JP2000072551A

JP2000072551A - 窒化アルミニウム耐火物、溶融金属輸送管、およびハニカム構造蓄熱媒体

Info

Publication number: JP2000072551A
Application number: JP11127346A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nishio; 浩明西尾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高耐食性、高耐摩耗性、高耐熱衝撃性を併せ持
つ窒化アルミニウム耐火物を提供する。【解決手段】ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜
２５ｗｔ％含む窒化アルミニウム耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はＡｌＮを主成分と
する窒化アルミニウム耐火物に係り、特に溶融金属、溶
融スラグ等の溶融物あるいは高温ガスに対する耐食性、
耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れた窒化アルミニウム耐火物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウムは、空気酸化に対する
耐食性、溶銑、溶鋼等の各種溶融金属に対する耐食性に
優れた材料として知られ、不活性雰囲気では、高炉スラ
グ等の各種溶融スラグに対する耐食性にも優れている。
また、硬度が比較的高いので耐摩耗性にも優れ、さら
に、極めて高い熱伝導度、低い熱膨張率、比較的低い弾
性率を有するので熱衝撃に比較的強い特徴も持ってい
る。このように、窒化アルミニウムは優れた耐食性と耐
摩耗性、比較的優れた耐熱衝撃性を併せ持つ材料であ
り、耐火物を構成する成分の一つとして従来より使用さ
れている。

【０００３】例えば、特開昭６３−８４７５０号公報に
は、連続鋳造ノズルに係わり、特に脱酸鋼の連続鋳造に
用いた好適な連続鋳造に関し、ＢＮ２０〜７０重量部、
ＡｌＮ１０〜４０重量部および黒鉛１０〜３０重量部を
配合したことを特徴とする連続鋳造用ノズルが開示され
ている。そして、発明の効果としてＢＮ、ＡｌＮおよび
黒鉛を所定の割合で配合したノズルは溶鋼に対する濡れ
性が小さいことからノズル内面への介在物付着を防止で
きることを挙げている。この用途では、摩耗に弱いＢ
Ｎ、溶鋼への溶出が避けられない黒鉛と組み合わせてい
るので、ＡｌＮの高耐食性、高耐摩耗性の特徴は十分発
揮されない。

【０００４】これは連続鋳造ノズルに代表される各種溶
融金属の輸送管、アルミニウム等の溶融金属に浸漬して
使用するヒーターの保護管に共通する問題である。ま
た、燃焼ガスの廃熱回収に用いられる蓄熱型熱交換器の
蓄熱媒体としてセラミックハニカムが知られている。特
開平９−２５７２３９号公報にはセラミック製のハニカ
ム構造の蓄熱媒体が記載されており、コージライト質、
炭化珪素質、ムライト質のものが、低熱膨張、高熱伝
導、高耐熱性で熱衝撃による破損を防止できるので好ま
しいとされている。しかしながら、これらのセラミック
スを適用したハニカム構造蓄熱媒体は酸化鉄、アルカリ
金属、塩化物をダストとして含む燃焼ガスに対する耐食
性に問題がある。鋼板の連続焼鈍炉においては鋼板の加
熱にラジアントチューブが使用されるが、内面は燃料に
由来する微量の腐食性成分を含む燃焼ガスに晒される。
また、鋼板のＳｉＣｌ_４含有ガスによる珪化処理炉等の
腐食性ガス雰囲気で使用するラジアントチューブは外面
が腐食性ガスに晒される。かかるラジアントチューブも
高温耐食性が不可欠である。以上述べたように、溶融金
属あるいは腐食性ガスと接触する輸送管、保護管、ハニ
カム構造蓄熱媒体、ラジアントチューブ等の耐火物は高
度に耐食性が要求される。

【０００５】特開平８−２０８３１３号公報はＡｌ_２Ｏ
_３、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ等の酸化物原料とＡｌＮからなる
スライディングノズル用のプレート耐火物について述
べ、ＡｌＮの粒度を特定値以下としてマトリックスを構
成する微粒子部分の熱伝導を上昇させることにより耐熱
衝撃性の向上を図っている。この用途では、ＡｌＮは、
耐熱衝撃性向上のために、５〜５０ｖｏｌ％の範囲で補
助的に使われている。

【０００６】特開平６−２３８４０９号公報は連続鋳造
用のセラミックモールドに関わり、内壁の溶鋼の凝固が
始まる部分を窒化アルミニウム焼結体とし、この窒化ア
ルミニウム焼結体の外周を窒化ホウ素焼結体の外壁で覆
い、耐溶損性と耐熱衝撃性を両立させることを特徴とす
るセラミックモールドを開示している。内壁を窒化アル
ミニウム焼結体として、４７〜９５ｗｔ％ＡｌＮ、０〜
５０ｗｔ％ＢＮに、焼結助剤として３〜５ｗｔ％のＹ_２
Ｏ_３またはＭｇＯを加えた組成を挙げている。また、外
壁の窒化ホウ素焼結体としては、０〜１９ｗｔ％Ａｌ
Ｎ、７０〜９２ｗｔ％ＢＮに、焼結助剤としてＹ
_２Ｏ_３、ＭｇＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＣａＯ・Ｂ_２Ｏ_３を添加し
た組成を挙げている。このセラミックモールドは溶鋼流
に接したり鋼の凝固シェルによる剥離作用を受ける内壁
をＡｌＮ焼結体で構成することにより内壁の耐摩耗性を
強化していることが特徴である。該窒化アルミニウム焼
結体の厚さは１〜５ｍｍであることが好ましく、さらに
好ましくは２〜４ｍｍであるとし、実施の形態として、
厚さ５ｍｍの窒化アルミニウム焼結体を常圧焼結法で、
窒化ホウ素焼結体をホットプレスで製造して、これと組
み合わせる例を示している。この用途では、ＡｌＮを主
成分とする窒化アルミニウム焼結体を適用したことによ
り、ＡｌＮ本来の高耐食性、高耐摩耗性の特徴が生かさ
れているが、この窒化アルミニウム焼結体の耐熱衝撃性
が不十分なため、耐熱衝撃性に優れた窒化ホウ素焼結体
との組み合わせが必須となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＡｌＮは、構成成分の
一つとして耐火物に適用されることが多く、窒化アルミ
ニウム焼結体として利用されることはほとんどなかっ
た。これは、従来の技術になる窒化アルミニウム焼結体
では、耐火物として実用に供すると耐熱衝撃性の不足に
より破損するおそれがあったからである。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、高耐食性、高耐摩耗性、高耐熱衝撃性を併せ
持つ窒化アルミニウム耐火物を提供して課題解決を図る
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、（１）ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜２５ｗ
ｔ％含むことを特徴とする窒化アルミニウム耐火物。

【００１０】（２）ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌ
を４〜２５ｗｔ％含み、気孔率が１０〜４５％の耐火物
本体と、この本体の表層部の一部または全部を覆い、表
層部の気孔を埋めるＡｌＮを７０wt％以上含むＡｌＮ濃
縮皮膜とを備えたことを特徴とする窒化アルミニウム耐
火物。ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜２５ｗｔ
％含み、ＡｌＮ皮膜に覆われたＡｌが分散している構成
であることを特徴とする窒化アルミニウム耐火物。

【００１１】（３）ＡｌＮ濃縮皮膜の厚さが０．１〜
５ｍｍであることを特徴とする（２）に記載の窒化アル
ミニウム耐火物である。

【００１２】（４）ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌ
を４〜２５ｗｔ％含むことを特徴とする溶融金属輸送
管。

【００１３】（５）ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌ
を４〜２５ｗｔ％含むことを特徴とするハニカム構造蓄
熱媒体。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明は、特に、８００〜１７００℃の高
温で溶融アルミニウム、溶銑、溶鋼、各種溶融スラグ等
の溶融物と接触し、溶損あるいは溶融物による流動によ
る摩耗が問題になる耐火物および高温ガスに対する耐食
性が問題になる前述した各種の耐火物に関する。

【００１６】この耐火物は、例えば、低純度Ａｌ源粉末
と高純度Ａｌ源粉末との混合粉末とを加圧成形し、この
成形体を焼結して得られる。低純度Ａｌ源粉末は、例え
ば、金属ＡｌまたはＡｌ合金粉末で、Ｓｉ、Ｍｇ等の合
金元素を含めて金属分を合計で、５０〜８５ｗｔ％含
む。高純度Ａｌ源粉末は、例えば、Ａｌを９５ｗｔ％以
上含む。これらの混合粉末を加圧成形して得られた成形
体を窒素雰囲気中で加熱する。粉末中のＡｌが溶融し
（純粋のＡｌの融点は６６０℃であるが、Ａｌ−Ｍｇ合
金は最大４５０℃まで融点が降下し、Ａｌ−Ｓｉ合金で
は最大５７７℃まで融点が降下する）、６８０℃に達す
ると、Ａｌの多くは雰囲気のＮ_２と反応してＡｌＮに変
わり、ＡｌＮ中に少量の未反応のＡｌが分散した構成
となり、この構成によりＡｌＮが粒子間の結合力を発現
する。

【００１７】このように、低純度Ａｌ源粉末由来の融液
はその場に停滞してＡｌＮを形成するが、これに対し
て、高純度Ａｌ源粉末の混合割合が一定値を超えると高
純度Ａｌ源粉末由来の融液の一部は粉体層中でガスの流
れの方向に窒化の進行を伴いながら移動する。そして、
その融液は粉体層の途切れる自由表面に到達すると、そ
こで移動を停止して蓄積する。こうして、表層部におい
て該融液が粉体層の空隙を埋めＡｌ濃縮皮膜を形成す
る。Ａｌ濃縮皮膜は窒化されてＡｌＮと未反応のＡｌを
主成分とするＡｌＮ皮膜に変わる。このような知見は本
発明者の新規な発見である。

【００１８】Ａｌ＋１／２Ｎ_２→ＡｌＮこのようにして、窒化アルミニウム焼結体の表層部の一
部または全部をＡｌＮ濃縮皮膜で覆うことができ、本発
明に係るＡｌＮとＡｌを含む窒化アルミニウム焼結体が
製造される。

【００１９】また、この耐火物は、例えばＡｌ源粉末を
型に充填して、加圧成型することなく型で保形された充
填体のまま窒素雰囲気中で加熱しても得られる。充填体
の窒化は、これを構成するＡｌ粒子の表面に発熱を伴っ
てＡｌＮ皮膜が形成されることから始まり、粒子内部の
溶融Ａｌの熱膨張によりＡｌＮ皮膜が破裂して溶融Ａｌ
が吹き出す現象を引き起こし、吹き出した溶融Ａｌが新
たなＡｌ粒子となる過程を辿り、同様の現象を繰り返し
て進行し、ＡｌＮ焼結体ができあがる。充填体の場合、
成形体と異なり充填体を構成する粒子同士の互いの拘束
が少ないので、吹き出した溶融Ａｌ同士が合体して粉体
層中を移動する現象は起き難い。このためＡｌＮの偏析
の少ない均質な窒化アルミニウム耐火物が得られること
が特徴的である。Ａｌ源粉末として、前記低純度Ａｌ源
粉末を適用すると溶融Ａｌの吹き出しが制御されるので
この傾向は顕著となる。一方、高純度Ａｌ源粉末を適用
する場合は、充填密度により現象が支配される。すなわ
ち、充填密度が低いほど、気孔率が大きいほど、吹き出
した溶融Ａｌの移動合体は起き難くなり、ＡｌＮの偏析
の少ない均質な窒化アルミニウム耐火物となる。

【００２０】しかして本発明は、第１に、上記のごとき
方法により得られるＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを
４〜２５ｗｔ％含む窒化アルミニウム耐火物である。こ
の場合、低純度Ａｌ源粉末１００重量部に対して高純度
Ａｌ源粉末を３０重量部未満とするのがよい。また、各
成分の添加理由は以下の通りである。

【００２１】ＡｌＮ、Ａｌはいずれも熱伝導の極めてよ
い物質であり、熱衝撃の緩和に有利である。焼結体内に
はＡｌＮ中に少量のＡｌが分散しているが、この構成に
より、焼結体は熱衝撃を受けても、変形して熱衝撃によ
り発生する応力を緩和する。Ａｌが４ｗｔ％未満では応
力緩和効果は小さくて不十分となり、また、２５ｗｔ％
を超えると材料強度が低下するので好ましくない。した
がって、Ａｌは４〜２５ｗｔ％とする。このようなＡｌ
の作用によって耐熱衝撃性に優れた６０ｗｔ％以上のＡ
ｌＮを含む窒化アルミニウム耐火物が可能となる。な
お、ＡｌＮの添加量の上限を９６％としたのは、これを
超える添加量とすると、Ａｌを４％以上添加することが
できないためである。

【００２２】ＡｌＮ、Ａｌ以外にも耐熱性のよい物質で
あれば配合されてもよい。すなわち、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ
_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ｃ
ｅＯ _２、Ｓｃ_２Ｏ_３のなかから選択された１種または複
数の酸化物、これらの酸化物のなかの少なくとも一つを
含む複合酸化物が入ってもよい。また、ＭｇＢ_２、Ｃａ
Ｂ_６、ＴｉＢ_２、ＺｒＢ_２、ＡｌＢ_２のなかから選択さ
れた１種または複数のホウ化物が入ってもよい。また、
Ｂ_４Ｃ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ａｌ_４Ｃ_３、Ｓ
ｉＣのなかから選択された１種または複数の炭化物が入
ってもよい。また、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｃｒ_２Ｎ、Ｓｉ_３
Ｎ_４のなかから選択された１種または複数の窒化物が入
ってもよい。Ｓｉ_２Ｎ_２Ｏに代表される酸窒化物が入っ
てもよい。ＡｌＯＮはＡｌ、Ｏ、Ｎの固溶体の総称であ
るが、これが入ってもよい。組成について、この発明で
はいかなる組成であってもよい。また、ＡｌＯＮのＡｌ
の一部がＳｉで置換されてもよい。ただし、Ｓｉ／Ａｌ
のモル比で１．０以下であることが耐食性の観点から好
ましい。１．０を超えると溶融物、特に溶鋼、溶融スラ
グに対する耐食性が低下するからである。このようなＡ
ｌＯＮの例としては、Ａｌ₁₁Ｏ₁₅Ｎ、ＡｌＯＮ、Ａｌ
₁₉₈Ｏ₂₈₈Ｎ_４、Ａｌ₂₇Ｏ₃₉Ｎ、Ａｌ₁₀Ｎ_８Ｏ_３、Ａｌ_９
Ｏ_３Ｎ_７、ＳｉＡｌ_７Ｏ_２Ｎ_７、Ｓｉ_３Ａｌ_３Ｏ_4.5Ｎ
_５が挙げられる。Ｃは耐熱衝撃性に優れているが、酸化
により消失することと、溶融物、特に溶鋼に溶解するこ
とが問題である。したがって、９ｗｔ％以下に限定すれ
ば加えてもよい。ＡｌＮは粉体層内でのＡｌの窒化によ
ってもよいし、それで不足する場合には不足分をＡｌＮ
で供給してもよい。

【００２３】本発明は第２に、前記窒化アルミニウム耐
火物を本体とし、その表層部の一部又は全部を覆うＡｌ
Ｎ皮膜を有する窒化アルミニウム耐火物である。ＡｌＮ
皮膜を形成する耐火物を製造するには、低純度Ａｌ源粉
末１００重量部に対して高純度粉末３０〜１６０重量部
とするのがよい。３０重量部未満ではＡｌ融液の移動が
起きにくく、また、１６０重量部を超えるとＡｌ融液が
本体表面から吹き出し有効に使われない。次に、気孔
率、皮膜の厚さの限定理由を説明する。

【００２４】耐火物本体の気孔率は１０〜４５％とする
ことが好ましい。これは、最終的に１０％未満の低気孔
率をもたらすような低気孔率では、製造工程において、
Ａｌ融液が表層に移動するのが困難となり、Ａｌ融液が
粉体層の自由表面に到らずに内部の特定の部位に蓄積し
て表面に皮膜が形成されないからである。また、４５％
を超えると材料の強度が著しく低下するので得られる耐
火物は実用に供しえないからである。

【００２５】ＡｌＮ濃縮皮膜は、熱衝撃を緩和するため
に形成する。濃縮皮膜の形成場所はガスの下流の自由表
面部分である。したがって、ガスが放出される個所を作
ることにより特定の個所にＡｌＮ濃縮皮膜を形成するこ
とができる。その厚さは粉末充填体中における高純度Ａ
ｌ源粉末の配合量により支配され、配合量が少ないほど
ＡｌＮ濃縮皮膜は薄くなり、逆に配合量が多いほどＡｌ
Ｎ濃縮皮膜は厚くなる。Ａｌ配合量を調節してＡｌＮ濃
縮皮膜の厚さは０．１〜５ｍｍとすることが好ましい。
これは、０．１ｍｍ未満では、耐用時間が短く、５ｍｍ
を超えると熱衝撃により亀裂、剥離が発生し易いからで
ある。この観点から、さらに好ましくは０．１〜１．９
ｍｍである。また、皮膜中にＡｌＮを７０ｗｔ％以上含
むのは、７０wt％未満では皮膜の強度、硬度が低く、皮
膜の耐用性が悪いからである。

【００２６】

【実施例】図１にタンディッシュからモールドに送る溶
鋼の流量を制御する装置を示す。この装置は、溶鋼容器
であるタンディッシュの炉底１に取り付けられた溶融金
属輸送管としての浸漬ノズル２の上端の流路を構成する
キャップノズル３とロングストッパー４の間隙をロング
ストッパー４の昇降することにより溶鋼流量を調節する
ものである。該キャップノズル３はアルミナ等の溶鋼中
に含まれる非金属介在物の付着し難い材料で構成するこ
とが必要とされる。本発明になる窒化アルミニウム耐火
物はこの目的に適う。

【００２７】そこで、本発明になる窒化アルミニウム耐
火物のキャップノズルの製造法について説明する。図２
に示すように、成形型５に純度７９．０ｗｔ％Ａｌの低
純度Ａｌ源粉末６０重量部と純度９９．９７ｗｔ％Ａｌ
の高純度Ａｌ源粉末４０重量部からなるＡｌ源粉末を充
填し、上蓋７をとりつけてから、ＣＩＰにより加圧し、
充填体６を圧密する。離型して成形体６を得る。

【００２８】該成形体６を窒化炉に配設し、窒素で加圧
しながら昇温し、所定の温度に保持後冷却する。こうし
て、ＡｌＮとＡｌを含む窒化アルミニウム焼結体、すな
わち、窒化アルミニウム耐火物のキャップノズル３が得
られる。該キャップノズルは、図３に示すように、全表
面からガスが放出することによりＡｌ融液が全表面に移
動しＡｌＮ濃縮皮膜１８が生成する。

【００２９】（実施例１）窒化アルミニウム耐火物製キ
ャップノズルを作る。高純度Ａｌ源粉末として金属Ａｌ
分９９．９７ｗｔ％のＡｌアトマイズ粉、低純度Ａｌ源
粉末として金属Ａｌ分７９．０ｗｔ％、金属Ｍｇ分２．
１ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３１７．３ｗｔ％のＡｌ研磨粉を使
用した。ここで、Ａｌ研磨粉はアルミニウムスクラップ
を研磨して得られる粉末である。

【００３０】１０５μｍ以下が１００ｗｔ％、３７μｍ
以上が２０ｗｔ％の粒度のＡｌアトマイズ粉、１４７μ
ｍ以下が９５ｗｔ％以上となるように粒度調整したＡｌ
研磨粉をそれぞれ６０．０ｗｔ％、４０．０ｗｔ％の割
合で混合した。Ａｌ分は合計で９１．６ｗｔ％となる。
該混合粉末を前述の方法でキャップノズル用の成形型に
充填し、ＣｌＰを使用して成形圧力３００ｋｇ／ｃｍ^２
で加圧し、成形体を得た。充填密度は１．６９ｇ／ｃｍ
^３であった（気孔率：３７．４ｗｔ％）。該成形体を窒
素圧力９．１ｋｇ／ｃｍ^２の加圧窒素下で１７５０℃ま
で昇温し、３時間保持後、放冷した。こうして、健全な
焼結体が得られた。この焼結体本体は、嵩密度２．６５
ｇ／ｃｍ^３、気孔率（皮膜部分を除く焼結体本体の気孔
率）１７．５％、ＡｌＮ７５．４ｗｔ％、Ａｌ１５．７
ｗｔ％の組成で、４点曲げ強さ１８．２ｋｇ／ｍｍ^２で
あった。全表面は硬く、厚さ１．５〜１．９ｍｍの緻密
なＡｌＮ濃縮皮膜の形成が確認できた。

【００３１】（実施例２）実施例１で記述した方法によ
って製造したＡｌＮ−ＢＮ系耐火物のキャップノズルを
１３Ｃｒ鋼の実機鋳造に供し、３チャージの連続鋳造を
行った。使用後、ノズルを回収して観察したところ、溶
融物と接触した内面に鋼あるいはスラグの付着物が少量
観察されたが、キャップノズルには亀裂、損耗はなく、
健全であった。

【００３２】（比較例１）３７．５ｗｔ％Ａｌ_２Ｏ_３、
５４．４ｗｔ％ＺｒＯ_２、５．４ｗｔ％Ｃ、気孔率１
７．５％のキャップノズルを実施例２と同一条件で使用
した。使用後、ノズルを回収して観察したところ、溶融
物と接触した内面については鋼の付着は実施例２と大差
なかったが、多量のスラグの付着物があり、スラグとの
反応層の形成と溶損が見られた。

【００３３】（実施例３）窒化アルミニウム耐火物製溶
銑輸送管を作る。溶銑輸送管は高炉の出銑口を構成する
管であり、溶銑と溶融スラグの排出を目的として、不定
形耐火物の圧入によるこの管の閉塞、炉熱による不定形
耐火物の焼成、開口機によるこの不定形耐火物の開口に
よる溶銑と溶融スラグの排出開始と継続、排出終了に伴
い再び不定形耐火物の圧入によるこの管の閉塞に戻り、
該諸工程が繰り返される。溶銑と溶融スラグの排出中に
不定形耐火物が消耗し尽くすと管内壁が直接溶融物に接
触するようになる。管の損耗は炉内ガスの吹き出しを引
き起こし溶融物の排出を困難にする。したがって、この
管は溶銑と溶融スラグに対する耐食性と耐摩耗性が高度
に要求される。

【００３４】まず、内径５２ｍｍ、外径１００ｍｍ、長
さ１０００ｍｍの管状キャビティ（図４中９）を有する
黒鉛型（図４中１０）を用意した。この黒鉛型１０に、
１０５μｍ以下が１００ｗｔ％、３７μｍ以上が２０ｗ
ｔ％の粒度で、金属Ａｌ分９９．９７ｗｔ％のＡｌアト
マイズ粉を、振動を加えながら充填した。

【００３５】充填量は９２３０ｇ、充填密度は１．６１
ｇ／ｃｍ^３であった（気孔率：４０．４％）。黒鉛型に
収納した該充填体を窒素圧力９．１ｋｇ／ｃｍ^２の加圧
窒素下で１８５０℃まで昇温し、３時間保持後、放冷し
た。ついで、離型し、健全な焼結体が得られた。この焼
結体の窒化による重量増加は４５％、嵩密度は２．３４
ｇ／ｃｍ^３であった（気孔率：２７．０％）。組成はＡ
ｌＮ９０．８ｗｔ％、Ａｌ９．１ｗｔ％と推定された。

【００３６】不定形耐火物で構成された高炉の出銑口部
の出口側１ｍを穿孔して前記の溶銑輸送管を挿入した。
不定形耐火物を管内外に圧入して管を固定した。直径４
２ｍｍのドリルで管内の不定形耐火物を穿孔し、打ち込
み金棒を打ち込んで引き抜き出銑口を開口した。溶銑の
排出に始まり、溶銑と溶融スラグの排出期間を経てガス
が吹き出したところで、不定形耐火物を圧入し、出銑口
を閉塞した。開口から閉塞までの時間は６時間、出銑量
は２３００ｔであった。この出銑口は安定した出銑状態
を６回繰り返してから、新管と入れ替えた。

【００３７】該窒化アルミニウム耐火物製溶銑輸送管
は、一回当たり２３００ｔ、合計１３８００ｔの通銑に
耐える高い耐用性を示すことが分かる。従来は輸送管を
埋め込むことなく不定形耐火物のみで出銑口を構成して
いたが、従来２〜３時間であった出銑継続時間が、該輸
送管を出銑口に埋め込むことにより、６時間に延び、炉
前の開口作業が半減した。

【００３８】（実施例４）窒化アルミニウム耐火物製ハ
ニカム構造体蓄熱媒体を作る。該ハニカム構造蓄熱媒体
は鋼材スラブ用加熱炉の燃焼廃ガスの顕熱を蓄熱体に蓄
熱して燃焼空気の予熱に利用する蓄熱バーナーの蓄熱体
を構成する部品である。該蓄熱体は一端から１４００℃
の加熱炉の燃焼廃ガスの流入により蓄熱しつつ１５０〜
２５０℃の廃ガスを排出する期間経過後、他端から常温
の空気を流入させて１３００〜１４００℃の予熱空気を
作り一定期間、加熱炉に供給する。かかる二つの期間を
交互に切り替えて蓄熱体の蓄熱と抜熱を繰り返すのであ
る。以上のような定常運転では、蓄熱体の一端は１３０
０〜１４００℃の高温で、スケールのほかアルカリ金
属、塩化物等の微量の腐食性の不純物を含有する燃焼廃
ガスに長期間晒されるので、高い耐食性が要求される。

【００３９】まず、外寸５０ｍｍ×５０ｍｍの多孔面と
２５ｍｍの高さを有するハニカム構造のキャビティ（図
５中１１）を有するステンレス鋼製の型（図５中１２）
を用意した。１辺２．８ｍｍ角のピン１２ａが１列１４
本で１４列等間隔に並んで格子状のキャビティ１１を構
成している。このキャビティ１１に１０５μｍ以下が１
００ｗｔ％、３７μｍ以上が２０ｗｔ％の粒度で、金属
Ａｌ分９９．９７ｗｔ％のＡｌアトマイズ粉を振動を加
えながら充填した。充填量は６１ｇ、充填密度は１．５
５ｇ／ｃｍ^３であった（気孔率：４２．６％）。型に収
納した該充填体を窒素圧力０．５ｋｇ／ｃｍ^２の加圧窒
素下で８００℃まで昇温し、３時間保持後、放冷した。
この過程で処理物には保形性が発現し離型しても亀裂の
発生はなく健全であった。また、重量増加は１９．４％
であった。この焼結体を再度、窒素圧力９．０ｋｇ／ｃ
ｍ^２の加圧窒素下で１７５０℃まで昇温し、３時間保持
後、放冷した。この焼結体の再窒化による重量増加は２
１．４％、嵩密度は２．２５ｇ／ｃｍ^３であった（気孔
率：２９．８％）。組成はＡｌＮ９０．８ｗｔ％、Ａｌ
９．１ｗｔ％と推定された。こうして、２．８８ｍｍ角
の正方形の連通孔が１列１４個で１４列あるハニカムが
得られた。

【００４０】このハニカムを前記加熱炉の蓄熱体の最高
温部に配設して使用した。８ヶ月後取り出して観察した
ところ、白変し、ダストの付着が見られた。ダストは容
易に除去できた。酸化により２６％の重量増加が認めら
れたが、形状、寸法に変化はなく、健全であった。

【００４１】該窒化アルミニウム耐火物性ハニカム構造
蓄熱媒体は、１３００〜１４００℃の腐食性ガス雰囲気
で高い耐用性を示すことが分かる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、発明によれば、溶損、摩
耗の問題のある部位に本耐火物を適用することにより、
耐火物の損耗を激減させることができる。また、本耐火
物は高温の腐食性雰囲気でも優れた耐用性を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】タンディッシュからモールドに送る溶鋼の流量
を制御する装置の説明図。

【図２】本発明になる窒化アルミニウム耐火物のキャッ
プノズルの製造法の説明図。

【図３】キャップノズルの表面にＡｌＮ濃縮皮膜が生成
した状態を示す図。

【図４】実施例３溶銑鉄輸送管の断面図。

【図５】実施例４のハニカム構造蓄熱媒体の断面図。

【符号の説明】

1...タンデッシュの炉底、2...浸漬ノズル、3...キャッ
プノズル、4...ロングストッパー、5...成形型、6...成
形体、7...上蓋、9...管状キャビテイー、10...黒鉛型、
11...ハニカム構造のキャビティ、12...ステンレス鋼製
の型、18...AlN濃縮皮膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜
２５ｗｔ％含むことを特徴とする窒化アルミニウム耐火
物。
【請求項２】ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜
２５ｗｔ％含み、気孔率が１０〜４５％の耐火物本体
と、この本体の表層部の一部または全部を覆い、表層部
の気孔を埋めるＡｌＮを７０wt％以上含むＡｌＮ濃縮皮
膜とを備えたことを特徴とする窒化アルミニウム耐火
物。
【請求項３】ＡｌＮ濃縮皮膜の厚さが０．１〜５ｍｍ
であることを特徴とする請求項２に記載の窒化アルミニ
ウム耐火物。
【請求項４】ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜
２５ｗｔ％含むことを特徴とする溶融金属輸送管。
【請求項５】ＡｌＮを６０〜９６ｗｔ％、Ａｌを４〜
２５ｗｔ％含むことを特徴とするハニカム構造蓄熱媒
体。