time, generating factors that promote spalling, such as an abnormal increase in elastic modulus and formation of a structural gap near the working surface. Can be prevented.
[0043]
The effect of the carbon film derived from the organic binder is much more effective than the effect of suppressing oversintering by, for example, reducing the particle size of the graphite raw material and dispersing it uniformly. It is an important component in “low-carbon, carbon-containing refractories”.
Therefore, in order to sufficiently obtain this effect, the fixed carbon of the binder is desirably higher than a certain level, preferably 25% by weight or more, more preferably 35% by weight or more.
[0044]
[Description of the effect of the “pitch” used in the present invention]
Since the above-mentioned organic binder needs to have a high fixed carbon, it is common to use organic polymers having a large molecular weight as the main component, or to polymerize using a polymerization reaction. Typical examples are tar and thermosetting resin.
[0045]
Pitch is also considered to be included in the organic binder in a broad sense, but in the present invention, its effect is not the same as that of the organic binder described above, and is therefore considered as a different component.
The most important effect of the pitch is the effect that the pitch dispersed in the structure melts and softens and expands into the surrounding structure in the process of being heated by the refractory, and penetrates into fine voids.
[0046]
If the entire surface of the refractory raw material aggregate is sufficiently covered with organic binder, the aggregate particle surface can be blocked with a carbon coating at high temperatures to prevent oversintering. Even when an organic binder having a high viscosity is used, sufficient dispersion and coating may not be achieved depending on the mixing and kneading conditions.
Even in such a case, by dispersing the pitch in the structure, the pitch is melted and softened in the process of heat treatment of the refractory, and diffused between the aggregate particle surface and the aggregate particle not sufficiently covered with the organic binder. , Penetrate to form a pitch film.
[0047]
The pitch that diffuses and penetrates between the surface of the aggregate particles and between the aggregate particles is carbonized when the refractory is exposed to a higher temperature, and the stable contact that blocks the direct contact between the aggregate particles over a long period of time even at high temperatures. A carbon film is formed.
Therefore, the purpose of use of the pitch used in the present invention is to form a carbon film between the particles of the refractory raw material and between the particles to suppress oversintering at a high temperature. The purpose of use is different from “enhancement of tissue strength by strengthening carbon bonds”, which was intended for use.
[0048]
On the other hand, even if it is generally called a pitch, there are various contents. Usually, pitch consists of an organic polymer containing a benzene ring, and its molecular weight ranges widely from a relatively low molecular weight to a very high molecular weight. In a raw material called “pitch”, these molecular weights Contains a variety of different organic polymers.
[0049]
The present inventors have examined various pitches, and among these pitches having a wide molecular weight distribution, a pitch containing a large amount of an intermediate molecular weight called “β-resin (QI-TI)” is particularly preferable. I found it suitable.
By containing a large amount of β-resin, the pitch has sufficient diffusibility at the time of melt softening, and the fixed carbon becomes high, so that a dense carbon film can be effectively formed in the refractory structure.
[0050]
β-resin decreases when the molecular weight of the entire pitch is small, and also decreases when the molecular weight of the entire pitch is very large.
When the overall molecular weight of the pitch is small and the amount of β-resin is small, the diffusibility is obtained, but the fixed carbon is low, and an effective carbon film is difficult to be formed. Further, when the molecular weight of the entire pitch is large and the β-resin content is small, although the fixed carbon is high, sufficient diffusivity cannot be obtained, and therefore an effective carbon film is difficult to be formed.
[0051]
Therefore, in order to sufficiently obtain the carbon film forming effect by the pitch, the content of β-resin in the pitch is desirably higher than a certain level, preferably 10% by weight, more preferably 20% by weight or more. Is preferred.
[0052]
[Description of the effects of “carbon black” used in the present invention]
In the present invention, carbon black can also be used as a means for suppressing oversintering between refractory material aggregates.
As described above, in order to effectively block the contact between aggregate particles with a small amount of carbon, it is most effective to use an organic substance having a high fixed carbon content and excellent dispersibility. Since the particle diameter is very fine, it can be uniformly dispersed in the refractory structure, and therefore, an effective oversintering suppression effect can be exhibited.
[0053]
Normally, carbon black has a very small particle size of around 0.1 μm, and therefore has a feature that the degree of dispersion in the refractory structure is significantly higher than other carbon materials such as graphite and coke. ing.
That is, by adding carbon black, the surface of the aggregate particles is coated with very fine carbon particles. Moreover, since carbon black has a high fixed carbon, the contact between aggregate particles is blocked for a long time even at a high temperature, and an effect of suppressing oversintering is obtained.
[0054]
[Explanation of the effect of "refractory raw materials (magnesia, alumina, spinel)" used in the present invention]
In the present invention, “magnesia, alumina, spinel” can be used as a means for suppressing oversintering between refractory raw material aggregates. For example, magnesia, magnesia and alumina, spinel, magnesia and spinel can be used.
[0055]
As mentioned above, in order to prevent oversintering of aggregates in a region with a small amount of carbon, it is effective to use a carbonaceous raw material having a high fixed carbon content and excellent dispersibility. It is also effective to suppress oversintering by using a specific material as the raw material aggregate.
[0056]
In general, since refractories used for iron making or steel making are used at high temperatures under the presence of slag, alumina or magnesia having high corrosion resistance is used as the main constituent material.
The same applies to refractories containing carbon, and “magnesia-carbon bricks” mainly composed of magnesia and “alumina-carbon bricks” mainly composed of alumina are widely used.
[0057]
However, in the “low carbonaceous refractory material containing carbon” intended by the present invention, as described above, oversintering between refractory raw material aggregates becomes a problem, and prevention thereof is a problem.
Here, when the refractory raw material aggregate is composed of “magnesia only” or “alumina only”, sintering due to contact between the aggregates is relatively easy to proceed, resulting in a long time at a high temperature. When used, it tends to cause oversintering.
[0058]
In the present invention, in order to suppress this, spinel (magnesia-alumina spinel) can be used as the refractory raw material aggregate, or a combination of magnesia and alumina can be used.
Spinel has a lower sinterability at high temperatures than magnesia or alumina, and it can be used at least as part of a refractory aggregate to prevent over-sintering of low-carbon materials and high elastic modulus. It is particularly effective. In addition, the use of a combination of magnesia and alumina in at least a part of the refractory aggregate also produces an effect of suppressing spin sintering by generating spinel in the refractory structure at a high temperature.
[0059]
[Explanation on “Restriction of Content of Metal Additives” in the Present Invention]
In the present invention, the amount of metal added is limited to a certain level or less in order to prevent a high elastic modulus when heated at high temperatures.
[0060]
It is known that when a metal additive is added to a carbon-containing refractory, it reacts with carbon and the like at high temperatures to increase strength and elastic modulus.
This tendency, especially the increase in elastic modulus, has a great influence on the hot spalling resistance of low carbon materials. If the amount of metal added is too large, the increase in elastic modulus becomes remarkable and the spalling resistance is reduced. Decrease significantly.
[0061]
In addition, the metal reacts with the carbon in the refractory while hot to produce carbide, so that the carbon that is uniformly dispersed in the structure is consumed and lost, and after that, it is used for a long time at high temperatures thereafter. The problem which reduces the oversintering suppression effect at the time of use arises.
Therefore, it is desirable that the amount of metal added is not more than a certain level, preferably less than 4% by weight, more preferably less than 2% by weight.
[0062]
[Summary of each action and effect]
The above-described oversintering suppression and high modulus prevention means are naturally combined with each other, and the effect is further doubled, and the excellent “low carbonaceous carbon content is more stable due to the synergistic effect. Refractory "can be obtained.
[0063]
  As detailed above, the present invention provides:
・ Especially, pay attention to the systematic feature that the contact frequency of refractory raw materials made of low carbon materials becomes very high, and the "superfiring under high temperature" caused by the systematic feature. It provides an effective means to solve the problem of “adhesion progress and high elastic modulus”
-Different from the conventional technology accumulated in conventional high carbon materials, that is, different in technical idea,
・ In particular, it provides new organization control technology for materials in the low carbon region.
-And as a matter specifying the present invention, as at least a part of the carbonaceous raw material, an organic binder (fixed carbon content of 25 wt% or more and further having a viscosity of 200 poise or less, provided that it is outside this limited range Combination of organic binder is also included in the present invention), pitch (β-resin content is 10% by weight or more)) TheIt is characterized by being used in combination.
[0064]
[Description of raw materials that can be used in the present invention]
Next, the refractory raw material, carbonaceous raw material (including organic binder, pitch, and carbon black) and metal that can be used in the present invention will be specifically described.
[0065]
As the refractory raw material that can be used in the present invention, in addition to the above-mentioned magnesia, alumina, spinel, oxides such as calcia, dolomite, silica, chromia, zirconia, titania, and complex oxides thereof, or their coexisting raw materials Alternatively, generally used refractory raw materials such as electromelting raw materials, silicon carbide, silicon nitride, silicon oxynitride, boron nitride, boron carbide, zirconium boride, etc. can be arbitrarily used, all of which are included in the present invention. Is.
[0066]
The carbonaceous raw material used in the present invention includes “carbon raw material” and “organic raw material (organic binder, pitch, carbon black)” as described above.
[0067]
The carbon raw material that can be used in the present invention is not particularly limited, but is preferably one having a high fixed carbon content in order to maintain a high-temperature structure, that is, to ensure corrosion resistance, and natural graphite such as scaly graphite and earthy graphite is generally used. And artificial graphite such as coke, electrode scrap, carbon fiber, pyrolytic carbon, and the like.
[0068]
From the standpoint of preventing carbon pickup in the molten steel intended by the present invention, the blending ratio of the carbon raw material is the sum of the “fixed carbon content of the carbon raw material” and the “fixed carbon content of the organic raw material” and the refractory raw material. It is necessary to be “0.2-5% by weight” with respect to 100% by weight of the residual amount in the hotter than red heat of the total amount of carbonaceous raw material (meaning the total amount of refractory raw material components and fixed carbon). is there.
If it is less than 0.2% by weight, the effect of suppressing oversintering between refractory raw materials at high temperatures and the effect of suppressing slag infiltration cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if it exceeds 5% by weight, carbon pick-up to molten steel becomes a problem. Therefore, it is not preferable.
[0069]
The organic binder used in the present invention is a liquid at room temperature.
Conventionally known resins such as phenol resins and furan resins can be used as the organic substance serving as the binder component. In addition, an aromatic organic polymer compound such as tar can be used, and is not particularly limited as long as it is sufficient to exert the effects of the present invention. Other natural or synthetic compounds Organic materials can also be used.
[0070]
The amount of the organic binder used in the present invention varies depending on the type of the refractory raw material, the type and amount of the carbon raw material, the purpose of use of the carbon-containing refractory of the present invention, and is not particularly limited. In the range not exceeding the fixed carbon content of “0.2 to 5% by weight”, generally from the viewpoint of the covering property to the constituent raw materials and the denseness of the hot structure, “1” with respect to 100% by weight of the solid raw material composition. ˜7 wt% ”is suitable.
[0071]
The pitch used in the present invention is not particularly limited, and for example, coal tar pitch, petroleum pitch, charcoal pitch, synthetic pitch, and the like can be used.
The amount of pitch used in the present invention varies depending on the type of refractory raw material, the type and amount of the carbon raw material, and the purpose of use of the carbon-containing refractory of the present invention, and is not particularly limited. In the range not exceeding “0.2 to 5% by weight”, from the viewpoint of diffusibility to the constituent raw materials and denseness of the hot structure, generally “0.1 to 7% by weight with respect to 100% by weight of the solid raw material composition % ”Is appropriate.
[0072]
The carbon black used in the present invention is not particularly limited. For example, any carbon black such as furnace black, channel black, lamp black, thermal black, and acetylene black can be used.
The amount of carbon black used in the present invention varies depending on the type of refractory raw material, the type and amount of the carbon raw material, and the purpose of use of the carbon-containing refractory of the present invention, and is not particularly limited. Within the range not exceeding "0.2 to 5% by weight", generally from the viewpoint of diffusibility to the constituent raw materials and filling properties during molding, "0.1 to 5% by weight with respect to 100% by weight of the solid raw material formulation % ”Is appropriate.
[0073]
Examples of the metal used in the present invention include silicon, aluminum, magnesium, titanium, chromium, calcium, and zirconium, or alloys and mixtures thereof.
As described above, the addition amount of the metal is desirably 4% by weight or less, preferably less than 4% by weight, and more preferably less than 2% by weight.
[0074]
[Description of the method for producing a low carbonaceous carbon-containing refractory of the present invention]
Next, the “method for producing a low-carbon carbon-containing refractory” according to the present invention will be described.
[0075]
In the present invention, first, a liquid binder and, if necessary, a metal or the like are further added to a raw material composition comprising the refractory raw material and the carbonaceous raw material (including a carbonaceous raw material that is solid at room temperature), and kneaded. Get the goblet.
At this time, carbonaceous raw material in an amount not exceeding 0.2 to 5% by weight of the fixed carbon content of the carbonaceous raw material with respect to 100% by weight of the hot residue of the raw material refractory including the refractory raw material and the carbonaceous raw material It is necessary to mix.
[0076]
Next, after the obtained clay is formed, it is baked at 120 to 400 ° C. to produce an “unfired carbon-containing refractory”. Moreover, operation for secondary raw material adjustments, such as granulation, coating, temporary forming, and crushing, can also be performed between these operations as needed.
The low carbonaceous refractory material obtained as described above can be baked in a reducing or non-oxidizing atmosphere of about 500 to 1500 ° C. to produce a “baked product”. It is included in the present invention.
[0077]
【Example】
  Next, an embodiment of the present inventionReference examples andThe low carbonaceous carbon-containing refractory and the method for producing the same according to the present invention will be described in more detail with reference to comparative examples.
[0078]
  Sample shown in Table 2 No. 1-18As for magnesia, alumina, and spinel (see Table 2 below), “mixture of electromelting raw material and sintered raw material” was used (grain size of “5 mm or less” was used). Further, scaly graphite (see Table 2 below) was used having a purity of 95% and a particle size of 0.1 mm or less. on the other hand,sample No. 1-18Table 1 shows the “organic binder, pitch” used in Table 1.
[0079]
[Table 1]
Figure 0003638081
[0080]
(ExampleSamples for reference and comparative examples No. 1-18)
  Various raw materials were mixed and kneaded according to the “raw material mixture ratio (% by weight)” shown in Table 2 below, and then pressure-molded to a size of 230 × 114 × 65 mm at a pressure of 150 MPa. Next, this compact is baked at 200 ° C to produce a brick sample.No. 1-18It was created.
[0081]
“Porosity (apparent porosity after baking)” of the obtained sample is shown in Table 2. The obtained samples were measured for “elastic modulus (dynamic elastic modulus by impact method)” after reduction firing at 1500 ° C. for 20 hours, and the results are shown in Table 2.
Further, Table 2 shows the “compressive strength (MPa)” and the “spalling resistance index” after complete oxidation by heating at 1400 ° C. for 10 hours.
[0082]
The “Spalling Resistance Index” shown in Table 2 quantifies the number of cracks (number of cracks after thermal shock test) and the degree of damage that occur when a sample is immersed in hot metal at 1600 ° C according to certain rules. It is indexed after evaluation by the method (→ Refractory material, 44 [2] (1992), P75-82). The larger this value, the more it means "Excellent spalling resistance". Yes.
[0083]
  Sample shown in Table 2 No. Reference numerals 4, 8, 9, and 12 are examples of the present invention. No. Reference numerals 1-3, 5-7, 10, 11 are reference examples. Also sample No. 13 to 18 are comparative examples.
  In addition, with reference to Table 2, it is a comparative examplesample No. 13-18To explainsample No. 13 and 14 are samples. No. It is a comparative example for 1 and 2 (reference example), sample No. 15 and 16 are samples No. 3 (reference example ) , 4 (Example) comparative exampleIt is.
[0084]
  further,sample No. 17 is a sample No. 6 (reference example) is a comparative example and sample No. 18These are comparative examples for the low carbonaceous carbon-containing refractory of the present invention (fixed carbon content: 0.2 to 5% by weight).
[0085]
[Table 2]
Figure 0003638081
[0086]
  As is clear from Table 2, it is a comparative examplesample No. 13-18In contrast to the low carbonaceous carbon-containing refractories of the present invention (sample No. 4, 8, 9, 12) Has a low porosity after baking and a dense product is obtained, and after low-temperature firing at a high temperature for a long time, the strength is kept low and excellent in spalling resistance, and at 1400 ° C It can be understood that the strength after complete oxidation is high, and it has excellent characteristics that can be used as a highly durable refractory even after oxidation.
[0087]
  That is, the low carbonaceous carbon-containing refractory of the present invention (sample No. 4, 8, 9, 12) Has significantly improved spalling resistance when heated for a long time compared to conventional products, and is dense and has high strength after oxidation. When it is used as a lining material for a steelmaking container, for example, it is clear that there is little carbon pickup to molten steel and high durability can be obtained.
  Further, as is apparent from Table 2, the low carbonaceous carbon-containing refractory of the present invention (sample No. 4, 8, 9, 12) are reference examples (samples) No. 1 to 3, 5 to 7, 10, and 11), it can be seen that the spalling resistance is particularly improved.
[0088]
【The invention's effect】
  As described in detail above, the present invention, in a raw material composition containing a refractory raw material and a carbonaceous raw material containing carbon, the fixed carbon content of the carbonaceous raw material with respect to 100% by weight of the hot residue of the raw material composition Is 0.2 to 5% by weight, and (a) to(D)This makes it possible to maintain good spalling resistance without excessive sintering even when used at high temperatures for a long time while having a dense structure. “High spalling resistance, It is possible to provide a low-carbon carbon-containing refractory material that has high corrosion resistance and can prevent carbon pickup to molten steel as much as possible.

Claims (7)

耐火性原料と炭素を含有する炭素質原料とを含む原料配合物において、該原料配合物の熱間残留分100重量%に対して前記炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%であって、前記炭素質原料の少なくとも一部に、固定炭素が25重量%以上でかつ粘性が200ポイズ以下の有機バインダーとβ−レジン含有量が10重量%以上のピッチとを使用した、ことを特徴とする低カーボン質の炭素含有耐火物。In a raw material composition including a refractory raw material and a carbonaceous raw material containing carbon, the carbonaceous raw material has a fixed carbon content of 0.2 to 5% by weight with respect to 100% by weight of the hot residue of the raw material composition. And at least a part of the carbonaceous raw material used was an organic binder having a fixed carbon content of 25% by weight or more and a viscosity of 200 poise or less, and a pitch having a β-resin content of 10% by weight or more. A low-carbon refractory material containing carbon. 前記炭素質原料の少なくとも一部にカーボンブラックを併用した請求項1に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物。The low carbonaceous carbon-containing refractory according to claim 1, wherein carbon black is used in combination with at least a part of the carbonaceous raw material. 前記耐火性原料の少なくとも一部にマグネシア,アルミナ,スピネルを使用した請求項1または請求項2に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物。The low carbonaceous carbon-containing refractory according to claim 1 or 2 , wherein magnesia, alumina, or spinel is used as at least a part of the refractory raw material. 前記原料配合物は金属添加物を含み、該金属添加物の含有量が4重量%以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物。The low-carbonaceous carbon-containing refractory according to any one of claims 1 to 3 , wherein the raw material mixture contains a metal additive, and the content of the metal additive is 4% by weight or less. 前記低カーボン質の炭素含有耐火物は、ベーキング後の見掛け気孔率が4%以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物。The low carbonaceous carbon-containing refractory according to any one of claims 1 to 4 , wherein the apparent porosity after baking is 4% or less. 前記低カーボン質の炭素含有耐火物は、1400℃で10時間加熱して完全に酸化させた後の圧縮強さが25MPa以上である請求項1〜のいずれか一項に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物。The low carbonaceous carbon-containing refractory of low carbonaceous according to any one of claims 1 to 5 compressive strength after being completely oxidized by heating at 1400 ° C. 10 hours is not less than 25MPa Refractories containing carbon. 耐火性原料と炭素を含有する炭素質原料とを含む原料耐火物の熱間残留分100重量%に対して、炭素質原料の固定炭素分が0.2〜5重量%を超えない量の炭素質原料を配合することを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の低カーボン質の炭素含有耐火物の製造方法。Carbon whose amount of fixed carbon of the carbonaceous raw material does not exceed 0.2 to 5% by weight with respect to 100% by weight of the hot residue of the raw material refractory including the refractory raw material and the carbonaceous raw material containing carbon A method for producing a low carbonaceous carbon-containing refractory according to any one of claims 1 to 6 , wherein a raw material is blended.
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