JP3121442B2 - 耐火物 - Google Patents
耐火物Info
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- JP3121442B2 JP3121442B2 JP04167838A JP16783892A JP3121442B2 JP 3121442 B2 JP3121442 B2 JP 3121442B2 JP 04167838 A JP04167838 A JP 04167838A JP 16783892 A JP16783892 A JP 16783892A JP 3121442 B2 JP3121442 B2 JP 3121442B2
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- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属容器、精錬容
器等の溶融金属に接する部位に使用されるノンバブリン
グ耐火物及びバブリング耐火物に関する。
器等の溶融金属に接する部位に使用されるノンバブリン
グ耐火物及びバブリング耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、溶融金属に接する部位に使用
される耐火物として、Ａｌ2 Ｏ3 質，Ａｌ2 Ｏ3 −Ｓｉ
Ｏ2 質，ＭｇＯ質，ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 質，ＭｇＯ−Ｃ
ｒ2 Ｏ3 質，ＺｒＯ2 −ＣａＯ質，ＭｇＯ−Ｃ質，Ａｌ
2 Ｏ3 −Ｃ質，ＺｒＯ2 −Ｃ質等が使用されている。
される耐火物として、Ａｌ2 Ｏ3 質，Ａｌ2 Ｏ3 −Ｓｉ
Ｏ2 質，ＭｇＯ質，ＭｇＯ−Ａｌ2 Ｏ3 質，ＭｇＯ−Ｃ
ｒ2 Ｏ3 質，ＺｒＯ2 −ＣａＯ質，ＭｇＯ−Ｃ質，Ａｌ
2 Ｏ3 −Ｃ質，ＺｒＯ2 −Ｃ質等が使用されている。
【０００３】ノンガスバブリング耐火れんがの耐用性向
上のために必要な特性として、耐食性と耐スポーリング
性に優れていることが挙げられる。
上のために必要な特性として、耐食性と耐スポーリング
性に優れていることが挙げられる。
【０００４】この必要特性の中、耐食性は、スラグの塩
基度（通常Ｃ／Ｓとして示されるＣａＯ／ＳｉＯ2 比）
に影響を受け、高Ｃ／Ｓの場合にはＭｇＯのような塩基
性骨材が、低Ｃ／Ｓの場合にはＡｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 等
の中性骨材が良好な結果を示す。
基度（通常Ｃ／Ｓとして示されるＣａＯ／ＳｉＯ2 比）
に影響を受け、高Ｃ／Ｓの場合にはＭｇＯのような塩基
性骨材が、低Ｃ／Ｓの場合にはＡｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 等
の中性骨材が良好な結果を示す。
【０００５】耐スポーリング性は、材質の熱膨張係数や
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはＣ含有系やＡｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 質が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポー
リング性に優れ、ＭｇＯ質が良好である。
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはＣ含有系やＡｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 質が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポー
リング性に優れ、ＭｇＯ質が良好である。
【０００６】しかしながら、従来使用されていたＭｇ
Ｏ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 単味れんがの場合には、高熱
膨張性のため耐スポーリング性に劣る。
Ｏ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 単味れんがの場合には、高熱
膨張性のため耐スポーリング性に劣る。
【０００７】一方、ＭｇＯ−Ｃ質，Ａｌ2 Ｏ3 −Ｃ質，
ＺｒＯ2 −Ｃ質等のＣ含有系は、耐食性と耐スポーリン
グ性を兼ね備えた材質であったが、Ｃは鋼に溶け込み、
鋼中のＣ％を上昇させる。そのため、低Ｃを狙った溶鋼
の内張りれんがにＣ含有れんがを使用しないことが望ま
しいが、Ｃを含有しないれんがで、耐食性と耐スポーリ
ング性を兼ね備えた材質は無かった。
ＺｒＯ2 −Ｃ質等のＣ含有系は、耐食性と耐スポーリン
グ性を兼ね備えた材質であったが、Ｃは鋼に溶け込み、
鋼中のＣ％を上昇させる。そのため、低Ｃを狙った溶鋼
の内張りれんがにＣ含有れんがを使用しないことが望ま
しいが、Ｃを含有しないれんがで、耐食性と耐スポーリ
ング性を兼ね備えた材質は無かった。
【０００８】一方、ガスバブリング耐火れんがの耐用性
向上のための要求特性として、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、さらに、耐溶鋼摩耗性に優れていることが
挙げられる。
向上のための要求特性として、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、さらに、耐溶鋼摩耗性に優れていることが
挙げられる。
【０００９】この要求特性の中、耐メタル浸潤性は、耐
火物の気孔径と溶鋼との接触角、それに、鋼の表面張力
に依存する。この中で気孔径は配合粒度や骨材形状の検
討により解決可能である。また、鋼の表面張力は耐火物
に依存するものではないが、接触角の点は材質により向
上可能であり、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，ＣａＯ
等が良好な結果を示す。
火物の気孔径と溶鋼との接触角、それに、鋼の表面張力
に依存する。この中で気孔径は配合粒度や骨材形状の検
討により解決可能である。また、鋼の表面張力は耐火物
に依存するものではないが、接触角の点は材質により向
上可能であり、Ａｌ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，ＺｒＯ2 ，ＣａＯ
等が良好な結果を示す。
【００１０】耐スポーリング性は、材質の熱膨張係数や
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 質
が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポーリング性に
優れ、ＭｇＯ質が良好である。
熱伝導率に依存する。熱膨張係数は小さい方が耐スポー
リング性に優れ、材質としてはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 質
が良好である。熱伝導率は高い方が耐スポーリング性に
優れ、ＭｇＯ質が良好である。
【００１１】耐溶鋼摩耗性は、材質の熱間強度に依存す
る。熱間強度は高い方が耐溶鋼摩耗性に優れ、マトリッ
クスの不純物、とくにアルカリ、時にはＳｉＯ2 が少な
い方が良好となる。
る。熱間強度は高い方が耐溶鋼摩耗性に優れ、マトリッ
クスの不純物、とくにアルカリ、時にはＳｉＯ2 が少な
い方が良好となる。
【００１２】ところが、従来の耐火物において、通気性
耐火れんがに必要な特性である耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性を兼ね備えた材質は
無かった。
耐火れんがに必要な特性である耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性を兼ね備えた材質は
無かった。
【００１３】例えば、Ａｌ2 Ｏ3 質では高熱膨張や低熱
伝導率のために耐スポーリング性に劣り、Ａｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 質では、溶鋼との接触角が小さいために耐メタ
ル浸潤性に劣り、ＭｇＯ質では高熱膨張のために耐スポ
ーリング性に劣る。
伝導率のために耐スポーリング性に劣り、Ａｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 質では、溶鋼との接触角が小さいために耐メタ
ル浸潤性に劣り、ＭｇＯ質では高熱膨張のために耐スポ
ーリング性に劣る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐食
性と耐スポーリング性の両方の必要特性を満足する非Ｃ
系のノンバブリング耐火物と、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性の全ての必要特性を
満足する通気性耐火物に好適な耐火物を提供することに
ある。
性と耐スポーリング性の両方の必要特性を満足する非Ｃ
系のノンバブリング耐火物と、耐メタル浸潤性と耐スポ
ーリング性、それに、耐溶鋼摩耗性の全ての必要特性を
満足する通気性耐火物に好適な耐火物を提供することに
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記のような
問題点を解決するために研究を行い、主としてＡｌ2Ｏ
3 とＺｒＯ2 とＣａＯからなり、Ａｌ2 Ｏ3 が７０重量
％以上であり、ＺｒＯ2 が３重量％以上であり、ＣａＯ
が０．５重量％以上２６重量％以下であり、Ａｌ2 Ｏ3
とＺｒＯ2 とＣａＯの合計重量が９６重量％以上であ
り、Ｘ線回折像のピークに単斜晶系ＺｒＯ2 が認めら
れ、ＳｉＯ2 が０〜１重量％とした材質とすることによ
り、ノンバブリング耐火物及びバブリング耐火物の何れ
にも要求される特性を満足させることを見い出した。
問題点を解決するために研究を行い、主としてＡｌ2Ｏ
3 とＺｒＯ2 とＣａＯからなり、Ａｌ2 Ｏ3 が７０重量
％以上であり、ＺｒＯ2 が３重量％以上であり、ＣａＯ
が０．５重量％以上２６重量％以下であり、Ａｌ2 Ｏ3
とＺｒＯ2 とＣａＯの合計重量が９６重量％以上であ
り、Ｘ線回折像のピークに単斜晶系ＺｒＯ2 が認めら
れ、ＳｉＯ2 が０〜１重量％とした材質とすることによ
り、ノンバブリング耐火物及びバブリング耐火物の何れ
にも要求される特性を満足させることを見い出した。
【００１６】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１７】本発明の主原料は、アルミナであり、破砕
粒及び球状粒が使用可能である。
粒及び球状粒が使用可能である。
【００１８】ＺｒＯ2 原料としては、未安定ＺｒＯ2 や
部分安定化ＺｒＯ2 あるいは安定化ＺｒＯ2 が使用可能
であり、またＡｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 原料等の複合原料も
使用可能であるが、本発明はこれらの原料に限定される
ものではなく、特許請求の範囲にあるように、材質にＸ
線回折像のピークとして、単斜晶系ＺｒＯ2 が認められ
れば効果を発揮する。ＺｒＯ2 の含有量は３重量％以
上、２９．５重量％以下が望ましく、３重量％未満では
効果が発揮されない。２９．５重量％超では高価になる
デメリットを有するが、将来ＺｒＯ2 の価格が下がるか
あるいは高価であっても使用する必要性があれば、Ｚｒ
Ｏ2 が２９．５重量％超であっても必要特性を満足させ
れば、高耐用性を示すと考えられる。
部分安定化ＺｒＯ2 あるいは安定化ＺｒＯ2 が使用可能
であり、またＡｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 原料等の複合原料も
使用可能であるが、本発明はこれらの原料に限定される
ものではなく、特許請求の範囲にあるように、材質にＸ
線回折像のピークとして、単斜晶系ＺｒＯ2 が認められ
れば効果を発揮する。ＺｒＯ2 の含有量は３重量％以
上、２９．５重量％以下が望ましく、３重量％未満では
効果が発揮されない。２９．５重量％超では高価になる
デメリットを有するが、将来ＺｒＯ2 の価格が下がるか
あるいは高価であっても使用する必要性があれば、Ｚｒ
Ｏ2 が２９．５重量％超であっても必要特性を満足させ
れば、高耐用性を示すと考えられる。
【００１９】ＣａＯ原料としては、生石灰，消石灰，炭
酸カルシウム等が使用可能であるが、本発明はこれらの
原料に限定されるものではなく、耐火材質の化学成分と
して、ＣａＯに換算して０．５重量％以上含まれていれ
ば効果を発揮する。０．５重量％未満の場合には、焼結
性が悪くなり、２６重量％以上の場合にはフリーＣａＯ
が生成するために消化が生じる。
酸カルシウム等が使用可能であるが、本発明はこれらの
原料に限定されるものではなく、耐火材質の化学成分と
して、ＣａＯに換算して０．５重量％以上含まれていれ
ば効果を発揮する。０．５重量％未満の場合には、焼結
性が悪くなり、２６重量％以上の場合にはフリーＣａＯ
が生成するために消化が生じる。
【００２０】ＳｉＯ2 は耐食性と耐メタル浸潤性を低下
させる成分であるため極力少なくした方が良いが、焼結
助材として添加する場合にも１重量％以下でなければな
らない。
させる成分であるため極力少なくした方が良いが、焼結
助材として添加する場合にも１重量％以下でなければな
らない。
【００２１】Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，ＣａＯ，ＳｉＯ2
以外の成分として、Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，Ｔ
ｉＯ2 等を含有することができる。
以外の成分として、Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＭｇＯ，Ｙ2 Ｏ3 ，Ｔ
ｉＯ2 等を含有することができる。
【００２２】さらに、耐食性や耐メタル浸潤性を向上さ
せるために、非酸化雰囲気の熱処理で残留する例えば、
ピッチ，タール，フェノール樹脂等の炭素成分を含浸さ
せることや、更に非酸化雰囲気で熱処理することも可能
である。
せるために、非酸化雰囲気の熱処理で残留する例えば、
ピッチ，タール，フェノール樹脂等の炭素成分を含浸さ
せることや、更に非酸化雰囲気で熱処理することも可能
である。
【００２３】
【作用】本発明は、溶鋼に対して高接触角を有するＡｌ
2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 及びＣａＯを使用するために、耐食性
及び耐メタル浸潤性に優れたものとなる。
2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 及びＣａＯを使用するために、耐食性
及び耐メタル浸潤性に優れたものとなる。
【００２４】また、単斜晶系ＺｒＯ2 の特異な熱膨張挙
動により材質中に、マイクロギャップを生成するため
に、耐スポーリング性に優れたものとなる。
動により材質中に、マイクロギャップを生成するため
に、耐スポーリング性に優れたものとなる。
【００２５】ＣａＯは、Ａｌ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 と反応
し、Ａｌ2 Ｏ3 とは、例えば、ＣａＯ・６Ａｌ2 Ｏ3 等
の高融点化合物を生成し、また、ＺｒＯ2 中にＣａＯが
固溶するために、低融物を生成することなく焼結が進行
する。そのため、高熱間強度材質となり、耐溶鋼摩耗性
に優れたものとなる。
し、Ａｌ2 Ｏ3 とは、例えば、ＣａＯ・６Ａｌ2 Ｏ3 等
の高融点化合物を生成し、また、ＺｒＯ2 中にＣａＯが
固溶するために、低融物を生成することなく焼結が進行
する。そのため、高熱間強度材質となり、耐溶鋼摩耗性
に優れたものとなる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例をノンバブリング耐火
物とバブリング耐火物に適用した実施例を、それぞれ、
表１と表２に分けて説明する。
物とバブリング耐火物に適用した実施例を、それぞれ、
表１と表２に分けて説明する。
【００２７】ノンバブリング耐火物への適用例：
【表１】 表１の実施例１，２，３は、アルミナと未安定ジルコニ
アとライムを特定量範囲含む配合物を、通常の方法にて
混練を行なった後、１６００℃で焼成した。
アとライムを特定量範囲含む配合物を、通常の方法にて
混練を行なった後、１６００℃で焼成した。
【００２８】得られた材質は、耐食性、耐スポーリング
性に優れ、また熱間強度もかなり高く、耐溶鋼摩耗性に
優れたものとなる。
性に優れ、また熱間強度もかなり高く、耐溶鋼摩耗性に
優れたものとなる。
【００２９】比較のために、表１の比較例のものを上記
実施例の場合と同様に調製した。
実施例の場合と同様に調製した。
【００３０】比較例１は、ジルコニアの含有量が特定量
を外れたものである。得られた材質は、耐スポーリング
性に劣る結果となった。これはＸ線回折像のピークに単
斜晶系ＺｒＯ2 が認められないためと考えられる。
を外れたものである。得られた材質は、耐スポーリング
性に劣る結果となった。これはＸ線回折像のピークに単
斜晶系ＺｒＯ2 が認められないためと考えられる。
【００３１】比較例２は、ＣａＯの含有量が特定量を外
れたものである。得られた材質は、熱間強度がかなり低
い結果となった。これは、ＣａＯの量が足りずに、焼結
不足となったためと考えられる。
れたものである。得られた材質は、熱間強度がかなり低
い結果となった。これは、ＣａＯの量が足りずに、焼結
不足となったためと考えられる。
【００３２】比較例３も、ＣａＯの含有量が特定量を外
れたものである。得られた材質には消化現象が見られ
た。この場合は、ＣａＯ量が多すぎて、フリーＣａＯが
残ったためである。
れたものである。得られた材質には消化現象が見られ
た。この場合は、ＣａＯ量が多すぎて、フリーＣａＯが
残ったためである。
【００３３】比較例４の場合は、ＳｉＯ2 の含有量が特
定量を超えて２重量％含有する例を示す。得られた材質
は耐食性に劣る結果となった。これは、ＳｉＯ2 とスラ
グの反応により低融物を生成したためと考えられる。
定量を超えて２重量％含有する例を示す。得られた材質
は耐食性に劣る結果となった。これは、ＳｉＯ2 とスラ
グの反応により低融物を生成したためと考えられる。
【００３４】バブリング耐火物への適用例：
【表２】 表２に示すように、バブリング耐火物の場合は、通気性
が必要であるため、微粒の添加量を少なくしている。
が必要であるため、微粒の添加量を少なくしている。
【００３５】表２に示す実施例４，５，６のそれぞれの
場合、アルミナと未安定ジルコニアとライムのそれぞれ
を特定量含有する配合物を用いて、通常の方法にて混練
を行った後、１６００℃で焼成した。
場合、アルミナと未安定ジルコニアとライムのそれぞれ
を特定量含有する配合物を用いて、通常の方法にて混練
を行った後、１６００℃で焼成した。
【００３６】得られた材質は、耐メタル浸潤性、耐スポ
ーリング性に優れ、また熱間強度もかなり高く耐溶鋼摩
耗性に優れたものとなる。
ーリング性に優れ、また熱間強度もかなり高く耐溶鋼摩
耗性に優れたものとなる。
【００３７】比較例として、表２の比較例５〜８を調製
した。
した。
【００３８】比較例５は、ジルコニアの含有量を特定量
から外れる材質の試作を行ったものである。得られた材
質は、耐スポーリング性に劣る結果となった。これはＸ
線回折像のピークに単斜晶系ＺｒＯ2 が認められないた
めと考えられる。
から外れる材質の試作を行ったものである。得られた材
質は、耐スポーリング性に劣る結果となった。これはＸ
線回折像のピークに単斜晶系ＺｒＯ2 が認められないた
めと考えられる。
【００３９】比較例６は、ＣａＯのの含有量を特定量か
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、熱間強度のかなり低い結果となった。これは、Ｃａ
Ｏ量が足りずに、焼結不足となったためと考えられる。
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、熱間強度のかなり低い結果となった。これは、Ｃａ
Ｏ量が足りずに、焼結不足となったためと考えられる。
【００４０】比較例７も、ＣａＯのの含有量を特定量か
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、消化が見られた。これは、ＣａＯ量が多すぎて、フ
リーＣａＯが残ったためである。
ら外れる材質の試作を行ったものである。得られた材質
は、消化が見られた。これは、ＣａＯ量が多すぎて、フ
リーＣａＯが残ったためである。
【００４１】比較例８は、ＳｉＯ2 の含有量が特定量を
超えて２重量％含有する例を示す。
超えて２重量％含有する例を示す。
【００４２】得られた材質は耐メタル浸潤性に劣る結果
となった。これはＳｉＯ2 とメタルの反応により接触角
の低下が著しかったためと考えられる。
となった。これはＳｉＯ2 とメタルの反応により接触角
の低下が著しかったためと考えられる。
【００４３】
【発明の効果】本発明によって、耐食性と耐スポーリン
グ性を兼ね備えた非Ｃ系のノンバブリング材質が得ら
れ、また、耐メタル浸潤性と耐スポーリング性と耐溶鋼
摩耗性を全て満足させるバブリング材質が得られ、溶融
金属に接する部位に適用したときに、きわめて高い耐用
性を示す。
グ性を兼ね備えた非Ｃ系のノンバブリング材質が得ら
れ、また、耐メタル浸潤性と耐スポーリング性と耐溶鋼
摩耗性を全て満足させるバブリング材質が得られ、溶融
金属に接する部位に適用したときに、きわめて高い耐用
性を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】 主としてＡｌ2 Ｏ3 とＺｒＯ2 とＣａＯ
からなり、Ａｌ2 Ｏ3 を７０重量％以上、ＺｒＯ2 を３
重量％以上、ＣａＯを０．５重量％以上、２６重量％以
下含有し、Ａｌ2 Ｏ3 とＺｒＯ2 とＣａＯの合計重量が
９６重量％以上であり、且つ、Ｘ線回折像のピークに単
斜晶系ＺｒＯ2 が認められる耐火物。 - 【請求項２】 主としてＡｌ2 Ｏ3 とＺｒＯ2 とＣａＯ
からなり、Ａｌ2 Ｏ3 を７０重量％以上、ＺｒＯ2 を３
重量％以上、ＣａＯを０．５重量％以上、２６重量％以
下、ＳｉＯ2 を１重量％以下含有し、且つ、Ａｌ2 Ｏ3
とＺｒＯ2 とＣａＯの合計重量が９６重量％以上であ
り、さらに、Ｘ線回折像のピークに単斜晶系ＺｒＯ2 が
認められる耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04167838A JP3121442B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04167838A JP3121442B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH069265A JPH069265A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3121442B2 true JP3121442B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=15857021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04167838A Expired - Fee Related JP3121442B2 (ja) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | 耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3121442B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010045773A (ja) | 2008-07-18 | 2010-02-25 | Panasonic Corp | 撮像装置 |
| CN103302281A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-09-18 | 内蒙古包钢钢联股份有限公司 | 一种高等级钢使用的中间包耐火材料 |
-
1992
- 1992-06-25 JP JP04167838A patent/JP3121442B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH069265A (ja) | 1994-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |