JP2016160158A5 - 炭化珪素質耐火ブロックおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、炭化珪素質耐火ブロックおよびその製造方法に関するものである。
本発明の炭化珪素質耐火ブロックは、炭化珪素質耐火物からなる所定形状の焼成キャスタブルブロック本体と、該焼成キャスタブルブロック本体の外表面部分の少なくとも一部の炭化珪素が酸化されて酸化珪素となった少なくとも０．５ｍｍ以上の厚さを有する焼成被膜層と、を有することを特徴とする。
また、本発明の炭化珪素質耐火ブロックの製造方法は、炭化珪素質耐火物のキャスタブルブロックを所定形状に成形してキャスタブルブロックとする成形工程と、成形された該キャスタブルブロックを酸化雰囲気下で焼成して、焼成キャスタブルブロックとするとともに外表面部分の少なくとも一部の炭化珪素が酸化されて酸化珪素となった少なくとも０．５ｍｍ以上の厚さの焼成被膜層にする酸化焼成工程と、を有することを特徴とする。
本発明の炭化珪素質耐火ブロックは、焼成キャスタブルブロック本体と焼成被膜層からなる。炭化珪素質耐火ブロックは、その目的に応じて所定形状を有する。例えば、型枠で成形されたものは所定形状を有することになる。その他にも、断面が一定の長尺状物体を所定間隔で切断したものでも所定形状を有するものとなる。焼成キャスタブルブロック本体は炭化珪素質耐火物である。ここで、炭化珪素質とは広い意味で炭化珪素を含むことを意味する。焼成被膜層は炭化珪素が酸化して焼成されるため、焼成前のブロック本体に含まれる炭化珪素が少ないと焼成被膜層の形成が困難になる。従って、炭化珪素質としては、耐火ブロックの全成分を１００重量％（以下、％は重量％を意味する。）としたとき５％以上の炭化珪素を含むものが好ましい。さらには５０％以上の炭化珪素を含むものがより好ましい。
また、本発明の炭化珪素質耐火ブロックの製造方法は、炭化珪素質耐火物のキャスタブルブロックを所定形状に成形してキャスタブルブロックとする成形工程と、成形された該キャスタブルブロックを酸化雰囲気下で焼成して、焼成キャスタブルブロックとするとともに外表面部分の少なくとも一部の炭化珪素が酸化されて酸化珪素となった少なくとも０．５ｍｍ以上の厚さの焼成被膜層にする酸化焼成工程と、を有することを特徴とする。
本発明の炭化珪素質耐火ブロックは、焼成キャスタブルブロック本体と焼成被膜層からなる。炭化珪素質耐火ブロックは、その目的に応じて所定形状を有する。例えば、型枠で成形されたものは所定形状を有することになる。その他にも、断面が一定の長尺状物体を所定間隔で切断したものでも所定形状を有するものとなる。焼成キャスタブルブロック本体は炭化珪素質耐火物である。ここで、炭化珪素質とは広い意味で炭化珪素を含むことを意味する。焼成被膜層は炭化珪素が酸化して焼成されるため、焼成前のブロック本体に含まれる炭化珪素が少ないと焼成被膜層の形成が困難になる。従って、炭化珪素質としては、耐火ブロックの全成分を１００重量％（以下、％は重量％を意味する。）としたとき５％以上の炭化珪素を含むものが好ましい。さらには５０％以上の炭化珪素を含むものがより好ましい。
焼成キャスタブルブロック本体に含まれる炭化珪素以外の成分としては、珪素、アルミニウム、カルシウム等の酸化物、炭化物等を挙げることができる。また、金属珪素等の金属を含んでいてもよい。これらの炭化珪素以外の成分及び配合割合は用途に応じて使い分けることができる。なお、各成分は粒又は粒状である。用途に応じて、粒度及び粒度分布を適宜選択することができる。
焼成キャスタブルブロック本体の種類としては、型にキャスタブルを流し込んで成形した所定形状のキャスタブルブロック、型内で押圧成形して所定形状とした押圧成形ブロック、所定形状の成形体を焼成した焼成ブロックのいずれか一つとすることができる。ここで、キャスタブルブロックとはプレキャストブロックとも称されているもので、粒、粒状の耐火物等を水等でスラリー状とし、型内に流し所定形状に固化したものである。押圧成形ブロックは粉、粒、粒状の耐火物を型内で押圧し圧密化したものである。通常、押圧成形ブロックはキャスタブルブロックよりも充填された状態となり気孔率が低い。焼成ブロックはキャスタブルブロックや押圧成形ブロック等の成形されたブロックを加熱して焼結したブロックである。
焼成被膜層の厚さは０．５ｍｍ以上とするのが好ましい。
焼成キャスタブルブロック本体に焼成被膜層を形成した場合、元の焼成キャスタブルブロック本体の機械的強度が低いもの程、焼成被膜層形成による耐食性向上の効果は高い。従って、気孔率の低い押圧成形ブロックよりも、気孔率の高いキャスタブルブロックに焼成被膜層を形成した方がより効果的である。しかし、押圧成形ブロックに焼成被膜層を形成しても耐食性向上の効果はある。さらに、キャスタブルブロックや押圧成形ブロックを非酸素雰囲気下で焼成した焼成ブロックをさらに酸素雰囲気下で焼成し、焼成被膜層を形成することも有効である。
焼成キャスタブルブロック本体に焼成被膜層を形成した場合、元の焼成キャスタブルブロック本体の機械的強度が低いもの程、焼成被膜層形成による耐食性向上の効果は高い。従って、気孔率の低い押圧成形ブロックよりも、気孔率の高いキャスタブルブロックに焼成被膜層を形成した方がより効果的である。しかし、押圧成形ブロックに焼成被膜層を形成しても耐食性向上の効果はある。さらに、キャスタブルブロックや押圧成形ブロックを非酸素雰囲気下で焼成した焼成ブロックをさらに酸素雰囲気下で焼成し、焼成被膜層を形成することも有効である。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
本発明の焼成キャスタブル耐火ブロック（炭化珪素質耐火ブロックに相当する）の一部の拡大断面図を図１に示す。この焼成キャスタブル耐火ブロックは、５００ｍｍ×５００ｍｍ×３００ｍｍの形状を有し、炭化珪素質耐火物からなる耐火性のブロック本体１（焼成キャスタブルブロックおよび焼成キャスタブルブロック本体に相当する）と、このブロック本体１の外表面部分を酸素雰囲気中で加熱して少なくとも一部の炭化珪素を酸化して酸化珪素とした焼成被膜層２からなる。
本発明の焼成キャスタブル耐火ブロック（炭化珪素質耐火ブロックに相当する）の一部の拡大断面図を図１に示す。この焼成キャスタブル耐火ブロックは、５００ｍｍ×５００ｍｍ×３００ｍｍの形状を有し、炭化珪素質耐火物からなる耐火性のブロック本体１（焼成キャスタブルブロックおよび焼成キャスタブルブロック本体に相当する）と、このブロック本体１の外表面部分を酸素雰囲気中で加熱して少なくとも一部の炭化珪素を酸化して酸化珪素とした焼成被膜層２からなる。
この焼成キャスタブル耐火ブロックを切断し、焼成被膜層２を含むブロック本体１の一部断面の珪素及び酸素の元素分布を調べた。珪素分布図を図２に、酸素分布図を図３に示す。なを、図２及び図３共に、焼成被膜層２の表面境界及びブロック本体１との境界には太い黒線を入れた。従って、図２及び図３において左右に延びる２本の黒線の間が焼成被膜層２を、下の黒線の下方部分がブロック本体１の部分に該当する。図３より、酸素が存在する部分は黒くなり、焼成被膜層２の部分がブロック本体１の部分より黒く、酸素が多いことがわかる。さらに、図２の焼成被膜層２の黒い部分は珪素が多いことを示しているから、焼成被膜層２の黒い部分は酸化珪素であることがわかる。また、図２の白い部分は空隙と解される。
Claims (6)
- 炭化珪素質耐火物からなる所定形状の焼成キャスタブルブロック本体と、
該焼成キャスタブルブロック本体の外表面部分の少なくとも一部の炭化珪素が酸化されて酸化珪素となった少なくとも０．５ｍｍ以上の厚さを有する焼成被膜層と、
を有することを特徴とする炭化珪素質耐火ブロック。 - 前記炭化珪素質耐火物は全体を１００重量％としたとき、炭化珪素が５重量％以上である請求項１に記載の炭化珪素質耐火ブロック。
- 前記炭化珪素質耐火物は全体を１００重量％としたとき、炭化珪素が５０重量％以上である請求項２に記載の炭化珪素質耐火ブロック。
- 炭化珪素質耐火物のキャスタブルブロックを所定形状に成形してキャスタブルブロックとする成形工程と、
成形された該キャスタブルブロックを酸化雰囲気下で焼成して、焼成キャスタブルブロックとするとともに外表面部分の少なくとも一部の炭化珪素が酸化されて酸化珪素となった少なくとも０．５ｍｍ以上の厚さの焼成被膜層にする酸化焼成工程と、
を有することを特徴とする炭化珪素質耐火ブロックの製造方法。 - 前記炭化珪素質耐火物は全体を１００重量％としたとき、炭化珪素が５重量％以上である請求項４に記載の炭化珪素質耐火ブロックの製造方法。
- 前記炭化珪素質耐火物は全体を１００重量％としたとき、炭化珪素が５０重量％以上である請求項５に記載の炭化珪素質耐火ブロックの製造方法。
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