JPH0240017B2 - - Google Patents

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JPH0240017B2
JPH0240017B2 JP61129272A JP12927286A JPH0240017B2 JP H0240017 B2 JPH0240017 B2 JP H0240017B2 JP 61129272 A JP61129272 A JP 61129272A JP 12927286 A JP12927286 A JP 12927286A JP H0240017 B2 JPH0240017 B2 JP H0240017B2
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JP
Japan
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molar ratio
mgo
mol
glass
monoflux
Prior art date
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JP61129272A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62288174A (en
Inventor
Takehito Ishizuka
Masayoshi Saito
Masaki Nakanishi
Hiroshi Igarashi
Toshio Masaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Saint Gobain TM KK
Original Assignee
Toshiba Monofrax Co Ltd
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
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Publication date
Application filed by Toshiba Monofrax Co Ltd, Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan filed Critical Toshiba Monofrax Co Ltd
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は電鋳耐火物に関し、特にガラス溶融窯
の炉材として用いられるものである。 〔従来の技術〕 ガラス溶融窯の炉材としては溶融ガラスに対し
て高い耐食性が示すCr2O3を主成分とする電鋳耐
火物が用いられている。このような電鋳耐火物と
しては、例えばモノフラツクスK−3、モノフラ
ツクスE(東芝モノフラツクス社製商品名)が知
られている。 これらの電鋳耐火物は立方晶スピネル、アルミ
ナ・クロミア固溶体及びガラス質マトリツクスを
原料として製造される。そして、これらの組成を
モル%で表示すると以下のようなものである。す
なわち、モノフラツクスK−3はMgO16.3%、
Al2O362.2%、Cr2O319.7%、FeO1.9%ならびに
微量のSiO2、Na2O、CaO及びTiO2からなる。ま
た、モノフラツクスEはMgO24.8%、Al2O35.7
%、Cr2O364.8%、FeO4.7%ならびに微量の
SiO2、Na2Oからなる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、ガラス溶融窯の炉材といつてもガラ
スの性質や使用条件によつては要求される特性が
異なる。しかし、従来の電鋳耐火物ではこれらの
特性を全て満足することはできなかつた。 例えば、モノフラツクスK−3はソーダ石灰ガ
ラス窯の炉材としては、極めて長時間の使用に耐
えることができる。しかし、モノフラツクスK−
3は更に浸食性の強い硼珪酸ガラス(以下、Eガ
ラスと記す)に対しては耐食性が十分でない。こ
のため、Eガラス窯の炉材としては、Cr2O3含有
量がより高いモノフラツクスEが用いられてい
る。 また、近年、ガラスの電気溶融が普及し、この
ため炉材の電気抵抗は少なくとも溶融ガラスの電
気抵抗よりも高くなければならないという要件が
付加されるようになつてきた。ところが、モノフ
ラツクスEは電気抵抗が低いため、溶融ガラスの
電気抵抗が高い場合には上記の要件を満たせない
ことがある。 また、核燃料廃棄物のガラス固化に用いられる
ガラス溶融窯の炉材としては、モノフラツクスK
−3が最も優れていることが認められている。し
かし、ガラス固化の際にはガラス形成原料がスラ
リーとして装入されるため、ガラス溶融窯の炉材
は大きな熱衝撃が繰り返し受けることになる。こ
のため、モノフラツクスK−3でも耐スポーリン
グ性が十分であるとはいえず、耐スポーリング性
がより一層改善された電鋳耐火物が要望されてい
る。 本発明は上記問題点を解決するためになされた
ものであり、溶融ガラスに対する耐食性が高く、
高い電気抵抗を示し、しかも耐スポーリング性の
良好な電鋳耐火物を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段と作用〕 本願第1の発明の電鋳耐火物は、ROで表わさ
れる成分としてMgO、R2O3で表わされる成分と
してAl2O3及びCr2O3をそれぞれ含有し、MgO10
〜40モル%、R2O390〜60モル%からなり、
Al2O3/R2O3のモル比が0.2〜0.7であることを特
徴とするものである。 また、本願第2の発明の電鋳耐火物は、ROで
表わされる成分としてMgO及びMnO、PbO、
CuO又はBaOから選択される少なくとも1種、
R2O3で表わされる成分としてAl2O3及びCr2O3
それぞれ含有し、RO10〜40モル%、R2O390〜60
モル%からなり、MgO/ROのモル比が0.4以上、
Al2O3/R2O3のモル比が0.2〜0.7であることを特
徴とするものである。 このような本願第1及び第2の発明の電鋳耐火
物は、溶融ガラスに対する耐食性が高く、高い電
気抵抗を示し、しかも良好な耐スポーリング性を
示す。 本願第1及び第2の発明において、RO(本願
第1の発明ではMgOのみ)10〜40モル%、
R2O390〜60モル%と限定したのは、RO成分及び
R2O3成分の含有率が上記範囲をはずれると、準
安定な単斜晶スピネル固溶体が生成しにくくなつ
て電鋳耐火物の機械的強度の改善が認められなく
なり、特に耐スポーリング性等の改善が困難とな
るためである。 本願第1及び第2の発明において、Al2O3
R2O3のモル比を0.2〜0.7としたのは、このモル比
が0.2未満では高い電気抵抗を得ることができず、
一方0.7を超えると高い耐食性が得られないため
である。 本願第2の発明において、MgO/ROのモル比
を0.4以上としたのは、このモル比が0.4未満では
耐食性及び耐スポーリング性を改善することがで
きないためである。なお、本願第1の発明におい
ては、RO成分がMgOのみであるので、MgO/
ROのモル比は1.0となり、0.4以上という要件を
満たしている。 なお、本願第2の発明において、ROで表わさ
れる成分の25%以上は、高次酸化物又は硝酸塩の
形で添加することが望ましい。これは、高次酸化
物又は硝酸塩は、溶融時の電極炭素による環元作
用を抑制して、電鋳耐火物中での金属(金属Cr)
の生成を低減する作用を有し、金属に起因する電
鋳耐火物中での泡の発生を抑制することができる
ためである。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。 第1表に示す組成(重量%表示)を有する酸化
クロム、アルミナ及びマグネシアならびに市販品
(特級)の酸化マンガン、酸化鉛、酸化銅及び酸
化バリウムを原料として用いた。なお、第1表
中、酸化クロムは日本電工製80−A、アルミナは
住友アルミニウム精錬製A−21、マグネシアは宇
部化学製UBE−98である。 まず、これらの原料を第2表に示す配合割合
(モル%)となるように秤量した。第2表には、
MgO/ROのモル比及びAl2O3のモル比も併記す
る。次に、原料混合物を300kVA単相エル−型ア
ーク溶融炉を用いて常法に従つて溶融し、黒鉛板
で形成した鋳型に鋳造した。更に、鋳型をアルミ
ナ粉を用いて徐冷した後、100mm×300mm×400mm
の鋳造塊を得た。 得られた各鋳造塊について、以下のようにして
それぞれ被食速度、耐スポーリング性及び電気抵
抗を測定した。 被食速度 ダイヤモンドドリルコアにより各鋳造塊から
直径20mm×100mmの試料を採取し、1300℃で溶
融したEガラス中に720時間浸漬した後、ガラ
スラインの被食深さを測定し、24時間当りに換
算して被食速度(mm/day)を調べた。 耐スポーリング性 各鋳造塊から25mm×25mm×100mmの試料をそ
れぞれ5個づつ切出し、各々の試料について昇
温速度40℃/minで1200℃まで昇温して1時間
保持した後、炉外へ取り出して15分間放冷する
という急熱−急冷操作を1サイクルとしてこの
操作を繰返した。放冷時ごとに試料の亀裂に発
生状況を調べるとともに、剥落による重量減少
を測定した。そして、重量減少が最初の重量の
10%になつたサイクル数を求め、5試料の平均
値を計算して耐スポーリング性を評価する数値
とした。 電気抵抗 各鋳造塊から直径20mm×30mmの試料を切出
し、この試料に電流端子として白金箔、電圧端
子として白金線を取付け、1000℃において60
Hz、4Vの交流を印加して測定した。 以上の各試験の結果を第2表に併記する。な
お、第2表中参照例1はモノフラツクスK−3、
参照例2はモノフラツクスEについてのデータで
ある。また、比較例3では耐スポーリング性試験
の1サイクル目で多くのクラツクが発生し、耐ス
ポーリング性を評価する数値として意味のある数
値が求められなかつた。また、比較例5では溶融
物の粘性が高いため鋳造不能であり、被食速度の
測定及び耐スポーリング性試験は実施できなかつ
た。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to electrocast refractories, particularly those used as furnace materials for glass melting furnaces. [Prior Art] As a furnace material for a glass melting furnace, an electrocast refractory whose main component is Cr 2 O 3 , which exhibits high corrosion resistance against molten glass, is used. As such electrocast refractories, for example, Monoflux K-3 and Monoflux E (trade names manufactured by Toshiba Monoflux Corporation) are known. These electroformed refractories are manufactured using cubic spinel, alumina-chromia solid solution, and glassy matrix as raw materials. When these compositions are expressed in mol%, they are as follows. In other words, Monoflux K-3 contains 16.3% MgO,
It consists of 62.2% Al 2 O 3 , 19.7% Cr 2 O 3 , 1.9% FeO and trace amounts of SiO 2 , Na 2 O, CaO and TiO 2 . In addition, monoflux E has MgO24.8% and Al 2 O 3 5.7%.
%, Cr 2 O 3 64.8%, FeO 4.7% and trace amounts
Consists of SiO 2 and Na 2 O. [Problems to be Solved by the Invention] By the way, the required characteristics of the furnace material for a glass melting furnace vary depending on the properties of the glass and the usage conditions. However, conventional electroformed refractories have not been able to satisfy all of these characteristics. For example, Monoflux K-3 can withstand extremely long periods of use as a furnace material for soda-lime glass kilns. However, monoflux K-
No. 3 has insufficient corrosion resistance against borosilicate glass (hereinafter referred to as E glass), which is even more corrosive. For this reason, monoflux E, which has a higher Cr 2 O 3 content, is used as the furnace material for E glass kilns. Furthermore, in recent years, electric melting of glass has become widespread, and for this reason a requirement has been added that the electrical resistance of the furnace material must be at least higher than the electrical resistance of the molten glass. However, since Monoflux E has a low electrical resistance, it may not be able to meet the above requirements if the electrical resistance of the molten glass is high. Monoflux K is also used as a furnace material for glass melting furnaces used to vitrify nuclear fuel waste.
-3 is recognized as the best. However, during vitrification, the glass forming raw materials are charged as a slurry, so the furnace material of the glass melting kiln is repeatedly subjected to large thermal shocks. For this reason, even monoflux K-3 cannot be said to have sufficient spalling resistance, and there is a demand for electrocast refractories with further improved spalling resistance. The present invention was made to solve the above problems, and has high corrosion resistance against molten glass.
An object of the present invention is to provide an electroformed refractory that exhibits high electrical resistance and has good spalling resistance. [Means and effects for solving the problems] The electrocast refractory of the first invention of the present application contains MgO as a component represented by RO, and Al 2 O 3 and Cr 2 O 3 as components represented by R 2 O 3 . each containing MgO10
~40 mol%, R2O3 90-60 mol%,
It is characterized in that the molar ratio of Al 2 O 3 /R 2 O 3 is 0.2 to 0.7. In addition, the electrocast refractories of the second invention of the present application include MgO, MnO, PbO, and
At least one selected from CuO or BaO,
Contains Al2O3 and Cr2O3 as components represented by R2O3 , RO10-40 mol%, R2O3 90-60
MgO/RO molar ratio is 0.4 or more,
It is characterized in that the molar ratio of Al 2 O 3 /R 2 O 3 is 0.2 to 0.7. Such electroformed refractories of the first and second inventions of the present application have high corrosion resistance to molten glass, high electrical resistance, and good spalling resistance. In the first and second inventions of the present application, RO (only MgO in the first invention of the present application) 10 to 40 mol%,
R 2 O 3 was limited to 90 to 60 mol% because of the RO component and
If the content of the R 2 O 3 component is out of the above range, it becomes difficult to form a metastable monoclinic spinel solid solution, and no improvement in the mechanical strength of the electrocast refractory is observed, especially in terms of spalling resistance, etc. This is because it becomes difficult to improve. In the first and second inventions of the present application, Al 2 O 3 /
The reason why the molar ratio of R 2 O 3 is set to 0.2 to 0.7 is because high electrical resistance cannot be obtained if this molar ratio is less than 0.2.
On the other hand, if it exceeds 0.7, high corrosion resistance cannot be obtained. In the second invention of the present application, the reason why the MgO/RO molar ratio is set to 0.4 or more is because corrosion resistance and spalling resistance cannot be improved if this molar ratio is less than 0.4. In addition, in the first invention of the present application, since the RO component is only MgO, MgO/
The molar ratio of RO is 1.0, which satisfies the requirement of 0.4 or more. In addition, in the second invention of the present application, it is desirable that 25% or more of the component represented by RO be added in the form of a higher order oxide or nitrate. This is because higher-order oxides or nitrates suppress the ring element action caused by electrode carbon during melting, and prevent metal (metal Cr) in electrocast refractories.
This is because it has the effect of reducing the formation of bubbles in electrocast refractories caused by metals. [Examples] Examples of the present invention will be described below. Chromium oxide, alumina, and magnesia having the compositions shown in Table 1 (in weight percent), as well as commercially available (special grade) manganese oxide, lead oxide, copper oxide, and barium oxide were used as raw materials. In Table 1, the chromium oxide is 80-A manufactured by Nippon Denko, the alumina is A-21 manufactured by Sumitomo Aluminum Refining, and the magnesia is UBE-98 manufactured by Ube Chemical. First, these raw materials were weighed so as to have the blending ratios (mol %) shown in Table 2. In Table 2,
The molar ratio of MgO/RO and the molar ratio of Al 2 O 3 are also shown. Next, the raw material mixture was melted in a conventional manner using a 300 kVA single-phase L-type arc melting furnace, and cast into a mold made of a graphite plate. Furthermore, after slowly cooling the mold using alumina powder, 100mm x 300mm x 400mm
A cast ingot was obtained. For each of the obtained cast ingots, the corrosion rate, spalling resistance, and electrical resistance were measured as follows. Corrosion rate A sample with a diameter of 20 mm x 100 mm was taken from each cast ingot using a diamond drill core, and after immersing it in E-glass melted at 1300℃ for 720 hours, the depth of corrosion of the glass line was measured, and the corrosion depth was measured per 24 hours. The feeding rate (mm/day) was calculated by converting it into . Spalling resistance Five samples of 25 mm x 25 mm x 100 mm were cut out from each ingot, and each sample was heated to 1200°C at a heating rate of 40°C/min, held for 1 hour, and then removed from the furnace. This operation was repeated, with one cycle of rapid heating and cooling, in which the sample was taken out and allowed to cool for 15 minutes. Each time the sample was allowed to cool, the occurrence of cracks was examined, and the weight loss due to flaking was measured. And the weight loss is the initial weight
The number of cycles at which it reached 10% was determined, and the average value of the five samples was calculated and used as a value for evaluating spalling resistance. Electrical Resistance A sample with a diameter of 20 mm x 30 mm was cut from each cast ingot, and a platinum foil was attached as a current terminal and a platinum wire as a voltage terminal to this sample.
Measurements were made by applying Hz, 4V alternating current. The results of each of the above tests are also listed in Table 2. In addition, Reference Example 1 in Table 2 is Monoflux K-3,
Reference Example 2 is data for Monoflux E. Furthermore, in Comparative Example 3, many cracks occurred in the first cycle of the spalling resistance test, and no meaningful numerical value could be obtained for evaluating the spalling resistance. Furthermore, in Comparative Example 5, the molten material had a high viscosity and could not be cast, and therefore the corrosion rate measurement and spalling resistance test could not be conducted.

【表】【table】

【表】【table】

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明によれば、溶融ガラ
スに対する耐食性が高く、高い電気抵抗を示し、
しかも耐スポーリング性の良好な電鋳耐火物を提
供できるものである。
As detailed above, according to the present invention, the corrosion resistance against molten glass is high, the electrical resistance is high, and
Furthermore, it is possible to provide an electrocast refractory with good spalling resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係るMgO−Al2O3−Cr2O3
鋳耐火物の三成分系状態図、第2図は本発明の実
施例及び比較例の電鋳耐火物のAl2O3/R2O3のモ
ル比と被食速度との関係を示す特性図、第3図は
本発明の実施例及び比較例の電鋳耐火物の
Al2O3/R2O3のモル比と電気抵抗との関係を示す
特性図、第4図は本発明の実施例及び比較例の電
鋳耐火物のMgO/ROのモル比と被食速度及び耐
スポーリング性との関係を示す特性図、第5図は
本発明の他の実施例におけるMnOが高次酸化物
の形で添加された電鋳耐火物のMnO/ROのモル
比と電鋳耐火物中の金属Cr生成量との関係を示
す特性図である。
Figure 1 is a ternary phase diagram of the MgO-Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 electrocast refractories according to the present invention, and Figure 2 is the Al 2 phase diagram of the electrocast refractories of Examples and Comparative Examples of the present invention. A characteristic diagram showing the relationship between the molar ratio of O 3 /R 2 O 3 and the corrosion rate.
A characteristic diagram showing the relationship between the Al 2 O 3 /R 2 O 3 molar ratio and electrical resistance. Figure 4 shows the MgO/RO molar ratio and corrosion resistance of the electroformed refractories of Examples and Comparative Examples of the present invention. A characteristic diagram showing the relationship between speed and spalling resistance, Figure 5 shows the MnO/RO molar ratio of electroformed refractories in which MnO is added in the form of higher oxides in other embodiments of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship with the amount of metal Cr produced in electrocast refractories.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ROで表わされる成分としてMgO、R2O3
表わされる成分としてAl2O3及びCr2O3をそれぞ
れ含有し、MgO10〜40モル%、R2O390〜60モル
%からなり、Al2O3/R2O3のモル比が0.2〜0.7で
あることを特徴とする電鋳耐火物。 2 ROで表わされる成分としてMgO及びMnO、
PbO、CuO又はBaOから選択される少なくとも
1種、R2O3で表わされる成分としてAl2O3及び
Cr2O3をそれぞれ含有し、RO10〜40モル%、
R2O390〜60モル%からなり、MgO/ROのモル
比が0.4以上、Al2O3/R2O3のモル比が0.2〜0.7で
あることを特徴とする電鋳耐火物。 3 ROで表わされる成分の25%以上が高次酸化
物又は硝酸塩の形で添加されたことを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の電鋳耐火物。
[Scope of Claims] 1 Contains MgO as a component represented by RO, Al 2 O 3 and Cr 2 O 3 as a component represented by R 2 O 3 , MgO 10 to 40 mol%, R 2 O 3 90 to An electrocast refractory comprising 60 mol% of Al 2 O 3 /R 2 O 3 in a molar ratio of 0.2 to 0.7. 2 MgO and MnO as components represented by RO,
At least one selected from PbO, CuO or BaO, Al 2 O 3 and R 2 O 3 as a component
Contains Cr2O3 , RO10-40 mol%,
An electrocast refractory comprising 90 to 60 mol% of R 2 O 3 and having a MgO/RO molar ratio of 0.4 or more and an Al 2 O 3 /R 2 O 3 molar ratio of 0.2 to 0.7. 3. The electrocast refractory according to claim 2, wherein 25% or more of the component represented by RO is added in the form of a higher oxide or nitrate.
JP61129272A 1986-06-05 1986-06-05 Electrocasted refractories Granted JPS62288174A (en)

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