JP2603397B2 - 耐火材料 - Google Patents
耐火材料Info
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- JP2603397B2 JP2603397B2 JP4082129A JP8212992A JP2603397B2 JP 2603397 B2 JP2603397 B2 JP 2603397B2 JP 4082129 A JP4082129 A JP 4082129A JP 8212992 A JP8212992 A JP 8212992A JP 2603397 B2 JP2603397 B2 JP 2603397B2
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐火材料に関し、更に
詳しくは耐熱衝撃抵抗性及び耐侵食性が要求される耐火
物用の耐火材料に関するものである。
詳しくは耐熱衝撃抵抗性及び耐侵食性が要求される耐火
物用の耐火材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、溶融金属精錬炉用の耐火物とし
て、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等の種々の耐火
性酸化物骨材とカーボンとを組み合わせたカーボン含有
耐火物が広く使用されている。これらのカーボン含有耐
火物において、耐熱衝撃抵抗性を改善させる方法として
は、まず、カーボン量の増量が挙げられる。しかし、カ
ーボン量を増量しすぎると耐火物の耐侵食性が低下する
傾向があるので、酸化物骨材とカーボンの配合量はおの
ずと適性範囲に限定されたものになっている。そこで、
このようなカーボン含有耐火物の耐熱衝撃性を改善させ
るもうひとつの方法として、低熱膨張性の酸化物骨材の
使用がある。従来、低熱膨張性酸化物骨材としては、特
開昭60−180950号公報に見られる通り、アルミナ・ジル
コニア質原料が既に公知である。このアルミナ・ジルコ
ニア質原料は、コランダム結晶と未安定化ジルコニア結
晶から構成され、未安定化ジルコニアに生じる１０００
〜１２００℃の温度での単斜晶→正方晶の結晶相転移に
伴う体積変化(収縮)の影響により、熱膨張率が低いとい
う長所を有している。しかし、その反面、アルミナは高
塩基度スラグに対する耐溶損性が低いために、アルミナ
・ジルコニア質原料は、耐侵食性の点で劣る欠点があ
る。従って、アルミナ・ジルコニア質原料を使用したカ
ーボン含有耐火物は、耐熱衝撃抵抗性の点では改善され
ているものの、耐侵食性の点では改善が望まれているの
が現状である。
て、アルミナ、マグネシア、ジルコニア等の種々の耐火
性酸化物骨材とカーボンとを組み合わせたカーボン含有
耐火物が広く使用されている。これらのカーボン含有耐
火物において、耐熱衝撃抵抗性を改善させる方法として
は、まず、カーボン量の増量が挙げられる。しかし、カ
ーボン量を増量しすぎると耐火物の耐侵食性が低下する
傾向があるので、酸化物骨材とカーボンの配合量はおの
ずと適性範囲に限定されたものになっている。そこで、
このようなカーボン含有耐火物の耐熱衝撃性を改善させ
るもうひとつの方法として、低熱膨張性の酸化物骨材の
使用がある。従来、低熱膨張性酸化物骨材としては、特
開昭60−180950号公報に見られる通り、アルミナ・ジル
コニア質原料が既に公知である。このアルミナ・ジルコ
ニア質原料は、コランダム結晶と未安定化ジルコニア結
晶から構成され、未安定化ジルコニアに生じる１０００
〜１２００℃の温度での単斜晶→正方晶の結晶相転移に
伴う体積変化(収縮)の影響により、熱膨張率が低いとい
う長所を有している。しかし、その反面、アルミナは高
塩基度スラグに対する耐溶損性が低いために、アルミナ
・ジルコニア質原料は、耐侵食性の点で劣る欠点があ
る。従って、アルミナ・ジルコニア質原料を使用したカ
ーボン含有耐火物は、耐熱衝撃抵抗性の点では改善され
ているものの、耐侵食性の点では改善が望まれているの
が現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】低熱膨張性原料を使用
したカーボン含有耐火物において、耐熱衝撃抵抗性を低
下させることなく耐侵食性を向上させるためには、低熱
膨張性原料の耐侵食性を改善させることが必要である。
したカーボン含有耐火物において、耐熱衝撃抵抗性を低
下させることなく耐侵食性を向上させるためには、低熱
膨張性原料の耐侵食性を改善させることが必要である。
【０００４】従って、本発明の目的は、アルミナ・ジル
コニア質原料と同等の低熱膨張性をもち、同時に、アル
ミナ・ジルコニア質原料よりも耐侵食性に優れた酸化物
骨材を提供することにある。
コニア質原料と同等の低熱膨張性をもち、同時に、アル
ミナ・ジルコニア質原料よりも耐侵食性に優れた酸化物
骨材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】酸化物骨材の耐侵食性
は、構成鉱物のスラグに対する溶損性に大きく影響され
る。そこで本発明は、上記課題を解決するために、アル
ミナ・ジルコニア質原料中のコランダム結晶の一部ある
いは全部を、スラグに対する耐溶損性が高く、かつ熱膨
張率がコランダムと同等の鉱物に変えることにより、低
熱膨張性という特性を充分生かしながら、耐侵食性を改
善するものである。
は、構成鉱物のスラグに対する溶損性に大きく影響され
る。そこで本発明は、上記課題を解決するために、アル
ミナ・ジルコニア質原料中のコランダム結晶の一部ある
いは全部を、スラグに対する耐溶損性が高く、かつ熱膨
張率がコランダムと同等の鉱物に変えることにより、低
熱膨張性という特性を充分生かしながら、耐侵食性を改
善するものである。
【０００６】即ち、本発明に係る耐火材料は、Ｚｒ
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3及びＭｇＯの３成分を主体成分とし、残
部が５重量％以下である焼結品または電融品であって、
ＺｒＯ2が２０〜６０重量％、ＭｇＯが４.９３重量％以
上で、かつＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比が０.９以上であ
り、未安定化もしくは部分安定化ジルコニア(ＺｒＯ2)
結晶とスピネル(ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)結晶または未安定化
もしくは部分安定化ジルコニア結晶とスピネル結晶とコ
ランダム(Ａｌ2Ｏ3)結晶から構成されることを特徴とす
る。
Ｏ2、Ａｌ2Ｏ3及びＭｇＯの３成分を主体成分とし、残
部が５重量％以下である焼結品または電融品であって、
ＺｒＯ2が２０〜６０重量％、ＭｇＯが４.９３重量％以
上で、かつＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比が０.９以上であ
り、未安定化もしくは部分安定化ジルコニア(ＺｒＯ2)
結晶とスピネル(ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)結晶または未安定化
もしくは部分安定化ジルコニア結晶とスピネル結晶とコ
ランダム(Ａｌ2Ｏ3)結晶から構成されることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】本発明のスピネル・ジルコニア質耐火原料は、
以下のような長所を有している。 (イ)スピネル結晶はコランダム結晶よりも塩基性スラグ
に対する耐溶損性が高いために、コランダムとジルコニ
アから構成されるアルミナ・ジルコニア質原料よりも耐
侵食性が高い。 (ロ)スピネルの熱膨張率はコランダムの熱膨張率とほぼ
同等であるので、熱膨張特性はアルミナ・ジルコニア質
原料とほぼ同等である。即ち、構成鉱物のひとつである
未安定化ジルコニアに生じる１０００〜１２００℃の温
度での単斜晶→正方晶の結晶相転移に伴う体積変化(収
縮)の影響により、低い熱膨張率を示す。
以下のような長所を有している。 (イ)スピネル結晶はコランダム結晶よりも塩基性スラグ
に対する耐溶損性が高いために、コランダムとジルコニ
アから構成されるアルミナ・ジルコニア質原料よりも耐
侵食性が高い。 (ロ)スピネルの熱膨張率はコランダムの熱膨張率とほぼ
同等であるので、熱膨張特性はアルミナ・ジルコニア質
原料とほぼ同等である。即ち、構成鉱物のひとつである
未安定化ジルコニアに生じる１０００〜１２００℃の温
度での単斜晶→正方晶の結晶相転移に伴う体積変化(収
縮)の影響により、低い熱膨張率を示す。
【０００８】なお、成分範囲の限定理由は次の通りであ
る。 ジルコニア：２０〜６０重量％ ａ)２０重量％未満では、未安定化ジルコニアの膨張特
性が現れないために、低熱膨張性が得られない。 ｂ)６０重量％を超えると、相転移に伴う体積変化が過
大となり、組織崩壊を招いて事実上使用不可能となる。
る。 ジルコニア：２０〜６０重量％ ａ)２０重量％未満では、未安定化ジルコニアの膨張特
性が現れないために、低熱膨張性が得られない。 ｂ)６０重量％を超えると、相転移に伴う体積変化が過
大となり、組織崩壊を招いて事実上使用不可能となる。
【０００９】残部：５重量％以下 ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3など残部
の成分が５重量％を超えると、これらの不純成分が低融
物を生じるために、耐侵食性が低下する。
の成分が５重量％を超えると、これらの不純成分が低融
物を生じるために、耐侵食性が低下する。
【００１０】ＭｇＯ：４.９３重量％以上、Ａｌ2Ｏ3
／ＭｇＯモル比：０.９以上 ａ）理論組成のスピネルは、Ａｌ2Ｏ3／ＭｇＯモル比が
１であるが、実際のスピネルは、ＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3
に対して固溶領域をもつために、１６００℃ではそのＡ
ｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比は０.９〜１.９の範囲にある。
スピネルの固溶領域の下限であるＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯモル
比＝０.９未満では、構成鉱物として熱膨張率の高いペ
リクレース(ＭｇＯ)結晶が現れるため、及びＭｇＯによ
ってジルコニアが安定化されるために、目的とした低い
熱膨張特性が現れない。 ｂ）ＭｇＯが４.９３重量％未満では、スピネル結晶の
生成量が少ないために、スピネルの効果が充分に現れな
い。
／ＭｇＯモル比：０.９以上 ａ）理論組成のスピネルは、Ａｌ2Ｏ3／ＭｇＯモル比が
１であるが、実際のスピネルは、ＭｇＯまたはＡｌ2Ｏ3
に対して固溶領域をもつために、１６００℃ではそのＡ
ｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比は０.９〜１.９の範囲にある。
スピネルの固溶領域の下限であるＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯモル
比＝０.９未満では、構成鉱物として熱膨張率の高いペ
リクレース(ＭｇＯ)結晶が現れるため、及びＭｇＯによ
ってジルコニアが安定化されるために、目的とした低い
熱膨張特性が現れない。 ｂ）ＭｇＯが４.９３重量％未満では、スピネル結晶の
生成量が少ないために、スピネルの効果が充分に現れな
い。
【００１１】本発明においては、ジルコニア結晶が、未
安定化もしくは部分安定化であることが必須である。Ｍ
ｇＯ−ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の状態図によれば、上述し
た成分範囲においては、ジルコニアは本来未安定化であ
る。しかし、出発原料にマグネシア材、アルミナ材、ジ
ルコニア材を用いた場合には、製法によってはマグネシ
アがアルミナと反応してスピネル結晶を生ずるのと同時
に、マグネシアがジルコニアの一部と反応してジルコニ
アの一部を安定化させる(すなわち部分安定化させる)場
合がある。熱膨張特性はジルコニアの安定化度に影響さ
れるので、ジルコニアの安定化度を低くしたい場合に
は、製造の際に、スピネル材とジルコニア材を出発原料
に用いることもできる。
安定化もしくは部分安定化であることが必須である。Ｍ
ｇＯ−ＺｒＯ2−Ａｌ2Ｏ3系の状態図によれば、上述し
た成分範囲においては、ジルコニアは本来未安定化であ
る。しかし、出発原料にマグネシア材、アルミナ材、ジ
ルコニア材を用いた場合には、製法によってはマグネシ
アがアルミナと反応してスピネル結晶を生ずるのと同時
に、マグネシアがジルコニアの一部と反応してジルコニ
アの一部を安定化させる(すなわち部分安定化させる)場
合がある。熱膨張特性はジルコニアの安定化度に影響さ
れるので、ジルコニアの安定化度を低くしたい場合に
は、製造の際に、スピネル材とジルコニア材を出発原料
に用いることもできる。
【００１２】
実施例 表１のマグネシア材、アルミナ材及びジルコニア材を種
々の配合比率で秤量、混合し、加圧成形した後約１８０
０℃で焼成して焼結体を得た。この焼結体から測定試料
を切り出し、熱膨張特性を測定した。また、切り出した
試料をＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が３.０の転炉スラグと共
にマグネシア質るつぼに入れて１６００℃で２時間加熱
し、切断面から試料の残存寸法を測定することにより、
焼結体の溶損量を調べた。
々の配合比率で秤量、混合し、加圧成形した後約１８０
０℃で焼成して焼結体を得た。この焼結体から測定試料
を切り出し、熱膨張特性を測定した。また、切り出した
試料をＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が３.０の転炉スラグと共
にマグネシア質るつぼに入れて１６００℃で２時間加熱
し、切断面から試料の残存寸法を測定することにより、
焼結体の溶損量を調べた。
【００１３】
【表１】
【００１４】各配合例とその品質特性について表２に記
載する。なお、表２中のＮｏ.１配合品が従来使用され
ているアルミナ・ジルコニア質原料に相当する。
載する。なお、表２中のＮｏ.１配合品が従来使用され
ているアルミナ・ジルコニア質原料に相当する。
【００１５】
【表２】
【００１６】以上の実施例に示すように、未安定化もし
くは部分安定化ジルコニア(ＺｒＯ2)結晶とスピネル(Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)結晶または未安定化もしくは部分安定
化ジルコニア結晶とスピネル結晶とコランダム(Ａｌ2Ｏ
3)結晶から構成されることにより、低熱膨張性で、かつ
耐侵食性に優れた耐火材料を製造することができる。な
お、本実施例は焼結法により製造した試料を用いて行わ
れたが、本実施例で認められた特性はスピネルとジルコ
ニアまたはスピネルとジルコニアとコランダムという鉱
物の組み合わせによって得られるものであるから、電融
法によっても同様の特性をもつ耐火材料を製造すること
ができる。
くは部分安定化ジルコニア(ＺｒＯ2)結晶とスピネル(Ｍ
ｇＯ・Ａｌ2Ｏ3)結晶または未安定化もしくは部分安定
化ジルコニア結晶とスピネル結晶とコランダム(Ａｌ2Ｏ
3)結晶から構成されることにより、低熱膨張性で、かつ
耐侵食性に優れた耐火材料を製造することができる。な
お、本実施例は焼結法により製造した試料を用いて行わ
れたが、本実施例で認められた特性はスピネルとジルコ
ニアまたはスピネルとジルコニアとコランダムという鉱
物の組み合わせによって得られるものであるから、電融
法によっても同様の特性をもつ耐火材料を製造すること
ができる。
【００１７】
【発明の効果】本発明の耐火材料の開発に当たり、Ｚｒ
Ｏ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系の耐火材料について、種々の
組成の焼結原料を造り、その特性評価を行った。その結
果、ＺｒＯ2が２０〜６０重量％、ＭｇＯが１重量％以
上、Ａｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比が０.９以上で、これら
の３成分で９５重量％以上としたスピネル・ジルコニア
質原料では、アルミナ・ジルコニア原料に較べて、低熱
膨張性の特性を損なわずにスラグに対する耐溶損性の向
上が認められた。
Ｏ2−Ａｌ2Ｏ3−ＭｇＯ系の耐火材料について、種々の
組成の焼結原料を造り、その特性評価を行った。その結
果、ＺｒＯ2が２０〜６０重量％、ＭｇＯが１重量％以
上、Ａｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモル比が０.９以上で、これら
の３成分で９５重量％以上としたスピネル・ジルコニア
質原料では、アルミナ・ジルコニア原料に較べて、低熱
膨張性の特性を損なわずにスラグに対する耐溶損性の向
上が認められた。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びＭｇＯの３成分
を主体成分とし、残部が５重量％以下である焼結品また
は電融品であって、ＺｒＯ2が２０〜６０重量％、Ｍｇ
Ｏが４.９３重量％以上で、かつＡｌ2Ｏ3／ＭｇＯのモ
ル比が０.９以上であり、未安定化もしくは部分安定化
ジルコニア(ＺｒＯ2)結晶とスピネル(ＭｇＯ・Ａｌ
2Ｏ3)結晶または未安定化もしくは部分安定化ジルコニ
ア結晶とスピネル結晶とコランダム(Ａｌ2Ｏ3)結晶から
構成されることを特徴とする耐火材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082129A JP2603397B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 耐火材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082129A JP2603397B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 耐火材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05279118A JPH05279118A (ja) | 1993-10-26 |
| JP2603397B2 true JP2603397B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=13765809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4082129A Expired - Fee Related JP2603397B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 耐火材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603397B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007010173B4 (de) * | 2007-02-28 | 2009-04-16 | Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg | Schmelzgegossenes feuerfestes Erzeugnis |
| CN101906663B (zh) * | 2010-08-09 | 2012-05-09 | 西峡县正弘单晶刚玉有限责任公司 | 蓝色超单晶刚玉及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6451369A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-27 | Japan Carlit Co Ltd | Production of alumina-complex sintered body having high toughness |
| JP2919035B2 (ja) * | 1990-09-18 | 1999-07-12 | 川崎炉材株式会社 | 溶融金属注湯用ノズル |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP4082129A patent/JP2603397B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05279118A (ja) | 1993-10-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |