JP2003277160A - Ceramic hollow ball or porous body, and method for manufacturing them - Google Patents

Ceramic hollow ball or porous body, and method for manufacturing them

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JP2003277160A
JP2003277160A JP2002086132A JP2002086132A JP2003277160A JP 2003277160 A JP2003277160 A JP 2003277160A JP 2002086132 A JP2002086132 A JP 2002086132A JP 2002086132 A JP2002086132 A JP 2002086132A JP 2003277160 A JP2003277160 A JP 2003277160A
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hollow ball
oxide
magnesium
water glass
ceramic composition
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Kinki University
Kitakyushu Foundation for Advancement of Industry Science and Technology
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic hollow ball or a porous body having an excellent heat resistance and heat insulatability and high mechanical strengths and a method for manufacturing them by simple processes at low costs. <P>SOLUTION: The ceramic hollow ball consists of a hollow ball of a foam of an oxide ceramic composition containing silicon, calcium and/or magnesium as a core section and a foam of the oxide ceramic composition containing magnesium and silicon as essential components as a shell section and has specific gravity of ≤1.0 and a softening point of ≥1,500°C. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば溶鋼を連
続鋳造するプロセスにおけるタンディッシュ内の溶鋼の
保温性に優れるとともに溶鋼表面と外気との遮断性能に
も優れた保温材料としてまた、各種耐熱性保温材料の素
材として用いることができる軽量なセラミック状中空ボ
ールまたは多孔質体ならびにその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat insulating material having excellent heat insulating properties of molten steel in a tundish in a process of continuously casting molten steel and also having excellent insulation performance between the molten steel surface and the outside air, and various heat resistances. The present invention relates to a lightweight ceramic hollow ball or porous body that can be used as a material for a heat retaining material, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば鉄鋼製造業において、溶鋼を連
続鋳造する場合、溶鋼は取鍋からタンディッシュ内に注
入され、タンディッシュから鋳型内に溶鋼が注入され連
続鋳造が遂行される。タンディッシュ内において、溶鋼
表面と外気とを遮断すべくまた、溶鋼温度の降下を可及
的に抑える目的で保温材が用いられる。保温材として、
従来、焼き籾、トーワライト、チャーライト、バーミュ
キュライト(蛭石)などが用いられてきた。
2. Description of the Related Art For example, in the steel manufacturing industry, when continuously casting molten steel, molten steel is poured from a ladle into a tundish, and the tundish is poured into a mold to carry out continuous casting. In the tundish, a heat insulating material is used for the purpose of blocking the surface of the molten steel from the outside air and for suppressing the decrease of the molten steel temperature as much as possible. As a heat insulating material,
Traditionally, burnt rice, towarite, charlite, vermiculite, etc. have been used.

【0003】また、特開平7−232246号公報に
は、少なくとも全体の80%を占める主成分として、二
酸化珪素(SiO)、酸化アルミニウム(Al
)、および酸化マグネシウム(MgO)を含み、
SiOとAlの重量比が2/1以下、1/1以
上の範囲内であって、酸化マグネシウムを、重量で、主
成分に対し20%〜45%含有する粒状保温材が開示さ
れている。さらに、特開平8−33960号公報には、
CaO/Al=0.5〜1.0かつ、MgO=5
%〜30%未満、SiO≦10%とする液相保温剤に
CaO/Al=0.5未満または2.0超である
中空焼結体を5%〜90%含有せしめた溶鋼表面保温剤
が開示されている。また、特公平3−48152号公報
には、酸化マグネシウム≧60%で比表面積:15m
/gr〜1m/gr、嵩比重:0.2〜1.5、粒
径:0.5mmから15mmである断熱、耐火粒子が開
示されている。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-232246, silicon dioxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al) are used as main components occupying at least 80% of the whole.
2 O 3 ), and magnesium oxide (MgO),
Disclosed is a granular heat insulating material in which the weight ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 is in the range of 2/1 or less and 1/1 or more, and which contains magnesium oxide in an amount of 20% to 45% with respect to the main component. Has been done. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-33960,
CaO / Al 2 O 3 = 0.5 to 1.0 and MgO = 5
% To less than 30%, SiO 2 ≦ 10% liquid phase heat retaining agent containing 5% to 90% of hollow sintered body having CaO / Al 2 O 3 = less than 0.5 or more than 2.0 in molten steel A surface heat retaining agent is disclosed. Moreover, in Japanese Patent Publication No. 3-48152, magnesium oxide ≧ 60% and specific surface area: 15 m 2
/ Gr~1m 2 / gr, bulk specific gravity: 0.2 to 1.5, particle size: insulation, refractory particles is disclosed a 15mm from 0.5 mm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の保温材には、以
下の問題が存していた。即ち、焼き籾の場合は、焼き籾
の主成分が二酸化珪素と炭素であり、二酸化珪素は熱伝
導率が低く保温性に優れているけれども、溶鋼中のアル
ミニウムと反応しこれを酸化アルミニウム(Al
)に変化させる。従って、二酸化珪素を主成分と
する焼き籾は、タンディッシュ等における溶鋼の保温材
としては好ましくない。また、炭素を多く含む焼き籾は
溶鋼の炭素含有量を変化させ、極低炭素鋼等に対しては
好ましくない。
The conventional heat insulating material has the following problems. That is, in the case of burnt rice, the main components of burnt rice are silicon dioxide and carbon, and although silicon dioxide has a low thermal conductivity and excellent heat retention, it reacts with aluminum in molten steel and reacts with it.
2 O 3 ). Therefore, burned rice containing silicon dioxide as a main component is not preferable as a heat insulating material for molten steel in a tundish or the like. Further, burned rice containing a large amount of carbon changes the carbon content of molten steel and is not preferable for ultra low carbon steel and the like.

【0005】トーワライト、チャーライト、バーミュキ
ュライト(蛭石)などの主成分は二酸化珪素(Si
)である。而して、焼き籾におけると同様に、溶鋼
中のアルミニウムと反応しこれを酸化アルミニウム(A
)に変化させる点で好ましくない。そして、こ
れらトーワライト、チャーライト、バーミュキュライト
(蛭石)などは、海外からの供給に依存している問題も
ある。焼き籾、トーワライト、チャーライト、バーミュ
キュライト(蛭石)などは、その使用に際し、作業者
に、粉塵に起因する珪肺疾患を招く虞もある。
The main components of Towarite, Charlite, Vermiculite, etc. are silicon dioxide (Si).
O 2 ). Then, as in the case of burnt rice, it reacts with aluminum in molten steel and reacts with aluminum oxide (A
It is not preferable because it is changed to 1 2 O 3 ). And there is also a problem that these Towarite, Charlite, Vermiculite, etc. depend on the supply from overseas. Burned rice, Towarite, charlite, vermiculite, and the like may cause workers to have silicosis caused by dust when used.

【0006】特開平7−232246号公報に開示され
ている保温材は、二酸化珪素(SiO)、酸化アルミ
ニウム(Al)を主成分とするものであり、溶鋼
成分を変化させ、延いては最終的に得られる鋼材の特性
に影響を与える問題がある。
The heat insulating material disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-232246 contains silicon dioxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) as main components, and changes the molten steel composition to increase the temperature. In addition, there is a problem that affects the properties of the finally obtained steel material.

【0007】特開平8−33960号公報に開示の保温
剤の場合、使用時に粒子間の焼結が進み、タンディッシ
ュから鋳型への溶鋼供給の制御を行うストッパーの開閉
制御が困難となる問題がある。また、特公平3−481
52号公報に開示の断熱、耐火粒子の場合も同様の問題
がある。
In the case of the heat retaining agent disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-33960, there is a problem that sintering between particles progresses during use and it becomes difficult to control opening / closing of a stopper for controlling supply of molten steel from a tundish to a mold. is there. In addition, Japanese Patent Publication No. 3-481
In the case of the heat insulating and refractory particles disclosed in Japanese Patent No. 52, there is a similar problem.

【0008】本発明は、上記従来技術における問題を解
決し、耐熱性、保温性に優れるとともに機械的強度が高
いセラミック状中空ボールまたは多孔質体およびその製
造方法を提供することを目的とする。また、本発明の他
の目的は、原料として、マグネシアクリンカー(MgO
含有率≧90%)微粉末または、廃棄マグネシア耐火れ
んがの粉砕粒を原料とし、二酸化珪素(SiO)の含
有量が多くないセラミック状中空ボールまたは多孔質体
を、簡便なプロセスで、しかも低コスト下に製造できる
方法を提供することである。その際、従来の保温材で見
られる、粒子間の焼結によるタンディッシュ内でのスト
ッパー開閉制御に問題を生ぜしめることのない保温材と
することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems in the prior art, and to provide a ceramic hollow ball or porous body having excellent heat resistance and heat retention and high mechanical strength, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to use a magnesia clinker (MgO) as a raw material.
(Content ≥ 90%) Fine ceramic powder or crushed granules of waste magnesia refractory bricks are used as raw materials, and ceramic hollow balls or porous bodies not containing a large amount of silicon dioxide (SiO 2 ) can be produced by a simple process and at a low cost. It is to provide a method that can be manufactured at low cost. At that time, it is an object of the present invention to provide a heat insulating material which does not cause a problem in controlling the opening / closing of a stopper in a tundish due to sintering between particles, which is seen in a conventional heat insulating material.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項1に記載の発明は、珪素と、カルシウムおよび
/またはマグネシウムを含む酸化物系セラミック組成物
発泡体中空ボールをコア部とし、マグネシウムと少量の
珪素を含む酸化物系セラミック組成物発泡体をシェル部
とする二重構造の、嵩比重≦1.0、軟化点≧1500
℃であることを特徴とするセラミック状中空ボールであ
る。
The invention according to claim 1 for solving the above-mentioned problems comprises a hollow core of an oxide-based ceramic composition foam hollow ball containing silicon and calcium and / or magnesium. Oxide-based ceramic composition containing magnesium and a small amount of silicon A shell having a double structure having a bulk specific gravity of ≦ 1.0 and a softening point of ≧ 1500.
It is a ceramic hollow ball characterized by being at a temperature of ℃.

【0010】請求項2に記載の発明は、少量の水ガラス
(W)と、少量の炭酸カルシウム(C)および/または
炭酸マグネシウム(M)を、重量で、W:Cおよび/ま
たはM=0.5:1〜5:1となるように混合、成型し
た後、空気中、200℃以上の温度域で1分間以上加熱
して発泡させ、酸化物系セラミック組成物発泡体中空ボ
ールコアとし、該コアの外側に、水ガラス(W)と酸化
マグネシウム(MgO)を、重量で、W:MgO=1:
0.5〜1:25となるように混練して均一に塗布した
後、空気中、200℃以上の温度域で1分間以上加熱し
て発泡させ、酸化物系セラミック組成物発泡体のシェル
を形成することを特徴とする二重構造セラミック状中空
ボールの製造方法である。
According to the second aspect of the present invention, a small amount of water glass (W) and a small amount of calcium carbonate (C) and / or magnesium carbonate (M), by weight, W: C and / or M = 0. After mixing and molding so as to be 0.5: 1 to 5: 1, the mixture is heated in air at a temperature range of 200 ° C. or higher for 1 minute or more to be foamed to obtain an oxide-based ceramic composition foam hollow ball core, On the outside of the core, water glass (W) and magnesium oxide (MgO), by weight, W: MgO = 1:
After kneading so as to be 0.5 to 1:25 and applying uniformly, the mixture is heated in the air at a temperature range of 200 ° C. or higher for 1 minute or more to foam, thereby forming a shell of the oxide-based ceramic composition foam. It is a method of manufacturing a double-structured ceramic hollow ball, which is characterized in that it is formed.

【0011】請求項3に記載の発明は、珪素と、カルシ
ウムおよび/またはマグネシウムを含む酸化物系セラミ
ック組成物発泡体中空ボールであって、嵩比重≦0.
4、軟化点≧1200℃であることを特徴とするセラミ
ック状中空ボールである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an oxide-based ceramic composition foam hollow ball containing silicon and calcium and / or magnesium, wherein the bulk specific gravity is ≤0.
4. A ceramic hollow ball having a softening point ≧ 1200 ° C.

【0012】請求項4に記載の発明は、水ガラス(W)
と、炭酸カルシウム(C)および/または炭酸マグネシ
ウム(M)を、重量で、W:Cおよび/またはM=0.
5:1〜5:1となるように混合、成型した後、空気
中、200℃以上の温度域で1分間以上加熱して発泡さ
せることを特徴とする酸化物系セラミック組成物発泡体
中空ボールの製造方法である。
The invention according to claim 4 is a water glass (W)
And calcium carbonate (C) and / or magnesium carbonate (M), by weight, W: C and / or M = 0.
A hollow ball of an oxide-based ceramic composition, characterized in that after being mixed and molded so as to have a ratio of 5: 1 to 5: 1, it is heated in air at a temperature range of 200 ° C. or higher for 1 minute or longer to foam. Is a manufacturing method.

【0013】請求項5に記載の発明は、珪素とマグネシ
ウムを含む酸化物系セラミック組成物発泡体であって、
嵩比重≦1.3、軟化点≧1500℃であることを特徴
とするセラミック状中空ボールまたはセラミック状多孔
質体である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an oxide ceramic composition foam containing silicon and magnesium,
It is a ceramic hollow ball or a ceramic porous body having a bulk specific gravity of 1.3 and a softening point of 1500 ° C.

【0014】請求項6に記載の発明は、水ガラス(W)
と酸化マグネシウム(MgO)を、重量で、W:MgO
=1:0.5〜1:25となるように混合、成型した
後、空気中、200℃以上の温度域で1分間以上加熱し
て発泡させることを特徴とする酸化物系セラミック組成
物発泡体中空ボールまたはセラミック状多孔質体の製造
方法である。
The invention according to claim 6 is a water glass (W)
And magnesium oxide (MgO) by weight, W: MgO
= 1: 0.5 to 1:25, mixed and molded, and then heated in air at a temperature range of 200 ° C. or higher for 1 minute or more to foam, and thus foamed oxide-based ceramic composition. A method for producing a hollow body body or a porous ceramic body.

【0015】[0015]

【作用】本発明のセラミック状中空ボールまたは多孔質
体は、耐熱性、保温性に優れるとともに機械的強度も高
い。このセラミック状中空ボールまたは多孔質体は、ダ
ンディッシュ内において溶鋼の保温と外気との遮断を行
う保温材として好適に用いることができる。また、この
セラミック状中空ボールまたは多孔質体を用いれば、き
わめて軽量の、耐熱性を有する断熱材の開発が可能であ
り、ビルや住宅などの建築用断熱材(断熱ボード)、電
気炉や電熱器、冷蔵庫や冷凍庫などの家電製品用断熱
材、自動車や船舶、航空機、ロケット、スペースシャト
ルなどの軽量耐熱断熱材さらに、焼却炉(施設)や原子
力施設、核燃料再処理施設、増殖炉、核融合炉など多く
の分野での利用が期待される。
The ceramic hollow ball or porous body of the present invention is excellent in heat resistance and heat retention and has high mechanical strength. This ceramic hollow ball or porous body can be suitably used as a heat insulating material that keeps the molten steel warm in the dandy and shuts it off from the outside air. Also, by using this ceramic hollow ball or porous body, it is possible to develop an extremely lightweight, heat-resistant insulation material, such as a building insulation material (insulation board), electric furnace or electric heating. Insulators for home appliances such as heaters, refrigerators and freezers, lightweight heat-resistant insulators for automobiles, ships, aircraft, rockets, space shuttles, incinerators (nuclear facilities), nuclear facilities, nuclear fuel reprocessing facilities, breeder reactors, nuclear fusion It is expected to be used in many fields such as furnaces.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその好ましい実施
形態に則して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below with reference to its preferred embodiments.

【0017】本発明のセラミック状中空ボールまたは多
孔質体を製造するに際しては、水ガラスを用いる。水ガ
ラスは、二酸化珪素とアルカリとを融解して得られる珪
酸アルカリ塩を濃厚水溶液としたものであって、通常、
NaO:1molにつきSiO:2mol〜4mo
lを含み無色で粘性の大きな液体である。水ガラスの約
50wt%は水であり、適度の粘性を有するため炭酸カル
シウムや炭酸マグネシウムを凝集させ、成型することを
容易にする。
Water glass is used in the production of the ceramic hollow ball or porous body of the present invention. Water glass is a concentrated aqueous solution of alkali silicate salt obtained by melting silicon dioxide and alkali,
Na 2 O: 1 mol: SiO 2 : 2 mol to 4 mo
It is a colorless and viscous liquid containing l. About 50 wt% of the water glass is water, and since it has an appropriate viscosity, calcium carbonate or magnesium carbonate is agglomerated to facilitate molding.

【0018】請求項1に記載のセラミック状中空ボール
におけるコア部或いは請求項3に記載のセラミック状中
空ボールを製造する場合、水ガラス(W)に対する炭酸
カルシウム(C)や炭酸マグネシウム(M)の混合比率
は、重量で、W:C、M=0.5:1〜5:1の範囲内
とすることが望ましい。W:C、M=0.5:1に満た
ない低い水ガラス混合比率であると、炭酸カルシウムや
炭酸マグネシウムを効率よく簡便に混合することが困難
となる。一方、W:C、M=5:1を超えて多量に水ガ
ラスを加えると、混合物の球状化成型が困難となるのみ
ならず、得られるセラミック状中空ボールにおける二酸
化珪素(SiO)の含有量が多くなり、タンディッシ
ュ内等において使用するときに、溶鋼中のAlをAl
に変化させる問題を惹起する。
When the core portion of the ceramic hollow ball according to claim 1 or the ceramic hollow ball according to claim 3 is manufactured, calcium carbonate (C) or magnesium carbonate (M) is added to water glass (W). The mixing ratio by weight is preferably within the range of W: C and M = 0.5: 1 to 5: 1. If the water glass mixing ratio is lower than W: C and M = 0.5: 1, it becomes difficult to mix calcium carbonate and magnesium carbonate efficiently and easily. On the other hand, when a large amount of water glass is added in excess of W: C, M = 5: 1, it becomes difficult not only to make the mixture into a spherical shape, but also to add silicon dioxide (SiO 2 ) to the obtained ceramic hollow ball. When the amount is large and it is used in a tundish, etc., Al in molten steel is changed to Al 2
It causes the problem of changing to O 3 .

【0019】水ガラスと、炭酸カルシウムや炭酸マグネ
シウムとの混合、成型物を、空気雰囲気中、200℃以
上といった比較的低い温度域に1分間〜20分間加熱す
ることによって、成型物中の水分を揮散させる。水ガラ
ス中の水分が蒸発する際、炭酸カルシウムや炭酸マグネ
シウムが熱分解して二酸化炭素(CO)が同時に発生
することによって混合物成型体は効率よく発泡し、中空
ボールとなる。このときの化学反応は、以下の如くであ
る。
By mixing water glass with calcium carbonate or magnesium carbonate and heating the molded product in a relatively low temperature range of 200 ° C. or higher in an air atmosphere for 1 to 20 minutes, the moisture in the molded product is removed. Volatilize. When water in the water glass evaporates, calcium carbonate or magnesium carbonate is thermally decomposed and carbon dioxide (CO 2 ) is generated at the same time, so that the mixture molded body efficiently foams and becomes a hollow ball. The chemical reaction at this time is as follows.

【0020】[0020]

【化1】 [Chemical 1]

【0021】水ガラス(W)と、炭酸カルシウム(C)
や炭酸マグネシウム(M)との混合比率(重量)W:
C、Mをたとえば4:1とする場合は、370℃で10
分間程度の加熱により最も効率よく発泡し、中空ボール
を形成することができる。
Water glass (W) and calcium carbonate (C)
Mixing ratio (weight) with magnesium carbonate (M) W:
When C and M are, for example, 4: 1, 10 at 370 ° C
The hollow balls can be formed most efficiently by heating for about a minute to form hollow balls.

【0022】水ガラスと、炭酸カルシウムや炭酸マグネ
シウムとの混合、成型物の加熱は、空気雰囲気中、20
0℃以上好ましくは250℃以上であり、350℃以上
が最も望ましい。加熱温度が高くなるに従って発泡に要
する時間は短くなるが、加熱温度が500℃を超えると
反応速度が高くなり過ぎて、得られる中空ボールの形状
が球形から外れ、楕円形となったり、破裂に至ったりす
る。従って、加熱温度は250℃〜500℃が好まし
く、350℃〜450℃が最も望ましい。このときの加
熱時間は5分間〜20分間が好ましく、10分間程度が
最も望ましい。
Mixing of water glass with calcium carbonate or magnesium carbonate and heating of the molded product are carried out in an air atmosphere at 20
It is preferably 0 ° C or higher, more preferably 250 ° C or higher, and most preferably 350 ° C or higher. The higher the heating temperature, the shorter the time required for foaming, but if the heating temperature exceeds 500 ° C, the reaction rate becomes too high, and the resulting hollow balls deviate from the spherical shape to become elliptical or burst. I will arrive. Therefore, the heating temperature is preferably 250 ° C to 500 ° C, and most preferably 350 ° C to 450 ° C. The heating time at this time is preferably 5 minutes to 20 minutes, and most preferably about 10 minutes.

【0023】請求項1に記載のセラミック状中空ボール
は、セラミック状中空ボールのコア部とセラミック状発
泡体のシェル部からなる二重構造である。このセラミッ
ク状中空ボールは、上記プロセスによって得られた、少
量の珪酸(SiO)と、カルシア(CaO)および/
またはマグネシアからなる酸化物系セラミック状発泡体
からなる中空ボールの表面を、少量の水ガラス(W)と
マグネシア(MgO)の混合物で被覆し、これを再び空
気雰囲気中、200℃以上の温度域で5分間〜20分間
加熱、発泡させることによって得られる。
The ceramic hollow ball according to claim 1 has a double structure composed of a core portion of the ceramic hollow ball and a shell portion of the ceramic foam. This ceramic hollow ball contains a small amount of silicic acid (SiO 2 ) and calcia (CaO) and / or obtained by the above process.
Alternatively, the surface of a hollow ball made of an oxide ceramic foam made of magnesia is coated with a small amount of a mixture of water glass (W) and magnesia (MgO), and this is again in an air atmosphere at a temperature range of 200 ° C. or higher. It is obtained by heating and foaming for 5 to 20 minutes.

【0024】その際、水ガラス(W)に対するマグネシ
ア(MgO)の混合比率、W:MgO=1:0.5〜
1:25とする。マグネシアの比率が0.5に満たな
い、マグネシアが少量の系では、シェル部の耐熱性が不
十分となる。一方、マグネシアの比率が25を超えて多
量になると、マグネシアを効率よく簡便に混合すること
が困難となる。
At that time, the mixing ratio of magnesia (MgO) to water glass (W), W: MgO = 1: 0.5 to
It is 1:25. In a system in which the ratio of magnesia is less than 0.5 and the amount of magnesia is small, the heat resistance of the shell is insufficient. On the other hand, if the ratio of magnesia exceeds 25 and becomes large, it becomes difficult to mix magnesia efficiently and easily.

【0025】シェル部を形成する時の加熱温度は、水ガ
ラスとマグネシアの混合比率にもよるが、たとえばW:
MgO=1:3の場合、空気雰囲気中、370℃で5分
間〜20分間の加熱によって効率よくマグネシウムと珪
素からなる酸化物系セラミック組成物発泡体をコア部の
表面に固定することができる。
The heating temperature for forming the shell portion depends on the mixing ratio of water glass and magnesia, but is, for example, W:
When MgO = 1: 3, the oxide-based ceramic composition foam made of magnesium and silicon can be efficiently fixed to the surface of the core by heating in an air atmosphere at 370 ° C. for 5 minutes to 20 minutes.

【0026】シェル部を形成するときの加熱温度は好ま
しくは250℃以上であり、350℃以上が最も望まし
い。加熱温度が高くなるに従って発泡に要する時間は短
くなるけれども、加熱温度が500℃を超えると反応速
度が過大となりシェル部の厚さにむらを生じたり、シェ
ル部が破裂に至ったりする。従って、加熱温度は250
℃〜500℃が好ましく、350℃〜450℃が最も望
ましい。このときの加熱時間は5分間〜20分間が好ま
しく、10分間程度が最も望ましい。
The heating temperature for forming the shell portion is preferably 250 ° C. or higher, most preferably 350 ° C. or higher. Although the time required for foaming becomes shorter as the heating temperature becomes higher, when the heating temperature exceeds 500 ° C., the reaction rate becomes excessively high, and the shell portion becomes uneven in thickness or the shell portion bursts. Therefore, the heating temperature is 250
C. to 500.degree. C. is preferable, and 350.degree. C. to 450.degree. C. is most preferable. The heating time at this time is preferably 5 minutes to 20 minutes, and most preferably about 10 minutes.

【0027】請求項5に記載のセラミック状中空ボール
またはセラミック状多孔質体を得るには、水ガラス
(W)とマグネシア(MgO)の重量比を、W:MgO
=1:0.5〜1:25となるように混練・成型し、空
気雰囲気中、200℃以上の温度域で5分間〜20分間
の加熱を行って発泡させる。こうして、マグネシウムと
珪素を含む酸化物系組成物発泡体のセラミック状中空ボ
ールまたは多孔質体を得る。このセラミック状中空ボー
ルまたは多孔質体は、嵩比重が1.3以下、軟化点が1
500℃以上であり、耐熱性、保温性に優れるとともに
機械的強度も高い。
In order to obtain the ceramic hollow ball or the ceramic porous body according to claim 5, the weight ratio of water glass (W) and magnesia (MgO) is set to W: MgO.
The mixture is kneaded and molded so that = 1: 0.5 to 1:25, and heated in an air atmosphere at a temperature range of 200 ° C. or higher for 5 minutes to 20 minutes to foam. In this way, a ceramic hollow ball or a porous body of an oxide-based composition foam containing magnesium and silicon is obtained. This ceramic hollow ball or porous body has a bulk specific gravity of 1.3 or less and a softening point of 1
It has a temperature of 500 ° C or higher, and is excellent in heat resistance and heat retention and has high mechanical strength.

【0028】上記セラミック状中空ボールまたは多孔質
体を得るときの加熱温度は、好ましくは250℃以上で
あり、350℃以上が最も望ましい。加熱温度が高くな
るに従って発泡に要する時間は短くなるけれども、加熱
温度が500℃を超えると反応速度が過大となりシェル
部の厚さにむらを生じたり、シェル部が破裂に至ったり
する。従って、加熱温度は250℃〜500℃が好まし
く、350℃〜450℃が最も望ましい。このときの加
熱時間は5分間〜20分間が好ましく、10分間程度が
最も望ましい。
The heating temperature for obtaining the above-mentioned ceramic hollow ball or porous body is preferably 250 ° C. or higher, and most preferably 350 ° C. or higher. Although the time required for foaming becomes shorter as the heating temperature becomes higher, when the heating temperature exceeds 500 ° C., the reaction rate becomes excessively high, and the shell portion becomes uneven in thickness or the shell portion bursts. Therefore, the heating temperature is preferably 250 ° C to 500 ° C, and most preferably 350 ° C to 450 ° C. The heating time at this time is preferably 5 minutes to 20 minutes, and most preferably about 10 minutes.

【0029】[0029]

【実施例】実施例1 水ガラス(W)と、炭酸カルシウム(C)を、重量で、
W:C=4:1となるように混練・成型し、これをアル
ミナ坩堝に装入して、空気雰囲気中、370℃で10分
間程度の加熱を行った。水ガラスからの水蒸気発生と、
炭酸カルシウムの熱分解による炭酸ガス(CO)の同
時発生によって発泡し、直径:2mmから20mm程度
のほぼ真球のセラミック状白色中空ボールが得られた。
中空ボールの直径(サイズ)は、水ガラスと、炭酸カル
シウムおよび/または炭酸マグネシウムの混合物の重量
が大なるほど或いは水ガラスの配合割合が大なるほど大
きくなった。
EXAMPLES Example 1 Water glass (W) and calcium carbonate (C) by weight,
The mixture was kneaded and molded so that W: C = 4: 1, charged into an alumina crucible, and heated in an air atmosphere at 370 ° C. for about 10 minutes. Generation of water vapor from water glass,
At the same time, carbon dioxide gas (CO 2 ) was generated by the thermal decomposition of calcium carbonate and foamed, and a substantially spherical ceramic white hollow ball with a diameter of about 2 mm to 20 mm was obtained.
The diameter (size) of the hollow balls increased as the weight of the mixture of water glass and calcium carbonate and / or magnesium carbonate increased, or as the mixing ratio of water glass increased.

【0030】上記、珪素とカルシウムを含む酸化物系セ
ラミック組成物の発泡体である白色中空ボールをコア部
とし、その表面に、水ガラス(W)とマグネシア(Mg
O)を、重量で、W:MgO=1:3の比率となるよう
に混練したものを均一に塗布し、これを再びアルミナ坩
堝に装入し、370℃で10分間程度の加熱を行って発
泡させ、マグネシウムと珪素からなる酸化物系セラミッ
ク状シェルを形成した。シェル部はコア部をすっぽり包
み込んでおり、マグネシア原料に起因する淡褐色を呈し
ていた。シェル部の厚さは、マグネシアと水ガラスの混
合物の総重量が大なるほど厚くなった。シェル部の厚さ
は、薄いもので0.1mm、厚いもので2mmを超える
ものも作成できた。この二重構造のセラミック状中空ボ
ールは、嵩比重が0.46、軟化点が1570℃であっ
た。
A white hollow ball, which is a foam of the oxide ceramic composition containing silicon and calcium, is used as a core, and water glass (W) and magnesia (Mg) are formed on the surface of the core.
O), which is kneaded so that the ratio of W: MgO = 1: 3 by weight, is uniformly applied, and this is again charged into an alumina crucible and heated at 370 ° C. for about 10 minutes. It was foamed to form an oxide ceramic shell made of magnesium and silicon. The shell part completely covered the core part, and had a light brown color due to the magnesia raw material. The thickness of the shell portion increased as the total weight of the mixture of magnesia and water glass increased. A thin shell having a thickness of 0.1 mm and a thick shell having a thickness of more than 2 mm could be prepared. This double-structured ceramic hollow ball had a bulk specific gravity of 0.46 and a softening point of 1570 ° C.

【0031】実施例2 水ガラス(W)と、炭酸カルシウム(C)および炭酸マ
グネシウム(M)との混合比率(重量比)、W:(C+
M)=3:1となるように混練・成型し、これをアルミ
ナ坩堝に装入して、空気雰囲気中、370℃で10分間
の加熱を行った。水ガラスからの水蒸気発生と、炭酸カ
ルシウムおよび炭酸マグネシウムの熱分解による炭酸ガ
ス(CO)の同時発生によって発泡し、珪素、カルシ
ウム、およびマグネシウムを成分とする酸化物系のセラ
ミック状中空ボールが得られた。これらは、直径:2m
m〜20mmのほぼ真球の白色中空ボールであった。こ
れらのセラミック状中空ボールは、嵩比重が0.15、
0.18、軟化点が1250℃であった。
Example 2 Mixing ratio (weight ratio) of water glass (W) to calcium carbonate (C) and magnesium carbonate (M), W: (C +
M) = 3: 1 was kneaded and molded, charged into an alumina crucible, and heated in an air atmosphere at 370 ° C. for 10 minutes. Water vapor generation from water glass and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated by thermal decomposition of calcium carbonate and magnesium carbonate are simultaneously generated to foam, thereby obtaining an oxide-based ceramic hollow ball containing silicon, calcium, and magnesium as components. Was given. These are diameter: 2m
It was a substantially hollow white hollow ball of m to 20 mm. These ceramic hollow balls have a bulk specific gravity of 0.15,
The softening point was 0.18 and the softening point was 1250 ° C.

【0032】実施例3 水ガラス(W)に対するマグネシア(MgO)の混合比
率(重量比)、W:MgO=1:5として混練・成型
し、これをアルミナ坩堝に装入して、空気雰囲気中、3
70℃で10分間の加熱を行って発泡させ、珪素とマグ
ネシウムを成分とする酸化物系のセラミック状中空ボー
ルを得た。この中空ボールは、マグネシウム原料に起因
する淡褐色を呈し、マグネシアと水ガラスからなる混合
物における水ガラスの配合割合が大なるほどそのサイズ
が大きくなった。これら中空ボールは嵩比重が0.7
8、軟化点が1550℃であった。水ガラス:マグネシ
ア=1:0.5では、直径約30mmの発泡体が得られ
たが、いびつで、ラグビーボール状であった。このよう
な組成では、真球の中空ボールの製造が困難となり、し
ばしば発泡し過ぎて破れることが多かった。水ガラスの
配合割合が小なるもの、たとえば水ガラス:マグネシア
=1:20では、直径1mm程度の無数の小さな孔をも
つセラミック多孔質体が得られた。この多孔質体は、嵩
比重が1.20、軟化点が1550℃であった。
Example 3 Mixing ratio (weight ratio) of magnesia (MgO) to water glass (W), W: MgO = 1: 5, kneading and molding, and charging this into an alumina crucible, and in an air atmosphere Three
It was heated at 70 ° C. for 10 minutes for foaming to obtain an oxide-based ceramic hollow ball containing silicon and magnesium as components. This hollow ball exhibited a light brown color due to the magnesium raw material, and its size increased as the mixing ratio of water glass in the mixture of magnesia and water glass increased. These hollow balls have a bulk specific gravity of 0.7.
8. The softening point was 1550 ° C. With water glass: magnesia = 1: 0.5, a foam having a diameter of about 30 mm was obtained, but it was distorted and had a rugby ball shape. With such a composition, it was difficult to manufacture a true hollow ball, and it often foamed too much and broke. When the mixing ratio of water glass was small, for example, water glass: magnesia = 1: 20, a ceramic porous body having innumerable small holes with a diameter of about 1 mm was obtained. This porous body had a bulk specific gravity of 1.20 and a softening point of 1550 ° C.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、嵩比重が1.3以下、
軟化点が1500℃以上の軽量、耐熱性、断熱セラミッ
ク状中空ボールまたは多孔質体を提供できる。而して、
溶鋼の連続鋳造プロセスのタンディッシュにおける保温
材として好適に用いることができる。また、この中空ボ
ールまたは多孔質体を用いれば、きわめて軽量の耐熱性
を有する断熱材の開発が可能であり、ビルや住宅などの
建築用断熱材(断熱ボード)、電気炉や電熱器、冷蔵庫
や冷凍庫などの家電製品用断熱材、自動車や船舶、航空
機、ロケット、スペースシャトルなどの軽量耐熱断熱材
さらに、焼却炉(施設)や原子炉、核燃料再処理炉、増
殖炉など多くの分野での利用が可能となる。
According to the present invention, the bulk specific gravity is 1.3 or less,
It is possible to provide a lightweight, heat-resistant, heat-insulating ceramic hollow ball or porous body having a softening point of 1500 ° C. or higher. Therefore,
It can be suitably used as a heat insulating material in a tundish in a continuous casting process of molten steel. Also, by using this hollow ball or porous body, it is possible to develop an extremely lightweight heat insulating material, such as a building insulating material (insulating board), an electric furnace, an electric heater, a refrigerator. Insulation materials for home appliances such as refrigerators and freezers, lightweight heat-resistant insulation materials for automobiles, ships, aircraft, rockets, space shuttles, etc. In addition to incinerators (facility), nuclear reactors, nuclear fuel reprocessing furnaces, breeder reactors, etc. It becomes available.

【0034】本発明は、製造プロセスが簡便で、しかも
電力の消費量が少ないので製造コストが低い。しかも、
耐火れんがなどの廃棄物を出発原料とすることができる
ので、環境問題の解決にも資する。
According to the present invention, the manufacturing process is simple and the power consumption is small, so that the manufacturing cost is low. Moreover,
Since waste such as refractory bricks can be used as a starting material, it also contributes to solving environmental problems.

【0035】請求項3、請求項4に記載の発明によると
きは、嵩比重が0.4以下のきわめて軽量の、軟化点:
1200℃以上のセラミック状中空ボールを簡便なプロ
セスで、しかも少ないエネルギー消費量下に製造でき
る。
According to the inventions of claims 3 and 4, the softening point of the extremely light weight having a bulk specific gravity of 0.4 or less:
A ceramic hollow ball at 1200 ° C. or higher can be manufactured by a simple process and with a small energy consumption.

【0036】請求項5、請求項6に記載の発明によれ
ば、嵩比重が1.3以下、軟化点:1500℃以上のセ
ラミック状中空ボールまたはセラミック状多孔質体を簡
便なプロセスで、しかも少ないエネルギー消費量下に製
造できる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, a ceramic hollow ball or ceramic porous body having a bulk specific gravity of 1.3 or less and a softening point of 1500 ° C. or more is produced by a simple process and Can be manufactured with low energy consumption.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 珪素と、カルシウムおよび/またはマグ
ネシウムを含む酸化物系セラミック組成物発泡体中空ボ
ールをコア部とし、マグネシウムと珪素を含む酸化物系
セラミック組成物発泡体をシェル部とする二重構造の、
嵩比重≦1.0、軟化点≧1500℃であることを特徴
とするセラミック状中空ボール。
1. A double structure comprising a hollow ball of an oxide-based ceramic composition foam containing silicon and calcium and / or magnesium as a core portion and a shell of an oxide-based ceramic composition foam containing magnesium and silicon as a shell portion. Structural,
A ceramic hollow ball having a bulk specific gravity of 1.0 and a softening point of 1500 ° C.
【請求項2】 水ガラス(W)と、炭酸カルシウム
(C)および/または炭酸マグネシウム(M)を、重量
で、W:Cおよび/またはM=0.5:1〜5:1とな
るように混合、成型した後、空気中、200℃以上の温
度域で1分間以上加熱して発泡させ、酸化物系セラミッ
ク組成物発泡体中空ボールコアとし、該コアの外側に、
水ガラス(W)と酸化マグネシウム(MgO)を、重量
で、W:MgO=1:0.5〜1:25となるように混
練して均一に塗布した後、空気中、200℃以上の温度
域で1分間以上加熱して発泡させ、酸化物系セラミック
組成物発泡体のシェルを形成することを特徴とする二重
構造セラミック状中空ボールの製造方法。
2. Water glass (W) and calcium carbonate (C) and / or magnesium carbonate (M) in a weight ratio of W: C and / or M = 0.5: 1 to 5: 1. After being mixed and molded into an air, it is heated in air at a temperature range of 200 ° C. or more for 1 minute or more to be foamed to obtain an oxide-based ceramic composition foamed hollow ball core.
Water glass (W) and magnesium oxide (MgO) are kneaded by weight so that W: MgO = 1: 0.5 to 1:25 and uniformly applied, and then in air, at a temperature of 200 ° C. or higher. A method for producing a double-structured ceramic hollow ball, which comprises heating for 1 minute or more in the region to foam the oxide-based ceramic composition foam to form a shell.
【請求項3】 珪素と、カルシウムおよび/またはマグ
ネシウムを含む酸化物系セラミック組成物発泡体中空ボ
ールであって、嵩比重≦0.4、軟化点≧1200℃で
あることを特徴とするセラミック状中空ボール。
3. An oxide-based ceramic composition foam hollow ball containing silicon and calcium and / or magnesium, which has a bulk specific gravity of 0.4 and a softening point of 1200 ° C. Hollow ball.
【請求項4】 水ガラス(W)と、炭酸カルシウム
(C)および/または炭酸マグネシウム(M)を、重量
で、W:Cおよび/またはM=0.5:1〜5:1とな
るように混合、成型した後、空気中、200℃以上の温
度域で1分間以上加熱して発泡させることを特徴とする
酸化物系セラミック組成物発泡体中空ボールの製造方
法。
4. Water glass (W) and calcium carbonate (C) and / or magnesium carbonate (M) in a weight ratio of W: C and / or M = 0.5: 1 to 5: 1. A method for producing a hollow ball of an oxide-based ceramic composition foam, comprising: heating and blowing in air at a temperature range of 200 ° C. or more for 1 minute or more after mixing and molding.
【請求項5】 珪素と、マグネシウムを含む酸化物系セ
ラミック組成物発泡体であって、嵩比重≦1.3、軟化
点≧1500℃であることを特徴とするセラミック状中
空ボールまたはセラミック状多孔質体。
5. A ceramic hollow ball or a ceramic porous body, which is an oxide ceramic composition foam containing silicon and magnesium and has a bulk specific gravity of 1.3 and a softening point of 1500 ° C. Body.
【請求項6】 水ガラス(W)と酸化マグネシウム(M
gO)を、重量で、W:MgO=1:0.5〜1:25
となるように混合、成型した後、空気中、200℃以上
の温度域で1分間以上加熱して発泡させることを特徴と
する酸化物系セラミック組成物発泡体中空ボールまたは
セラミック状多孔質体の製造方法。
6. Water glass (W) and magnesium oxide (M
gO) by weight, W: MgO = 1: 0.5 to 1:25
Of the oxide-based ceramic composition foamed hollow ball or ceramic-like porous body, which is characterized by being foamed by heating in air at a temperature range of 200 ° C. or higher for 1 minute or more after mixing and molding Production method.
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