JP3091760B2 - 粗大結晶マグネシアクリンカーおよびその製造方法 - Google Patents

粗大結晶マグネシアクリンカーおよびその製造方法

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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は粗大結晶マグネシアクリンカーおよびその製
造方法に関する。更に詳しくは、 本発明は製鋼用炉材として使用される耐火物である粗
大結晶マグネシアクリンカーおよびその製造方法に関す
る。
(従来の技術) 製鋼技術の進歩に伴い耐火物に対する要求物性も次第
に厳しいものとなっている。製鋼用炉材として使用され
るマグネシアクリンカー(マグネシア、MgO)は高融点
(約2830℃)であり、耐スラグ溶損性に対して強いこと
などのために、製鋼工程の中でも最も厳しい条件の中で
使用されている。しかし、マグネシアは比較的熱膨張率
が高いことから耐スポーリング性に劣り、実使用時に問
題となる。このため、グラフアイトを配合したマグネシ
ア−カーボン質煉瓦やクロム鉱石を配合したマグネシア
−クロム質煉瓦のような複合材として、耐スポーリング
性の改良を施した状態で使用されている。
特にこれら使用条件の厳しい環境下で使用されるマグ
ネシアクリンカーは、耐スラグ溶損性の面から高純度、
高密度でしかもペリクレース結晶の大きなことが要求さ
れている。
特にマグネシア−カーボン質煉瓦のスラグに対する損
耗機構は、グラフアイト部分がスラグにより侵食される
のではなく、マグネシアクリンカー部分がスラグにより
侵食されることによると考えられている。この点から、
高純度、高密度でしかもペリクレース結晶の大きなマグ
ネシアクリンカーが耐スラグ溶損性に有利であると言わ
れている。
従来のマグネシアクリンカーは、高密度化およびペリ
クレース結晶の粗大化の方法として、クリンカーのMgO
純度を上げフラックス成分(例えばCaOやB2O3)の低減
を図りペリクレース結晶の直接結合を促進させるか、金
属酸化物(例えばZrO2など)を添加する方法が知られて
いる。
(発明が解決すべき問題点) 本発明は新規な粗大結晶マグネシアクリンカーを提供
することにある。
本発明の他の目的は、マトリックス部分がモンテイセ
ライト(CaO・MgO・SiO2、融点1485℃)やフオルステラ
イト(2MgO・SiO2、融点1890℃)である従来のマグネシ
アクリンカーと異なり、マトリックス部分の主構成鉱物
がより高融点のスピネル(MgO・Al2O3、融点2135℃)で
あり且つ粗大なるペリクレース結晶を有する粗大結晶粒
マグネシアクリンカーを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、高熱間強度を呈し、且つ
耐スラグ溶損性に優れた耐火物を製造するに有利な粗大
結晶マグネシアクリンカーを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、本発明の上記粗大結晶マ
グネシアクリンカーの工業的に有利な製造方法を提供す
ることにある。
本発明のさらに他の目的および利点は以下の説明から
明らかとなろう。
(問題点を解決するための手段と作用) 本発明によれば、本発明の上記目的および利点は、第
1に、 (A) 重量%で表して、酸化物として、 MgO 85.0%以上 CaO 0.6%以下 CaO+SiO2 0.7%以下 Fe2O3 0.1%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.1%以下 の組成を有し、そして (B) 下記特性: 嵩密度 3.2g/cm3以上、見掛気孔率 3%以下、 ペリクレース(MgO)の平均結晶粒径が100μm以上、 結晶粒径125μm以上のペリクレース結晶がペリクレ
ース結晶全体の個数の割合で15%以上そして ペリクレース結晶粒界の主たるマトリックス構成鉱物
がスピネル(MgO・Al2O3)である、 を有する、ことを特徴とする粗大結晶マグネシアクリン
カーによって達成される。
また、本発明の粗大結晶マグネシアクリンカーのさら
に好ましいものは、 (A) 重量%で表して、酸化物として、 MgO 85.0%以上 CaO 0.30%以下 CaO+SiO2 0.70%以下 Fe2O3 0.10%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.05%以下 の組成を有し、そして (B) 下記特性: 嵩密度 3.2g/cm3以上、見掛気孔率 3%以下、 ペリクレース(MgO)の平均結晶粒径が125μm以上、 結晶粒径125μm以上のペリクレース結晶がペリクレ
ース結晶全体の個数の割合で20%以上そして ペリクレース結晶粒界の主たるマトリックス構成鉱物
がスピネル(MgO・Al2O3)である、 を有する。
本発明の粗大結晶マグネシアクリンカーは、本発明に
よれば、 灼熱基準の重量%で表して、 MgO 98.8%以上 CaO 0.6%以下 B2O3 0.15%以下 その他の成分 0.6%以下 の組成を有し、より好ましくは 灼熱基準の重量%で表して、 MgO 99.0%以上 CaO 0.3%以下 B2O3 0.05%以下 その他の成分 0.6%以下 の組成を有するマグネシウム化合物にアルミニウム化合
物を添加した原料を成型し、焼成することによって製造
することができる。
本発明で用いられるマグネシウム化合物は上記のとお
り、CaOを最大でも0.6%しか含有しない。その理由は、
CaOは添加したアルミニウム化合物と反応しCaO−Al2O3
系の低融点化合物を多く生成しやすくなり煉瓦使用時の
熱間強度等の問題を生じやすくするため、0.6重量%以
下にすることが肝要であるからである。かかるマグネシ
ウム化合物は海水や苦汁またはかん水などのマグネシウ
ム含有水溶液に石灰乳のようなアルカリ原料を添加して
得られる水酸化マグネシウムやその焼成物である酸化マ
グネシウム、並びに最近特に外国で多く発見されている
高純度天然マグネサイトやその焼成物である酸化マグネ
シウム等として入手することができる。
また、アルミニウム化合物としては、水酸化アルミニ
ウムや酸化アルミニウム(アルミナ)が好ましく用いら
れる。これらのアルミニウム化合物としては、例えばバ
イヤー法製造による水酸化アルミニウムやその焼成物で
ある酸化アルミニウム(アルミナ)並びにアルミナクリ
ンカーの粉砕物等として入手することができる。これら
のアルミニウム化合物としては純度的には99%以上のも
のを使用することが好ましい。
また、添加時のアルミニウム化合物の粒度としては均
質混合を目的にできるだけ細かいものが良く平均粒径で
100μm以下、より好ましくは60μm以下のものが良
い。
本発明方法について、さらに具体的に説明すると、本
発明方法は、上記組成を有するマグネシウム化合物に、
酸化アルミニウム(アルミナ)や水酸化アルミニウムの
ようなアルミニウム化合物を、酸化物で表して、 MgO 85.0%以上 CaO 0.6%以下 CaO+SiO2 0.7%以下 Fe2O3 0.1%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.1%以下、 より好ましくは、 MgO 85.0%以上 CaO 0.3%以下 CaO+SiO2 0.7%以下 Fe2O3 0.1%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.05%以下 の組成になるように添加調合し、場合により湿式もしく
は乾式で十分な混合を行い、この混合原料を、場合によ
り乾燥もしくは仮焼した後、成型し、例えばロータリー
キルンなどで少なくとも1700℃以上の温度で焼成するこ
とにより達成される。
乾燥あるいは仮焼は、例えば乾燥は80℃〜300℃の温
度範囲で、仮焼は800℃〜1200℃の温度範囲で行うこと
がより好ましい。
また成型は転動造粒のような造粒物もしくは成型圧力
0.5t/cm2以上、好ましくは2t/cm2以上の圧力で成型した
成型物であることが好ましい。
更に造粒物または成型物をロータリーキルン等で温度
1700℃以上、より好ましくは1800℃以上の温度で高温焼
成させる。
かくして本発明により製造されたマグネシアクリンカ
ーは、嵩密度が3.2g/cm3以上、見掛気孔率が3%以下、
より好ましくは嵩密度3.25g/cm3以上、見掛気孔率2%
以下のクリンカーである。更にクリンカーの主構成鉱物
であるペリクレース結晶の平均粒径は100μm以上、よ
り好ましくは125μm以上有し、その内粒径が125μm以
上有するペリクレース結晶が全体を占める割合が15%以
上、より好ましくは20%以上有するものである。
加えてペリクレース結晶の粒界部分であるマトリック
ス部分は主にスピネルで、ペリクレース結晶の周囲を覆
うように存在する。
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発
明は実施例により何らの限定を受けるものではない。
(化学組成) 日本学術振興会第124委員会試験法分科会において決
定された“学振法 マグネシアクリンカーの化学分析
法”(1981年版 耐火物手帳参照)に準じて測定した。
(嵩密度(かさ比重)) 日本学術振興会第124委員会試験法分科会において決
定された“学振法2 マグネシアクリンカーの見掛け気
孔率、見掛け比重およびかさ比重の測定方法”(1981年
版 耐火物手帳参照)に準じ、下記の計算式により求め
た。
W1:クリンカーの乾燥重量(g) W2:白灯油で飽和した試料の白灯油中の重量(g) W3:白灯油で飽和した試料の重量(g) S :測定温度における白灯油の比重(g/cm3) (ペリクレース結晶の平均値) Fullman法(Journal of Metals、447、1953)に準
じ、研磨面を撮影した写真上で各結晶の粒径を50個以上
読み取り、その平均値を1.57倍してペリクレース結晶粒
径の平均値とした。
(粒径が125μm以上のペリクレース結晶が結晶全体を
占める割合) 上記写真上で読み取った値について、測定した粒径の
値が125μm以上の結晶の個数(N1)を読み取った結晶
の個数(N0)で除算した百分率で示した。
実施例−1 灼熱基準値でMgO 99.5重量%、CaO 0.2重量%、B2O
3 0.02重量%有する水酸化マグネシウムケークに平均
粒径55μm、純度99.6重量%Al2O3の市販焼成アルミナ
を用いて、灼熱基準値でMgO 90%、Al2O3 8.8%にな
るようにアルミナを添加し、十分に混合を行なった。こ
の混合物を完全乾燥し、電気炉で温度1000℃で1時間保
持し仮焼させた。
そして仮焼物を成型圧2t/cm2でΦ20×H20mmの円柱状
ペレットにし、酸素−プロパン炉を用いて温度2000℃で
30分保持し焼結させた。
得られた焼結体の化学組成並びに見掛気孔率及び嵩密
度、更に焼結体のペリクレース平均結晶粒径及び粒径が
125μm以上のペリクレース結晶が結晶全体を占める割
合を第1表に示す。また焼結体のX線粉末回折パターン
を添付図面第1図に、焼結体の反射顕微鏡写真を添付図
面第2図に、EPMA写真を添付図面第3図に示す。
実施例−2 灼熱基準値でMgO 99.1重量%、CaO 0.55重量%、B2
O3 0.12重量%有する水酸化マグネシウムケークに平均
粒径55μm、純度99.6重量%Al2O3の市販焼成アルミナ
を用いて、灼熱基準値でMgO 90%、Al2O3 8.8%にな
るようにアルミナを添加し、十分に混合を行なった。こ
の混合物を完全乾燥し、電気炉で温度1000℃で1時間保
持し仮焼させた。そして仮焼物を成型圧2t/cm2でΦ20×
H20mmの円柱状ペレットにし、酸素−プロパン炉を用い
て温度2000℃で30分保持し焼結させた。得られた焼結体
の化学組成並びに見掛気孔率及び嵩密度、更に焼結体の
ペリクレース平均結晶粒径及び粒径が125μm以上のペ
リクレース結晶が結晶全体を占める割合を第2表に示
す。
実施例−3 実施例1で使用した水酸化マグネシウムケークに平均
粒径55μm、純度99.6重量%Al2O3の市販焼成アルミナ
またSiO2源として珪酸ソーダ水溶液を用いて、灼熱基準
値でMgO 90%、Al2O3 8.5%、SiO2 0.5%になるよう
にアルミナ及びシリカを添加し、十分に混合を行なっ
た。この混合物を完全乾燥し、電気炉で温度1000℃で1
時間保持し仮焼させた。
そして仮焼物を成型圧2t/cm2でΦ20×H20mmの円柱状
ペレットにし、酸素−プロパン炉を用いて温度2000℃で
30分保持し焼結させた。
得られた焼結体の化学組成並びに見掛気孔率及び嵩密
度、更に焼結体のペリクレース平均結晶粒径及び粒径が
125μm以上のペリクレース結晶が結晶全体を占める割
合を第3表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマグネシアクリンカー粉末のX線回折
図である。 第2図は本発明のマグネシアクリンカーの一実施例の結
晶粒子構造を示す反射顕微鏡写真である。 第3図は本発明のマグネシアクリンカーの一実施例のX
線写真(EPMA写真)である。第3図において、(A)は
2次電子像、(B)はMg像(KαX線)、(C)はSi像
(KαX線)、(D)はAl像(KαX線)および(E)
はCa像(KaX線)である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−81058(JP,A) 特開 昭60−96571(JP,A) 特開 昭61−83654(JP,A) 特開 昭62−91460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/636

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】灼熱基準の重量%で表して、 MgO 98.8%以上 CaO 0.6%以下 B2O3 0.15%以下 その他の成分 0.6%以下 の組成を有するマグネシウム化合物にアルミニウム化合
    物を添加した原料を成型し、1700℃〜2000℃で焼成して
    製造された、 (A) 重量%で表して、酸化物として、 MgO 85.0%以上 CaO 0.6%以下 CaO+SiO2 0.7%以下 Fe2O3 0.1%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.1%以下 の組成を有し、そして (B) 下記特性: 嵩密度 3.2g/cm3以上、見掛気孔率 3%以下、 ペリクレース(MgO)の平均結晶粒径が100μm以上、 結晶粒径125μm以上のペリクレース結晶がペリクレー
    ス結晶全体の個数の割合で15%以上そして ペリクレース結晶粒界の主たるマトリックス構成鉱物が
    スピネル(MgO・Al2O3)である、 を有する、 ことを特徴とする粗大結晶マグネシアクリンカー。
  2. 【請求項2】灼熱基準の重量%で表して、 MgO 99.0%以上 CaO 0.3%以下 B2O3 0.05%以下 その他の成分 0.6%以下 の組成を有するマグネシウム化合物にアルミニウム化合
    物を添加した原料を成型し、1700℃〜2000℃で焼成して
    製造された、 (A) 重量%で表して、酸化物として、 MgO 85.0%以上 CaO 0.30%以下 CaO+SiO2 0.70%以下 Fe2O3 0.10%以下 Al2O3 1.5〜15.0% B2O3 0.05%以下 の組成を有し、そして (B) 下記特性: 嵩密度 3.2g/cm3以上、見掛気孔率 3%以下、 ペリクレース(MgO)の平均結晶粒径が125μm以上、 結晶粒径125μm以上のペリクレース結晶がペリクレー
    ス結晶全体の個数の割合で20%以上そして ペリクレース結晶粒界の主たるマトリックス構成鉱物が
    スピネル(MgO・Al2O3)である、 を有する、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の粗大結
    晶マグネシアクリンカー。
  3. 【請求項3】上記アルミニウム化合物が酸化アルミニウ
    ムまたは水酸化アルミニウムの粉末であり、平均粒径が
    100μm以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項に記載の粗大結晶マグネシアクリンカ
    ー。
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