含厚鳞状石墨耐火物制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种含石墨耐火物，其具有强度不均较小且裂纹难以发展的特性，从而显示出稳定的耐用性。具体为，本发明专利技术的含石墨耐火物为如下含厚鳞状石墨耐火物，在包含耐火性原料与石墨的耐火物中，厚鳞状石墨的含量为该耐火物中的石墨整体的20质量%以上，厚鳞状石墨的厚度为50μm以上、小于100μm，用粒径/厚度来定义的径厚比为5以上12以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种含石墨的耐火物。
技术介绍
在炼铁工艺中的转炉、浇包、二次精炼炉、高炉、铁水罐车等的内衬用耐火物、连续铸造用浇注嘴、压入材料、锻压材料碎料等上广泛地使用混合氧化镁、氧化铝、氧化锆、尖晶石等耐火性原料与石墨的耐火物。由于有效利用石墨能够赋予难以被炉渣浸润的性质、降低弹性率及热膨胀、增大热传导率等特性，因此在改善耐火物的耐蚀性、抗剥落性方面非常有用。在以往就已得到关于添加于耐火物中的石墨形状的一些知识。在专利文献I中，公开有含有层面的扩展大小为O. 105mm以上、鳞片的厚度为20 μ m以下的薄鳞片状石墨原 料的含石墨耐火物。在专利文献2中，公开有使用厚度为12 μ m以下的薄膨胀石墨的氧化镁-碳质砖坯。在专利文献3中，公开有干混合耐火骨料与石墨而对石墨进行薄壁化的方法。在非专利文献I中有如下记载，一般使用的石墨的厚度为36 μ m或25 μ m,相比之下,通过使用厚度为9 μ m或10 μ m的薄石墨，特性有所改善。由于上述文献的石墨已薄壁化，因此用粒径/厚度来定义的径厚比具有15 40左右的较大的径厚比。但是，由于薄石墨的径厚比较大，因此在混匀时很难均匀地分散。由此，存在以下问题，所得到的含石墨耐火物存在强度不均变大的倾向，在浇注嘴状的耐火物中成为折损的原因，在熔融金属的保持容器的内衬用耐火物中成为表面剥离等的原因，由于这些问题，造成耐火物的耐用性变得不稳定。另一方面，在专利文献4中，公开有含有粒度为50 μ m以上且径厚比为O. 5以上、小于5的粒状石墨的耐火物。在专利文献5中，公开有含有如下块状石墨的耐火物，该块状石墨具有长度方向为O. I 1mm、与长度方向正交的方向为O. Imm以上的断面。上述文献的耐火物都以使用接近球形即径厚比小的石墨为特征。由于石墨的形状不同于一般的耐火骨料的形状，具有鳞片状这样的特殊形状，而且具有层之间容易剥离的性质，因此具有如下效果，通过使将要发展的裂纹发生分支或迂回，或者通过使石墨的层之间发生剥离来吸收裂纹的发展能量。但是，在将径厚比小的石墨分散于耐火物中的情况下，裂纹容易在石墨以外的耐火性骨料中发展，通过添加石墨来吸收裂纹的发展能量的效果则变小。尤其在如专利文献5所示的厚度为100 μ m以上的较大石墨中，由于因相同质量左右的石墨个数减少从而裂纹接触石墨的概率降低，因此改善效果进一步变小。专利文献I :日本国特公平2-43698号公报专利文献2 :日本国特开2000-319063号公报专利文献3 :日本国专利第3077942号公报专利文献4 :日本国专利第3327884号公报专利文献5 :日本国专利第3327883号公报非专利文献I 《耐火物》37 (1985) 25页
技术实现思路
本专利技术要解决的课题为提供一种含石墨耐火物，其具有强度不均较小且裂纹难以发展的特性，从而显示出稳定的耐用性。本专利技术者们考虑到具有强度不均较小且裂纹难以发展的特性十分有助于含石墨耐火物的耐用稳定性，对使用的石墨形状进行了潜心研究。如
技术介绍
所记载，以往虽然对用粒径/厚度来定义的径厚比为15 40左右的较大石墨与径厚比小于5的较小的石墨进行了研究，但是在实际上作为耐火物的原料来使用时，判明了分别存在如上所述的问题。本专利技术者们对石墨形状对上述特性产生的影响进行了调查，其结果发现，在径厚比为以往的中间值的石墨中，能够通过使用特定厚度的石墨来解决上述的问题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的特征为，在包含耐火性原料与石墨的耐火物中，厚鳞状石墨的含量为该耐火物中的石墨整体的20质量％以上，厚鱗状石墨的厚度为50 μ m以上、小于100 μ m,用粒径/厚度来定义的径厚比为5以上12以下。 通过如下方法判明了本专利技术中的石墨形状，通过单轴冲压来形成单独的石墨坯体或混匀石墨与耐火骨材的坯体，将此埋入于树脂中，研磨平行于加压方向的面，用反射显微镜观察石墨断面。石墨的粒径是被观察的石墨的长度方向的大小，石墨的厚度是与长度方向呈直角方向的大小。由于在各个石墨中粒径与厚度未必是一定的，因此根据需要对几处任意点进行测定后进行平均。径厚比是作为通过观察测定的粒径/厚度来定义的。图I表示通过本方法埋入于树脂中的石墨的反射显微镜相片。本专利技术的厚鳞状石墨显然比供含石墨耐火物之用而一般使用的天然鳞状石墨厚度大。在使用于含石墨耐火物的石墨中，径厚比为15 40左右的较大石墨难以均匀分散，结果造成耐火物的强度不均变大。另一方面，像径厚比小于5那样的径厚比小的石墨则缺乏吸收裂纹的发展能量的效果。另一方面，作为其中间的径厚比为5以上12以下的石墨则消除了上述问题。但是，该改善效果只在特定的厚度范围内的石墨中得到显著发挥，其厚度为50 μ m以上、小于100 μ m。在厚度小于50 μ m时，由于相同质量左右的石墨个数增加，因此分散性变差，助长强度不均。因而，在如非专利文献I所记载的厚度为36μπι或25μπι的一般使用的天然鳞状石墨中，即使径厚比为5以上12以下，也不能得到关于降低强度不均的显著的改善效果。另一方面，在厚度为100 μ m以上时，如上所述，裂纹接触石墨的概率降低，从而通过石墨来吸收裂纹的发展能量的效果变小。在本专利技术中，规定厚度为50μπι以上、小于ΙΟΟμπι且径厚比为5以上12以下的厚鳞状石墨的含量必须为含石墨耐火物中所包含的石墨量整体的20质量％以上。在小于20质量％时，无法得到本专利技术的显著的改善效果。而且，厚鳞状石墨的含量越多则越优选，优选40质量％以上，更优选60质量％以上，即使石墨整体都是厚鳞状石墨也无妨。虽然未特别限制厚鳞状石墨以外的石墨，但是从成本上考虑，最优选天然鳞状石墨。关于本专利技术的厚鳞状石墨的制造方法，虽然从天然鳞状石墨中挑选也无妨，但是由于符合厚鳞状石墨的石墨的天然产出量较少，因此优选对一般的天然鳞状石墨进行人工加工来制造。例如，通过在鳞状石墨中添加酚醛树脂等粘结剂后用搅拌机进行混合，从而石墨层叠而厚度变大。通过将其粉碎、分级为所希望的形状能够得到厚鳞状石墨。或者，也可以通过对天然鳞状石墨施加压缩力，使其在厚度方向上层叠来制造。本专利技术的特征为含有石墨整体的20质量％以上的厚鳞状石墨，石墨以外的原料可以组合使用公知的原料。作为耐火性骨料可举出例如氧化镁、氧化铝、二氧化硅、莫来石、氧化锆、锆石、尖晶石、叶蜡石、二氧化钛等。作为其他的添加物可举出例如铝、硅、镁等金属及这些金属的合金；碳化硼等硼化合物；炭黑、浙青、无烟煤等碳原料；碳化硅等碳化物 '及作为粘结剂的酚醛树脂、呋喃树脂、浙青、焦油等。可通过公知的技术对这些原料实施混匀、成形、干燥、烧制等工艺而做成定形耐火物，或者经过混匀、施工、干燥等工艺而做为不定形耐火物来使用。如果示出含石墨耐火物的具体例，则作为定形耐火物存在以下耐火物使用于转炉、二次精炼炉、钢水罐、电炉等的氧化镁-石墨质耐火物；使用于连续铸造用浇注嘴的氧化铝-石墨质耐火物、氧化锆-石墨质耐火物；使用于铁水罐车的氧化铝-碳化硅-石墨质耐火物；高炉用的碳质耐火物、氧化铝-石墨质耐火物；及铁水罐用的氧化铝-叶蜡石-碳化硅-石墨质耐火物、叶蜡石-碳化硅-石墨质耐火物等。作为不定形耐火物存在以下耐 火物高炉出铁口填充材料用的叶蜡石-碳化硅-碳质耐火物；高炉出铁槽流入材料用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中雅人，古田直树，
申请(专利权)人：黑崎播磨株式会社，
类型：
国别省市：