JP6624133B2 - マグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法 - Google Patents
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Description
また、マグネシア・スピネル質リサイクル原料の気孔率が10%未満であると、煉瓦を焼成中に発生する亀裂を抑えられず、また、得られるマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の耐スポーリング性が低下するので好ましくない。また、20%を超えると、得られるマグネシア・スピネル焼成煉瓦の耐食性が低下するため好ましくない。なお、マグネシア・スピネル質リサイクル原料の気孔率は、JIS R2205:耐火れんがの見掛け気孔率・吸水率・比重の測定方法により求めたものである。
アルミナ原料は、マグネシア・スピネル質焼成煉瓦中のAl2O3含有量を確保し、かつ強度を維持するために配合される。アルミナ原料は、好ましくは純度98質量%以上の焼結品、電融品、仮焼品あるいはこれらの混合品として用いることができる。
アルミナ原料の配合量は2〜8質量%、好ましくは3〜5質量%の範囲内である。アルミナ原料の配合量が2質量%未満では、熱間強度の向上が不十分となることがあり、また、8質量%を超えると、亀裂が発生することがあるため好ましくない。
なお、アルミナ原料の粒度は、0.15mm以下の粒子を使用することができ、より好ましくは0.045mm以下である。アルミナ原料の粒度が0.15mmを超えると、マグネシア・スピネル質焼成煉瓦組織中のマトリックスにおけるアルミナの分布が均一でなくなるため、焼成中のスピネル結合の形成が不充分となり、充分な熱間強度が得難くなるので好ましくない。
マグネシア原料としては、市販されている天然マグネシア、焼結マグネシア、電融マグネシア等のマグネシアを主体としたもので、好ましくはMgO含有量が90質量%以上、より好ましくは97質量%以上のものであればいずれのものも使用することができる。これらは単独で使用することができ、また、併用することもできる。なお、マグネシア原料のMgO含有量が90質量%未満では、不純物により各成分の機能が損なわれると共に、マグネシア原料そのものの耐食性も低下するため好ましくない。
マグネシア原料を配合する場合、その配合量は65質量%以下、好ましくは60質量%以下である。マグネシア原料の配合量が65質量%を超えると、焼成時に亀裂が入り、また、マグネシア・スピネル質焼成煉瓦の耐スポーリング性が低下するため好ましくない。
スピネル原料を配合する場合、その配合量は20質量%以下(ゼロを含む)、好ましくは10質量%以下(ゼロを含む)である。スピネル原料の配合量が20質量%を超えると、耐食性が低下するため好ましくない。
実施例A
表1に、実施例および比較例で使用したマグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料の化学組成を示す。アルミナ原料の平均粒径は20μmであった。なお、Na2O+K2O+TiO2は、Al2O3とMgOの合計含有量を100質量%とした外掛けで表示したものである。
「耐スポーリング性」は、50mm角のサイコロ状の供試体を、1200℃15分間加熱→3分間水冷→12分間空冷のスポーリング試験を1サイクルとして、割れるまでスポーリング試験を反復し、割れるまでの回数で評価した。回数が多いものほど耐スポーリング性に優れる。反復回数が7回未満を×、8〜9回を△、10〜16回を○、16回を超えるものを◎とした;
「耐食性」は、酸素−プロパン加熱による回転ドラム侵食試験により評価した。上底66mm×下底114mm×高さ50mm、長さ200mmの供試体をドラム状に組み、侵食剤として市販のポルトランドセメントを用い、1750℃、5時間の条件で実施した。侵食剤は1時間毎に取り換え、試験後の供試体を長手方向に中央で切断し、侵食量を測定し、マグネシア・スピネル質リサイクル原料を不使用の従来のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の侵食量を100として溶損指数化し、溶損指数が80%未満を×、80〜95%未満を○、95%以上を◎と評価した;
「亀裂」は、焼成後の表面を確認し亀裂の発生状況を確認した。幅の広い亀裂が発生したものを×、ヘアクラックの発生があるものを○、亀裂なしを◎で評価した;
「熱間強度」は、JIS R2656の耐火れんが及び耐火断熱れんがの熱間曲げ強さ試験方法に準じ、1250℃で測定したものである。5MPa未満を×、5〜7MPa未満を△、7〜10MPa未満を○、10MPa以上を◎で評価した;
「資源保全性」は、リサイクル原料の使用量によって評価した。リサイクル原料の使用量が20質量%未満を×、20〜50質量%を○、50質量%を超えるものを◎と評価した。
表5に、リサイクル原料の種類や粒度別の配合量、マグネシア原料、スピネル原料、アルミナ原料の種類や配合量を様々変化させた実施例を示す。
表6にリサイクル原料Dの粒度3.35〜1mmの粒子と、1mm未満(−1.0mmと記載する)の化学組成をそれぞれ示す。なお、Na2O+K2O+TiO2は、Al2O3とMgOの合計含有量を100質量%とした外掛けで表示したものである。
なお、実施例31では、3.35〜1.0mmのリサイクル原料を65質量%配合しているが、得られるマグネシア・スピネル質焼成煉瓦が若干焼結し難くなって強度不足、すなわち、耐食性と熱間強度が低下する傾向が見られた。このことから、3.35〜1.0mmのリサイクル原料の配合量は60質量%以下がより好ましいことが判る。また、本発明品32〜34では、1.0mm未満のリサイクル原料を35質量%配合しているが、焼結が進行し過ぎて耐スポーリング性が低下する傾向が見られた。このことから、1.0mm未満のリサイクル原料の配合量は30質量%以下がより好ましいことが判る。さらに、本発明品35〜37では、未安定化ジルコニアの配合量を未配合から外掛けで3、4質量%増加すると、耐食性が向上するものの、若干亀裂発生する傾向が見られた。
これに対し、比較例10〜12では、リサイクル原料の配合量が90質量%を超えており、十分に焼結せずに亀裂が見られ、耐食性と熱間強度が低下した。
以上のように、本発明の優位性は明らかである。
Claims (8)
- マグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法において、Al2O3含有量が3〜25質量%の範囲内にあり、気孔率が10〜20%の範囲内にある使用後または未使用のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦のリサイクル原料10〜90質量%、アルミナ原料2〜8質量%、及び残部がマグネシア原料および/またはスピネル原料を配合してなり、得られた原料配合物中のAl2O3含有量が3〜25質量%の範囲内にあり、且つAl2O3とMgOの合計含有量100質量%とした時に、Na2O+K2O+TiO2の合計含有量が外掛けで0.5質量%未満である原料配合物を所定の形状に成型した後、焼成することを特徴とするマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- 使用後または未使用のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦のリサイクル原料のAl2O3含有量が、5〜20質量%の範囲内である、請求項1記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- 使用後または未使用のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦のリサイクル原料が、60〜85質量%配合されている、請求項1または2記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- 使用後または未使用のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦のリサイクル原料の粒度3.35〜1mmを60質量%以下の量で配合し、かつ粒度1mm未満を30質量%以下の量で配合する、請求項1ないし3のいずれか1項記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- アルミナ原料の粒度が0.15mm以下である、請求項1ないし4のいずれか1項記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- 原料配合物中のAl2O3含有量が、17〜20質量%である、請求項1ないし5のいずれか1項記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- 原料配合物中のAl2O3とMgOの合計含有量100質量%とした時に、Na2O+K2O+TiO2の合計含有量が外掛けで0.3質量%未満である、請求項1ないし6のいずれか1項記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
- ジルコニア原料を原料配合物100質量%に対して外掛け4質量%以下配合する、請求項1ないし7のいずれか1項記載のマグネシア・スピネル質焼成煉瓦の製造方法。
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