JPH06122546A

JPH06122546A - アルミナ−クロミナ−ジルコニア質耐火物

Info

Publication number: JPH06122546A
Application number: JP4273253A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Matsuo; 和昭松尾; Masakatsu Sasaki; 正勝佐々木; Hideaki Sato; 英明佐藤
Original assignee: Asahi Carbon Co Ltd; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK; Asahi Carbon Co Ltd
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1992-10-12
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、１８００℃以上の高温操業に対
して必要な耐熱性と、高温乱気流に対する熱間耐摩耗性
および耐スポ−リング性を兼ね備えたアルミナ−クロミ
ナ−ジルコニア質耐火物を得ようとするものである。【構成】酸化アルミニウム７５〜９４重量％、酸化ク
ロム５〜１５重量％、ジルコニア１〜１０重量％の成形
体を焼成してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、カ−ボンブラックの
製造炉に使用されるアルミナ−クロミナ−ジルコニア質
耐火物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カ−ボンブラックは、ゴム製品、顔料、
印刷用インクなどの充填剤・配合剤として広く使用され
ているが、中でも最も多く使用されているのが、カ−ボ
ンブラックのゴムへの補強性を利用した自動車タイヤで
ある。最近は、自動車タイヤの品質向上の要請と相俟っ
て、ゴムマトリックスの開発とともに、ゴムに対して配
合量の最も多いカ−ボンブラックの特性向上も厳しく要
請されている。

【０００３】カ−ボンブラックの製法は、従来から、コ
ンタクト法（チャンネル法）、ファ−ネス法、熱分解法
の３つが知られているが、コスト、環境汚染などの問題
から、近年、ファ−ネス法が主流を占めるようになって
来ている。

【０００４】カ−ボンブラックの特性は、粒子径、スト
ラクチャ−、表面の物理化学特性などにより決定される
が、中でも粒子径が重要とされている。カ−ボンブラッ
クの粒子径は２０〜３００nmであるが、粒径が重要とさ
れるのは、ゴムの耐摩耗性を高める補強剤としては、一
般に、粒子径の小さいものほど優れているといわれてい
るためである。

【０００５】カ−ボンブラックの粒子径は、製造炉の形
状、原料油の噴霧状態、燃焼用空気量、補助燃料導入の
量と方法、反応温度などにより左右されるが、中でも反
応温度、炉内温度を大幅に上げることが、粒子径の小さ
いハ−ド系カ−ボンブラックの製造と歩留り向上に大き
く影響を与えるといわれている。しかし、そのためには
カ−ボンブラックの製造炉にラインニングされている耐
火物は、非常な苛酷な条件にさらされることになる。

【０００６】ファ−ネス法でのカ−ボンブラックの製造
は、燃料の燃焼により生じた高温ガス流中に重質の炭化
水素原料油を導入し、重質油の熱分解により行われる。
この反応を行う製造炉、特にカ−ボンブラック生成部で
の反応温度は近年益々高温となり、最近は、一般的に、
１８００℃を超えるようになってきた。

【０００７】従来の製造炉のライニング耐火物は、焼成
耐火物では高純度アルミナ質耐火物またはアルミナ−ム
ライト質耐火物が、また不定形耐火物では高純度アルミ
ナ質キャスタブルが一般に使用されて来た。しかし、こ
うした従来の耐火物では、最近の１８００℃を超えるよ
うな高温では安定した長期の使用には耐えられず、その
対策が要望されていた。

【０００８】さらに、カ−ボンブラック製造炉は、各ゾ
−ンで操業雰囲気が大きく異なることが一つの特徴であ
る。例えば燃焼部や反応部では高温乱気流のために、耐
火物は溶損と摩耗を受ける。また、反応停止部では、カ
−ボンブラック生成反応を停止させるための冷却水の導
入による急冷が行われ、これにより炉内温度が急激に降
下してき裂が発生する恐れがある。そのため、カ−ボン
ブラック製造炉では、単に高温に耐えるだけでなく耐ス
ポ−リング性に富む材料の使用が必要となっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、カ−ボン
ブラック製造炉用耐火物における上記の問題を解消しよ
うとしたもので、１８００℃以上の高温操業に対しても
必要な耐熱性と、高温乱気流に対する熱間耐摩耗性およ
び耐スポ−リング性を兼ね備えたアルミナ−クロミナ−
ジルコニア質耐火物を得ようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、酸化アルミ
ニウム７５〜９４重量％、酸化クロム５〜１５重量％、
ジルコニア１〜１０重量％の成形体を焼成してなるカ−
ボンブラック製造炉用のアルミナ−クロミナ−ジルコニ
ア質耐火物である。この発明の耐火物は、酸化アルミニ
ウム、酸化クロムおよびジルコニアを原料とし、高温で
焼成されて製品としたものである。

【００１１】酸化アルミニウムが７５重量％未満となる
と、酸化クロムやジルコニアの含量が多くなり、十分な
焼結強度が得られなくなる恐れがある。酸化クロムやジ
ルコニアの含有量が多くなると、確かに熱衝撃抵抗性は
向上するものの、他方で焼結強度が低下し、またカ−ボ
ンブラック製造炉特有の高速高温乱気流における熱間摩
耗性も低下する結果となりやすい。また、酸化アルミニ
ウムが９４重量％を超えると、高温操業という点から操
業中に耐火物の焼成が促進され、溶損や熱衝撃抵抗が劣
る結果となる。

【００１２】酸化クロムは５〜１５重量％の範囲とす
る。本発明では純度９０％以上、粒径１０μm 以下のも
のを原料として使用することが好ましい。酸化クロムが
１５重量％以上となると構造的スポ−リング性や化学的
浸食性の向上は認められものの、カ−ボンブラック製造
炉の耐火物に要求される機械的強度や熱間耐摩耗性の点
では十分ではない。また、酸化クロムが５重量％未満で
は、酸化アルミニウムやジルコニアの占める割合が多く
なってカ−ボン炉耐火物に必要な最適組織が得られず、
過度に焼結が進んだり、著しく組織を緩める結果となり
やすい。

【００１３】ジルコニアは、１〜１０重量％とする。こ
れが１重量％未満ではカ−ボンブラック製造炉に必要な
耐熱衝撃性を得ることが困難で、また１０重量％を超え
ると、微細クラックの生成が多くなり強度不足を生じ、
耐摩耗性に欠ける結果となる。

【００１４】単斜晶型ジルコニアを主たる結晶層とする
ジルコニア質原料は、温度１０００〜１２００℃で相変
態を生じ大きな体積変化を生じる。本発明の耐火物は、
こうしたジルコニア質耐火物を上記範囲で添加すること
により、耐火物焼成中の組織内部に微細なクラックを生
じさせ、カ−ボンブラック製造炉の耐火物として使用し
た場合に、この微細なクラックが操業温度の急激な変化
で発生するき裂を分岐させ、その拡大、進行を抑制する
作用をする。

【００１５】ジルコニア原料としては、例えばバッテラ
イトまたはジルコンを電融精製して得た電融ジルコニ
ア、アルミナとバッテライトを電融精製したアルミナ−
ジルコニアの電融体などなどである。

【００１６】本願発明耐火物は、上記組成となるように
原料を配合し、これにパルプ廃液、糖みつ、リグニンス
ルフォン酸ソ−ダ水などの結合剤を１〜５重量％添加、
混練し、オイルプレス、フリクッションプレスなどの成
形機で成形し、これを乾燥後１７００〜１８００℃で焼
成して得られるものである。

【００１７】

【作用】本発明は、酸化アルミニウム７５〜９４重量
％、酸化クロム５〜１５重量％、ジルコニア１〜１０重
量％の組成となるようにした原料混合物を焼成すること
によって、酸化アルミニウムの優れた耐火性、酸化クロ
ムの耐熱間摩耗性を保持しつつ、ジルコニアによって焼
成時に耐火物に予め微細なクラックを生じさせ、急激な
温度変化の下で使用されてもき裂の進行が抑制されるよ
うにしたものである。

【００１８】

【実施例】

（実施例１〜６，比較例１〜６）

【００１９】表１に示すように、酸化アルミニウム７７
〜９０重量％、酸化クロム５〜１３重量％、ジルコニア
３〜１０重量％の組成のJRS 2101の並形状に成形、焼成
して試験体を得た。焼成温度はゼ−ゲルコ−ンでＳＫ３
２（１７１０℃）とした。

【００２０】これによって得られた耐火物について、見
掛気孔率をJIS R 2205に準じ、かさ比重をJIS R 2205に
準じ、さらに曲げ強さをJIS R 2205に準じて測定した。
また、熱間曲げ強さを１５００℃で測定した。さらに、
加熱温度１４５０℃で１５分加熱、水冷３分、空冷１２
分を１サイクルとして、試験片が剥落するまでの回数
を、耐スポ−リング性として測定した。結果を表１に示
した。

【００２１】また、比較例として本願発明の範囲外の組
成とするため、表１に示すように酸化アルミニウムを８
０〜９７重量％、酸化クロムを０〜１７重量％、ジルコ
ニアを０〜１２％として同様の耐火物を得た。これにつ
いて実施例と同様の方法で試験を行った。これらについ
て結果を表１に示した。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示すように、本願発明のものは、耐
火物の熱間摩耗性と著しい関係がある熱間曲げ強度も、
全ての試験体で１４０kg／cm² 以上の良好な結果が得ら
れるとともに、上記条件での耐スポ−リング性試験でも
１０回繰り返して剥落がなく、良好な結果が得られてい
る。

【００２４】これに対し、比較例のものでは、比較例
２，４，５，６は十分な熱間曲げ強さが得られず、また
比較例１，３は、５回或いは６回で剥落現象が生じ、良
好な結果が得られなかった。これらは、カ−ボンブラッ
ク製造炉用耐火物として必要な熱間耐摩耗性および耐ス
ポ−リング性を兼ね備えた耐火物でないことが認められ
た。

【００２５】

【発明の効果】以上、この発明によれば、酸化アルミニ
ウム７５〜９４重量％、酸化クロム５〜１５重量％、ジ
ルコニア１〜１０重量％組成としたので、１８００℃以
上の高温操業に対して必要な耐熱性と、高温乱気流に対
する熱間耐摩耗性および耐スポ−リング性を兼ね備えた
アルミナ−クロミナ−ジルコニア質耐火物を得ることが
出来るようになった。

【００２６】従来のアルミナ質耐火物は、約３ヶ月で溶
損により炉内径が変化して製品に悪影響を与えていた
が、本発明によれば、１年以上経ても初期炉内径の保持
が可能となり、製品歩留と品質の向上に良好な結果を与
えることが明かとなった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化アルミニウム７５〜９４重量％、酸
化クロム５〜１５重量％、ジルコニア１〜１０重量％の
成形体を焼成してなるカ−ボンブラック製造炉用のアル
ミナ−クロミナ−ジルコニア質耐火物。