JPH05270916A - SiC質耐火物原料とその調製方法、及び該耐火物原料を用いて得られるSiC質耐火物 - Google Patents

SiC質耐火物原料とその調製方法、及び該耐火物原料を用いて得られるSiC質耐火物

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JPH05270916A
JPH05270916A JP4067424A JP6742492A JPH05270916A JP H05270916 A JPH05270916 A JP H05270916A JP 4067424 A JP4067424 A JP 4067424A JP 6742492 A JP6742492 A JP 6742492A JP H05270916 A JPH05270916 A JP H05270916A
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茂 半澤
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寿治 木下
Osamu Yamakawa
治 山川
Yoshio Shinkawa
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子10〜
50重量%と、粒径0.1mm以下のSiC粒子70〜
10重量%を含むSiC粒子60重量%以上に、補助結
合剤、酸化防止剤を加え、さらに2〜8重量%の水分と
有機質結合剤とを加え、平均粒径10mm以下に造粒す
るSiC質耐火物原料の調製方法。各造粒粒子の50重
量%以上が、粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子を包
み込んだ状態に形成され、かつ粒径1.0mm以下のみ
のSiC粒子で構成される造粒粒子が全体の25重量%
以下であるSiC質耐火物原料。表層部と内層部におけ
るSiCに対するクリストバライト量の比(Cri/S
iC)が2.0以下であるSiC質耐火物。 【効果】 高温耐久性に優れ、材質が均質で安定してお
り、高温で長時間使用した場合でも変形や膨れが殆どな
く、割れ等も生じない優れた耐熱衝撃性を有し、焼成炉
用棚板に好適に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱衝撃性に優れたSi
C質耐火物原料とその調製方法、及び該耐火物原料を用
いて得られるSiC質耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】炭化珪素(SiC)質耐火物は、優れた
耐熱性、耐火性から、工業上重要な地位を占めており、
例えば陶磁器焼成用の棚板、その他の焼成用治具、サヤ
などに多用されている。このようなSiC質耐火物の製
造方法として、従来、SiC粒子に10重量%程度の粘
土を混合して、混練・成形・焼成し、珪酸塩鉱物、例え
ば粘土鉱物によりSiC粒子を結合させてSiC耐火物
を製造する方法が知られている。これは、SiC粒子を
窒化珪素からなる結合材により結合させたものであり、
高温での機械的強度、耐熱衝撃性を向上させることを目
的としたものである。
【0003】また、米国特許第2752258号明細書
には、SiC粒子にSiを混合、成形した後、成形体を
非酸化性の窒素含有雰囲気下において焼成することによ
り、窒化珪素質のSiC質耐火物を製造することが開示
されている。このSiC質耐火物は、SiC粒子を窒化
珪素からなる結合剤により結合させたものであり、高温
での機械的強度、耐熱衝撃性を向上させることを目的と
したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たSiC粒子に粘土を混合して、製造されるSiC質耐
火物は、耐火度が低い粘土鉱物を粒界結合部としている
ため、高温での軟化変形や酸化が生じ易いという問題が
ある。また、米国特許第2752258号明細書に記載
の方法により製造されるSiC質耐火物にあっても、高
温で長時間使用時においてはSiC質耐火物の変形や膨
れ、あるいは割れが生じ、さらに被焼成物への着色等が
発生することが判明した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来のSi
C質耐火物の問題に鑑みて種々検討を行なった結果、特
定粒度のSiC粒子を用いて造粒すると特異な形態の造
粒粒子が得られ、この造粒粒子を用いて成形、焼成する
と、表層部と内層部のクリストバライト量がほぼ均一と
なって、高温使用時での変形や膨れを極力抑え、また割
れ等が生じなくなることを見出し、本発明に到達したも
のである。
【0006】すなわち、本発明によれば、粒径1.5〜
5.0mmのSiC粒子10〜50重量%と、粒径0.
1mm以下のSiC粒子70〜10重量%を含むSiC
粒子60重量%以上に、補助結合剤、酸化防止剤を加
え、さらに2〜8重量%の水分と有機質結合剤とを加
え、平均粒径10mm以下に造粒することを特徴とする
SiC質耐火物原料の調製方法、が提供される。上記に
おいて、造粒をパン型造粒機を用いて行なうことが好ま
しく、また、粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子10
〜50重量%と、粒径0.1mm以下のSiC粒子70
〜10重量%を含むSiC粒子60重量%以上に、補助
結合剤、酸化防止剤を加え、さらに2〜8重量%の水分
と有機質結合剤とを加えて混練した混練物の混練後の水
分を1.5〜7重量%とし、その後造粒するに際してさ
らに水分を添加することが好ましい。さらに、造粒後の
水分を2〜8重量%とすることが好ましい。
【0007】また、本発明によれば、各造粒粒子の50
重量%以上が、粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子を
包み込んだ状態に形成され、かつ粒径1.0mm以下の
みのSiC粒子で構成される造粒粒子が全体の25重量
%以下であることを特徴とするSiC質耐火物原料、が
提供される。さらに本発明によれば、上記した特定の造
粒粒子からなるSiC質耐火物原料を用いて焼成された
焼結体であって、該焼結体の表層部と内層部におけるS
iCに対するクリストバライト量の比(Cri/Si
C)が2.0以下であることを特徴とするSiC質耐火
物、が提供される。
【0008】
【作用】本発明のSiC質耐火物原料は、特定粒度のS
iC粒子を主原料とし、これに補助結合剤、酸化防止剤
を加え、さらに所定量の水と有機質結合剤を加えて混練
して得られた混練物を、造粒機によって、平均粒径10
mm以下に造粒することにより調製されたものである。こ
のように調製された造粒粒子は、図1に示すように、個
々の造粒粒子(造粒体)3の50重量%以上は、粒径
1.5mm以上のSiC粗粒子2の周囲を、1.5mmより
小さい粒径のSiC微粒子1が包み込むようにして造粒
粒子3が形成されたもので、しかも粒径1.0mm以下の
みの原料粒子で構成される造粒粒子は全体の25重量%
以下となるように形成される。
【0009】このように造粒された耐火物原料を成形、
焼成する場合、例えば、図2に示すような板状成形体4
を焼成する場合に、焼成時の高温雰囲気ガスは矢印5の
ように板状成形体4を構成する各粒子の間を通り抜ける
ので、成形体を均一に焼成することができる。従って、
得られる焼結体は、表層部と内層部に物性の差のない均
質なものとなる。本発明においては、原料の混練に使用
する水分量としては2〜8重量%、好ましくは3〜6重
量%である。混練での水分量が2重量%以下では、造粒
体の強度が低く、型内に充填する際にくずれてしまい、
不都合であり、8重量%を超えると造粒時に機械への付
着が多くなり、原料収率が低下するため好ましくない。
【0010】また、原料混練後の混練物の水分量を1.
5〜7.0重量%、好ましくは2〜5重量%とし、造粒
するに際してさらに水分を好ましくは霧状に添加し、均
質な造粒体とする。この場合、造粒後の造粒体の水分量
としては2〜8重量%、好ましくは3〜6重量%であ
る。水分量が2重量%以下では、それを用いて成形する
ことが困難であるからである。さらにまた、造粒したS
iC質耐火物原料の粒度は、平均粒径10mm以下、好ま
しくは5mm以下である。平均粒径が10mmを超えると、
型内に原料を充填する時に粒をくずしてしまうことが多
く、均質充填ができなくなるため好ましくない。
【0011】本発明のSiC質耐火物原料の調製に使用
する補助結合剤としては、Al23 −SiO2 質、粘
土質、酸化防止剤にはFe、Mn、Cu、K、Y、M
g、Al、Si、Ca、Vの酸化物等、また有機質結合
剤にはデキストリン、パルプ廃液、PEG、メチルセル
ロース類、PVA等が使用される。また、造粒体の作製
には、特にパン型の造粒機を使用することが好ましい
が、これに限定されない。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳しく説
明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものでは
ない。 (実施例1)原料として、粒径5〜1.5mm、1.5〜
0.1mm、0.1mm以下のSiC粒子、Al23 −S
iO2 質の補助結合剤、および酸化防止剤(CaO+V
25 )を表1に示すような割合で使用し、A〜Fの組
成の原料を作製した。
【0013】表1記載のA原料を使用し、これに表2記
載のように、有機質結合剤(メチルセルロース)0.5
重量%及び水を加えて混練し、水分量1.5重量%の混
練物を得、これをパン型造粒機によって造粒し、水分量
2.0重量%、平均粒径3.5mm、粒径1.5mm以上の
SiC粒子を包み込んでいる造粒粒子が50重量%、粒
径1.0mm以下のみの原料粒子で構成される造粒粒子が
全体の25重量%であるSiC質耐火物原料たる造粒原
料を作製した。
【0014】上記によって得られた耐火物原料の造粒原
料を使用し、この造粒原料を成形型内に収容し、成形型
を上下から押圧するとともに、成形型の上部に周波数が
50Hzで加速度が10000Gの振動を与える振動成
形によって400mm×350mm×10mm(厚さ)の成形
体を作製した。この成形体を焼成炉で大気雰囲気中で、
室温から1450℃まで29時間で昇温し、1450℃
で5時間保持して焼成した後、冷却して焼結体を得た。
得られた焼結体について、耐スポール温度、表層(表面
から3mm):内層(表面から3〜7mm) のSiCに対す
るクリストバライト比、嵩密度を測定した。その結果を
表3に示す。
【0015】ここで、耐スポール温度は、焼結体の表面
積の70%に厚さ10mmのアルミナタイルを載せ、一定
温度の炉で加熱後引き出してクラックの有無を検査し、
クラックが発生した温度を耐スポール温度とした。ま
た、SiCに対するクリストバライト比は、クリストバ
ライトのX線ピーク(21.9°)/SiCのX線ピー
ク(34.1°)により求めた。なお、X線ピークはC
uのKαを利用した2θとした。嵩密度については、4
00mm×350mm×10mm(厚さ)の成形体を図3のよ
うに9等分し、A部を中央部、 B=(B1 +B2 +B
3 +B4 )/4とし、B部を端部とし、それぞれの嵩密
度とした。
【0016】(実施例2〜10)実施例1と同じ方法に
より、表2に示す条件で造粒原料を作製し、次いで、実
施例1と同様の方法で成形、焼成して焼結体を作製し、
その焼結体について、実施例1と同様の方法で耐スポー
ル温度、表層(表面から3mm):内層(表面から3〜7
mm) のSiCに対するクリストバライト比、嵩密度の測
定を行なった。その結果を表3に示す。
【0017】(比較例1〜2)原料として表1記載のF
及びD原料を使用し、表2に示す条件で造粒原料を作製
し、実施例1と同様の方法で焼結体を作製し、その焼結
体について、実施例1と同様の方法で、耐スポール温
度、表層(表面から3mm):内層(表面から3〜7mm)
のSiCに対するクリストバライト比、嵩密度を測定し
た。その結果を表3に示す。
【0018】(比較例3)原料として表1記載のD原料
を使用し、これに有機質結合剤(メチルセルロース)
0.5重量%、水分5重量%を加えて混練したものか
ら、造粒することなく、直接成形体を成形し、次いで実
施例1と同様の方法で焼結体を作製し、その焼結体につ
いて実施例1と同様の方法で測定を行なった。その結果
を表3に示す。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【表3】 表3の結果より明らかなように、実施例1〜10の焼結
体は、比較例1〜3の焼結体に比べて、耐スポール温度
が高く、表層部と内層部のSiCに対するクリストバラ
イト量の比が低く、中央部と端部の嵩密度も差異が少な
く、高温時における特性が優れていることが分る。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法で調
製したSiC質耐火物原料を用いて得られる焼結体は、
耐スポール温度等の高温耐久性に優れ、材質が均質で安
定しているので、高温で長時間使用した場合においても
変形や膨れが殆どなく、割れ等も生じない等の優れた耐
熱衝撃性を有しており、例えば焼成用の棚板に好適に使
用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSiC質耐火物原料たる造粒体の説明
図である。
【図2】本発明のSiC質耐火物原料を用いた成形体を
焼成する場合の説明図である。
【図3】焼結体の中央部と端部の嵩密度を測定する場合
の説明図である。
【符号の説明】
1 SiC微粒子 2 SiC粗粒子 3 造粒粒子 4 板状成形体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 治 岐阜県可児市光陽台1丁目5番地 (72)発明者 新川 善生 岐阜県可児郡御嵩町中2663の48番地

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子1
    0〜50重量%と、粒径0.1mm以下のSiC粒子7
    0〜10重量%を含むSiC粒子60重量%以上に、補
    助結合剤、酸化防止剤を加え、さらに2〜8重量%の水
    分と有機質結合剤とを加え、平均粒径10mm以下に造
    粒することを特徴とするSiC質耐火物原料の調製方
    法。
  2. 【請求項2】 造粒をパン型造粒機を用いて行なうこと
    を特徴とする請求項1記載のSiC質耐火物原料の調製
    方法。
  3. 【請求項3】 粒径1.5〜5.0mmのSiC粒子1
    0〜50重量%と、粒径0.1mm以下のSiC粒子7
    0〜10重量%を含むSiC粒子60重量%以上に、補
    助結合剤、酸化防止剤を加え、さらに2〜8重量%の水
    分と有機質結合剤とを加えて混練した混練物の混練後の
    水分を1.5〜7重量%とし、その後造粒するに際して
    さらに水分を添加することを特徴とする請求項1または
    2記載のSiC質耐火物原料の調製方法。
  4. 【請求項4】 造粒後の水分を2〜8重量%とすること
    を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のSiC質
    耐火物原料の調製方法。
  5. 【請求項5】 各造粒粒子の50重量%以上が、粒径
    1.5〜5.0mmのSiC粒子を包み込んだ状態に形
    成され、かつ粒径1.0mm以下のみのSiC粒子で構
    成される造粒粒子が全体の25重量%以下であることを
    特徴とするSiC質耐火物原料。
  6. 【請求項6】 請求項5のSiC質耐火物原料を用いて
    焼成された焼結体であって、該焼結体の表層部と内層部
    におけるSiCに対するクリストバライト量の比(Cr
    i/SiC)が2.0以下であることを特徴とするSi
    C質耐火物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0679617A1 (de) * 1994-04-29 1995-11-02 Bayer Ag Thermoplastische Formmassen, enthaltend mindestens ein sinterfähiges Keramik- oder Metallpulver, thermoplastisches Bindemittel oder ein Bindemittelgemisch und mindestens ein Antioxidans
EP1728774A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-06 Ngk Insulators, Ltd. Oxide-bonded silicon carbide material
JP2022057795A (ja) * 2020-09-30 2022-04-11 日本碍子株式会社 焼成用セッター

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