JP3076848B2 - ＳｉＣ原料を使用した耐火組成物 - Google Patents
ＳｉＣ原料を使用した耐火組成物Info
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- JP3076848B2 JP3076848B2 JP02278559A JP27855990A JP3076848B2 JP 3076848 B2 JP3076848 B2 JP 3076848B2 JP 02278559 A JP02278559 A JP 02278559A JP 27855990 A JP27855990 A JP 27855990A JP 3076848 B2 JP3076848 B2 JP 3076848B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鉄鋼，非鉄，廃棄物用窯炉など、腐食性溶
融物や発生ガスと接触する部位のライニングに好適に使
用される耐火物に使用されるSiC原料およびそれを使用
した耐火組成物に関する。
融物や発生ガスと接触する部位のライニングに好適に使
用される耐火物に使用されるSiC原料およびそれを使用
した耐火組成物に関する。
鉄鋼窯炉では、ライニングの耐用向上のため、カーボ
ン,SiC,Si3N4あるいは硼素化合物などの炭化物や窒化物
の添加が一般的になっている。中でもSiCは、比較的安
価であることから利用されている原料である。通常生産
されているSiCは、不純物の少ない珪石とオイルコーク
スとを電気抵抗炉で反応、合成したものである。
ン,SiC,Si3N4あるいは硼素化合物などの炭化物や窒化物
の添加が一般的になっている。中でもSiCは、比較的安
価であることから利用されている原料である。通常生産
されているSiCは、不純物の少ない珪石とオイルコーク
スとを電気抵抗炉で反応、合成したものである。
SiCは高い熱伝導性、低膨張性、高温での機械的強度
が高く、耐熱衝撃性に優れ、各種の侵食作用（特に酸性
スラグ）に対して著しい抵抗性を有するなど、多くの特
性がある。ただし、高温の酸性雰囲気にさらされると徐
々にSiO2に変わり、その特性を失っていき、機能が低下
する。とくに200℃付近での熱膨張係数が異常に変化す
ることになり、温度変動の激しい部位では、耐熱衝撃性
の低下により亀裂が入りやすく致命的なダメージを被る
ことになる。さらに、耐食性も低下し、寿命が短くな
る。したがって、耐酸化性を高めるべく酸化防止剤の塗
布や、材料中へAl,Siなどの金属、フリットなどを配合
して、前者の積極的な酸化、後者の溶融による被覆によ
り酸化を抑制する方法がとられてきた。
が高く、耐熱衝撃性に優れ、各種の侵食作用（特に酸性
スラグ）に対して著しい抵抗性を有するなど、多くの特
性がある。ただし、高温の酸性雰囲気にさらされると徐
々にSiO2に変わり、その特性を失っていき、機能が低下
する。とくに200℃付近での熱膨張係数が異常に変化す
ることになり、温度変動の激しい部位では、耐熱衝撃性
の低下により亀裂が入りやすく致命的なダメージを被る
ことになる。さらに、耐食性も低下し、寿命が短くな
る。したがって、耐酸化性を高めるべく酸化防止剤の塗
布や、材料中へAl,Siなどの金属、フリットなどを配合
して、前者の積極的な酸化、後者の溶融による被覆によ
り酸化を抑制する方法がとられてきた。
金属などの添加材は、少量ではその効果が薄く多量に
用いる必要があり、主材の性能劣化につながる可能性が
高く、また、塗料はその皮膜の損傷により効果を失う欠
点がある。
用いる必要があり、主材の性能劣化につながる可能性が
高く、また、塗料はその皮膜の損傷により効果を失う欠
点がある。
本発明において解決すべき課題は、かかる耐火材料に
使用するSiCの機能劣化を防止するための耐酸化性を増
大させるための効果的な手段を見出すことにある。
使用するSiCの機能劣化を防止するための耐酸化性を増
大させるための効果的な手段を見出すことにある。
本発明に係るSiC原料は、α−SiCの多形のうち、4Hを
35〜55％、6Hを10〜25％、及びβ−SiCの3Cを35〜45％
含むことを特徴とする。これらSiCの多形の含有量
（％）はＸ線回折の強度割合を示す。
35〜55％、6Hを10〜25％、及びβ−SiCの3Cを35〜45％
含むことを特徴とする。これらSiCの多形の含有量
（％）はＸ線回折の強度割合を示す。
かかるSiC原料は、Al2O3−C,Al2O3−SiO2−C,Al2O3−
SiO2−Si3N4−Ｃ系に５〜50重量％含有せしめて耐火組
成物とすることができる。
SiO2−Si3N4−Ｃ系に５〜50重量％含有せしめて耐火組
成物とすることができる。
本発明のSiCは、合成時に粘土系鉱物に代表されるAl2
O3を含むSiO2質原料を用いることで生成したSiC結晶の
表面や結晶境界にAl2O3の強固な皮膜を形成し、これを
固溶させることによって、高温の酸化雰囲気下でSiCの
酸化を防ぎ、SiCの特性を維持させるものとなる。
O3を含むSiO2質原料を用いることで生成したSiC結晶の
表面や結晶境界にAl2O3の強固な皮膜を形成し、これを
固溶させることによって、高温の酸化雰囲気下でSiCの
酸化を防ぎ、SiCの特性を維持させるものとなる。
このSiC結晶は、多形のうち1600〜2100℃で安定な4H
が多く、2100℃以上で安定な6Hが少ないことにある。即
ちAl2O3の存在により、SiCの結晶発達が抑えられ、6Hの
大きな結晶よりも微細な結晶が多く生成する。
が多く、2100℃以上で安定な6Hが少ないことにある。即
ちAl2O3の存在により、SiCの結晶発達が抑えられ、6Hの
大きな結晶よりも微細な結晶が多く生成する。
SiCの結晶は六方晶系（三方晶系、菱面体晶系）のα
−SiCと立方晶系のβ−SiCがある。4H,6Hは六方晶系
（H:Hexagonal）に属し、3Cは立方晶系（C:Cubic）に属
するものである。SiC四面体で構成される層の積み重な
りが何枚単位で繰り返されるかの差の数値と結晶系とを
示すものである。
−SiCと立方晶系のβ−SiCがある。4H,6Hは六方晶系
（H:Hexagonal）に属し、3Cは立方晶系（C:Cubic）に属
するものである。SiC四面体で構成される層の積み重な
りが何枚単位で繰り返されるかの差の数値と結晶系とを
示すものである。
本発明のSiCをオイルコークスとSiO2質原料とをカー
ボンファクター（C/Si）を0.6となるようにブレンドし
て、電気抵抗炉にて反応させることによって製造した。
ボンファクター（C/Si）を0.6となるようにブレンドし
て、電気抵抗炉にて反応させることによって製造した。
第１表は、従来用いられて来たSiCとの多形の含有割
合の対比を示す。従来品としてはＡがSiC含有量95％、
ＢがSiC含有量85％のものを使用した。
合の対比を示す。従来品としてはＡがSiC含有量95％、
ＢがSiC含有量85％のものを使用した。
同表に示すように、本発明のSiCは、従来のSiCと比べ
て3C（β−SiC）が多く4H/6H比の高いものであることが
判る。
て3C（β−SiC）が多く4H/6H比の高いものであることが
判る。
本発明のSiCを合成するためのSiO2質原料中のAl2O3量
としては、10〜30重量％のものがよく、10重量％より少
ない場合には、SiO2質原料が分解された後のAl2O3はAlO
またはAlの形で揮散してインゴット中に残留しない。ま
た、30重量％よりも多い場合にはSiC結晶が生成されな
い。
としては、10〜30重量％のものがよく、10重量％より少
ない場合には、SiO2質原料が分解された後のAl2O3はAlO
またはAlの形で揮散してインゴット中に残留しない。ま
た、30重量％よりも多い場合にはSiC結晶が生成されな
い。
第２表は、本発明のSiCと従来のSiCとの耐酸化性の比
較を行った結果を示す。同表において、従来品の試料
は本発明品とAl2O3を合わせるため、バイヤーアルミナ
を加えたものである。
較を行った結果を示す。同表において、従来品の試料
は本発明品とAl2O3を合わせるため、バイヤーアルミナ
を加えたものである。
試料のアルミナ添加品は、若干耐酸化性の向上が認
められるが、試料とともに本発明品よりは耐酸化性が
劣っていることが判る。
められるが、試料とともに本発明品よりは耐酸化性が
劣っていることが判る。
第３表はこのSiCを高炉出銑樋材に適用した結果を示
す。
す。
組成は、Al2O3−SiO2系でSiC使用比が大きく、通常ス
ラグゾーン部に使用されているものである。この部分で
は、耐スラグ性（C/S＝1.2前後）に加え、耐酸化性が要
求される。従来品に替え、このSiCを使用して試片を作
成した。SiCを分解させたFeOを主成分としたミルスケー
ルを作用させた酸化雰囲気での侵食テストでは、従来の
SiCを使用したものより損耗が非常に少なく、耐酸化
性、耐食性が優れていることが判る。さらに、弱酸化性
雰囲気中で銑鉄を高炉スラグと作用させた場合でも、耐
食性が優れており、銑鉄中へのSiCの分解が起こりにく
いことを示している。
ラグゾーン部に使用されているものである。この部分で
は、耐スラグ性（C/S＝1.2前後）に加え、耐酸化性が要
求される。従来品に替え、このSiCを使用して試片を作
成した。SiCを分解させたFeOを主成分としたミルスケー
ルを作用させた酸化雰囲気での侵食テストでは、従来の
SiCを使用したものより損耗が非常に少なく、耐酸化
性、耐食性が優れていることが判る。さらに、弱酸化性
雰囲気中で銑鉄を高炉スラグと作用させた場合でも、耐
食性が優れており、銑鉄中へのSiCの分解が起こりにく
いことを示している。
実施例2,3に示すごとく、SiC量を減らした場合でも従
来品より耐食性の低下がかなり小さいことが判る。
来品より耐食性の低下がかなり小さいことが判る。
次に、高炉出銑口充填材に適用した例を示す。この材
料は先ず溶銑によるアブレージョン、次に溶銑及びスラ
グの混合流によるエロージョンを連続して受け、特に耐
スラグ性の善し悪しは出銑時間に大きく影響を与える。
また、耐銑性については、待機中の孔深度確保に関連が
ある。ここでSiCの役割としては耐スラグ性にある。溶
銑に対しては、分解しやすく〔Si〕として溶銑中に溶出
していく欠点がある。
料は先ず溶銑によるアブレージョン、次に溶銑及びスラ
グの混合流によるエロージョンを連続して受け、特に耐
スラグ性の善し悪しは出銑時間に大きく影響を与える。
また、耐銑性については、待機中の孔深度確保に関連が
ある。ここでSiCの役割としては耐スラグ性にある。溶
銑に対しては、分解しやすく〔Si〕として溶銑中に溶出
していく欠点がある。
第４表は従来のSiCから本発明のSiCに変更した例を示
す。同表から、本発明のSiC原料を使用した耐火材の耐
食性はスラグ、溶銑とも向上していることが判る。
す。同表から、本発明のSiC原料を使用した耐火材の耐
食性はスラグ、溶銑とも向上していることが判る。
さらに、4000m3級の大型高炉で本発明品（実施例２）
及び従来品（比較例１）を使用したところ、出銑時間が
198分（従来品175分）、出銑孔深度が3540mm（従来品34
70mm）となり、効果大であった。
及び従来品（比較例１）を使用したところ、出銑時間が
198分（従来品175分）、出銑孔深度が3540mm（従来品34
70mm）となり、効果大であった。
第５表に混銑車用内張り煉瓦に適用した結果を示す。
従来のSiCを使用した試作例では、添加量が増えるに従
い、耐スラグ性が低下しているが、このSiCを使用した
場合、従来品を使用したものより損耗が少なく、添加量
に伴う耐スラグ性の低下も少ない。
従来のSiCを使用した試作例では、添加量が増えるに従
い、耐スラグ性が低下しているが、このSiCを使用した
場合、従来品を使用したものより損耗が少なく、添加量
に伴う耐スラグ性の低下も少ない。
本発明のSiCは、以下の点で優れたものである。
（１） 酸化性雰囲気下で分解されにくく、耐酸化性が
良好である。
良好である。
（２） 溶銑と接触しても分解、溶出されにくい。
従って、Al2O3含有耐火材料に含有せしめて使用した
とき、SiCの酸化を防ぎ、耐火材料中におけるSiC本来の
機能を充分に発揮できる。
とき、SiCの酸化を防ぎ、耐火材料中におけるSiC本来の
機能を充分に発揮できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 正義 鹿児島県熊毛郡上屋久町宮ノ浦1194番地 屋久島電工株式会社屋久島工場内 (56)参考文献 特開 昭61−251573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/00 C01B 31/36 601 C04B 35/565 - 35/577 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】α−SiCの多形のうち、4Hを35〜55％、6H
を10〜25％、及びβ−SiCの3Cを35〜45％含むSiC耐火物
原料を、Al2O3−Ｃ系耐火組成物、Al2O3−SiO2−Ｃ系耐
火組成物、および、Al2O3−SiO2−Si3N4−Ｃ系耐火組成
物の中の何れかに５〜50重量％含有せしめてなる耐火組
成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278559A JP3076848B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | ＳｉＣ原料を使用した耐火組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02278559A JP3076848B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | ＳｉＣ原料を使用した耐火組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04154612A JPH04154612A (ja) | 1992-05-27 |
| JP3076848B2 true JP3076848B2 (ja) | 2000-08-14 |
Family
ID=17598953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02278559A Expired - Fee Related JP3076848B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | ＳｉＣ原料を使用した耐火組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3076848B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-16 JP JP02278559A patent/JP3076848B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04154612A (ja) | 1992-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |