JP6131625B2 - Method for producing Al4SiC4 powder and method for producing MgO-C brick - Google Patents

Method for producing Al4SiC4 powder and method for producing MgO-C brick Download PDF

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本発明は、Al4SiC4粉の製造方法、及び、得られたAl4SiC4粉を原料に配合するMgO−Cれんがの製造方法、並びに、MgO−Cれんがに関する。詳しくは、MgO−Cれんがの酸化防止剤として効果を高めたAl4SiC4粉の製造方法であり、また、そのAl4SiC4粉を配合して、製鋼の転炉や溶鋼鍋のほか、脱ガス設備等で主に用いられる不焼成耐火物であるMgO−Cれんがの製造方法であり、更には、MgO−Cれんがに関するものである。 The present invention relates to a method for producing Al 4 SiC 4 powder, a method for producing MgO—C brick in which the obtained Al 4 SiC 4 powder is blended as a raw material, and MgO—C brick. Specifically, it is a production method of Al 4 SiC 4 powder that has improved the effect as an antioxidant for MgO-C brick, and by blending the Al 4 SiC 4 powder, in addition to a steelmaking converter and a molten steel pan, The present invention relates to a method for producing MgO—C brick, which is an unfired refractory mainly used in degassing facilities and the like, and further relates to MgO—C brick.

MgO−Cれんがは、通常、MgO源としてのマグネシア原料、及び炭素源としての鱗状黒鉛、粉末ピッチ、石油コークス、カーボンブラックなどの炭素原料を主原料とし、更には炭素源の酸化防止剤としての、Al、Al−Mg合金に、結合剤等としてフェノール樹脂等が添加されて、150℃〜300℃で熱処理して製造される不焼成耐火物である。   MgO-C bricks are mainly composed of magnesia raw materials as MgO sources and carbon raw materials such as scaly graphite, powder pitch, petroleum coke, and carbon black as carbon sources, and further as antioxidants for carbon sources. It is a non-fired refractory produced by adding a phenol resin or the like as a binder to Al, Al—Mg alloy and heat-treating at 150 ° C. to 300 ° C.

この不焼成耐火物は、主に転炉、取鍋、RH等の脱ガス炉で築造され使用されている。これらの設備内において、各種反応処理が適用されるにつれ、溶融金属温度が高くなり、従来より一層の耐酸化性、耐食性が望まれるようになっている。このため、れんがをより緻密化して空気やスラグのれんが内への侵入を防ぐことが考えられてきている。   This unfired refractory is built and used mainly in degassing furnaces such as converters, ladles, and RH. In these facilities, as various reaction treatments are applied, the temperature of the molten metal becomes higher, and higher oxidation resistance and corrosion resistance are desired than before. For this reason, it has been considered that bricks are further densified to prevent air and slag bricks from entering the bricks.

ここで、MgO−Cれんがのような含炭素耐火物に、酸化抵抗性を付与する技術の1つとして、Al、Si、Cr、Ti、Mg群から選ばれた金属粉末を添加した炭素含有不焼成耐火物について、500℃以下に焼成された製造方法が特許文献1に記載されており、その機能について以下のように詳述されている。すなわち、マグネシア原料耐火粉末と、カーボン粉末ないしは加熱分解によりカーボンを生成する炭素物質との混合物に、高温域、普通には1000℃以上の高温域においてカーボンより酸素親和力の大きい金属粉末を配して成型し、必要に応じて500℃以下で乾燥またはベーキングした不焼成品を炭素含有不焼成耐火物として製造する。これを実炉に使用し、加熱されることにより、耐火物内に該金属粉末の酸化物が生成し、該金属酸化物生成時の体積膨張により、成型時の粒子間隙を塞ぐと同時に高強度化を達成するとされている。   Here, as one of the technologies for imparting oxidation resistance to a carbon-containing refractory such as MgO-C brick, a carbon-containing non-added metal powder selected from the group consisting of Al, Si, Cr, Ti, and Mg is added. About the baked refractory, the manufacturing method baked at 500 degrees C or less is described in patent document 1, and the function is explained in full detail as follows. That is, a metal powder having a higher oxygen affinity than carbon is disposed in a mixture of a magnesia raw material refractory powder and carbon powder or a carbon substance that generates carbon by thermal decomposition in a high temperature range, usually 1000 ° C. or higher. An unfired product that is molded and dried or baked at 500 ° C. or lower as necessary is produced as a carbon-containing unfired refractory. When this is used in an actual furnace and heated, an oxide of the metal powder is produced in the refractory, and the volume expansion during the production of the metal oxide closes the particle gap during molding and at the same time provides high strength. It is supposed to achieve.

しかしながら、前述のように炭素含有耐火物の酸化防止のため添加される金属Al粉末等は、これらが炭化物、又は酸化物に変化する際に空隙を生ずる。したがって、れんが組織の緻密化を図るためには、この金属粉末の粒度を細かくすることが必要である。ところが、金属Al粉末あるいはAl−Mg合金粉末の粒度を細かくすることは、れんが製造時に爆発の危険性が増すことから、ある一定の粒度以下の金属粉末は使用できないのが現状である。   However, as described above, the metal Al powder and the like added for preventing the oxidation of the carbon-containing refractory produce voids when they are changed to carbides or oxides. Therefore, it is necessary to reduce the particle size of the metal powder in order to make the brick structure dense. However, reducing the particle size of the metal Al powder or Al-Mg alloy powder increases the risk of explosion at the time of brick production, so that it is currently impossible to use metal powder having a certain particle size or less.

ここで、酸化防止剤の反応に伴う空隙生成を防止する技術として、Al4SiC4を適用した炭素含有不焼成耐火物の製造方法が特許文献2に記載されており、その機能について以下のように詳述されている。すなわち、金属Alの場合、れんが内で周囲の炭素源、あるいは一酸化炭素ガスと反応し、粒表面から20μm厚の範囲では、炭化アルミニウムを生成するが、粒径40μm以上の金属Alであると、内部に取り残されたAlが表面の炭化アルミニウムを破壊し、順次蒸発することにより、結果としてれんが組織内に空隙を生成しうる。これに対して、Al4SiC4は、一酸化炭素ガスと接触するとまずAlガスとSiC及びCに分解し、さらにSiCはSiOガスとCに分解されることにより、Al4SiC4の存在していた部位はすべて反応生成物である炭素あるいはスピネル(MgAl24)に置き換わり、金属Alの場合のように空隙を生成することはないとされている。 Here, as a technique for preventing void formation associated with the reaction of the antioxidant, a method for producing a carbon-containing unfired refractory to which Al 4 SiC 4 is applied is described in Patent Document 2, and the function thereof is as follows. Is described in detail. That is, in the case of metallic Al, it reacts with the surrounding carbon source or carbon monoxide gas in the brick and produces aluminum carbide in the range of 20 μm thickness from the grain surface, but it is metallic Al with a grain size of 40 μm or more. The Al left behind destroys the aluminum carbide on the surface and sequentially evaporates, resulting in voids in the brick structure. On the other hand, when Al 4 SiC 4 comes into contact with carbon monoxide gas, it first decomposes into Al gas and SiC and C, and further SiC decomposes into SiO gas and C, so that Al 4 SiC 4 exists. All the sites had been replaced with carbon or spinel (MgAl 2 O 4 ) as a reaction product, and no voids were formed as in the case of metallic Al.

上記特許文献2には、Al4SiC4は粒度が大きい場合も空隙を生じることはないとされているが、耐食性を考慮すると75μm以下もしくは40μm以下が良いと記載されている。ここで、従来、Al4SiC4は、ごく少量を実験的に気相法で合成する場合を除いて、一般には電気炉加熱法で製造される。 Patent Document 2 describes that Al 4 SiC 4 does not generate voids even when the particle size is large, but it is described that 75 μm or less or 40 μm or less is good considering corrosion resistance. Here, conventionally, Al 4 SiC 4 is generally produced by an electric furnace heating method, except for the case where a very small amount is experimentally synthesized by a vapor phase method.

通常の電気炉加熱法で得られたAl4SiC4の粒径は、炭素含有耐火物に適用されたもののうち細かいもので、平均8μm程度であり(非特許文献1参照)、炭素含有耐火物に適用されていないものの中でも最小で2μm以上である(非特許文献2参照)。 The particle size of Al 4 SiC 4 obtained by a normal electric furnace heating method is fine among those applied to carbon-containing refractories, and is about 8 μm on average (see Non-Patent Document 1). Among them, the minimum is 2 μm or more (see Non-Patent Document 2).

また、電気炉加熱法で得られた中では、非特許文献3において、0.8−0.3mm、0.3mm−45μm、−20μmと粒径を変えたAl4SiC4をそれぞれ適用したMgO−Cれんがの評価を行っており、粒径が小さい方が、酸化防止効果が高いとされている。なお、CVDにより0.1μm程度の微細なAl4SiC4を合成した例が報告されているが(非特許文献4参照)、これは実験的に微量合成するに留まり、得られたAl4SiC4を耐火物に適用する示唆はない。しかも、当該方法によるAl4SiC4粉末の合成は、大量生産に向かず、コストが極めて高くなってしまうことから、耐火物の酸化防止剤として適用された例は無く、実用化するのは事実上不可能である。 Further, among the obtained by the electric furnace heating method, in Non-Patent Document 3, MgO to which Al 4 SiC 4 having a particle diameter changed to 0.8-0.3 mm, 0.3 mm-45 μm, and −20 μm was applied. -C brick is evaluated, and the smaller the particle size, the higher the antioxidant effect. An example of synthesizing fine Al 4 SiC 4 of about 0.1 μm by CVD has been reported (see Non-Patent Document 4), but this is only experimentally synthesized in a small amount, and the obtained Al 4 SiC is obtained. There is no suggestion to apply 4 to refractories. Moreover, since the synthesis of Al 4 SiC 4 powder by this method is not suitable for mass production and the cost becomes extremely high, there is no example applied as an antioxidant for refractories, and it is a fact that it will be put into practical use. It is impossible.

特開昭54−163913号公報JP 54-163913 A 特開平8−119719号公報JP-A-8-119719

耐火物 60 [10] p.540-548 (2008)Refractory 60 [10] p.540-548 (2008) J.Am.Ceram.Soc 86[6] p.1028-1030 (2003)J.Am.Ceram.Soc 86 [6] p.1028-1030 (2003) 耐火物 60 [11] p.606-607 (2008)Refractory 60 [11] p.606-607 (2008) J.Mat.Sci 37 p.335-342 (2002)J.Mat.Sci 37 p.335-342 (2002)

上記特許文献2、特許文献3のように、電気炉加熱法にて合成されたAl4SiC4を用いた場合、耐酸化性は不十分であると考えられる。よって、本発明では、電気炉加熱法で得られたものよりも粒径が小さく、MgO−Cれんがにおける酸化防止剤として好適であって、従来より耐酸化性を向上させることができるAl4SiC4粉の製造方法を提供することを目的とする。また、当該製造方法で製造したAl4SiC4粉を添加したMgO−Cれんがの製造方法、及びそれを用いて製造したMgO−Cれんがの提供を行うことを目的とする。 As in Patent Document 2 and Non- Patent Document 3, when Al 4 SiC 4 synthesized by the electric furnace heating method is used, it is considered that the oxidation resistance is insufficient. Therefore, in the present invention, Al 4 SiC, which has a particle size smaller than that obtained by the electric furnace heating method, is suitable as an antioxidant in MgO-C brick, and can improve the oxidation resistance than before. It aims at providing the manufacturing method of 4 powder. Moreover, as intended for the provision of the method of manufacturing a manufacturing method MgO-C brick of adding Al 4 SiC 4 flour produced in, and MgO-C brick produced therewith.

MgO−Cれんがについて、発明者らは各種実験を行うことにより、実炉使用時に、緻密な組織であるほど耐食性は高く、酸素のアタックを受けにくいため耐酸化性が向上し、また、マトリックス内に粗密差の生じにくい均一な組織であるほど耐スポール性が良くなることを見出した。そして、添加するAl4SiC4の粒径を細かくするほどマトリックス組織を均一に緻密化できると考えた。そこで、発明者らは、金属Al、金属SiおよびCの粉末を原料とした混合粉を、不活性ガス雰囲気中で、マイクロ波により加熱することで、電気炉加熱法で製造されるAl4SiC4粉よりも明らかに粒径の微細な、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉が製造できることを見出した。これをMgO−Cれんがの酸化防止剤として適用したところ、予想通り耐食性、耐酸化性、及び耐スポール性が向上することから、本発明を為すに至った。 As for the MgO-C brick, the inventors conducted various experiments. As the denser structure is used, the corrosion resistance is higher when the actual furnace is used, and the oxidation resistance is improved because it is less susceptible to oxygen attack. In addition, it was found that the more uniform the structure where the difference in density is less likely to occur, the better the spall resistance. Then, it was considered that the matrix structure can be uniformly densified as the particle size of Al 4 SiC 4 to be added is made finer. Therefore, the inventors heated the mixed powder made of the powders of metal Al, metal Si, and C as raw materials by microwaves in an inert gas atmosphere, thereby producing Al 4 SiC manufactured by an electric furnace heating method. 4 apparently particle size finer than powder, the average particle diameter of 1μm or less of Al 4 SiC 4 powder was found to be able to manufacture. When this was applied as an antioxidant for MgO-C brick, the corrosion resistance, oxidation resistance, and spall resistance were improved as expected, leading to the present invention.

すなわち、本発明では、マイクロ波による加熱によって合成した微細なAl4SiC4粉末を酸化防止剤として適用することにより、従来より耐食性・耐スポール性の高いMgO−Cれんがを製造することができるものであり、本発明の要旨は、以下の通りである。 That is, in the present invention, by applying fine Al 4 SiC 4 powder synthesized by heating with microwaves as an antioxidant, it is possible to produce MgO-C bricks with higher corrosion resistance and spall resistance than before. The gist of the present invention is as follows.

(1)金属Alと金属Siとのモル比を4:1とした金属Al、金属Si、及びCの混合粉を、不活性ガス雰囲気中で、マイクロ波により前記混合粉の温度を金属Siの融点以上に加熱して、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を製造することを特徴とするAl4SiC4粉の製造方法。
(2)前記混合粉を放射温度計により測定した際の温度が1500℃以上となるように加熱することを特徴とする(1)に記載のAl4SiC4粉の製造方法。
(3)金属Alの平均粒径が50μm以上100μm以下であり、金属Siの平均粒径が50μm以上100μm以下であることを特徴とする(1)又は(2)に記載のAl4SiC4粉の製造方法。
(4)バインダーと樹脂とを含んだMgO−Cれんがの原料配合中に、これらバインダー及び樹脂の添加量と少なくとも同量となるように平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を添加して製造することを特徴とするMgO−Cれんがの製造方法。
(5)前記Al4SiC4粉を前記MgO−Cれんがの原料配合中に添加する際、前記MgO−Cれんがの原料の1つであるMgO粉とAl4SiC4粉とを予め混合し、その後残りの配合原料を混合すると共に、配合原料中のAl4SiC4粉の割合が10質量%以下となるように製造することを特徴とする(4)に記載のMgO−Cれんがの製造方法。
(6)原料にはMgO、C、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉、バインダー、及び樹脂が配合され、前記MgOと前記Al 4 SiC 4 粉とを予め混合し、その後残りの原料と混合する上で、前記MgOと前記Cの合計の配合割合を100質量%としたとき、前記MgOが70〜99質量%、前記Cが1〜30質量%配合され、且つ、配合原料全体における前記Al4SiC4粉の割合が1〜10質量%で製造されることを特徴とするMgO−Cれんがの製造方法。
)金属Alと金属Siとのモル比を4:1とした金属Al、金属Si、及びCの混合粉を、不活性ガス雰囲気中で、マイクロ波により前記混合粉の温度を金属Siの融点以上に加熱して、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を製造した上で、原料として配合することを特徴とする(4)〜()のいずれかに記載のMgO−Cれんがの製造方法。
(1) A mixed powder of metal Al, metal Si, and C having a molar ratio of metal Al to metal Si of 4: 1 is set in an inert gas atmosphere, and the temperature of the mixed powder is set to a value of metal Si by microwave. A method for producing Al 4 SiC 4 powder, characterized by producing Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less by heating to a melting point or higher.
(2) The method for producing an Al 4 SiC 4 powder according to (1), wherein the mixed powder is heated so that a temperature when measured with a radiation thermometer is 1500 ° C. or more.
(3) The Al 4 SiC 4 powder according to (1) or (2), wherein the average particle diameter of metal Al is 50 μm or more and 100 μm or less, and the average particle diameter of metal Si is 50 μm or more and 100 μm or less. Manufacturing method.
(4) While mixing the raw material of the MgO-C brick containing the binder and the resin, add Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less so that it is at least the same amount as that of the binder and the resin. A method for producing an MgO-C brick, characterized by being produced.
(5) When adding the Al 4 SiC 4 powder to the raw material composition of the MgO-C brick, the MgO powder that is one of the raw materials of the MgO-C brick and the Al 4 SiC 4 powder are mixed in advance, Thereafter, the remaining blended raw materials are mixed, and the ratio of Al 4 SiC 4 powder in the blended raw materials is 10% by mass or less. The method for producing an MgO-C brick according to (4), .
(6) MgO, C, Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less, a binder, and a resin are blended in the raw material, and the MgO and the Al 4 SiC 4 powder are mixed in advance, and then the remaining raw materials In mixing, when the total blending ratio of MgO and C is 100% by mass, 70 to 99% by mass of MgO and 1 to 30% by mass of C are blended, and the total blending raw material is A method for producing an MgO-C brick, characterized in that the proportion of Al 4 SiC 4 powder is 1 to 10% by mass.
( 7 ) A mixed powder of metal Al, metal Si, and C having a molar ratio of metal Al to metal Si of 4: 1 is set in an inert gas atmosphere, and the temperature of the mixed powder is set to a value of metal Si by microwave. The MgO-C brick according to any one of (4) to ( 6 ), which is heated as a melting point or more to produce an Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less and then blended as a raw material. Manufacturing method.

本発明においては、マイクロ波を用いた製造方法とすることで、従来の電気炉加熱法で製造するよりも微細なAl4SiC4粉を製造することができる。これにより合成されたAl4SiC4粉を添加してMgO−Cれんがを製造することで、製造されたMgO−Cれんがは、従来と同等レベル以上の耐スポール性を確保しながら、従来より高い耐酸化性とすることができる。 In the present invention, by using a production method using microwaves, it is possible to produce finer Al 4 SiC 4 powder than that produced by a conventional electric furnace heating method. By manufacturing the MgO-C brick by adding the synthesized Al 4 SiC 4 powder, the manufactured MgO-C brick is higher than the conventional one while ensuring the spall resistance equal to or higher than the conventional level. It can be oxidation resistant.

図1は、実施例で使用したマイクロ波照射試験装置の概要を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the microwave irradiation test apparatus used in the examples. 図2は、C粉末として黒鉛を用いてマイクロ波(1600℃)で合成したAl4SiC4のSEM写真である(倍率:5000倍)。FIG. 2 is an SEM photograph of Al 4 SiC 4 synthesized by microwave (1600 ° C.) using graphite as C powder (magnification: 5000 times). 図3は、C粉末としてカーボンブラックを用いてマイクロ波(1600℃)で合成したAl4SiC4のSEM写真である(左側5000倍、右側500倍)。FIG. 3 is an SEM photograph of Al 4 SiC 4 synthesized by microwave (1600 ° C.) using carbon black as C powder (5000 times on the left side and 500 times on the right side). 図4は、C粉末として黒鉛とカーボンブラックの混合粉を用いてマイクロ波(1600℃)で合成したAl4SiC4のSEM写真である(5000倍)。FIG. 4 is a SEM photograph (5000 times) of Al 4 SiC 4 synthesized by microwave (1600 ° C.) using mixed powder of graphite and carbon black as C powder. 図5は、マイクロ波を用いて合成したAl4SiC4粉について、レーザーマイクロトラックで粒度分布を測定した結果である。FIG. 5 shows the result of measuring the particle size distribution by laser microtrack for Al 4 SiC 4 powder synthesized using microwaves. 図6は、電気炉(1600℃×6h)で合成したAl4SiC4のSEM写真である(左側5000倍、右側500倍)。FIG. 6 is a SEM photograph of Al 4 SiC 4 synthesized in an electric furnace (1600 ° C. × 6 h) (5000 times on the left side and 500 times on the right side). 図7は、電気炉を用いて合成したAl4SiC4粉について、レーザーマイクロトラックで粒度分布を測定した結果である。FIG. 7 shows the result of measuring the particle size distribution by laser microtrack for Al 4 SiC 4 powder synthesized using an electric furnace. 図8は、実施例で使用した別のマイクロ波照射試験装置の概要を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an outline of another microwave irradiation test apparatus used in the examples. 図9は、マイクロ波による合成において、試料内部の温度が1600℃に達した後の保持時間によるAl4SiC4粉の粒度分布の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a change in the particle size distribution of the Al 4 SiC 4 powder depending on the holding time after the temperature inside the sample reaches 1600 ° C. in the synthesis using microwaves. 図10は、マイクロ波による合成において、試料内部の温度と得られた合成粉末のXRDによる各結晶相のピーク強度の比率との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the temperature inside the sample and the ratio of the peak intensity of each crystal phase by XRD of the obtained synthetic powder in the synthesis using microwaves. 図11は、電気炉による合成において、1600℃での温度保持時間と得られた合成粉末のXRDによる各結晶相のピーク比率との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the temperature holding time at 1600 ° C. and the peak ratio of each crystal phase by XRD of the obtained synthetic powder in the synthesis by the electric furnace. 図12は、比較例3及び本発明例8〜20に係るMgO−Cれんがの耐酸化性を評価した図である。FIG. 12 is a diagram showing an evaluation of the oxidation resistance of MgO—C bricks according to Comparative Example 3 and Invention Examples 8 to 20. 図13は、比較例4〜6に係るMgO−Cれんがの耐酸化性を評価した図である。FIG. 13 is a diagram evaluating the oxidation resistance of MgO—C bricks according to Comparative Examples 4-6. 図14は、本発明例11〜13に係るMgO−Cれんがのスポール試験結果を示す写真である。FIG. 14 is a photograph showing the results of a spall test of MgO—C bricks according to Invention Examples 11-13. 図15は、比較例7に係るMgO−Cれんがのスポール試験結果を示す写真である。FIG. 15 is a photograph showing the results of a spall test of an MgO—C brick according to Comparative Example 7. 図16は、比較例8に係るMgO−Cれんがのスポール試験結果を示す写真である。FIG. 16 is a photograph showing the results of a spall test of an MgO—C brick according to Comparative Example 8. 図17は、本発明例11及び比較例7のMgO−Cれんがについて、れんが作製のための乾燥後と焼成後の組織におけるEPMAのAlマッピング図である。FIG. 17 is an Al mapping diagram of EPMA in the structures after drying and firing for brick production for the MgO—C bricks of Invention Example 11 and Comparative Example 7. 図18は、本発明例6に係るMgO−Cれんがの粉末X線回折である。FIG. 18 is a powder X-ray diffraction pattern of the MgO—C brick according to Example 6 of the present invention.

以下、本発明について詳細に説明する。
Al4SiC4粉末の製造原料としては、金属Al、金属Si、及び、C粉末を用いる。金属Alと、金属Siは、粉末状でなくてもAl4SiC4化の反応は生じるが、生産効率を考えると、粉末状であることが好ましい。以下に、好ましい形態の製造方法の一例を挙げる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As a raw material for producing the Al 4 SiC 4 powder, metal Al, metal Si, and C powder are used. The reaction of Al 4 SiC 4 occurs even if the metal Al and the metal Si are not in powder form, but in view of production efficiency, it is preferably in powder form. Below, an example of the manufacturing method of a preferable form is given.

金属Al粉末、金属Si粉末、及び、C粉末の原料を、プラネタリミキサー等のミキサー用いて、例えば100rpm程度の回転数で混合して混合粉を得る。原料の粒径は金属Alと金属Siに関しては平均粒径を50μm以上とすることが好ましい。生産効率の面から平均粒径の好ましい上限としては100μmである。原料となる金属粉末は、微細であるほど混合した際に均一に分散しうるが、平均粒径が50μmを下回るような場合、粉塵爆発を起こす危険性があるためである。   The raw materials of metal Al powder, metal Si powder, and C powder are mixed at a rotational speed of, for example, about 100 rpm using a mixer such as a planetary mixer to obtain a mixed powder. As for the particle diameter of the raw material, it is preferable that the average particle diameter is 50 μm or more for metal Al and metal Si. From the standpoint of production efficiency, the preferable upper limit of the average particle diameter is 100 μm. This is because the finer the metal powder as a raw material can be uniformly dispersed when mixed, but there is a risk of dust explosion when the average particle size is less than 50 μm.

金属Al粉末、金属Si粉末、及び、C粉末の混合比(モル比)は、理論上、4:1:4とすることが望ましい。C粉末については金属Al粉末、金属Si粉末に対して、これより多めの配合割合となってもAl4SiC4の合成上問題とならないが、AlとSiの混合比率は、Al8SiC7、Al4Si25等の安定結晶相が存在することを考慮すると、Al:Si=4:1と調整する必要がある。 The mixing ratio (molar ratio) of the metal Al powder, the metal Si powder, and the C powder is theoretically desirably 4: 1: 4. For C powder, even if it is a higher blending ratio than metal Al powder and metal Si powder, there is no problem in the synthesis of Al 4 SiC 4 , but the mixing ratio of Al and Si is Al 8 SiC 7 , In consideration of the existence of a stable crystal phase such as Al 4 Si 2 C 5, it is necessary to adjust Al: Si = 4: 1.

次に、これらの原料の混合粉にマイクロ波を照射することで、Al4SiC4化の反応を効率よく進行させることができ、且つ平均粒径が1μm以下のAl4SiC4粉末を製造することができる。マイクロ波の照射には、例えばマグネトロンをマイクロ波発信源とする2.45GHzマイクロ波発振機を用いることができる。 Next, by irradiating the mixed powder of these raw materials with microwaves, the reaction of Al 4 SiC 4 can be efficiently advanced, and an Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less is produced. be able to. For the microwave irradiation, for example, a 2.45 GHz microwave oscillator using a magnetron as a microwave transmission source can be used.

マイクロ波によるAl4SiC4粉末合成の場合、
4Al(g) + Si(g) + C → Al4SiC4
で表される反応が起きると考えられる。そのため、金属Alガス、金属Siガスの気相反応を経て合成されたAl4SiC4は微粉として合成される。
In the case of Al 4 SiC 4 powder synthesis by microwave,
4Al (g) + Si (g) + C → Al 4 SiC 4
It is thought that the reaction represented by Therefore, Al 4 SiC 4 synthesized through a gas phase reaction of metal Al gas and metal Si gas is synthesized as fine powder.

原料のC粉末としては、鱗状黒鉛、粉末ピッチ、石油コークス、カーボンブラックなど、各種C源が使用できる。カーボンブラック等の粒径がnmオーダーと超微粉のC粉末だけでなく、粒径がμmオーダー以上と大きな黒鉛を用いた場合も問題無く使用できる。これは、μmオーダー以上の黒鉛であっても、表面の格子欠陥等から反応し、反応後のAl4SiC4粉の粒径は、原料のC粉末の粒径に殆ど影響されることなく平均粒径1μm以下の微粉として合成されると考えられるためである。なお、合成に用いる原料粉末の粒度分布、及び得られたAl4SiC4粉の平均粒径については、レーザー光散乱法を用いてそれぞれの粒径について相対粒子量で評価する。 As the raw material C powder, various C sources such as scaly graphite, powder pitch, petroleum coke, and carbon black can be used. It can be used without problems when not only carbon powder such as carbon black having a particle size of nm order and ultra fine C powder, but also large graphite having a particle size of μm order or more. This is because even if it is graphite of the order of μm or more, it reacts due to surface lattice defects, etc., and the particle size of the Al 4 SiC 4 powder after the reaction is averaged almost without being influenced by the particle size of the raw material C powder. It is because it is thought that it is synthesize | combined as a fine powder with a particle size of 1 micrometer or less. The particle size distribution of the raw material powder used in the synthesis, and obtained for mean particle size of Al 4 SiC 4 powder is evaluated by the relative amount of particles for each particle size using laser light scattering method.

ここで、マイクロ波の照射により、高周波電流が導体を流れる際、電流密度が導体表面で高く、表面から離れるほど低くなる。これを表皮効果という。導体の電流密度Jは深さxに対して、
と表され、このとき表皮深さdは、導体の電気抵抗ρ、電流の周波数ω、導体の絶対透磁率μとしたとき以下の通りとなる。
Here, when a high-frequency current flows through the conductor due to the microwave irradiation, the current density is high on the conductor surface and decreases as the distance from the surface increases. This is called the skin effect. The current density J of the conductor is
In this case, the skin depth d is as follows when the electrical resistance ρ of the conductor, the frequency ω of the current, and the absolute permeability μ of the conductor.

従って、マイクロ波のように高周波の電磁波が、電気抵抗の低い金属に与えられた場合、電流密度の高い部分が極表面に集中し、表皮しか加熱されないことになる。そのため、原料の金属Alや金属Siは、微粉になるほど加熱効果が向上すると考えられる。例えばSiに対しては、ρ=10-7[Ω]、μ=1[H/m]であり、例えばω=2.45[GHz]のマイクロ波を用いた場合、表皮深さdは10[nm]程度となる。このことからも、粉塵爆発を考慮せずにAl4SiC4の反応性の観点からでは、原料の金属粉は微粉である方が望ましい。 Therefore, when a high-frequency electromagnetic wave such as a microwave is applied to a metal having a low electric resistance, a portion with a high current density is concentrated on the pole surface, and only the skin is heated. Therefore, it is considered that the heating effect improves as the raw material metal Al or metal Si becomes finer. For example, for Si, ρ = 10 −7 [Ω] and μ = 1 [H / m]. For example, when a microwave of ω = 2.45 [GHz] is used, the skin depth d is 10 It is about [nm]. From this point of view, it is desirable that the metal powder as the raw material is a fine powder from the viewpoint of the reactivity of Al 4 SiC 4 without considering the dust explosion.

ところで、金属Alの場合、融点の660℃に達し液体となった際に、金属Alガスの蒸気圧が高くなる。一方、原料混合粉に含まれる金属Siは、融点である1414℃に達すれば、融点以下の場合よりも金属Siガスの蒸気圧が高くなる。したがって、マイクロ波によるAl4SiC4の合成において、試料内温度が1500℃に到達していれば、金属Siガスの蒸気圧が高くなり、Al、Si双方の気相反応により、Al4SiC4合成反応が促進される。 By the way, in the case of metal Al, when it reaches a melting point of 660 ° C. and becomes liquid, the vapor pressure of the metal Al gas increases. On the other hand, when the metal Si contained in the raw material mixed powder reaches a melting point of 1414 ° C., the vapor pressure of the metal Si gas becomes higher than when the melting point is below the melting point. Therefore, in the synthesis of Al 4 SiC 4 by microwaves, if the temperature in the sample reaches 1500 ° C., the vapor pressure of the metal Si gas becomes high, and Al 4 SiC 4 due to the gas phase reaction of both Al and Si. The synthesis reaction is promoted.

更に、マイクロ波による原料混合粉全体への均一加熱により、電気炉における熱伝導による加熱と比較し、短時間で合成が可能となる。加えて、Alガス−Siガス−C微粉間の反応に留まり焼結反応を伴わないため、合成粉の粒成長が抑えられ、平均粒径1μm以下の粒度の細かいAl4SiC4の合成が可能となる。なお、本発明によって得られるAl4SiC4粉の平均粒径の下限については、本発明者らの実験により、実質的には50nmであることが確認されている。 Furthermore, uniform heating of the entire raw material mixed powder by microwaves enables synthesis in a short time compared to heating by heat conduction in an electric furnace. In addition, since the reaction between Al gas, Si gas, and C fine powder remains and does not involve a sintering reaction, the grain growth of the synthetic powder is suppressed, and fine Al 4 SiC 4 with an average particle size of 1 μm or less can be synthesized. It becomes. Note that the lower limit of the average particle size of Al 4 SiC 4 flour obtained by the present invention, experiments of the present inventors, it has been confirmed that the substantially the 50nm.

マイクロ波による加熱合成反応は、マイクロ波を吸収した部分で局所的に起こる。そのため、混合粉の試料内部温度が試料全体の平均温度であり、試料温度(すなわち平均温度)が低温であったとしても、マイクロ波を吸収して反応した部分については金属ガスとC原料との反応によるものであるから、上記と同様平均粒径1μm以下の粒度の細かい粉末が得られる。よって、マイクロ波加熱による合成によれば、必然的に粒度の細かい粉末が得られる。なお、本発明では、マイクロ波の加熱により粉状のAl4SiC4が合成されるため、特に粉砕処理を必要とせずに平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉が得られる。 The microwave heating synthesis reaction occurs locally at the portion where the microwave is absorbed. Therefore, even if the sample internal temperature of the mixed powder is the average temperature of the entire sample, and the sample temperature (that is, the average temperature) is low, the portion that has reacted by absorbing the microwave is a mixture of the metal gas and the C raw material. Because of the reaction, a fine powder with an average particle size of 1 μm or less can be obtained as described above. Therefore, according to the synthesis by microwave heating, a powder having a fine particle size is inevitably obtained. In the present invention, since powdered Al 4 SiC 4 is synthesized by microwave heating, an Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less can be obtained without particularly pulverizing treatment.

Al4SiC4合成時の雰囲気としては、Al4SiC4合成反応に寄与しない不活性ガスを使用する。窒素ガスはAlやSiと反応し窒化物を合成しうるため望ましくない。そのため、不活性ガスとして希ガスを用いのがよく、その中で、例えばArガスは、比較的入手が容易なことから好ましい。 The atmosphere at the time of Al 4 SiC 4 synthesis, using an inert gas that does not contribute to Al 4 SiC 4 synthesis reaction. Nitrogen gas is undesirable because it reacts with Al and Si to synthesize nitrides. Therefore, it is preferable to use a rare gas as the inert gas. Among them, for example, Ar gas is preferable because it is relatively easily available.

マイクロ波照射中の試料測温については、熱電対を用いる場合もあるが、上述の通り、高周波電流は金属表面を加熱するため、熱電対による測温方法では、試料あるいは反応容器の正確な測温が困難である。特に、熱電対を含炭素試料に接触させ測温を行った場合、炭素が熱電対の金属表面から拡散・浸透し、誘電損失の高い部分がマイクロ波を吸収し、測温中に溶解しうる。そのため、本発明では、加熱部と測温部を分離する方法で測温することが好ましい。具体的には、加熱部にアルミナ保護管を挿入し、その反対側の保護管の端部から、放射温度計で測温するのが好ましい。例えば、放射測温技術 新日本製鐵株式会社 (1987)にも記載の通り、底面の閉じた円筒形に対して、底面から内径の5倍以上の長さの範囲が均一な温度となった条件では、円筒開口部からの輻射放射率は1となる。従って、上述の方法では、保護管の材質に関わらず輻射放射率を1と設定し、放射温度計で正確に測温することが可能となる。   Although thermocouples may be used for sample temperature measurement during microwave irradiation, as described above, high-frequency current heats the metal surface, so the temperature measurement method using a thermocouple is an accurate measurement of the sample or reaction vessel. The temperature is difficult. In particular, when temperature measurement is performed with a thermocouple in contact with a carbon-containing sample, carbon diffuses and penetrates from the metal surface of the thermocouple, and the portion with high dielectric loss absorbs microwaves and can dissolve during temperature measurement . Therefore, in this invention, it is preferable to measure temperature by the method of isolate | separating a heating part and a temperature measuring part. Specifically, it is preferable to insert an alumina protective tube into the heating unit and measure the temperature with a radiation thermometer from the end of the opposite protective tube. For example, as described in Nippon Steel Corporation (1987), temperature measurement technology has a uniform temperature range from the bottom to a length of more than 5 times the inner diameter of the closed cylinder. Under the conditions, the radiation emissivity from the cylindrical opening is 1. Therefore, in the above method, the radiation emissivity can be set to 1 regardless of the material of the protective tube, and the temperature can be accurately measured with the radiation thermometer.

本発明においては、当該測温方法で原料混合粉の温度を測定し、温度が金属Siの融点以上となるようにマイクロ波を照射することが、効率的にAl4SiC4粉末を製造することが可能となることから好ましい。更に、温度測定位置による温度のバラツキを考慮すると、測定温度が1500℃以上となるようにマイクロ波を照射することがより好ましい。なお、原料混合粉の測定温度が1600℃を超えると効果が飽和することから、経済的には原料混合粉の加熱温度を1600℃以下にするのがよい。 In the present invention, the temperature of the raw material mixed powder is measured by the temperature measuring method, and irradiation with microwaves so that the temperature is equal to or higher than the melting point of metal Si can efficiently produce Al 4 SiC 4 powder. Is preferable. Furthermore, in consideration of temperature variation depending on the temperature measurement position, it is more preferable to irradiate the microwave so that the measurement temperature is 1500 ° C. or higher. In addition, since the effect is saturated when the measurement temperature of the raw material mixed powder exceeds 1600 ° C., the heating temperature of the raw material mixed powder is preferably set to 1600 ° C. or less economically.

次に、上述の方法で製造されたAl4SiC4粉末を、MgO−Cれんがの酸化防止剤として適用する場合の、MgO−Cれんがの製造方法の好ましい実施形態を説明する。
Al4SiC4粉末をMgO−Cれんがの酸化防止剤として添加する際は、MgO−Cれんがの坏土混練中、又は、坏土混練前に添加するのがよい。マイクロ波で合成したAl4SiC4粉末は平均粒径が1μm以下と微粉であるため、比表面積が高く凝集しやすい。そこで、れんが組織中に均一に分散させるためには、MgO骨材と予備混合を行い、その後、他の原料と混合して、混練するのが好ましい。これにより、Al4SiC4粉末の微粉としての添加による耐酸化性向上効果が発揮される。すなわち、本発明に係るMgO−Cれんがの製造方法においては、マイクロ波で合成したAl4SiC4粉末を、MgO−Cれんがの坏土混練中、又は、坏土混練前に添加する以外は、通常のMgO−Cれんがの製造方法と同様に製造することができる。
Next, a preferred embodiment of a method for producing MgO—C brick when the Al 4 SiC 4 powder produced by the above-described method is applied as an antioxidant for MgO—C brick will be described.
When Al 4 SiC 4 powder is added as an antioxidant for MgO—C brick, it is preferably added during kneading of the MgO—C brick or before kneading of the clay. Al 4 SiC 4 powder synthesized by microwaves is a fine powder with an average particle size of 1 μm or less, and therefore has a high specific surface area and tends to aggregate. Therefore, in order to uniformly disperse the brick in the structure, it is preferable to perform preliminary mixing with the MgO aggregate, and then mix with other raw materials and knead. Thus, oxidation resistance improving effect by the addition of a fine powder of Al 4 SiC 4 powder is exhibited. That is, in the method for producing MgO-C brick according to the present invention, Al 4 SiC 4 powder synthesized by microwave is added during kneading of the MgO-C brick or before kneading, It can be produced in the same manner as the ordinary MgO-C brick production method.

次に、本発明におけるMgO−Cれんがの製造方法によって、耐酸化性が向上するメカニズムについて説明する。耐酸化性は、Al4SiC4を含んだMgO−Cれんが、転炉や溶鋼鍋等の実炉や脱ガス設備等で使用された際に、組織中で以下の(1)から(2)への反応により熱間組織が緻密化することにより向上すると考えられる。
Al4SiC4 → 4Al(g) + SiC + 3C …(1)
4Al(g) + SiC + 3C + 4Mg(g) + 12CO(g)
→ 2MgO・Al23 + (2MgO)・SiO2 + 16C …(2)
Next, the mechanism by which oxidation resistance is improved by the method for producing MgO-C brick according to the present invention will be described. Oxidation resistance is the following (1) to (2) in the structure when MgO-C brick containing Al 4 SiC 4 is used in actual furnaces such as converters and molten steel pans, degassing facilities, etc. This is considered to be improved by densification of the hot structure due to the reaction.
Al 4 SiC 4 → 4Al (g) + SiC + 3C (1)
4Al (g) + SiC + 3C + 4Mg (g) + 12CO (g)
→ 2MgO · Al 2 O 3 + (2MgO) · SiO 2 + 16C (2)

上記(1)→(2)の反応は、高温であるほど、あるいはCO分圧が高くなるほど起こりやすくなる。Al4SiC4、スピネル(MgO・Al2O3)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、Cの密度は、それぞれ3.0g/cm3、3.6g/cm3、3.2g/cm3、1.8g/cm3であり、スピネル、フォルステライト、カーボン生成に伴う体積膨張を考えると、(1)→(2)の反応により、化学量論比から体積変化を計算して、(142.3×2/3.6+140.6/3.2+12×15/1.8)÷(184/3.0)=3.7倍となる。この体積変化分が、バインダー及び樹脂の揮発分を充填する量以上であれば、平均粒径が1μm以下の微細なAl4SiC4が全体に分散しているため、組織が緻密化して、耐酸化性は向上すると考えられる。平均粒径がこれよりも大きい場合には、偏析により組織の緻密化がなされない部分が幾箇所にも生じ、耐酸化性が向上しないと考えられる。従って、酸化防止剤としてのAl4SiC4粉末の添加量としては、この揮発分を充填する量以上あれば、十分量であると考えられる。
なお、Mg,CはもともとMgO,黒鉛として存在し、MgO−C反応によりMg(g),CO(g)が発生するが、れんが内に温度勾配が発生する実炉で用いる場合、Al4SiC4の反応温度域以下の領域からもこれらのガスは発生するため、Mg(g),CO(g)の減少の影響は小さい。よってスピネル及びフォルステライトの生成による膨張だけを考慮すればよい。
The reaction (1) → (2) is more likely to occur as the temperature is higher or the CO partial pressure is higher. Al 4 SiC 4, spinel (MgO · Al 2 O 3) , forsterite (2MgO · SiO 2), the density of the C, respectively 3.0g / cm 3, 3.6g / cm 3, 3.2g / cm 3 1.8 g / cm 3 , and considering volume expansion associated with spinel, forsterite, and carbon formation, the volume change is calculated from the stoichiometric ratio by the reaction of (1) → (2), and (142 3 × 2 / 3.6 + 140.6 / 3.2 + 12 × 15 / 1.8) ÷ (184 / 3.0) = 3.7 times. If this volume change is greater than the amount that fills the volatile content of the binder and resin, fine Al 4 SiC 4 with an average particle size of 1 μm or less is dispersed throughout, so that the structure becomes dense and acid resistant. It is considered that the chemical conversion is improved. When the average particle size is larger than this, it is considered that there are portions where the structure is not densified due to segregation, and the oxidation resistance is not improved. Therefore, it is considered that the addition amount of the Al 4 SiC 4 powder as the antioxidant is sufficient if it is greater than or equal to the amount filling this volatile matter.
Note that Mg and C originally exist as MgO and graphite, and Mg (g) and CO (g) are generated by the MgO-C reaction. When used in an actual furnace where a temperature gradient is generated in brick, Al 4 SiC Since these gases are also generated from the region below the reaction temperature range of 4 , the influence of the decrease in Mg (g) and CO (g) is small. Therefore, only the expansion due to the generation of spinel and forsterite needs to be considered.

以上のことから、Al4SiC4添加量の下限については、(1)→(2)による体積変化はAl4SiC4添加量1gあたり0.9cm3増加する計算になるので(1gあたりのAl4SiC4体積が3.7倍になった時の差分)、揮発分の液体密度を1.1g/cm3とすると、重量で揮発分の1.0倍となる。そのため、Al4SiC4の添加量としてはこれ以上の値が必要である。すなわち、Al4SiC4粉酸化後体積が、バインダー及び樹脂の揮発分が抜けた部分の体積と同等以上となることが好ましく、実際の操作上は、少なくともバインダー及び樹脂の添加量(質量)と同量のAl4SiC4粉(質量)を加えるようにする。 From the above, regarding the lower limit of the Al 4 SiC 4 addition amount, the volume change due to (1) → (2) is calculated to increase by 0.9 cm 3 per 1 g of Al 4 SiC 4 addition amount (Al per 1 g 4 SiC 4) When the volume of the volatile component is 1.1 g / cm 3 , the volatile component is 1.0 times by weight. For this reason, a value higher than this is required as the amount of Al 4 SiC 4 added. That is, it is preferable that the volume after oxidation of Al 4 SiC 4 powder is equal to or greater than the volume of the portion where the volatile components of the binder and the resin are removed. In actual operation, at least the addition amount (mass) of the binder and the resin Add the same amount of Al 4 SiC 4 powder (mass).

樹脂及びバインダーの添加量は、れんがに用いるMgO、黒鉛の粒度等によって調整する必要があるため定量値をとらないが、一般的には、れんが原料全体において1〜3質量%程度である。したがって、Al4SiC4添加量は、れんが原料全体で少なくとも1〜3質量%必要となる。 Since the addition amount of the resin and the binder needs to be adjusted depending on MgO used for the brick, the particle size of the graphite, etc., it does not take a quantitative value, but is generally about 1 to 3% by mass in the whole raw material. Therefore, the amount of Al 4 SiC 4 added is required to be at least 1 to 3% by mass with respect to the entire brick material.

一方、Al4SiC4の過剰添加を行うことで、耐酸化性がさらに向上するが、同時にAl4SiC4同士がバインダーを取り込みながら凝集しやすくなり、例えば、添加量が全配合原料中の10質量%をこえるとAl4SiC4自身が凝集してしまい、これにより、逆に空隙を生成して耐酸化性を下げるおそれがある。そのため、Al4SiC4添加量は、MgO−Cれんがの全配合原料中において1〜10質量%とするのが好ましい。 On the other hand, by adding excessively Al 4 SiC 4 , the oxidation resistance is further improved, but at the same time, Al 4 SiC 4 easily aggregates while taking in the binder. When the mass% is exceeded, Al 4 SiC 4 itself aggregates, which may conversely generate voids and lower the oxidation resistance. Therefore, the amount of Al 4 SiC 4 added is preferably 1 to 10% by mass in the total blending raw material of MgO—C brick.

ここで、MgO−Cれんがの原料に添加されるバインダーや樹脂については公知のものを用いることができる。このうちバインダーは、主に樹脂を分散させる役割を担うものであり、具体的には、エチレングリコール等が挙げられる。また、樹脂は、乾燥後のMgO−Cれんが強度を高めるために用いるものであり、具体的には、フェノール樹脂等が挙げられる。   Here, a well-known thing can be used about the binder and resin added to the raw material of MgO-C brick. Among these, the binder mainly plays a role of dispersing the resin, and specific examples thereof include ethylene glycol. The resin is used to increase the strength of the dried MgO-C brick, and specifically includes a phenol resin and the like.

また、上記(1)から(2)への反応により、MgO−Cれんがの耐酸化性が向上すると同時に耐スポール性も向上する。なぜなら反応物が組織全体に均一に生成するためである。従来酸化防止剤として用いている金属AlをMgO−Cれんが中に添加した際、Alは表面から反応し、れんが組織内のMgガス及びCOガスと反応しスピネルを生成するため、焼成後、スピネルが凝集した組織を形成する。これによりAl反応生成物近傍にマトリックスに比べ高強度な組織が生成され、熱衝撃を受けた際この近傍を起点とした亀裂が発生する。これに対してAl4SiC4の場合、熱間ではまずAlガスが発生し、これとMgガス、COガスが反応することによりマトリックス全体にスピネルを生成するため、反応物が凝集することなく、均一なマトリックスを形成することが可能である。マイクロ波合成によりさらに微粉のAl4SiC4が得られて、MgO−Cれんが組織全体への分散が可能となることから、亀裂伸展が起こりにくく耐スポール性に優れた組織のMgO−Cれんがとなる。 Further, the reaction from (1) to (2) improves the oxidation resistance of the MgO—C brick and at the same time improves the spall resistance. This is because the reaction product is uniformly generated throughout the tissue. When metal Al used as an antioxidant in the past is added to MgO-C brick, Al reacts from the surface and reacts with Mg gas and CO gas in the brick structure to produce spinel. Forms an agglomerated tissue. As a result, a structure having a strength higher than that of the matrix is generated in the vicinity of the Al reaction product, and cracks are generated starting from this vicinity when subjected to thermal shock. On the other hand, in the case of Al 4 SiC 4 , Al gas is generated first in the hot state, and this reacts with Mg gas and CO gas to generate spinel throughout the matrix, so that the reactants do not aggregate, It is possible to form a uniform matrix. Finer Al 4 SiC 4 can be obtained by microwave synthesis, and MgO-C brick can be dispersed throughout the entire structure. Therefore, MgO-C brick with a structure that is resistant to crack extension and has excellent spall resistance Become.

また、MgO−Cれんが原料中の炭素含有率は、1質量%未満だと実機使用ではスラグ浸透が多くなり損傷が大きくなりやすい。反対に炭素含有率が30質量%を超えると、れんがの耐酸化性が損なわれやすくなる。ただし、この炭素には、バインダーや樹脂由来の結合炭素も含む。また、上述した通り、Al4SiC4は、反応式(1)の熱分解により炭素を生成することから、MgO−Cれんが原料中の炭素の配合量は、このAl4SiC4由来の炭素分を含めて、含有率が1〜30質量%となるようにすればよい。 Further, if the carbon content in the raw material of MgO-C brick is less than 1% by mass, slag permeation increases and damage tends to increase when the actual machine is used. On the contrary, if the carbon content exceeds 30% by mass, the oxidation resistance of the brick tends to be impaired. However, this carbon includes binder carbon and bonded carbon derived from resin. Further, as described above, Al 4 SiC 4 generates carbon by the thermal decomposition of the reaction formula (1). Therefore, the compounding amount of carbon in the MgO—C brick raw material is the carbon content derived from this Al 4 SiC 4. The content rate may be 1 to 30% by mass.

Al4SiC4の密度は3.038[g/cm3]であるので(Materials Chemistry and Physics 97 (2006) p.193-199より)、Al4SiC4の粒径が仮に0.1μm、1μm、10μmであるとすると、理論計算上、比表面積はそれぞれ表1のようになる。したがって、レーザー光散乱法(レーザーマイクロトラック)による粒度分布測定の結果粒度の主ピークが1μm以下である粒子は、比表面積はおよそ2[m2/g]以上であると考えられる。比表面積の測定には、例えば、窒素吸着によるBET法を用いることができる。従って、平均粒径が1μm以下であるかどうかは、BET法での比表面積が2[m2/g]以上であるかどうか測定することで、評価することも可能である。 Since the density of Al 4 SiC 4 is 3.038 [g / cm 3 ] (from Materials Chemistry and Physics 97 (2006) p.193-199), the particle size of Al 4 SiC 4 is temporarily 0.1 μm, 1 μm. If it is 10 μm, the specific surface area is as shown in Table 1 in the theoretical calculation. Therefore, as a result of the particle size distribution measurement by the laser light scattering method (laser microtrack), the particle having a main peak of particle size of 1 μm or less is considered to have a specific surface area of approximately 2 [m 2 / g] or more. For the measurement of the specific surface area, for example, a BET method by nitrogen adsorption can be used. Therefore, whether or not the average particle diameter is 1 μm or less can be evaluated by measuring whether or not the specific surface area by the BET method is 2 [m 2 / g] or more.

先に述べた通り、マイクロ波合成によれば、電気炉よりも微細なAl4SiC4粉末の合成が可能となる。Al4SiC4粉末の微細化により、反応面積が増えて反応性が高くなるため、たとえ同量添加した場合であっても、粒度の大きなものよりも耐酸化性を高めることができる。また、本発明によって得られたAl4SiC4粉末はれんが組織内に均一に反応物を生成するため、れんが内に亀裂の発生しにくい組織を発現せしめる。 As described above, according to microwave synthesis, it is possible to synthesize Al 4 SiC 4 powder that is finer than an electric furnace. As the Al 4 SiC 4 powder is refined, the reaction area is increased and the reactivity is increased. Therefore, even when the same amount is added, the oxidation resistance can be improved as compared with the one having a larger particle size. In addition, since the Al 4 SiC 4 powder obtained by the present invention uniformly generates a reaction product in the brick structure, a structure in which cracks do not easily occur is developed.

上述の合成法により得られたAl4SiC4粉末を適用し、上述の方法により製造されたMgO-Cれんがは、一般に200−300℃で乾燥させた後に使用される。乾燥に伴い、樹脂及びバインダーの揮発によりAl4SiC4粉末が凝集することも、Al4SiC4粉末が反応し形態変化することも起こらないので、この手法により添加した時の状態で微粉としての効果を発揮できるAl4SiC4粉を含むMgO−Cれんがが製造される。よって、乾燥後においてもAl4SiC4粉は、(1)式、(2)式で上述した内容と同じ機構で焼成後組織を緻密化させる効果があり、乾燥後においても高温におけるAl4SiC4の反応形態は乾燥前と変わらない。したがって先述の通り、れんが製造時に添加したバインダー・樹脂量、Al4SiC4自身の凝集挙動を考慮すれば、配合原料全体における平均粒径1μm以下のAl4SiC4の最適配合量は1〜10質量%となる。 The MgO—C brick produced by applying the Al 4 SiC 4 powder obtained by the above synthesis method and produced by the above method is generally used after drying at 200 to 300 ° C. Since the Al 4 SiC 4 powder does not aggregate due to the volatilization of the resin and binder during drying, and the Al 4 SiC 4 powder does not react and change its shape, it can be used as a fine powder when added by this method. An MgO—C brick containing Al 4 SiC 4 powder capable of exhibiting the effect is manufactured. Therefore, even after drying, the Al 4 SiC 4 powder has an effect of densifying the structure after firing by the same mechanism as described above in the formulas (1) and (2), and even after drying, the Al 4 SiC at a high temperature. The reaction form of 4 is the same as before drying. Therefore, as described above, considering the amount of binder / resin added during brick production and the aggregation behavior of Al 4 SiC 4 itself, the optimum blending amount of Al 4 SiC 4 having an average particle size of 1 μm or less in the entire blended raw material is 1-10. It becomes mass%.

また、MgO−Cれんがを製造するに当たっては、従来の製造方法をそのまま適用できる。原料の配合割合としても、従来のMgO−Cれんがと同等で構わない。例えば、配合原料におけるMgOとCの合計の配合割合を100質量%としたとき、MgOが70〜99質量%、Cが1〜30質量%配合される。また、MgO、C、Al4SiC4、バインダー、及び樹脂以外にも、本発明の作用効果を阻害しない範囲で、分散剤や他の酸化防止剤等の添加材を加えても構わない。 Moreover, when manufacturing a MgO-C brick, the conventional manufacturing method can be applied as it is. The blending ratio of the raw materials may be the same as that of conventional MgO-C brick. For example, when the total blending ratio of MgO and C in the blending raw material is 100% by mass, 70 to 99% by mass of MgO and 1 to 30% by mass of C are blended. In addition to MgO, C, Al 4 SiC 4 , a binder, and a resin, additives such as a dispersant and other antioxidants may be added as long as the effects of the present invention are not impaired.

(Al4SiC4の製造)
図1にマイクロ波照射試験装置の概要を示す。マグネトロン型2.45GHzマイクロ波発振機をE波、H波調整を行うチューナに接続し、導波管を通して雰囲気制御型アプリケーターに接続する。チューナ及びアプリケーターは石英ガラスにより遮蔽し、石英ガラス板近傍より、アプリケーター内にArガスを流入し、雰囲気制御を行った。
(Production of Al 4 SiC 4 )
FIG. 1 shows an outline of a microwave irradiation test apparatus. A magnetron type 2.45 GHz microwave oscillator is connected to a tuner for adjusting E wave and H wave, and connected to an atmosphere control type applicator through a waveguide. The tuner and applicator were shielded by quartz glass, and Ar gas was introduced into the applicator from the vicinity of the quartz glass plate to control the atmosphere.

アプリケーター内では、図1のようにサンプルを入れた反応容器を厚み75mm以上のアルミナ−シリカ系断熱材で覆う。試料温度は、容器底あるいは容器側面に熱電対を接触させ測定を行う。測温結果は、データロガーにより連続的に記録し、試料温度が1000〜1600℃に到達した際にマイクロ波照射を停止した。加熱時間は、1000℃到達までに25分、1600℃到達までに90分要した。ここで、サンプル(試料)は、金属Al粉末、金属Si粉末、及びC粉末を原料とし、モル比でAl:Si:C=4:1:4となるよう調整し、均一に混合したものを使用した。   In the applicator, the reaction vessel containing the sample is covered with an alumina-silica-based heat insulating material having a thickness of 75 mm or more as shown in FIG. The sample temperature is measured by bringing a thermocouple into contact with the bottom or side of the container. The temperature measurement results were continuously recorded by a data logger, and the microwave irradiation was stopped when the sample temperature reached 1000 to 1600 ° C. The heating time required 25 minutes to reach 1000 ° C. and 90 minutes to reach 1600 ° C. Here, a sample (sample) is prepared by using metal Al powder, metal Si powder, and C powder as raw materials, adjusted so that the molar ratio is Al: Si: C = 4: 1: 4, and uniformly mixed. used.

マイクロ波照射出力は、試料重量1gに対して10W以下の条件で設定した。マイクロ波照射時間は照射エネルギーが5kWh/kgとなるよう設定した。このマイクロ波照射加熱により得られた合成粉をマイクロ波合成により得られたAl4SiC4とした。 The microwave irradiation output was set under the condition of 10 W or less with respect to 1 g of the sample weight. The microwave irradiation time was set so that the irradiation energy was 5 kWh / kg. The synthetic powder obtained by the microwave irradiation heating was designated as Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis.

得られたAl4SiC4の粒径についてはレーザーマイクロトラック法による分析機器により、レーザー吸光度範囲を0.01−0.2とし、Al4SiC4の屈折率を2.6と設定した上で、粒度分布を測定した。N=3で評価した平均値の結果をもって平均粒径を算出した。また、C原料として、黒鉛(平均粒径100〜300μm)を用いた場合、C微粉(カーボンブラック、平均粒径50〜60nm)を用いた場合、及び、C微粉と黒鉛の混合粉を用いた場合について、それぞれの合成後試料をSEMで観察した結果をそれぞれ図2、3、4に示す。 With respect to the particle size of the obtained Al 4 SiC 4 , the laser absorbance range was set to 0.01-0.2 and the refractive index of Al 4 SiC 4 was set to 2.6 using an analyzer by a laser microtrack method. The particle size distribution was measured. The average particle size was calculated based on the average value evaluated at N = 3. Further, when graphite (average particle size 100 to 300 μm) is used as the C raw material, when C fine powder (carbon black, average particle size 50 to 60 nm) is used, and mixed powder of C fine powder and graphite is used. In each case, the results of observation of each post-synthesis sample by SEM are shown in FIGS.

黒鉛を用いた場合、図2に示したように、原料表面でAl4SiC4が反応し析出した様子が観察されたが、その粒径については、図3のC微粉を用いて合成した場合と大きな差はなく、いずれも1μm以下の粒子が多数を占めた。図4に示す通り、C微粉と黒鉛の混合粉を用いた場合も図2、3と同様にAl4SiC4が微粉として合成されていることが確認された。図3の右側には、一部で板状に析出した状態のものが確認されたが、その割合は極めて少なかった。また、これら3種類のC原料を用いて得られたAl4SiC4粉については、図5に示す通り、レーザーマイクロトラックで粒度分布を測定した結果、3つの場合で同等の粒度分布を示しており、いずれもピーク(主ピーク)位置が1μm以下であることが確認された。このことは、SEM観察の結果とよく一致する。 In the case of using graphite, as shown in FIG. 2, it was observed that Al 4 SiC 4 reacted and precipitated on the surface of the raw material, but the particle size was synthesized using the fine C powder of FIG. There were no major differences, and in all cases, particles of 1 μm or less occupied a large number. As shown in FIG. 4, it was confirmed that Al 4 SiC 4 was synthesized as a fine powder as in FIGS. 2 and 3 even when a mixed powder of C fine powder and graphite was used. On the right side of FIG. 3, a part of the material was deposited in a plate shape, but the ratio was extremely small. Also, the Al 4 SiC 4 powder obtained by using these three C material, as shown in FIG. 5, the results of measuring the particle size distribution by laser Microtrac, shows the same particle size distribution in the case of three In both cases, it was confirmed that the peak (main peak) position was 1 μm or less. This agrees well with the result of SEM observation.

一方、比較対象とするために行った電気炉での合成は、タンマン炉等のカーボンヒーター及び反応容器としてカーボン坩堝から構成された装置を用いた。反応容器内には、マイクロ波照射加熱で用いたものと同じ金属Al粉末、金属Si粉末、及びC粉末を原料とし、モル比でAl:Si:C=4:1:4となるよう調整し、均一に混合したサンプル(試料)をセットした。炉内はArガス流入により還元雰囲気とし、試料温度はカーボン坩堝側面に接触した熱電対により測定した。そして、熱電対による温度が1600℃の条件で6時間焼成したものと、1600℃の条件で10時間焼成したものとを2種類得て、これらにより得られた合成粉を電気炉合成により得られたAl4SiC4とした。 On the other hand, the synthesis in the electric furnace performed for comparison was performed using a carbon heater such as a Tamman furnace and a device composed of a carbon crucible as a reaction vessel. In the reaction vessel, the same metal Al powder, metal Si powder, and C powder as those used in microwave irradiation heating are used as raw materials, and the molar ratio is adjusted to be Al: Si: C = 4: 1: 4. A uniformly mixed sample (specimen) was set. The inside of the furnace was made into a reducing atmosphere by flowing Ar gas, and the sample temperature was measured with a thermocouple in contact with the side surface of the carbon crucible. Two types were obtained, one obtained by firing at a temperature of 1600 ° C. for 6 hours under the condition of a thermocouple, and one obtained by firing for 10 hours at 1600 ° C., and the resultant synthetic powder was obtained by electric furnace synthesis. Al 4 SiC 4 was used.

電気炉を用いた合成法により得られたAl4SiC4粉末をSEMで観察した結果について図6に示す。先の図2〜4に示したように、マイクロ波で合成した粉末は、電気炉合成の場合に比べ、1μm以下の粒子が多く、数10μmの板状粒子は少ない。また、板状粒子の存在形態についても電気炉の場合に比べ、より低密度な凝集体として存在していることが観察される。これに対して、図6のように、電気炉で合成した場合、微粉形状でも1μm以上に粒成長していることが観察された。 FIG. 6 shows the results of observing Al 4 SiC 4 powder obtained by a synthesis method using an electric furnace with an SEM. As shown in FIGS. 2 to 4 above, the powder synthesized by microwaves has more particles of 1 μm or less and fewer plate-like particles of several tens of μm than the case of electric furnace synthesis. Further, it is observed that the plate-like particles are present as lower density aggregates than in the case of the electric furnace. On the other hand, as shown in FIG. 6, when synthesized in an electric furnace, it was observed that grains grew to 1 μm or more even in a fine powder form.

マイクロ波合成、電気炉合成により得られたAl4SiC4を、それぞれ窒素吸着5点測定法を用いて、BETの近似式から比表面積を算出した。以後、この比表面積の値をBET値とした。マイクロ波合成により得られたAl4SiC4、及び電気炉で6時間、10時間焼成することにより得られたAl4SiC4をボールミルにより粉砕し、測定に供した。ボールミル粉砕は、直径20mmのアルミナボールで充填した容器内に合成粉を投入したものを、100rpmで回転させることにより行った。この時のBET値算出結果を、表2に示す。マイクロ波合成により得られたAl4SiC4は、電気炉合成の場合と比較して比表面積が高く、微細な粒子であることが確認された。 The specific surface area of Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis and electric furnace synthesis was calculated from the approximate equation of BET using a nitrogen adsorption 5-point measurement method. Henceforth, the value of this specific surface area was made into BET value. Microwave Synthesis Al 4 SiC 4 obtained by, and an electric furnace for 6 hours, the Al 4 SiC 4 obtained by calcining for 10 hours and pulverized by a ball mill, and subjected to measurement. Ball milling was performed by rotating a synthetic powder charged in a container filled with 20 mm diameter alumina balls at 100 rpm. Table 2 shows the BET value calculation result at this time. Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis has a high specific surface area compared to the case of electric furnace synthesis and is confirmed to be fine particles.

電気炉合成により得られたAl4SiC4粉について、先のマイクロ波合成で得られたAl4SiC4粉の場合と同様にして、粒度分布をレーザーマイクロトラック法により測定した。レーザー吸光度範囲を0.01−0.2とし、Al4SiC4の屈折率を2.6と設定し、レーザーの分散から粒度分布を算出した。測定結果を図7に示す。また、参考として、先のマイクロ波合成により得られたAl4SiC4粉(C原料としてC微粉を用いた場合)の結果を併せて記す。この図7から分かるように、マイクロ波合成により得られたAl4SiC4は、電気炉合成の場合と比較し粒度が細かく、ピーク幅が狭いことから粒度の揃った合成粉が得られているのに対し、電気炉合成により得られたAl4SiC4では、いずれもピークが1μmを超える位置に存在した。 The particle size distribution of the Al 4 SiC 4 powder obtained by the electric furnace synthesis was measured by the laser microtrack method in the same manner as in the case of the Al 4 SiC 4 powder obtained by the previous microwave synthesis. The laser absorbance range was 0.01-0.2, the refractive index of Al 4 SiC 4 was set to 2.6, and the particle size distribution was calculated from the laser dispersion. The measurement results are shown in FIG. For reference, the results of the Al 4 SiC 4 powder obtained by the previous microwave synthesis (when C fine powder is used as the C raw material) are also shown. As can be seen from FIG. 7, Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis has a finer particle size and a narrower peak width than the case of electric furnace synthesis, and thus a synthetic powder having a uniform particle size is obtained. On the other hand, in Al 4 SiC 4 obtained by electric furnace synthesis, the peak was present at a position exceeding 1 μm.

マイクロ波による合成効率をさらに高めるため、試料内部の温度を測定した。測温方法は例えば図8のような装置により、試料内部にアルミナ保護管を挿入し、試料昇温により加熱された保護管の温度を上部より測定を行う手法を採用した。アルミナ保護管は内径φ4〜8mmのものを用い、サンプル内への挿入深さは内径の5倍以上とした。放射温度計測温により、試料内部の温度からより正確なマイクロ波照射条件を設定した。   In order to further increase the synthesis efficiency by microwave, the temperature inside the sample was measured. As a temperature measuring method, for example, an apparatus as shown in FIG. 8 is used, in which an alumina protective tube is inserted into the sample, and the temperature of the protective tube heated by the sample temperature rise is measured from above. An alumina protective tube having an inner diameter of 4 to 8 mm was used, and the depth of insertion into the sample was 5 times the inner diameter or more. More accurate microwave irradiation conditions were set from the temperature inside the sample by the radiation temperature measurement temperature.

従来の測温方法では、反応容器底部の温度が局所的に上昇した場合、反応容器内部の一部でAl4SiC4が合成される可能性があったが、試料内部の測温により、容器内全量のAl4SiC4合成が可能となった。また、試料内部に金属熱電対を挿入しマイクロ波照射を行うと、金属熱電対自身もマイクロ波吸収を受けて被加熱体となり、試料自身の測温が困難であることが発明者の実験により確認されている。特に、Al4SiC4合成のように高温を必要とする条件下では、高温下で原料が金属内に固溶しマイクロ波吸収体となり、局所的なマイクロ波吸収を受けて金属熱電対が溶融する場合があり、マイクロ波場における熱電対による試料内部連続測温は不可能である。放射温度計を用いた測温により、反応容器内で均一にAl4SiC4の合成が可能となっただけでなく、図9に示すように平均粒径1μmを超えない範囲で、合成温度条件による粒度分布制御が可能となった。すなわち、1600℃到達後の保持時間が30分以内であれば平均粒径が0.2〜0.3μm、30分超〜60分以内のとき平均粒径は0.3〜0.7μm、60分を超える場合は0.7μm〜0.8μmとなった。なお、図9に関しては、アルミナ保護管を通して測定された試料内部の温度が1600℃に達したところで合成反応を終了させた場合(保持時間0分)と、1600℃に達した状態で保持時間を30分、60分、120分にして合成反応を終了させた各場合とについて、それぞれ得られたAl4SiC4粉の粒度分布を測定したものである。 In the conventional temperature measuring method, when the temperature at the bottom of the reaction vessel rises locally, Al 4 SiC 4 may be synthesized in a part of the reaction vessel. The total amount of Al 4 SiC 4 can be synthesized. Moreover, when a metal thermocouple is inserted into the sample and microwave irradiation is performed, the metal thermocouple itself receives microwave absorption and becomes a heated object, and it is difficult to measure the temperature of the sample itself by the inventors' experiment. It has been confirmed. In particular, under conditions that require a high temperature, such as Al 4 SiC 4 synthesis, the raw material is dissolved in the metal at a high temperature and becomes a microwave absorber, and the metal thermocouple melts due to local microwave absorption. Therefore, continuous temperature measurement inside the sample by a thermocouple in a microwave field is impossible. The temperature measurement using a radiation thermometer not only made it possible to synthesize Al 4 SiCC 4 uniformly in the reaction vessel, but also within the range where the average particle diameter does not exceed 1 μm as shown in FIG. It became possible to control the particle size distribution. That is, if the holding time after reaching 1600 ° C. is within 30 minutes, the average particle diameter is 0.2 to 0.3 μm, and if it is over 30 minutes to 60 minutes, the average particle diameter is 0.3 to 0.7 μm, 60 When it exceeded the minute, it became 0.7 μm to 0.8 μm. Regarding FIG. 9, when the temperature inside the sample measured through the alumina protective tube reached 1600 ° C., the synthesis reaction was terminated (holding time 0 minutes), and when the temperature reached 1600 ° C., the holding time was changed. The particle size distribution of the obtained Al 4 SiC 4 powder was measured for each case where the synthesis reaction was completed in 30 minutes, 60 minutes, and 120 minutes.

図10は、上記のようにアルミナ保護管を挿入して試料内部の温度を放射温度計で測温して合成する方法により、混合粉温度を測定しながら合成した際、得られた合成粉末のXRDを測定して、最大ピークを100とした各結晶相のピーク比率をグラフで示したものである。この結果から分かるように、金属Siの融点(1414℃)以上に保つことにより、不純物なくAl4SiC4の合成を行うことが可能であった。なお、XRDのピークについては、Al4SiC4(2θ=56.10°)、Al43(2θ=55.04°)、SiC(2θ=35.63°)、Al(2θ=38.47°)、Si(2θ=28.45°)を評価し、各温度の測定結果において最大強度を示すピークを100としてXRDピーク指数を求めた。 FIG. 10 shows the synthesized powder obtained by synthesizing while measuring the mixed powder temperature by the method of inserting the alumina protective tube and measuring the temperature inside the sample with a radiation thermometer as described above. The XRD is measured, and the peak ratio of each crystal phase with the maximum peak as 100 is shown in a graph. As can be seen from this result, it was possible to synthesize Al 4 SiC 4 without impurities by maintaining the melting point (1414 ° C.) or higher of metal Si. Note that the XRD peaks are about Al 4 SiC 4 (2θ = 56.10 °), Al 4 C 3 (2θ = 55.04 °), SiC (2θ = 35.63 °), Al (2θ = 38.47 °), Si (2θ = 28.45 °) was evaluated, and the XRD peak index was determined with the peak indicating the maximum intensity as 100 in the measurement results at each temperature.

マイクロ波合成により得られたAl4SiC4のXRDパターンから到達温度に対するピーク強度変化をプロットしたものが先の図10であるのに対し、同様に電気炉合成により得られたAl4SiC4の場合の1600℃での温度保持時間に対するピーク強度変化をプロットした図を図11に示す。図10の結果から、マイクロ波による合成では、純度の高いAl4SiC4合成に必要な容器内部温度は少なくとも1500℃が必要であることが確認された。一方、図11の結果から、電気炉による合成では、純度の高いAl4SiC4合成に必要な焼成時間は少なくとも6時間を要することが確認された。 FIG. 10 is a plot of the peak intensity change with respect to the ultimate temperature from the XRD pattern of Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis, whereas the Al 4 SiC 4 obtained by electric furnace synthesis is similarly plotted in FIG. FIG. 11 shows a plot of changes in peak intensity with respect to temperature holding time at 1600 ° C. From the results of FIG. 10, it was confirmed that in the synthesis by microwaves, the internal temperature of the container necessary for synthesizing Al 4 SiC 4 with high purity needs to be at least 1500 ° C. On the other hand, from the results shown in FIG. 11, it was confirmed that the firing time required for the synthesis of Al 4 SiC 4 having a high purity required at least 6 hours in the synthesis using the electric furnace.

(Al4SiC4粉末を添加して製造したMgO−Cれんが)
比較例1…電気炉合成Al4SiC4 2.4%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
比較例2…電気炉合成Al4SiC4 3.6%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例3…マイクロ波合成Al4SiC4 2.4%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合なし)
本発明例4…マイクロ波合成Al4SiC4 3.6%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合なし)
本発明例5…マイクロ波合成Al4SiC4 2.4%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例6…マイクロ波合成Al4SiC4 3.6%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
(なお、ここで言う%は、質量%を表す。)
(MgO-C brick manufactured by adding Al 4 SiC 4 powder)
Comparative Example 1 Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 2.4% added, 13% graphite, 2% binder MgO—C (with premix)
Comparative Example 2 Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 3.6% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (with premix)
Invention Example 3 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 2.4% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (no premixing)
Invention Example 4: Microwave synthesized Al 4 SiC 4 3.6% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (no premixing)
Invention Example 5: Microwave synthesized Al 4 SiC 4 2.4% added, 13% graphite, 2% binder MgO—C (with premix)
Invention Example 6 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 3.6% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (with premix)
(Note that% here represents mass%.)

表3に示したように、黒鉛量を13%とし、バインダー量を2%、電気炉又はマイクロ波で合成したAl4SiC4粉末を2.4%あるいは3.6%、残部をMgOとした配合原料をハイスピードミキサーで混錬し、フリクションプレスによりプレス成型を行い、200〜300℃で乾燥することによりMgO−Cれんがを作製した。れんがは114mm×230mm×65mmの通常の並型形状で成型した。なお、上記バインダー量2%は、樹脂(フェノール樹脂やピッチ樹脂等)を含めた値である。また、混錬の際には、ウェットパンミキサーやニーダー等を用いたり、プレス成型をオイルプレスで行うなど、適宜公知の手段を採用することができる。 As shown in Table 3, the graphite amount is 13%, the binder amount is 2%, Al 4 SiC 4 powder synthesized by an electric furnace or microwave is 2.4% or 3.6%, and the balance is MgO. The blended raw materials were kneaded with a high speed mixer, press-molded with a friction press, and dried at 200 to 300 ° C. to produce MgO—C brick. The brick was molded in a normal parallel shape of 114 mm × 230 mm × 65 mm. The binder amount of 2% is a value including a resin (phenol resin, pitch resin, etc.). In kneading, known means such as a wet pan mixer or a kneader or press molding with an oil press can be appropriately employed.

上記方法により1500℃でマイクロ波合成した平均粒径0.3μmのAl4SiC4粉末を添加してMgO−Cれんがを製造する際、予めMgO粒子とAl4SiC4粉末を混合する予備混合を行った場合と、行わなかった場合のれんがの見掛気孔率について、電気炉で合成したAl4SiC4粉末を予備混合し添加した場合と比較して表3に示す。なお、見掛気孔率の測定はJIS R 2205に従って灯油式にて行った。 When manufacturing MgO-C brick by adding Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 0.3 μm microwave-synthesized at 1500 ° C. by the above method, pre-mixing of MgO particles and Al 4 SiC 4 powder is performed beforehand. Table 3 shows the apparent porosity of the bricks when they are performed and when they are not compared with the case where Al 4 SiC 4 powder synthesized in an electric furnace is premixed and added. The apparent porosity was measured by a kerosene type according to JIS R 2205.

また、上記で準備した各配合原料の混錬物を試料サイズφ50mm×50mmに成型し、1400℃×10hr還元焼成を事前に行った上で、大気雰囲気下において1400℃×5hrの試験焼成により耐酸化性試験を行った。酸化厚は、還元焼成後の試料をエポキシ樹脂に埋め込み、底面に平行に切断し、切断面における黄白色変色部の厚みを測定することにより求めた。耐酸化性試験の結果を表4に示す。   In addition, the kneaded product of each blended raw material prepared above was molded into a sample size of φ50 mm × 50 mm, subjected to 1400 ° C. × 10 hr reduction firing in advance, and then subjected to 1400 ° C. × 5 hr test firing in an air atmosphere for acid resistance. Chemical test was conducted. The oxidized thickness was determined by embedding the sample after reduction firing in an epoxy resin, cutting the sample parallel to the bottom surface, and measuring the thickness of the yellowish white discolored portion on the cut surface. The results of the oxidation resistance test are shown in Table 4.

表3に示したように、本発明例3〜6は比較例1および2と比べ、全体的に見掛気孔率が低く、表4に示すように酸化厚が小さいことから、高い耐酸化性を持つことが確認された。さらに予備混合を行った場合、れんが組織中にAl4SiC4粉末が凝集することなく均一に分散することで、焼成後も気孔を生成しにくい組織を形成でき、熱間で緻密な組織となった。その結果、表4に示す通り、予備混合を行っていない場合と比較し、予備混合して製造したMgO−Cれんがは酸化厚が小さく、さらに耐酸化性に優れた組織となることが確認された。また、マイクロ波で合成したAl4SiC4粉末は電気炉で合成した場合よりも微粉であるため、電気炉合成品で予備混合を行った場合よりも見掛気孔率が減少し、耐酸化性が向上する結果となった。 As shown in Table 3, the inventive examples 3 to 6 have a lower apparent porosity as compared with Comparative Examples 1 and 2, and the oxidation thickness is small as shown in Table 4, so that high oxidation resistance is achieved. Confirmed to have. Furthermore, when premixing is performed, the Al 4 SiC 4 powder is uniformly dispersed in the brick structure without agglomeration, so that a structure that does not easily generate pores after firing can be formed, and the structure becomes hot and dense. It was. As a result, as shown in Table 4, it was confirmed that the MgO-C brick produced by premixing had a smaller oxidation thickness and a structure with excellent oxidation resistance as compared with the case where premixing was not performed. It was. In addition, Al 4 SiC 4 powder synthesized by microwave is finer than when synthesized in an electric furnace, so the apparent porosity is reduced and oxidation resistance is lower than when premixed in an electric furnace synthesized product. The result was improved.

比較例3…マイクロ波合成Al4SiC4 0%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例8…マイクロ波合成Al4SiC4 1.2%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例9…マイクロ波合成Al4SiC4 4.8%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例10…マイクロ波合成Al4SiC4 6.0%添加、黒鉛13%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例11…マイクロ波合成Al4SiC4 1.0%添加、黒鉛3%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例12…マイクロ波合成Al4SiC4 2.0%添加、黒鉛3%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例13…マイクロ波合成Al4SiC4 3.0%添加、黒鉛3%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例14…マイクロ波合成Al4SiC4 4.0%添加、黒鉛3%、バインダー2%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例15…マイクロ波合成Al4SiC4 0.5%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例16…マイクロ波合成Al4SiC4 1.0%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例17…マイクロ波合成Al4SiC4 1.5%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例18…マイクロ波合成Al4SiC4 2.0%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例19…マイクロ波合成Al4SiC4 3.0%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
本発明例20…マイクロ波合成Al4SiC4 4.0%添加、黒鉛1%、バインダー1.5%のMgO−C(予備混合あり)
(なお、ここで言う%は、質量%を表す。)
Comparative Example 3 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 0% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (with premix)
Invention Example 8: Microwave synthesized Al 4 SiC 4 1.2% added, graphite 13%, binder 2% MgO—C (with premix)
Invention Example 9 ... 4.8% addition of microwave synthesized Al 4 SiC 4 , 13% graphite, 2% binder MgO-C (with premix)
Invention Example 10 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 6.0% added, 13% graphite, 2% binder MgO—C (with premix)
Invention Example 11 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 1.0% added, graphite 3%, binder 2% MgO—C (with premix)
Invention Example 12 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 2.0% added, 3% graphite, 2% binder MgO—C (with premix)
Invention Example 13 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 3.0% added, 3% graphite, 2% binder MgO—C (with premix)
Invention Example 14 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 4.0% added, graphite 3%, binder 2% MgO—C (with premix)
Invention Example 15: 0.5% addition of microwave-synthesized Al 4 SiC 4 , 1% graphite, 1.5% binder MgO—C (with premix)
Invention Example 16 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 1.0% added, graphite 1%, binder 1.5% MgO—C (with premix)
Invention Example 17 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 1.5% added, graphite 1%, binder 1.5% MgO—C (with premix)
Invention Example 18 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 2.0% added, graphite 1%, binder 1.5% MgO—C (with premix)
Invention Example 19 MgO—C containing 3.0% microwave synthesized Al 4 SiC 4 , 1% graphite and 1.5% binder (with premix)
Invention Example 20 Microwave synthesized Al 4 SiC 4 4.0% added, graphite 1%, binder 1.5% MgO—C (with premix)
(Note that% here represents mass%.)

上記の方法により、マイクロ波加熱を用いて原料粉が1600℃到達後、保持時間0分として合成し得られた平均粒径0.3μmのAl4SiC4粉末の添加量を変えたMgO−Cれんがを試作し、耐酸化性試験を行った。すなわち、上記の比較例3及び本発明例8〜20のように、黒鉛1〜13%、バインダー1.5〜2%、マイクロ波合成により得られたAl4SiC4を0〜6%、残部をMgOとした配合原料を、ハイスピードミキサーで混錬し、フリクションプレスによりプレス成型を行い、200〜300℃で乾燥することによりMgO−Cれんがを作製した。このときの配合においては、MgO−CれんがのC源として、添加した黒鉛のほか、バインダーの残炭分が利用される。なお、上記バインダー量1.5〜2%は、樹脂(フェノール樹脂やピッチ樹脂等)を含めた値である。 After the raw material powder reaches 1600 ° C. using microwave heating, the addition amount of Al 4 SiC 4 powder having an average particle diameter of 0.3 μm obtained by synthesizing with a retention time of 0 minutes was changed by the above method. A brick was prototyped and subjected to an oxidation resistance test. That is, as in Comparative Example 3 and Invention Examples 8 to 20, graphite 1 to 13%, binder 1.5 to 2%, Al 4 SiC 4 obtained by microwave synthesis, 0 to 6%, the balance The raw material containing MgO was kneaded with a high-speed mixer, press-molded with a friction press, and dried at 200 to 300 ° C. to produce MgO-C brick. In the blending at this time, the residual carbon content of the binder is used in addition to the added graphite as the C source of the MgO-C brick. In addition, the said binder amount of 1.5-2% is a value including resin (phenol resin, pitch resin, etc.).

上記で準備した各配合原料の混錬物を試料サイズφ50mm×50mmに成型し、1400℃×10hr還元焼成を事前に行った上で、大気雰囲気下において1400℃×5hrの試験焼成により耐酸化性試験を行った。酸化厚は、還元焼成後の試料をエポキシ樹脂に埋め込み、底面に平行に切断し、切断面における黄白色変色部の厚みを測定することにより求めた。様々な黒鉛量に対し、試験を行ったところ、図12に示す結果となった。同じ黒鉛量のMgO−Cれんがについて、Al4SiC4添加量の増加に伴い、酸化層厚の値が低くなっていることが確認された。しかし、各々の試料について添加バインダー量を上回るような多量のAl4SiC4を添加しても耐酸化性向上効果は飽和する傾向にあった。また、耐酸化性は、酸化厚み測定によって評価しているため、同じ厚み内にカーボン量が多くなる黒鉛13%の場合が、酸化厚みが最も小さくなる結果となった。黒鉛1%の方が、黒鉛3%よりも耐酸化性に優れる結果となったのは、本発明例8〜20の配合原料において、樹脂等の残炭分を含め、黒鉛1%の配合原料の方が全体としてのC源として多かったためと考えられる。全体的に耐酸化性は、黒鉛13%、黒鉛1%、黒鉛3%の順に良好であったが、いずれもAl4SiC4添加量を増やすほど、耐酸化性は向上し、それぞれの黒鉛量に応じて必要なバインダー量が異なるため、このバインダー量の変化に伴って、Al4SiC4添加量に対する耐酸化性向上の挙動が異なる結果となった。なお、図12中の「Gr」は黒鉛の添加量を表す。 The kneaded material of each blended raw material prepared above is molded into a sample size of φ50 mm × 50 mm, subjected to 1400 ° C. × 10 hr reduction firing in advance, and then subjected to 1400 ° C. × 5 hr test firing in an air atmosphere for oxidation resistance. A test was conducted. The oxidized thickness was determined by embedding the sample after reduction firing in an epoxy resin, cutting the sample parallel to the bottom surface, and measuring the thickness of the yellowish white discolored portion on the cut surface. When the test was performed with respect to various amounts of graphite, the results shown in FIG. 12 were obtained. For MgO-C bricks with the same amount of graphite, it was confirmed that the value of the oxide layer thickness decreased with an increase in the amount of Al 4 SiC 4 added. However, even when a large amount of Al 4 SiC 4 exceeding the amount of added binder is added to each sample, the oxidation resistance improving effect tends to be saturated. Further, since the oxidation resistance was evaluated by measuring the oxidation thickness, the oxidation thickness was the smallest in the case of 13% graphite in which the carbon amount increased within the same thickness. The result that the graphite 1% is superior in oxidation resistance to the graphite 3% is that the blended raw materials of Examples 8 to 20 of the present invention, including residual carbon such as resin, are mixed with the raw material of 1% graphite. This is probably because there were more C sources as a whole. Overall, the oxidation resistance was good in the order of 13% graphite, 1% graphite, and 3% graphite. In all cases, the oxidation resistance improved as the amount of added Al 4 SiC 4 increased, and the amount of each graphite increased. Since the required amount of binder differs depending on the amount of change, the behavior of improving the oxidation resistance with respect to the amount of Al 4 SiC 4 added varies with the change in the amount of binder. Note that “Gr” in FIG. 12 represents the amount of graphite added.

比較例4…電気炉合成Al4SiC4 0.5%添加、黒鉛1%のMgO−C(予備混合あり)
比較例5…電気炉合成Al4SiC4 1.0%添加、黒鉛1%のMgO−C(予備混合あり)
比較例6…電気炉合成Al4SiC4 1.5%添加、黒鉛1%のMgO−C(予備混合あり)
(なお、ここで言う%は、質量%を表す。)
Comparative Example 4 Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 0.5% added, graphite 1% MgO—C (with premix)
Comparative Example 5 ... Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 1.0% added, graphite 1% MgO-C (with premix)
Comparative Example 6 ... Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 1.5% added, graphite 1% MgO-C (with premix)
(Note that% here represents mass%.)

上記の比較例4〜6のように、電気炉合成により得られたAl4SiC4粉末を添加して作製したMgO−Cれんが試料について、耐酸化性試験を行った。図13に、これらの電気炉合成により得られたAl4SiC4粉末を添加したMgO−Cれんがの酸化層厚測定結果を示す。なお、図13では、先の本発明例15〜17に係るMgO−Cれんが試料の結果を併せて示している。 An oxidation resistance test was performed on MgO—C brick samples prepared by adding Al 4 SiC 4 powder obtained by electric furnace synthesis as in Comparative Examples 4 to 6 described above. FIG. 13 shows the results of measurement of the oxide layer thickness of MgO—C brick to which Al 4 SiC 4 powder obtained by the electric furnace synthesis was added. In addition, in FIG. 13, the result of the MgO-C brick sample which concerns on previous invention examples 15-17 is shown collectively.

図中に示す通り、比較例4〜6に対して、全体的に本発明例15〜17では酸化層厚が小さく、同じAl4SiC4粉末添加量において、マイクロ波合成品を添加した場合の方が、酸化層厚が小さい結果となった。酸化層厚の結果から、マイクロ波合成により得られたAl4SiC4粉末を適用したMgO−Cれんがは、電気炉合成によるAl4SiC4粉末を適用した場合に比べ耐酸化性に優れることが分かった。 As shown in the figure, compared with Comparative Examples 4 to 6, the present invention examples 15 to 17 generally have a smaller oxide layer thickness, and the same Al 4 SiC 4 powder addition amount is obtained when the microwave synthesized product is added. However, the oxide layer thickness was smaller. The results of the oxidation layer thickness, MgO-C bricks according to the Al 4 SiC 4 powder obtained by microwave synthesis, to be excellent in oxidation resistance compared with the case of applying the Al 4 SiC 4 powder by an electric furnace synthesis I understood.

比較例7…金属Al 1%添加、黒鉛3%のMgO−C
比較例8…電気炉合成Al4SiC4 2.0%添加、黒鉛3%のMgO−C(予備混合あり)
(なお、ここで言う%は、質量%を表す。)
Comparative Example 7 ... 1% metal Al added, 3% graphite MgO-C
Comparative Example 8 Electric furnace synthetic Al 4 SiC 4 2.0% addition, graphite 3% MgO-C (with premix)
(Note that% here represents mass%.)

上記の比較例7〜8に記載のMgO−Cれんがと、先の本発明例11〜13に係るMgO−Cれんがについて、それぞれ耐スポール試験を行った。耐スポール試験は、各れんがを形成する配合原料の混錬物を40mm×40mm×160mmの試料に成型して、予め1400℃×10hr還元焼成を行った後、1650℃に保持した溶銑中に100mm深さまで10分間浸漬し、10秒間水冷後、5分間放冷を行うサイクルを3回行い、試験前後の音速弾性率変化、及び試料表面の亀裂の有無を確認することで評価を行った。試験結果を表5及び図14に示す。Al4SiC4を多く添加した試料は、1400℃焼成後の音速弾性率が高い値を示し、緻密質であることが確認された。耐スポール試験後、Al4SiC4添加試料はいずれも試料表面に亀裂等観察されず、耐スポール試験後の音速弾性率も添加量の増加に伴い、高い値を示した。従来の添加物(金属Alや金属Si等)により焼成後緻密質となるMgO−Cれんがは、耐スポール性が低いことが知られている。例えば、図15のようにAl添加MgO−Cれんがであれば、同様の耐スポール試験を行った際、割れ・崩落等が起こる。これに対して、本発明に係るAl4SiC4添加により焼成後緻密質としたMgO−Cれんがは、焼成後音速弾性率の高いれんがであっても、耐スポール性は高いことが確認された。また、図16の電気炉で合成したAl4SiC4の場合に比べ、マイクロ波合成品では耐スポール性に優れていることが確認された。 A spall resistance test was performed on the MgO-C bricks described in the comparative examples 7 to 8 and the MgO-C bricks according to the above inventive examples 11 to 13, respectively. In the spall resistance test, a kneaded mixture of raw materials forming each brick was molded into a 40 mm × 40 mm × 160 mm sample, subjected to 1400 ° C. × 10 hr reduction firing in advance, and then 100 mm in hot metal held at 1650 ° C. The evaluation was performed by immersing to the depth for 10 minutes, water-cooling for 10 seconds and then allowing to cool for 5 minutes three times, and confirming the change in acoustic velocity modulus before and after the test and the presence or absence of cracks on the sample surface. The test results are shown in Table 5 and FIG. A sample to which a large amount of Al 4 SiC 4 was added showed a high value of acoustic velocity modulus after firing at 1400 ° C., and was confirmed to be dense. After the spall resistance test, none of the Al 4 SiC 4 added samples were observed to have cracks or the like on the sample surface, and the sonic elastic modulus after the spall resistance test showed a high value as the addition amount increased. It is known that MgO—C bricks that become dense after firing with conventional additives (metal Al, metal Si, etc.) have low spall resistance. For example, if the Al-added MgO-C brick is used as shown in FIG. 15, cracking / collapse occurs when the same spall resistance test is performed. In contrast, MgO-C brick was fired dense with Al 4 SiC 4 added according to the present invention may be a highly calcined sound velocity modulus brick, spalling resistance is high it was confirmed . Further, it was confirmed that the microwave synthesized product was superior in spall resistance compared to the case of Al 4 SiC 4 synthesized in the electric furnace of FIG.

従来、酸化防止剤として用いている金属Al(比較例7)を添加した場合と、本発明に係るAl4SiC4(本発明例11)を添加した場合のMgO−Cれんがについて、焼成前後組織のEPMAによるAlマッピング図を図17に示す。Alの場合は表面から反応し、れんが組織内のMgガス及びCOガスと反応し凝集したスピネル組織を生成しているのに対し、Al4SiC4の場合、マトリックス全体にスピネルを生成し、反応物が凝集することなく、均一なマトリックスを形成していることが確認された。すなわち、マイクロ波合成によりさらに微粉での組織全体への分散が可能となり、亀裂伸展が起こりにくい組織となった。図15の耐スポール試験で示した通り、Al4SiC4の添加量を十分増やした場合でも耐スポール性の高いれんがとなった。 Conventionally, before and after the firing of MgO-C bricks when adding metal Al (Comparative Example 7) used as an antioxidant and when adding Al 4 SiC 4 (Invention Example 11) according to the present invention FIG. 17 shows an Al mapping diagram of EPMA. In the case of Al, it reacts from the surface and reacts with Mg gas and CO gas in the brick structure to produce an aggregated spinel structure, whereas in the case of Al 4 SiC 4 , spinel is generated in the entire matrix and the reaction It was confirmed that the product formed a uniform matrix without aggregation. In other words, it became possible to disperse the entire structure with fine powder by microwave synthesis, and the structure did not easily cause crack extension. As shown in the spall resistance test of FIG. 15, even when the amount of addition of Al 4 SiC 4 was sufficiently increased, a brick with high spall resistance was obtained.

また、先の本発明例6に係るMgO−Cれんがを卓上ボールミルを用いて2rpmで回転し粉砕した試料について、粉末X線回折を行った結果を図18に示す。この結果から分かるように、れんが作製における乾燥後であってもAl4SiC4は変質しておらず、MgO−Cれんがにおいても上述の通りのAl4SiC4としての反応特性を持つことが確認された。 Moreover, the result of having performed powder X-ray diffraction about the sample which rotated and grind | pulverized MgO-C brick which concerns on previous invention example 6 at 2 rpm using a table-top ball mill is shown in FIG. As can be seen from this result, Al 4 SiC 4 is not altered even after drying in brick production, and MgO—C brick is confirmed to have the reaction characteristics as Al 4 SiC 4 as described above. It was done.

Claims (7)

金属Alと金属Siとのモル比を4:1とした金属Al、金属Si、及びCの混合粉を、不活性ガス雰囲気中で、マイクロ波により前記混合粉の温度を金属Siの融点以上に加熱して、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を製造することを特徴とするAl4SiC4粉の製造方法。 A mixed powder of metal Al, metal Si, and C having a molar ratio of metal Al to metal Si of 4: 1 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of metal Si by microwaves in an inert gas atmosphere. heated, Al 4 SiC 4 powder manufacturing method, characterized by producing an average particle size 1μm or less of Al 4 SiC 4 powder. 前記混合粉を放射温度計により測定した際の温度が1500℃以上となるように加熱することを特徴とする請求項1に記載のAl4SiC4粉の製造方法。 2. The method for producing Al 4 SiC 4 powder according to claim 1, wherein the mixed powder is heated so that a temperature when measured by a radiation thermometer is 1500 ° C. or more. 金属Alの平均粒径が50μm以上100μm以下であり、金属Siの平均粒径が50μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のAl4SiC4粉の製造方法。 3. The method for producing Al 4 SiC 4 powder according to claim 1, wherein the metal Al has an average particle diameter of 50 μm to 100 μm, and the metal Si has an average particle diameter of 50 μm to 100 μm. バインダーと樹脂とを含んだMgO−Cれんがの原料配合中に、これらバインダー及び樹脂の添加量と少なくとも同量となるように平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を添加して製造することを特徴とするMgO−Cれんがの製造方法。 During the blending of raw materials of MgO-C brick containing a binder and a resin, an Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less is added and manufactured so as to be at least the same amount as that of the binder and the resin. The manufacturing method of the MgO-C brick characterized by these. 前記Al4SiC4粉を前記MgO−Cれんがの原料配合中に添加する際、前記MgO−Cれんがの原料の1つであるMgO粉とAl4SiC4粉とを予め混合し、その後残りの配合原料を混合すると共に、配合原料中のAl4SiC4粉の割合が10質量%以下となるように製造することを特徴とする請求項4に記載のMgO−Cれんがの製造方法。 When the Al 4 SiC 4 powder is added to the MgO-C brick raw material mixture, the MgO powder, which is one of the MgO-C brick raw materials, and the Al 4 SiC 4 powder are mixed in advance, and then the remaining 5. The method for producing an MgO—C brick according to claim 4, wherein the blending raw material is mixed and the proportion of Al 4 SiC 4 powder in the blending raw material is 10% by mass or less. 原料にはMgO、C、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉、バインダー、及び樹脂が配合され、前記MgOと前記Al 4 SiC 4 粉とを予め混合し、その後残りの原料と混合する上で、前記MgOと前記Cの合計の配合割合を100質量%としたとき、前記MgOが70〜99質量%、前記Cが1〜30質量%配合され、且つ、配合原料全体における前記Al4SiC4粉の割合が1〜10質量%で製造されることを特徴とするMgO−Cれんがの製造方法。 The raw material contains MgO, C, Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 μm or less, a binder, and a resin. The MgO and the Al 4 SiC 4 powder are mixed in advance and then mixed with the remaining raw materials. When the total compounding ratio of MgO and C is 100% by mass, 70 to 99% by mass of MgO and 1 to 30% by mass of C are mixed, and the Al 4 SiC in the entire blended raw material The manufacturing method of the MgO-C brick characterized by being manufactured with the ratio of 4 powders 1-10 mass%. 金属Alと金属Siとのモル比を4:1とした金属Al、金属Si、及びCの混合粉を、不活性ガス雰囲気中で、マイクロ波により前記混合粉の温度を金属Siの融点以上に加熱して、平均粒径1μm以下のAl4SiC4粉を製造した上で、原料として配合することを特徴とする請求項4〜のいずれかに記載のMgO−Cれんがの製造方法。 A mixed powder of metal Al, metal Si, and C having a molar ratio of metal Al to metal Si of 4: 1 is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of metal Si by microwaves in an inert gas atmosphere. The method for producing an MgO-C brick according to any one of claims 4 to 6 , wherein an Al 4 SiC 4 powder having an average particle size of 1 µm or less is produced by heating and then blended as a raw material.
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