JP2947972B2 - Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物 - Google Patents
Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物Info
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- JP2947972B2 JP2947972B2 JP3124695A JP12469591A JP2947972B2 JP 2947972 B2 JP2947972 B2 JP 2947972B2 JP 3124695 A JP3124695 A JP 3124695A JP 12469591 A JP12469591 A JP 12469591A JP 2947972 B2 JP2947972 B2 JP 2947972B2
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- refractory
- alloy
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- smelting furnace
- alumina
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精
錬炉用耐火物に関する。
錬炉用耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、合金成分としてＭｇ、Ｓｉ、Ｃｕ
等を含む通常のアルミニウム合金を溶融精錬するための
炉用耐火物としては、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）質、アル
ミナーシリカ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）質、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）質等の焼成定形耐火物や不定形耐火物が使用
されている。しかしながら、これらの耐火物に含まれる
一部の成分は還元され易く、還元力の強いＬｉのような
活性の高い合金成分を含むＡｌ−Ｌｉ合金を溶融精錬す
る場合には問題が多い。
等を含む通常のアルミニウム合金を溶融精錬するための
炉用耐火物としては、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）質、アル
ミナーシリカ（Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）質、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）質等の焼成定形耐火物や不定形耐火物が使用
されている。しかしながら、これらの耐火物に含まれる
一部の成分は還元され易く、還元力の強いＬｉのような
活性の高い合金成分を含むＡｌ−Ｌｉ合金を溶融精錬す
る場合には問題が多い。
【０００３】Ａｌ−Ｌｉ合金を溶融精錬する場合、溶融
Ａｌ−Ｌｉ合金が耐火物に与える影響は次のとおりであ
る。まず、Ａｌ−Ｌｉ合金の溶融は不活性雰囲気中で行
われるため、Ａｌ＋ＳｉＯ2 →Ｓｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ
＋Ｆｅ2 Ｏ3 →Ｆｅ＋Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ＋ＭｇＯ→Ｍｇ
＋Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 ＋Ｌｉ→Ｌｉ2 Ｏ＋Ｓｉ、Ａｌ
2 Ｏ3 ＋Ｌｉ→ＬｉＡｌＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｌｉ→Ｌｉ
2 Ｏ＋Ｆｅなどの還元反応が生じ、酸化物系の耐火物が
変質、かつ損傷する。また、これらの反応が起きると合
金中のＬｉ分が減少し、合金中のＦｅ、Ｓｉ等の不純物
が増加する。一方、非酸化物系の耐火物を使用した場合
には上記の反応が生じることはないが、非酸化物系耐火
物はきわめて高価であり、経済性の点で問題がある。
Ａｌ−Ｌｉ合金が耐火物に与える影響は次のとおりであ
る。まず、Ａｌ−Ｌｉ合金の溶融は不活性雰囲気中で行
われるため、Ａｌ＋ＳｉＯ2 →Ｓｉ＋Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ
＋Ｆｅ2 Ｏ3 →Ｆｅ＋Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ＋ＭｇＯ→Ｍｇ
＋Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 ＋Ｌｉ→Ｌｉ2 Ｏ＋Ｓｉ、Ａｌ
2 Ｏ3 ＋Ｌｉ→ＬｉＡｌＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｌｉ→Ｌｉ
2 Ｏ＋Ｆｅなどの還元反応が生じ、酸化物系の耐火物が
変質、かつ損傷する。また、これらの反応が起きると合
金中のＬｉ分が減少し、合金中のＦｅ、Ｓｉ等の不純物
が増加する。一方、非酸化物系の耐火物を使用した場合
には上記の反応が生じることはないが、非酸化物系耐火
物はきわめて高価であり、経済性の点で問題がある。
【０００４】Ａｌ−Ｌｉ合金を溶融精錬する場合、合金
中のＬｉ分の減少およびＦｅ、Ｓｉ等の不純物の混入を
極力抑えることができる耐火物の条件として、溶融金属
に濡れ難い材質とするほかに、（ａ）還元され難い材質
とする、（ｂ）耐火物の不純物、とくにＳｉＯ2 、Ｆｅ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を減少させることが必要となる。
中のＬｉ分の減少およびＦｅ、Ｓｉ等の不純物の混入を
極力抑えることができる耐火物の条件として、溶融金属
に濡れ難い材質とするほかに、（ａ）還元され難い材質
とする、（ｂ）耐火物の不純物、とくにＳｉＯ2 、Ｆｅ
2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 等を減少させることが必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記Ａｌ−Ｌ
ｉ合金溶融精錬に好適な耐火物の条件について種々研究
を重ねた結果開発に至ったもので、その目的は合金成分
への影響が小さく溶融Ａｌ−Ｌｉ合金による浸透、変質
の少ないＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物を提供する
ことにある。
ｉ合金溶融精錬に好適な耐火物の条件について種々研究
を重ねた結果開発に至ったもので、その目的は合金成分
への影響が小さく溶融Ａｌ−Ｌｉ合金による浸透、変質
の少ないＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物
は、Ａｌ2 Ｏ3 分８５重量％以上を含むアルミナ質耐火
物中に窒素ケイ素を含有していることを構成上の特徴と
する。
めの本発明によるＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物
は、Ａｌ2 Ｏ3 分８５重量％以上を含むアルミナ質耐火
物中に窒素ケイ素を含有していることを構成上の特徴と
する。
【０００７】表１に溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する各種耐
火材料についての試験結果を示す。これらは各耐火材料
で作製したルツボに２．４５重量％Ｌｉを含むＡｌ−Ｌ
ｉ合金を入れ、Ａｒガス気流中で８５０℃×１００時間
加熱してＡｌ−Ｌｉ合金を溶融した後、Ｌｉ分の減少度
合、不純物の増加度合および耐火物の耐浸透性、耐変質
性を調べたものである。
火材料についての試験結果を示す。これらは各耐火材料
で作製したルツボに２．４５重量％Ｌｉを含むＡｌ−Ｌ
ｉ合金を入れ、Ａｒガス気流中で８５０℃×１００時間
加熱してＡｌ−Ｌｉ合金を溶融した後、Ｌｉ分の減少度
合、不純物の増加度合および耐火物の耐浸透性、耐変質
性を調べたものである。
【０００８】
【表１】
【０００９】表１によれば試験した耐火材料の中でＡｌ
−Ｌｉ合金に対して最も優れた性状を示すのは窒化ケイ
素であるが、窒化ケイ素は極めて高価な原料であり、工
業的に実用化するには経済的に不利である。価格的に有
利な酸化物系耐火材料を比較すると不純物の少ない高純
度のアルミナ質耐火材料が優れている。本発明は、経済
的要因も考慮した適正な耐火材料としてアルミナと窒化
ケイ素の組合せに着目したものである。
−Ｌｉ合金に対して最も優れた性状を示すのは窒化ケイ
素であるが、窒化ケイ素は極めて高価な原料であり、工
業的に実用化するには経済的に不利である。価格的に有
利な酸化物系耐火材料を比較すると不純物の少ない高純
度のアルミナ質耐火材料が優れている。本発明は、経済
的要因も考慮した適正な耐火材料としてアルミナと窒化
ケイ素の組合せに着目したものである。
【００１０】本発明の第１の性状的要件は、アルミナ質
耐火物中のＡｌ2 Ｏ3 分を８５重量％以上とすることで
ある。８５重量％より少ないと不可避的不純物であるＳ
ｉＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 等の比率が高くなるため、溶融Ａｌ
−Ｌｉ合金中のＳｉ量、Ｆｅ量が増加し好ましくない。
耐火物中のＡｌ2 Ｏ3 分を８５重量％以上とすることで
ある。８５重量％より少ないと不可避的不純物であるＳ
ｉＯ2 、Ｆｅ2 Ｏ3 等の比率が高くなるため、溶融Ａｌ
−Ｌｉ合金中のＳｉ量、Ｆｅ量が増加し好ましくない。
【００１１】本発明の第２の性状的要件は、アルミナ質
耐火物中に窒化ケイ素を含有している構成とすることで
ある。窒化ケイ素の好ましい含有割合は５〜１０重量％
であり、５重量％未満ではＡｌ−Ｌｉ合金中のＬｉの減
少が大きくなり、溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐変質性
向上の効果も小さい。他方、多量の窒化ケイ素を含有せ
しめると溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐用効果はさらに
向上しＬｉ分の減少も小さくなるが、効果対経済性の点
から１０重量％を上限とするのが望ましい。
耐火物中に窒化ケイ素を含有している構成とすることで
ある。窒化ケイ素の好ましい含有割合は５〜１０重量％
であり、５重量％未満ではＡｌ−Ｌｉ合金中のＬｉの減
少が大きくなり、溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐変質性
向上の効果も小さい。他方、多量の窒化ケイ素を含有せ
しめると溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐用効果はさらに
向上しＬｉ分の減少も小さくなるが、効果対経済性の点
から１０重量％を上限とするのが望ましい。
【００１２】材料形態としては、Ａｌ−Ｌｉ合金の溶融
精錬が誘導炉で行われることが多く出来るだけ目地の無
い鋳込み法による築造が望まれるから、不定形耐火物で
あることが好ましい。
精錬が誘導炉で行われることが多く出来るだけ目地の無
い鋳込み法による築造が望まれるから、不定形耐火物で
あることが好ましい。
【００１３】
【作用】本発明によるＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火
物は上記の構成機能を有するから、ベースとなるアルミ
ナ質耐火物中に窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）が分散してお
り、両者の作用により溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐浸
透性、耐変質性が効果的に向上する。
物は上記の構成機能を有するから、ベースとなるアルミ
ナ質耐火物中に窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）が分散してお
り、両者の作用により溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対する耐浸
透性、耐変質性が効果的に向上する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１〜４、比較例 Ａｌ2 Ｏ3 ９６重量％を含み、不純物としてＳｉＯ2を
０．５重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 を０．５重量％、ＣａＯを
１．４重量％それぞれ含有するアルミナ質不定形耐火物
に、５〜２０重量％の窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ９８重量
％、ＳｉＯ2 １重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 0.4 重量％以下、Ａ
ｌ2 Ｏ3 0.25重量％以下、ＣａＯ0.25重量％以下、Ｍｇ
Ｏ0.10重量％以下）粉末（粒度１５０メッシュ以下）を
配合した耐火物でプレキャストルツボを作り、これを５
０KWの小型高周波誘導炉にセットし、２kgのＡｌ−Ｌｉ
合金（Ｌｉ含有量２．３６重量％）を装入して、Ａｒガ
スを流しながら８５０℃に３時間加熱保持してＡｌ−Ｌ
ｉ合金を溶融した。溶融試験中の雰囲気のＯ2 濃度は１
０ppm であった。３時間経過後、プレキャスト品の断面
観察とＡｌ−Ｌｉ合金成分の分析をおこなった。その結
果を表２に示した。
明する。 実施例１〜４、比較例 Ａｌ2 Ｏ3 ９６重量％を含み、不純物としてＳｉＯ2を
０．５重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 を０．５重量％、ＣａＯを
１．４重量％それぞれ含有するアルミナ質不定形耐火物
に、５〜２０重量％の窒化ケイ素（Ｓｉ3 Ｎ4 ９８重量
％、ＳｉＯ2 １重量％、Ｆｅ2 Ｏ3 0.4 重量％以下、Ａ
ｌ2 Ｏ3 0.25重量％以下、ＣａＯ0.25重量％以下、Ｍｇ
Ｏ0.10重量％以下）粉末（粒度１５０メッシュ以下）を
配合した耐火物でプレキャストルツボを作り、これを５
０KWの小型高周波誘導炉にセットし、２kgのＡｌ−Ｌｉ
合金（Ｌｉ含有量２．３６重量％）を装入して、Ａｒガ
スを流しながら８５０℃に３時間加熱保持してＡｌ−Ｌ
ｉ合金を溶融した。溶融試験中の雰囲気のＯ2 濃度は１
０ppm であった。３時間経過後、プレキャスト品の断面
観察とＡｌ−Ｌｉ合金成分の分析をおこなった。その結
果を表２に示した。
【００１５】表２に示された結果から、Ｓｉ3 Ｎ4 を配
合した耐火物は溶融試験後の耐火物の変質層厚さも小さ
く、Ｌｉの減少も抑えられていることが認められる。
合した耐火物は溶融試験後の耐火物の変質層厚さも小さ
く、Ｌｉの減少も抑えられていることが認められる。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】以上のとおり、本発明により提供される
Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物はＡｌ−Ｌｉ合金の
合金成分への影響が少なく、溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対し
優れた耐浸透性、耐変質性を有するから、炉の安定操業
に有益性をもたらす。
Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物はＡｌ−Ｌｉ合金の
合金成分への影響が少なく、溶融Ａｌ−Ｌｉ合金に対し
優れた耐浸透性、耐変質性を有するから、炉の安定操業
に有益性をもたらす。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大園 智哉 三重県四日市市小古曽東２−２−２ 株 式会社アリシウム内 (72)発明者 林 雄一郎 兵庫県高砂市梅井５丁目６−１ 旭硝子 株式会社高砂工場内 (56)参考文献 特開 昭56−22675（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80378（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 35/101
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ2 Ｏ3 分８５重量％以上を含むアル
ミナ質耐火物中に窒化ケイ素を含有していることを特徴
とするＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物。 - 【請求項２】 窒化ケイ素をアルミナ質耐火物中に５〜
１０重量％含有している請求項１記載のＡｌ−Ｌｉ合金
溶融精錬炉用耐火物。 - 【請求項３】 アルミナ質耐火物が不定形耐火物である
請求項１又は請求項２記載のＡｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉
用耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124695A JP2947972B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124695A JP2947972B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04325457A JPH04325457A (ja) | 1992-11-13 |
| JP2947972B2 true JP2947972B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=14891810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3124695A Expired - Lifetime JP2947972B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | Ａｌ−Ｌｉ合金溶融精錬炉用耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947972B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9936541B2 (en) * | 2013-11-23 | 2018-04-03 | Almex USA, Inc. | Alloy melting and holding furnace |
| CN114410994B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-25 | 北京科技大学 | 基于CaO-MgO-Al2O3耐火材料熔炼镍基高温合金的方法 |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP3124695A patent/JP2947972B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04325457A (ja) | 1992-11-13 |
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