JP2974534B2 - 耐火物の製造方法および耐火物 - Google Patents
耐火物の製造方法および耐火物Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば酸化鉄を含むス
ラグを溶融減容化する装置に使用される耐火物の製造方
法および耐火物に関するものである。
ラグを溶融減容化する装置に使用される耐火物の製造方
法および耐火物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化珪素(SiC) および炭素(C) を
含有する酸化アルミニウム(Al2O3) 耐火物が高熱伝導性
を有しているため、幅広い分野で使用されてきた。
含有する酸化アルミニウム(Al2O3) 耐火物が高熱伝導性
を有しているため、幅広い分野で使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した耐
火物を、酸化鉄を含有するスラグを溶融減容化する装置
に使用した場合、炭化珪素が酸化鉄と活発に反応してし
まい、特に、耐火物においては、酸化アルミニウムと炭
化珪素との粒間結合力が極めて弱いため、炭化珪素とス
ラグとが反応すると、耐火物全体が崩壊してしまうとい
う問題があった。
火物を、酸化鉄を含有するスラグを溶融減容化する装置
に使用した場合、炭化珪素が酸化鉄と活発に反応してし
まい、特に、耐火物においては、酸化アルミニウムと炭
化珪素との粒間結合力が極めて弱いため、炭化珪素とス
ラグとが反応すると、耐火物全体が崩壊してしまうとい
う問題があった。
【０００４】そこで、本発明は上記問題を解消し得る耐
火物の製造方法および耐火物を提供することを目的とす
る。
火物の製造方法および耐火物を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の耐火物の製造方法は、炭化珪素が５〜40重
量％、残部が酸化アルミニウムから構成される耐火物材
料を焼成して耐火物を製造する際に、窒素ガス雰囲気下
で加熱して、炭化珪素中に残存する珪素分を窒化させる
ことにより、耐溶融スラグ性を向上させるようにした製
造方法である。
め、本発明の耐火物の製造方法は、炭化珪素が５〜40重
量％、残部が酸化アルミニウムから構成される耐火物材
料を焼成して耐火物を製造する際に、窒素ガス雰囲気下
で加熱して、炭化珪素中に残存する珪素分を窒化させる
ことにより、耐溶融スラグ性を向上させるようにした製
造方法である。
【０００６】また、上記課題を解決するため、本発明の
耐火物は、上記製造方法により製造される耐火物であっ
て、この耐火物の断面において、Si2ON2がＸ線回折測定
における半値幅法でその存在量が５％未満であるもので
ある。
耐火物は、上記製造方法により製造される耐火物であっ
て、この耐火物の断面において、Si2ON2がＸ線回折測定
における半値幅法でその存在量が５％未満であるもので
ある。
【０００７】さらに、上記課題を解決するため、本発明
の耐火物は、上記の耐火物において、炭素の含有量が25
重量％以下となるようにしたものである。
の耐火物は、上記の耐火物において、炭素の含有量が25
重量％以下となるようにしたものである。
【０００８】
【作用】上記の耐火物の製造方法およびこの製造方法に
より製造された耐火物によると、耐火物原料の炭化珪素
中に含まれている残留珪素を、窒素ガス中で焼成した際
に、窒化珪素となし、すなわちAl2O3 −Si3N4 −SiC と
いう強固な粒間結合力を発現させることができ、耐火物
の長寿命化を図ることができる。
より製造された耐火物によると、耐火物原料の炭化珪素
中に含まれている残留珪素を、窒素ガス中で焼成した際
に、窒化珪素となし、すなわちAl2O3 −Si3N4 −SiC と
いう強固な粒間結合力を発現させることができ、耐火物
の長寿命化を図ることができる。
【０００９】また、上記の耐火物の構成によると、炭素
の含有量を25重量％以下としたので、耐火物の曲げ強度
の低下を防止することができる。
の含有量を25重量％以下としたので、耐火物の曲げ強度
の低下を防止することができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の製造方法の一実施例について
説明する。本実施例における耐火物の製造方法は、炭化
珪素(SiC) が５〜40重量％と、残部が酸化アルミニウム
(Al2O3) により構成される耐火物材料を焼成して耐火物
を得る際に、窒素ガス(N2)雰囲気下で加熱し、炭化珪素
中に残存する珪素(Si)分を窒化させて窒化珪素(Si3N4)
となし、耐溶融スラグ性の向上を図った耐火物を得る方
法である。
説明する。本実施例における耐火物の製造方法は、炭化
珪素(SiC) が５〜40重量％と、残部が酸化アルミニウム
(Al2O3) により構成される耐火物材料を焼成して耐火物
を得る際に、窒素ガス(N2)雰囲気下で加熱し、炭化珪素
中に残存する珪素(Si)分を窒化させて窒化珪素(Si3N4)
となし、耐溶融スラグ性の向上を図った耐火物を得る方
法である。
【００１１】以下、具体例をついて説明する。電融アル
ミニウム（粒度100 〜3000μm ）と、炭化珪素（粒度20
0 μm ，残留珪素（Si）≒５重量％）と、土状黒鉛（粒
度３μm ）とを、それぞれ所定の割合で混合し、エタノ
ール中でボールミルにより48時間混合し、そして乾燥し
た後、この混合した材料を、乾式ボールミルにて24時間
解砕して原料を得た。
ミニウム（粒度100 〜3000μm ）と、炭化珪素（粒度20
0 μm ，残留珪素（Si）≒５重量％）と、土状黒鉛（粒
度３μm ）とを、それぞれ所定の割合で混合し、エタノ
ール中でボールミルにより48時間混合し、そして乾燥し
た後、この混合した材料を、乾式ボールミルにて24時間
解砕して原料を得た。
【００１２】そして、この原料をゴム型に入れ、1500kg
f/cm2 の圧力で、湿式冷間静水圧加圧成形（CIP 成形）
を行い、50×90×130 mmの成形体を製作した。得られた
成形体を各種雰囲気中（大気中、窒素ガス中、アルゴン
ガス中）で、1600℃×２時間の焼成を施し、これら各成
形体について評価を行った。
f/cm2 の圧力で、湿式冷間静水圧加圧成形（CIP 成形）
を行い、50×90×130 mmの成形体を製作した。得られた
成形体を各種雰囲気中（大気中、窒素ガス中、アルゴン
ガス中）で、1600℃×２時間の焼成を施し、これら各成
形体について評価を行った。
【００１３】評価方法としては、ＪＩＳ：Ｒ２６１８に
よる室温下での熱伝導率の測定、および溶融スラグの浸
漬前後の曲げ試験を採用した。なお、溶融スラグとして
は、SiO2；31.4重量％，CaO ；34.5重量％，Al2O3 ；2
4.1重量％，Fe2O3 ；10重量％から成るものを使用し
た。また、浸漬条件は、大気中で、1400℃×２時間とし
た。
よる室温下での熱伝導率の測定、および溶融スラグの浸
漬前後の曲げ試験を採用した。なお、溶融スラグとして
は、SiO2；31.4重量％，CaO ；34.5重量％，Al2O3 ；2
4.1重量％，Fe2O3 ；10重量％から成るものを使用し
た。また、浸漬条件は、大気中で、1400℃×２時間とし
た。
【００１４】さらに、評価に供する成形体すなわちテス
トピースは、熱伝導率測定においては、40×80×114 mm
の形状のもの、曲げ試験においては、10×10×50mmの形
状のものをそれぞれ使用した。また、曲げ試験条件は、
３点曲げとし、支点間距離が30mmで、クロスヘッド速度
を0.5 mm／min とした。
トピースは、熱伝導率測定においては、40×80×114 mm
の形状のもの、曲げ試験においては、10×10×50mmの形
状のものをそれぞれ使用した。また、曲げ試験条件は、
３点曲げとし、支点間距離が30mmで、クロスヘッド速度
を0.5 mm／min とした。
【００１５】なお、スラグの溶融減容化する装置に用い
られるための条件としては、曲げ強度が、1.5 kgf/mm2
以上であり、スラグ浸漬後においても、1.0 kgf/mm2 以
上であること、および熱伝導率が５Ｗ／m・k 以上である
ことが挙げられる。
られるための条件としては、曲げ強度が、1.5 kgf/mm2
以上であり、スラグ浸漬後においても、1.0 kgf/mm2 以
上であること、および熱伝導率が５Ｗ／m・k 以上である
ことが挙げられる。
【００１６】上記条件のもとで行った試験結果を下記の
［表１］に示す。
［表１］に示す。
【００１７】
【表１】 ［表１］から下記のことがよく分かる。酸化アルミニウ
ムが100 ％であるピース番号１の耐火物は、熱伝導率が
低く、実用に耐えない。
ムが100 ％であるピース番号１の耐火物は、熱伝導率が
低く、実用に耐えない。
【００１８】また、焼成する雰囲気を種々変えた場合、
すなわち大気中で焼成した場合には、ピース番号９にて
示すように、炭素の酸化、炭化珪素の酸化により、熱伝
導率が極めて低くなり、またピース番号８，10に示すよ
うに、真空中およびアルゴン中で焼成した場合には、室
温強度が低くなる。
すなわち大気中で焼成した場合には、ピース番号９にて
示すように、炭素の酸化、炭化珪素の酸化により、熱伝
導率が極めて低くなり、またピース番号８，10に示すよ
うに、真空中およびアルゴン中で焼成した場合には、室
温強度が低くなる。
【００１９】また、炭化珪素の含有量は、５〜40重量％
が望ましく、添加量が５重量％未満の場合には、ピース
番号１，２に示すように、熱伝導率が低くなってしま
い、逆に、40重量％を越えた場合には、ピース番号16に
示すように、スラグ浸漬後の曲げ強度が著しく低下して
しまう。
が望ましく、添加量が５重量％未満の場合には、ピース
番号１，２に示すように、熱伝導率が低くなってしま
い、逆に、40重量％を越えた場合には、ピース番号16に
示すように、スラグ浸漬後の曲げ強度が著しく低下して
しまう。
【００２０】なお、炭化珪素を添加しない場合、ピース
番号４にて示すように、曲げ強度が著しく低くなる。ま
た、炭素に関しては、25重量％以下が望ましく、25重量
％を越えると、耐火物自体の曲げ強度が低下してしま
う。
番号４にて示すように、曲げ強度が著しく低くなる。ま
た、炭素に関しては、25重量％以下が望ましく、25重量
％を越えると、耐火物自体の曲げ強度が低下してしま
う。
【００２１】なお、炭素は、ピース番号14に示すよう
に、繊維状であっても差し支えない。また、導入する雰
囲気の圧力は、ピース番号11と12とを比較して分かるよ
うに、耐火物自身の物性には、全く影響しない。
に、繊維状であっても差し支えない。また、導入する雰
囲気の圧力は、ピース番号11と12とを比較して分かるよ
うに、耐火物自身の物性には、全く影響しない。
【００２２】上述した以外の番号のテストピースについ
ては、本発明の範囲であり、熱伝導率および曲げ強度の
点で、スラグの溶融減容化する装置に、充分使用し得る
耐火物である。勿論、ヒース番号11,12 および14につい
ても、本発明の範囲である。
ては、本発明の範囲であり、熱伝導率および曲げ強度の
点で、スラグの溶融減容化する装置に、充分使用し得る
耐火物である。勿論、ヒース番号11,12 および14につい
ても、本発明の範囲である。
【００２３】ところで、焼成前と焼成後に検出される物
質を調べた結果を下記の［表２］に示す。また、この
［表２］には、各テストピースをＸ線回折測定により得
られたSi2ON2の存在量を示す。
質を調べた結果を下記の［表２］に示す。また、この
［表２］には、各テストピースをＸ線回折測定により得
られたSi2ON2の存在量を示す。
【００２４】
【表２】 この［表２］および［表１］から明らかなように、炭化
珪素の含有量が、４〜50重量％の範囲を越えると、Si2O
N2の存在量が５％未満となる。したがって、本発明の範
囲内であるためには、Si2ON2の存在量が５％未満である
ことが条件となる。
珪素の含有量が、４〜50重量％の範囲を越えると、Si2O
N2の存在量が５％未満となる。したがって、本発明の範
囲内であるためには、Si2ON2の存在量が５％未満である
ことが条件となる。
【００２５】また、上記製造方法により、製造した耐火
物を、実際のスラグの溶融減容化する装置に適用し、そ
の状態を観察した結果を、下記の［表３］に示す。な
お、溶融条件は、スラグの塩基度が1.1 、溶融温度が14
00℃、連続運転時間は14日とした。
物を、実際のスラグの溶融減容化する装置に適用し、そ
の状態を観察した結果を、下記の［表３］に示す。な
お、溶融条件は、スラグの塩基度が1.1 、溶融温度が14
00℃、連続運転時間は14日とした。
【００２６】
【表３】 この［表３］から分かるように、本発明に係る耐火物
を、実際の溶融減容化する装置に使用した場合でも、そ
の使用前の強度と使用後の強度とに、殆ど差が無く、し
たがって非常に耐火物として適している。
を、実際の溶融減容化する装置に使用した場合でも、そ
の使用前の強度と使用後の強度とに、殆ど差が無く、し
たがって非常に耐火物として適している。
【００２７】このように、本実施例における耐火物によ
ると、耐火物原料の炭化珪素中に含まれている残留珪素
を、窒素ガス中で焼成して窒化珪素としたので、Al2O3
−Si 3N4 −SiC という強固な粒間結合力を発現させるこ
とができ、したがって耐火物の長寿命化を図ることがで
きる。
ると、耐火物原料の炭化珪素中に含まれている残留珪素
を、窒素ガス中で焼成して窒化珪素としたので、Al2O3
−Si 3N4 −SiC という強固な粒間結合力を発現させるこ
とができ、したがって耐火物の長寿命化を図ることがで
きる。
【００２８】すなわち、従来から使用されている安価な
原料を使用して、非常に優れた物性を有する耐火物を得
ることができる。
原料を使用して、非常に優れた物性を有する耐火物を得
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明の耐火物の製造方法
および耐火物の構成によると、耐火物原料の炭化珪素中
に含まれている残留珪素を、窒素ガス中で焼成して窒化
珪素となしたので、Al2O3 −Si3N4 −SiC という強固な
粒間結合力を発現させることができ、したがって溶融ス
ラグ中の耐火物の強度低下を防止することができ、その
長寿命化を図ることができる。また、耐火物の炭素の含
有量を25重量％以下にしたので、耐火物の曲げ強度の低
下を防止することができる。
および耐火物の構成によると、耐火物原料の炭化珪素中
に含まれている残留珪素を、窒素ガス中で焼成して窒化
珪素となしたので、Al2O3 −Si3N4 −SiC という強固な
粒間結合力を発現させることができ、したがって溶融ス
ラグ中の耐火物の強度低下を防止することができ、その
長寿命化を図ることができる。また、耐火物の炭素の含
有量を25重量％以下にしたので、耐火物の曲げ強度の低
下を防止することができる。
【００３０】すなわち、従来から使用されている安価な
原料を使用して、非常に優れた物性を有する耐火物を得
ることができる。
原料を使用して、非常に優れた物性を有する耐火物を得
ることができる。
Claims (3)
- 【請求項１】炭化珪素が５〜40重量％、残部が酸化アル
ミニウムから構成される耐火物材料を焼成して耐火物を
製造する際に、窒素ガス雰囲気下で加熱して、炭化珪素
中に残存する珪素分を窒化させることにより、耐溶融ス
ラグ性を向上させたことを特徴とする耐火物の製造方
法。 - 【請求項２】請求項１記載の製造方法により製造される
耐火物であって、この耐火物の断面において、Si2ON2が
Ｘ線回折測定における半値幅法でその存在量が５％未満
であることを特徴とする耐火物。 - 【請求項３】請求項２に記載の耐火物であって、炭素の
含有量が25重量％以下であることを特徴とする耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077282A JP2974534B2 (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 耐火物の製造方法および耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5077282A JP2974534B2 (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 耐火物の製造方法および耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06293559A JPH06293559A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2974534B2 true JP2974534B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=13629519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5077282A Expired - Fee Related JP2974534B2 (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 耐火物の製造方法および耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2974534B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108863321B (zh) * | 2018-07-10 | 2021-01-01 | 武汉科技大学 | 一种氧化铝-碳氮化硅复相防弹陶瓷及其制备方法 |
-
1993
- 1993-04-05 JP JP5077282A patent/JP2974534B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06293559A (ja) | 1994-10-21 |
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