JPH05238804A - 非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方法 - Google Patents
非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方法Info
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- JPH05238804A JPH05238804A JP4072699A JP7269992A JPH05238804A JP H05238804 A JPH05238804 A JP H05238804A JP 4072699 A JP4072699 A JP 4072699A JP 7269992 A JP7269992 A JP 7269992A JP H05238804 A JPH05238804 A JP H05238804A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明に基く、非鉄金属熔湯浸漬用セラミック
ス成形体の製造方法は、次の工程からなる。粉状乃至粒
状の耐火セラミックスとシリカゾルとを混合して泥漿と
し、この泥漿に少なくとも含水アルコールを添加して混
合して型に充填し、前記シリカゾルをゲル化させてグリ
ーン成形体とする。このグリーン成形体を乾燥してから
予備焼成を行い、更に窒素ガス雰囲気中で予備焼成の温
度よりも高温で焼成する。 【効果】予備焼成により、シリカゲル中のエチルシリケ
ートが、α−石英からβ−石英を経てトリディマイトと
クリストバライトとの混合体に変態して原料セラミック
スに対して結合作用を生じ、更に窒素雰囲気中での高温
の本焼成によって焼成が促進される。かくして、予備焼
成によって気孔率が低下すると共に、機械的強度が改善
される。
ス成形体の製造方法は、次の工程からなる。粉状乃至粒
状の耐火セラミックスとシリカゾルとを混合して泥漿と
し、この泥漿に少なくとも含水アルコールを添加して混
合して型に充填し、前記シリカゾルをゲル化させてグリ
ーン成形体とする。このグリーン成形体を乾燥してから
予備焼成を行い、更に窒素ガス雰囲気中で予備焼成の温
度よりも高温で焼成する。 【効果】予備焼成により、シリカゲル中のエチルシリケ
ートが、α−石英からβ−石英を経てトリディマイトと
クリストバライトとの混合体に変態して原料セラミック
スに対して結合作用を生じ、更に窒素雰囲気中での高温
の本焼成によって焼成が促進される。かくして、予備焼
成によって気孔率が低下すると共に、機械的強度が改善
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属熔湯浸漬用セ
ラミックス成形体の製造方法に関する。
ラミックス成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】非鉄金属の熔湯、例えばアルミニウム合金
の熔湯を加熱するのに、発熱体を内蔵する浸漬管を熔湯
に浸漬し、発熱体に通電する所謂直接加熱方式が、熱効
率が高いことから採用されるようになってきている。
の熔湯を加熱するのに、発熱体を内蔵する浸漬管を熔湯
に浸漬し、発熱体に通電する所謂直接加熱方式が、熱効
率が高いことから採用されるようになってきている。
【０００３】浸漬管の材料としては、耐火性セラミック
スが用いられ、特に、粗粒の炭化珪素(SiC) 及び／又は
窒化珪素(Si3N4) からなる焼成体が用いられている。
スが用いられ、特に、粗粒の炭化珪素(SiC) 及び／又は
窒化珪素(Si3N4) からなる焼成体が用いられている。
【０００４】この浸漬管を構成するセラミックスは、ポ
ーラスであるため、気孔中に熔融金属が浸透し易く、寿
命が短いという問題が在る。そこで、緻密なSi3N4 又は
Si3N 4 のSiの一部がAl2O3 で置換されたもの（商品名サ
イアロン）からなる浸漬管を使用することが考えられる
が、緻密なセラミックスからなる浸漬管は、熔融金属が
浸透し難く、寿命が長いものの、極めて高価であるため
コスト高になり、特殊の分野でしか使用できない。
ーラスであるため、気孔中に熔融金属が浸透し易く、寿
命が短いという問題が在る。そこで、緻密なSi3N4 又は
Si3N 4 のSiの一部がAl2O3 で置換されたもの（商品名サ
イアロン）からなる浸漬管を使用することが考えられる
が、緻密なセラミックスからなる浸漬管は、熔融金属が
浸透し難く、寿命が長いものの、極めて高価であるため
コスト高になり、特殊の分野でしか使用できない。
【０００５】アルミニウム合金熔湯の加熱を例に挙げて
セラミックス製浸漬管の寿命を説明すると、次の通りで
ある。
セラミックス製浸漬管の寿命を説明すると、次の通りで
ある。
【０００６】図14に模式的に示すように、アルミニウム
合金熔湯24の表面24ａ付近では、浸漬管31の外周面31ａ
から熔融アルミニウム合金24がセラミックス粒子32間の
気孔33中に浸透すると共に、大気も同様に浸透する。
合金熔湯24の表面24ａ付近では、浸漬管31の外周面31ａ
から熔融アルミニウム合金24がセラミックス粒子32間の
気孔33中に浸透すると共に、大気も同様に浸透する。
【０００７】浸透した熔融アルミニウム合金24中のアル
ミニウムは、同様に浸透した大気35中の酸素と反応し、
次式に従ってアルミナ（Al2O3)を生成する。４Al＋３O2
→２Al2O3
ミニウムは、同様に浸透した大気35中の酸素と反応し、
次式に従ってアルミナ（Al2O3)を生成する。４Al＋３O2
→２Al2O3
【０００８】アルミニウムはアルミナになるときに体積
膨張を起こし、これによって矢印のような力が働き、亀
裂が発生する。亀裂が発生すると、図15に示すように、
亀裂36に沿って更に熔融アルミニウム合金と大気とが浸
透する。図中、37は亀裂中に生成したアルミナ、25は浸
漬管表面に付着したアルミナである。
膨張を起こし、これによって矢印のような力が働き、亀
裂が発生する。亀裂が発生すると、図15に示すように、
亀裂36に沿って更に熔融アルミニウム合金と大気とが浸
透する。図中、37は亀裂中に生成したアルミナ、25は浸
漬管表面に付着したアルミナである。
【０００９】このように、熔融アルミニウム合金浸透→
アルミナ生成→亀裂発生→熔融アルミニウム合金浸透→
アルミナ生成→亀裂発生→………というサイクルが繰り
返されることにより、亀裂36は浸漬管内周面に到達する
ことになって遂には浸漬管が破壊するに至る。
アルミナ生成→亀裂発生→熔融アルミニウム合金浸透→
アルミナ生成→亀裂発生→………というサイクルが繰り
返されることにより、亀裂36は浸漬管内周面に到達する
ことになって遂には浸漬管が破壊するに至る。
【００１０】このような問題は、熔湯加熱用浸漬管のほ
か、セラミックス製熱電対保護管や滓取り等の熔湯浸漬
用器具等にも同様に存する。
か、セラミックス製熱電対保護管や滓取り等の熔湯浸漬
用器具等にも同様に存する。
【００１１】
【発明の目的】上記の問題は、セラミックス成形体の気
孔率を低下させかつ機械的強度を改善することによって
解消されることが容易に理解できる。即ち、本発明は、
気孔率が低くて機械的強度に優れる非鉄金属熔湯浸漬用
セラミックス成形体の製造方法を提供することを目的と
している。
孔率を低下させかつ機械的強度を改善することによって
解消されることが容易に理解できる。即ち、本発明は、
気孔率が低くて機械的強度に優れる非鉄金属熔湯浸漬用
セラミックス成形体の製造方法を提供することを目的と
している。
【００１２】
【発明の構成】本発明は、粉状乃至粒状の耐火セラミッ
クス（例えばSiC やSi3N4 等）とシリカゾルとを混合し
て泥漿とする第一の混合工程と、前記泥漿に少なくとも
含水アルコールを添加して混合する第二の混合工程と、
前記の含水アルコールが添加された泥漿を型に充填し、
前記シリカゾルをゲル化させてグリーン成形体とする成
形工程と、前記グリーン成形体を乾燥する乾燥工程と、
乾燥済みの前記成形体を焼成（大気中にて可、温度は例
えば1100℃程度) して予備焼成体とする一次焼成工程
と、前記予備焼成体を、窒素雰囲気中で、前記一次焼成
工程の焼成温度よりも高温（例えば1600℃程度）で焼成
する二次焼成工程とを有する、非鉄金属熔湯浸漬用セラ
ミックス成形体の製造方法に係る。
クス（例えばSiC やSi3N4 等）とシリカゾルとを混合し
て泥漿とする第一の混合工程と、前記泥漿に少なくとも
含水アルコールを添加して混合する第二の混合工程と、
前記の含水アルコールが添加された泥漿を型に充填し、
前記シリカゾルをゲル化させてグリーン成形体とする成
形工程と、前記グリーン成形体を乾燥する乾燥工程と、
乾燥済みの前記成形体を焼成（大気中にて可、温度は例
えば1100℃程度) して予備焼成体とする一次焼成工程
と、前記予備焼成体を、窒素雰囲気中で、前記一次焼成
工程の焼成温度よりも高温（例えば1600℃程度）で焼成
する二次焼成工程とを有する、非鉄金属熔湯浸漬用セラ
ミックス成形体の製造方法に係る。
【００１３】
【発明の作用効果及び具体的態様】シリカゾルはポリ珪
酸エステルの５量体（以下エチルシリケートと呼ぶ） 1
00容量部、ピペリジン１容量部、ジシクロヘキシルアミ
ン１容量部、水１容量部からなる。原料セラミックス
（粗粒SiC とSi3N4)とシリカゾルを混合してなる泥漿を
振動をかけながら型に流し込み、流し込み終了後上蓋を
セットし約５kg/cm2の圧縮空気を中子に被せたラバーに
通して約30分間加圧する（図11、図12参照）。
酸エステルの５量体（以下エチルシリケートと呼ぶ） 1
00容量部、ピペリジン１容量部、ジシクロヘキシルアミ
ン１容量部、水１容量部からなる。原料セラミックス
（粗粒SiC とSi3N4)とシリカゾルを混合してなる泥漿を
振動をかけながら型に流し込み、流し込み終了後上蓋を
セットし約５kg/cm2の圧縮空気を中子に被せたラバーに
通して約30分間加圧する（図11、図12参照）。
【００１４】上記シリカゾルがセラミックス成形体中で
結合剤として機能するのは、次のような過程によるもの
と考えられる。エチルシリケートは次の様な構造を有す
る。 次に含水アルコールはメチルアルコールと水を容積比で
10：１のものを上記シリカゾルに対して同容積添加す
る。
結合剤として機能するのは、次のような過程によるもの
と考えられる。エチルシリケートは次の様な構造を有す
る。 次に含水アルコールはメチルアルコールと水を容積比で
10：１のものを上記シリカゾルに対して同容積添加す
る。
【００１５】原料セラミックス（粗粒SiC とSi3N4)に対
する割合はシリカゾル及び含水アルコールともに原料10
0g当たり各々約７〜10cc添加する。シリカゾルと含水ア
ルコールの反応により、エチルシリケートの中のかなり
のエトキシ基がOH基に置換される（理論加水分解率83
％）。上記OH基による水素結合が進行すると、ゲル化が
進行し成形体のグリーン強度が高くなる。
する割合はシリカゾル及び含水アルコールともに原料10
0g当たり各々約７〜10cc添加する。シリカゾルと含水ア
ルコールの反応により、エチルシリケートの中のかなり
のエトキシ基がOH基に置換される（理論加水分解率83
％）。上記OH基による水素結合が進行すると、ゲル化が
進行し成形体のグリーン強度が高くなる。
【００１６】本成形過程に於いて中心の中子にかぶせた
ラバーを通して、約30分間加圧( ５kg/cm2圧縮空気）し
余分なシリカゾルや含水アルコールを搾り出す。次に乾
燥工程で水やアルコールを揮発除去し乾膠体（キセロゲ
ル）となる。一般にSiC やSi3N4 セラミックスの焼成は
N2雰囲気による常圧焼成や加圧焼成によることが多い
が、本製品の焼成に於いて次の２段焼成を採用し、気孔
率を低減することができた。即ち大気雰囲気で1100℃予
備焼成を行い、エチルシリケートを以下の反応により原
料セラミックスに対して結合作用を生じさせる。
ラバーを通して、約30分間加圧( ５kg/cm2圧縮空気）し
余分なシリカゾルや含水アルコールを搾り出す。次に乾
燥工程で水やアルコールを揮発除去し乾膠体（キセロゲ
ル）となる。一般にSiC やSi3N4 セラミックスの焼成は
N2雰囲気による常圧焼成や加圧焼成によることが多い
が、本製品の焼成に於いて次の２段焼成を採用し、気孔
率を低減することができた。即ち大気雰囲気で1100℃予
備焼成を行い、エチルシリケートを以下の反応により原
料セラミックスに対して結合作用を生じさせる。
【００１７】昇温の過程で三方晶系のα−石英が六方晶
系のβ−石英に変り、予備焼成の温度で六方晶系のトリ
ディマイトと等軸晶系のクリストバライトとに変態す
る。セラミックス粒子を構成するSiC 及びSi3N4 はいず
れも六方晶系であり、これら粒子が同じ結晶構造のトリ
ディマイトを介して互に強固に結合して機械的強度が改
善される。また、セラミックス粒子とトリディマイトと
の反応生成物によって気孔の一部が埋められ、気孔率が
低下すると考えられる。
系のβ−石英に変り、予備焼成の温度で六方晶系のトリ
ディマイトと等軸晶系のクリストバライトとに変態す
る。セラミックス粒子を構成するSiC 及びSi3N4 はいず
れも六方晶系であり、これら粒子が同じ結晶構造のトリ
ディマイトを介して互に強固に結合して機械的強度が改
善される。また、セラミックス粒子とトリディマイトと
の反応生成物によって気孔の一部が埋められ、気孔率が
低下すると考えられる。
【００１８】そして、窒素雰囲気で1600℃で本焼成を行
い、さらに焼成を促進する。従来の窒素雰囲気焼成を行
う前に、大気雰囲気による予備焼成を取り入れることに
より、気孔率は24％から17％迄改善される。
い、さらに焼成を促進する。従来の窒素雰囲気焼成を行
う前に、大気雰囲気による予備焼成を取り入れることに
より、気孔率は24％から17％迄改善される。
【００１９】この予備焼成の効果は以下の様に考えられ
る。 SiC 、Si3N4 の粒子表面が酸化し、SiO2がコートした
形となり、次の本焼成段階での焼成を促進する。 バインダーであるシリカゾル中のエチルシリケートに
よる細かい網目状の連結構造を持つシリカボンドが充分
結晶化し、本焼成の還元雰囲気でも焼成を促進する助剤
として機能する。
る。 SiC 、Si3N4 の粒子表面が酸化し、SiO2がコートした
形となり、次の本焼成段階での焼成を促進する。 バインダーであるシリカゾル中のエチルシリケートに
よる細かい網目状の連結構造を持つシリカボンドが充分
結晶化し、本焼成の還元雰囲気でも焼成を促進する助剤
として機能する。
【００２０】表１に示すような、粉状乃至粒状のセラミ
ックスを２通りに配合した混合物を用意し、これら混合
物 100重量部に対してシリカゾル及びアルコール水溶液
（メチルアルコール：水が容積比で10：１）を夫々 7.6
重量部、 8.6重量部、 9.6重量部添加し、充分に混合し
て泥漿とした。
ックスを２通りに配合した混合物を用意し、これら混合
物 100重量部に対してシリカゾル及びアルコール水溶液
（メチルアルコール：水が容積比で10：１）を夫々 7.6
重量部、 8.6重量部、 9.6重量部添加し、充分に混合し
て泥漿とした。
【００２１】 註）酸化防止剤はFe−Siを主体とし、小量の CaO及び M
oOを含む粉末である。Al2O3 微粒子は焼成助剤である。
oOを含む粉末である。Al2O3 微粒子は焼成助剤である。
【００２２】これら泥漿を、金型に充填し、圧縮成形し
角柱状グリーン試験片とした。図１は成形に使用した金
型を示し、同図(a) は外型の平面図、同図(b) は成形の
要領を示す断面図である。
角柱状グリーン試験片とした。図１は成形に使用した金
型を示し、同図(a) は外型の平面図、同図(b) は成形の
要領を示す断面図である。
【００２３】図１(b) に示すように、枠状の外型２内に
下側から下側内型３Ａを挿入し、その上に吸湿紙４を載
せ、下側内型３Ａを定盤６上に載置する。外型２内の吸
湿紙４上に泥漿１を注入し、その上にラバー５及び上側
内型３Ｂをこの順にセットする。バイブレータ（図示せ
ず）によって定盤６に振動を与えて泥漿１を沈降させな
がら油圧プレス（図示せず）によって上側内型３Ｂを押
し、泥漿１を成形する。成形圧は５kgf/cm2 、10kgf/cm
2 、20kgf/cm2 、30kgf/cm2 として気孔率を変化させる
ようにした。グリーンの試験片の寸法は、長さＬが 150
mm、幅Ｗが20mm、厚さＴが10mmである。
下側から下側内型３Ａを挿入し、その上に吸湿紙４を載
せ、下側内型３Ａを定盤６上に載置する。外型２内の吸
湿紙４上に泥漿１を注入し、その上にラバー５及び上側
内型３Ｂをこの順にセットする。バイブレータ（図示せ
ず）によって定盤６に振動を与えて泥漿１を沈降させな
がら油圧プレス（図示せず）によって上側内型３Ｂを押
し、泥漿１を成形する。成形圧は５kgf/cm2 、10kgf/cm
2 、20kgf/cm2 、30kgf/cm2 として気孔率を変化させる
ようにした。グリーンの試験片の寸法は、長さＬが 150
mm、幅Ｗが20mm、厚さＴが10mmである。
【００２４】これらグリーンの試験片を、約 120時間
（５日間自然乾燥後）図２(a) に示すように、大気中で
９時間かけて1100℃に昇温し（この昇温過程でも一部乾
燥がなされる。) 、この温度に１時間保持し、放冷して
９時間かけて略室温に降温し、予備焼成を行った。次
に、図２(b) に示すように、予備焼成済の試験片を真空
中で２時間かけて1190℃に昇温し、この温度に30分保持
し、この保持中に窒素を導入して窒素雰囲気とする。次
に 1.5時間かけて1600℃に昇温し、この温度に１時間保
持してから放冷する。このような焼成によって試験片を
完全に焼成した。
（５日間自然乾燥後）図２(a) に示すように、大気中で
９時間かけて1100℃に昇温し（この昇温過程でも一部乾
燥がなされる。) 、この温度に１時間保持し、放冷して
９時間かけて略室温に降温し、予備焼成を行った。次
に、図２(b) に示すように、予備焼成済の試験片を真空
中で２時間かけて1190℃に昇温し、この温度に30分保持
し、この保持中に窒素を導入して窒素雰囲気とする。次
に 1.5時間かけて1600℃に昇温し、この温度に１時間保
持してから放冷する。このような焼成によって試験片を
完全に焼成した。
【００２５】これらの試験片について、見掛気孔率の測
定及び室温における抗折試験を行った。見掛気孔率の測
定は、「耐火物工学」（昭和49年１月５日 技報堂発
行）の143〜144 頁に記載された方法によった。即ち、
見掛気孔率は、 見掛気孔率（％）＝｛（W3−W1)/ (W3−W2) ｝×100 によって表される数値である。ここで、W1は試料の乾燥
状態の重量、W2は試料を水中で３時間煮沸し、室温に冷
却してから水中に吊して秤量した重量、W3はこの飽水試
料を水中から引上げ、表面の過剰水分を湿布で拭い去っ
て秤量した重量である。式中の分子は開放気孔の容積
を、同分母は密閉、開放両気孔を含む試料の容積を夫々
表している。
定及び室温における抗折試験を行った。見掛気孔率の測
定は、「耐火物工学」（昭和49年１月５日 技報堂発
行）の143〜144 頁に記載された方法によった。即ち、
見掛気孔率は、 見掛気孔率（％）＝｛（W3−W1)/ (W3−W2) ｝×100 によって表される数値である。ここで、W1は試料の乾燥
状態の重量、W2は試料を水中で３時間煮沸し、室温に冷
却してから水中に吊して秤量した重量、W3はこの飽水試
料を水中から引上げ、表面の過剰水分を湿布で拭い去っ
て秤量した重量である。式中の分子は開放気孔の容積
を、同分母は密閉、開放両気孔を含む試料の容積を夫々
表している。
【００２６】試験結果は表２、表３及び図３〜図６に示
す通りである。これらの図中、Ｋを付した数字は、成形
時の成形圧(kgf/cm2) を示す。なお、これらの表及び図
には、比較のため、予備焼成の工程を省略し、その他は
前記と同様にして作製した試験片（比較例）について、
同様の試験を行った結果が併記してある。
す通りである。これらの図中、Ｋを付した数字は、成形
時の成形圧(kgf/cm2) を示す。なお、これらの表及び図
には、比較のため、予備焼成の工程を省略し、その他は
前記と同様にして作製した試験片（比較例）について、
同様の試験を行った結果が併記してある。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】 註）実施例１のデータは、Ｎ＝２ それ以外は、Ｎ＝１ 括弧内は平均値
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】 註）実施例のデータは、Ｎ＝２ それ以外は、Ｎ＝１ 括弧内は平均値
【００３５】表２、表３のデータから見掛気孔率と抗折
力との相関関係をグラフにすると図７に示す通りとな
り、両者の間には負の相関係が明らかに認められる。
力との相関関係をグラフにすると図７に示す通りとな
り、両者の間には負の相関係が明らかに認められる。
【００３６】また、図３〜図６から次のことが理解でき
る。
る。
【００３７】前記のバインダ（シリカゾル）添加量３水
準、成形圧４水準の範囲内では、これら因子の見掛気孔
率及び抗折力に及ぼす影響は明らかには認められない。
準、成形圧４水準の範囲内では、これら因子の見掛気孔
率及び抗折力に及ぼす影響は明らかには認められない。
【００３８】他方、セラミックス配合２水準及び予備焼
成工程の有無（実施例、比較例）に関しては、見掛気孔
率及び抗折力に及ぼす影響が明らかに認められる。即
ち、配合２は配合１に対して粗粒配合量を減少し、この
減少分だけ微粒のSi3N4 、Al2O3 を配合している（表１
参照）のであるが、微粒セラミックスの配合によって見
掛気孔率、抗折力共に改善されている。また、実施例の
予備焼成を施すことにより、見掛気孔率が低下し、抗折
力が上昇している。
成工程の有無（実施例、比較例）に関しては、見掛気孔
率及び抗折力に及ぼす影響が明らかに認められる。即
ち、配合２は配合１に対して粗粒配合量を減少し、この
減少分だけ微粒のSi3N4 、Al2O3 を配合している（表１
参照）のであるが、微粒セラミックスの配合によって見
掛気孔率、抗折力共に改善されている。また、実施例の
予備焼成を施すことにより、見掛気孔率が低下し、抗折
力が上昇している。
【００３９】上記の因子による見掛気孔率及び抗折力改
善の効果を表２、表３の総平均値から求めて要約する
と、図８、図９が得られる。
善の効果を表２、表３の総平均値から求めて要約する
と、図８、図９が得られる。
【００４０】＜見掛気孔率＞配合１にあっては、予備焼
成を施す（実施例１）ことにより、予備焼成無し（比較
例１）に対して24.2％から19.5％に低下し、約19／100
改善されている。配合２にあっては、予備焼成を施す
（実施例２）ことにより、予備焼成無し（比較例２）に
対して24.1％から16.8％に低下し、約31／100 改善され
ている。配合１で予備焼成無し（比較例１）に対して配
合２で予備焼成を施す（実施例２）ことにより、24.2％
から16.8％に低下し、約30／100 改善されている。
成を施す（実施例１）ことにより、予備焼成無し（比較
例１）に対して24.2％から19.5％に低下し、約19／100
改善されている。配合２にあっては、予備焼成を施す
（実施例２）ことにより、予備焼成無し（比較例２）に
対して24.1％から16.8％に低下し、約31／100 改善され
ている。配合１で予備焼成無し（比較例１）に対して配
合２で予備焼成を施す（実施例２）ことにより、24.2％
から16.8％に低下し、約30／100 改善されている。
【００４１】＜抗折力＞配合１にあっては、予備焼成を
施す（実施例１）ことにより、予備焼成無し（比較例
１）に対して83.8kgf/cm2 から129.4kgf/cm2に上昇し、
約54／100 改善されている。配合２にあっては、予備焼
成を施す（実施例２）ことにより、予備焼成無し（比較
例２）に対して126.2kgf/cm2から179.5kgf/cm2に上昇
し、約42／100 改善されている。配合１で予備焼成無し
（比較例１）に対して配合２で予備焼成を施す（実施例
２）ことにより、83.8kgf/cm2 から179.5kgf/cm2に上昇
し、約114/100 （２倍以上に）改善されている。
施す（実施例１）ことにより、予備焼成無し（比較例
１）に対して83.8kgf/cm2 から129.4kgf/cm2に上昇し、
約54／100 改善されている。配合２にあっては、予備焼
成を施す（実施例２）ことにより、予備焼成無し（比較
例２）に対して126.2kgf/cm2から179.5kgf/cm2に上昇
し、約42／100 改善されている。配合１で予備焼成無し
（比較例１）に対して配合２で予備焼成を施す（実施例
２）ことにより、83.8kgf/cm2 から179.5kgf/cm2に上昇
し、約114/100 （２倍以上に）改善されている。
【００４２】以下、熔融非鉄金属加熱用浸漬管の製造に
本発明を適用した例について説明する。
本発明を適用した例について説明する。
【００４３】先ず、図10に示すように、台15上に、２分
割されたダイ12Ａ、12Ｂとラバーの袋14を被せたコア13
とをセットして型11とし、キャビティ18を形成する。
割されたダイ12Ａ、12Ｂとラバーの袋14を被せたコア13
とをセットして型11とし、キャビティ18を形成する。
【００４４】次に、所定配合（例えば表１の配合２）の
セラミックス混合物 100重量部に対してシリカゲル及び
アルコール水溶液（メチルアルコール：水が容積比で1
0：１）を夫々 8.6重量部添加し、充分に混合して泥漿
とした。
セラミックス混合物 100重量部に対してシリカゲル及び
アルコール水溶液（メチルアルコール：水が容積比で1
0：１）を夫々 8.6重量部添加し、充分に混合して泥漿
とした。
【００４５】そして、直ちに、図11に示すように所定量
の泥漿19をキャビティ18に注入する。この注入に際して
は、泥漿がキャビティ中に確実に充填されるよう、型11
に振動を与える。
の泥漿19をキャビティ18に注入する。この注入に際して
は、泥漿がキャビティ中に確実に充填されるよう、型11
に振動を与える。
【００４６】次に図12に示すように、型11の上部開口
（充填口）に上蓋20を被せ、これをボルトで分割型12
Ａ、12Ｂに固定し、次いで台15の貫通孔15ａから、コア
13の空気導通孔13ａ及び空気導通孔13ａから分岐する多
数の分岐孔13ｂを経由して５kg/cm2の圧縮空気を送り込
み、袋14を脹らませて泥漿19を30分間加圧しながら泥漿
19を固化させる。
（充填口）に上蓋20を被せ、これをボルトで分割型12
Ａ、12Ｂに固定し、次いで台15の貫通孔15ａから、コア
13の空気導通孔13ａ及び空気導通孔13ａから分岐する多
数の分岐孔13ｂを経由して５kg/cm2の圧縮空気を送り込
み、袋14を脹らませて泥漿19を30分間加圧しながら泥漿
19を固化させる。
【００４７】図12には、泥漿中のエチルシリケートの加
水分解が進行してゲル化し、固化してなるグリーンの有
底チューブ16が示されている。次に、圧縮空気の供給を
停止し、上蓋20を外し、グリーンの有底チューブ16をダ
イ12Ａ、12Ｂに内蔵した儘昇降機によって引上げてコア
13及び袋14から抜き出す。この抜き出しを容易にするた
め、袋14の表面に予めグリースを塗布しておく。次い
で、ダイ12Ａ、12Ｂを離間させ、グリーンの有底チュー
ブ16を取り出す。
水分解が進行してゲル化し、固化してなるグリーンの有
底チューブ16が示されている。次に、圧縮空気の供給を
停止し、上蓋20を外し、グリーンの有底チューブ16をダ
イ12Ａ、12Ｂに内蔵した儘昇降機によって引上げてコア
13及び袋14から抜き出す。この抜き出しを容易にするた
め、袋14の表面に予めグリースを塗布しておく。次い
で、ダイ12Ａ、12Ｂを離間させ、グリーンの有底チュー
ブ16を取り出す。
【００４８】グリーンの有底チューブ16は、図２(a) 、
(b) の予備焼成（一部乾燥を含む）、本焼成の工程を経
て浸漬管とした。なお、乾燥及び焼成による線収縮率は
約１％であった。この値は２％以下であることが望まし
い。
(b) の予備焼成（一部乾燥を含む）、本焼成の工程を経
て浸漬管とした。なお、乾燥及び焼成による線収縮率は
約１％であった。この値は２％以下であることが望まし
い。
【００４９】図13は、上記のようにして作製された浸漬
管７を使用した浸漬ヒータ（以下、単にヒータと呼
ぶ。）によってAl−Si合金の熔湯を加熱する要領を示す
断面図である。
管７を使用した浸漬ヒータ（以下、単にヒータと呼
ぶ。）によってAl−Si合金の熔湯を加熱する要領を示す
断面図である。
【００５０】ヒータは、浸漬管７内の空間７ｂに抵抗発
熱体８を配設し、上端に蓋体10を取り付け、蓋体10に設
けられたターミナル９Ａ、９Ｂに抵抗発熱体８を接続
し、ターミナル９Ａ、９Ｂから抵抗発熱体８に通電して
ヒータが昇温するように構成されている。
熱体８を配設し、上端に蓋体10を取り付け、蓋体10に設
けられたターミナル９Ａ、９Ｂに抵抗発熱体８を接続
し、ターミナル９Ａ、９Ｂから抵抗発熱体８に通電して
ヒータが昇温するように構成されている。
【００５１】坩堝23中のAl−Si合金熔湯24にヒータの先
端側（抵抗発熱体８が収容されている領域）を浸漬す
る。ヒータは、浸漬管７上端のつば部７ａが係止する天
蓋22の貫通孔22ａに挿通され、所定深さで熔湯24に浸漬
される。
端側（抵抗発熱体８が収容されている領域）を浸漬す
る。ヒータは、浸漬管７上端のつば部７ａが係止する天
蓋22の貫通孔22ａに挿通され、所定深さで熔湯24に浸漬
される。
【００５２】抵抗発熱体８に通電して熔湯24を加熱する
際（温度 700℃）、浸漬管７の周壁の熔湯表面24ａの位
置から熔湯が浸透しようとしても、浸漬管７は前述のよ
うに低気孔率で緻密である故に熔湯浸透が効果的に抑制
される。更に、浸漬管７は、前述のように機械的強度が
大きいことから、僅少の熔湯浸透が起こったとしても破
壊が防止される。また、本発明による方法は、従来の設
備をその儘使用できるので、コスト高になることもな
い。
際（温度 700℃）、浸漬管７の周壁の熔湯表面24ａの位
置から熔湯が浸透しようとしても、浸漬管７は前述のよ
うに低気孔率で緻密である故に熔湯浸透が効果的に抑制
される。更に、浸漬管７は、前述のように機械的強度が
大きいことから、僅少の熔湯浸透が起こったとしても破
壊が防止される。また、本発明による方法は、従来の設
備をその儘使用できるので、コスト高になることもな
い。
【００５３】なお、本発明は、非鉄金属熔湯加熱用浸漬
管のほか、非鉄金属熔湯に浸漬して使用される他のセラ
ミックス成形体の製造にも同様に適用できることは言う
迄もない。
管のほか、非鉄金属熔湯に浸漬して使用される他のセラ
ミックス成形体の製造にも同様に適用できることは言う
迄もない。
【図１】試験片成形用型を示し、同図(a) は外型の平面
図、同図(b) は成形時の型の断面図である。
図、同図(b) は成形時の型の断面図である。
【図２】実施例の焼成条件を示し、同図(a) は予備焼成
の時間−温度曲線のグラフ、同図(b) は本焼成の時間−
温度曲線のグラフである。
の時間−温度曲線のグラフ、同図(b) は本焼成の時間−
温度曲線のグラフである。
【図３】同、配合例１におけるバインダ添加量と見掛気
孔率との関係を示すグラフである。
孔率との関係を示すグラフである。
【図４】同、配合例２におけるバインダ添加量と見掛気
孔率との関係を示すグラフである。
孔率との関係を示すグラフである。
【図５】同、配合例１におけるバインダ添加量と抗折力
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図６】同、配合例２におけるバインダ添加量と抗折力
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図７】同、見掛気孔率と抗折力との相関関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図８】同、セラミックス配合及び予備焼成工程の気孔
率に及ぼす影響を示す概要図である。
率に及ぼす影響を示す概要図である。
【図９】同、セラミックス配合及び予備焼成工程の抗折
力に及ぼす影響を示す概要図である。
力に及ぼす影響を示す概要図である。
【図10】同、浸漬管成形用型の断面図である。
【図11】同、泥漿が注入された浸漬管用型の断面図であ
る。
る。
【図12】同、注入された泥漿が浸漬管成形用型内で固化
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
【図13】同、浸漬ヒータの使用状態を示す断面図であ
る。
る。
【図14】従来の浸漬管使用時の初期状態を示す拡大概略
断面図である。
断面図である。
【図15】同、中期状態を示す拡大概略断面図である。
１、19 泥漿 ２ 試験片成形用外型 ３Ａ、３Ｂ 試験片成型用内型 ７ 浸漬管 ８ 抵抗発熱体 11 浸漬管成形用型 12Ａ、12Ｂ 同ダイ 13 コア 14 ラバーの袋 16 グリーンの浸漬管 18 キャビティ 24 Al−Si合金の熔湯 24ａ 熔湯の表面
Claims (1)
- 【請求項１】 粉状乃至粒状の耐火セラミックスとシリ
カゾルとを混合して泥漿とする第一の混合工程と、 前記泥漿に少なくとも含水アルコールを添加して混合す
る第二の混合工程と、 前記の含水アルコールが添加された泥漿を型に充填し、
前記シリカゾルをゲル化させてグリーン成形体とする成
形工程と、 前記グリーン成形体を乾燥する乾燥工程と、 乾燥済みの前記成形体を焼成して予備焼成体とする一次
焼成工程と、 前記予備焼成体を、窒素雰囲気中で、前記一次焼成工程
の焼成温度よりも高温で焼成する二次焼成工程とを有す
る、非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4072699A JPH05238804A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4072699A JPH05238804A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05238804A true JPH05238804A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=13496875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4072699A Pending JPH05238804A (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | 非鉄金属熔湯浸漬用セラミックス成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05238804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10529591B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-01-07 | Denka Company Limited | Method for producing silicon carbide composite material |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP4072699A patent/JPH05238804A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10529591B2 (en) | 2014-12-18 | 2020-01-07 | Denka Company Limited | Method for producing silicon carbide composite material |
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