JP3095919B2

JP3095919B2 - 高ジルコニア鋳造耐火物

Info

Publication number: JP3095919B2
Application number: JP04355468A
Authority: JP
Inventors: 茂男遠藤; 公男平田; 格橋本; 正樹中西
Original assignee: 東芝モノフラックス株式会社
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JPH06183832A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高ジルコニア鋳造耐火物
に関し、特に、溶融ガラスに対する発泡性を抑えた高ジ
ルコニア鋳造耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス溶解用鋳造耐火物として、一般に
ジルコニア含有量が８５％以上の高ジルコニア鋳造耐火
物が広く知られている。

【０００３】例えば特開昭４８−８５６１０号公報は、
ジルコニア含有量が約９０％以上の高ジルコニア鋳造耐
火物を開示している。この高ジルコニア鋳造耐火物は、
耐食性に優れていて溶融ガラスに対しても非常に高い耐
食性を有し、仮に溶融ガラスに溶け出しても実質上均質
に溶解する。このため、ガラスにストーンあるいはコー
ドなどの欠陥が生じることは無く、ガラス溶融用耐火物
として広汎に用いられている。

【０００４】また、特公平４−４２７１には、原料中に
含まれるＦｅやＣｕなどの金属酸化物を一定割合以下に
抑えることによって発泡性を改善した高ジルコニア鋳造
耐火物が提案されている。

【０００５】一方、特公昭６４−３５０及び特開昭５３
−１２１０１２は、ＭｇＯを含む高ジルコニア鋳造耐火
物を開示している。前者はＭｇＯとともにＣｅＯ₂を用
いて耐熱衝撃性を改善し、後者はガラス構成成分として
ＣａＯ，ＭｇＯを添加することによりストーン傾向を改
善している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以下、前述した従来の
鋳造耐火物が有する欠点を簡単に述べる。

【０００７】ジルコニアは、溶融状態において不飽和酸
化物（酸素が理論値より少ない酸化物）になりやすい性
質を持っており、非常に強い還元性の組成となる。一
方、高ジルコニア鋳造耐火物中には、不純物として含ま
れるＦｅの酸化物あるいはＣａの酸化物などが還元され
て金属として存在している。このため、一般に高ジルコ
ニア鋳造耐火物は、溶融ガラスとの接触面で多くの泡を
発生し易い性質を持っている。すなわち、溶融ガラスに
対する発泡性が大きいのである。この性質は、高ジルコ
ニア鋳造耐火物をガラス溶解用鋳造耐火物として用いる
場合にマイナスとなる。

【０００８】このため従来は、原料を溶解するときに、
溶解物を極力酸化状態に維持するようにしていた。例え
ば、溶解物に対して酸素を積極的に吹込んで溶解物を酸
化させていたのである。しかし、この方法では溶融ガラ
スの発泡を満足できる水準にまで減少させることができ
なかった。

【０００９】また、特公平４−４２７１のように原料と
して高価な高純度品を使用する方法もあるが、この方法
はコスト高になる欠点があった。

【００１０】一方、特公昭６４−３５０の耐火物はＭｇ
Ｏの添加によって耐熱衝撃性が改善されているが、発泡
性を抑える点ではなお不十分であった。

【００１１】特開昭５３−１２１０１２はガラス構成成
分としてアルカリ金属を含まないため、発泡性を抑制す
る効果は少なく、その上ガラス相が硬いために亀裂無く
鋳造物を製造することは難しかった。

【００１２】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明は一般的な原料を使用し、ＭｇＯおよびアルカリ金属
酸化物を配合する安価な方法によって低発泡性の高ジル
コニア鋳造耐火物を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明による高ジルコ
ニア鋳造耐火物は、ＺｒＯ₂が８５〜９５重量％、Ｓｉ
Ｏ₂が３〜１０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が０．１〜３．０重量
％、ＭｇＯが０．１〜３．０重量％、アルカリ金属酸化
物が１．０〜３．０重量％の割合で含まれている。

【００１４】

【作用】耐火物中に０．１〜３．０重量％の割合で含ま
れているＭｇＯが、アルカリ金属酸化物とともに高ジル
コニア鋳造耐火物のガラス相中に存在するため、耐熱衝
撃性を損なうことなく発泡性を改善できる。

【００１５】ＭｇＯはＣａＯなどとともにＺｒＯ₂を安
定化する働きがあるが、本発明では、ＭｇＯがガラス相
中でアルカリ金属酸化物と混在して酸素を運び、ジルコ
ニアなどの不飽和酸化物を飽和酸化物にすることによっ
て、不純物として含まれるＦｅ，Ｃｕなどの酸化物の還
元を抑制するのである。

【００１６】

【実施例】本発明者は前述した課題を解決するために種
々の研究を重ねた結果、適当量のＭｇＯ及びアルカリ金
属酸化物をガラス相中に混在させることによって、耐熱
衝撃性及び溶融ガラスに対する耐食性を低下させること
なく、発泡性を著しく減少できることを見出したのであ
る。

【００１７】ＭｇＯの添加量は０．１〜３．０重量％で
あるが、好ましくは０．３〜１．０重量％である。Ｍｇ
Ｏの添加量が少ないと発泡を抑制する効果が小さくな
る。反対に添加量が多すぎても発泡性に対する効果は少
なくなり、さらにガラス相の失透が生じ耐熱衝撃性をも
低下させる結果となる。

【００１８】アルカリ金属酸化物は０．５〜３．０重量
％、好ましくは１．０〜２．５重量％である。アルカリ
金属酸化物の添加量が０．５重量％未満または３．０重
量％超の場合にも、発泡を抑制する効果が小さくなる。

【００１９】また、Ｂ₂Ｏ₃の添加量は０．１〜３．０
重量％であるが、Ｂ₂Ｏ₃の添加料が０．１重量％未満
または３．０重量％超の場合には鋳造物に亀裂を生じさ
せないための適切なガラス相が形成しない、という不都
合が生じる。

【００２０】以下、実施例１〜１８、比較例１〜９につ
いて説明する。

【００２１】実施例１〜１８はＺｒＯ₂が８５〜９５重
量％、ＳｉＯ₂が３〜１０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が０．１〜
３．０重量％、ＭｇＯが０．１〜３．０重量％、アルカ
リ金属酸化物が０．５〜３．０重量％の割合になるよう
に調合した原料を用いて鋳造耐火物を製造したものであ
る。耐火物は通常の方法によって製造したが、その手順
を簡単に述べると、ＺｒＯ₂はバデライト鉱や脱珪ジル
コニア、ＳｉＯ₂は珪砂を使用し、Ｂ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、
ＮａＯの原料となるものを所定量に調節した混合物を３
００ＫＶＡ単相アーク炉で溶融し、７５×２００×４５
０ｍｍのカーボン型に流し込み，アルミナ粉中で十分徐
冷した。

【００２２】このようにして製造した鋳造耐火物の化学
組成を表１に示す。また、各鋳造耐火物の発泡性及び耐
熱衝撃特性を後述する方法で調べその試験結果を表２に
示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】実施例においては、発泡性は全般的に小さく、特に実施
例２，５，７，８，１１，１２，１６，１８では非常に
小さかった。

【００２５】また、実施例において耐熱衝撃特性はいず
れも１９回以上であり、特に実施例３，８は３６回と高
い値となり、満足すべき耐熱衝撃特性を示した。なお、
実施例１はアルカリ金属酸化物が下限に近いために発泡
性において僅かに大きい値となった。

【００２６】一方、比較例１〜９の高ジルコニア鋳造耐
火物はＭｇＯが０．１〜３．０重量％の範囲外であった
ため、発泡性は全般的に大きかった。特に、ＭｇＯを含
んでいない比較例１，２，５では発泡性が極端に大きく
なった。

【００２７】比較例３，６，９は発泡性において、実施
例と大差は無いがＭｇＯの割合が３．０重量％を越えて
いるため、耐熱衝撃特性が不十分であった。

【００２８】比較例７，８は、ＭｇＯが多過ぎたため、
発泡性が大きかった。

【００２９】ここで、耐熱衝撃性試験の手順を説明す
る。各耐火物からそれぞれ３０×４０×４０ｍｍの大き
さのブロックを切り出して試験片とした。この試験片を
１２５０℃の炉内に入れ、３０分間保持した後、炉外に
取り出し大気中で３０分間冷却させる操作を繰り返し行
った。そして、剥離を生じるまでのサイクル数を測定
し、耐熱衝撃性の指標とした。

【００３０】次に、発泡性試験の手順を説明する。各耐
火物からそれぞれ直径５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの大きさ
のディスクを切り出して試験片とした。その試験面を平
滑に研磨し、洗浄、乾燥した。この試験片を１２００℃
の炉内に入れ、１時間保持した後、試験面の上に内径３
５ｍｍ、厚さ１５ｍｍのアルミナ質のリングを乗せてそ
の中央にテストガラス（アルミノシリケートガラス）を
乗せて２時間保持した。冷却後、拡大鏡を用いてガラス
中に存在する泡を数えて発泡性を評価した。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る高ジルコ
ニア鋳造耐火物は、ＺｒＯ₂が８５〜９５重量％、Ｓｉ
Ｏ₂が３〜１０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が０．１〜３．０重量
％、ＭｇＯが０．１〜３．０重量％、アルカリ金属酸化
物が１．０〜３．０重量％の割合で含まれているので、
従来品と比較して耐熱衝撃特性を低下させることなく発
泡性を大きく改善することができた。特に、ＭｇＯを
０．３〜１．０％の範囲に設定した場合には、発泡性を
著しく低減することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中西正樹東京都中央区日本橋久松町４番４号糸重ビル東芝モノフラックス株式会社内 (56)参考文献特開平１−100068（ＪＰ，Ａ) 特開平３−208869（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/42 - 35/49 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｒＯ₂が８５〜９５重量％、ＳｉＯ₂
が３〜１０重量％、Ｂ₂Ｏ₃が０．１〜３．０重量％、
ＭｇＯが０．１〜３．０重量％、アルカリ金属酸化物が
１．０〜３．０重量％の割合で含まれていることを特徴
とする高ジルコニア鋳造耐火物。