專利名稱：含厚鱗狀石墨耐火物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種含石墨的耐火物。
背景技術：
在煉鐵工藝中的轉爐、澆包、二次精煉爐、高爐、鐵水罐車等的內(nèi)襯用耐火物、連續(xù)鑄造用澆注嘴、壓入材料、鍛壓材料碎料等上廣泛地使用混合氧化鎂、氧化鋁、氧化鋯、尖晶石等耐火性原料與石墨的耐火物。由于有效利用石墨能夠賦予難以被爐渣浸潤的性質、降低彈性率及熱膨脹、增大熱傳導率等特性，因此在改善耐火物的耐蝕性、抗剝落性方面非常有用。在以往就已得到關于添加于耐火物中的石墨形狀的一些知識。在專利文獻I中，公開有含有層面的擴展大小為O. 105mm以上、鱗片的厚度為20 μ m以下的薄鱗片狀石墨原 料的含石墨耐火物。在專利文獻2中，公開有使用厚度為12 μ m以下的薄膨脹石墨的氧化鎂-碳質磚坯。在專利文獻3中，公開有干混合耐火骨料與石墨而對石墨進行薄壁化的方法。在非專利文獻I中有如下記載，一般使用的石墨的厚度為36 μ m或25 μ m,相比之下,通過使用厚度為9 μ m或10 μ m的薄石墨，特性有所改善。由于上述文獻的石墨已薄壁化，因此用粒徑/厚度來定義的徑厚比具有15 40左右的較大的徑厚比。但是，由于薄石墨的徑厚比較大，因此在混勻時很難均勻地分散。由此，存在以下問題，所得到的含石墨耐火物存在強度不均變大的傾向，在澆注嘴狀的耐火物中成為折損的原因，在熔融金屬的保持容器的內(nèi)襯用耐火物中成為表面剝離等的原因，由于這些問題，造成耐火物的耐用性變得不穩(wěn)定。另一方面，在專利文獻4中，公開有含有粒度為50 μ m以上且徑厚比為O. 5以上、小于5的粒狀石墨的耐火物。在專利文獻5中，公開有含有如下塊狀石墨的耐火物，該塊狀石墨具有長度方向為O. I 1mm、與長度方向正交的方向為O. Imm以上的斷面。上述文獻的耐火物都以使用接近球形即徑厚比小的石墨為特征。由于石墨的形狀不同于一般的耐火骨料的形狀，具有鱗片狀這樣的特殊形狀，而且具有層之間容易剝離的性質，因此具有如下效果，通過使將要發(fā)展的裂紋發(fā)生分支或迂回，或者通過使石墨的層之間發(fā)生剝離來吸收裂紋的發(fā)展能量。但是，在將徑厚比小的石墨分散于耐火物中的情況下，裂紋容易在石墨以外的耐火性骨料中發(fā)展，通過添加石墨來吸收裂紋的發(fā)展能量的效果則變小。尤其在如專利文獻5所示的厚度為100 μ m以上的較大石墨中，由于因相同質量左右的石墨個數(shù)減少從而裂紋接觸石墨的概率降低，因此改善效果進一步變小。專利文獻I :日本國特公平2-43698號公報專利文獻2 :日本國特開2000-319063號公報專利文獻3 :日本國專利第3077942號公報專利文獻4 :日本國專利第3327884號公報專利文獻5 :日本國專利第3327883號公報
非專利文獻I 《耐火物》37 (1985) 25頁

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題為提供一種含石墨耐火物，其具有強度不均較小且裂紋難以發(fā)展的特性，從而顯示出穩(wěn)定的耐用性。本發(fā)明者們考慮到具有強度不均較小且裂紋難以發(fā)展的特性十分有助于含石墨耐火物的耐用穩(wěn)定性，對使用的石墨形狀進行了潛心研究。如背景技術所記載，以往雖然對用粒徑/厚度來定義的徑厚比為15 40左右的較大石墨與徑厚比小于5的較小的石墨進行了研究，但是在實際上作為耐火物的原料來使用時，判明了分別存在如上所述的問題。本發(fā)明者們對石墨形狀對上述特性產(chǎn)生的影響進行了調查，其結果發(fā)現(xiàn)，在徑厚比為以往的中間值的石墨中，能夠通過使用特定厚度的石墨來解決上述的問題，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明的特征為，在包含耐火性原料與石墨的耐火物中，厚鱗狀石墨的含量為該耐火物中的石墨整體的20質量％以上，厚鱗狀石墨的厚度為50 μ m以上、小于100 μ m,用粒徑/厚度來定義的徑厚比為5以上12以下。
通過如下方法判明了本發(fā)明中的石墨形狀，通過單軸沖壓來形成單獨的石墨坯體或混勻石墨與耐火骨材的坯體，將此埋入于樹脂中，研磨平行于加壓方向的面，用反射顯微鏡觀察石墨斷面。石墨的粒徑是被觀察的石墨的長度方向的大小，石墨的厚度是與長度方向呈直角方向的大小。由于在各個石墨中粒徑與厚度未必是一定的，因此根據(jù)需要對幾處任意點進行測定后進行平均。徑厚比是作為通過觀察測定的粒徑/厚度來定義的。圖I表示通過本方法埋入于樹脂中的石墨的反射顯微鏡相片。本發(fā)明的厚鱗狀石墨顯然比供含石墨耐火物之用而一般使用的天然鱗狀石墨厚度大。在使用于含石墨耐火物的石墨中，徑厚比為15 40左右的較大石墨難以均勻分散，結果造成耐火物的強度不均變大。另一方面，像徑厚比小于5那樣的徑厚比小的石墨則缺乏吸收裂紋的發(fā)展能量的效果。另一方面，作為其中間的徑厚比為5以上12以下的石墨則消除了上述問題。但是，該改善效果只在特定的厚度范圍內(nèi)的石墨中得到顯著發(fā)揮，其厚度為50 μ m以上、小于100 μ m。在厚度小于50 μ m時，由于相同質量左右的石墨個數(shù)增加，因此分散性變差，助長強度不均。因而，在如非專利文獻I所記載的厚度為36μπι或25μπι的一般使用的天然鱗狀石墨中，即使徑厚比為5以上12以下，也不能得到關于降低強度不均的顯著的改善效果。另一方面，在厚度為100 μ m以上時，如上所述，裂紋接觸石墨的概率降低，從而通過石墨來吸收裂紋的發(fā)展能量的效果變小。在本發(fā)明中，規(guī)定厚度為50μπι以上、小于ΙΟΟμπι且徑厚比為5以上12以下的厚
鱗狀石墨的含量必須為含石墨耐火物中所包含的石墨量整體的20質量％以上。在小于20質量％時，無法得到本發(fā)明的顯著的改善效果。而且，厚鱗狀石墨的含量越多則越優(yōu)選，優(yōu)選40質量％以上，更優(yōu)選60質量％以上，即使石墨整體都是厚鱗狀石墨也無妨。雖然未特別限制厚鱗狀石墨以外的石墨，但是從成本上考慮，最優(yōu)選天然鱗狀石墨。關于本發(fā)明的厚鱗狀石墨的制造方法，雖然從天然鱗狀石墨中挑選也無妨，但是由于符合厚鱗狀石墨的石墨的天然產(chǎn)出量較少，因此優(yōu)選對一般的天然鱗狀石墨進行人工加工來制造。例如，通過在鱗狀石墨中添加酚醛樹脂等粘結劑后用攪拌機進行混合，從而石墨層疊而厚度變大。通過將其粉碎、分級為所希望的形狀能夠得到厚鱗狀石墨?；蛘撸部梢酝ㄟ^對天然鱗狀石墨施加壓縮力，使其在厚度方向上層疊來制造。本發(fā)明的特征為含有石墨整體的20質量％以上的厚鱗狀石墨，石墨以外的原料可以組合使用公知的原料。作為耐火性骨料可舉出例如氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅、莫來石、氧化鋯、鋯石、尖晶石、葉蠟石、二氧化鈦等。作為其他的添加物可舉出例如鋁、硅、鎂等金屬及這些金屬的合金；碳化硼等硼化合物；炭黑、浙青、無煙煤等碳原料；碳化硅等碳化物 '及作為粘結劑的酚醛樹脂、呋喃樹脂、浙青、焦油等?？赏ㄟ^公知的技術對這些原料實施混勻、成形、干燥、燒制等工藝而做成定形耐火物，或者經(jīng)過混勻、施工、干燥等工藝而做為不定形耐火物來使用。如果示出含石墨耐火物的具體例，則作為定形耐火物存在以下耐火物使用于轉爐、二次精煉爐、鋼水罐、電爐等的氧化鎂-石墨質耐火物；使用于連續(xù)鑄造用澆注嘴的氧化鋁-石墨質耐火物、氧化鋯-石墨質耐火物；使用于鐵水罐車的氧化鋁-碳化硅-石墨質耐火物；高爐用的碳質耐火物、氧化鋁-石墨質耐火物；及鐵水罐用的氧化鋁-葉蠟石-碳化硅-石墨質耐火物、葉蠟石-碳化硅-石墨質耐火物等。作為不定形耐火物存在以下耐 火物高爐出鐵口填充材料用的葉蠟石-碳化硅-碳質耐火物；高爐出鐵槽流入材料用的氧化鋁-石墨質耐火物；高爐用的碳質壓入料；電爐爐底用的氧化鎂-石墨質鍛壓材料碎料；及鐵水罐、鐵水罐車、鋼水罐等的渣線用流入材料等。本發(fā)明的含石墨耐火物由于強度不均較小且具有較佳的防止裂紋發(fā)展的能力，因此耐用性穩(wěn)定，所以在使用于各種煉鐵工藝用耐火物中時，有助于提高生產(chǎn)率以及實現(xiàn)操作的穩(wěn)定化。


圖I表不埋入于樹脂中的石墨的反射顯微鏡相片。(a)為本發(fā)明的厚鱗狀石墨，(b)是供含石墨耐火物之用而一般使用的天然鱗狀石墨。圖2是示出各石墨的平均厚度與平均粒徑的圖，同時表示符合本發(fā)明的厚鱗狀石墨的范圍。
具體實施例方式下面，根據(jù)實施例對本發(fā)明的實施方式進行說明。實施例準備了如表I所示的不同厚度、粒徑的12種石墨。如下制作了厚鱗狀石墨、粗大石墨、粒狀石墨、塊狀石墨，在天然鱗狀石墨中添加液狀酚醛樹脂，在用亨舍爾混合機進行造粒之后進行粉碎、分級。通過樹脂的添加量、造粒時間、粉碎方法等來將厚度、粒徑調整為所希望的大小。例如，能夠通過增加樹脂的添加量來得到厚度較大的石墨，通過延長粉碎時間來得到粒徑較小的石墨。薄壁化石墨使用了市售品。表I
權利要求
1.一種含厚鱗狀石墨耐火物，其特征為，在包含耐火性原料與石墨的耐火物中，厚鱗狀石墨的含量為該耐火物中的石墨整體的20質量％以上，厚鱗狀石墨的厚度為50 μ m以上、小于100 μ m,用粒徑/厚度來定義的徑厚比為5以上12以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種含石墨耐火物，其具有強度不均較小且裂紋難以發(fā)展的特性，從而顯示出穩(wěn)定的耐用性。具體為，本發(fā)明的含石墨耐火物為如下含厚鱗狀石墨耐火物，在包含耐火性原料與石墨的耐火物中，厚鱗狀石墨的含量為該耐火物中的石墨整體的20質量%以上，厚鱗狀石墨的厚度為50μm以上、小于100μm，用粒徑/厚度來定義的徑厚比為5以上12以下。
文檔編號C04B35/00GK102858712SQ201180017189
公開日2013年1月2日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者田中雅人, 古田直樹 申請人:黑崎播磨株式會社