JPH0350151A - Refractory material - Google Patents

Refractory material

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JPH0350151A
JPH0350151A JP1064299A JP6429989A JPH0350151A JP H0350151 A JPH0350151 A JP H0350151A JP 1064299 A JP1064299 A JP 1064299A JP 6429989 A JP6429989 A JP 6429989A JP H0350151 A JPH0350151 A JP H0350151A
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magnesia
zirconia
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喜久雄 有賀
Takeo Kato
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Abstract

PURPOSE:To improve resistance to thermal spalling and penetration of slag and high-temp. strength by specifying the amts. of MgO, Al2O3 and ZrO2 as principal components and other remaining components and using spinel, periclase and zirconia. CONSTITUTION:This refractory material is made of an electromelted body having a compsn. consisting of 50-80% MgO, 5-45% Al2O3 and 5-45% ZrO2 as principal components and <=3% other remaining components such as SiO2 and Fe2O3. This electromelted refractory material is composed of spinel (MgO.Al2O3), periclase (MgO) and zirconia (ZrO2).

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は耐火材料に関し、さらに詳しくはマグネシア
を主体とした塩基性耐火物に用いられる電融垣火材料に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a refractory material, and more particularly to an fused fencing material used for a basic refractory mainly composed of magnesia.

(従来の技術) 従来、塩基性耐火物用の材料としては電融あるいは焼結
のマグネシア材料が一般に主体材料として用いられてい
る。このマグネシア材料の特徴は。
(Prior Art) Conventionally, electrofused or sintered magnesia materials have generally been used as the main material for basic refractories. What are the characteristics of this magnesia material?

0 長所 (a)  耐火性に富む、(融点2800’C)(b)
  塩基性スラグに対する溶解度が低い。
0 Advantages (a) Highly fire resistant (melting point 2800'C) (b)
Low solubility in basic slag.

に)短所 (a)  溶融スラブが容易に組織内に浸透する。) Disadvantages (a) The molten slab easily penetrates into the tissue.

(b)  高い熱膨張率を有しているため熱的な耐スポ
ーリング性が小さい。
(b) Since it has a high coefficient of thermal expansion, it has low thermal spalling resistance.

(C)  熱間強度が低い。(C) Low hot strength.

などの長所、短所を有していることである。It has advantages and disadvantages such as:

しかし、高耐熱性、高耐食性である優れた特性を有して
いるマグネシアも現在使用されているマグネシア材料で
はスラグが容易に組織内に浸透し変質層を生成するので i)層状亀裂の発生。
However, even though magnesia has excellent properties such as high heat resistance and high corrosion resistance, in the currently used magnesia materials, slag easily penetrates into the structure and forms a deteriorated layer, resulting in i) formation of laminar cracks.

旬 構造的スポーリングの発生。Occurrence of structural spalling.

蜀 耐熱スポーリング特性の更なる劣化。Shu: Further deterioration of heat-resistant spalling characteristics.

をひき起こし、本来の優れた特性を充分生かすことがで
きず、このマグネシア材料を用いた耐火物はより高い寿
命(耐用)の延長を計ることができないと共に表層に付
着物(スラグ及び地金)が多くでき、この付着物のため
に溶融金属に対して品質的に、また操業面でも悪い影響
が出ているのが現状である。
refractories using this magnesia material cannot achieve a higher service life (durability), and deposits (slag and metal) on the surface layer. At present, a large amount of deposits are formed, and this deposit has a negative effect on the quality of molten metal and on operations.

(発明が解決しようとする問題点) 現在のマグネシア材料の微構造はべりクレース結晶とこ
れをとりまく珪酸塩材によりマトリックスが形成されて
いる。このためペリクレース(Mgo)自体は2800
℃という高い融点を持ち、また塩基性スラグに対する高
い抵抗性を有しているが、マトリックス部を形成してい
る珪酸塩材が、■ 低融点材である。
(Problems to be Solved by the Invention) The microstructure of the current magnesia material is such that a matrix is formed by berclace crystals and a silicate material surrounding them. Therefore, Pericles (Mgo) itself is 2800
Although it has a high melting point of °C and high resistance to basic slag, the silicate material forming the matrix is a low melting point material.

■ スラグとの反応性が大きい。■Highly reactive with slag.

■ スラグの主成分との親和性が高いので容易にスラグ
浸透層を形成させる。
■ It has a high affinity with the main component of slag, so it easily forms a slag permeation layer.

などの特性を持つことにより組織の脆化、変質層の形成
をしやすく、生成する異層間部での亀裂の発生及び剥落
損傷が起き、これらを用いた塩基性耐火物を使用しても
安全な操業、素材特性を充分生かした長寿命かが計れず
、寿命が短くて終っている。そこでこの欠点を改善する
ために現在材料の高純度化及び高密度化を行っているが
充分な効果を見るまでには至っていないもので、これら
の欠点が改善されることが強く望まれている。
Due to these characteristics, the structure tends to become brittle and a deteriorated layer is formed, resulting in cracks and flaking damage at the interlayers, so it is safe to use basic refractories made of these materials. It is not possible to measure how long the product will last by taking full advantage of the proper operation and material properties, and the product's lifespan ends up being short. Therefore, efforts are currently being made to improve the purification and density of the material in order to improve this drawback, but this has not yet resulted in sufficient effects, and it is strongly desired that these drawbacks be improved. .

従ってこの発明は上記現状に鑑み、マグネシアの持つ高
耐熱性、高耐食性という優れた特性を生かした塩基性材
料を提供することを技術的課題とするものである。
Therefore, in view of the above-mentioned current situation, the technical object of the present invention is to provide a basic material that takes advantage of the excellent properties of magnesia, such as high heat resistance and high corrosion resistance.

(問題点を解決するための手段) この発明は前述のようなマグネシアの持つ高耐熱性、高
耐食性という特性を充分生かし、熱間特性の高いマグネ
シア質塩基性耐火材を得るため結合部(マトリックス部
)の構成変化を行い改善するものである。
(Means for Solving the Problems) This invention makes full use of the above-mentioned properties of magnesia, such as high heat resistance and high corrosion resistance, and aims to obtain a magnesia-based basic refractory material with high hot properties. This is an improvement by changing the structure of the

即ちこの発明の要旨は、MgO,AI、0.、ZrO2
の3成分を主体成分とした電融材料において、MgOが
50%〜80%、 Al2O,が5%〜45%。
That is, the gist of this invention is that MgO, AI, 0. , ZrO2
In the electric melting material mainly composed of the following three components, MgO is 50% to 80%, and Al2O is 5% to 45%.

ZrO,が5%〜45%でその他の残部成分が3%以下
とし、スピネル(MgO−AIto3) t /< 1
,1 クレース(MgO)及びジルコニア(ZrO,)
より構成されていることを特徴とする電融耐火材料であ
る。
ZrO, is 5% to 45%, other remaining components are 3% or less, and spinel (MgO-AIto3) t /< 1
,1 Crace (MgO) and Zirconia (ZrO,)
This is an fused refractory material characterized by being composed of:

MgO材とAl2O,材、ジルコニア(ZrO2)材を
用いて電気溶融することによりペリクレース(MgO)
の結晶間を構成している珪酸塩マトリックス材に替えM
gO・AI、03のスピネル及びジルコニア(Z r 
O2)材により形成させることにより、 (支) スラグの組織内浸透を小さくする。
Periclace (MgO) is produced by electrically melting MgO material, Al2O material, and zirconia (ZrO2) material.
M
gO・AI, 03 spinel and zirconia (Z r
(Support) By forming it with O2) material, the penetration of slag into the tissue is reduced.

(ロ)ペリクレース(MgO)、スピネル(M g 0
Atx O3) 、ジルコニア(ZrO,)と多結晶化
し、ペリクレース結晶をスピネル、Zr O、で結合さ
せることにより耐熱スポーリング性、耐構造的スポーリ
ング性を向上させることができる。
(b) Periclese (MgO), spinel (M g 0
By polycrystallizing AtxO3) with zirconia (ZrO, ) and bonding periclase crystals with spinel and ZrO, the heat spalling resistance and structural spalling resistance can be improved.

Q9  熱間特性を向上させることができる。Q9: Hot characteristics can be improved.

などマグネシア材の特性を生かし組織の強化が計れて従
来のマグネシア材の欠点を大幅に改善したものである。
By taking advantage of the characteristics of magnesia materials such as these, the structure has been strengthened, and the drawbacks of conventional magnesia materials have been greatly improved.

さらに詳しく述べると、マグネシア材(MgO)50%
〜80%、アルミナ材(A震20.)5%〜45%、ジ
ルコニア材、  (Z r Oz )を5%〜45%と
成し、その他の成分を3%以内に調整した材料を電気溶
融することによりペリクレースの結晶粒間を改善せしめ
た新規な優れたマグネシア質塩基性材料としたものであ
る。
To explain in more detail, 50% magnesia material (MgO)
~80%, alumina material (A seismic 20.) 5% ~ 45%, zirconia material, (ZrOz) 5% ~ 45%, and other components adjusted to within 3% are electrically melted. By doing so, we have created a new and excellent magnesia-based basic material that improves the intercrystalline spacing of periclase.

なお成分範囲の限定理由は次の通りである。The reason for limiting the range of ingredients is as follows.

■ マグネシア材 50%〜80% a)50%以下では耐火スラグ性(耐食性)が低くなる
■ Magnesia material 50% to 80% a) If it is less than 50%, the refractory slag property (corrosion resistance) will be low.

b)so%以上では組織改善度が小さい。b) The degree of tissue improvement is small at so% or more.

■ アルミナ材 5%〜45% a)  5%以内では改質効果が小さい。■ Alumina material 5% to 45% a) If it is less than 5%, the modification effect is small.

b) 45%以上であると耐食性面でMgO材の特質が
低下する。
b) If it is 45% or more, the characteristics of the MgO material will deteriorate in terms of corrosion resistance.

■ ジルコニア材 5%〜45% a)  5%以内では改質効果が小さい。■ Zirconia material 5% to 45% a) If it is less than 5%, the modification effect is small.

b) 45%以上となると耐食性の面でMgO材の特質
が低下する。
b) When the content exceeds 45%, the characteristics of the MgO material deteriorate in terms of corrosion resistance.

■ その他の成分が3%以内(但し、Cr、01を除<
 、 ) 5ixty A1203v Fe*Oze 
BzO3などその他の成分が3%以上含有すると組織の
脆化(熱間)及び耐食性、耐熱スポーリング性が低下す
るためである。
■ Other components within 3% (excluding Cr and 01)
, ) 5ixty A1203v Fe*Oze
This is because if other components such as BzO3 are contained in an amount of 3% or more, the structure becomes brittle (hot) and corrosion resistance and heat spalling resistance decrease.

(発明の効果) この発明の材料開発に当り、■Mg○−A120゜系及
び■MgO−ZrO2系の各2成分系の耐火材料につい
て夫々電気溶融材料を造り、基礎試験を行った結果、M
gO材にAl2O,材やZrO,を添加すると添加量が
10%〜50%の間で、(i)  耐熱スポーリング性
(Effects of the Invention) In developing the material of this invention, electric melting materials were made for two-component refractory materials of ■Mg○-A120° system and ■MgO-ZrO2 system, and basic tests were conducted.
When Al2O or ZrO is added to the gO material, the addition amount is between 10% and 50%, resulting in (i) heat spalling resistance.

(ii)  耐スラグ浸透性。(ii) Slag penetration resistance.

(a  熱間強度特性。(a Hot strength characteristics.

などが大きく改善されるが、この中でもAl2O3材の
添加は(@熱間強度特性、 (ii)耐スラグ浸透性の
向上に、またZrO2材の添加は(i)耐熱スポーリン
グ性、(@熱間強度特性の向上に夫々大きな向上が認め
られた。
Among these, the addition of Al2O3 material improves (@hot strength properties, (ii) slag penetration resistance, and the addition of ZrO2 material improves (i) heat spalling resistance, (@heat resistance). Significant improvements in inter-strength properties were observed in each case.

この結果から、本発明者らはMgO材に対してAt、0
3材及びZrO□材の二者を共に添加することにより耐
熱スポーリング性及び耐久ラグ浸透性も高め、構造的ス
ポーリング性を高めること及び熱間強度をより高める素
材開発を進めた結果、Mgo材50%〜80%、 At
20.材5%〜45%。
From this result, the present inventors found that At, 0
By adding both the ZrO□ material and the ZrO□ material, we improved the heat spalling resistance and durable lag permeability, and as a result of developing materials that further enhance the structural spalling resistance and hot strength, Mgo Material 50%~80%, At
20. Material 5% to 45%.

ZrO2材を5%〜45%とし、この3成分で97%以
上とすることにより大きな改善が得られた。
A significant improvement was obtained by setting the ZrO2 material at 5% to 45% and setting these three components at 97% or more.

次に実施例を挙げて詳記する。Next, a detailed description will be given with examples.

(実施例) 上記表1のマグネシア材、アルミナ材及びジルコニア材
を夫々の配合比率で秤量混合してアーク式電気炉で溶融
した。この溶湯を迅速分析で主成分を確認したのち、所
定の取鍋に傾注、固化させインゴットを得た。このイン
ゴットを所定の粒度に粉砕、整粒して供試材料を作製し
た。
(Example) The magnesia material, alumina material, and zirconia material shown in Table 1 above were weighed and mixed at their respective compounding ratios and melted in an electric arc furnace. After confirming the main components of this molten metal by rapid analysis, it was poured into a specified ladle and solidified to obtain an ingot. This ingot was crushed and sized to a predetermined particle size to prepare a test material.

次に各配合例とその品質特性について表2に記す。Next, Table 2 shows each formulation example and its quality characteristics.

以上の実施例に示すようにこの発明品のMgO材にAl
2O3材、ZrO2材を共に添加することによりペリク
レースの結晶粒界に■Hg 0−At、03(スピネル
)ZrO□(ジルコニア)で構成することによりMgO
材の塩基性スラグに対する高耐食性及び高耐熱性を損な
うことなく、短所である前記(a)スラグの容易浸透性
、(b)耐熱スポーリング性が小さい、(C)熱間強度
が低い、などの諸点を改善し、高耐熱スポーリング性、
耐スラグ浸透性及び熱間強度特性が非常に高めることが
でき、大きな改善効果をもたらす耐火材料を製造するこ
とができる。
As shown in the above examples, the MgO material of this invention has Al.
By adding both 2O3 material and ZrO2 material, ■ Hg 0-At, 03 (spinel) and ZrO□ (zirconia), MgO
Without impairing the high corrosion resistance to basic slag and high heat resistance of the material, the disadvantages mentioned above (a) easy penetration of slag, (b) low heat spalling resistance, (C) low hot strength, etc. Improved various points, high heat resistance and spalling resistance,
The slag penetration resistance and hot strength properties can be greatly enhanced, and a refractory material can be produced with great improvement effects.

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

第1図はスラグ浸食試験結果を示すスラグ浸透深さの図
表、第2図は同スラグ溶損量の図表、第3図は耐熱スポ
ーリング試験結果を示す耐熱スポーリング性の図表、第
4図は実施例(9)本発明品の組織例の顕微鏡写真、第
5図は実施例(9)本発明品の鉱物組成例のX線回折図
表である。 第 図 4g 昭 第 工 悶 第 図 第 図 (Jl!l返し回数) 1゜ 事件の表示 平成1年 特  許 願 第6≠29q号 λ 3゜ 発明の名称 耐火材料 補正をする者 事件との関係 特許出願人 4゜ 代 氏 名(名称)東京窯業株式会社 代表者 牛 込  進   (外1名)理  人〒45
≦ 住 所 名古屋市熱田区沢上−丁目/番10号7゜ 補正の対象 明細書中図面の簡単な説明の欄中第4図の記載を下記の
通り補正する。 記 「第4図は実施例 (9) 本発明品の組織例の顕微 鋺図、 」
Figure 1 is a chart of slag penetration depth showing the results of a slag erosion test, Figure 2 is a chart of slag erosion amount, Figure 3 is a chart of heat resistance spalling property showing the results of a heat resistance spalling test, and Figure 4 is a chart of heat resistance spalling property showing the results of a heat resistance spalling test. is a microscopic photograph of an example of the structure of the product of the present invention in Example (9), and FIG. 5 is an X-ray diffraction chart of an example of the mineral composition of the product of the present invention in Example (9). Figure 4g Showa No. 1 engineering figure Figure (Jl!l return number) 1゜Indication of the case 1999 Patent Application No. 6≠29qλ 3゜Relationship with the person who amends the name of the invention as fireproof material Patent Applicant 4th name Name: Tokyo Ceramics Co., Ltd. Representative Susumu Ushigome (1 other person) Administrator Address: 45
≦ Address: No. 10, Sawagami-chome, Atsuta-ku, Nagoya City, 7° The description of Figure 4 in the brief description of the drawings column in the specification to be amended is amended as follows. ``Figure 4 is a microscopic diagram of an example of the structure of the product of the present invention in Example (9).''

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  MgO,Al_2O_3,ZrO_2の3成分を主体
成分とした電融材料において、MgOが50%〜80%
,Al_2O_3が5%〜45%,ZrO_2が5%〜
45%でその他の残部成分が3%以下とし、スピネル(
MgO・Al_2O_3),ペリクレース(MgO)及
びジルコニア(ZrO_2)より構成されていることを
特徴とする電融耐火材料。
In an electric melt material whose main components are MgO, Al_2O_3, and ZrO_2, MgO accounts for 50% to 80%.
, Al_2O_3 from 5% to 45%, ZrO_2 from 5% to
45% and other remaining components are 3% or less, spinel (
An electrofused refractory material characterized by being composed of MgO・Al_2O_3), periclase (MgO), and zirconia (ZrO_2).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100305567B1 (en) * 1998-12-19 2001-10-17 홍상복 Refractory compositions of MgO-Al203-Fe203-Zr02 with high thermal spalling resistance and chemical wear resistance
JP2010519168A (en) * 2007-02-28 2010-06-03 リフラクトリー・インテレクチュアル・プロパティー・ゲー・エム・ベー・ハー・ウント・コ・カーゲー Products for molten cast refractories

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