JP7662955B2 - Briquettes and refractories containing them - Google Patents
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Description
本開示は、膨張化黒鉛を含むブリケット及びブリケットを含む耐火物に関する。 The present disclosure relates to briquettes containing expanded graphite and refractories containing briquettes.
黒鉛含有耐火物は、耐食性と耐スポーリング性に優れ、各種工業窯炉に使用される。特に、黒鉛原料として膨張化黒鉛を使用することにより耐スポーリング性が改善されることが知られている。しかし、膨張化黒鉛は嵩高いため成形作業性を悪化させる。そこで、例えば、特許文献1は、炭素質物質0.5~40重量%よりなる炭素含有れんがにおいて、炭素質物質として圧縮後粉砕した膨張黒鉛(膨張化黒鉛)を含有することを特徴とする圧縮、粉砕した膨張黒鉛含有れんがを開示する。 Graphite-containing refractories have excellent corrosion resistance and spalling resistance and are used in various industrial furnaces. In particular, it is known that spalling resistance can be improved by using expanded graphite as the graphite raw material. However, expanded graphite is bulky and deteriorates molding workability. Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a compressed and crushed expanded graphite-containing brick, which is a carbon-containing brick made of 0.5 to 40% by weight of carbonaceous material and contains compressed and crushed expanded graphite (expanded graphite) as the carbonaceous material.
特許文献1の膨張黒鉛は、成形作業性を改善するために圧縮しているが、それでもなお嵩高く、成形作業性が十分ではない。 The expanded graphite in Patent Document 1 is compressed to improve molding workability, but it is still bulky and the molding workability is insufficient.
本開示は上記実状を鑑みてなされたものであり、膨張化黒鉛を含みつつ、嵩高さを低減し、成形作業性をさらに向上させることができる黒鉛原料と、耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性にさらに優れる耐火物を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a graphite raw material that contains expanded graphite but has reduced bulk and can further improve molding workability, and a refractory material that has even better corrosion resistance while maintaining spalling resistance.
本開示の一の態様は、
耐火原料と、膨張化黒鉛と、バインダーとを主原料として含み、
前記膨張化黒鉛は、平均粒径が50~500μm、ゆるみ嵩密度が0.01~0.50g/cm3であることを特徴とするブリケットに関する。
One aspect of the present disclosure is
The main raw materials include a refractory raw material, expanded graphite, and a binder,
The expanded graphite relates to a briquette characterized in that the average particle size is 50 to 500 μm and the loose bulk density is 0.01 to 0.50 g/cm 3 .
これにより、膨張化黒鉛を含みつつ、嵩高さを低減し、成形作業性をさらに向上させることができる黒鉛原料を、ブリケットとして提供することができる。 This allows us to provide graphite raw material in the form of briquettes that contain expanded graphite while reducing bulk and further improving molding workability.
本開示の一の態様では、
前記膨張化黒鉛の含有量が前記膨張化黒鉛と前記耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し0.0質量部を超え40.0質量部以下であることが好ましい。
In one aspect of the present disclosure,
The content of the expanded graphite is preferably more than 0.0 part by mass and not more than 40.0 parts by mass per 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material.
これにより、嵩高さをより低減し、成形作業性をさらに向上させることができる。 This reduces the bulk and improves molding workability.
本開示の他の態様は、
本開示の一の態様のブリケットを主原料として含むことを特徴とする耐火物に関する。
Another aspect of the present disclosure is
The present disclosure relates to a refractory material comprising the briquette according to one embodiment of the present disclosure as a main raw material.
これにより、耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性にさらに優れる耐火物を提供することができる。 This makes it possible to provide a refractory with even better corrosion resistance while still maintaining spalling resistance.
以下、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本開示の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成のすべてが本開示の解決手段として必須であるとは限らない。 A preferred embodiment of the present disclosure will be described in detail below. Note that the present embodiment described below does not unduly limit the content of the present disclosure described in the claims, and not all of the configurations described in the present embodiment are necessarily essential as a solution to the present disclosure.
本実施形態のブリケットは、耐火原料と、膨張化黒鉛と、バインダーとを主原料として含み、膨張化黒鉛は、平均粒径が50~500μm、ゆるみ嵩密度が0.01~0.50g/cm3である。これにより、ブリケットは膨張化黒鉛を含みつつ、嵩高さを低減し、成形作業性をさらに向上させることができる。 The briquette of this embodiment contains a refractory raw material, expanded graphite, and a binder as main raw materials, and the expanded graphite has an average particle size of 50 to 500 μm and a loose bulk density of 0.01 to 0.50 g/cm 3. This allows the briquette to contain expanded graphite while reducing its bulkiness, thereby further improving the molding workability.
<耐火原料>
本実施形態の耐火原料は、定型耐火物に使用される一般的な耐火原料であれば特に制限はなく、例えば、マグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料、炭化けい素原料等が挙げられる。
<Refractory materials>
The refractory raw material of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a general refractory raw material used for standard refractories, and examples thereof include magnesia raw materials, spinel raw materials, alumina raw materials, silicon carbide raw materials, and the like.
マグネシア原料は、一般にマグネシア・カーボン質耐火物に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、電融マグネシア、海水マグネシア、天然マグネシア、焼結マグネシア等が挙げられる。マグネシア原料の純度はMgO:98質量%以上が好ましい。この場合、マグネシア・カーボン質耐火物の耐食性が向上するとともに、マグネシア・カーボン反応を抑制することもできる。 There are no particular limitations on the magnesia raw material, so long as it is one that is generally used for magnesia-carbonaceous refractories, and examples include electrofused magnesia, seawater magnesia, natural magnesia, sintered magnesia, etc. The purity of the magnesia raw material is preferably MgO: 98% by mass or more. In this case, the corrosion resistance of the magnesia-carbonaceous refractory is improved and the magnesia-carbon reaction can also be suppressed.
スピネル原料は、一般に黒鉛含有耐火物に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、電融スピネル、焼結スピネル等が挙げられる。スピネルの組成としては、化学量論組成:MgAl2O4(Al2O3:71.7質量%、MgO:28.3質量%)、化学量論組成よりAl2O3を多く含むアルミナリッチスピネル、MgOを多く含むマグネシアリッチスピネル等、種々の組成があるが、本実施形態のスピネル原料はいずれのものでもよい。 The spinel raw material is not particularly limited as long as it is generally used for graphite-containing refractories, and examples thereof include electrofused spinel, sintered spinel, etc. There are various compositions of spinel, such as stoichiometric composition: MgAl 2 O 4 (Al 2 O 3 : 71.7 mass%, MgO: 28.3 mass%), alumina-rich spinel containing more Al 2 O 3 than the stoichiometric composition, magnesia-rich spinel containing more MgO, etc., and the spinel raw material of this embodiment may be any of them.
アルミナ原料は、一般に黒鉛含有耐火物に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、電融アルミナ、焼結アルミナ、天然アルミナ等が挙げられる。Al2O3の純度は95質量%以上が好ましい。この場合、耐食性が向上する。 The alumina raw material is not particularly limited as long as it is generally used for graphite-containing refractories, and examples thereof include fused alumina, sintered alumina, natural alumina, etc. The purity of Al2O3 is preferably 95 mass% or more. In this case, corrosion resistance is improved.
炭化けい素原料は、一般に黒鉛含有耐火物に使用されるものであれば特に制限はない。SiCの純度は95質量%以上が好ましい。この場合、耐食性が向上するとともに、黒鉛の酸化を抑制することができる。 There are no particular restrictions on the silicon carbide raw material, so long as it is one that is generally used in graphite-containing refractories. The purity of the SiC is preferably 95% by mass or more. In this case, corrosion resistance is improved and oxidation of graphite can be suppressed.
<膨張化黒鉛>
本実施形態の膨張化黒鉛は次のようにして得られる。まず、鱗状黒鉛等、結晶性の高い天然黒鉛の層間に、硫酸や硝酸等を添加、浸入させて黒鉛層間化合物を形成する。次に、黒鉛層間化合物を800℃~1000℃に急激に加熱(膨張化処理)して膨張化黒鉛を形成する。次に、ロール等を用いて膨張化黒鉛を10MPa以上の圧力で圧延して黒鉛シートを形成する。圧延の圧力を調整することで黒鉛シートの厚さや膨張化黒鉛の嵩密度を調整してもよい。最後に、黒鉛シートを1mm以下の大きさに粉砕する。粉砕方法は一般に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、ピンミル等を備える粉砕機を使用してもよい。この場合、ピンの間隔や回転数を調整することで膨張化黒鉛の粒径等を調整することができる。
<Expanded graphite>
The expanded graphite of this embodiment is obtained as follows. First, sulfuric acid, nitric acid, or the like is added and infiltrated between layers of highly crystalline natural graphite such as scaly graphite to form a graphite intercalation compound. Next, the graphite intercalation compound is rapidly heated to 800°C to 1000°C (expansion treatment) to form expanded graphite. Next, the expanded graphite is rolled at a pressure of 10 MPa or more using a roll or the like to form a graphite sheet. The thickness of the graphite sheet and the bulk density of the expanded graphite may be adjusted by adjusting the rolling pressure. Finally, the graphite sheet is pulverized to a size of 1 mm or less. There is no particular limitation on the pulverization method as long as it is a commonly used method, and for example, a pulverizer equipped with a pin mill or the like may be used. In this case, the particle size of the expanded graphite can be adjusted by adjusting the interval between the pins and the number of rotations.
本実施形態の膨張化黒鉛の、レーザー法によって測定される平均粒径は50~500μmであり、100~400μmが好ましく、150~350μmがより好ましい。本実施形態の膨張化黒鉛のゆるみ嵩密度は0.01~0.50g/cm3であり、0.01~0.30g/cm3が好ましく、0.05~0.20g/cm3がより好ましい。膨張化黒鉛の平均粒径とゆるみ嵩密度をこの範囲にすることにより、黒鉛原料の嵩高さを抑え、成形作業性をより向上させることができる。また、本実施形態の膨張化黒鉛の固定炭素分、外観形状はそれぞれ96%以上、アコーディオン形状が好ましい。 The expanded graphite of this embodiment has an average particle size of 50 to 500 μm, preferably 100 to 400 μm, and more preferably 150 to 350 μm, as measured by a laser method. The expanded graphite of this embodiment has a loose bulk density of 0.01 to 0.50 g/cm 3 , preferably 0.01 to 0.30 g/cm 3 , and more preferably 0.05 to 0.20 g/cm 3. By setting the average particle size and loose bulk density of the expanded graphite within these ranges, the bulkiness of the graphite raw material can be suppressed, and molding workability can be further improved. In addition, the fixed carbon content and external shape of the expanded graphite of this embodiment are preferably 96% or more, and accordion-shaped, respectively.
なお、本明細書において、ゆるみ嵩密度とは、容積、質量が既知の鉄製箱型容器に測定対象物を静かに入れ、両者の合計質量から鉄製箱型容器の質量を差し引いた測定対象物の質量を、鉄製箱型容器の容積で除した値をいう。 In this specification, loose bulk density refers to the value obtained by gently placing the object to be measured into an iron box-shaped container with known volume and mass, subtracting the mass of the iron box-shaped container from the total mass of the two, and dividing the mass by the volume of the iron box-shaped container.
本実施形態のブリケットにおける膨張化黒鉛の含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し0.0質量部を超え40.0質量部以下が好ましく、1.0~30.0質量部がより好ましい。また、本実施形態のブリケットのゆるみ嵩密度は、0.5~2.0g/cm3が好ましく、1.5~1.9g/cm3がより好ましい。これにより、嵩高さを抑え、成形作業性をより向上させることができる。 The content of the expanded graphite in the briquette of this embodiment is preferably more than 0.0 part by mass and not more than 40.0 parts by mass, and more preferably 1.0 to 30.0 parts by mass, per 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material. The loose bulk density of the briquette of this embodiment is preferably 0.5 to 2.0 g/ cm3 , and more preferably 1.5 to 1.9 g/ cm3 . This makes it possible to suppress the bulkiness and further improve the molding workability.
<バインダー>
バインダーは、一般に黒鉛含有耐火物に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、熱硬化性(レゾール型)又は熱可塑性(ノボラック型)フェノール樹脂、エチレングリコール等が挙げられる。バインダーの形態は、一般に使用されるものであれば特に制限はなく、例えば、液体、粉末等が挙げられる。常温で粘性が低いバインダーや一定温度に加温して粘性を低下させたバインダーは、少量の添加で均質に分散させることができるため、特に好ましい。また、バインダーは、一般に不焼成れんがに使用されるものであれば樹脂でなくてもよく、例えば、糖蜜等の多糖類溶液、珪酸塩等の無機化合物が挙げられる。本実施形態のブリケットにおけるバインダーの含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し1.0~5.0質量部が好ましく、2.0~4.5質量部がより好ましい。
<Binder>
The binder is not particularly limited as long as it is generally used for graphite-containing refractories, and examples of the binder include thermosetting (resol type) or thermoplastic (novolac type) phenolic resins, ethylene glycol, and the like. The form of the binder is not particularly limited as long as it is generally used, and examples of the binder include liquid and powder. Binders with low viscosity at room temperature and binders whose viscosity has been reduced by heating to a certain temperature are particularly preferred because they can be uniformly dispersed with the addition of a small amount. In addition, the binder does not have to be a resin as long as it is generally used for unfired bricks, and examples of the binder include polysaccharide solutions such as molasses, and inorganic compounds such as silicates. The content of the binder in the briquette of this embodiment is preferably 1.0 to 5.0 parts by mass, more preferably 2.0 to 4.5 parts by mass, relative to 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material.
<ブリケットの製造方法>
本実施形態のブリケットの製造方法は、耐火原料と、膨張化黒鉛と、バインダーとを含む混合物を混練する工程と、混合物をブリケットマシンで成形する工程を含む。ブリケットマシンは、原料をダブルロール式の成型機(ブリケットモールド)に流し込み、造粒物(ブリケット)を成形するもので、公知のものを使用することができる。ブリケットサイズやブリケットモールドは特に限定されず、適宜選択が可能である。ブリケットの固さは、後述するように、耐火物を製造するために型枠に入れ、加圧、成形する際に、形状が崩れる程度であることが好ましい。そのため、ブリケットマシンのダブルロール間の線圧は70~1000kN/mが好ましく、90~400kN/mがより好ましい。これにより、耐火物中の黒鉛の含有量を増加させ、耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性を向上させることができる。
<Method of manufacturing briquettes>
The method for producing briquettes of this embodiment includes a step of kneading a mixture containing a refractory raw material, expanded graphite, and a binder, and a step of forming the mixture with a briquette machine. The briquette machine is a machine that pours raw materials into a double-roll molding machine (briquette mold) to mold a granulated material (briquette), and a known machine can be used. The briquette size and the briquette mold are not particularly limited and can be selected appropriately. As described later, the hardness of the briquette is preferably such that the shape is distorted when the briquette is placed in a mold, pressurized, and molded to produce a refractory material. Therefore, the linear pressure between the double rolls of the briquette machine is preferably 70 to 1000 kN/m, more preferably 90 to 400 kN/m. This increases the graphite content in the refractory material, and improves corrosion resistance while maintaining spalling resistance.
<耐火物>
本実施形態の耐火物は本実施形態のブリケットを主原料として含み、耐火原料、黒鉛原料、バインダー及び/又は少量添加物を副原料として含んでもよい。これにより、耐火物は耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性をさらに向上させることができる。本実施形態の耐火物の製造方法は、本実施形態のブリケットを主原料として型枠に入れ、加圧、成形し、成形体を得る工程と、成形体に乾燥や焼成等の熱処理を行う工程を含む。
<Refractories>
The refractory of the present embodiment includes the briquette of the present embodiment as a main raw material, and may include a refractory raw material, a graphite raw material, a binder, and/or a small amount of additives as auxiliary raw materials. This allows the refractory to further improve its corrosion resistance while maintaining its spalling resistance. A method for producing the refractory of the present embodiment includes a step of putting the briquette of the present embodiment as a main raw material into a mold, pressurizing and molding the briquette to obtain a molded body, and a step of subjecting the molded body to heat treatment such as drying and firing.
<黒鉛原料>
黒鉛原料としては、例えば、鱗状黒鉛、土状黒鉛、カーボンブラック、無煙炭、人造黒鉛等、市販の固体状黒鉛が挙げられる。これらの黒鉛原料は単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<Graphite raw material>
Examples of the graphite raw material include commercially available solid graphite such as flaky graphite, amorphous graphite, carbon black, anthracite, artificial graphite, etc. These graphite raw materials may be used alone or in combination of two or more kinds.
<少量添加物>
本実施形態の耐火物は、一般に黒鉛含有耐火物に使用されるものであれば少量添加物を含んでもよく、例えば、酸化防止剤、カーボンブラック、粉末ピッチ等が挙げられる。酸化防止剤としては、例えば、Al、Si、B4C、SiC、Al-Mg合金等が挙げられる。
<Small amount of additives>
The refractory of the present embodiment may contain a small amount of additives as long as they are generally used in graphite-containing refractories, such as antioxidants, carbon black, powdered pitch, etc. Examples of the antioxidant include Al, Si, B4C , SiC, and Al-Mg alloys.
以下、本開示の実施例を詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of this disclosure.
1.ブリケットに関する実施例
1.1 ブリケットの製造
膨張化処理後、圧延してシート化、粉砕し、膨張化黒鉛を得た。膨張化黒鉛の平均粒径をレーザー法で測定したところ、250μmであった。また、膨張化黒鉛のゆるみ嵩密度、固定炭素分、外観形状はそれぞれ0.15g/cm3、98%、アコーディオン形状であった。
1. Example 1.1 Briquette Production After the expansion treatment, the briquette was rolled into a sheet and crushed to obtain expanded graphite. The average particle size of the expanded graphite was measured by a laser method and found to be 250 μm. The loose bulk density, fixed carbon content, and external shape of the expanded graphite were 0.15 g/cm 3 , 98%, and accordion-shaped, respectively.
耐火原料と、膨張化黒鉛と、バインダーとを含む混合物を混練し、混合物をブリケットマシンで成形し、ブリケットA~Uを得た。ブリケットA~Uの配合と、成形圧力を表1に示す。
耐火原料として、マグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料及び/又は炭化けい素原料を用いた。バインダーとして、フェノール樹脂を用いた。ブリケットA~Lは、膨張化黒鉛とマグネシア原料の含有量をそれぞれ5.0~40.0質量部、60.0~95.0質量部で変化させた。ブリケットM~Uは、耐火原料として、マグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料、炭化けい素原料の中から1種以上を選択した。バインダーの含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し、ブリケットA~Lは2.0~4.0質量部で変化させ、ブリケットM~Uは3.0質量部で固定した。ブリケットマシンの成形圧力は98~980kN/mで変化させた。 Magnesia raw material, spinel raw material, alumina raw material and/or silicon carbide raw material were used as the refractory raw material. Phenol resin was used as the binder. For briquettes A-L, the contents of expanded graphite and magnesia raw material were changed from 5.0 to 40.0 parts by mass and 60.0 to 95.0 parts by mass, respectively. For briquettes M-U, one or more of magnesia raw material, spinel raw material, alumina raw material and silicon carbide raw material were selected as the refractory raw material. The binder content was changed from 2.0 to 4.0 parts by mass for briquettes A-L, and fixed at 3.0 parts by mass for briquettes M-U, relative to the total content of expanded graphite and refractory raw material of 100.0 parts by mass. The molding pressure of the briquette machine was changed from 98 to 980 kN/m.
1.2 測定、評価方法
ブリケットA~Uについて、以下の測定、評価を行った。
1.2 Measurement and Evaluation Methods Briquettes A to U were subjected to the following measurements and evaluations.
<ゆるみ嵩密度>
ゆるみ嵩密度は、容積、質量が既知の鉄製箱型容器に測定対象物を静かに入れ、両者の合計質量から鉄製箱型容器の質量を差し引いた測定対象物の質量を、鉄製箱型容器の容積で除した値とし、本実施例では10回測定した平均値とした。容器内に空隙が存在し、また、ブリケットの成形圧力が弱い場合、形状が崩れるものも存在するが、それらも含めて測定を行った。
<Loose bulk density>
The loose bulk density is determined by gently placing the object to be measured in an iron box-shaped container with known volume and mass, subtracting the mass of the iron box-shaped container from the total mass of the two, and dividing the mass by the volume of the iron box-shaped container; in this example, the loose bulk density is the average value of 10 measurements. If there are voids in the container and the molding pressure of the briquettes is weak, some may lose their shape, but the measurement was performed including these cases.
<成形作業性>
成形作業性は、ゆるみ嵩密度で評価した。所定質量のブリケットを成形金型に投入したとき、金型に収まる量が多いほど成形作業性が良好であり、金型からあふれる量が多いほど成形作業性が劣るといえる。したがって、ブリケットのゆるみ嵩密度が高いほど成形作業性に優れ、1.50g/cm3以上を優:◎、0.85g/cm3以上1.50g/cm3未満を良:○、0.85g/cm3未満を不可:×と評価した。
<Molding workability>
The molding workability was evaluated by the loose bulk density. When a given mass of briquettes was put into a molding die, the more the amount that fits into the die, the better the molding workability, and the more the amount that overflows from the die, the worse the molding workability. Therefore, the higher the loose bulk density of the briquettes, the better the molding workability. A value of 1.50 g/ cm3 or more was evaluated as excellent: ◎, a value of 0.85 g/cm3 or more but less than 1.50 g/ cm3 was evaluated as good: ○, and a value of less than 0.85 g/cm3 was evaluated as poor: ×.
1.3 測定、評価結果
測定、評価結果を表1に示す。
1.3 Measurement and Evaluation Results The measurement and evaluation results are shown in Table 1.
表1から、ブリケットA~Uはゆるみ嵩密度が全て0.85g/cm3以上であり、成形作業性が良好であった。また、ブリケットマシンの成形圧力が高いほど、成形作業性がさらに優れるブリケットが得られた。 As can be seen from Table 1, all of the briquettes A to U had a loose bulk density of 0.85 g/ cm3 or more, and had good molding workability. In addition, the higher the molding pressure of the briquette machine, the more excellent the molding workability of the obtained briquettes.
膨張化黒鉛の含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し0.0質量部を超え40.0質量部以下が好ましく、1.0~30.0質量部がより好ましかった。また、ブリケットのゆるみ嵩密度は、0.5~2.0g/cm3が好ましく、1.5~1.9g/cm3がより好ましかった。これにより、黒鉛原料の嵩高さを抑え、成形作業性をより向上させることができた。バインダーの含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し1.0~5.0質量部が好ましく、2.0~4.5質量部がより好ましかった。 The content of the expanded graphite was preferably more than 0.0 parts by mass and not more than 40.0 parts by mass, more preferably 1.0 to 30.0 parts by mass, relative to 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material. The loose bulk density of the briquette was preferably 0.5 to 2.0 g/ cm3 , more preferably 1.5 to 1.9 g/ cm3 . This made it possible to suppress the bulkiness of the graphite raw material and further improve the molding workability. The content of the binder was preferably 1.0 to 5.0 parts by mass, more preferably 2.0 to 4.5 parts by mass, relative to 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material.
2.耐火物に関する実施例
2.1 耐火物の製造
耐火物の原料を長さ900mm×幅180mm×高さ150mmの直方体形状の成形型枠に入れ、147MPaの圧力で成形し、250℃で24時間乾燥し、耐火物を得た。必要に応じて所定の形状に加工し、耐火物の試験片を得た。耐火物の原料として、実施例1~21ではそれぞれ上記「1.ブリケットに関する実施例」で得られたブリケットA~Uを使用し、比較例1~8では実施例1~21で使用されたブリケットA~Uと同じ配合の原料を混練しただけの坏土を使用した。実施例に使用されたブリケットと、それらの原料の配合と、比較例の原料の配合を表2、3に示す。
耐火原料として、表2ではマグネシア原料を使用し、表3ではマグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料及び炭化けい素原料から選ばれる1種以上を使用した。 As the refractory raw material, magnesia raw material was used in Table 2, and one or more selected from magnesia raw material, spinel raw material, alumina raw material, and silicon carbide raw material were used in Table 3.
2.2 測定、評価方法
試験片について、以下の測定、評価を行った。
2.2 Measurement and Evaluation Methods The following measurements and evaluations were carried out on the test specimens.
<気孔率>
気孔率はJIS R2205(耐火れんがの見掛気孔率・吸水率・比重の測定方法)に従って測定した。
<Porosity>
The porosity was measured in accordance with JIS R2205 (method of measuring apparent porosity, water absorption rate and specific gravity of refractory bricks).
<耐食性(溶損指数)>
耐食性は高周波内張り法で評価した。即ち、試験温度は1700℃とし、侵食剤にはCaO/SiO2(質量比)が2.8の合成スラグを使用した。侵食剤は1回に400g投入し、1時間毎に入れ替え、計6時間試験を継続した。試験後の試験片を稼働面に垂直な方向に切断して溶損面積を測定し、比較例4の溶損面積を100としたときの溶損指数を算出した。原料の配合が同じ比較例に対し、溶損指数が小さいほど耐食性は向上しており、10.0以上小さい場合を優(◎)、0.0を超え10.0未満小さい場合を良(○)と評価した。
<Corrosion resistance (corrosion index)>
The corrosion resistance was evaluated by the high-frequency lining method. That is, the test temperature was 1700°C, and synthetic slag with CaO/SiO 2 (mass ratio) of 2.8 was used as the erosion agent. 400 g of the erosion agent was charged at one time, and replaced every hour, and the test was continued for a total of 6 hours. After the test, the test piece was cut in a direction perpendicular to the operating surface to measure the corrosion damage area, and the corrosion damage index was calculated by taking the corrosion damage area of Comparative Example 4 as 100. The smaller the corrosion damage index is compared to the Comparative Example with the same raw material composition, the better the corrosion resistance is, and the index was evaluated as excellent (◎) when it was 10.0 or more, and as good (○) when it was greater than 0.0 and less than 10.0.
<耐スポーリング性(弾性率低下率)>
耐スポーリング性は急熱急冷試験による弾性率低下率で評価した。即ち、耐火物を所定の形状:40×40×160mmの直方体に加工し、還元雰囲気中1000℃で焼成し、試験片を得た。試験片を1680℃の溶銑に60秒間浸漬した後、15秒間冷水に浸漬する操作を2回繰り返した(急熱急冷試験)。急熱急冷試験の前と後の試験片の弾性率を測定し、以下の式より弾性率低下率を算出した。弾性率は試験片長手方向(160mm長さ方向)の超音波伝播速度より求めた。
弾性率低下率=(試験前の弾性率-試験後の弾性率)/試験前の弾性率×100
<Spalling resistance (reduction rate of elastic modulus)>
The spalling resistance was evaluated by the elastic modulus reduction rate in a rapid heating and quenching test. That is, the refractory was processed into a rectangular parallelepiped of a predetermined shape: 40 x 40 x 160 mm, and fired at 1000 ° C in a reducing atmosphere to obtain a test piece. The test piece was immersed in molten pig iron at 1680 ° C for 60 seconds, and then immersed in cold water for 15 seconds, and this operation was repeated twice (rapid heating and quenching test). The elastic modulus of the test piece before and after the rapid heating and quenching test was measured, and the elastic modulus reduction rate was calculated by the following formula. The elastic modulus was obtained from the ultrasonic propagation speed in the longitudinal direction of the test piece (160 mm length direction).
Elastic modulus decrease rate=(elastic modulus before test−elastic modulus after test)/elastic modulus before test×100
弾性率低下率が小さいほど耐スポーリング性は良好であり、10.0%未満を優(◎)、10.0%以上30.0%未満を良(○)、30.0%以上60.0%未満を可(△)と評価した。 The smaller the rate of decrease in elastic modulus, the better the spalling resistance. Less than 10.0% was rated as excellent (◎), 10.0% to less than 30.0% was rated as good (○), and 30.0% to less than 60.0% was rated as fair (△).
<耐スポーリング性の維持>
原料の配合が同じ比較例に対し、弾性率低下率の値が近いほど耐スポーリング性は維持されており、両者の差が3.0%未満の場合を優(◎)、3.0%以上7.0%未満の場合を良(○)、7.0%以上16.0%未満の場合を可(△)と評価した。
<Maintaining spalling resistance>
The closer the elastic modulus reduction rate is to the comparative example having the same raw material composition, the better the spalling resistance is maintained. When the difference between the two was less than 3.0%, it was evaluated as excellent (◎), when it was 3.0% or more and less than 7.0%, it was evaluated as good (○), and when it was 7.0% or more and less than 16.0%, it was evaluated as acceptable (△).
2.3 測定、評価結果
測定、評価結果を表2、3に示す。
2.3 Measurement and Evaluation Results The measurement and evaluation results are shown in Tables 2 and 3.
表2、3から、原料の配合が同じ実施例と比較例(例えば、実施例1、2と比較例1)を比較すると、ブリケットを使用した実施例は気孔率が低下し、耐食性が向上した。これは、坏土をそのまま成形するより、ブリケットを成形する方が緻密な成形体が得られたため、即ち、成形作業性が向上したためと考えられる。 From Tables 2 and 3, when comparing examples and comparative examples with the same raw material composition (for example, Examples 1 and 2 and Comparative Example 1), the porosity was reduced and the corrosion resistance was improved in the examples that used briquettes. This is thought to be because a denser body was obtained by molding the briquettes than by molding the clay as is, i.e., the molding workability was improved.
また、ブリケットにおける膨張化黒鉛の含有量は、膨張化黒鉛と耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し0.0質量部を超え40.0質量部以下が好ましく、1.0~30.0質量部がより好ましかった。これにより、黒鉛原料の嵩高さを抑え、成形作業性をより向上させることができたと考えられる。 The content of expanded graphite in the briquettes is preferably more than 0.0 parts by mass and not more than 40.0 parts by mass, and more preferably 1.0 to 30.0 parts by mass, per 100.0 parts by mass of the combined content of expanded graphite and refractory raw material. This is believed to have reduced the bulk of the graphite raw material and further improved molding workability.
実施例7~10、比較例4を参照すると、実施例9、10は耐スポーリング性の維持が可(△)であったが、問題なく使用できる程度であった。これは、実施例9、10で使用したブリケットの成形圧力が490kN/m、980kN/mと高いことから、ブリケットが固くなり、耐火物を製造するために加圧、成形する際に、形状が十分に崩れず、比較例4ほど原料が均等に締め固まった状態にならなかったためと考えられる。したがって、ブリケットマシンのダブルロール間の線圧は70~1000kN/mが好ましく、90~400kN/mがより好ましいと考えられる。 Looking at Examples 7 to 10 and Comparative Example 4, in Examples 9 and 10, spalling resistance was maintained to a satisfactory level (△), but it was still usable without any problems. This is thought to be because the molding pressures of the briquettes used in Examples 9 and 10 were high at 490 kN/m and 980 kN/m, respectively, which made the briquettes hard, and when pressed and molded to produce refractory materials, the shape did not collapse sufficiently, and the raw materials were not compacted as evenly as in Comparative Example 4. Therefore, it is thought that the linear pressure between the double rolls of the briquetting machine is preferably 70 to 1000 kN/m, and more preferably 90 to 400 kN/m.
表3から、マグネシア・カーボン質耐火物に限らず、膨張化黒鉛を含有する種々の耐火物について、耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性をさらに向上させることができた。 As can be seen from Table 3, it was possible to further improve the corrosion resistance while maintaining the spalling resistance for various refractories containing expanded graphite, not limited to magnesia-carbon refractories.
以上より、嵩高さを低減し、成形作業性をさらに向上させることができるブリケットが得られた。また、それらのブリケットを使用することにより、耐スポーリング性を維持しつつ、耐食性にさらに向上させることができる耐火物が得られた。 As a result, briquettes were obtained that were able to reduce bulk and further improve molding workability. In addition, by using these briquettes, refractories were obtained that could maintain spalling resistance while further improving corrosion resistance.
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本開示の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本開示の範囲に含まれる。例えば、明細書において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、本実施形態の構成も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail above, it will be readily apparent to those skilled in the art that many modifications are possible that do not substantially deviate from the novel matters and effects of the present disclosure. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present disclosure. For example, a term described at least once in the specification together with a different term having a broader or similar meaning may be replaced with that different term anywhere in the specification. Furthermore, the configuration of the present embodiment is not limited to that described in the present embodiment, and various modifications are possible.
Claims (2)
前記ブリケットは耐火原料と、膨張化黒鉛と、バインダーとを主原料として含み、
前記膨張化黒鉛は、平均粒径が50~500μm、ゆるみ嵩密度が0.01~0.50g/cm3であることを特徴とする耐火物。 Contains briquettes as the main raw material,
The briquette contains a refractory raw material, expanded graphite, and a binder as main raw materials,
The expanded graphite has an average particle size of 50 to 500 μm and a loose bulk density of 0.01 to 0.50 g/cm 3 .
前記膨張化黒鉛の含有量が前記膨張化黒鉛と前記耐火原料の合計含有量100.0質量部に対し0.0質量部を超え40.0質量部以下であることを特徴とする耐火物。 The refractory material according to claim 1,
A refractory material, characterized in that the content of the expanded graphite is more than 0.0 part by mass and 40.0 parts by mass or less, per 100.0 parts by mass of the total content of the expanded graphite and the refractory raw material.
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