JP7329156B1 - マグネシアカーボンれんがの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、転炉や電気炉用のマグネシアカーボンれんがは上述のように鱗状黒鉛を15質量%前後含有しているため、鱗状黒鉛がスラグ中の酸化鉄との反応により消失し、それにより形成された気孔にスラグ成分が浸潤し耐火物骨材の溶解が加速されることが、れんがの損耗の要因となっていると考えられる。
また特許文献4には、バインダーとしてコールタールピッチをアントラセン油に溶解したバインダーを使用し、加熱することなく混練して黒鉛含有率が10質量%程度のマグネシアカーボンれんがを製造することが開示されている。しかし、このマグネシアカーボンれんがでは、耐食性が不十分であるという問題がある。
マグネシアを85質量%以上含有しかつ黒鉛の含有率が12質量%以下(0を含む)である耐火原料配合物に、バインダーとして、ピッチ、ピッチを溶剤で希釈した希釈ピッチ、タール又はタールを溶剤で希釈した希釈タールであるピッチ・タール類を添加し、温間で混練後、温間で成形するマグネシアカーボンれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物中のマグネシアの粒度構成が、粒径0.075mm以上1mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が0.2以上1.5以下、及び粒径0.075mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が3.0以上であり、
ピッチ・タール類の添加率が、耐火原料配合物100質量%に対して1質量%以上8質量%以下である、マグネシアカーボンれんがの製造方法。
また、本発明の他の観点によれば、次のマグネシアカーボンれんがの製造方法が提供される。
マグネシアを85質量%以上含有しかつ黒鉛の含有率が12質量%以下(0を含む)である耐火原料配合物に、バインダーとして、ピッチ、ピッチを溶剤で希釈した希釈ピッチ、タール又はタールを溶剤で希釈した希釈タールであるピッチ・タール類を添加し、温間で混練後、温間で成形するマグネシアカーボンれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物中のマグネシアの粒度構成が、粒径0.075mm以上1mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が0.2以上1.5以下、及び粒径0.075mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が3.0以上であり、
ピッチの軟化点が60℃以上350℃以下である、マグネシアカーボンれんがの製造方法。
具体的に本発明では、粒径0.075mm以上1mm未満のマグネシア(以下「中間粒のマグネシア」という。)に対する粒径1mm以上のマグネシア(以下「粗粒のマグネシア」という。)の質量比(「粗粒のマグネシア/中間粒のマグネシア」であり、以下「質量比A」という。)を0.2以上1.5以下とする。この質量比Aが0.2未満の場合、粒径1mm以上という粗粒のマグネシアが少なくなるため、実機稼働時に膨張収縮で形成される粒子周囲の気孔の形成が不十分で応力吸収能が得られないことから、結果として耐スポーリング性が低下してしまう。一方、質量比Aが1.5を超える場合には、損傷形態として粗粒のマグネシアの脱落溶損が助長されてしまうため、結果として耐食性が不十分となる。
黒鉛は耐スポーリング性を向上する効果を奏するが、適用される溶融金属容器の操業条件によって使用しないかあるいは12質量%以下で使用することができる。12質量%を超えると黒鉛がスラグ中の酸化鉄との反応により消失し、それにより形成された気孔にスラグ成分が浸潤し耐火物骨材の溶解が加速されることで耐食性の低下が顕著になる。さらに放散熱による熱損失や、カーボンピックアップ、さらには酸化によるCO2の排出量が多くなる。黒鉛の使用量、すなわち耐火原料配合物中の含有率は8質量%以下(0を含む)とすることが好ましい。黒鉛としては、鱗状黒鉛、合成黒鉛、コークス、膨張黒鉛等のうち1種以上を使用することができる。
また、マグネシア及び黒鉛以外の耐火原料としては、アルミニウム、金属シリコン等の金属粉、炭化ほう素、炭化けい素、スピネル、粉末ピッチ、繊維、及びカーボンブラック等のうち1種以上を合量で5質量%未満の含有率で使用することができる。
また、ピッチ・タール類のうちピッチ又はタールを溶剤で希釈した希釈ピッチ又は希釈タールにおいて、溶剤としては、例えば、アントラセン、キシレン、トルエン、メチルナフタリン、テトラハイドロフラン(THF)、2-メチル-1-ピロリン、フルオレン、フルフラール等を使用することができる。これらの溶剤は多すぎると、れんがの気孔率が高くなり耐食性が低下するおそれがあるため、ピッチ又はタールと溶剤との混合比は、質量比(ピッチ又はタール/溶剤)で1.5以上とすることが好ましく、溶剤は使用しないことがより好ましい。すなわち、ピッチ・タール類としては、ピッチ又はタールを溶剤で希釈した希釈ピッチ又は希釈タールではなく、ピッチ又はタールを使用することがより好ましい。
成形も混練と同様に温間で行う。混練直後あるいは坏土を保温していれば、成形機の金枠などを加熱することなく成形することができるが、金枠を加温してもよい。
ピッチ・タール類の具体的な添加率については、混練及び成形に適した坏土となるように適宜調整するが、その添加率の目安としては上述の通り、耐火原料配合物100質量%に対して、例えば1質量%以上8質量%以下の範囲とすることができ、1質量%以上6質量%以下の範囲とすることが好ましい。
一方、バインダーとしてフェノール樹脂を使用した比較例8は常温で混練及び成形を行った。ここで、バインダーとしてのピッチ・タール類あるいはフェノール樹脂の添加率は表1に示した通りで、耐火原料配合物100質量%に対するいわゆる「外掛け」の添加率である。
なお、表1に示す実施例及び比較例においては成形機の加熱は行わず成形機は室温の雰囲気下で成形した。成形は230mm×114mm×100mmの形状に加圧成形した。成形後は、実施例20及び実施例22以外の実施例及び比較例の成形体については250℃で5時間熱処理し、実施例20及び実施例22の成形体については300℃で5時間熱処理した。成形体を常温まで十分に冷却した後、これらのれんがから物性測定用試料を切り出して耐食性及び耐スポーリング性を評価し、これらの評価結果に基づいて総合評価を行った。
◎(優):耐スポーリング性及び耐食性がいずれも◎の場合。
○(良):耐スポーリング性及び耐食性が〇若しくは△の場合、耐スポーリング性及び耐食性の一方が〇で他方が◎の場合、又は耐スポーリング性及び耐食性の一方が△で他方が〇若しくは◎の場合。
×(不良):耐スポーリング性及び耐食性の少なくとも一方が×の場合。
一方、比較例7はマグネシアの含有率が本発明の下限値を下回っており、実施例14と比較すると耐食性が低下している。
実施例17から実施例19はピッチ・タール類Aの添加率が異なる場合であるが、本発明の範囲内であり良好な結果となっている。実施例20はピッチ・タール類Bを、実施例21はピッチ・タール類Cを、実施例22はピッチ・タール類Dを、実施例23はピッチ・タール類Eを、実施例24はピッチ・タール類Fを使用した場合であるが、本発明の範囲内であり良好な結果となっている。
これに対して比較例8はバインダーとしてフェノール樹脂を使用した場合であり、耐スポーリング性が低下している。
Claims (3)
- マグネシアを85質量%以上含有しかつ黒鉛の含有率が12質量%以下(0を含む)である耐火原料配合物に、バインダーとして、ピッチ、ピッチを溶剤で希釈した希釈ピッチ、タール又はタールを溶剤で希釈した希釈タールであるピッチ・タール類を添加し、温間で混練後、温間で成形するマグネシアカーボンれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物中のマグネシアの粒度構成が、粒径0.075mm以上1mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が0.2以上1.5以下、及び粒径0.075mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が3.0以上であり、
ピッチ・タール類の添加率が、耐火原料配合物100質量%に対して1質量%以上8質量%以下である、マグネシアカーボンれんがの製造方法。 - マグネシアを85質量%以上含有しかつ黒鉛の含有率が12質量%以下(0を含む)である耐火原料配合物に、バインダーとして、ピッチ、ピッチを溶剤で希釈した希釈ピッチ、タール又はタールを溶剤で希釈した希釈タールであるピッチ・タール類を添加し、温間で混練後、温間で成形するマグネシアカーボンれんがの製造方法であって、
耐火原料配合物中のマグネシアの粒度構成が、粒径0.075mm以上1mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が0.2以上1.5以下、及び粒径0.075mm未満のマグネシアに対する粒径1mm以上のマグネシアの質量比が3.0以上であり、
ピッチの軟化点が60℃以上350℃以下である、マグネシアカーボンれんがの製造方法。 - 黒鉛の含有率が8質量%以下(0を含む)である、請求項1又は請求項2に記載のマグネシアカーボンれんがの製造方法。
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