JPH0148219B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、研磨材、耐火材原料としての溶融
酸化物を製造する為の冷却方法及びその装置に関
する。

従来、この種の溶融酸化物の製造方法として
は、例えば、ジルコニア・アルミナ質研磨材につ
き、次の方法が採用されている。

特公昭50−16556号では、溶融酸化物を炭素鋼
ボール（ボール径２〜１／2″）に流し込む方法。
特公昭52−39193号では、溶融酸化物を間隔のあ
る平行板（隙間12.7〜1.6ｍ／ｍ）の空所に注入
して固形化する方法。特公昭57−36299号は、300
℃以下の溶融点を持ち、2000℃以上の沸点を有す
る金属の溶融体中に研磨材溶融体を注入して製造
する方法である。また特公昭52−39113号の応用
例として特公昭58−14816号の装置がある。（いず
れも ノートンカンパニー） しかしながら一般に、ジルコニアが均一に分散
した研磨材もしくは耐火材等の溶融酸化物を製造
するためには、適切な冷却速度の調整、冷却方向
の選択そして生成した溶融固化物の解体並びに粉
砕を容易にする事がきわめて重要であることから
すれば、特開昭54−62111号（カーボランダム・
カンパニー）でも述べられているように、特公昭
50−16556号の方法では、冷却方向が三次元的で
あるため生成結晶の配向も不規則であり、溶融酸
化物の充填も経路が曲折しているため困難であ
り、また溶融固化物の解体にもさらに十分な冷却
が必要なため時間を要する等生産効率の点におい
てもきわめて好ましくない。また冷却速度も溶融
固化物中央部と周辺部で大きく異なり、ジルコニ
アが均一に分散したアルミナ質研磨材を得る事が
出来ないものである。この点特公昭52−39193号
の方法では、溶融酸化物は冷却方向が一方固化で
あり、またその冷却速度も十分に調整されている
ので、均一なジルコニア分散アルミナ質研磨材を
得る事が出来るが、他面、平行板空間からの溶融
固化物の解体は困難であり、また危険であるとい
つた製造面からの問題を残している。さらにまた
生成した溶融固化物も広い面積を有する薄片状で
あり、そのジルコニア・アルミナ研磨材の高靭性
という特性より、インペラ・ブレーカー及びジヨ
ー・クラツシヤーによる衝撃粗砕粉砕には適して
いない。また同じくこの応用例である特公昭58−
14816号の装置においても、多くの問題は解決さ
れているが、それを使用する際の融通性が無い事
そして投下資本が大きい事の二点において未解決
事項を残している。

一方特公昭57−36299号の方法では、均一なジ
ルコニア分散アルミナ質研磨材を得る事が出来る
が、冷却に金属の溶融体浴中を利用するために、
砥粒と金属の分離が容易では無い欠点を有し、ま
た特開昭54−62111号の方法においても、冷却速
度が十分に調整された均一なジルコニア分散アル
ミナ質研磨材を得るためには、溶融酸化物を流し
込む容積が大きいことから満足いく結果を得る事
が出来ない。また溶融固化物の解体も非常に困難
である。

そこでこの発明は、上述の欠点ないし問題点に
根本的に検討を加え、これらの先行技術とは全く
異質の手段で溶融酸化物を急速に冷却する冷却方
法及びその装置を提供したものである。

すなわちこの発明は、研磨材、耐火材等の原料
となる溶融酸化物を製造するに当り、同心円をな
し、湾曲状態で相対向する一対の内外壁面間の空
隙に溶融酸化物を注入し、この溶融酸化物を、湾
曲状の内壁面から強制的に、冷却媒体の仮想冷却
中心点より放射状に拡がつた３次元方向を加味し
た一方向性の冷却方向で急冷凝固させる溶融酸化
物の冷却方法を採用した。

すなわち、溶融酸化物は冷却面が湾曲面とした
空隙に流し込まれる事により、冷却方向としてほ
ぼ一方向固化を行ない、かつ十分な冷却速度並び
に冷却方向を選択出来るようになすと共に、従来
のごとく、平行板による完全固定の一方向冷却に
より生じがちである溶融固化物中央部の脆弱面を
より少ないものとしたものである。つまり平行板
の空隙で溶融酸化物が冷却され、凝固し始める
と、冷却面に接した箇所より冷却が始まり、中央
部に向つてその固形化が進行するため、その材料
部中央点において脆弱面が生じ、所望の特定粒度
を最大限に得る為にきわめて注意を要する従来の
ものに比して、この発明においては完全な一方向
凝固では無く、第２図に示されるごとく、仮想冷
却中心点Ｏより放射状に拡がつた冷却方向が、内
壁面ａから外壁面ｂに向う冷却方向において立体
放射状に拡がり、いわば三次元的方向性を加味し
た一方向性を具現したものであり、均一なジルコ
ニア分散アルミナ質もしくは、その他酸化物質
（ムライト、スピネル等）を得るために、冷却速
度並びに冷却方向が十分に調整される。

またこの発明は、その溶融固化物が一般に粉砕
が困難であると考えられる、高靭性、高強度を有
する均一なジルコニア分散アルミナ質もしくはそ
の他酸化物質（ムライト、スピネル等）の初期粗
砕粉砕に非常に優位に働く形状、すなわち湾曲性
を有した溶融固化物を得る事が出来ることから、
これらの溶融固化物は、インペラ・ブレーカー並
びにジヨークラツシヤーによる衝撃粉砕に好適と
なし得たものである。

またさらに融通性の面においても、必要に応じ
た特性を有するジルコニア分散アルミナ質もしく
はその他の酸化物質（ムライト、スピネル等）
を、空隙を調整する事により容易に製造する事が
出来るものであり、装置製作にあたつても、その
投下資本はきわめて小さくすることができるもの
である。

ところで、この方法を使用する際に必要となる
装置としては、空隙をはさんで同軸の内筒と外筒
からなり、内筒は、外部より回動可能に設けると
ともに、内部に湾曲状の筒壁全体を強制冷却する
冷却水の通水孔を設け、外筒は左右２分割構成と
なし、かつ開閉可能に設けたことを特徴とする溶
融酸化物の冷却装置を採用することができる。

例えば、第１図に示すごとく、車輪１１を有し
た移動可能な台１２の上方に設置される溶融酸化
物の冷却装置が考えられる。すなわち１は、内部
に冷却水の通水孔２を有する内筒であり、外部両
端部より時計ないし反時計方向に回動可能に設け
られている。また３はこの内筒１と空隙４をはさ
んで同軸をなす外筒であり、開閉手段によつて左
右２分割構成で解体し若しくは合体するようにな
つている。すなわちこの実施例では、開閉手段
は、各分割体に、外部に設置された水平軌道５上
を移動する走行輪６を設けることによつて達成し
たものである。また７は溶融酸化物８の注入孔で
あり、９はこの溶融酸化物８の凝固により得られ
た溶融固化物１０の受け皿である。なお上記内筒
１と外筒３とは主に金属鋼もしくは黒鉛で出来て
いる。

上記構成の装置を用いる際には、まずあらかじ
め左右に全開状態にある外筒３を、走行輪６を回
転させて合体させるとともに、通水孔２に外部よ
り冷却水を通水する。続いて、注入孔７から溶融
酸化物８を空隙４に充填して急冷固化する。次に
外筒３を左右両サイドに移動させて解体し、凝固
した溶融固化物１０を内筒１の強制回動により受
け皿９上にふるい落し、これを台１２ごと粉砕機
にまで運搬するものである。これを繰返しおこな
えば、きわめて容易に量産し得るものである。

ところで上述の実施例における開閉手段は、外
部軌道５上を移動する走行輪６を用いたものであ
るが、別段これに限定されるものではなく、要す
るに、溶融固化物１０を冷却装置から取り外すた
めに分解しやすく、かつ容易に溶融固化物１０を
取り出すことができ、しかも危険性を伴う上下動
作のない左右に開閉する手段であれば差し支えな
い。

なお空隙４の調整は、例えば内筒１と同軸の外
筒３の径が異なる別個のものを用意して適宜取り
代えるようにする方法が考えられるが、この点も
内筒１を変換可能にしたりする等適宜考えられる
ものである。

以下この装置を用いた実施例につき説明する。

実施例 １ ジルコニア・アルミナ、チタニア及び酸化イツ
トリアもしくは酸化イツトリアを含む希土類酸化
物を、アーク溶融炉で溶融し、この発明の冷却装
置の空隙４を厚さ５ｍ／ｍに調整した上に冷却
し、次なる溶融固化物を得た。

溶融固化物における均一に分散したジルコニア
のロツド径は、2000〜10000オングストローム
（平均で3000〜6000オングストローム）であるア
ルミナ質研磨材を得た。このジルコニアの正方晶
系相量は80％以上と非常に高い値を得る事が出来
た。またインペラーブレーカー並びにジヨー・ク
ラツシヤーで容易に粗砕粉砕したものを、ロール
によりくり返し粉砕し＃８の砥粒を得た。この砥
粒における気孔率は、従来法による６％から４％
に向上した。また単粒圧壊強度も従来法による
150Kgから170Kgに向上した。この溶融固化物のロ
ールによるくり返し粉砕による＃８〜＃24の歩留
りは、従来法の55％から約80％という非常に高い
値を示した。

実施例 ２ ジルコンとアルミナをアーク溶融炉で溶融し、
この発明の冷却装置の空隙４を厚さ10ｍ／ｍに調
整した上に冷却し、均一に分散したジルコニア・
ロツド径が2000〜20000オングストローム（平均
5000〜10000オングストローム）を有する、ジル
コニア・ムライト質耐火材を得た。このジルコニ
ア・ムライト質耐火材の熱膨脹率は1000℃で３〜
５×10^-6／℃と非常に低い値を示した。

以上のごとく、この発明は、湾曲状態で相対向
する一対の内外壁面間の空隙に溶融酸化物を注入
し、内部から強制的に、３次元方向を加味した一
方向性の冷却方向により急冷凝固させるようにし
たので、この種手段において最も必要かつ重要な
条件である、適切な冷却速度の調整、冷却方法の
選択そして生成した溶融固化物の解体並びに粉砕
を容易にすることができるようになつたものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る冷却装置の一実施例を
示す概略正面図、第２図はこの発明を模式的に示
す原理図である。 １……内筒、２……通水孔、３……外筒、４…
…空隙、８……溶融酸化物、ａ……内壁面、ｂ…
…外壁面、Ｏ……仮想冷却中心点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同心円をなし、湾曲状態で相対向する一対の
   内外壁面間の空隙に溶融酸化物を注入し、この溶
   融酸化物を、湾曲状の内壁面から強制的に、冷却
   媒体の仮想冷却中心点より放射状に急冷凝固させ
   る溶融酸化物の冷却方法。 ２ 空隙をはさんで同軸の内筒と外筒からなり、
   内筒は、外部より回動可能に設けるとともに、内
   部に湾曲状の筒壁全体を強制冷却する冷却水の通
   水孔を設け、外筒は左右２分割構成となし、かつ
   開閉可能に設けたことを特徴とする溶融酸化物の
   冷却装置。