JP2020001991A - クロミア質れんが - Google Patents
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Abstract
【課題】耐食性及び耐熱スポーリング性に優れたクロミア質れんがを提供する。特に、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に好適に用いることができるクロミア質れんがを提供する。【解決手段】本発明のクロミア含有れんがは、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％と、ＺｒＯ２を０．５〜１５質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を０．４〜４．０質量％と、１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む。【選択図】なし
Description
本発明は、高い耐食性が要求される用途で好適に用いられるクロミア質れんがに関し、特に、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に好適に用いることができるクロミア質れんがに関する。
従来、ゴミの焼却炉などでは、内張り用のれんがとして、アルミナ質れんがが用いられてきた。近年、更なる減容化のため、焼却灰などの溶融処理の要請が高まっている。ここで、溶融炉では、処理温度が高く、従来よりも高い耐食性が要求されるため、クロミア含有れんがであるアルミナ−クロミア質れんがが用いられてきた。
しかし、現在使用されているアルミナ−クロミア質れんがの耐食性は必ずしも満足できるものではなく、より高い耐食性を有するれんがが要求されている。
耐食性を向上させるためには、クロミアの含有量を増大させることが有効であると考えられるが、クロミア含有量を増大させると、耐熱スポーリング性が低下してしまう。つまり、十分な耐食性と耐熱スポーリング性と両立させて具備することができなかった。
そのため、アルミナ−クロミア質煉瓦の耐熱スポーリング性を改善するために様々な方法が検討されてきた。例えば、特許文献１には、クロミア含有れんがにおいて、ムライトを粗粒及び／または中粒部に配合してなることを特徴とする高耐熱スポーリング性クロミア含有れんがが開示されている。これによれば、ムライト粒子とクロミアとの反応によるＡｌ２ Ｏ３ ・Ｃｒ２Ｏ３ 生成時に、ムライト粒子の表面に多数の微細な空隙部が生じ、この空隙部がれんがの低弾性化及び熱間での応力緩和に有効に作用することにより、耐熱スポーリング性が向上するとしている。
上述の技術では、ムライトの添加により耐熱スポーリング性を向上させているが、クロミアの含有量は２０〜７０重量％であり、溶融炉やガス化炉のように高い耐食性が要求される用途においては、十分な耐食性を有しているとは言えない。
そこで、本発明では、耐食性及び耐熱スポーリング性に優れたクロミア質れんがを提供することを目的とする。特に、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に好適に用いることができるクロミア質れんがを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行い、クロミア質れんがにおいて、耐食性とともに耐熱スポーリング性を向上させたクロミア質れんがを見出した。
請求項１に記載の発明では、クロミアを主成分とするクロミア質れんがであって、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％と、ＺｒＯ２を０．５〜１５質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を０．４〜４．０質量％と、１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む、という技術的手段を用いる。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のクロミア質れんがにおいて、Ｃｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％と、ＺｒＯ２を０．５〜１４質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を１．５〜３．０質量％と、８質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む、という技術的手段を用いる。
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のクロミア質れんがにおいて、前記リン酸塩は、リン酸アルミニウムである、という技術的手段を用いる。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のクロミア質れんがにおいて、ＺｒＯ２原料として、粒径が０．１〜３ｍｍのジルコニアムライト及び粒径が０．０７４ｍｍ以下のバテライトからなる群から選択される１種または２種を使用する、という技術的手段を用いる。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のクロミア質れんがにおいて、気孔率が１０〜２０％である、という技術的手段を用いる。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のクロミア質れんがにおいて、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に用いる、という技術的手段を用いる。
請求項７に記載の発明では、クロミアを主成分とするクロミア質れんがであって、Ｃｒ２Ｏ３を８８〜９８質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を１．５〜３．０質量％と、１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む、という技術的手段を用いる。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のクロミア質れんがにおいて、前記リン酸塩は、リン酸アルミニウムである、という技術的手段を用いる。
クロミアの含有量を増大させ、耐食性を向上させるとともに、良好な耐熱スポーリング性を有する、耐食性と耐熱スポーリング性とを両立させて具備するクロミア質れんがを得ることができる。
本発明者らは、前述の課題を解決すべく鋭意研究を行い、クロミア質れんがにおいて、耐食性とともに耐熱スポーリング性を向上させたクロミア質れんがを見出した。材料設計の技術的思想を以下に示す。
耐食性を向上させるためには、クロミア量を増大させることが有効である。しかし、クロミア量を７０質量％以上に増大させると、強度を発現させるためのアルミナ量が相対的に減少し、強度が低下してしまう。そこで、強度を向上させるために１６５０℃以上の高温焼成を行うと、クロミア粒子の焼結が進行するため、耐熱スポーリング性が低下してしまう。
そこで、クロミア粒子によるれんがの構造を形成するために、クロミア粒子間にリン酸塩を分散させ、熱処理によって得られるリン酸塩の重合反応によるネットワークの形成により粒子間を結合した。これによれば、１２００〜１６４０℃の焼成により十分な強度を発現させることができる。更に、クロミア粒子の焼結も軽減されるため、高温焼成により製造されたれんがよりも耐熱スポーリング性を向上させることができる。
更に、ジルコニアを添加することによりマイクロクラックを導入し、耐熱スポーリング性を向上させることができる。
これにより、高い耐食性と耐熱スポーリング性とを両立するクロミア質れんがを作製することができる。
以下に、本発明のクロミア質れんがの構成について説明する。
本発明のクロミア質れんがは、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％と、ＺｒＯ２を０．５〜１５質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を０．４〜４．０質量％と、１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む。また、好ましくは、Ｃｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％と、ＺｒＯ２を０．５〜１４質量％と、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を１．５〜３．０質量％と、８質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、焼結助剤成分及び不可避成分と、を含む。
耐食性を向上させるためにクロミア量を増大させる必要があり、本発明のクロミア質れんがにおいて、Ｃｒ２Ｏ３は、７０〜９５質量％である。Ｃｒ２Ｏ３が７０質量％未満では、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に使用する場合に耐食性が不足する。上限を９５質量％としたのは添加剤成分及び不可避の不純物成分を考慮したものである。
クロミア質原料としては、クロミア粗角、電融クロミア、電融クロミアアルミナ、クロミアアルミナ粗角、酸化クロム粉、クロミアを主成分とする酸化物（アルミナ、マグネシア、酸化鉄、チタニア、シリカなど含有）など各種原料を採用することができる。ここで、耐食性を考慮すると、緻密で不純物の少ない電融原料を使用することが好ましい。
クロミア質原料の粒度について説明する。本発明では、粒度は、粒径１ｍｍ以上５ｍｍ未満を「粗粒」、０．０７４ｍｍ以上１ｍｍ未満を「中粒」、０．０７４ｍｍ未満を「微粉」とする。ここで、上記粒度は、日本工業規格ＪＩＳＺ８８０１−１に規定される試験用ふるいを用いて篩い分けたものである。
配合中のクロミア質原料の粒度割合は、粗粒が３０〜５０％、中粒が０〜４０％、微粉が１０〜４０％の範囲で適宜調整可能である。ここで、気孔率を好適な範囲とするためには、粗粒が４０％前後、中粒が１０〜３０％、微粉が２０〜３０％の範囲とすることが好ましい。
耐熱スポーリング性を向上しつつ強度発現する為に、クロミア粒子を主に、リン酸塩を熱処理で重合することによって得られるネットワークの形成により結合した。
リン酸塩は、れんが中のＰ２Ｏ５量が所定の範囲になるように、れんがの製造工程において、水溶液または粉末により添加する。
リン酸塩は、含有成分がれんが中の成分、例えばアルミナ成分と反応して低融点化し耐食性に悪影響を及ぼすおそれがないリン酸アルミニウムが好ましい。
リン酸アルミニウムは、１０００℃以上で重合してＡｌＰＯ４としてクロミアと結合し、１２００〜１６４０℃の焼成により十分な強度を発現させることができる。焼成温度を低くすることができるので、クロミアとアルミナ、シリカ等のれんがの構成成分との焼結も抑制されるため、高温焼成により製造されたれんがよりも耐熱スポーリング性を向上させることができる。
リン酸塩由来の結合量は、蛍光Ｘ線分析により定量されるＰ２Ｏ５量を代表値として規定される。Ｐ２Ｏ５量が少ない場合、結合に用いられるＡｌＰＯ４の量が少ないため、十分な強度を発現させることができない。そのため、耐熱スポーリング性が低下する。一方、Ｐ２Ｏ５量が多い場合、結合に用いられるリン酸塩の量が多いため、耐熱スポーリング性は向上するものの、リン酸塩はクロミアよりも低融点物質であるため耐食性は低下してしまう。そこで、Ｐ２Ｏ５は、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％とした場合には０．４〜４．０質量％、中でもＣｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％とした場合に１．５〜３．０質量％とすることが好ましい。
ジルコニアを含有すると、焼成時に膨張収縮によりマイクロクラックを導入することができるため、熱衝撃で亀裂が発生してもマイクロクラックによりその伸長を抑制することができるので、更に耐熱スポーリング性を向上させることができる。
有効的にマイクロクラックを導入するためには、ＺｒＯ２は、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％とした場合には０．５〜１５質量％、中でもＣｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％とした場合に０．５〜１４質量％とすることが好ましい。組成の下限値は、十分なマイクロクラックを導入するために必要な量であり、上限値はＣｒ２Ｏ３及び他の成分との関係で規定される量である。
本発明で用いるジルコニア系原料は、ジルコニアムライトおよびバデライトからなる群から選択される１種または２種を用いることができる。
ジルコニアムライトを用いると、ムライトによる体積安定性によって、バデライトよりも熱膨張率が小さいため、マイクロクラックを導入できるので、耐熱スポーリング性が得やすい。ここで、ジルコニアムライトは、微粉を使用すると焼結を促進するため、耐熱スポーリング性を十分に向上させることが困難である。また、耐食性が低下する傾向がある。また、粒径が３ｍｍ以上であると、耐食性及び強度が低下する傾向にあり、好ましくない。 そのため、粗粒、中粒（ここでは０．１ｍｍ以上３ｍｍ未満）を使用することが好ましい。
バデライトは、耐食性は高いが、熱膨張率が大きいため、ジルコニアムライトと比べ耐熱スポーリング性の向上効果は少ない。また、粗粒を使用すると、膨張率が大きいため導入されるマイクロクラックの寸法が大きくなり、強度低下、割れを助長するため、微粉を用いることが好ましい。一般的には、マトリックスが先行溶損するため、バデライトの量を減らしジルコニアムライトを使用する方が好ましい。
ジルコニア系原料として、ジルコンも考えられるが、ジルコンはＳｉＯ２成分が多いため、焼結による耐熱スポーリング性の低下を引き起こすおそれがある。また、マイクロクラックを導入しにくいため、有効なマイクロクラックの量を得るためには添加量を多くしなければならず、耐食性の低下を引き起こすおそれがあるため、用いないこととした。
アルミナは、主に、電融クロミアアルミナ、クロミアアルミナ粗角、クロミアを主成分とする酸化物（アルミナ、マグネシア、酸化鉄、チタニア、シリカなど含有）、ジルコニアムライトそしてリン酸アルミニウム由来で下記成分量を構成する。本発明では主にリン酸塩を用いて粒子を結合させるので、上限値のみ規定することとした。Ａｌ２Ｏ３は、Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％とした場合には１０質量％以下、Ｃｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％とした場合には８質量％以下とすることが好ましい。なお、焼結性を向上させるため、焼結助剤としてアルミナの微粉を添加する場合もある。
クロミア質れんがの気孔率は１０〜２０％が好ましい。気孔率が１０％未満の場合、クロミア質れんがが緻密となり、耐熱スポーリング性が低下してしまう。また、気孔率が２０％を超えると、強度、耐食性ともに低下してしまうからである。
気孔率はリン酸塩やバテライトの添加量にも影響を受ける。上記のクロミア粒子の粒度割合であっても、リン酸塩が少ないとれんがの結合が不十分となり気孔率は高くなる。また、バテライトの添加量が多いとれんがの焼成時にバテライトの熱膨張率が大きいことから焼成後のれんがが膨張し、気孔率が高くなる。
一方、気孔率はクロミア粒子の焼結が進むことで低くなる。本発明のクロミア質れんがはクロミア粒子の焼結を抑えながら、気孔率を１０〜２０％とするために、クロミア粒子の粒度割合を検討している。成形時の原料の充填率を向上し、気孔率を好適とするクロミア粒子の粒度割合は粗粒が４０％前後、中粒が１０〜３０％、微粉が２０〜３０％の範囲とすることが好ましい。
本発明のクロミア質れんがの製造方法は、以下の通りである。各原料及び焼結助剤を秤量・混合し、混練後に所定の形状に成形する。この成形体を大気中で、焼成温度１２００〜１６４０℃で焼成することによりクロミア質れんがが得られる。実際の使用条件では操業温度が１４００℃前後であるため、１４００〜１６４０℃で焼成することがより好ましい。
本発明のクロミア質れんがは、高い耐食性及び耐熱スポーリング性が要求される用途に好適に用いることができる。主な用途を以下に示す。
本発明のクロミア質れんがは、酸化雰囲気下で操業される廃棄物溶融炉に好適に用いることができる。廃棄物溶融炉は、廃棄物を処理する際に１２００〜１８００℃程度という高温まで加熱する炉であり、残渣は溶融スラグとなり、れんがと反応して溶損させることから、耐熱スポーリング性だけではなく、高耐食性であることを考慮してクロミア含有量の多いれんがを溶融スラグと接触する高温部位で好適に用いることができる。ここで、還元雰囲気ではクロミアが還元されてしまうため、コークスと廃棄物とを投入して処理するシャフト炉式ガス化溶融炉等における還元雰囲気となる部位には適用できない。
本発明のクロミア質れんがは、製銑用設備に好適に用いることができる。製銑用設備はとして、鉄鉱石と石炭に酸素を吹き込み、反応させて銑鉄を製造する炉があり、操業温度は１５００℃程度である。銑鉄を生成する際に発生するスラグに対する耐食性が重要となるため、スラグライン部などで好適に用いることができる。
本発明のクロミア質れんがは、有機物のガス化分解炉に好適に用いることができる。有機物のガス化分解炉は、石炭や石油に由来する原料を７００℃以上の温度で分解して製品ガスを得るための炉である。このような炉の中で、有機物以外に残渣として含まれるＣａＯやＳｉＯ２またはその他の成分によりれんがが溶損するような、残渣を多く含む原料を使用する場合や、１２００℃以上のより過酷な操業条件下において、耐食性を向上させるためにクロミア含有量を増大させることが求められるため、炉全域の内張りとして好適に用いることができる。
本発明のクロミア質れんがは、ガラス溶解炉に好適に用いることができる。ガラス溶解炉は、硅砂やソーダ灰、石灰等の原料を高温で溶融する炉であり、溶融の過程では９００℃以上になる。本発明のクロミア質れんがは、溶融ガラス中へアルミナなどのれんが成分が溶け出すことを防ぐことができるため、溶融ガラスと接する部位に好適に用いることができる。また、高い耐食性を有することから、高濃度放射性物質を含む廃棄物のガラス固化設備などへも好適に用いることができる。
本発明のクロミア質れんがは、マグネシア−クロミアれんがでは対応できない塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ２＝１．０以下、つまり、低塩基度の対象物に対する安定性が高い。ＳｉＯ２の割合が高いスラグは、れんがと反応してスラグ中にクロミアが溶出することで、融点が上昇し粘性が増大する。これにより、れんが表面にスラグがコーティングされて保護層を形成し、れんがの耐用が向上する。
（実施形態の効果）
本発明のクロミア質れんがによれば、クロミアの含有量を増大させ、耐食性を向上させるとともに、良好な耐熱スポーリング性を有し、耐食性と耐熱スポーリング性とを両立させて具備するクロミア質れんがとすることができる。本発明のクロミア質れんがは、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に好適に用いることができる。
本発明のクロミア質れんがによれば、クロミアの含有量を増大させ、耐食性を向上させるとともに、良好な耐熱スポーリング性を有し、耐食性と耐熱スポーリング性とを両立させて具備するクロミア質れんがとすることができる。本発明のクロミア質れんがは、廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に好適に用いることができる。
（その他の実施形態）
より耐食性を向上させる観点からは、クロミア質れんががＺｒＯ２を含有しない構成を採用することもできる。このとき、Ｃｒ２Ｏ３を８８〜９８質量％とし、前述の実施形態のクロミア質れんがと同様の理由により、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５は１．５〜３．０質量％、Ａｌ２Ｏ３は１０質量％以下、その他、焼結助剤成分及び不可避成分を含む構成とすることが好ましい。また、前述の実施形態のクロミア質れんがと同様にリン酸塩としてリン酸アルミニウムを使用する事が好ましい。
より耐食性を向上させる観点からは、クロミア質れんががＺｒＯ２を含有しない構成を採用することもできる。このとき、Ｃｒ２Ｏ３を８８〜９８質量％とし、前述の実施形態のクロミア質れんがと同様の理由により、原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５は１．５〜３．０質量％、Ａｌ２Ｏ３は１０質量％以下、その他、焼結助剤成分及び不可避成分を含む構成とすることが好ましい。また、前述の実施形態のクロミア質れんがと同様にリン酸塩としてリン酸アルミニウムを使用する事が好ましい。
上述の構成のクロミア質レンガによれば、前述の実施形態のクロミア質れんがと比較するとジルコニアによりマイクロクラックを導入できないためわずかに耐熱スポーリング性の低下は認められるが、リン酸塩を使用することにより高温での焼成をしなくてもよいため、使用環境によっては十分使用に耐えうる耐熱スポーリング性を維持することができる。
以下に本発明を実施例によって説明する。但し本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。表１から表４に、本発明のクロミア含有れんがである実施例１〜２０及び比較例１〜５の原料の配合割合、配合割合の中のクロミア原料の粒度割合、分析した成分値及び気孔率、耐熱スポーリング試験結果及び回転ドラム浸食試験結果を示す。ここで、比較例１としてアルミナ含有量が２２質量％かつリン酸アルミニウムを使用していない、１７００℃で焼成したれんがを用いた。比較例２〜５については、実施例と同じ１５００℃で焼成したれんがであるが、ＺｒＯ２やＰ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３の成分値が請求項の範囲外となっている。
実施例１から実施例２０及び、比較例２から比較例５については、表１から表４に記載した各種原料を適宜水および添加剤と混練し、３００ｔフリクションプレス機で加圧成形して２３０×１１４×８０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体を１５０℃で２４時間乾燥後、１５００℃で１０時間焼成してサンプルを製造した。また、比較例１については表１に記載した各種原料を適宜水および添加剤と混練し、３００ｔフリクションプレス機で加圧成形して２３０×１１４×８０ｍｍの成形体を得た。得られた成形体を１７００℃で１０時間焼成してサンプルを製造した。
表１から表４に低塩基度スラグに対する耐食性の評価を行った結果を示す。試験は回転ドラム浸食試験により行い、スラグとしてＳｉＯ２：４５質量％、ＣａＯ：３５質量％、Ａｌ２Ｏ３：１０質量％、Ｆｅ２Ｏ３：５質量％、Ｎａ２Ｏ：５質量％（Ｃ／Ｓ＝０．７８）となるよう調合した合成スラグを用いて、１６００℃で１００時間実施した。回転速度は８ｒｐｍである。スラグは２時間ごとに取り換え、試験後の試料を長手方向に中央で切断して溶損量を測定し、比較例１の溶損量を１００として規格化した溶損指数を算出して評価した。溶損指数は小さいほど耐食性が高いことを示す。この溶損指数を用い、溶損指数１００〜６０（△）、５９〜２０（○）、１９〜０（◎）として評価した。溶損指数が１００よりも高い場合は（×）とした。ここで、評価△、○、◎は、当該材料を実機に適用した場合に十分に使用に耐えうるという評価である。
比較例１と実施例１を比べると、Ａｌ２Ｏ３が少ない実施例１の方がＣｒ２Ｏ３の成分値が低いにも関わらず実施例１と同程度の耐食性を示した。
実施例１から実施例６を比べると、クロミア含有量が増加するにつれ、耐食性が著しく向上していることがわかる。
実施例４と実施例７を比べるとクロミア粗角よりも緻密な電融クロミアを原料に用いたほうが耐食性が高いことがわかる。
実施例８から実施例１０と比較例２、比較例３を比べると、リン酸アルミニウムが添加されていない比較例２はれんがの焼結が不十分であるために気孔率が２０％以上となり、耐食性も低下していることがわかる。また、比較例３はＰ２Ｏ５の成分値が高いために比較例１よりも耐食性が低下してしまう。
実施例１１から実施例１６と比較例４、比較例５は、ＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３の成分値の割合を変えたものである。実施例１１から実施例１４と比較例４は同じＣｒ２Ｏ３の成分値であるが、ＺｒＯ２またはＡｌ２Ｏ３の成分値が高くなると耐食性が低下していることがわかる。実施例１５と実施例１６、比較例５は同程度のＣｒ２Ｏ３の成分値であるが、ＺｒＯ２の成分値が高くなるほど耐食性が低下する。中でもＺｒＯ２の成分値が１６％を超える比較例５の耐食性は、Ｃｒ２Ｏ３の成分値が低い比較例１よりも耐食性が低くなることがわかる。要因としては、ＺｒＯ２の成分値が高くなると、れんがの焼成時にマイクロクラックが多量に生じてしまい、れんがの気孔率が高くなってしまう為に耐食性が低下する。また、Ａｌ２Ｏ３成分値が高くなるとスラグと反応して溶損が進行してしまうため、耐食性が低下する。
実施例１７から実施例２０はＺｒＯ２を含まず、Ｃｒ２Ｏ３の成分値が８８〜９８％と高いため、耐食性が著しく高いことがわかる。
表１から表４に耐熱スポーリング試験の評価を行った結果を示す。サンプルを２３０×１１４×６５ｍｍの大きさへ加工し、サンプルの半分を１４００℃の電気炉内に挿入して３０分間加熱した。その後空冷する操作を繰り返した。繰り返す回数に関してはサンプルの欠損が元重量の１０％以上になるまで繰り返した。回数が多いほど耐熱スポーリング性に優れており、２回以下（×）、３〜５回（△）、６〜９回（○）、１０回以上（◎）として評価した。ここで、評価△、○、◎は、当該材料を実機に適用した場合に十分に使用に耐えうるという評価である。
クロミア質れんがの耐熱スポーリング性は、リン酸アルミニウムの添加により向上し、ジルコニア系原料を添加することで更に向上した事が分かる。Ｃｒ２Ｏ３の成分値が同じ実施例２と比較例１を比較するとリン酸アルミニウムによってクロミア粒子を結合し、またジルコニア系原料の添加量の多い実施例２が耐熱スポーリング性に優れている。Ｃｒ２Ｏ３の成分値が比較例１と比べて高い実施例３から実施例６及び実施例１７から実施例２０についても、耐熱スポーリング性が比較例１よりも優れており、耐熱スポーリング性の改善がされている。実施例８から実施例１０と比較例２を比較してもリン酸アルミニウムを添加することで耐熱スポーリング性が向上しており、同じ焼成温度のれんがでも熱衝撃に耐えられるだけの粒子間の結合が必要であることがわかる。
実施例１１から実施例１６の結果から、ジルコニア系原料としてジルコニアムライトを使用したほうがバテライトを使用するよりも少ないＺｒＯ２成分値で耐熱スポーリング性を得られることがわかる。
また、比較例４から、Ａｌ２Ｏ３の成分値が１０％を超えると比較例１と同程度の耐熱スポーリング性となることがわかる。
また、比較例４から、Ａｌ２Ｏ３の成分値が１０％を超えると比較例１と同程度の耐熱スポーリング性となることがわかる。
以上より、本発明のクロミア質れんがは耐食性が向上するとともに良好な耐熱スポーリング性を有する、耐食性と耐熱スポーリング性とを両立させて具備するクロミア含有れんがであることが確認された。
Claims (8)
- クロミアを主成分とするクロミア質れんがであって、
Ｃｒ２Ｏ３を７０〜９５質量％と、
ＺｒＯ２を０．５〜１５質量％と、
原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を０．４〜４．０質量％と、
１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、
焼結助剤成分及び不可避成分と、を含むことを特徴とするクロミア質れんが。 - Ｃｒ２Ｏ３を７５〜９５質量％と、
ＺｒＯ２を０．５〜１４質量％と、
原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を１．５〜３．０質量％と、
８質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、
焼結助剤成分及び不可避成分と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のクロミア質れんが。 - 前記リン酸塩は、リン酸アルミニウムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクロミア質れんが。
- ＺｒＯ２原料として、粒径が０．１〜３ｍｍのジルコニアムライト及び粒径が０．０７４ｍｍ以下のバテライトからなる群から選択される１種または２種を使用することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載のクロミア質れんが。
- 気孔率が１０〜２０％であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のクロミア質れんが。
- 廃棄物溶融炉、製銑用設備、有機物のガス化炉及びガラス溶解炉における耐食性が要求される部位に用いることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載のクロミア質れんが。
- クロミアを主成分とするクロミア質れんがであって、
Ｃｒ２Ｏ３を８８〜９８質量％と、
原料として配合するリン酸塩由来であるＰ２Ｏ５を１．５〜３．０質量％と、
１０質量％以下のＡｌ２Ｏ３と、
焼結助剤成分及び不可避成分と、を含むことを特徴とするクロミア質れんが。 - 前記リン酸塩は、リン酸アルミニウムであることを特徴とする請求項７に記載のクロミア質れんが。
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