JP3312717B2 - 耐火物用窒化アルミニウム粉末 - Google Patents
耐火物用窒化アルミニウム粉末Info
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- JP3312717B2 JP3312717B2 JP18438196A JP18438196A JP3312717B2 JP 3312717 B2 JP3312717 B2 JP 3312717B2 JP 18438196 A JP18438196 A JP 18438196A JP 18438196 A JP18438196 A JP 18438196A JP 3312717 B2 JP3312717 B2 JP 3312717B2
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- refractory
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄分含有量の多い
耐火物用窒化アルミニウム粉末、耐火物原料及び耐火物
に関する。
耐火物用窒化アルミニウム粉末、耐火物原料及び耐火物
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンガ等の定形耐火物、高炉出銑
口閉塞用マッド材、出銑樋材等の不定形耐火物として
は、ロー石、溶融アルミナ等の骨材に、窒化珪素鉄又は
窒化珪素、炭素及びフェノールレジン、タール等の有機
質結合材を混合し、それを焼成したものが知られてい
る。また、耐火物の溶鋼等に対する耐食性を高めるため
に窒化アルミニウムを配合したものもある（特公昭６１
−３８１５０号公報、特開平７−４８１６９号公報、特
開平７−１２６０７２号公報など）。
口閉塞用マッド材、出銑樋材等の不定形耐火物として
は、ロー石、溶融アルミナ等の骨材に、窒化珪素鉄又は
窒化珪素、炭素及びフェノールレジン、タール等の有機
質結合材を混合し、それを焼成したものが知られてい
る。また、耐火物の溶鋼等に対する耐食性を高めるため
に窒化アルミニウムを配合したものもある（特公昭６１
−３８１５０号公報、特開平７−４８１６９号公報、特
開平７−１２６０７２号公報など）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記耐
火物では、１４００℃程度以上の高温域における強度と
耐食性が十分でなかった。本発明はそれを改善すること
を目的とするものである。
火物では、１４００℃程度以上の高温域における強度と
耐食性が十分でなかった。本発明はそれを改善すること
を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、鉄分を
極めて多く含有させた窒化アルミニウム粉末を耐火物原
料の構成成分とすることによって達成することができ
る。すなわち、本発明は、鉄及び／又は鉄化合物をＦｅ
分として１〜３５重量％含有してなる耐火物用窒化アル
ミニウム粉末であり、また上記窒化アルミニウム粉末、
炭素、骨材及び有機質結合材を含有してなる耐火物原料
であり、更には上記耐火物原料を焼成してなる耐火物で
ある。
極めて多く含有させた窒化アルミニウム粉末を耐火物原
料の構成成分とすることによって達成することができ
る。すなわち、本発明は、鉄及び／又は鉄化合物をＦｅ
分として１〜３５重量％含有してなる耐火物用窒化アル
ミニウム粉末であり、また上記窒化アルミニウム粉末、
炭素、骨材及び有機質結合材を含有してなる耐火物原料
であり、更には上記耐火物原料を焼成してなる耐火物で
ある。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。
説明する。
【０００６】本発明の耐火物用窒化アルミニウム粉末
は、鉄及び／又は鉄化合物をＦｅ分として１〜３５重量
％含有してなるものである。これは、従来のセラミック
ス基板の製造に使用されている窒化アルミニウム粉末の
鉄分がＦｅ分として数十ｐｐｍ程度、多くても数百ｐｐ
ｍ程度であったことに比べて極めて鉄分の多いのが特徴
である。
は、鉄及び／又は鉄化合物をＦｅ分として１〜３５重量
％含有してなるものである。これは、従来のセラミック
ス基板の製造に使用されている窒化アルミニウム粉末の
鉄分がＦｅ分として数十ｐｐｍ程度、多くても数百ｐｐ
ｍ程度であったことに比べて極めて鉄分の多いのが特徴
である。
【０００７】本発明においては、窒化アルミニウム粉末
に含まれる多量の鉄分は、焼成中に先ず窒化アルミニウ
ムと反応してＦｅＡｌ系合金を生成し、次いでこの合金
が耐火物原料の他の構成成分である炭素と反応してＡｌ
4 Ｃ3 を生成させ、骨材等の粒子間強度を強め耐食性と
高温強度を向上させるものである。従って、本発明にお
いては、耐火物原料の焼成中に上記反応が進むように鉄
分と窒化アルミニウムとが緊密に混ざり合っているこ
と、すなわち所定量の鉄分をあらかじめ窒化アルミニウ
ム粉末中に含ませておくことが重要なことである。これ
を、例えば鉄分の多い骨材と鉄分の少ない窒化アルミニ
ウム粉末とを混合し、耐火物原料全体の鉄分と窒化アル
ミニウムの含有量を適正化しても、そのような耐火物原
料は鉄分と窒化アルミニウムとは緊密に混合していない
ので、それを焼成しても上記反応は起こらず、耐火物の
高温域における強度と耐食性は向上しない。
に含まれる多量の鉄分は、焼成中に先ず窒化アルミニウ
ムと反応してＦｅＡｌ系合金を生成し、次いでこの合金
が耐火物原料の他の構成成分である炭素と反応してＡｌ
4 Ｃ3 を生成させ、骨材等の粒子間強度を強め耐食性と
高温強度を向上させるものである。従って、本発明にお
いては、耐火物原料の焼成中に上記反応が進むように鉄
分と窒化アルミニウムとが緊密に混ざり合っているこ
と、すなわち所定量の鉄分をあらかじめ窒化アルミニウ
ム粉末中に含ませておくことが重要なことである。これ
を、例えば鉄分の多い骨材と鉄分の少ない窒化アルミニ
ウム粉末とを混合し、耐火物原料全体の鉄分と窒化アル
ミニウムの含有量を適正化しても、そのような耐火物原
料は鉄分と窒化アルミニウムとは緊密に混合していない
ので、それを焼成しても上記反応は起こらず、耐火物の
高温域における強度と耐食性は向上しない。
【０００８】本発明において、鉄分含有量がＦｅ分とし
て１重量％未満の窒化アルミニウム粉末では上記反応が
十分に起こらないので高温域における強度と耐食性を著
しく向上させた耐火物を製造することができない。鉄分
含有量の上限については特に制限はなく、耐火物原料中
の窒化アルミニウム粉末の占める割合によっても変わり
得るが、製造面を考慮した好ましい上限は、Ｆｅ分とし
て３５重量％程度、特に好ましくは２０重量％である。
て１重量％未満の窒化アルミニウム粉末では上記反応が
十分に起こらないので高温域における強度と耐食性を著
しく向上させた耐火物を製造することができない。鉄分
含有量の上限については特に制限はなく、耐火物原料中
の窒化アルミニウム粉末の占める割合によっても変わり
得るが、製造面を考慮した好ましい上限は、Ｆｅ分とし
て３５重量％程度、特に好ましくは２０重量％である。
【０００９】本発明の耐火物用窒化アルミニウム粉末
は、アルミニウムと鉄及び／又は鉄化合物とを含む混合
粉末又は合金粉末をポリビニルアルコール等のバインダ
ーを用いて成形し、それを窒素を含む非酸化性雰囲気
下、温度１４００℃以上に加熱して窒化した後、ジョー
クラッシャー、ロールクラッシャー等の粉砕機で粉砕す
るか、市販品等の窒化アルミニウム粉末に鉄及び／又は
鉄化合物を混合することによって製造することができ
る。その鉄化合物としては、ＦｅＡｌ等の合金、Ｆｅ、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 、ミルスケールなどを用いるこ
とができる。
は、アルミニウムと鉄及び／又は鉄化合物とを含む混合
粉末又は合金粉末をポリビニルアルコール等のバインダ
ーを用いて成形し、それを窒素を含む非酸化性雰囲気
下、温度１４００℃以上に加熱して窒化した後、ジョー
クラッシャー、ロールクラッシャー等の粉砕機で粉砕す
るか、市販品等の窒化アルミニウム粉末に鉄及び／又は
鉄化合物を混合することによって製造することができ
る。その鉄化合物としては、ＦｅＡｌ等の合金、Ｆｅ、
Ｆｅ2 Ｏ3 、Ｆｅ3 Ｏ4 、ミルスケールなどを用いるこ
とができる。
【００１０】次に、本発明の耐火物原料について説明す
る。
る。
【００１１】本発明で使用される骨材は、アルミナ、ボ
ーキサイト、ロー石、ファイアークレイ等のアルミナ
質、炭化珪素等の炭化物、窒化珪素等の窒化物などであ
る。また、炭素としては、黒鉛、カーボンブラック、コ
ークス等が使用され、有機質結合材としては、ワックス
類、フェノール等の樹脂、タール、ピッチ等が使用され
る。
ーキサイト、ロー石、ファイアークレイ等のアルミナ
質、炭化珪素等の炭化物、窒化珪素等の窒化物などであ
る。また、炭素としては、黒鉛、カーボンブラック、コ
ークス等が使用され、有機質結合材としては、ワックス
類、フェノール等の樹脂、タール、ピッチ等が使用され
る。
【００１２】本発明の耐火物原料の組成の一例を示す
と、本発明の耐火物用窒化アルミニウム粉末０．５〜９
３重量％、アルミナ質骨材２〜６０重量％、炭化珪素質
骨材１〜３０重量％、炭素１〜３０重量％、有機質結合
材３〜３０重量％であり、このような組成は特に高炉出
銑口閉塞材として好適である。
と、本発明の耐火物用窒化アルミニウム粉末０．５〜９
３重量％、アルミナ質骨材２〜６０重量％、炭化珪素質
骨材１〜３０重量％、炭素１〜３０重量％、有機質結合
材３〜３０重量％であり、このような組成は特に高炉出
銑口閉塞材として好適である。
【００１３】本発明の耐火物は、上記耐火物原料を焼成
したものであり、耐火物原料を金型等で成形後脱脂した
後、温度１２００℃以上で加熱焼成することによって製
造することができる。
したものであり、耐火物原料を金型等で成形後脱脂した
後、温度１２００℃以上で加熱焼成することによって製
造することができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例、比較例をあげて更に具体的に
本発明を説明する。
本発明を説明する。
【００１５】（実施例１〜１６ 比較例１〜４）金属ア
ルミニウム粉末（粒径０．２ｍｍ下）１００重量部とポ
リビニルアルコール６重量％水溶液１５重量部にミルス
ケール（粒径０．２ｍｍ下）を種々変量して混練した。
これを圧力２０ＭＰａでプレス成形して２０〜３０ｃｍ
3 の円柱状成型体を成形し、温度１２０℃で１０時間乾
燥した後、密閉炉に充填し、窒素ガス雰囲気下、温度１
４００℃まで毎時３００℃の昇温速度で昇温し、その温
度で３時間保持した後冷却した。
ルミニウム粉末（粒径０．２ｍｍ下）１００重量部とポ
リビニルアルコール６重量％水溶液１５重量部にミルス
ケール（粒径０．２ｍｍ下）を種々変量して混練した。
これを圧力２０ＭＰａでプレス成形して２０〜３０ｃｍ
3 の円柱状成型体を成形し、温度１２０℃で１０時間乾
燥した後、密閉炉に充填し、窒素ガス雰囲気下、温度１
４００℃まで毎時３００℃の昇温速度で昇温し、その温
度で３時間保持した後冷却した。
【００１６】得られたインゴットをロールミルで粗砕
し、更にボールミルで微粉砕して表１に示される鉄分含
有量の窒化アルミニウム粉末を製造した。Ｘ線回折分析
の結果は、残留金属アルミニウムはなく、遊離Ｆｅ、Ｆ
ｅＡｌ合金及び窒化アルミニウムの存在が確認された。
し、更にボールミルで微粉砕して表１に示される鉄分含
有量の窒化アルミニウム粉末を製造した。Ｘ線回折分析
の結果は、残留金属アルミニウムはなく、遊離Ｆｅ、Ｆ
ｅＡｌ合金及び窒化アルミニウムの存在が確認された。
【００１７】この窒化アルミニウム粉末、焼結アルミナ
（１ｍｍ下）、炭化珪素粉末（１ｍｍ下）及び炭素〔コ
ークス（１ｍｍ下）〕を表１の割合で混合したもの１０
０重量部に対し、更に有機質結合材としてのタールを表
１に示す割合（重量部）で混合し６０℃に加熱しながら
混練して耐火物原料を調整した。これを２０ＭＰａで成
形し、強度評価用サンプル（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１６
０ｍｍ）と耐食性評価サンプル（５０ｍｍ×５０ｍｍ×
１６０ｍｍ）を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度１
４００℃で３時間焼成して耐火物を製造し、以下に従う
特性を評価した。
（１ｍｍ下）、炭化珪素粉末（１ｍｍ下）及び炭素〔コ
ークス（１ｍｍ下）〕を表１の割合で混合したもの１０
０重量部に対し、更に有機質結合材としてのタールを表
１に示す割合（重量部）で混合し６０℃に加熱しながら
混練して耐火物原料を調整した。これを２０ＭＰａで成
形し、強度評価用サンプル（２５ｍｍ×２５ｍｍ×１６
０ｍｍ）と耐食性評価サンプル（５０ｍｍ×５０ｍｍ×
１６０ｍｍ）を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度１
４００℃で３時間焼成して耐火物を製造し、以下に従う
特性を評価した。
【００１８】（参考例１）窒化アルミニウム粉末のかわ
りに市販の窒化珪素鉄（Ｆｅ分１４．６重量％）を用い
たこと以外は、実施例１０に準じて耐火物を製造し、そ
の特性を評価した。
りに市販の窒化珪素鉄（Ｆｅ分１４．６重量％）を用い
たこと以外は、実施例１０に準じて耐火物を製造し、そ
の特性を評価した。
【００１９】（１）耐食性 回転ドラムの内側に耐火物を内張りし、１５００℃に加
熱された市販のスラグを入れ、スラグ温度を１５００℃
に保持しながらドラムを低速で１０時間回転させた際の
耐火物の侵食量を測定した。その結果を比較例１の侵食
量を１００としたときの相対値として表１に示した。数
値の小さい方が耐食性は良好である。 （２）強度 耐火物をアルゴンガス雰囲気中で１４００℃に加熱し、
３点曲げ強度を測定した。比較例１の曲げ強度を１００
としたときの相対値を表１に示した。
熱された市販のスラグを入れ、スラグ温度を１５００℃
に保持しながらドラムを低速で１０時間回転させた際の
耐火物の侵食量を測定した。その結果を比較例１の侵食
量を１００としたときの相対値として表１に示した。数
値の小さい方が耐食性は良好である。 （２）強度 耐火物をアルゴンガス雰囲気中で１４００℃に加熱し、
３点曲げ強度を測定した。比較例１の曲げ強度を１００
としたときの相対値を表１に示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、１４００℃以上の高温
域において耐食性と強度に優れた耐火物を得ることがで
きる。その結果、本発明の耐火物を高炉出銑口閉塞材と
して使用すると、耐火物の高温域における強度と耐食性
が改善され、またアルミナ質骨材を用いた耐火物の耐火
度が強化されて出銑時間が延長される。
域において耐食性と強度に優れた耐火物を得ることがで
きる。その結果、本発明の耐火物を高炉出銑口閉塞材と
して使用すると、耐火物の高温域における強度と耐食性
が改善され、またアルミナ質骨材を用いた耐火物の耐火
度が強化されて出銑時間が延長される。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−221351（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290959（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−172938（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−59216（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−143361（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/00,35/66 C01B 21/072
Claims (3)
- 【請求項１】 鉄及び／又は鉄化合物をＦｅ分として１
〜３５重量％含有してなることを特徴とする耐火物用窒
化アルミニウム粉末。 - 【請求項２】 請求項１記載の窒化アルミニウム粉末、
炭素、骨材及び有機質結合材を含有してなることを特徴
とする耐火物原料。 - 【請求項３】 請求項２記載の耐火物原料を焼成してな
ることを特徴とする耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18438196A JP3312717B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 耐火物用窒化アルミニウム粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18438196A JP3312717B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 耐火物用窒化アルミニウム粉末 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1029851A JPH1029851A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3312717B2 true JP3312717B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=16152203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18438196A Expired - Fee Related JP3312717B2 (ja) | 1996-07-15 | 1996-07-15 | 耐火物用窒化アルミニウム粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3312717B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5144300B2 (ja) * | 2008-02-15 | 2013-02-13 | 黒崎播磨株式会社 | マッド材 |
| JP2009242120A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Kurosaki Harima Corp | マッド材 |
-
1996
- 1996-07-15 JP JP18438196A patent/JP3312717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1029851A (ja) | 1998-02-03 |
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|---|---|---|---|
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