含石墨的耐火物及含石墨的耐火物的制造方法技术

本发明专利技术提供一种比现有的耐火物的弯曲强度和破坏能量高的含石墨的耐火物及该耐火物的制造方法。所述含石墨的耐火物是石墨的含量为1质量％以上且80质量％以下的范围内的含石墨的耐火物，其中，在内部配置有长度为100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维束通过在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎碳纤维而形成，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。

Refractory containing graphite and manufacturing method of refractory containing graphite

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含石墨的耐火物及含石墨的耐火物的制造方法
本专利技术涉及在内部配置有碳纤维束的含石墨的耐火物及含石墨的耐火物的制造方法。
技术介绍
在炼钢厂的炼铁工序、炼钢工序中使用的设备(精炼容器、输送容器等)为了耐受高温下长时间的使用而实施了内衬耐火物的施工。精炼工序中使用的转炉使用了氧化镁/碳质耐火物，铁水预处理工序中使用的鱼雷罐、高炉钢包的内衬使用了氧化铝/碳化硅/碳质耐火物。这些耐火物在由装入物导致的机械冲击、由钢水及熔融炉渣的搅拌导致的磨耗、由熔融炉渣导致的炉渣侵蚀及操作中的急剧温度变化等非常严苛的条件下使用。因此，为了进行稳定的操作，优选使用能耐受严苛条件的耐用性高的耐火物。作为提高耐火物的耐用性的技术，专利文献1中公开了一种耐火物，其用合成树脂等将棒状或网状的高强度纤维束固化并在不破坏高强度纤维束的形状的情况下配置于内部。记载了，通过这样地在不破坏高强度纤维束的形状的情况下配置在耐火物的内部，可以提高耐火物的机械强度和耐剥落性。专利文献2中公开了一种耐火物，其通过耐热性的粘接剂将由拉伸强度高的纤维形成的单向的束、合股线或织物粘接在表面的一部分或整个表面。记载了，通过这样地在表面的一部分或整个表面将由拉伸强度高的纤维形成的单向的束、合股线或织物粘接于耐火物，可以改善拉伸强度，抑制发产生裂纹、破坏，由此能够提高耐火物的寿命。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-320196号公报专利文献2：日本特开2007-106618号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献1及专利文献2中公开的耐火物中配置的碳纤维的长度为90mm以下，存在作为在暴露于严苛条件下的转炉等中使用的耐火物的强度不足的课题。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供与现有的耐火物相比弯曲强度及用于破坏耐火物所需的能量(以下记载为“破坏能量”)高的含石墨的耐火物、以及含石墨的耐火物的制造方法。用于解决课题的方法解决这样的课题的本专利技术的特征如下所述。(1)一种含石墨的耐火物，其是石墨的含量为1质量％以上且80质量％以下的范围内的含石墨的耐火物，其中，在内部配置长度为100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维束通过在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎碳纤维而形成，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。(2)根据(1)所述的含石墨的耐火物，其中，在1000根以上且60000根以下的范围内捆扎所述碳纤维。(3)根据(1)或(2)所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含氧化镁原料，且其含量为20质量％以上且99质量％以下的范围内。(4)根据(1)或(2)所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含氧化铝原料，且其含量为10质量％以上且95质量％以下的范围内，而且包含1质量％以上的碳化硅原料。(5)根据(4)所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物还包含二氧化硅原料，且其含量为1质量％以上且50质量％以下的范围内。(6)根据(1)或(2)所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含将使用过的耐火物粉碎而得到的耐火物屑，且其含量为10质量％以上且90质量％以下的范围内。(7)根据(1)～(6)中任一项所述的含石墨的耐火物，其中，使用选自酚醛树脂、氧化铝溶胶、硅溶胶、沥青及焦油中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维束。(8)根据(1)～(6)中任一项所述的含石墨的耐火物，其中，使用选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、热固性聚酰亚胺、氧化铝溶胶、硅溶胶、氧化锆溶胶、氧化铬溶胶、二氧化钛溶胶、氧化镁溶胶、氧化钙溶胶、氧化钇溶胶、沥青、焦油及淀粉糊中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维束。(9)根据(1)～(8)中任一项所述的含石墨的耐火物，所述含石墨的耐火物还额外包含短碳纤维，且其含量相对于所述含石墨的耐火物为0.10质量％以上且10质量％以下的范围内，所述短碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下，纤维长度为1mm以下，纤维长度相对于纤维直径的比率(纤维长度/纤维直径)为2以上且1000以下。(10)一种含石墨的耐火物的制造方法，所述含石墨的耐火物在1质量％以上且80质量％以下的范围内含有石墨，且在内部配置有碳纤维束，该方法具有如下工序：成束工序，将碳纤维捆扎而形成所述碳纤维束；配合工序，在耐火物原料中配合石墨而制成含石墨的耐火物原料；成型工序，将配置有所述碳纤维束的所述含石墨的耐火物原料成型而制成成型体；以及干燥工序，对所述成型体进行干燥，其中，在所述成束工序中，在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎所述碳纤维，形成长度100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。(11)根据(10)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述成束工序中，在1000根以上且60000根以下的范围内捆扎所述碳纤维。(12)根据(10)或(11)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，所述耐火物原料为氧化镁原料，在所述配合工序中，在20质量％以上且99质量％以下的范围内配合所述氧化镁原料。(13)根据(10)或(11)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，所述耐火物原料为氧化铝原料及碳化硅原料，在所述配合工序中，在10质量％以上且95质量％以下的范围内配合所述氧化铝原料，配合1质量％以上的所述碳化硅原料。(14)根据(13)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，所述耐火物原料为氧化铝原料、碳化硅原料及二氧化硅原料，在所述配合工序中，在10质量％以上且95质量％以下的范围内配合氧化铝原料，配合1质量％以上的所述碳化硅原料，在1质量％以上且50质量％以下的范围内配合所述二氧化硅原料。(15)根据(10)或(11)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，所述耐火物原料是将使用过的耐火物粉碎而得到的耐火物屑，在所述配合工序中，在10质量％以上且90质量％以下的范围内配合所述耐火物屑。(16)根据(10)～(15)中任一项所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述成束工序中，使用选自酚醛树脂、氧化铝溶胶、硅溶胶、沥青及焦油中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维。(17)根据(10)～(15)中任一项所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述成束工序中，使用选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、热固性聚酰亚胺、氧化铝溶胶、硅溶胶、氧化锆溶胶、氧化铬溶胶、二氧化钛溶胶、氧化镁溶胶、氧化钙溶胶、氧化钇溶胶、沥青、焦油及淀粉糊中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维。(18)根据(10)～(17)中任一项所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述成型工序之前，还具有如下工序：混炼工序，对所述含石墨的耐火物原料进行混炼；以及填充工序，在将所述含石墨的耐火物原料成型的模框中填充经混炼的含石墨的耐火物原料和所述碳纤维束。(19)根据(18)所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述填充工序中，重复进行在相对于所述模框的容积填充了5容积％以上的所述含石墨的耐火物原料后以相互间隔距离为3mm以上排列配置所述碳纤维束的操作，在所述模框中填充所述含石墨的耐火物原料和所述碳纤维束。(20)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含石墨的耐火物，其是石墨的含量为1质量％以上且80质量％以下的范围内的含石墨的耐火物，其中，在内部配置长度为100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维束通过在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎碳纤维而形成，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.24 JP 2017-0331261.一种含石墨的耐火物，其是石墨的含量为1质量％以上且80质量％以下的范围内的含石墨的耐火物，其中，在内部配置长度为100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维束通过在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎碳纤维而形成，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。2.根据权利要求1所述的含石墨的耐火物，其中，在1000根以上且60000根以下的范围内捆扎所述碳纤维。3.根据权利要求1或2所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含氧化镁原料，且其含量为20质量％以上且99质量％以下的范围内。4.根据权利要求1或2所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含氧化铝原料，且其含量为10质量％以上且95质量％以下的范围内，而且包含1质量％以上的碳化硅原料。5.根据权利要求4所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物还包含二氧化硅原料，且其含量为1质量％以上且50质量％以下的范围内。6.根据权利要求1或2所述的含石墨的耐火物，其中，所述含石墨的耐火物包含将使用过的耐火物粉碎而得到的耐火物屑，且其含量为10质量％以上且90质量％以下的范围内。7.根据权利要求1～6中任一项所述的含石墨的耐火物，其中，使用选自酚醛树脂、氧化铝溶胶、硅溶胶、沥青及焦油中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维束。8.根据权利要求1～6中任一项所述的含石墨的耐火物，其中，使用选自酚醛树脂、环氧树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯、热固性聚酰亚胺、氧化铝溶胶、硅溶胶、氧化锆溶胶、氧化铬溶胶、二氧化钛溶胶、氧化镁溶胶、氧化钙溶胶、氧化钇溶胶、沥青、焦油及淀粉糊中的1种以上粘接剂来粘接所述碳纤维束。9.根据权利要求1～8中任一项所述的含石墨的耐火物，所述含石墨的耐火物还额外包含短碳纤维，且其含量相对于所述含石墨的耐火物为0.10质量％以上且10质量％以下的范围内，所述短碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下，纤维长度为1mm以下，纤维长度相对于纤维直径的比率(纤维长度/纤维直径)为2以上且1000以下。10.一种含石墨的耐火物的制造方法，所述含石墨的耐火物在1质量％以上且80质量％以下的范围内含有石墨，且在内部配置有碳纤维束，该方法具有如下工序：成束工序，将碳纤维捆扎而形成所述碳纤维束；配合工序，在耐火物原料中配合石墨而制成含石墨的耐火物原料；成型工序，将配置有所述碳纤维束的所述含石墨的耐火物原料成型而制成成型体；以及干燥工序，对所述成型体进行干燥，其中，在所述成束工序中，在1000根以上且300000根以下的范围内捆扎所述碳纤维，形成长度100mm以上的碳纤维束，所述碳纤维的纤维直径为1μm/根以上且45μm/根以下的范围内。11.根据权利要求10所述的含石墨的耐火物的制造方法，其中，在所述成束工序中，在1000根以上且60000根以下的范围内捆扎所述碳纤维。12.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田圭佑，松永久宏，滨洋一郎，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP