JP2001247370A - 窒化珪素鉄含有粉末及び炭素含有耐火物 - Google Patents

窒化珪素鉄含有粉末及び炭素含有耐火物

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JP2001247370A
JP2001247370A JP2000056845A JP2000056845A JP2001247370A JP 2001247370 A JP2001247370 A JP 2001247370A JP 2000056845 A JP2000056845 A JP 2000056845A JP 2000056845 A JP2000056845 A JP 2000056845A JP 2001247370 A JP2001247370 A JP 2001247370A
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carbon
nitride
iron
silicon
refractory
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JP2000056845A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Kaga
鉄夫 加賀
Kazuhiro Yonetani
和浩 米谷
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Denka Co Ltd
Original Assignee
Denki Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高温スラグに対する耐食性と強度が共に高く、
両者のバランスのとれた炭素含有耐火物、及びそれを製
造することができる窒化珪素鉄含有粉末を提供するこ
と。 【解決手段】窒化アルミニウム2〜60%、鉄及び/又
は鉄化合物をFe分として20%以下(0を含まず)、
残部が実質的に窒化珪素からなることを特徴とする炭素
含有耐火物製造用の窒化珪素鉄含有粉末。この窒化珪素
鉄含有粉末と、耐熱性骨材と、有機バインダーとを含有
してなることを特徴とする炭素含有耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素含有耐火物製
造用の窒化珪素鉄含有粉末及び炭素含有耐火物に関す
る。詳しくは、特定量の窒化アルミニウムと鉄と窒化珪
素を含み、高温スラグに対する耐食性と強度の両方に優
れ、両者のバランスがとれた定形耐火物又は不定形耐火
物を製造することのできる窒化珪素鉄含有粉末及び炭素
含有耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レンガ等の炭素含有定形耐火物
や、高炉出銑口閉塞用マッド材、出銑樋材等の炭素含有
不定形耐火物においては、その高温スラグに対する耐食
性を向上させるため、シリカ、アルミナ、炭化珪素、カ
ーボン等の耐熱性骨材と、窒化珪素鉄と、タール、フェ
ノール樹脂等のバインダーとが混合されてなる炭素含有
耐火物が使用されている。しかしながら、これらの炭素
含有耐火物は、技術の進歩とともに、強度や高温スラグ
への耐食性等が向上されてきたにもかかわらず、近年の
更なる操業条件の過酷化、要求特性の高度化には十分に
対応することができず、その改善が望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、今日の課題
は、高温スラグに対する耐食性と強度の両方に優れ、両
者のバランスのとれた炭素含有耐火物の出現であり、本
発明の目的は、この要求を満たすことのできる炭素含有
耐火物製造用窒化珪素鉄含有粉末と炭素含有耐火物を提
供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、窒
化アルミニウム2〜60%、鉄及び/又は鉄化合物をF
e分として20%以下(0を含まず)、残部が実質的に
窒化珪素からなることを特徴とする炭素含有耐火物製造
用の窒化珪素鉄含有粉末である。また、本発明は、上記
窒化珪素鉄含有粉末と、耐熱性骨材と、有機バインダー
とを含有してなることを特徴とする炭素含有耐火物であ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
【0006】本発明の窒化珪素鉄含有粉末は、窒化アル
ミニウムを2〜60%と、鉄又は鉄化合物をFe分とし
て20%以下(0を含まず)とを窒化珪素に含ませたも
のである。本発明品を従来の窒化珪素鉄粉末の代わりに
用いて炭素含有耐火物を製造すると、1300℃以上の
高温に加熱された場合、Feと窒化珪素との反応、及び
Feと窒化アルミニウムとの反応が起こり、FeSi、
FeAlが生成する。そして、これらの金属化合物は、
耐火物に存在する周囲の炭素と反応して、それぞれ、炭
化珪素、炭化アルミニウムを生成しながら、耐火物組織
内のマトリックス部分に浸潤・拡散し、耐食性向上と高
強度化に寄与する。
【0007】更に説明すると、上記二つの反応は、反応
温度が少しずれており、しかも反応途中で生成するFe
Si、FeAlの粘性も異なっている。窒化アルミニウ
ムとFeとの反応は、窒化珪素とFeとの反応に比較し
て活発であり、反応途中で生成するFeAlの粘性もF
eSiのそれよりも低く、しかも炭素との反応性も良好
であるので、炭素含有耐火物の強度増加に大きく貢献す
る。更には、窒化アルミニウムは、窒化珪素よりもCO
ガスとの反応性も良いので、酸化防止効果にも優れる利
点がある。しかしながら、この反応によって生成した炭
化アルミニウムは、高温スラグに対する耐食性と、水蒸
気に対する耐水性が、窒化珪素とFeとの反応を経由し
て生成した炭化珪素よりも劣る。これに対し、この炭化
珪素は、やや高温型であり、高温強度はやや劣るが、高
温スラグに対する耐食性は格段に高い。
【0008】従って、炭素含有耐火物の高温スラグに対
する耐食性と強度の両方を高め、そのバランスを取るに
は、従来の窒化珪素鉄粉末に、更に窒化アルミニウム粉
末の適切量を存在させて上記二つの反応を最適化させて
起こさせればよく、その手段として、本発明において
は、窒化アルミニウムを2〜60%、好ましくは10〜
50%、更に好ましくは20〜30%を含有させた窒化
珪素鉄粉末を用いたものである。
【0009】本発明においては、Feの割合も重要であ
り、Fe分として20%以下(0は含まず)、好ましく
はFe分として10〜20%である。FeがFe分とし
て20%超であると、耐熱性が著しく損なわれる。Fe
としては、鉄及び/又はFe含有合金、酸化鉄等の鉄化
合物が用いられる。
【0010】本発明の窒化珪素鉄含有粉末は、例えば珪
素鉄、珪素、アルミニウム及び鉄分を混合し、窒素、ア
ンモニア等の雰囲気下、温度1000℃〜1600℃で
窒化して、窒化アルミニウムと、鉄及び/又は鉄化合物
と、窒化珪素とを含むインゴットを製造し、それをジョ
ークラッシャー・ロールミル等で粗砕し、ボールミル・
ローラーミル・トップグラインダー・アトライターミル
・振動ミル等の粉砕機を用いて微粉砕することによって
製造することができる。
【0011】また、窒化アルミニウム、鉄、鉄化合物、
窒化珪素、及び窒化珪素鉄を適宜混合して製造すること
もできる。
【0012】窒化珪素鉄含有粉末の粒度は、できるだけ
微粉化されていることが望ましく、1mm以下、特に平
均粒子径が100μm以下であることが好ましい。
【0013】本発明の炭素含有耐火物は、本発明の窒化
珪素鉄含有粉末と、耐熱性骨材と、有機バインダーとを
必須成分として構成されている。耐熱性骨材としては、
炭化珪素、シリカ、カーボン、アルミナ等が使用され、
有機バインダーとしては、タール、ピッチ、フェノール
樹脂等が使用される。これらの成分割合の一例を示す
と、本発明の窒化珪素鉄含有粉末0.5〜93%、シリ
カ、アルミナ質の骨材2〜60%、炭化珪素質骨材1〜
30%、黒鉛、カーボン等の炭素質材料1〜30%、有
機バインダー3〜30%である。このような炭素含有耐
火物は、特に高炉出銑口閉塞材、出銑樋材として好適で
ある。
【0014】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
【0015】実施例1〜18 比較例1〜7 金属FeSi、金属アルミニウム、鉄粉末の窒化前原料
を用い、その配合比を種々変更して配合し、更にポリビ
ニルアルコ−ル6%水溶液を外割で10〜20%混合
し、十分に混練した。これを20MPの圧力でプレス成
形して20〜30cm3 程度の円柱成形体を作製し、1
20℃にて10時間乾燥した。次いで、これを密閉炉に
入れ、窒素雰囲気下、温度1400℃まで昇温し、その
まま3時間保持した後、冷却した。得られたインゴット
をロ−ルミルで粗砕し、更にボ−ルミルで粒度0.2m
m下まで微粉砕し、表1に示される、Fe(Fe分とし
て)、窒化珪素(Si34)、窒化アルミニウム(Al
N)の含有量が異なる窒化珪素鉄含有粉末を製造した。
【0016】この窒化珪素鉄含有粉末の炭素含有耐火物
製造用原料としての性能を評価するため、以下に従って
炭素含有耐火物を製造し、その高温スラグに対する耐食
性と強度を測定した。それらの結果を表1に示す。
【0017】(1)炭素含有耐火物の製造 窒化珪素鉄含有粉末(0.2mm下)20%、アルミナ
質骨材としてボーキサイト粉末(1mm下)20%、炭
化珪素粉末(1mm下)20%、コ−クス粉末(1mm
下)20%、有機バインダーとして無水タ−ル20%を
配合し、60℃に加熱しながら混練した後、耐食性評価
用サンプル(50mm×50mm×160mm)と、強
度評価用サンプル(25mm×25mm×160mm)
をプレス成形により成形した。これを乾燥機に入れ、4
00℃まで加熱して脱ガスし、焼成炉に移し、アルゴン
ガス雰囲気下、1400℃×3時間焼成し評価に供し
た。
【0018】(2)高温スラグに対する耐食性 ドラムの内側にサンプルを内張りし、スラグを入れ中通
しした発熱体で1500℃に加熱し、ドラムを低速で回
転させながら10時間侵食試験を行い侵食量を測定し
た。比較例1の侵食量を100としたときの相対値を算
出した。数値の小さい方が高温スラグに対する耐食性は
良好である。
【0019】(3)強度 3点曲げ強度を測定した。比較例1の曲げ強度を100
としたときの相対値を表1に示した。
【0020】
【表1】
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、高温スラグに対する耐
食性と強度が共に高く、両者のバランスのとれた炭素含
有耐火物、及びそれを製造することができる窒化珪素鉄
含有粉末が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G001 BA22 BA32 BA36 BA60 BA61 BA63 BB22 BB32 BB36 BB60 BB61 BB63 BC13 BC17 BD07 4G030 AA36 AA47 AA52 AA60 AA61 BA20 BA25 BA33 GA01 GA14 GA22 GA27 4G033 AA18 BA01 4K051 AA01 BE03

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化アルミニウム2〜60%、鉄及び/
    又は鉄化合物をFe分として20%以下(0を含ま
    ず)、残部が実質的に窒化珪素からなることを特徴とす
    る炭素含有耐火物製造用の窒化珪素鉄含有粉末。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の窒化珪素鉄含有粉末と、
    耐熱性骨材と、有機バインダーとを含有してなることを
    特徴とする炭素含有耐火物。
JP2000056845A 2000-03-02 2000-03-02 窒化珪素鉄含有粉末及び炭素含有耐火物 Pending JP2001247370A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009190946A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Kurosaki Harima Corp マッド材
JP2009242120A (ja) * 2008-03-28 2009-10-22 Kurosaki Harima Corp マッド材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009190946A (ja) * 2008-02-15 2009-08-27 Kurosaki Harima Corp マッド材
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