JP2000072534A - 大型寸法の耐火レンガ、特に錫浴底用レンガおよびその製造方法 - Google Patents
大型寸法の耐火レンガ、特に錫浴底用レンガおよびその製造方法Info
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Abstract
─の剥離−および錫浴への浮遊傾向を十分に減少させて
耐火レンガを従来技術に比較して長い寿命を可能とする
冒頭に記載の種類の大型寸法の耐火レンガの提供 【解決手段】 材料が>65重量%のSiO2 および<
35重量%のAl2 O3を含有する<0.075mmの
細粒領域を有し、この細粒領域はAl2 O3 供給量の減
少およびアルカリ金属−および珪酸供給量の増加によっ
てこの細粒領域においてガラス相を形成するのに役立っ
ていること、およびこの材料が<65重量%のSiO2
および>35重量%のAl2 O3 を含有する>1,50
0mmの粗粒領域を有する。
Description
持つブロック状基礎物質よりなる、Al2 O 3 −SiO
2 系の材料よりなる大型寸法の耐火レンガ、特に錫浴底
用レンガに関する。かかる大型寸法の耐火レンガは錫浴
と反対側の面、四つの側面および錫浴と接触する面を有
する厳密な平行六面体の形態を有している。この大型寸
法の耐火レンガの6つの面は焼いた後に研磨工程で仕上
げ加工され、その際に所望の寸法にされる。
2 O3 −SiO2 系の材料で構成されるかゝる大型寸法
の耐火レンガはドイツ特許(C2)第4,206,73
4号明細書から公知である。錫浴底用レンガは33〜4
3重量%のAl2 O3 、1〜3重量%のアルカリ金属酸
化物を含有し、35〜60N/mm2 の圧縮強度、30
00〜10000N/mm2 の圧縮弾性モジュール、1
9.7〜25容量%の開放孔空隙率、3nPm以下のガ
ス透過性および<1,471.5Paの水素拡散性を有
している。ガラス製造装置の内のここでの興味の対象部
分は、下部域にある、大型寸法のレンガで内張りされて
いる鋼鉄製槽である。このものは、液体の錫で満たされ
た槽として使用される。溶融した液状ガラスがその錫の
上に注ぎ込まれ、錫浴の表面に広がりそして薄く幅広の
帯状物として錫浴の上から剥ぎ取られる。この様に公知
の板ガラスは製造される。板ガラスは約15% のNa2
Oを含有している。ガラスと液状錫との間の接触面で液
状金属中にNa2 Oが拡散する。錫浴中にナトリウムと
原子状酸素が溶解存在する。錫中へのナトリウムおよび
原子状酸素の溶解は温度に左右される。板ガラスを製造
する場合には装置中を測定場所次第で1200〜600
℃の程度の温度が支配している。錫浴中の熱的におよび
機械的に誘導される液状錫の流れのために、耐火レンガ
のブロック状基礎物質の、錫浴との接触面にナトリウム
を含有する錫の部分が生じる。例えば錫と耐火レンガの
耐火材料との間でナトリウムが交換される。原子状ナト
リウムが耐火材料中に浸入し、そこで初めて耐火レンガ
のガラス相の二酸化珪素と反応して酸化ナトリウムを生
じる。二酸化珪素含有相の還元によって耐火レンガの還
元された部分が灰色乃至黒色に変色する。
の耐火レンガは1000mmの長さ、600mmの幅お
よび300mmの高さを有し得る。このものは種々の粒
度分布の耐火粒子、粘土およびアルミノ珪酸アルカリで
構成されている。焼いた後に鉱物学的に見て主としてム
ライト(Mullit)、多少のクリストバライトおよ
びガラス相が存在している。かゝる耐火レンガのガラス
相の割合は酸化ナトリウムおよび−カルシウムの含有量
によって測定される。これらの酸化物はガラス相の化学
組成に同様に本質的な影響を及ぼす。耐火レンガの表面
近くの層中の金属ナトリウムが攻撃する場合にアルミノ
珪酸アルカリ──霞石 (Nephelin) または曹長石(Albi
t) ──が形成される。霞石の熱膨張係数はムライトの
膨張係数の約3倍大きい。それ故に錫浴と接触する表面
の近くにある耐火レンガ中の層が増大したり、成長した
りする。この場合にはこの層は、耐火レンガが厳密な平
行六面体の形態であるために互いに合わさって支え合っ
ている。相応する応力が生じる。
された耐火レンガ表面の合わさった互いの間の隙間をで
きるだけ小さく、かつ従って緊密に保ち、それによって
液状の錫がこの隙間を通って下方に貫流することなく、
耐火レンガを取付けた鋼鉄製槽から剥げ落ちるのを防止
する必要がある。隙間への液状錫の侵入は確実にかつ全
ての場合には回避することができないので、侵入する錫
を固体状態に変えるために鋼鉄製槽は冷却される。
が体積増大することによって、錫浴と接触する表面の角
および辺の領域に生じるこの層の域で剥落が生じる。耐
火レンガのセラミック材料は錫よりも小さい比重を有し
ているので、錫浴中の耐火レンガの剥落物が浮き上が
る。これはガラス製造の際に製造の顕著な妨害となる。
明細書から、その層中に耐火レンガの材料に比較して減
少されたAl2 O3 供給量および増加されたアルカリ金
属−および珪酸供給量によって、釉性層形成傾向があり
かつ錫浴からのNaの捕捉物質として作用する遮断層を
基礎物質の表面の上に形成する為に、錫浴と接触するブ
ロック状基礎物質の、錫浴と接触する表面がアルカリ珪
酸塩を含有する層を有している耐火レンガが公知であ
る。錫浴のための内張りとして使用する際に剥落現象を
抑制するために、長石の形成または長石代替物の形成が
著しく減少される。錫浴と接触する基礎物質表面に、要
するに、基礎物質の側面域の上および場合によっては該
側面域を超えた少なくとも主表面に一つの被覆物を設け
ることによって該被覆物から最終的に薄い釉性層が形成
される。アルカリは融剤として、特に好ましくは多量の
SiO2 と組合せて使用される。被覆物は最も簡単な形
では、ドクターブレードでの塗布物、噴霧塗装物等の塗
布物より成る。被覆物から生ずる釉性層はmm単位の厚
さであるが表面の孔に確実に係留されているべきであ
る。釉性層の形成は特に有利であり、これは被覆物の薄
い層中のアルカリおよび珪酸の供給量を多くすることに
よって可能となり、それと共に、釉薬材料──いわゆる
オタマジャクシ状物(Kaulquappen)──が
剥離しそして錫浴に浮遊するのを避けるのに十分な薄い
厚さでしか達成できない。被覆物およびそれから生じる
釉性層が原子状ナトリウムに対して捕捉剤としておよび
遮断層として作用し、その結果ナトリウムは錫浴から確
かに被覆物の層または釉性層中に移動できるが、基礎物
質の材料の深部のマトリックス域には移動できない。遮
断層の作用は、被覆物を塗布する際に開放孔が充填され
そしてその限りにおいて機械的な遮断効果が達成される
ことに基づいている。従って、同時に被覆物は基礎物質
の表面の孔に強固に係留される。従来技術においては剥
落しそして錫浴中に浮遊する層片にとって通例であった
様な寸法の層も被覆物を薄い層に限定することによって
避けられる。しかしながらこの層の適用は、耐火レンガ
の製造コストを高くする追加的な加工段階である。ま
た、生じる釉性層の厚さも制御することが困難である。
材料──いわゆるオタマジャクシ状物──の剥離−およ
び錫浴への浮遊傾向を十分に減少させて耐火レンガを従
来技術に比較して長い寿命を可能とする冒頭に記載の種
類の大型寸法の耐火レンガを提供することである。
の種類の大型寸法の耐火レンガにおいて本発明に従っ
て、材料が>65重量%のSiO2 および<35重量%
のAl2 O3 を含有する<0.075mmの細粒領域を
有し、この細粒領域はAl2 O3 供給量の減少およびア
ルカリ金属−および珪酸供給量の増加によってこの細粒
領域においてガラス相を形成するのに役立っているこ
と、およびこの材料が<65重量%のSiO 2 および>
35重量%のAl2 O3 を含有する>1,500mmの
粗粒領域(粗粒領域および中粒領域)を有し、結果とし
てこの粗粒においてガラス相の形成を減少させることに
よって達成される。
よび約35〜5重量%のAl2 O3を含有する>50重
量%の割合の細粒領域を有しているのが有利である。中
でも約35〜65重量%のSiO2 および約65〜35
重量%のAl2 O3 を含有する粗粒領域を有しているの
が有利である。不純物は回避できず、相応して考慮しな
ければならない。
に最初に互いに別々に製造される異なる2種類のフラク
ションを使用するという思想から出発している。これら
は一方が細粒領域でありそしてもう一方が粗粒領域であ
る。これらの両方のフラクションは稼動の際に耐火レン
ガ中に拡散するナトリウムに対して全く別の作用をす
る。
較的に多くそしてAl2 O3 の割合が比較的に少ない。
ここでは、曹長石(Na2 O・Al2 O3 ・6Si
O2 )の比較的に小さい膨張係数(7.3・10
-6K-1)を利用するために曹長石を意図的に形成する。
ガラス槽を稼動する際に相応する温度の影響下ではガラ
ス相が生じ、要するにレンガの表面だけでなくレンガの
中にも影響を及ぼす釉性層が生じる。細粒領域では曹長
石の形成が特に有利であり、霞石の形成が抑制あるいは
遅延される。細粒は粗粒を取り囲みそしてガラス相と一
緒に粗粒の曹長石被覆を形成する。この被覆は稼動条件
の下でナトリウムが粗大粒子中に移動するのを抑制す
る。曹長石被覆はいわばミクロバリヤー相を形成する。
曹長石は1118℃の融点を有しているので、ガラス相
は稼動条件のもとで若干の場所でレンガ中に達し、他の
場所では達しない。曹長石が液体である場所では、どっ
ちにしても妨害しない。他の場所では霞石としての有利
な性質がもたらされる。
的低いSiO2 含有量を有する粗粒を使用する。粗粒の
表面ではその組成のために霞石(Na2 O・Al2 O3
・2SiO2 )が、しかも容積の増加および相応する熱
膨張減少を伴いながら生じる。比較的に高い熱膨張係数
(17.4×10-6K-1)のために霞石の形成はそれ自
体は望ましくないが、最終的には長時間運転の条件のも
とでは避けることができない。粗粒を取り囲む曹長石の
ミクロバリヤー層によって粗粒中へのナトリウムの移動
が著しく抑制される。しかしながら曹長石ミクロバリヤ
ー層で被覆された粗大粒子はナトリウムの移動に対して
防御されている。更に粗粒は細粒によって固定され、剥
離および浮遊が防止される。更に曹長石と長時間運転の
条件のもとで生じる霞石とが互いに存在する。従って、
剥離を抑制するために、比較的に狭くに互いに集まって
いる膨張係数を利用する。
0重量%の割合で細粒領域を含有していてもよい。従っ
て自明な通り、細粒の割合は比較的に多く選択する。一
般にかゝる耐火レンガは約30〜35重量%の細粒成分
を含有している。意図的に選択されるこれらの細粒成分
によって、ナトリウムのためのミクロバリヤー層として
長期間有効に作用させるためには、ガラス相のために沢
山の潜在力を与える。このことから耐火レンガの寿命の
延長が結果として得られる。しかしながら細粒成分は常
に粗粒成分と常に関連付けて使用することが重要であ
る。粗粒を省くことはできない。
の割合で>0.075mm〜<1.500mmの中粒領
域を有していてもよい。本発明によれば実質的に細粒領
域および粗粒領域の相互作用が重要であるにもかかわら
ず、中粒領域を使用することは妨げにならない。しかし
ながら中粒領域はできるだけ少ない量を守るべきであ
る。従って細粒領域と粗粒領域との組合せは当然に生じ
る。
mの中粒領域では40〜65重量%のSiO2 および6
0〜35重量%のAl2 O3 の割合で含有している。中
粒領域は粗粒領域に近いかまたは重なっていてもよい。
中粒領域は強度および空隙率の改善を狙うものである。
中粒領域は細粒領域と粗粒領域との間の緩衝材または遷
移範囲として役立つ。
分で構成することができる。特に、純粋のSiO2 の粘
土より成る成分とアミノ珪酸アルカリより成る別の成分
よりなる。しかしながら別の原料も一緒に組み合わせる
ことが重要であり得る。
分散した状態で含有している場合には、これがSiO2
の豊富なガラス相を形成することを助成する。
は、ブロック状基礎物質をAl2 O 3 −SiO2 系の材
料で形成し、乾燥し、焼き付けそしてブロックゲージ
(Endmass)上で研磨して行なう。その際にこの
材料は最初に別に製造された細粒領域と最初に同様に別
に製造された粗粒領域とで組成され、次いで均一に混合
される。
1ではAl2 O3 の割合は細粒では21重量%で比較的
少なく、そして相応してSiO2 の割合は78%で比較
的に多い。約5%の不純物が存在している。粗粒領域で
はAl2 O3 は比較的に多い割合を選択する。細粒成分
と粗粒成分との比は61:34である。こうして製造さ
れるレンガは優れた冷間耐圧強度(KDF)を有してい
る。レンガ全体中のAl2 O3 の割合は25%で比較的
に少ない。剥離現象の発生傾向は少ない。
の未だ比較的に多いAl2 O3 割合であり、その結果レ
ンガは全体として約35%のAl2 O3 を含有する。
域をほぼ略同じ割合で使用する。これからレンガは約4
0%のAl2 O3 の割合である。このレンガの場合には
SiO2 成分は下方領域にある。このレンガの場合にも
有利にも用途範囲の拡張が可能である。
Claims (10)
- 【請求項1】 錫浴と接触する表面を持つブロック状基
礎物質よりなる、Al2 O3 −SiO2 系の材料よりな
る大型寸法の耐火レンガ、特に錫浴底用レンガにおい
て、材料が>65重量%のSiO2 および<35重量%
のAl2 O3 を含有する<0.075mmの細粒領域を
有し、この細粒領域はAl2 O3 供給量の減少およびア
ルカリ金属−および珪酸供給量の増加によってこの細粒
領域においてガラス相を形成するのに役立っており、お
よびこの材料が<65重量%のSiO2 および>35重
量%のAl2 O3 を含有する>1,500mmの粗粒領
域を有することを特徴とする、上記耐火レンガ。 - 【請求項2】 材料が50〜65重量%、好ましくは約
60重量%の割合で細粒領域を含有している請求項1に
記載の耐火レンガ。 - 【請求項3】 材料が約65〜95重量%のSiO2 お
よび35〜5重量%のAl2 O3 を含有する>50重量
%の割合の細粒領域および約35〜65重量%のSiO
2 および約65〜35重量%のAl2 O3 を含有する粗
粒領域を有する請求項1または2に記載の耐火レンガ。 - 【請求項4】 材料が15重量%まで、特に6重量%の
割合で>0.075〜<1.500mmの中間粒領域を
含有する請求項1〜3のいずれか一つに記載の耐火レン
ガ。 - 【請求項5】 材料が>0.075〜<1.500mm
の中間粒領域に40〜65重量%のSiO2 および60
〜35重量%のAl2 O3 の成分を含有する請求項4に
記載の耐火レンガ。 - 【請求項6】 材料の細粒領域が少なくとも2種類の原
料成分で組成されている請求項1〜5のいずれか一つに
記載の耐火レンガ。 - 【請求項7】 純粋のSiO2 粘土よりなる原料成分と
アルミノ珪酸アルカリよりなる別の原料成分より成る請
求項6に記載の耐火レンガ。 - 【請求項8】 細粒領域が追加的に微細な非晶質SiO
2 を含有する請求項7に記載の耐火レンガ。 - 【請求項9】 ブロック状基礎物質をAl2 O3 −Si
O2 系の材料で形成し、乾燥し、焼き付けそしてブロッ
クゲージ(Endmass)上で研磨して請求項1〜8
のいずれか一つに記載の耐火レンガを製造する方法にお
いて、この材料を>65重量%のSiO2 および<35
重量%のAl2 O3 を含有する<0.075mmの粒度
範囲の最初に別に製造された細粒領域と、<65重量%
のSiO2 および>35重量%のAl2 O3 を含有する
>1,500mmの最初に同様に別に製造された粗粒領
域とで組成し、次いで均一に混合することを特徴とす
る、上記方法。 - 【請求項10】 以下の見かけ重量の原料を使用する: 粘土 ≧500g/L 長石 ≧700g/L ミクロシリカ ≧300g/L 請求項9に記載の方法。
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