JPS5913470B2 - 珪石レンガの製造方法 - Google Patents

珪石レンガの製造方法

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JPS5913470B2
JPS5913470B2 JP52109248A JP10924877A JPS5913470B2 JP S5913470 B2 JPS5913470 B2 JP S5913470B2 JP 52109248 A JP52109248 A JP 52109248A JP 10924877 A JP10924877 A JP 10924877A JP S5913470 B2 JPS5913470 B2 JP S5913470B2
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義昭 星野
篤明 八田
正弘 境
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Kurosaki Refractories Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/14Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B29/00Other details of coke ovens
    • C10B29/02Brickwork, e.g. casings, linings, walls

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は緻密質でかつ熱伝導性の良好な珪石レンガの製
造方法に関する。
〔技術的背景〕 熱風炉、平炉、コークス炉には一般に珪石レンガが用い
られているが、例えばコークス炉に例をとって述べると
コークス炉用の珪石レンガは、その原料の組成鉱物であ
る石英の性質上、製品を緻密化することが困難で、一般
に使用されているデンスレンガと称されるものでも気孔
率は最低18係程度である。
コークス炉は20年ないしそれ以上の長期に亘って連続
稼動するため、レンガの高温容積安定性が基本的に重要
視される。
従って、コークス炉用珪石レンガは残存石英を含まず、
完全にクリストバライト、トリジマイトに転移している
ことが要点であり、このため他の珪石レンガよりも焼成
効果を高くする必要があり、焼成膨張率が大きくなるの
で良く粒度調整されたレンガでも18係以下の気孔率を
得ることはできない。
コークス炉に関しては、より生産性の向上及び最近のN
Ox規制の面から炭化室壁レンガの品質向上が強く要望
され、既に種々の研究がなされており、その一つはC1
20−T + 02 、F e20gの金属酸化物を添
加して緻密化、高熱伝導化する方法であり、他の一つは
炭化珪素等熱伝導率の高い原料をある割合で混用して加
酸的に高熱伝導化する方法である。
しかし前者は製品の耐火度、荷重軟化特性等の極端な低
下をきたし、基本的なところで欠陥を有するものであり
、後者は開発者の意図から大部分がSiCとして残され
るため、添加物としての炭化珪素はその酸化によって、
使用中に膨張し、レンガの組織劣化を招来するので、長
期使用に関して問題ありとされている。
また端的に熱伝導率のみを重視したマグネシアレンガ、
コランダムレンガ、コランダム−炭化珪素等の特許もあ
るが、長期に亘って加熱冷却の繰返しを受けた時、これ
らの伸び縮みの大きいレンガが構造の弛緩を招く恐れが
あって実用化に至っていない。
〔発明の目的〕
本発明は上記の諸欠点を解消し、コークス炉だけでなく
広く熱風炉や平炉、ガラス炉用としても使用に耐える珪
石レンガの製造方法を提供しようとするものである。
〔発明の構成〕
以下に本願発明レンガの製造方法を開発するに至った実
験及びその結果を述べる。
この実験は例を窒化珪素として用いたものであり、添加
量及びその場合に於ける気孔率の変化等を第1表に示す
本実験での酸素濃度は、倒炎式円窯の吸込穴の真下で測
定した結果によって示す。
窒化珪素が完全酸化されると、その添加量の増加に伴っ
てレンガの重量増加が起り、第1表に示すような理論的
な気孔率低下が認められるべきであるが、窒化珪素添加
によって幾分レンガの焼成膨張率が小さくなっているた
めに、理論的な重量増加率に比較してカサ比重増加率が
大きい。
それにも増して、見掛気孔率の低下傾向が顕著であり、
理論的な気孔率の低下量に較べて実測値は添加量の少い
ところで10数倍、多いところで2〜3倍の低下量を示
している。
実際には、添加量の増加に伴って見掛比重が低下する事
実の裏付けがあり、窒化珪素が酸化膨張して気孔を充填
すると同時に、気孔を閉塞し密封気孔化する作用も顕著
に認められ、緻密化すると同時に通気率の低減が起って
おり、これは高熱伝導、高強度と並んでコークス炉炭化
室壁用としては重要な特性の一つに挙げられることであ
る。
この第1表の結果からも判る如く窒化珪素の添加量は0
.5重量係位からその効果が表われ始めるが、その量が
10重量係を超えると表面シール効果が極端に進行し易
くなって、中心部に未酸化部分が残され、性能低下とレ
ンガ破損の原因となるので、添加量としては0.5〜i
o重量係が適切である。
なおS t 3 N4に代えてSiCを添加する場合も
S is N、iの分子量が140、真比重が3.34
、一方SiCの分子量が40、真比重が3.12である
所からSi当量あたりで考えるとSiCの添加量は51
3N4と大体同じく、0.5〜10重量係でよいという
事が類推適用され、この事実は後記する実施例でも確か
められた。
また、Si3N4またはSiCを特定量含有する珪石レ
ンガを緻密化、低通気率化するため焼成過程でレンガ内
部まで完全酸化せしめるには、焼成条件が重要であり、
とくに、 (1) 完全酸化せしめるための昇温スケジュール(
2)焼成雰囲気の酸化の度合のコントロールに掛ってい
る。
昇温速度(1200〜1400°Cに於ける)と平均酸
素濃度を各種変化させ、それぞれの場合に於けるレンガ
の焼成後の歩留を測定した結果を第2表に示す。
又第1図に示すグラフは第2表をグラフ化したものであ
り、第2図は各場合に於ける歩留と昇温速度による不経
済領域によって区分化したものである。
特定組成物範囲にある珪石レンガの品質は、焼成時にお
ける1200〜1400℃の温度域の昇温速度とその酸
化雰囲気、即ち酸素分圧PO2にとくに影響され、とく
に、昇温速度と酸素分圧PO2との関係においては、第
2図に示すABCDを結ぶ線によって囲まれる範囲内に
ある場合が、好結果をもたらすことが判明した。
即ち、ABCDによって囲まれる領域の線ABCより外
側の区域においては歩留が70係を割り、少なくとも歩
留が70係が超えるためにはABCを結ぶ線よりABC
Dの内側にある必要がある。
またCDAを結ぶ線より外側の区域においては、CDよ
り上の場合には酸素濃度が8.5係を超えてその焼成条
件を維持することが経済的に困難であり、またDAより
左側では昇温速度が1℃/hrよりも低く焼成時間が長
く掛り過ぎて経済的に見合わない。
実施例 次にこの方法によって製造した珪石レンガの実施例を第
3表に示す。
比較用として通常の配合によるもの及びシリカガラス配
合による珪石レンガの品質を示した。
本発明の製造方法により製造されたレンガの特長はレン
ガ内部まで完全に酸化せしめた点にあり、これに対して
、未酸化部分が残されると著しい性能低下をきたすのみ
ならず、レンガの亀裂破損が大きくなる。
第3図に本発明製造法により製造されたレンガの実施符
号■の、又第4図には実施符号■の、第5図には実施符
号■の共に比較例のレンガ破面組織写真をそれぞれ示す
これらの組織写真から本発明の製造法により製造された
レンガは中心部まで完全に酸化されている。
又第6図には本発明の製造法により製造された珪石レン
ガの顕微鏡組織写真(倍率66)を、第7図にはデンス
珪石レンガと称されている普通品の顕微鏡組織写真(倍
率66)をそれぞれ示す。
普通品はマトリックス部分に立体的な隙間を多く有して
いるのに対して、本発明の製造法により製造された珪石
レンガでは点在する窒化珪素が酸化膨張したために、網
の目を塞いだような感じで密になっている。
上述の試験結果及び実施例から、本願方法により珪石レ
ンガを製造する場合には常法よりも酸素濃度を高くし、
かつ高温特に酸化進行域である1200〜1400°C
に於ける酸素濃度を高くする事がポイントとなり、焼成
雰囲気中の0□濃度(係)と同温度域における昇温速度
(℃/ hr)は第2図に示すABCDを結ぶ線によっ
て囲まれる範囲内の条件を採る必要があり、さらに、経
済性並びにレンガ歩留等を考慮すれば、CDEFを結ぶ
線によって囲まれる範囲内の焼成条件にすることが一層
望ましいものであるということが判る。
、更に粒度についてはなるべく微細なものがよく窒化珪
素、炭化珪素はそれぞれ0.0741m以下が好ましい
事が判明した。
〔総合効果〕
以上述べてきた事実から明らかに本発明の珪石レンガの
製造方法においては、窒化珪素(S i 3N4、場合
によっては酸窒化物が含まれることもある5I2ON2
)または、炭化珪素(S iC)を0.5〜10重
量係添加した混合物を焼成(こよって完全に酸化してS
102とするので基材の珪石と同化し、単純緻密化さ
れたものが得られ、しかも得られた製品の耐火度、荷重
軟化特性等本来の性質は全く損なわれない。
また、同種金属酸化物として同化されるため、熱膨張特
性は全〈従来の珪石レンガと変りなく、レンガ中には長
期使用によって変化していくようなものは全く含まれて
いない。
それら添加物は酸化によってり11ストパライト、非結
晶相と化すので極端な比重減少を起し、その際の体積膨
張によって気孔を押し拡げることなく気孔を埋める作用
を有する。
次に本発明の製造方法によって得たレンガの特長を簡単
にまとめると、下記の如くである。
(1)カサ比重は5〜8係向上する。
(2)見掛気孔率は12〜17係の範囲で低減可能であ
る。
(3)圧縮強度は40〜120係向上する。
(4)耐火度、荷重軟化点等本来必要とされた性質を損
わない。
(5)熱伝導率は15〜40係の範囲内で向上可能であ
る。
(6)通気率は115〜1/7に低減可能である。
(7)熱間曲げ強度は35〜55係向上する。
(8)熱膨張特性はコークス炉用珪石レンガ本来のもの
と何ら変ることなく、構造的に安心して使用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は焼成温度と焼成時間との関係を示すグラフで図
中のイ〜ヌの符号は第2表と一致している。 第2図は0□濃度と昇温速度を各種変化させた場合に於
けるレンガ歩留を示す図であり、図中のイ〜ヌの符号は
第2表と一致している。 第3図〜第5図はそれぞれレンガ破面の組織写真、第6
図及び第7図はそれぞれレンガの顕微鏡組織写真を示す
。 176−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 珪石質配合物に、金属珪素の窒化物および/または
    炭化物粉末を0.5〜10重量係添加、混合し、同混合
    物を焼成するに当り、1200〜1400℃の温度域に
    おける焼成昇温条件を下記のABCDを結ぶ線によって
    囲まれる範囲内で選択することを特徴とする珪石レンガ
    の製造方法。 2 金属珪素の窒化物および/または炭化物粉末の粒径
    が、0.074mm以下であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の珪石レンガの製造方法。
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