JP2980816B2 - Sintered clinker for refractories and method for producing the same - Google Patents
Sintered clinker for refractories and method for producing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、耐火物を製造する際の
主原料となるクリンカーに関するもので、耐食性が要求
される耐火物の製造に適した燒結クリンカーを提供す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a clinker which is a main raw material for producing a refractory, and provides a sintered clinker suitable for producing a refractory requiring corrosion resistance.
【0002】[0002]
【従来の技術】酸化クロム、酸化ジルコニウム及び酸化
アルミニウムは、それぞれ比較的耐熱性、耐食性に優れ
た材料であるが、次のような問題があることが知られて
いる。酸化クロムは融点が非常に高く揮発し易いため、
組織的に緻密な燒結体を酸化雰囲気下で焼成して製造す
ることは困難である。このため、これを耐火物原料とし
て用いた場合、その耐食性は優れているが、スラグの浸
透により組成が変化し、組成変化が生じたところの境界
で構造スポーリングを引き起こす欠点がある。酸化ジル
コニウムは、相転移によって異常膨張を引き起こす欠点
がある。これについては、燒結体を製造する際にCaO
及び/又はMgOを添加して当該成分を部分安定化し、
その異常膨張を制御している。しかし、このように部分
安定化された燒結体を原料とする耐火物を高温下で長期
間使用すると、添加成分が分離して相転移を起こし易く
なる。例え相転移が起こらなくても、添加成分の影響で
耐食性は低下する。酸化アルミニウムは、耐熱性に優れ
ているものの、これを原料とする耐火物を石灰共存雰囲
気下で使用すると、石灰と当該成分が反応して低融点物
質を生成するため、その耐食性を著しく低下させる。2. Description of the Related Art Chromium oxide, zirconium oxide and aluminum oxide are materials having relatively excellent heat resistance and corrosion resistance, but are known to have the following problems. Chromium oxide has a very high melting point and is easy to volatilize,
It is difficult to produce an organically dense sintered body by firing it in an oxidizing atmosphere. For this reason, when this is used as a refractory raw material, its corrosion resistance is excellent, but there is a drawback that the composition changes due to slag penetration and structural spalling occurs at the boundary where the composition change occurs. Zirconium oxide has the disadvantage of causing abnormal expansion due to phase transition. In this regard, when producing a sintered body, CaO
And / or adding MgO to partially stabilize the component,
The abnormal expansion is controlled. However, when a refractory made of the sintered material partially stabilized as described above is used at a high temperature for a long period of time, the added components are separated and a phase transition easily occurs. Even if phase transition does not occur, the corrosion resistance is reduced due to the influence of the added components. Although aluminum oxide is excellent in heat resistance, when a refractory made from this is used in a lime coexisting atmosphere, lime and the component react to form a low-melting substance, so that the corrosion resistance is significantly reduced. .
【0003】上述した如く前記の各成分を個々に使用し
た場合には問題があるため、特開昭49−61211号
(従来技術1)に示される如く、これらの各成分を混合
したものを電気炉において溶融して電融クリンカーを製
造し、これを耐食性の要求される耐火物のクリンカーと
して使用している。しかし、これらの成分はかなり融け
難い材料であるため、その融点を下げるために酸化ナト
リウムなどのフラックス成分を溶融時に添加しており、
結果として製品耐火物の耐食性を低下させる原因となっ
ている。一方焼結法においては、特開昭62−2607
67号(従来技術2)に示される如く、アルミナ−クロ
ミア、ジルコニア−アルミナ−シリカ、ジルコニア−ア
ルミナ、又はアルミナ−クロミア−ジルコニア系の耐火
物が開示されている。しかし、これらの耐火物はそれな
りの耐食性を有しているものの、その耐食性の度合は必
ずしも高いものではない。[0003] As described above, there is a problem when each of the above components is used individually. Therefore, as shown in JP-A-49-61211 (prior art 1), a mixture of these components is used as an electric power. It is melted in a furnace to produce an electrofused clinker, which is used as a clinker for a refractory requiring corrosion resistance. However, since these components are materials that are hard to melt, flux components such as sodium oxide are added at the time of melting to lower the melting point,
As a result, the corrosion resistance of the product refractory is reduced. On the other hand, in the sintering method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-2607
No. 67 (prior art 2) discloses alumina-chromia, zirconia-alumina-silica, zirconia-alumina, or alumina-chromia-zirconia refractories. However, although these refractories have a certain level of corrosion resistance, their degree of corrosion resistance is not always high.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術1
に示されるような耐食性に悪影響を与えるフラックス成
分を添加することなく、焼結法を用いて製造される耐食
性に優れた耐火物用焼結クリンカー及びその製造方法を
提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to the prior art 1
It is an object of the present invention to provide a sintered clinker for refractories which is manufactured by using a sintering method without adding a flux component which adversely affects the corrosion resistance as described in (1) and a method for manufacturing the same.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明にかかわる耐火物
用燒結クリンカーは、Cr2 O3 30〜61重量%、A
l2 O3 7〜30重量%、ZrO2 10〜45重量%お
よびSiO2 10〜30重量%を含み、これら成分の合
計含有量が96重量%以上で、SiO2 対アルカリ金属
酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の合計量との重量比
率が20:1以上である化学組成を有し、且つ化合物と
してのムライト相を含まない燒結体であることを特徴と
する。The sintered clinker for refractories according to the present invention comprises 30 to 61% by weight of Cr 2 O 3 ,
l 2 O 3 7 to 30 wt%, wherein the ZrO 2 10 to 45 wt% and SiO 2 10 to 30 wt%, a total content of these components is 96 wt% or more, SiO 2 to alkali metal oxide and alkaline The sintered body has a chemical composition in which the weight ratio with respect to the total amount of the earth metal oxides is 20: 1 or more and does not contain a mullite phase as a compound.
【0006】また本発明に関わる化合物としてのムライ
ト相を含まない耐火物用燒結クリンカーの製造方法は、
平均粒径15μm以下の酸化クロム原料、平均粒径45
μm以下のジルコン原料、平均粒径150μm以下の部
分安定化ジルコニア原料、平均粒径150μm以下の酸
化シリコン原料、平均粒径5μm以下の酸化アルミニウ
ム原料、及び珪酸質粘土よりなる群から選ばれる原料
を、焼成後の化学組成がCr2 O3 30〜61重量%、
Al2 O3 7〜30重量%、ZrO2 10〜45重量%
及びSiO2 10〜30重量%を含み、且つこれら成分
の合計含有量が96重量%以上で、SiO2 対アルカリ
金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物の重量比率が2
0:1以上となるように混合した粉末に、必要に応じて
成形用可塑剤を加えて成形し、当該成形体を1,600
℃〜1,850℃の温度条件下、酸化雰囲気中で焼成す
ることを特徴とする。Further, a method for producing a sintered clinker for a refractory which does not contain a mullite phase as a compound according to the present invention comprises:
Chromium oxide raw material with an average particle size of 15 μm or less, average particle size of 45
A raw material selected from the group consisting of a zircon raw material having a particle size of at most 150 μm, a partially stabilized zirconia raw material having an average particle size of at most 150 μm, a silicon oxide raw material having an average particle size of at most 150 μm, an aluminum oxide raw material having an average particle size of at most 5 μm, and siliceous clay. The chemical composition after firing is 30 to 61% by weight of Cr 2 O 3 ,
Al 2 O 3 7~30 wt%, ZrO 2 10 to 45 wt%
And it includes SiO 2 10 to 30 wt%, and at 96 wt% or more total content of these components, the weight ratio of SiO 2 to alkali metal oxide and alkaline earth metal oxides is 2
If necessary, a molding plasticizer is added to the powder mixed so that the ratio becomes 0: 1 or more, and the mixture is molded.
It is characterized in that it is fired in an oxidizing atmosphere under a temperature condition of 1 to 1,850 ° C.
【0007】即ち本発明による焼結クリンカーは、Cr
2 O3 、Al2 O3 、ZrO2 及びSiO2 から成る4
成分を必要不可欠な成分として含み、かつ化合物として
のムライト相を含まない焼結体であることを特徴とする
もので、更に詳述すれば、その焼結体は、単斜晶系のZ
rO2 、Cr2 O3 −Al2 O3 の固溶体、SiO2−
Al2 O3 −Cr2 O3 の非晶質相及びクリストバライ
ト(SiO2 )で構成されている。従って、当該焼結ク
リンカーは、従来技術2に示されるものとは本質的に異
なっていると云うことができる。That is, the sintered clinker according to the present invention comprises Cr
4 consisting of 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 and SiO 2
It is characterized by being a sintered body containing a component as an indispensable component and containing no mullite phase as a compound. To be more specific, the sintered body is a monoclinic Z
rO 2 , Cr 2 O 3 —Solid solution of Al 2 O 3 , SiO 2 −
It is composed of an amorphous phase of Al 2 O 3 —Cr 2 O 3 and cristobalite (SiO 2 ). Therefore, it can be said that the sintered clinker is essentially different from that shown in the prior art 2.
【0008】図1[出典:The American Ceramic Socie
ty, Inc.編 "Phase Diagram ForCeramist" Vol.II, Fi
g.2583, 163 (1969)]に示すCr2 O3 、Al2 O3 、
SiO2 の3成分系における相関係状態図によれば、こ
れらの成分が相互に干渉して反応し、化合物としてのム
ライト(3Al2 O3 ・2SiO2 )の相が形成され、
その他のAl2 O3 とCr2 O3 は完全固溶状態にある
ことが分かる。FIG. 1 [Source: The American Ceramic Socie
ty, Inc. "Phase Diagram ForCeramist" Vol.II, Fi
g.2583, 163 (1969)], Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 ,
According to the phase relationship diagram in the three-component system of SiO 2 , these components interfere with each other and react to form a mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) phase as a compound,
It can be seen that the other Al 2 O 3 and Cr 2 O 3 are in a completely solid solution state.
【0009】更に、図2[出典:The American Ceramic
Society, Inc.編 "Phase DiagramFor Ceramist" Vol.I
I, Fig.2585(A) 164 (1969)]に示すCr2 O3 、Al2
O3 、SiO2 の3成分系における相関係等温断面図
及び図3[出典:The Ameri-can Ceramic Society, In
c. 編 "Phase Diagram For Ceramist" Vol. I, Fig. 77
2, 262 (1964)]に示すZrO2 、Al2 O3 、SiO2
の3成分系における相関係状態図においても、その殆
どの組成域にムライト(3Al2 O3 ・2SiO2 )の
相が形成されていることが認められる。FIG. 2 [Source: The American Ceramic]
Society, Inc. “Phase DiagramFor Ceramist” Vol.I
I, Fig.2585 (A) 164 ( 1969)] are shown Cr 2 O 3, Al 2
Phase relation isothermal cross-sectional view in O 3 and SiO 2 ternary system and FIG. 3 [Source: The Ameri-can Ceramic Society, In
c. Compilation "Phase Diagram For Ceramist" Vol. I, Fig. 77
2, 262 (1964)], ZrO 2 , Al 2 O 3 , SiO 2
Also in the phase relation diagram in the three-component system, it is recognized that a mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) phase is formed in most of the composition range.
【0010】しかし、本発明の研究過程で行なったデフ
ラクトメ−タによる解析の結果、本発明の化学組成を持
つ焼結クリンカー中には、単斜晶系のZrO2 、Cr2
O3−Al2 O3 の固溶体、更には少量のクリストバラ
イト(SiO2 )が同定されたが、ムライト(3Al2
O3 ・2SiO2 )の相は上記の一般的常識に反して存
在しないことが認められた。However, as a result of analysis by a defractometer carried out in the course of the research of the present invention, monoclinic ZrO 2 and Cr 2 were contained in the sintered clinker having the chemical composition of the present invention.
A solid solution of O 3 —Al 2 O 3 and a small amount of cristobalite (SiO 2 ) were identified, but mullite (3Al 2
It has been found that the phase of O 3 .2SiO 2 ) does not exist contrary to the above common general knowledge.
【0011】更に、図4の走査型電子顕微鏡写真に示す
如く、本発明による焼結クリンカーの微細組織を調べる
と、その大部分はZrO2 の粒状結晶(白色部分)、C
r2O3 −Al2 O3 の固溶体の柱状結晶(灰色部分)
及びそれらの粒間を埋める物質(黒色部分)から成って
いた。また粒間を埋める物質について特性X線分析を行
なったところSiO2 、Cr2 O3 、Al2 O3 から成
る非晶質物質で構成されていることが判明した。すなわ
ち本発明においては、一部にクリストバライト(SiO
2 )が存在するものの、その他の箇所では溶損抵抗性に
優れた機能を持つZrO2 とCr2 O3 が単独もしくは
他成分と共存して存在しているため、外来浸食成分に対
して優れた抵抗性を持ち得ることを見出した。これにつ
いては、本発明で特定される4成分系の化学組成範囲に
おいては、焼結時に高温下で生じた融液から冷却過程で
生じる固相の中に、上述のSiO2 、Cr2 O3 、Al
2O3 の3成分から成る非晶質相を析出する独特の現象
を示すことによるものと考えられる。Further, as shown in the scanning electron micrograph of FIG. 4, when the microstructure of the sintered clinker according to the present invention was examined, most of the microstructure was ZrO 2 granular crystals (white part), Cr
r 2 O 3 -Al 2 O 3 of columnar crystals of a solid solution (gray area)
And a substance (black portion) that fills the space between the grains. Characteristic X-ray analysis of the substance filling the spaces between the grains revealed that the substance was composed of an amorphous substance composed of SiO 2 , Cr 2 O 3 , and Al 2 O 3 . That is, in the present invention, cristobalite (SiO
2 ) exists, but ZrO 2 and Cr 2 O 3, which have excellent resistance to erosion resistance, exist alone or coexist with other components in other places, so they are excellent against foreign erosion components. It has been found that it can have resistance. Regarding this, in the chemical composition range of the four-component system specified in the present invention, the above-mentioned SiO 2 and Cr 2 O 3 are contained in a solid phase generated in a cooling process from a melt generated at a high temperature during sintering. , Al
This is considered to be due to a unique phenomenon of depositing an amorphous phase composed of three components of 2 O 3 .
【0012】以下に、本発明においての各成分について
数値限定した理由を述べる。 (1)Cr2 O3 の含有量:30重量%未満では耐食性
が低下する。61重量%を越えるとクリンカーの焼結性
が低下し、緻密な焼結性が得られないため、スラグ等の
外来成分の浸食が激しい。 (2)Al2 O3 の含有量:7重量%未満ではジルコン
の解離促進効果が少なく、クリンカーの見掛け気孔率が
上昇し、耐食性が低下する。30重量%を越えると耐食
性が低下する。 (3)ZrO2 の含有量:10重量%未満ではジルコン
の分解によるクリンカーの緻密化を生じない。45重量
%を越えると耐食性が低下する。 (4)SiO2 の含有量:10重量%未満ではジルコン
の分解あるいはSiO2 の添加効果によるクリンカーの
緻密化を生じない。30重量%を越えると耐食性が低下
する。 (5)前記成分の合計含有量:96重量%未満では、混
入する不純物あるいは夾雑物により低融点物質が生成
し、耐食性が低下する。 (6)アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物
の合計量:SiO2 対アルカリ金属酸化物及びアルカリ
土類金属酸化物の合計量の重量比率が20:1以下とな
ると、局部的に低融点物質が生成し耐食性が低下する。The reasons for limiting the numerical values of each component in the present invention will be described below. (1) When the content of Cr 2 O 3 is less than 30% by weight, the corrosion resistance decreases. If it exceeds 61% by weight, the sinterability of the clinker decreases, and dense sinterability cannot be obtained, so that erosion of foreign components such as slag is severe. (2) When the content of Al 2 O 3 is less than 7% by weight, the effect of promoting dissociation of zircon is small, the apparent porosity of the clinker increases, and the corrosion resistance decreases. If it exceeds 30% by weight, the corrosion resistance decreases. (3) When the content of ZrO 2 is less than 10% by weight, densification of the clinker due to decomposition of zircon does not occur. If it exceeds 45% by weight, the corrosion resistance decreases. (4) When the content of SiO 2 is less than 10% by weight, decomposition of zircon or densification of the clinker due to the effect of adding SiO 2 does not occur. If it exceeds 30% by weight, the corrosion resistance decreases. (5) When the total content of the components is less than 96% by weight, a low melting point substance is generated due to impurities or contaminants to be mixed in, and the corrosion resistance is reduced. (6) Total amount of alkali metal oxide and alkaline earth metal oxide: locally low when the weight ratio of SiO 2 to the total amount of alkali metal oxide and alkaline earth metal oxide is 20: 1 or less. Melting point substances are formed and the corrosion resistance is reduced.
【0013】上記の各成分の含有量については、Cr2
O3 35〜61重量%、Al2 O310〜30重量%、
ZrO2 20〜45重量%およびSiO2 14〜30重
量%の範囲より選択することが好ましい。また本発明の
焼結クリンカーにおいては、緻密な焼結性を確保するた
め、焼結体の見掛け気孔率を5容量%以下とすることが
望ましい。[0013] For the content of each component of the, Cr 2
O 3 35 to 61 wt%, Al 2 O 3 10 to 30 wt%,
It is preferably selected from the range of ZrO 2 20 to 45 wt% and SiO 2 14 to 30 wt%. Further, in the sintered clinker of the present invention, it is desirable that the apparent porosity of the sintered body is 5% by volume or less in order to secure dense sinterability.
【0014】本発明の焼結クリンカーを製造するための
原材料としては、平均粒径15μm以下の酸化クロム原
料、平均粒径45μm以下のジルコン原料、平均粒径1
50μm以下の部分安定化ジルコニア原料、平均粒径1
50μm以下の酸化シリコン原料、平均粒径5μm以下
の酸化アルミニウム原料、及び珪酸質粘土よりなる群か
ら選ばれる原料が好ましく使用される。これらの原料の
種類と量を適宜選択して、焼成後の化学組成がCr2 O
3 30〜61重量%、Al2 O3 7〜30重量%、Zr
O2 10〜45重量%及びSiO2 10〜30重量%を
含み、且つこれら成分の合計含有量が96重量%以上
で、SiO2 対アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金
属酸化物の合計量との重量比率が20:1以上となるよ
うに混合した粉末に、必要に応じて成形用可塑剤を加え
て成形し、当該成形体を1,600℃〜1,850℃の
温度条件下、酸化雰囲気中で焼成することにより、化合
物としてのムライト相を含まない耐火物用燒結クリンカ
ーが得られる。The raw materials for producing the sintered clinker of the present invention include a chromium oxide raw material having an average particle size of 15 μm or less, a zircon raw material having an average particle size of 45 μm or less, and an average particle size of 1 μm or less.
Partially stabilized zirconia raw material of 50 μm or less, average particle size 1
A raw material selected from the group consisting of a silicon oxide raw material having a particle size of 50 μm or less, an aluminum oxide raw material having an average particle size of 5 μm or less, and a siliceous clay is preferably used. By appropriately selecting the types and amounts of these raw materials, the chemical composition after firing is Cr 2 O
3 30-61 wt%, Al 2 O 3 7~30 wt%, Zr
It contains 10 to 45% by weight of O 2 and 10 to 30% by weight of SiO 2 , and the total content of these components is 96% by weight or more, and the total amount of SiO 2 to alkali metal oxide and alkaline earth metal oxide is A plasticizer for molding is added to the powder mixed so that the weight ratio thereof becomes 20: 1 or more, if necessary, and the molded body is oxidized under a temperature condition of 1,600 ° C. to 1,850 ° C. By firing in an atmosphere, a sintered clinker for refractories not containing a mullite phase as a compound can be obtained.
【0015】表1に示されるように、酸化クロム原料は
Cr2 O3 含有量99%以上の高純度品、酸化アルミニ
ウム原料は99%以上の高純度品、部分安定化ジルコニ
ア原料はZrO2 含有量90%以上の比較的高純度品、
酸化シリコン原料はSiO2含有量90%以上の比較的
高純度品を入手できるので、これら高純度原料のみを用
いて配合することもできるが、ZrO2 供給源として低
純度のジルコン原料を使用することもできる。市販され
ているジルコン原料中のZrO2 は約3分の2で、3分
の1はSiO2 なので、ジルコン原料を使用した場合に
はZrO2 及びSiO2 の両者が供給される。また粘土
は、産地により比率は異なるが、表1に示されるように
SiO2 及びAl2 O3 を含むので、粘土を原料として
使用した場合はSiO2 及びAl2 O3 の両者が供給さ
れる。従って、ZrO2 供給源として表1に示されるよ
うな組成のジルコン原料を使用した場合は、SiO2 供
給源として酸化シリコン原料又は粘土を供給することな
しに本発明で規定する成分比の製品を得ることが可能で
ある(後述の実施例3参照)。またSiO2 供給源とし
て粘土を使用した場合には、酸化シリコン原料を供給す
ることなしに本発明で規定する成分比の製品を得ること
が可能である。As shown in Table 1, the chromium oxide raw material has a high purity of at least 99% Cr 2 O 3 , the aluminum oxide raw material has a high purity of at least 99%, and the partially stabilized zirconia raw material contains ZrO 2. A relatively high-purity product with an amount of 90% or more,
Since a relatively high-purity silicon oxide material having a SiO 2 content of 90% or more can be obtained, the silicon oxide material can be blended using only these high-purity materials, but a low-purity zircon material is used as a ZrO 2 supply source. You can also. Since ZrO 2 in the commercially available zircon raw material is about two- thirds and one-third is SiO 2 , when the zircon raw material is used, both ZrO 2 and SiO 2 are supplied. Although the ratio of clay varies depending on the place of production, as shown in Table 1, since clay contains SiO 2 and Al 2 O 3 , when clay is used as a raw material, both SiO 2 and Al 2 O 3 are supplied. . Therefore, when a zircon raw material having the composition shown in Table 1 is used as a ZrO 2 supply source, a product having a component ratio specified in the present invention can be obtained without supplying a silicon oxide raw material or clay as a SiO 2 supply source. (See Example 3 below). When clay is used as the SiO 2 supply source, it is possible to obtain a product having a component ratio specified in the present invention without supplying a silicon oxide raw material.
【0016】成形用可塑剤には、有機系バインダーと無
機系バインダーがあるが、本発明においては何れでも使
用することができる。有機系バインダーとしてはアクリ
ル系バインダーを使用し、また無機系バインダーとして
は珪酸質の粘土を用いることが望ましい。SiO2 の供
給源として粘土を使用した場合には成形用可塑剤の添加
を必要としない(後述の実施例1,4,5,6参照)。The plasticizer for molding includes an organic binder and an inorganic binder, and any of them can be used in the present invention. It is desirable to use an acrylic binder as the organic binder and to use siliceous clay as the inorganic binder. When clay is used as a source of SiO 2 , it is not necessary to add a plasticizer for molding (see Examples 1, 4, 5, and 6 described later).
【0017】本発明の製品を製造するのに用いられる原
料中には通常少量のアルカリ類が存在するが、焼成後の
クリンカーにおけるSiO2 対アルカリ金属酸化物及び
アルカリ土類金属酸化物の合計量との重量比率が20:
1以上、好ましくは25:1以上となるようにする。表
1に示すように粘土中には比較的多量のアルカリ類が存
在するので、粘土のみを供給源として大量のSiO2 を
配合するのは好ましくない。アルカリ類がこの限度を越
えると、製品耐火物の耐食性を低下させる原因となる。
従って、粘土の供給量は10重量%以下とすることが望
まれる。Although small amounts of alkalis are usually present in the raw materials used to produce the products of the present invention, the total amount of SiO 2 versus alkali metal oxide and alkaline earth metal oxide in the clinker after firing. Is 20:
The ratio is set to 1 or more, preferably 25: 1 or more. As shown in Table 1, since a relatively large amount of alkalis is present in clay, it is not preferable to mix a large amount of SiO 2 using only clay as a source. If the amount of alkali exceeds this limit, it may cause the corrosion resistance of the product refractory to decrease.
Therefore, it is desired that the supply amount of the clay be 10% by weight or less.
【0018】前記成形体は1,600〜1,850℃の
温度条件下で焼成されるが、更に詳しく述べればジルコ
ンを原料として使用した場合には1,620℃〜1,7
20℃の温度条件下で焼成し、また部分安定化ジルコニ
アを原料とした場合には1,650℃〜1,800℃の
温度条件下で焼成することが好ましい。The compact is fired under a temperature condition of 1,600 to 1,850 ° C. More specifically, when zircon is used as a raw material, 1,620 ° C. to 1,7
It is preferable to perform firing at a temperature of 20 ° C, and when using partially stabilized zirconia as a raw material, firing at a temperature of 1,650 ° C to 1,800 ° C.
【0019】耐熱性、耐食性に優れた成分である酸化ク
ロムは、非常に焼結し難い材料である。従って、酸化ク
ロムを多く含む物質は、その焼結体の見掛け気孔率が高
くなる傾向にある。これに対して、本発明の製造方法に
おいては、酸化クロムをかなり多く含有しながら、同じ
く耐食性に優れた成分である酸化ジルコニウムと酸化シ
リコン、酸化アルミニウムの3成分における液相生成を
利用することで、組織的に緻密な焼結クリンカーを得る
ことができる。この結果、フラックス成分を添加するこ
となく、焼結法で見掛け気孔率が5容量%以下のクリン
カーを製造することが可能となった。また、この焼結ク
リンカーは耐食性に優れた各種成分を組み合わせている
ことから、成分比の異なるスラグに対しても一様に優れ
た耐食性を示している。Chromium oxide, which is a component having excellent heat resistance and corrosion resistance, is a material that is extremely difficult to be sintered. Therefore, a substance containing a large amount of chromium oxide tends to have a high apparent porosity of the sintered body. On the other hand, in the production method of the present invention, while using a considerably large amount of chromium oxide, the liquid phase formation in three components of zirconium oxide, silicon oxide and aluminum oxide, which are also components having excellent corrosion resistance, is utilized. Thus, a sintered clinker which is systematically dense can be obtained. As a result, it became possible to produce a clinker having an apparent porosity of 5% by volume or less by a sintering method without adding a flux component. Moreover, since this sintered clinker combines various components having excellent corrosion resistance, it exhibits uniformly excellent corrosion resistance even for slags having different component ratios.
【0020】本発明による焼結クリンカーは、上記のよ
うな特長を有しているため、スラグ成分の変化し易い廃
棄物溶融炉、更には鉄鋼、ガラス溶融、セメント焼成な
どの高温領域で使用される焼成炉など、特に耐食性の要
求される炉に使用される耐火物用クリンカーとして極め
て有用である。Since the sintered clinker according to the present invention has the above-mentioned features, it is used in a waste melting furnace in which slag components are liable to change, and further in a high-temperature region such as steel and glass melting and cement firing. It is extremely useful as a clinker for refractories used in furnaces requiring particularly corrosion resistance, such as firing furnaces.
【0021】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説
明する。本発明による焼結クリンカーを製造する際に使
用される原料成分の典型的な化学組成を表1に示す。こ
れらの原料、即ち酸化クロム材、酸化アルミニウム材、
ジルコン材、ジルコニア材及び粘土材を表2に示す配合
比率で秤量混合した後、真空押し出しにより成形し、ガ
ス炉において1,600℃〜1,850℃の温度範囲で
焼成した。Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples. Table 1 shows a typical chemical composition of the raw material components used in producing the sintered clinker according to the present invention. These raw materials, namely chromium oxide material, aluminum oxide material,
The zircon material, the zirconia material, and the clay material were weighed and mixed at the compounding ratio shown in Table 2, molded by vacuum extrusion, and fired in a gas furnace at a temperature in the range of 1,600 ° C to 1,850 ° C.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】評価試験(スラグによる浸食試験)用供試
体としては、上述した方法で所定の形状(JIS R2
214に準ずる)になるように焼成した焼結体をそのま
ま用いるか、あるいは焼成したクリンカーを所定の粒度
に粉砕整粒し、若干(数パ−セント前後)のセメント成
分を加え、所定の形状に鋳込み成形したものを供試サン
プルとした。当該供試サンプルの特性は表2に示す通り
である。As a test piece for the evaluation test (erosion test with slag), a predetermined shape (JIS R2
214 (equivalent to 214), or the fired clinker is pulverized and sized to a predetermined particle size, and a slight amount (about several percent) of a cement component is added to form a predetermined shape. The cast sample was used as a test sample. The characteristics of the test sample are as shown in Table 2.
【0024】浸食試験は坩堝式浸食試験法(JIS R
2214)に準じて行なった。試験温度は1,500
℃、試験期間は1,000時間とした。また、供試スラ
グは、融点が1,000℃〜1,200℃で、CaO/
SiO2 比が0.2〜1.0の範囲にあるものを使用し
た。なお、評価試験結果は浸食深さと浸透深さで表示さ
れているが、ここで浸透深さは浸食深さを越えて、スラ
グによるアタックを受けている部位の層の深さを意味し
ている。従って、評価に際しては、浸食深さと浸透深さ
の合計値をもって行うことが望ましい。The erosion test is a crucible erosion test method (JIS R).
2214). Test temperature is 1,500
C. and the test period was 1,000 hours. The test slag has a melting point of 1,000 ° C. to 1,200 ° C. and CaO /
Those having an SiO 2 ratio in the range of 0.2 to 1.0 were used. In addition, the evaluation test results are indicated by the erosion depth and the penetration depth, where the penetration depth exceeds the erosion depth and means the depth of the layer at the site that is under attack by the slag. . Therefore, it is desirable that the evaluation be performed using the total value of the erosion depth and the penetration depth.
【0025】[0025]
【実施例1】表1に示す原料、すなわち酸化クロム(平
均粒径15μm)、酸化アルミニウム(平均粒径5μ
m)、ジルコン(平均粒径45μm)及び粘土を、表2
に示す配合比率で合計20kgになるよう混合し混練し
た。この時、成形用可塑剤は特に用いなかった。更に、
混練物は真空押し出しにより成形し、ガス炉中、1,7
00℃で焼成し、見掛け気孔率が4容量%のクリンカー
を得た。評価試験には、供試サンプルとして焼成した焼
結クリンカーをそのまま用いた。浸食試験用のスラグ
は、下水汚泥から得られた塩基度(CaO/SiO2 )
が0.2のものを用いた。EXAMPLE 1 The raw materials shown in Table 1, namely chromium oxide (average particle size 15 μm) and aluminum oxide (average particle size 5 μm)
m), zircon (45 μm average particle size) and clay
Were mixed and kneaded so that a total of 20 kg was obtained at the compounding ratio shown in FIG. At this time, no molding plasticizer was used. Furthermore,
The kneaded material is formed by vacuum extrusion, and is placed in a gas furnace at 1,7.
The mixture was fired at 00 ° C. to obtain a clinker having an apparent porosity of 4% by volume. In the evaluation test, a sintered clinker fired as a test sample was used as it was. The slag for the erosion test is a basicity (CaO / SiO 2 ) obtained from sewage sludge.
Was used.
【0026】[0026]
【表2】 [Table 2]
【0027】[0027]
【実施例2】表1に示す原料、すなわち酸化クロム(平
均粒径10μm)、酸化アルミニウム(平均粒径5μ
m)、ジルコン(平均粒径30μm)及び粘土を表2に
示す配合比率で合計20kgになるように混合し混練し
た。この時、成形用可塑剤としてアクリル系有機バイン
ダー0.1kgを同時に添加した。混練物は真空押し出
しにより成形し、ガス炉中、1,700℃で焼成した。
評価試験には見掛け気孔率が1容量%の焼結体(クリン
カー)をそのまま用いた。浸食試験用の灰はゴミ焼却場
から得られた塩基度1のものを用いた。EXAMPLE 2 Raw materials shown in Table 1, namely chromium oxide (average particle size 10 μm), aluminum oxide (average particle size 5 μm)
m), zircon (average particle size 30 μm) and clay were mixed and kneaded at a mixing ratio shown in Table 2 so as to be a total of 20 kg. At this time, 0.1 kg of an acrylic organic binder was simultaneously added as a plasticizer for molding. The kneaded material was molded by vacuum extrusion and fired at 1,700 ° C. in a gas furnace.
In the evaluation test, a sintered body (clinker) having an apparent porosity of 1% by volume was used as it was. As the ash for the erosion test, one having a basicity of 1 obtained from a garbage incineration plant was used.
【0028】[0028]
【実施例3】表1に示す原料、すなわち酸化クロム(平
均粒径10μm)、酸化アルミニウム(平均粒径5μ
m)及びジルコン(平均粒径30μm)を表2に示す配
合比率で合計20kgになる用に混合し混練した。この
時、成形可塑剤として、アクリル系有機バインダー0.
2kgを同時に添加した。混練物は真空押し出しにより
成形し、ガス炉中、1,650℃で焼成した。評価試験
には焼成したものを所定の粒度に整粒し、3重量%のセ
メント成分を添加し所定の形状に鋳込み成形し、1昼夜
養生し固化させて見掛け気孔率が5容量%の固化体を調
製した。評価試験にはこの固化体を用いた。固化体を得
るために添加する成分としては、CaOを含むセメント
の他に珪酸塩の粘土等を用いることも可能である。灰
は、ゴミ焼却場から得られた塩基度0.5のものを用い
た。Example 3 Raw materials shown in Table 1, namely, chromium oxide (average particle size 10 μm), aluminum oxide (average particle size 5 μm)
m) and zircon (average particle size: 30 μm) were mixed and kneaded so that a total of 20 kg was obtained at the mixing ratio shown in Table 2. At this time, an acrylic organic binder was used as a molding plasticizer.
2 kg were added simultaneously. The kneaded material was formed by vacuum extrusion and fired at 1,650 ° C. in a gas furnace. In the evaluation test, the fired product was sized to a predetermined particle size, 3% by weight of a cement component was added, the mixture was cast into a predetermined shape, cured for one day and solidified, and solidified to an apparent porosity of 5% by volume. Was prepared. This solid was used for an evaluation test. As a component to be added to obtain a solidified body, silicate clay or the like can be used in addition to cement containing CaO. The ash used had a basicity of 0.5 obtained from a garbage incineration plant.
【0029】[0029]
【実施例4】ジルコニア源として、表1に示したジルコ
ニア(平均粒径100μm、部分安定化品)を用いた以
外は実施例1と同様な方法で、見掛け気孔率が2容量%
の焼結体(クリンカー)を調製し、浸食試験を実施し
た。Example 4 An apparent porosity of 2% by volume was obtained in the same manner as in Example 1 except that zirconia shown in Table 1 (average particle size: 100 μm, partially stabilized product) was used as a zirconia source.
Was prepared, and an erosion test was performed.
【0030】[0030]
【実施例5】ジルコニア源として表1に示したジルコニ
ア(平均粒径50μm、部分安定化品)を用いた以外は
実施例1と同様な方法で、見掛け気孔率が1容量%の焼
結体(クリンカー)を調製し、浸食試験を実施した。Example 5 A sintered body having an apparent porosity of 1% by volume in the same manner as in Example 1 except that zirconia shown in Table 1 (average particle size: 50 μm, partially stabilized product) shown in Table 1 was used as a zirconia source. (Clinker) was prepared and an erosion test was performed.
【0031】[0031]
【実施例6】ジルコニア源として表1に示したジルコニ
ア(平均粒径10μm、部分安定化品)のみを使用し、
更に酸化シリコン(平均粒径100μm)を用い焼成温
度を1,800℃とした以外は、実施例1と同様な方法
で、見掛け気孔率が2容量%の焼結体(クリンカー)を
調製し、浸食試験を実施した。Example 6 Using only zirconia (average particle diameter 10 μm, partially stabilized product) shown in Table 1 as a zirconia source,
Further, a sintered body (clinker) having an apparent porosity of 2% by volume was prepared in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature was set to 1,800 ° C. using silicon oxide (average particle diameter: 100 μm). An erosion test was performed.
【0032】[0032]
【比較例1】原料として、酸化クロム10kg及びアク
リル系有機バインダー0.1kgのみを用いた以外は実
施例1と同様な方法で、焼結体(クリンカー)を得よう
としたが、緻密な焼結体に成り得ず、穴あけ加工時に全
て破損し浸食試験を実施することはできなかった。Comparative Example 1 A sintered body (clinker) was obtained in the same manner as in Example 1 except that only 10 kg of chromium oxide and 0.1 kg of an acrylic organic binder were used as raw materials. It was not possible to form a consolidated body, and was completely damaged during drilling, so that an erosion test could not be performed.
【0033】[0033]
【比較例2及び3】表3に示す配合比率以外は実施例1
と同様な方法で、焼結体(クリンカー)を調製し、浸食
試験を実施した。この焼結体(クリンカー)の見掛け気
孔率は、比較例2では19容量%、比較例3では11容
量%であった。Comparative Examples 2 and 3 Example 1 except for the mixing ratio shown in Table 3.
A sintered body (clinker) was prepared in the same manner as described above, and an erosion test was performed. The apparent porosity of this sintered body (clinker) was 19% by volume in Comparative Example 2 and 11% by volume in Comparative Example 3.
【0034】[0034]
【比較例4及び5】表3に示す配合比率以外は実施例4
と同様な方法で、焼結体(クリンカー)を調製し浸食試
験を実施した。これらの焼結体の見掛け気孔率はそれぞ
れ17容量%と1容量%であった。Comparative Examples 4 and 5 Example 4 except for the compounding ratio shown in Table 3.
A sintered body (clinker) was prepared in the same manner as described above, and an erosion test was performed. The apparent porosity of these sintered bodies was 17% by volume and 1% by volume, respectively.
【0035】[0035]
【比較例6】表3に示す配合比率以外は実施例6と同様
な方法で、焼結体(クリンカー)を調製し、浸食試験を
実施した。このクリンカーの見掛け気孔率は2容量%で
あった。Comparative Example 6 A sintered body (clinker) was prepared and subjected to an erosion test in the same manner as in Example 6 except for the compounding ratio shown in Table 3. The apparent porosity of this clinker was 2% by volume.
【0036】[0036]
【表3】 [Table 3]
【0037】各実施例の評価試験結果を表2に、各比較
例の評価試験結果を表3に示す。実施例の各供試サンプ
ルは、緻密なクリンカーから成り、耐食性試験でも良好
な結果を示した。これに対し、比較例1では組織的に緻
密なクリンカー得られず、浸食試験を実施するに至らな
かった。更に、比較例2、比較例3及び比較例4に示す
ように、酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニ
ウムの量が多すぎると焼結が進まず、組織的に緻密な焼
結クリンカーが得られなかった。また、比較例5及び比
較例6では、組織的に緻密な焼結クリンカーは得られて
いるが、酸化クロムの量が少なすぎたり、酸化シリコン
の量が多すぎたりすると、スラグの浸食が大きくなり、
必ずしも実用には適さないことが分かった。Table 2 shows the evaluation test results of the respective examples, and Table 3 shows the evaluation test results of the respective comparative examples. Each test sample of the example was made of a dense clinker and showed good results in a corrosion resistance test. On the other hand, in Comparative Example 1, a dense clinker was not systematically obtained, and an erosion test was not performed. Furthermore, as shown in Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, when the amounts of chromium oxide, aluminum oxide, and zirconium oxide are too large, sintering does not proceed, and a structurally dense sintered clinker cannot be obtained. Was. Further, in Comparative Examples 5 and 6, a sintered clinker that is systematically dense was obtained, but when the amount of chromium oxide was too small or the amount of silicon oxide was too large, slag erosion increased. Become
It turns out that it is not always suitable for practical use.
【0038】[0038]
【発明の効果】耐食性が要求される耐火物の製造に適し
た燒結クリンカーが得られる。According to the present invention, a sintered clinker suitable for manufacturing a refractory requiring corrosion resistance can be obtained.
【図1】Cr2 O3 、Al2 O3 、SiO2 の3成分系
における相関係状態図である。FIG. 1 is a phase relation diagram in a ternary system of Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , and SiO 2 .
【図2】Cr2 O3 、Al2 O3 、SiO2 の3成分系
における相関係等温断面図である。FIG. 2 is a phase relationship isotherm sectional view in a ternary system of Cr 2 O 3 , Al 2 O 3 , and SiO 2 .
【図3】ZrO2 、Al2 O3 、SiO2 の3成分系に
おける相関係状態図である。FIG. 3 is a phase relation diagram in a three-component system of ZrO 2 , Al 2 O 3 , and SiO 2 .
【図4】走査型電子顕微鏡写真による本発明の焼結クリ
ンカーの微細組織を示す図である。FIG. 4 is a view showing a microstructure of the sintered clinker of the present invention by a scanning electron micrograph.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下部 孝雄 神奈川県横浜市南区別所1−14−1日揮 株式会社横浜事業所内 (72)発明者 加藤 哲郎 神奈川県横浜市南区別所1−14−1日揮 株式会社横浜事業所内 (72)発明者 森井 三郎 神奈川県横浜市南区別所1−14−1日揮 株式会社横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平5−170523(JP,A) 特開 昭49−61211(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takao Kusakabe 1-1-14 Minami-Dankan, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture JGC Corporation Yokohama Office (72) Inventor Tetsuro Kato 1-14- Minami-Denkan, Yokohama-shi, Kanagawa 1 JGC Yokohama Office, Inc. (72) Inventor Saburo Morii 1-1-14, Minami-Kansai, Yokohama-shi, Kanagawa JGC Corporation Yokohama Office (56) References JP-A-5-170523 (JP, A) JP 49-61211 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) C04B 35/00-35/22
Claims (4)
3 7〜30重量%、ZrO2 10〜45重量%およびS
iO2 10〜30重量%を含み、これら成分の合計含有
量が96重量%以上で、SiO2 対アルカリ金属酸化物
及びアルカリ土類金属酸化物の合計量との重量比率が2
0:1以上である化学組成を有し、且つ化合物としての
ムライト相を含まない燒結体であることを特徴とする耐
火物用燒結クリンカー。1. The method according to claim 1, wherein 30 to 61% by weight of Cr 2 O 3 , Al 2 O
3 7-30 wt%, ZrO 2 10 to 45 wt% and S
10 to 30% by weight of iO 2 , the total content of these components is 96% by weight or more, and the weight ratio of SiO 2 to the total amount of alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides is 2 %
A sintered clinker for refractories, characterized in that the sintered clinker has a chemical composition of 0: 1 or more and does not contain a mullite phase as a compound.
る請求項1に記載の耐火物用燒結クリンカー。2. The sintered clinker for refractories according to claim 1, wherein the apparent porosity of the sintered body is 5% by volume or less.
料、平均粒径45μm以下のジルコン原料、平均粒径1
50μm以下の部分安定化ジルコニア原料、平均粒径1
50μm以下の酸化シリコン原料、平均粒径5μm以下
の酸化アルミニウム原料、及び珪酸質粘土よりなる群か
ら選ばれる原料を、焼成後の化学組成がCr2 O3 30
〜61重量%、Al2 O3 7〜30重量%、ZrO2 1
0〜45重量%及びSiO2 10〜30重量%を含み、
且つこれら成分の合計含有量が96重量%以上で、Si
O2 対アルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物
の合計量との重量比率が20:1以上となるように混合
した粉末に、必要に応じて成形用可塑剤を加えて成形
し、当該成形体を1,600℃〜1,850℃の温度条
件下、酸化雰囲気中で焼成することを特徴とする化合物
としてのムライト相を含まない耐火物用燒結クリンカー
の製造方法。3. A chromium oxide raw material having an average particle size of 15 μm or less, a zircon raw material having an average particle size of 45 μm or less, and an average particle size of 1 μm or less.
Partially stabilized zirconia raw material of 50 μm or less, average particle size 1
A raw material selected from the group consisting of a silicon oxide raw material having a particle size of 50 μm or less, an aluminum oxide raw material having an average particle size of 5 μm or less, and a siliceous clay has a chemical composition of Cr 2 O 3 30 after firing.
To 61 wt%, Al 2 O 3 7~30 wt%, ZrO 2 1
0-45% by weight and 10-30% by weight of SiO 2 ,
And when the total content of these components is 96% by weight or more,
If necessary, a molding plasticizer is added to the powder mixed so that the weight ratio of O 2 to the total amount of the alkali metal oxide and the alkaline earth metal oxide is 20: 1 or more, and the mixture is molded. A method for producing a sintered clinker for a refractory which does not contain a mullite phase as a compound, wherein the molded body is fired in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1600 to 1850 ° C.
インダー又は珪酸質粘土の無機質バインダーを用いる請
求項3記載の燒結クリンカーの製造方法。4. The method for producing a sintered clinker according to claim 3, wherein an acrylic organic binder or a siliceous clay inorganic binder is used as the molding plasticizer.
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