JP2941128B2 - Zirconia-containing magnesia-alumina spinel clinker and refractory obtained using the same - Google Patents

Zirconia-containing magnesia-alumina spinel clinker and refractory obtained using the same

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JP2941128B2
JP2941128B2 JP4265310A JP26531092A JP2941128B2 JP 2941128 B2 JP2941128 B2 JP 2941128B2 JP 4265310 A JP4265310 A JP 4265310A JP 26531092 A JP26531092 A JP 26531092A JP 2941128 B2 JP2941128 B2 JP 2941128B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は、製鉄、製鋼等において発生する
スラグに対する高い耐侵食性と、優れた耐熱衝撃性、更
には水系による耐火物施工を可能ならしめる耐消化性を
備えた耐火材料となるクリンカー、並びにそれを用いて
得られる耐火物に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention provides a refractory material having high erosion resistance to slag generated in steel making, steel making, and the like, excellent heat shock resistance, and digestion resistance for enabling refractory construction with water. The present invention relates to a clinker and a refractory obtained using the same.

【0002】[0002]

【背景技術】従来から、製鉄業や製鋼業等においては、
一般に、耐スラグ侵食性に優れているものとして、塩基
性耐火物が用いられており、その中でも、特に、高い耐
火特性を示すマグネシア耐火物が、好適に使用されてき
ている。しかしながら、このマグネシア耐火物は、熱に
対する容積変化が大きいため、熱的スポーリングが発生
し易く、また、その結晶粒界へ、スラグが容易に浸透す
ることから、構造的スポーリングも発生し易いといった
欠点を有しているのである。
BACKGROUND ART Conventionally, in the steel industry and the steel industry,
In general, basic refractories having excellent slag erosion resistance have been used, and among them, magnesia refractories exhibiting particularly high refractory properties have been suitably used. However, since the magnesia refractory has a large volume change with respect to heat, thermal spalling is likely to occur, and since slag easily penetrates into its crystal grain boundaries, structural spalling is also likely to occur. It has such a drawback.

【0003】このため、近年では、そのようなマグネシ
ア耐火物に代わって、マグネシア(MgO)に膨張収縮
率の小さいアルミナ(Al2 3 )を添加し、これを高
温焼成することによって得られる、耐スポーリング性の
優れたマグネシアアルミナ系スピネルクリンカーを用い
て製造される耐火物が、使用されるようになってきてお
り、それに伴って、かかる耐火物の有する、耐スポーリ
ング性や耐スラグ侵食性等の特性を、更に向上せしめる
べく、種々の提案が為されている。
For this reason, in recent years, instead of such magnesia refractories, alumina (Al 2 O 3 ) having a small expansion and contraction rate is added to magnesia (MgO), and this is obtained by firing at a high temperature. Refractories manufactured using magnesia-alumina-based spinel clinker having excellent spalling resistance have come to be used, and accordingly, such refractories have spalling resistance and slag erosion resistance. Various proposals have been made in order to further improve properties such as properties.

【0004】例えば、特開平2−102167号公報や
特開平3−60460号公報、更に特開平3−6046
1号公報等においては、MgO、Al2 3 及びその他
不純物からなり、それらの含有量が、種々、異なるマグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカーが明らかにされて
いる。
For example, JP-A-2-102167, JP-A-3-60460, and JP-A-3-6046
In Publication No. 1 and the like, a magnesia alumina-based spinel clinker composed of MgO, Al 2 O 3 and other impurities and having various contents thereof is disclosed.

【0005】しかしながら、そのようなマグネシアアル
ミナ系スピネルクリンカーを用いて得られる耐火物にあ
っては、その組成が、より緻密化されても、その化学組
成からして、高塩基性を示すCaOが主成分であるスラ
グに対する耐侵食性の向上には、自ずから限界があるの
である。
However, in a refractory obtained using such a magnesia-alumina-based spinel clinker, even if the composition is further densified, CaO exhibiting high basicity cannot be obtained due to its chemical composition. There is naturally a limit in improving the erosion resistance of slag as the main component.

【0006】一方、特開昭63−166750号公報に
おいては、MgOとAl2 3 の、主たる二成分に加え
て、第三の成分としてジルコニア(ZrO2 )を含有せ
しめた、マグネシアアルミナ系スピネルクリンカーが、
開示されている。そして、かかる公報には、ZrO
2 が、耐火物への侵食作用の大きいスラグ成分であるC
aOやSiO2 に対して、高温での化学的抵抗性に優れ
たものであることから、そこに開示されるマグネシアア
ルミナ系スピネルクリンカー、ひいてはそれを用いて得
られる耐火物が、耐スラグ侵食性に一層優れたものであ
ることが、示されている。
On the other hand, JP-A-63-166750 discloses a magnesia-alumina-based spinel containing zirconia (ZrO 2 ) as a third component in addition to two main components of MgO and Al 2 O 3. Clinker,
It has been disclosed. And, in this publication, ZrO
2 is C, which is a slag component having a large erosion effect on refractories.
Since it has excellent chemical resistance at high temperatures to aO and SiO 2 , the magnesia-alumina-based spinel clinker disclosed therein, and furthermore, the refractory obtained by using the magnesia-alumina-based spinel clinker, Is shown to be even better.

【0007】ところが、かかるマグネシアアルミナ系ス
ピネルクリンカーについて、本発明者等が検討を加えた
ところ、該クリンカーが、29.5〜94.5重量%の
高い範囲で、MgOを含有してなるものであるため、そ
の結晶相には、水に対して易反応性であるペリクレース
結晶が、多量に含まれており、それ故、そのようなマグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカーにあっては、水と
の耐反応性を示す、耐消化性が極めて低く、水と接触せ
しめられた場合、ペリクレース結晶として存在するMg
Oが、直ちに、水と反応して、Mg(OH)2 に変化し
てしまい、その結果、クリンカー粒子の崩壊が惹起せし
められることが、明らかとなったのであり、また、かか
るクリンカーにおいては、ペリクレース結晶の存在によ
り、緻密な結晶が得られ易くなるものの、そのようなペ
リクレース結晶が、多量に含有せしめられる場合にあっ
ては、スピネル結晶の粒成長が阻害され、その熱膨張率
が上昇せしめられることとなり、以て該クリンカー並び
にそれを用いて得られる耐火物の耐熱衝撃性が、著しく
低下せしめられることも、判明したのである。
However, the present inventors have examined the magnesia-alumina-based spinel clinker and found that the clinker contains MgO in a high range of 29.5 to 94.5% by weight. Therefore, the crystal phase contains a large amount of periclase crystals that are easily reactive to water, and therefore, in such a magnesia-alumina-based spinel clinker, the reaction resistance with water is high. Is extremely low in digestion resistance and exhibits Mg as a periclase crystal when exposed to water.
It was clarified that O immediately reacted with water and changed to Mg (OH) 2 , and as a result, the clinker particles were caused to disintegrate. Although the presence of periclase crystals makes it easier to obtain dense crystals, when such periclase crystals are contained in large amounts, the grain growth of spinel crystals is inhibited and the coefficient of thermal expansion increases. As a result, it has also been found that the thermal shock resistance of the clinker and the refractory obtained by using the clinker is significantly reduced.

【0008】このため、上記公報に開示の如きマグネシ
アアルミナ系スピネルクリンカーにあっては、耐熱衝撃
性に劣り、しかも、近年、製鉄業や製鋼業において、大
量に使用され、更にその使用量が、益々、増大傾向にあ
る、水を添加して、所定の成形操作を実施することによ
り、所望の形状の耐火製品を得ることのできる、不定形
耐火物の耐火材料としては、到底、使用され得ないとい
った、極めて大きな問題が、内在していたのである。
For this reason, the magnesia-alumina-based spinel clinker disclosed in the above-mentioned publication is inferior in thermal shock resistance, and is used in large quantities in the steelmaking and steelmaking industries in recent years. Increasingly, by adding water and performing a predetermined molding operation, a refractory product having a desired shape can be obtained. A very big problem, such as none, was inherent.

【0009】[0009]

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情に鑑
みて為されたものであって、その解決すべき課題とする
ところは、優れた耐スラグ侵食性を確保しつつ、耐熱衝
撃性を効果的に高め、更には耐消化性を有利に向上せし
めて、水系による耐火物施工に好適に使用され得るジル
コニア含有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカー、
並びにそれを用いて得られる耐火物を提供することにあ
る。
Here, the present invention has been made in view of such circumstances, and a problem to be solved is to ensure excellent slag erosion resistance and to improve thermal shock resistance. Zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker, which can be suitably used for water-based refractory construction by further improving digestion resistance.
Another object of the present invention is to provide a refractory obtained by using the same.

【0010】[0010]

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明は、Al 2 3 原料、MgO原料及びZrO 2 原料
の配合物を1700℃〜1950℃の温度で焼成して得
られたクリンカーであって、ZrO2 とMgOとAl2
3 とから主として構成され、それら三成分の合計含有
量が95重量%以上、ZrO2 含有量が0.5〜20重
量%であり、且つ、次式:0<MgO含有量−(0.0
7×ZrO2 含有量)−(Al23 含有量/2.5
3)≦3を満たす化学組成からなり、生成したマグネシ
アアルミナ系スピネルが10μm以上の平均結晶径を有
していると共に、少量のペリクレース結晶を含むマグネ
シアアルミナ系スピネル結晶相においてジルコニア結晶
を含有することを特徴とするジルコニア含有マグネシア
アルミナ系スピネルクリンカーを、その要旨とするもの
である。
The present invention provides an Al 2 O 3 material, a MgO material and a ZrO 2 material.
By firing at a temperature of 1700 ° C. to 1950 ° C.
Clinker, ZrO 2 , MgO and Al 2
O 3 , the total content of these three components is 95% by weight or more, the ZrO 2 content is 0.5 to 20% by weight, and the following formula: 0 <MgO content− (0. 0
7 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content / 2.5
3) Magnesium formed of a chemical composition satisfying ≤ 3
Alumina spinel has an average crystal diameter of 10 μm or more.
A zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker characterized by containing zirconia crystals in a magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystals.

【0011】 そして、このような本発明に係るジルコ
ニア含有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカーにあ
っては、有利には、その見掛気孔率が20%以下となる
ようにされ、更にジルコニア結晶が、正方晶又は立方晶
からなるようにされることとなる。
[0011] Then, in the zirconia-containing magnesia alumina spinel clinker according to the present invention, advantageously, the apparent porosity is such that 20% or less, further to di zirconia crystals, It will be made of tetragonal or cubic.

【0012】 さらに、本発明は、Al 2 3 原料、M
gO原料及びZrO 2 原料の配合物を1700℃〜19
50℃の温度で焼成して得られたクリンカーであって、
ZrO2 とMgOとAl23 とから主として構成さ
れ、それら三成分の合計含有量が95重量%以上、Zr
2 含有量が0.5〜20重量%であり、且つ、次式:
0<MgO含有量−(0.07×ZrO2 含有量)−
(Al23 含有量/2.53)≦3を満たす化学組成
からなり、生成したマグネシアアルミナ系スピネルが1
0μm以上の平均結晶径を有していると共に、少量のペ
リクレース結晶を含むマグネシアアルミナ系スピネル結
晶相においてジルコニア結晶を含有するジルコニア含有
マグネシアアルミナ系スピネルクリンカーを、耐火材料
として用いてなることを特徴とする耐火物をも、その要
旨とするものである。
Further, the present invention provides an Al 2 O 3 raw material, M
The mixture of the gO raw material and the ZrO 2 raw material is
A clinker obtained by firing at a temperature of 50 ° C.,
Mainly composed of ZrO 2 , MgO and Al 2 O 3 , wherein the total content of these three components is 95% by weight or more,
The O 2 content is 0.5 to 20% by weight, and the following formula:
0 <MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) −
(Al 2 O 3 consists of a chemical composition that satisfies the content /2.53)≦3, is generated magnesia alumina spinel 1
A zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker containing zirconia crystals in a magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystals , having an average crystal diameter of 0 μm or more, characterized in that it is used as a refractory material. The refractory to be used is also the gist.

【0013】[0013]

【具体的構成・作用】ところで、本発明に従うジルコニ
ア含有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカーにおい
て、その主成分組成物は、MgOとAl2 3 とZrO
2 とからなるものであるが、それら三成分の合計含有量
は95重量%以上とされている必要がある。即ち、換言
すれば、本発明に係るクリンカーにあっては、不純物、
例えばCaO,SiO2 ,K2 O,Fe2 3 等の各種
酸化物を含有することが許容され得るが、そのような不
純物の含有量は、その合計が5重量%以下とされていな
ければならない。けだし、それら不純物が、5重量%を
越えて含有せしめられることになると、かかるクリンカ
ー、並びにそれを用いて得られる耐火物の耐熱性が低下
してしまうからである。
The zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker according to the present invention comprises MgO, Al 2 O 3 and ZrO.
Although made of 2 which, the total content thereof ternary needs to be 95 wt% or more. That is, in other words, in the clinker according to the present invention, impurities,
For example, it is permissible to contain various oxides such as CaO, SiO 2 , K 2 O, and Fe 2 O 3 , but the content of such impurities is not limited unless the total is 5 wt% or less. No. However, if these impurities are contained in an amount exceeding 5% by weight, the heat resistance of the clinker and the refractory obtained by using the clinker will decrease.

【0014】そして、本発明に係るクリンカーは、その
主要成分の一つとして、スラグに対して高温での化学的
抵抗性の大きいZrO2 を含有することにより、高耐ス
ラグ侵食性を確保し得るのであるが、そのようなZrO
2 は、0.5〜20重量%となるような量にて含有され
ることとなる。かかるクリンカーにおいて、ZrO2
含有量が0.5重量%よりも少ないと、ZrO2 の添加
による耐スラグ侵食性の向上効果が充分に得られず、ま
た高価なZrO2 が20重量%を越えて含有せしめられ
ることになると、経済的に実用的でなくなってしまい、
更にはZrO2の熱膨張率が大きいことから、そのよう
なZrO2 の過剰な含有は、クリンカー並びにそれを用
いて得られる耐火物の熱膨張率を高め、その結果、それ
らの耐スポーリング性を低下せしめることとなる。
The clinker according to the present invention can ensure high slag erosion resistance by containing ZrO 2 having high chemical resistance at high temperature to slag as one of its main components. However, such ZrO
2 will be contained in such an amount as to be 0.5 to 20% by weight. In such a clinker, if the content of ZrO 2 is less than 0.5% by weight, the effect of improving the slag erosion resistance by adding ZrO 2 cannot be sufficiently obtained, and the amount of expensive ZrO 2 exceeds 20% by weight. When it is included, it becomes economically impractical,
Furthermore, due to the high thermal expansion coefficient of ZrO 2 , such an excessive content of ZrO 2 increases the thermal expansion coefficient of clinker and refractories obtained therefrom, and consequently their spalling resistance. Will be reduced.

【0015】ここにおいて、マグネシアアルミナ系スピ
ネルの理論化学組成は、MgO:28.3重量%、Al
2 3 :71.7重量%である。それ故、理論スピネル
結晶中に含まれるMgOの量、換言すればAl2 3
スピネル結晶を生成し得るMgOの推定量は、(Al2
3 含有量/2.53)の式にて表されることとなる。
一方、ZrO2 結晶に固溶せしめられ得るMgOは、
(0.07×ZrO2 含有量)の式にて、その推定量が
求められることが知られている。従って、マグネシアア
ルミナ系スピネルクリンカー中に含まれるMgOの全量
から、それら、Al2 3 とスピネル結晶を生成し得る
MgOの量と、ZrO2 結晶中に固溶せしめられ得るM
gOの量とを、差し引いた残量、即ち、次式:MgO含
有量−(0.07×ZrO2 含有量)−(Al2 3
有量/2.53)にて求められる量が、該クリンカーの
結晶相中において、ペリクレース結晶として析出するM
gOの推定量となる。
Here, the theoretical chemical composition of the magnesia-alumina spinel is MgO: 28.3% by weight, Al
2 O 3 : 71.7% by weight. Therefore, the amount of MgO contained in the theoretical spinel crystal, in other words, the estimated amount of MgO that can produce Al 2 O 3 and spinel crystal is (Al 2
O 3 and thus represented by a formula: content /2.53).
On the other hand, MgO that can be dissolved in ZrO 2 crystal is
It is known that the estimated amount can be obtained from the equation (0.07 × ZrO 2 content). Therefore, based on the total amount of MgO contained in the magnesia-alumina-based spinel clinker, the amount of MgO capable of forming Al 2 O 3 and spinel crystals and the amount of Mg that can be dissolved in ZrO 2 crystals
The amount obtained by subtracting the amount of gO from the remaining amount, that is, the amount obtained by the following formula: MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content / 2.53) M that precipitates as periclase crystals in the clinker crystal phase
This is the estimated amount of gO.

【0016】そして、本発明に従うジルコニア含有マグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカーにあっては、Mg
OとAl2 3 とが、0<MgO含有量(重量%)−
〔0.07×ZrO2 含有量(重量%)〕−〔Al2
3 含有量(重量%)/2.53〕≦3の式を満たす量に
て、それぞれ、含有せしめられる必要がある。即ち、本
発明に係るクリンカーは、ペリクレース結晶(MgO)
が、3重量%以下の割合にて、少量含まれるマグネシア
アルミナ系スピネル結晶相を有するものでなければなら
ないのである。
In the zirconia-containing magnesia-alumina spinel clinker according to the present invention, Mg
O and Al 2 O 3 are 0 <MgO content (% by weight) −
[0.07 × ZrO 2 content (% by weight)] − [Al 2 O
3 content (% by weight) /2.53] ≦ 3. That is, the clinker according to the present invention comprises a periclase crystal (MgO)
Must have a magnesia-alumina-based spinel crystal phase contained in a small amount at a ratio of 3% by weight or less.

【0017】何故なら、前述したように、そのような少
量のペリクレース結晶の存在は、かかるクリンカーの粒
成長を損なうことなく、その組織を緻密化せしめ、該ク
リンカーの熱的安定性を高めると共に、耐スラグ侵食性
の向上に有利に寄与することとなるからであり、一方、
水と容易に反応して、Mg(OH)2 に変化するペリク
レース結晶(MgO)が、該クリンカー中に、3重量%
を越えて存在せしめられることとなると、水と接触せし
められた際に、クリンカー粒子の表面に亀裂が生じ、甚
だしい場合には、クリンカー粒子の崩壊が惹起せしめら
れる恐れがあるからである。なお、そのような問題を、
より有利に回避する上においては、ペリクレース結晶の
含有量が1.5重量%以下、即ち、MgOとAl2 3
とが、0<MgO含有量−(0.07×ZrO2 含有
量)−(Al2 3 含有量/2.53)≦1.5を満た
す量にて、含有せしめられていることが、望ましい。ま
た、前述したように、マグネシアアルミナ系スピネルの
理論化学組成中のMgO含有量が28.3重量%である
ことから、ペリクレース結晶の含有量を規制する目的に
おいて、本発明に係るクリンカーにあっては、MgOの
含有量が29.0重量%以下とされていることが、好ま
しいのである。
Because, as mentioned above, the presence of such a small amount of periclase crystals densifies the structure and enhances the thermal stability of the clinker without impairing the grain growth of the clinker, This is because it advantageously contributes to the improvement of the slag erosion resistance.
Periclase crystals (MgO), which readily react with water and change to Mg (OH) 2 , contain 3% by weight in the clinker.
If clinker particles are present in excess of water, the surface of the clinker particles will crack when exposed to water, and in extreme cases, the clinker particles may collapse. In addition, such a problem,
In order to avoid this more advantageously, the content of periclase crystals is 1.5% by weight or less, that is, MgO and Al 2 O 3.
Are contained in an amount satisfying 0 <MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content / 2.53) ≦ 1.5. desirable. Further, as described above, since the MgO content in the theoretical chemical composition of the magnesia-alumina-based spinel is 28.3% by weight, the clinker according to the present invention is used for the purpose of controlling the content of periclase crystals. It is preferable that the content of MgO be 29.0% by weight or less.

【0018】従って、本発明に従うジルコニア含有マグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカーにあっては、上記
の如き式を満たす量にて、MgOとAl2 3 が含有せ
しめられ、その結晶相が、少量のペリクレース結晶を含
むマグネシアアルミナ系スピネル結晶相とされることに
よって、耐熱衝撃性の向上が有効に図られ得ると共に、
耐消化性が著しく向上せしめられ、以て水を添加して、
所定の成形操作が施されることにより、所望の耐火製品
を得ることのできる、不定形耐火物を製造するための耐
火材料として、極めて有利に使用され得ることとなった
のである。
Therefore, in the zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker according to the present invention, MgO and Al 2 O 3 are contained in an amount satisfying the above formula, and the crystal phase thereof is reduced in a small amount of periclase crystal. By making it a magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing, it is possible to effectively improve the thermal shock resistance,
Digestion resistance is remarkably improved, so that water is added,
By performing a predetermined molding operation, it can be used very advantageously as a refractory material for producing an amorphous refractory which can obtain a desired refractory product.

【0019】また、そのようなジルコニア含有マグネシ
アアルミナ系スピネルクリンカーにあっては、該クリン
カー並びにそれを用いて得られる耐火物の、スラグに対
する耐侵食性の、更なる向上を図る上において、見掛気
孔率が20%以下の緻密組織を有する粒子からなるもの
が好ましく、更にマグネシアアルミナ系スピネル結晶の
平均結晶径が、有利には、10μm以上、より有利に
は、20μm以上とされているものが望ましいのであ
る。
The zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker is apparent in further improving the slag erosion resistance of the clinker and the refractory obtained by using the clinker. It is preferable that the particles have a porosity of 20% or less and have a dense structure, and that the average crystal diameter of the magnesia-alumina-based spinel crystal is 10 μm or more, more preferably 20 μm or more. It is desirable.

【0020】更にまた、かかるクリンカーにおいては、
含有されるZrO2 が、MgOを固溶することによっ
て、安定化若しくは部分安定化せしめられ、ZrO2
晶が、正方晶または立方晶からなるものであることが望
ましい。それによって、熱変化による、ZrO2 の結晶
形の、体積膨張を伴う正方晶系から単斜晶系への転移
が、有効に阻止されて、かかるクリンカー及び耐火物の
耐スポーリング性が、高められることとなる。
Furthermore, in such a clinker,
It is preferable that the contained ZrO 2 is stabilized or partially stabilized by dissolving MgO, and the ZrO 2 crystal is preferably made of tetragonal or cubic. Thereby, the transformation of the crystal form of ZrO 2 from a tetragonal system with volume expansion to a monoclinic system due to thermal change is effectively prevented, and the spalling resistance of such clinker and refractory is enhanced. Will be done.

【0021】加えて、本発明に係るクリンカーにあって
は、日本学術振興会第1324委員会分析分科会によ
る、学振法4.「マグネシアクリンカーの消化性試験方
法」等に準じて行なわれる消化性試験後の、MgOから
Mg(OH)2 への変化に伴う重量増加が、該試験前に
比して、1.5%以下のものであることが望ましく、そ
のようなクリンカーにあっては、より優れた耐消化性が
発揮され得るのである。
In addition, regarding the clinker according to the present invention, the Japanese Society for the Promotion of Science, 1324th Committee, Analysis Subcommittee, 4. After the digestibility test performed according to “Digestibility test method for magnesia clinker”, the weight increase due to the change from MgO to Mg (OH) 2 is 1.5% or less as compared with before the test. It is desirable that such a clinker can exhibit better digestion resistance.

【0022】而して、そのような優れた特徴を有するジ
ルコニア含有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカー
は、有利には、以下の如き方法によって、製造され得る
ものである。
Thus, the zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker having such excellent characteristics can be advantageously produced by the following method.

【0023】先ず、焼結後において、ZrO2 が0.5
〜20重量%含有され、またAl23 とMgOが、0
<MgO含有量−(0.07×ZrO2 含有量)−(A
23 含有量/2.53)≦3を満たす量(重量%)
にて含まれ、且つそれら三成分の合計含有量が95重量
%以上含有されるように、それぞれ、Al2 3 原料、
MgO原料、ZrO2 原料を配合せしめる。
First, after sintering, ZrO 2 is 0.5
-20% by weight, and Al 2 O 3 and MgO
<MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) − (A
l 2 O 3 content / 2.53) ≦ 3 (weight%)
And an Al 2 O 3 raw material, respectively, so that the total content of these three components is 95% by weight or more.
An MgO raw material and a ZrO 2 raw material are mixed.

【0024】なお、そこにおいて使用される、それぞれ
の原料は、焼成後に上記の如き化学組成を与え得るもの
であれば、特に限定されるものではなく、従来よりクリ
ンカーまたは耐火物の原料として、公知のものが、何れ
も使用され得るのである。例えば、Al2 3 原料とし
ては、市販のアルミナクリンカー、バイヤー法により製
造される水酸化アルミニウム並びにそれを焼成して得ら
れる酸化アルミニウム、天然ボーキサイト及びその焼成
物、各種アルミニウム塩等が挙げられ、またMgO原料
としては、市販のマグネシアクリンカー、水酸化マグネ
シウム並びにそれを仮焼して得られる酸化マグネシウ
ム、天然マグネサイト並びにそれを仮焼して得られる酸
化マグネシウム、各種マグネシウム塩等が用いられ得る
のである。更に、ZrO2 原料としては、酸化ジルコニ
ウム、合成ジルコニア、天然バデライト、各種ジルコニ
ウム塩等が使用され得るのである。そして、それら原料
を配合するに際しては、例示の如き原料の中から、それ
ぞれ、適宜に選択され、1種類ずつを、或いは2種類以
上組み合わせて、使用されることとなる。
The raw materials used therewith are not particularly limited as long as they can give the above-mentioned chemical composition after firing, and are conventionally known as raw materials for clinker or refractories. Can be used. For example, examples of the Al 2 O 3 raw material include commercially available alumina clinker, aluminum hydroxide produced by the Bayer method and aluminum oxide obtained by calcining the same, natural bauxite and calcined products thereof, various aluminum salts, and the like. As the MgO raw material, commercially available magnesia clinker, magnesium hydroxide, magnesium oxide obtained by calcining the same, natural magnesite, magnesium oxide obtained by calcining the same, various magnesium salts, and the like can be used. is there. Further, as the ZrO 2 raw material, zirconium oxide, synthetic zirconia, natural baddelite, various zirconium salts, and the like can be used. When the raw materials are blended, the raw materials are appropriately selected from the raw materials as exemplified above, and one type is used or two or more types are used in combination.

【0025】次いで、かくして得られる配合物を粉砕混
合せしめるのであるが、その後の加熱処理において、焼
結がより容易となり、また焼結体内の組織が均質となる
ために、好ましくは50μm以下、より好ましくは15
μm以下となるまで、この配合物を粉砕混合せしめるこ
ととなる。なお、かくして得られる粉砕混合物の平均粒
径が50μmを越える場合にあっては、最終的に得られ
るクリンカーの粒子の嵩密度が低下するといった問題が
惹起されることとなる。また、この粉砕混合において
は、従来より公知の装置が、何れも用いられ得るのであ
り、更に湿式若しくは乾式の何れの方法をも、採用され
得るのである。
Next, the compound thus obtained is pulverized and mixed. In the subsequent heat treatment, sintering becomes easier and the structure in the sintered body becomes homogeneous. Preferably 15
The blend is ground and mixed until it is less than μm. If the average particle size of the pulverized mixture thus obtained exceeds 50 μm, a problem such as a decrease in bulk density of clinker particles finally obtained will be caused. Further, in this pulverization and mixing, any conventionally known apparatus can be used, and further, either a wet method or a dry method can be adopted.

【0026】次に、このようにして得られる粉砕混合物
に対して、その粉砕混合手法に応じた一般的な方法にて
造粒操作を施し、造粒物を得る。即ち、それら粉砕混合
物のうち、ボールミル等にて、湿式粉砕混合方法により
得られる泥漿は、フィルタープレス等にて脱水後、押出
成形機等によってペレット状に造粒され、また、乾式粉
砕混合方法により得られる乾燥混合物は、転動造粒機等
によって、乾式にて造粒されるのである。
Next, the pulverized mixture thus obtained is subjected to a granulation operation by a general method corresponding to the pulverization / mixing method to obtain a granulated product. That is, of those pulverized mixtures, the slurry obtained by a wet pulverization / mixing method in a ball mill or the like is dewatered by a filter press or the like, and then granulated into pellets by an extruder or the like. The obtained dry mixture is granulated in a dry manner by a tumbling granulator or the like.

【0027】そして、それら造粒物を必要に応じて乾燥
した後、空気中で、ロータリーキルン、トンネルキル
ン、シャフトキルン等の一般的な焼成設備にて、通常、
1700〜1950℃の温度で加熱処理することによっ
て、目的とするジルコニア含有マグネシアアルミナ系ス
ピネルクリンカーである、焼結体が得られるのである。
また、そこにおいて、耐スポーリング性に優れると共
に、スラグに対する耐侵食性がより一層高められたクリ
ンカーを得るために、有利には、ZrO2 がMgOと充
分に反応して、その結晶形がMgOを固溶した正方晶ま
たは立方晶となり、また、マグネシアアルミナ系スピネ
ルの平均結晶径が10μm以上、より有利には20μm
以上となり、且つ見掛気孔率が20%以下の緻密組織を
有するようになるまで、かかる造粒物が、加熱、焼結せ
しめられることとなる。
After drying the granules as necessary, the granules are usually dried in a general sintering facility such as a rotary kiln, a tunnel kiln or a shaft kiln in the air.
By performing a heat treatment at a temperature of 1700 to 1950 ° C., a sintered body that is a target zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker is obtained.
Further, in order to obtain a clinker having excellent spalling resistance and further enhanced erosion resistance to slag, ZrO 2 is preferably sufficiently reacted with MgO, and its crystal form is changed to MgO. Or a cubic crystal in which magnesia-alumina-based spinel has a mean crystal diameter of 10 μm or more, more preferably 20 μm or more.
The granulated material is heated and sintered until it has a dense structure with an apparent porosity of 20% or less.

【0028】[0028]

【0029】而して、本発明に従う耐火物は、前述の如
きクリンカーが耐火材料として用いられ、有利には、以
下の如き方法にて得られることとなる。
Thus, the refractory according to the present invention uses the above-mentioned clinker as a refractory material, and is advantageously obtained by the following method.

【0030】すなわち、先ず、本発明の特徴を有する、
ジルコニア含有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカ
ーに対し、常法に従って、粉砕、整粒操作を施し、それ
により、該クリンカーの粉末又は粒状物からなる耐火材
料を得る。そして、かくして得られた耐火材料を、従来
から公知の手法にて、所定の形状に成形し、更に必要に
応じて、加熱、焼結せしめることによって、煉瓦等の定
形耐火物を得るのである。
That is, first, having the features of the present invention,
The zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker is subjected to pulverization and sizing operations according to a conventional method, thereby obtaining a refractory material comprising the clinker powder or granules. Then, the refractory material thus obtained is formed into a predetermined shape by a conventionally known method, and further, if necessary, is heated and sintered to obtain a fixed refractory such as a brick.

【0031】また、別の方法としては、上記の如くして
得られる、本発明に係るクリンカーからなる耐火材料に
対して、各種のセメントやバインダー等を配合して、粉
末状や練り土状の不定形耐火物を得るのである。なお、
この不定形耐火物においては、よく知られているよう
に、その後、水を添加して、スタンプ成形法や振動成形
法等による成形操作が実施され、所望の形状を有する耐
火製品が得られることとなる。
As another method, various cements, binders and the like are blended with the refractory material comprising the clinker according to the present invention obtained as described above to obtain a powdery or clay-like material. The result is an irregular refractory. In addition,
As is well known, in this amorphous refractory, after adding water, a molding operation such as a stamp molding method or a vibration molding method is performed to obtain a refractory product having a desired shape. Becomes

【0032】このように、本発明に係る耐火物は、定形
耐火物としても、或いは不定形耐火物としても、どちら
の形状のものとしても、有利に製造され得るのであり、
しかも、かかる耐火物は、前述したように、高耐スラグ
侵食性と高耐熱衝撃性とを兼ね備え、その上水系による
耐火物施工を可能ならしめる高耐消化性をも有する耐火
材料を用いてなるものである。
As described above, the refractory according to the present invention can be advantageously manufactured as a fixed refractory or an amorphous refractory in either shape.
Moreover, as described above, such a refractory is made of a refractory material having both high slag erosion resistance and high thermal shock resistance, and also having high digestion resistance that enables refractory construction by a water system. Things.

【0033】従って、本発明に係る耐火物にあっては、
製鉄、製鋼用の耐火物として、優れた耐スラグ溶損性と
耐熱衝撃性、更には極めて良好な築炉施工性とが、同時
に発揮され得るのである。そして、その上、かかる耐火
物においては、高耐熱性をも有するところから、製鉄、
製鋼用の他、セメント及び石灰焼成キルン用耐火物等と
しても、充分に使用可能である等、広範囲にわたる用途
に使用され得るのである。
Therefore, in the refractory according to the present invention,
As a refractory for steel making and steel making, excellent slag erosion resistance and thermal shock resistance, and extremely good furnace construction workability can be simultaneously exhibited. In addition, such refractories also have high heat resistance,
It can be used for a wide range of applications such as refractories for cement and lime burning kilns in addition to steelmaking.

【0034】なお、そのような本発明に係る耐火物を得
るために用いられる耐火材料としては、本発明に従うク
リンカーの粉末又は粒状物のみからなることが最も望ま
しいが、該クリンカーと一般的な耐火材料とを粒度配合
せしめ、配合耐火材料として、使用しても良い。その
際、一般的な耐火材料として、本発明に従うクリンカー
よりも安価な耐火材料や、該クリンカーでは得られない
特性を有する耐火材料等を選択、使用すれば、本発明に
係るクリンカーのみによって得られる耐火物よりも、安
価で、広範囲にわたる特性を有する耐火物が得られるの
である。但し、そのような配合耐火材料にあっては、ス
ラグに対して高い耐侵食性を有する耐火物を得るため
に、本発明に従うクリンカーの粉末又は粒状物を、少な
くとも5重量%以上含んでいることが望ましい。
The refractory material used for obtaining such a refractory according to the present invention is most preferably composed only of the clinker powder or granules according to the present invention. The material may be blended in particle size and used as a blended refractory material. At that time, as a general refractory material, if a refractory material that is less expensive than the clinker according to the present invention or a refractory material having characteristics that cannot be obtained with the clinker is selected and used, it can be obtained only by the clinker according to the present invention. Refractories that are cheaper and have a wider range of properties than refractories are obtained. However, in order to obtain a refractory having high erosion resistance to slag, such a compounded refractory material contains at least 5% by weight or more of the clinker powder or granular material according to the present invention. Is desirable.

【0035】因みに、本発明に係るクリンカーに対し
て、粒度配合せしめられる耐火材料としては、例えばア
ルミナ質耐火材料やマグネシア質耐火材料、或いはスピ
ネル質耐火材料が挙げられる。具体的には、アルミナ質
耐火材料としては、高アルミナ質岩類の焼成物、ボーキ
サイト類の仮焼物若しくは焼成物、ダイアスポアー類、
シリマナイト類、合成ムライト、溶融アルミナ、焼結ア
ルミナ、活性アルミナ、酸化アルミニウム、ばんど頁岩
等が用いられ得、またマグネシア質耐火材料としては、
海水マグネシアクリンカー、マグネサイト鉱及びその焼
成物、溶融マグネシア、焼結マグネシア等が使用され得
るのであり、更にスピネル質耐火材料としては、電融若
しくは焼結スピネルクリンカー等が採用され得るのであ
る。
Incidentally, examples of the refractory material to be mixed with the clinker according to the present invention in particle size include, for example, an alumina refractory material, a magnesia refractory material, and a spinel refractory material. Specifically, as the alumina refractory material, fired materials of high alumina rocks, calcined or fired bauxites, diaspores,
Sillimanites, synthetic mullite, fused alumina, sintered alumina, activated alumina, aluminum oxide, sand shale, etc. can be used, and magnesia refractory materials include
Seawater magnesia clinker, magnesite ore and its calcined product, molten magnesia, sintered magnesia and the like can be used, and as the spinel-based refractory material, electrofused or sintered spinel clinker can be used.

【0036】さらに、本発明に従う耐火物にあっては、
それら配合耐火材料の他に、粘土、炭化珪素、微粉状シ
リカ、黒鉛、各種バインダー等の副資材を含むことも許
容され得る。そして、特に、副資材として含有せしめら
れるバインダーは、通常の耐火物製造工程において用い
られるものであれば、如何なるものであっても差し支え
ない。即ち、各種無定形シリカ、アルミナセメント等の
水硬性セメント、燐酸ソーダ、珪酸ソーダ等のアルカリ
金属塩、燐酸アルミ、硫酸マグネシウム等のアルカリ土
類金属塩及び正燐酸等の無機系バインダー、フェノール
樹脂及びフラン樹脂等の有機系バインダー、タールやピ
ッチ系の炭素結合材、更にはパルプ廃液や苦汁等が、使
用され得るのである。
Further, in the refractory according to the present invention,
In addition to these compounded refractory materials, it is acceptable to include auxiliary materials such as clay, silicon carbide, finely divided silica, graphite, and various binders. In particular, any binder may be used as the auxiliary material as long as it is used in a normal refractory manufacturing process. That is, various amorphous silicas, hydraulic cements such as alumina cement, alkali metal salts such as sodium phosphate and sodium silicate, aluminum phosphates, alkaline earth metal salts such as magnesium sulfate and the like, inorganic binders such as orthophosphoric acid, phenolic resins and the like. Organic binders such as furan resins, tar and pitch-based carbon binders, as well as pulp waste liquor and bitter can be used.

【0037】[0037]

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には
上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない
限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。
Hereinafter, typical examples of the present invention will be described to clarify the present invention more specifically. However, the present invention imposes no restrictions on the description of such examples. It goes without saying that you don't receive anything. In addition, the present invention, in addition to the following examples, in addition to the above specific description, various modifications based on the knowledge of those skilled in the art, unless departing from the spirit of the present invention,
It should be understood that modifications, improvements and the like can be made.

【0038】先ず、Al2 3 原料、MgO原料、Zr
2 原料として、それぞれ、市販の仮焼アルミナ、水酸
化マグネシウム、天然バデライトを用い、それらを各々
異なる量にて、しかも焼結後の理論化学組成が、本発明
の範囲内となるように配合せしめた。そして、その得ら
れた配合物を、それぞれ、実施例1、実施例2、実施例
3とした。また、比較のために、MgOとAl2
3 が、本発明において規定するところの0<MgO含有
量−(0.07×ZrO2 含有量)−(Al2 3含有
量/2.53)≦3の式を満たさない含有量にて配合さ
れた配合物と、天然バデライトを用いずに、水酸化マグ
ネシウムと仮焼アルミナのみを、上記の式を満たす量に
て配合せしめた配合物とを用い、それらを、それぞれ、
比較例1、比較例2とした。それら実施例1乃至3及び
比較例1乃至2の焼結後の理論化学組成と、それらのM
gO含有量−(0.07×ZrO2 含有量)−(Al2
3 含有量/2.53)の算出値、即ちペリクレース結
晶の含有量とを、それぞれ、下記表1に示す。
First, Al 2 O 3 raw material, MgO raw material, Zr
As the O 2 raw material, commercially available calcined alumina, magnesium hydroxide, and natural baddelite were used, and they were blended in different amounts so that the theoretical chemical composition after sintering was within the scope of the present invention. I was sorry. And the obtained compound was set to Example 1, Example 2, and Example 3, respectively. For comparison, MgO and Al 2 O
3 is a content not satisfying the expression of 0 <MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content / 2.53) ≦ 3 as defined in the present invention. Without using the blended compound and natural buderite, using only a mixture of magnesium hydroxide and calcined alumina in an amount satisfying the above formula,
Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were set. Theoretical chemical compositions of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 after sintering, and their M
gO content− (0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2
The calculated value of O 3 content / 2.53), that is, the content of periclase crystals, is shown in Table 1 below.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】次いで、それら配合物を、各々ボールミル
中に投入し、更に水を加えて、湿式法により粉砕、混合
を行ない、それぞれの泥漿を得た。そして、かくして得
られた泥漿をボールミル中から取り出し、フィルタープ
レスによって脱水した後、それらを押出成形機によりペ
レット状に造粒成形した。次いで、その得られた造粒物
を乾燥し、その後かかる造粒物に対して、ガス炉にて1
700℃〜1900℃の加熱温度で、それぞれ30分間
の加熱処理を施し、目的とするクリンカーである加熱処
理粒子を得た。そして、それら加熱処理粒子の加熱温度
別の物理特性、即ち見掛比重、嵩比重、見掛気孔率及び
吸水率について、それぞれ測定した。その結果と、それ
ぞれの加熱処理粒子の構成鉱物とを、併せて下記表2に
示す。なお、これらの物理特性は、「JIS R220
5−7耐火煉瓦の見掛気孔率、吸水率及び比重の測定方
法」に準じて行なった。また、構成鉱物は、X線回折測
定機を用い、各結晶相の同定を行なって求めた。更に、
下記表2中、Spは、スピネル結晶を、Zrは、ジルコニア
結晶を、Peは、ペリクレース結晶を、それぞれ、表す。
Next, each of the blends was put into a ball mill, and water was further added. The mixture was pulverized and mixed by a wet method to obtain each slurry. Then, the thus obtained slurry was taken out of a ball mill, dehydrated by a filter press, and then granulated into pellets by an extruder. Next, the obtained granules are dried, and then the granules are subjected to 1
Heat treatment was performed for 30 minutes at a heating temperature of 700 ° C. to 1900 ° C., respectively, to obtain heat-treated particles serving as target clinkers. The physical properties of the heat-treated particles at different heating temperatures, that is, apparent specific gravity, bulk specific gravity, apparent porosity, and water absorption were measured. The results and the constituent minerals of each heat-treated particle are shown in Table 2 below. In addition, these physical characteristics are described in “JIS R220
5-7 Measurement method for apparent porosity, water absorption and specific gravity of refractory brick ". The constituent minerals were determined by identifying each crystal phase using an X-ray diffractometer. Furthermore,
In Table 2 below, Sp represents a spinel crystal, Zr represents a zirconia crystal, and Pe represents a periclase crystal.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】それら表1及び2から明らかなように、焼
結後の化学組成が、本発明において規定される範囲内と
された配合物にあっては、所定の操作が施されることに
よって、少量のペリクレース結晶を含むマグネシアアル
ミナ系スピネル結晶相において、ジルコニア結晶を含有
し、且つ見掛気孔率が20%以下の緻密な組織を有する
焼結体が、得られた。
As is clear from Tables 1 and 2, in the case of a composition having a chemical composition after sintering within the range specified in the present invention, a predetermined operation is carried out, In the magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystals, a sintered body containing zirconia crystals and having a dense structure with an apparent porosity of 20% or less was obtained.

【0043】そして、上記の如くして得られるクリンカ
ーの耐消化性を調べるために、かかる表2に示される加
熱処理粒子のうち、1900℃での加熱処理粒子に対し
て、耐消化性試験を行なった。また、その際、かかる試
験後の、それぞれの加熱処理粒子の粒状態を観察し、評
価した。それらの結果を、下記表3に示す。なお、この
試験は、日本学術振興会第1324委員会分析分科会に
よる、学振法4.「マグネシアクリンカーの消化性試験
方法」に準じて、実施し、MgOの水との反応による、
Mg(OH)2 への変化に伴う重量増加に由来する、供
試物の該反応前後の重量増加率をもって、その耐消化性
を評価した。また、表3に示された試験後の粒状態の評
価において、○は、変化なし、×は、粒表面に亀裂を認
めたことを表す。
In order to examine the digestion resistance of the clinker obtained as described above, a digestion resistance test was performed on the heat-treated particles at 1900 ° C. among the heat-treated particles shown in Table 2. Done. At that time, the particle state of each heat-treated particle after the test was observed and evaluated. The results are shown in Table 3 below. This test was conducted by the Japan Society for the Promotion of Science 1324 Committee Analysis Subcommittee. Performed in accordance with the “Magnesia clinker digestibility test method”, and by reacting MgO with water,
The digestion resistance was evaluated based on the rate of weight increase of the sample before and after the reaction, which was caused by the weight increase accompanying the change to Mg (OH) 2 . In the evaluation of the grain state after the test shown in Table 3, ○ indicates no change, and X indicates that a crack was recognized on the grain surface.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】かかる表3から明らかなように、本発明に
おいて規定された、0<MgO含有量−(0.07×Z
rO2 含有量)−(Al2 3 含有量/2.53)≦3
を満たす量にて、Al2 3 とMgOが含有せしめら
れ、少量のペリクレース結晶を含むマグネシアアルミナ
系スピネル結晶相から構成されるものにあっては、重量
増加率が0.31〜0.83%と、重量増加が極めて小
さく、また試験後の粒状態も良好であり、それらが、耐
消化性において、優れた特性を有するものであることが
示される結果となっている。これに対して、本発明で規
定される範囲外にて、Al2 3 とMgOが含有せしめ
られ、その結晶相において、ペリクレース結晶を多量に
含む比較例1にあっては、重量変化率が、4.02%と
極めて高く、また試験後において、粒表面に亀裂が認め
られるのであって、ペリクレース結晶を少量含有するに
過ぎないものに比して、耐消化性に著しく劣る結果とな
っている。
As is apparent from Table 3, 0 <MgO content− (0.07 × Z) defined in the present invention.
rO 2 content) − (Al 2 O 3 content / 2.53) ≦ 3
The amount of Al 2 O 3 and MgO contained in the amount satisfying the above, and the magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystal has a weight increase rate of 0.31 to 0.83. %, The weight gain is very small, and the grain state after the test is also good, indicating that they have excellent properties in digestion resistance. On the other hand, out of the range specified in the present invention, Al 2 O 3 and MgO are contained, and in the crystal phase of Comparative Example 1, which contains a large amount of periclase crystals, the weight change rate is low. 4.02%, which is extremely high, and after the test, cracks are observed on the grain surface, resulting in extremely poor digestion resistance as compared with those containing only a small amount of periclase crystals. I have.

【0046】次に、上記表2に示される加熱処理粒子の
うち、本発明の特徴を有するジルコニア含有マグネシア
アルミナ系スピネルクリンカーである、実施例1〜3に
おける1900℃での加熱処理粒子と、ジルコニアを含
有しないマグネシアアルミナ系スピネルクリンカーであ
る、比較例2における1900℃での加熱処理粒子とを
用い、それらを、それぞれ、粉砕せしめ、粉砕物を得
た。次いで、それら粉砕物と、一般的な耐火材料として
焼結アルミナ粉砕物とを用い、下記表4に示される如き
配合割合と粒度分布とをもって、それぞれ配合せしめ、
各々異なる耐火材料を得た。それら耐火材料のうち、実
施例1〜3を、単独で用いて得られたものを実施例4〜
6とし、更に実施例1及び3に対して、それぞれ焼結ア
ルミナ粉砕物を添加せしめて、得た配合耐火材料を、各
々実施例7及び8とした。また、比較例2を単独で用い
て得られたものを、比較例3とし、更に比較例2に対し
て、焼結アルミナ粉砕物を添加せしめて、得た配合耐火
材料を、比較例4とした。
Next, among the heat-treated particles shown in Table 2 above, the heat-treated particles at 1900 ° C. in Examples 1 to 3, which are zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinkers having the characteristics of the present invention, And heat-treated particles at 1900 ° C. in Comparative Example 2, which are magnesia-alumina-based spinel clinker containing no, were pulverized to obtain pulverized materials. Then, using the crushed material and the sintered alumina crushed material as a general refractory material, they were respectively blended at a blending ratio and a particle size distribution as shown in Table 4 below,
Different refractory materials were obtained. Among those refractory materials, those obtained by using Examples 1 to 3 alone were used in Examples 4 to
6, and further, pulverized sintered alumina was added to Examples 1 and 3, respectively, and the obtained blended refractory materials were named Examples 7 and 8, respectively. Moreover, what was obtained by using Comparative Example 2 alone was referred to as Comparative Example 3, and further, pulverized sintered alumina was added to Comparative Example 2, and the obtained compounded refractory material was compared with Comparative Example 4. did.

【0047】[0047]

【表4】 [Table 4]

【0048】引き続いて、かくして得られた耐火材料
に、バインダーとして、所定量のフェノール樹脂を添加
し、その後、それらを、各々アムスラー型耐圧試験機に
かけ、1トン/cm2 の圧力にて50mmφ×50mmhの円
筒状の成形体を、それぞれ、作製した。その後、それら
成形体に対して、ガス炉にて1900℃の加熱温度で、
それぞれ、30分間の加熱処理を施し、耐火物たる加熱
処理体を得た。そして、それら耐火物たる加熱処理体の
見掛気孔率を、それぞれ、測定した。その結果を下記表
5に示す。なお、それらの見掛気孔率は、クリンカーの
見掛気孔率を測定した手法と同様の手法により行なっ
た。
Subsequently, a predetermined amount of a phenol resin was added as a binder to the thus obtained refractory material, and then each of them was subjected to an Amsler type pressure tester at a pressure of 1 ton / cm 2 and 50 mmφ × 50 mmh cylindrical compacts were each produced. After that, the compacts were heated in a gas furnace at a heating temperature of 1900 ° C.
Each of them was subjected to a heat treatment for 30 minutes to obtain a heat-treated body as a refractory. Then, the apparent porosity of each of the refractory heat-treated bodies was measured. The results are shown in Table 5 below. The apparent porosity was measured by the same method as the method for measuring the apparent porosity of the clinker.

【0049】[0049]

【表5】 [Table 5]

【0050】さらに、それら耐火物のスラグに対する耐
侵食性を明らかにするために、それぞれの耐火物の中心
部を、深さ:20mm、直径:10mmの大きさにくり抜
き、そうしてできた穴の中に、下記表6に示す如き化学
組成を有する所定量のスラグを、それぞれ投入し、その
状態で1600℃にて2時間の加熱処理を施した。しか
る後、それら耐火物を、スラグが投入された穴を二分す
るように切断して、耐火物とスラグとの反応状態、即ち
該耐火物のスラグの侵食作用による亀裂の発生状態及び
該耐火物におけるスラグの平均浸透深さを測定した。そ
れらの測定結果と、その測定結果から判定される、スラ
グとの反応性に対する評価結果とを、下記表7に示し
た。なお、かかる表7の評価結果において、○は良好、
△は可、×は不可を示し、また△と×は、スラグとの反
応性において、実質的に不良であることを表す。
Further, in order to clarify the erosion resistance of these refractories to slag, the center of each refractory was cut out to a depth of 20 mm and a diameter of 10 mm, and a hole formed in this way. , A predetermined amount of slag having a chemical composition as shown in Table 6 below was charged, and a heat treatment was performed at 1600 ° C. for 2 hours in that state. Thereafter, the refractory is cut so as to bisect the hole into which the slag is charged, and the reaction state between the refractory and the slag, that is, the state of crack formation due to the erosion of the slag by the refractory and the refractory The average penetration depth of the slag was measured. Table 7 below shows the measurement results and the evaluation results for the reactivity with the slag determined from the measurement results. In addition, in the evaluation results of Table 7, ○ is good,
△ indicates acceptable, × indicates impermissible, and Δ and × indicate that the reactivity with slag is substantially poor.

【0051】[0051]

【表6】 [Table 6]

【0052】[0052]

【表7】 [Table 7]

【0053】それら表6及び表7の結果から明らかなよ
うに、MgOとAl2 3 を所定量含有し、ZrO2
0.5〜20重量%含有するマグネシアアルミナ系スピ
ネルクリンカーを、耐火材料として用いてなる耐火物
は、ZrO2 を全く含有しない耐火材料からなる耐火物
と比較して、スラグの平均浸透深さが、約1/2程度の
値でしかないのである。即ち、これによって、本発明に
おいて規定される化学組成を有するジルコニア含有マグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカーを用いて得られる
耐火物が、ZrO2 を含有しないそれよりも、スラグに
対する耐侵食性において、優れた特性を発揮するもので
あることが証明されているのである。
As is apparent from the results shown in Tables 6 and 7, a magnesia alumina-based spinel clinker containing a predetermined amount of MgO and Al 2 O 3 and containing 0.5 to 20% by weight of ZrO 2 was used as a refractory material. The refractory used as a refractory has an average slag penetration depth of only about 2 as compared with a refractory made of a refractory material containing no ZrO 2 . That is, thereby, the refractory obtained using the zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker having the chemical composition defined in the present invention has superior characteristics in erosion resistance to slag as compared with those not containing ZrO 2. It has been proved to be effective.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従うジルコニア含有マグネシアアルミナ系スピネルク
リンカーにあっては、MgO及びAl2 3 が、次式:
0<MgO含有量−(0.07×ZrO2 含有量)−
(Al2 3 含有量/2.53)≦3を満たす量にて含
有せしめられ、且つマグネシアアルミナ系スピネル結晶
相において、ペリクレース結晶が極く少量含まれるに過
ぎないことから、耐熱衝撃性が効率的に高められ得、ま
た該ペリクレース結晶と水との反応に起因するクリンカ
ー粒子の崩壊が有利に阻止され得、以て定形耐火物を得
るための耐火材料としては勿論、水を添加して、所望の
形状の耐火製品を得ることのできる、不定形耐火物を製
造するための耐火材料として、極めて有利に使用され得
ることとなったのである。しかも、かかるクリンカー並
びに耐火物にあっては、所定量において、ZrO2 が含
有せしめられていることから、コストの高騰等を招くこ
となく、優れた耐スラグ侵食性が、有利に確保されてい
るのである。
As is apparent from the above description, in the zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker according to the present invention, MgO and Al 2 O 3 are represented by the following formulas:
0 <MgO content− (0.07 × ZrO 2 content) −
(Al 2 O 3 content / 2.53) ≦ 3 is satisfied, and since only a small amount of periclase crystal is contained in the magnesia-alumina-based spinel crystal phase, the thermal shock resistance is reduced. It can be efficiently increased, and the clinker particles can be advantageously prevented from collapsing due to the reaction between the periclase crystals and water. Thus, water can be added as a refractory material for obtaining a shaped refractory, of course. Thus, it can be used very advantageously as a refractory material for producing an amorphous refractory, which can obtain a refractory product having a desired shape. Moreover, in the clinker and the refractory, since ZrO 2 is contained in a predetermined amount, excellent slag erosion resistance is advantageously secured without incurring a rise in cost. It is.

【0055】そして、本発明に従う耐火物にあっては、
そのような特徴的なジルコニア含有マグネシアアルミナ
系スピネルクリンカーを、耐火材料として用いてなるも
のであることから、製鉄、製鋼用の耐火物として、優れ
た耐スラグ溶損性と耐熱衝撃性、更には極めて良好な築
炉施工性とが、同時に発揮され得ることとなったのであ
る。
In the refractory according to the present invention,
Since such a characteristic zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker is used as a refractory material, as a refractory for steelmaking and steelmaking, excellent slag erosion resistance and thermal shock resistance, and further, Extremely good furnace workability could be exhibited at the same time.

【0056】また、本発明に係るクリンカーにおいて
は、マグネシアアルミナ系スピネルの平均結晶径が10
μm以上で、見掛気孔率が20%以下の緻密な組織とな
るようにされることによって、そのようなクリンカーを
用いて得られる耐火物のスラグに対する耐侵食性が、よ
り向上せしめられ得るのであり、更にZrO2 結晶が、
正方晶又は立方晶からなるようにされることによって、
耐スポーリング性をも、有利に高められる得るのであ
る。
In the clinker according to the present invention, the magnesia alumina spinel has an average crystal diameter of 10%.
By making a fine structure having an apparent porosity of not less than 20 μm in the range of μm or more, the erosion resistance of the refractory obtained using such a clinker to slag can be further improved. Yes, and ZrO 2 crystals
By being made of tetragonal or cubic,
The spalling resistance can also be advantageously increased.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中本 公人 愛知県瀬戸市塩草町11番地の4 内外セ ラミックス株式会社内 (72)発明者 谷間 英一 愛知県瀬戸市塩草町11番地の4 内外セ ラミックス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−216961(JP,A) 特開 平2−102167(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/42 - 35/51 C04B 35/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kimito Nakamoto 4-11, Shiosagusa-cho, Seto-shi, Aichi Prefecture Inside and outside Ceramics Co., Ltd. (72) Eiichi Tanima 11-shiocho-cho, Seto-shi, Aichi 4. Inside and outside Ceramics Co., Ltd. (56) References JP-A-62-216961 (JP, A) JP-A-2-102167 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) ) C04B 35/42-35/51 C04B 35/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Al 2 3 原料、MgO原料及びZrO
2 原料の配合物を1700℃〜1950℃の温度で焼成
して得られたクリンカーであって、ZrO2 とMgOと
Al23 とから主として構成され、それら三成分の合
計含有量が95重量%以上、ZrO2 含有量が0.5〜
20重量%であり、且つ、次式:0<MgO含有量−
(0.07×ZrO2 含有量)−(Al23 含有量/
2.53)≦3を満たす化学組成からなり、生成したマ
グネシアアルミナ系スピネルが10μm以上の平均結晶
径を有していると共に、少量のペリクレース結晶を含む
マグネシアアルミナ系スピネル結晶相においてジルコニ
ア結晶を含有することを特徴とするジルコニア含有マグ
ネシアアルミナ系スピネルクリンカー。
1. An Al 2 O 3 raw material, a MgO raw material, and a ZrO raw material.
Baking the mixture of the two raw materials at a temperature of 1700 ° C to 1950 ° C
A clinker obtained by, is mainly composed of ZrO 2 and MgO and Al 2 O 3 Prefecture, they three total content of the component 95 wt% or more, ZrO 2 content of 0.5
20% by weight, and the following formula: 0 <MgO content−
(0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content /
2.53) The mask formed of a chemical composition satisfying ≤ 3
Gnesia alumina based spinel with average crystal of 10μm or more
A zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker having a diameter and containing zirconia crystals in a magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystals.
【請求項2】 見掛気孔率が20%以下である請求項1
に記載のジルコニア含有マグネシアアルミナ系スピネル
クリンカー。
2. The method according to claim 1, wherein the apparent porosity is 20% or less.
2. A zirconia-containing magnesia alumina-based spinel clinker according to item 1.
【請求項3】 前記ジルコニア結晶が、正方晶又は立方
晶である請求項1または請求項2に記載のジルコニア含
有マグネシアアルミナ系スピネルクリンカー。
Wherein the zirconia crystal, zirconia-containing magnesia alumina spinel clinker according to claim 1 or claim 2 which is tetragonal or cubic.
【請求項4】 Al 2 3 原料、MgO原料及びZrO
2 原料の配合物を1700℃〜1950℃の温度で焼成
して得られたクリンカーであって、ZrO2 とMgOと
Al23 とから主として構成され、それら三成分の合
計含有量が95重量%以上、ZrO2 含有量が0.5〜
20重量%であり、且つ、次式:0<MgO含有量−
(0.07×ZrO2 含有量)−(Al23 含有量/
2.53)≦3を満たす化学組成からなり、生成したマ
グネシアアルミナ系スピネルが10μm以上の平均結晶
径を有していると共に、少量のペリクレース結晶を含む
マグネシアアルミナ系スピネル結晶相においてジルコニ
ア結晶を含有するジルコニア含有マグネシアアルミナ系
スピネルクリンカーを、耐火材料として用いてなること
を特徴とする耐火物。
4. An Al 2 O 3 raw material, a MgO raw material and ZrO
Baking the mixture of the two raw materials at a temperature of 1700 ° C to 1950 ° C
A clinker obtained by, is mainly composed of ZrO 2 and MgO and Al 2 O 3 Prefecture, they three total content of the component 95 wt% or more, ZrO 2 content of 0.5
20% by weight, and the following formula: 0 <MgO content−
(0.07 × ZrO 2 content) − (Al 2 O 3 content /
2.53) The mask formed of a chemical composition satisfying ≤ 3
Gnesia alumina based spinel with average crystal of 10μm or more
A refractory comprising a zirconia-containing magnesia-alumina-based spinel clinker having a diameter and containing zirconia crystals in a magnesia-alumina-based spinel crystal phase containing a small amount of periclase crystals as a refractory material.
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