專利名稱:含碳耐火材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于用作非氧化氣氛下的耐火材料，尤其適于用作高爐爐缸(湯溜まリ)的側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的爐襯材料的含碳耐火材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年的非氧化氣氛窯爐例如高爐，伴隨著大型化的進(jìn)展，由于操作變得苛刻，高壓操作、細(xì)粉炭吹入操作等，爐襯耐火材料的損傷因素增加，但另一方面為抑制高爐大量的初期投資卻期待著高爐使用壽命的延長。象這樣的決定高爐使用壽命長短的因素就是高爐爐缸側(cè)壁區(qū)和爐底區(qū)的爐襯材料的耐久性。用作此高爐爐缸側(cè)壁部位和爐底部位的爐襯材料是含碳耐火材料。也就是說，用作爐襯材料的含碳耐火材料的耐久性的提高，對高爐使用壽命的延長產(chǎn)生直接影響。
含碳耐火材料的制造方法通常是，向焙燒無煙煤、人造和天然石墨等的碳骨料中添加煤焦油瀝青、酚醛樹脂等有機(jī)粘合劑、混煉、擠出成型模塑成型后，埋在焦炭粉中焙燒。含碳耐火材料，與粘土磚相比，雖有一種碳骨料“加碳溶解”于熔融生鐵而發(fā)生侵蝕的缺點(diǎn)，但因其導(dǎo)熱性高且耐爐渣性也極好，所以一直用作高爐爐缸區(qū)的爐襯材料。
作為高爐內(nèi)爐襯含碳耐火材料受損的原因可以舉出加碳溶解于熔融生鐵、因熔融生鐵侵入氣孔而損壞、因堿和鋅蒸氣侵入反應(yīng)而龜裂、因熱應(yīng)力而損壞、因熔融生鐵流動(dòng)的摩耗等。
為此，歷來有許多有關(guān)含碳耐火材料的配混、制造、使用等的建議，目的在于設(shè)法改善其耐久性。本申請人也在特公昭56-18559中公開了一種為減慢在熔融生鐵中的加碳溶解速度，除主原料碳骨料以外，含有α-氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂等金屬氧化物的高爐用含碳耐火材料。
特公昭58-43350公開的一種高爐用含碳耐火材料的制造方法是，以碳骨料為主原料，配混金屬硅細(xì)粉，使含碳耐火材料氣孔內(nèi)在焙燒過程中生成硅化合物來減少直徑在1μm以上的大氣孔以防熔融生鐵侵入，并減少熔融生鐵和反應(yīng)性氣體向含碳耐火材料的侵入。
特開平7-172907公開了一種耐氧化性及耐腐蝕性得到改善的含碳耐火材料，向含碳原料、氧化鋁原料中添加碳化鈦粉末，高溫氧化后，生成Al2O3/TiO2系化合物，結(jié)構(gòu)致密。
特許第2747734號中公開了一種耐腐蝕性、抗氧化性極好的含碳耐火材料，在碳材料、耐高溫氧化物材料中含有作為抗氧化劑的碳化物材料例如碳化鈦。
還有，特開平8-81706中公開了一種導(dǎo)熱性高的高爐用含碳耐火材料的制造方法，此法能制得加炭溶解速度減慢且氣孔徑小的大型含碳耐火材料，此法特征在于用作主原料的是那些導(dǎo)熱率高的人造和天然石墨等碳骨料。
借助上述種種對策，雖能設(shè)法改善含碳耐火材料的耐久性，但限于以碳骨料為主原料，盡管維持了導(dǎo)熱性和耐爐渣性，但在降低作為含碳耐火材料缺點(diǎn)的加炭溶解速度方面是有限度的。
也就是說，象上述特公昭56-18559中公開的那樣，單就降低加炭溶解速度而論，α-氧化鋁等金屬氧化物的添加效果是明顯的，能夠通過多加金屬氧化物使加炭溶解速度降至極低，但同時(shí)發(fā)生的問題是耐爐渣性劣化、導(dǎo)熱率降低。
而且，特開平7-172907中的耐火材料，高溫下氧化后，由于不含金屬鈦、碳化鈦或氮化鈦，不象后述那樣與熔融生鐵的潤濕充分，不能獲得極好的耐腐蝕性。而且，特許2747734中的耐火材料，碳材料的含量在30％以下，也沒有改善碳化鈦與熔融生鐵潤濕性的記載，與本發(fā)明的技術(shù)思想不同。
作為高爐爐底區(qū)特有的問題，是歸因于熔融生鐵流動(dòng)的爐襯含碳耐火材料的摩耗。也就是說，高爐爐底區(qū)熔融生鐵的環(huán)狀流是由于出鐵所形成的，已知沿此環(huán)狀流部位的含碳耐火材料的摩耗比其它部位明顯。尤其是以碳骨料為主原料的含碳耐火材料，由于不潤濕熔融生鐵，不能在耐火材料表面形成保護(hù)層，經(jīng)常以新鮮表面與熔融生鐵接觸，伴隨熔融生鐵進(jìn)行摩耗。
為防止?fàn)t襯含碳耐火材料受到此種環(huán)狀流的摩耗，提出了如下建議。也就是說，特開平10-298623中建議的高爐爐底構(gòu)造及高爐操作方法一面監(jiān)控爐底區(qū)爐襯材料的溫度分布，一面借助高度不同的上下兩段出鐵口來控制出鐵，使高爐爐底區(qū)形成的焦炭填充區(qū)域上浮，借助熔融生鐵在爐底整個(gè)表面上移動(dòng)來消滅環(huán)狀流。
特開平9-41009中公開了一種防止含碳耐火材料與熔融生鐵直接接觸的方法把TiO2源裝入高爐，使含Ti化合物的高熔點(diǎn)保護(hù)層高效地堆積在爐底。但目前狀況是，為了使高熔點(diǎn)保護(hù)層與含碳耐火材料不起反應(yīng)或不潤濕結(jié)合，不能把高熔點(diǎn)保護(hù)層固定在爐底區(qū)，不能防止保護(hù)層的流失。
如上所述，借助降低含碳耐火材料的加炭溶解速度，使之潤濕熔融生鐵，含碳耐火材料的耐久性得以改善，但在傳統(tǒng)的方法中，雖能維持導(dǎo)熱率和耐爐渣性，加炭溶解速度卻不能降低，并且，迄今尚未公開過潤濕熔融生鐵的含碳耐火材料。
本發(fā)明是為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，其目的在于提供一種既維持含碳耐火材料的導(dǎo)熱性和耐爐渣性，又降低加炭溶解速度，且潤濕熔融生鐵(尤其是熔融生鐵)的含碳耐火材料及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明人等就所用各種含碳耐火材料用添加劑的添加、含碳耐火材料的加碳溶解速度的降低、及能否對熔融生鐵潤濕等問題反復(fù)進(jìn)行了研究，終于完成了本發(fā)明。
也就是說，作為本發(fā)明的要點(diǎn)有(1)以質(zhì)量％計(jì)，含有碳50-85％、氧化鋁5-15％、金屬硅5-15％、以及金屬鈦、碳化鈦、氮化鈦及碳氮化鈦(TiCxNy，0＜x，y＜1，且x+y＝1)的一種或兩種以上合計(jì)5-20％的含碳耐火材料；
(2)以質(zhì)量％計(jì)，含有作為主原料的焙燒無煙煤、煅燒焦炭、天然或人造石墨或其混合物組成的含碳原料50-85％、氧化鋁細(xì)粉5-15％、金屬硅細(xì)粉5-15％、以及一種或兩種以上的碳化鈦粉末、金屬鈦粉末、氮化鈦粉末及碳氮化鈦粉末(TiCxNy，0＜x，y＜1，且x+y＝1)合計(jì)5-20％的混合物中添加有機(jī)粘合劑、混煉、成型，在非氧化氣氛中焙燒，制得上述(1)的含碳耐火材料的含碳耐火材料的制造方法；(3)以Ti3O5(200)面相對于碳化鈦(111)面的X射線衍射峰值強(qiáng)度之比在1％以下為特征的上述(1)或(2)的含碳耐火材料；(4)氧化鋁的一部分或全部由氧化鋯、氧化鎂、多鋁紅柱石、尖晶石及氧化硅的一種或兩種以上構(gòu)成為特征的上述(1)的含碳耐火材料；(5)氧化鋁細(xì)粉的一部分或全部由氧化鋯、氧化鎂、多鋁紅柱石、尖晶石及氧化硅的一種或兩種以上微粉構(gòu)成為特征的上述(2)的含碳耐火材料的制造方法。
由于氧化鋁或其細(xì)粉的含量不足5wt％時(shí)，耐熔融生鐵性不足，超過15wt％時(shí)，耐爐渣性及導(dǎo)熱率降低，所以5-15wt％是優(yōu)選的。不含氧化鋁，含有氧化鋯、氧化鎂、多鋁紅柱石、尖晶石、氧化硅之類的高耐火性金屬氧化物細(xì)粉也能獲得同樣的效果，這就是在先申請?zhí)毓?6-18559中的內(nèi)容。成為原料的氧化鋁粉末為粗粒子時(shí)，會(huì)促進(jìn)局部熔融生鐵侵蝕，其粒徑在74μm以下是優(yōu)選的。而且，為避免阻塞內(nèi)部的焙燒出氣道，粒徑在1μm以上是優(yōu)選的。
由于金屬硅或其細(xì)粉的含量不足5wt％時(shí)，氣孔細(xì)分化效果不足，超過15wt％時(shí)，未反應(yīng)的金屬硅易于殘留，所以5-15wt％是優(yōu)選的。為防上未反應(yīng)金屬硅的殘留，成為原料的金屬硅細(xì)粉粒徑在74μm以下是優(yōu)選的。為避免阻塞內(nèi)部焙燒出氣道，粒徑在1μm以上是優(yōu)選的。
作為有機(jī)粘合劑，可以使用煤焦油瀝青、酚樹脂。
象這樣，雖然含氧化鋁及金屬硅或它們的細(xì)粉的效果是周知的，但本發(fā)明以還含有5-20wt％的碳化鈦等或其粉末等為特征。還有，碳化鈦等或金屬鈦、碳化鈦粉末等的含量，小于5wt％時(shí)對耐溶鐵性的效果不足，超過20wt％時(shí)，對耐溶鐵性的效果不變，另一方面變得難以機(jī)械加工且成本提高，所以含量為5-20％是優(yōu)選的。而且，本發(fā)明人等調(diào)查研究了碳化鈦粉末粒度的種種改變，以粒度小為佳，即使粒度在35μm以下也能獲得本發(fā)明的效果，而以在10μm以下為宜。尤其當(dāng)粒度在2μm左右時(shí)，碳化鈦粉末含量即使在5wt％左右也能獲得十分良好的結(jié)果。
而且，不含碳化鈦粉末，含有金屬鈦粉末、氮化鈦粉末或碳氮化鈦(TiCxNy，0＜x，y＜1，且x+y＝1)粉末也能獲得同樣的效果，而且業(yè)已判明，此等金屬鈦及三種鈦化合物的兩種或三種以上以任意比例配混的混合物合計(jì)含量為5-20wt％，也能獲得同樣的效果。
傳統(tǒng)上，以向周知的耐火制品原料中添加選自鈦?zhàn)宓慕饘俚奶蓟铩⒌锘蛱嫉?，在爐底區(qū)整個(gè)內(nèi)表面上形成含鈦層(titanベア)的保護(hù)膜為目標(biāo)的特開昭52-141403，和向含碳耐火原料中添加Ti、Zr的金屬單質(zhì)、合金、氧化物、氮化物、碳化物的一種或兩種以上，在耐火制品表面附近形成含鈦層，使耐火材料的侵蝕速度降低的特開昭53-7709中所用的鈦化合物，如下述那樣業(yè)已判明，尤其是Ti濃度對低濃度的熔融生鐵的耐腐蝕性明顯劣化，熔融生鐵流動(dòng)造成的摩耗突出。其理由可推斷為，如圖1所示，用X射線衍射裝置RAD-rR(理學(xué)電器公司，Cu-kα50kV/100mA)分析例如試劑TiC的結(jié)果所示，傳統(tǒng)所謂的試劑TiC中存在著一種雜質(zhì)Ti3O5。Ti3O5(200)面的X射線衍射峰值強(qiáng)度與TiC(111)面強(qiáng)度之比為2.7％，由于Ti3O5的氧與耐火材料的碳起反應(yīng)形成微氣孔，特開昭52-141403中所述的保護(hù)層-含鈦層在爐底區(qū)整個(gè)內(nèi)表面上沒有連續(xù)地形成，特開昭53-7709中所述的耐火材料表面附近形成含鈦層的耐火材料上形成微氣孔，以致沒有形成一層粘附并覆蓋下述本發(fā)明耐火材料的整個(gè)表面的高熔點(diǎn)保護(hù)層。從而判明，如果不是圖2所示的Ti3O5的上述X射線衍射峰值強(qiáng)度比在1％以下的碳化鈦，就不能獲得本發(fā)明的效果。
含碳耐火材料，與熔鐵尤其是熔融生鐵接觸時(shí)，碳骨料就加碳溶解而造成消耗，而當(dāng)含碳耐火材料中含有氧化鋁等時(shí)，碳骨料溶出后，它們殘存在含碳耐火材料表面，介于含碳耐火材料和熔鐵之間，妨礙兩者的接觸，就能降低含碳耐火材料的消耗速度。
但是，當(dāng)含碳耐火材料中含有大量氧化鋁時(shí)，碳骨料溶出后的殘存氧化鋁層覆蓋了含碳耐火材料的整個(gè)表面，結(jié)果由于在熔鐵-爐渣界面的溶失加速，考慮到熔鐵溶解和耐爐渣性兩者的平衡，有必要把氧化鋁的含量調(diào)節(jié)到合適的范圍內(nèi)。
另一方面，本發(fā)明焙燒后的耐火材料中特有的添加劑-金屬鈦、碳化鈦、氮化鈦及其中間體-碳氮化鈦，借助在非氧化氣氛下使用，在熔鐵、尤其在熔融生鐵、爐渣及其界面不會(huì)溶失，因此有它們在含碳耐火材料中，就使含碳耐火材料的耐熔鐵性、耐爐渣性得到改善。遺憾的是這類金屬鈦或鈦化合物是高價(jià)原料，所以用碳骨料溶出后的殘存鈦化合物層覆蓋含碳耐火材料的整個(gè)表面所需的添加量，經(jīng)濟(jì)上是不合算的。
為此，使價(jià)廉的原料-氧化鋁的含量處在含碳耐火材料的耐爐渣性不劣化的范圍內(nèi)，為了使碳骨料溶出后的殘存氧化鋁層覆蓋含碳耐火材料的整個(gè)表面，不足部分使用金屬鈦或鈦化合物，就能用殘存氧化鋁層或殘存鈦化合物層覆蓋含碳耐火材料的整個(gè)表面。借此，含碳耐火材料的熔融生鐵溶解造成的消耗得以停止，而耐爐渣性的劣化也不致發(fā)生。
此時(shí)通常使用的試劑碳化鈦，如上所述，因?yàn)樗⒘垦趸锱c耐火材料中的碳反應(yīng)而在耐火材料表層產(chǎn)生微氣孔，不能形成粘附并覆蓋耐火材料整個(gè)表面的高熔點(diǎn)保護(hù)層，所以Ti3O5(200)面與碳化鈦(111)面的X射線衍射峰值的強(qiáng)度比必須在1％以下，更優(yōu)選在0.5％以下。還有，Ti3O5的峰值強(qiáng)度比的下限沒有特別規(guī)定，越低越優(yōu)選，峰值強(qiáng)度完全觀測不到的狀態(tài)(Ti3O5峰值強(qiáng)度比＝0)是最優(yōu)選的。業(yè)已判明，按照本發(fā)明，溶有微量Ti的高熔點(diǎn)保護(hù)層是在整個(gè)表面上粘附并覆蓋著的。用CMA分析裝置(日本電子公司，JXA-8900)對本發(fā)明的界面保護(hù)層的斷面狀況的觀察結(jié)果示于圖3，熔融生鐵和耐火材料表面界面上粘附并覆蓋著的高熔點(diǎn)保護(hù)層得到確認(rèn)。
還有，上述鈦化合物具有潤濕鐵生成Fe-Ti固溶體的性質(zhì)，特別是由于它對含鈦熔融生鐵顯示突出的潤濕性，借助使含碳耐火材料含有鈦的碳化物、氮化物或碳氮化物，高爐爐底區(qū)堆積的高熔點(diǎn)保護(hù)層變得易于與含碳耐火材料結(jié)合。結(jié)果，由于借助把含有鈦化合物的含碳耐火材料用作特別是高爐爐底區(qū)的爐襯材料，高熔點(diǎn)保護(hù)層在爐底固定，能夠穩(wěn)定地避免流動(dòng)熔融生鐵與含碳耐火材料的直接接觸，能夠防止熔融生鐵流動(dòng)造成的含碳耐火材料的摩耗。
碳或含碳原料的含量，為確保導(dǎo)熱性，必須在50％以上；超過85％時(shí)，因氣孔徑變大，耐熔融生鐵性劣化，所以規(guī)定在85％以下。
上述(1)或(4)的本發(fā)明耐火材料可以通過在非氧化氣氛下焙燒上述(2)或(5)的耐火材料原料來制造。作為非氧化氣氛，以在焦炭中、真空容器中、N2、Ar等惰性氣氛中實(shí)施為宜。
本發(fā)明的含碳耐火材料主要以用于高爐爐底區(qū)進(jìn)行說明，此外，合金鐵用電爐、化鐵爐等，只要在非氧化氣氛下使用的，沒有特別限定用途，能夠獲得易于潤濕熔鐵、耐腐蝕性、耐摩耗性極好等效果。



圖1用X射線衍射裝置對傳統(tǒng)的TiC試劑分析結(jié)果曲線圖圖2用X射線衍射裝置對本發(fā)明的TiC試劑分析結(jié)果曲線圖圖3通過CMA分析裝置觀察本發(fā)明的界面保護(hù)層斷面觀測狀況結(jié)果的照片具體實(shí)施方式
對于本發(fā)明的實(shí)施例及比較例，就以下各項(xiàng)進(jìn)行研究。
1.含有碳化鈦的效果按照表1所示的配混比和下述各操作制得含有碳化鈦的實(shí)施例1，和不含碳化鈦的比較例1-4的兩類含碳耐火材料。所用的碳化鈦具有圖2所示X射線衍射峰值強(qiáng)度比。焙燒是在焦炭中進(jìn)行的。然后，把實(shí)施例1及比較例1-4的含碳耐火材料放在1550℃的上面有高爐爐渣熔融層的高爐生鐵中浸漬及轉(zhuǎn)動(dòng)1小時(shí)后，回收試樣，檢驗(yàn)其熔融生鐵浸漬部分及熔融生鐵-爐渣界面的侵蝕率和導(dǎo)熱率。
另外，成型尺寸為600×600×2500mm、熔融生鐵試樣形狀為30×120mm。侵蝕率用一種減壓槽內(nèi)帶高頻溶解爐的耐腐蝕性評價(jià)裝置進(jìn)行侵蝕試驗(yàn)。測定侵蝕試驗(yàn)前后試樣的直徑，通過下式求值。還有，導(dǎo)熱率借助穩(wěn)態(tài)熱流法(絕對測定)求出。結(jié)果示于表1。
實(shí)施例1焙燒無煙煤37份、人造石墨34份的碳原料中添加粒徑為2-3μm的氧化鋁細(xì)粉11份、粒徑為2-3μm的金屬硅細(xì)粉6份，及粒度7μm的碳化鈦細(xì)粉12份。向上述合計(jì)為100份的原料中添加酚樹脂和煤焦油瀝青(用作有機(jī)粘合劑)合計(jì)16份，混煉，在成型壓力20MPa下模塑成型。而且，所得模塑制品埋在焦炭粉中，于非氧化氣氛、1250℃下焙燒，制得含碳耐火材料。
比較例1如表1所示，在比較例1中，焙燒無煙煤47份、人造石墨39份的碳原料中添加粒徑2-3μm的氧化鋁細(xì)粉8份、粒徑在74μm以下的金屬硅細(xì)粉6份。向上述合計(jì)為100份的原料中，與實(shí)施例1相同，添加酚樹脂和煤焦油瀝青(用作有機(jī)粘合劑)合計(jì)16份，混煉，在成型壓力20MPa下模塑成型。而且，將所得模塑制品埋在焦炭粉中，于非氧化氣氛、1250℃下焙燒，制得含碳耐火材料。
比較例2如表1所示，在比較例2中，除焙燒無煙煤為45份、人造石墨為37份、粒徑2-3μm的氧化鋁細(xì)粉為12份之外，其它配混量及制備操作與比較例1相同，制得含碳耐火材料。
比較例3如表1所示，在比較例3中，除焙燒無煙煤為40份、人造石墨為35份、粒徑2-3μm的氧化鋁細(xì)粉為19份之外，其它配混量及制備操作與比較例1相同，制得含碳耐火材料。
比較例4如表1所示，在比較例4中，除焙燒無煙煤為35份、人造石墨為31份、粒徑2-3μm的氧化鋁細(xì)粉為28份之外，其它配混量及制備操作與比較例1相同，制得含碳耐火材料。
表1


其它焙燒無煙煤的灰分含量從表1可知，與配混8份氧化鋁的比較例1相比，單單增加4份氧化鋁的比較例2，其熔融生鐵浸漬部分的侵蝕率成為比較例1的一半，且其熔融生鐵-爐渣界面的侵蝕率只略有惡化。
比較例3與比較例2相比，增加了7份的氧化鋁，雖其熔融生鐵浸漬部分的侵蝕率減為比較例2的一半，但其熔融生鐵-爐渣界面的侵蝕率卻成為比較例2的約兩倍。
還有，比較例4氧化鋁的含量是比較例中最多的，而其熔融生鐵浸漬部分的侵蝕率為最小(3.7％)，熔融生鐵-爐渣界面的侵蝕率成為最大(55.5％)。
與上述各例相比，實(shí)施例1中的氧化鋁含量停留在11份，代替氧化鋁增量的是添加TiC的配混，這樣做使實(shí)施例1熔融生鐵浸漬部分的侵蝕率為7.2％，與含大致同量碳粒料的比較例3有大致相同的侵蝕率。另一方面，熔融生鐵-爐渣界面的侵蝕率為11.6％，與比較例1-4相比得到大幅度改善。
就導(dǎo)熱率進(jìn)行研究可知，在比較例2-4中，導(dǎo)熱率因氧化鋁的增量而降低，但是，在氧化鋁含量保持在11份而配混TiC代替增加氧化鋁的實(shí)施例1中，導(dǎo)熱率幾乎沒有降低。
2.關(guān)于碳化鈦的含量按照表2所示的配混比和與上述實(shí)施例1相同的操作，制得TiC配混比在0-11％的范圍內(nèi)變化的試樣1-7的含碳耐火材料。采用了一種具有如圖2所示的X射線衍射峰值強(qiáng)度比的碳化鈦。氧化鋁的粒徑為2-3μm，金屬硅的粒徑在74μm以下。TiC的粒度為7μm，成型尺寸為100×130mm，試樣形狀為20×70mm。
而且，用氧化鋁套管來保護(hù)此等試樣1-7的上部，只使其下部受到侵蝕，把試驗(yàn)前后這部分的體積減少率作為熔融生鐵的侵蝕率。還有，借助水浸法來測定體積，作為熔融生鐵源，每次使用1.2kg的生鐵(JIS FC-15，含C 3.5％，含Si 2.9％)。向熔融生鐵吹入Ar的量為40ml/min，使試樣1-7在熔融生鐵中，于1550℃下轉(zhuǎn)動(dòng)浸漬一小時(shí)。結(jié)果示于表2。
表2


從表2明顯地看出，TiC含量在9％以上時(shí)(試樣5-7)，熔融生鐵中的Ti濃度即使對低濃度的生鐵也能獲得極好的耐腐蝕性。熔融生鐵的Ti濃度達(dá)到0.46％時(shí)，明顯看到生鐵潤濕。還有，表2中未示出的是，在使用粒度為2μm的TiC時(shí)，即使TiC的配混比為5％，也能獲得良好的結(jié)果。
這樣，就顯示了本發(fā)明的高爐用含碳耐火材料對含Ti熔融生鐵顯著的潤濕性。
3.關(guān)于鈦化合物的種類按照與表2所示試樣7相同的配混比，改變所添加的Ti化合物種類-金屬Ti、TiC、TiC0.7N0.3、TiC0.3N0.7、TiN，按照與實(shí)施例1相同的操作，制得含碳耐火材料。Ti3O5(200)面相對于上述碳化鈦(111)面的X射線衍射峰值強(qiáng)度比示于表3。金屬鈦、Ti化合物的粒徑都是7μm。氧化鋁的粒徑是2-3μm，金屬硅的粒徑在74μm以下。而成型尺寸為100×130mm，試樣形狀為20×70mm。
用與上述“2.關(guān)于碳化鈦含量”同樣的方法測定了熔融生鐵侵蝕率，結(jié)果示于表3。
表3


2種①TiC/TiC0.7N0.3＝1/1混合物 2種②TiC/TiC0.7N0.3＝1/1混合物 2種③TiN/TiC0.7N0.3＝1/1混合物3種TiC/TiC0.7N0.3/TiN＝1/1/1混合物4種Ti/TiC/TiC0.7N0.3/TiN＝1/1/1/1混合物從表3明顯地看出，任意選用2種或3種以上的金屬鈦及鈦化合物諸如金屬鈦、TiC、TiC0.7N0.3、TiC0.3N0.7、TiN時(shí)，同樣能獲得極好的耐腐蝕性。熔融生鐵的Ti濃度達(dá)到0.46％時(shí)，都能明顯看到生鐵潤濕。
這樣，任意選用金屬鈦、TiC、TiC0.7N0.3、TiC0.3N0.7、TiN作為金屬鈦及鈦化合物，本發(fā)明的含碳耐火材料對含Ti熔融生鐵都顯示顯著的潤濕性。
工業(yè)生產(chǎn)上的利用可能性如上所述，若把本發(fā)明的含碳耐火材料用作高爐爐缸側(cè)壁區(qū)及爐底區(qū)的爐襯材料，熔融生鐵溶解引起的爐襯材料的消耗得以減少，同時(shí)借助高熔點(diǎn)保護(hù)層固定在爐底，熔融生鐵流動(dòng)引起的摩耗也得以減少，因而高爐的使用壽命得以延長。
權(quán)利要求
1.一種含碳耐火材料，其特征在于，該材料含有碳50-85質(zhì)量％、氧化鋁5-15質(zhì)量％、金屬硅5-15質(zhì)量％、以及碳化鈦、金屬鈦、氮化鈦及碳氮化鈦的一種或兩種以上合計(jì)5-20質(zhì)量％，其中，碳氮化鈦表示為TiCxNy時(shí)，0＜x，y＜1，且x+y＝1，相對于上述碳化鈦(111)面的強(qiáng)度，Ti3O5(200)面的X射線衍射峰值強(qiáng)度比在1％以下。
2.按照權(quán)利要求
1的含碳耐火材料，其特征在于，上述氧化鋁的一部分或全部由氧化鋯、氧化鎂、多鋁紅柱石、尖晶石及氧化硅的一種或兩種以上構(gòu)成。
3.含碳耐火材料的制造方法，其特征在于，向含有作為主原料的焙燒無煙煤、煅燒焦炭、天然或人造石墨或其混合物組成的含碳原料50-85質(zhì)量％、粒徑1μm～74μm的氧化鋁細(xì)粉5-15質(zhì)量％、粒徑1μm～74μm的金屬硅細(xì)粉5-15質(zhì)量％、以及碳化鈦粉末、金屬鈦粉末、氮化鈦粉末及碳氮化鈦粉末的一種或兩種以上合計(jì)5-20質(zhì)量％的混合物中添加有機(jī)粘合劑，混煉，成型，在非氧化氣氛中焙燒，所述碳氮化鈦表示為TiCxNy時(shí)，0＜x，y＜1，且x+y＝1，相對于上述碳化鈦(111)面的強(qiáng)度，Ti3O5(200)面的X射線衍射峰值強(qiáng)度比在1％以下。
4.按照權(quán)利要求
3的含碳耐火材料的制造方法，其特征在于，上述氧化鋁細(xì)粉的一部分或全部由氧化鋯、氧化鎂、多鋁紅柱石、尖晶石及氧化硅的一種或兩種以上的細(xì)粉構(gòu)成。
專利摘要
向一種混合物中添加有機(jī)粘合劑，混煉，成型，在非氧化氣氛中焙燒制得含碳耐火材料。該混合物含有作為主原料的焙燒無煙煤、煅燒焦炭、天然或人造石墨或其混合物組成的含碳原料50-85wt%、氧化鋁細(xì)粉5-15wt%、金屬硅細(xì)粉5-15wt%、以及碳化鈦、金屬鈦、氮化鈦及碳氮化鈦粉末的一種或二種以上合計(jì)5-20wt%。借助此含碳耐火材料用作高爐爐缸側(cè)壁區(qū)及爐底區(qū)的爐襯材料，熔融生鐵溶解引起的爐襯材料的消耗得以減少，同時(shí)流動(dòng)熔融生鐵造成的摩耗也減少，延長了高爐的使用壽命。
文檔編號C04B35/52GKCN1275904SQ01800783
公開日2006年9月20日 申請日期2001年3月30日
發(fā)明者石井章生, 中村倫, 新田法生, 若狹勉, 三上裕史, 山上芳幸 申請人:新日本制鐵株式會(huì)社, 日本電極株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan