JPH06191944A - ＳｉＣ質耐火物 - Google Patents
ＳｉＣ質耐火物Info
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- JPH06191944A JPH06191944A JP43A JP34785892A JPH06191944A JP H06191944 A JPH06191944 A JP H06191944A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34785892 A JP34785892 A JP 34785892A JP H06191944 A JPH06191944 A JP H06191944A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的強度に優れ、かつ耐熱衝撃性が良好
なＳｉＣ質耐火物を提供する。 【構成】 ＳｉＣ質骨材粒子を６０重量％以上含む耐
火物である。その理論密度比が８０〜９０重量％であ
り、粒界部がＳｉＯ2質で構成されている。粒界部に副
相として存在するクリストバライトの総量が、耐火物全
体の０．１〜１５．０重量％である。
なＳｉＣ質耐火物を提供する。 【構成】 ＳｉＣ質骨材粒子を６０重量％以上含む耐
火物である。その理論密度比が８０〜９０重量％であ
り、粒界部がＳｉＯ2質で構成されている。粒界部に副
相として存在するクリストバライトの総量が、耐火物全
体の０．１〜１５．０重量％である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、強度が高く、耐熱衝撃
性等の高温特性に優れたＳｉＣ質耐火物に関する。ここ
で、「ＳｉＣ質耐火物」とは、主としてＳｉＣ骨材によ
り構成される耐火物をいい、「ＳｉＣ骨材」とは、Ｓｉ
Ｃ含有量が９０％以上の骨材粒子をいうものとする。
性等の高温特性に優れたＳｉＣ質耐火物に関する。ここ
で、「ＳｉＣ質耐火物」とは、主としてＳｉＣ骨材によ
り構成される耐火物をいい、「ＳｉＣ骨材」とは、Ｓｉ
Ｃ含有量が９０％以上の骨材粒子をいうものとする。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化珪素（ＳｉＣ）質耐火物は、
優れた耐火性から、工業上重要な地位を占めており、例
えば陶磁器用の棚板、サヤ、その他の焼成用治具などに
多用されている。これらＳｉＣ質耐火物は、粘土質、鉱
物を結合材としており結合部に多量のガラス質を形成す
るため、常温の強度は良好であるが高温における強度が
低いという欠点を有していた。また、密度の高い耐火物
を得ることが困難であり、耐酸化性に劣っていた。
優れた耐火性から、工業上重要な地位を占めており、例
えば陶磁器用の棚板、サヤ、その他の焼成用治具などに
多用されている。これらＳｉＣ質耐火物は、粘土質、鉱
物を結合材としており結合部に多量のガラス質を形成す
るため、常温の強度は良好であるが高温における強度が
低いという欠点を有していた。また、密度の高い耐火物
を得ることが困難であり、耐酸化性に劣っていた。
【０００３】そこで、近年、ＳｉＣ粒子を、粘土質鉱物
の添加量を極力減らしこれに代えて微量の金属酸化物等
と共に混練・成形し、酸化性雰囲気中で焼成することに
より、ＳｉＣ粒子を部分的に酸化させ、その部分酸化に
より生じた二酸化珪素（ＳｉＯ2）によってＳｉＣ粒子
を結合させる製造方法が注目されている。このように製
造したＳｉＣ質耐火物は、従来の粘土鉱物結合のＳｉＣ
質耐火物と比べて高い高温強度を有することが知られて
いる。
の添加量を極力減らしこれに代えて微量の金属酸化物等
と共に混練・成形し、酸化性雰囲気中で焼成することに
より、ＳｉＣ粒子を部分的に酸化させ、その部分酸化に
より生じた二酸化珪素（ＳｉＯ2）によってＳｉＣ粒子
を結合させる製造方法が注目されている。このように製
造したＳｉＣ質耐火物は、従来の粘土鉱物結合のＳｉＣ
質耐火物と比べて高い高温強度を有することが知られて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｓ
ｉＣ質耐火物は、ＳｉＣ粒子の部分酸化によってＳｉＯ
2 を生成し、このＳｉＯ2 が原料中のフラックス（ガラ
ス成分）と反応して強固な粒界結合相を生じて結合する
ことにより生成されるが、生成されるＳｉＣ質耐火物の
理論密度比、及び粒界結合部に副相として存在するクリ
ストバライトの総量については何ら検討されておらず不
均一で、ＳｉＣ質耐火物の変形、膨れ、割れ等が発生し
たり、耐熱衝撃性等が低下する原因となっていた。本発
明は、上記した従来のＳｉＣ質耐火物の問題点を解決
し、耐熱衝撃性等の高温特性に優れたＳｉＣ質耐火物を
提供することを目的とする。
ｉＣ質耐火物は、ＳｉＣ粒子の部分酸化によってＳｉＯ
2 を生成し、このＳｉＯ2 が原料中のフラックス（ガラ
ス成分）と反応して強固な粒界結合相を生じて結合する
ことにより生成されるが、生成されるＳｉＣ質耐火物の
理論密度比、及び粒界結合部に副相として存在するクリ
ストバライトの総量については何ら検討されておらず不
均一で、ＳｉＣ質耐火物の変形、膨れ、割れ等が発生し
たり、耐熱衝撃性等が低下する原因となっていた。本発
明は、上記した従来のＳｉＣ質耐火物の問題点を解決
し、耐熱衝撃性等の高温特性に優れたＳｉＣ質耐火物を
提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、ＳｉＣ質骨材粒子が６０重量％以上で、ＳｉＣ粒界
結合部がＳｉＯ2 質のＳｉＣ耐火物であって、理論密度
比が８０〜９０％であり、かつ、ＳｉＣ粒界結合部に副
相として存在するクリストバライトの総量がＳｉＣ質耐
火物全体の１５．０重量％以下であるＳｉＣ質耐火物が
提供される。
ば、ＳｉＣ質骨材粒子が６０重量％以上で、ＳｉＣ粒界
結合部がＳｉＯ2 質のＳｉＣ耐火物であって、理論密度
比が８０〜９０％であり、かつ、ＳｉＣ粒界結合部に副
相として存在するクリストバライトの総量がＳｉＣ質耐
火物全体の１５．０重量％以下であるＳｉＣ質耐火物が
提供される。
【０００６】
【作用】本発明のＳｉＣ質耐火物は、ＳｉＣ質骨材粒子
が６０重量％以上で、ＳｉＣ粒界結合部がＳｉＯ2 質で
あり、その理論密度比の大きさ、及びＳｉＣ粒界結合部
に副相として存在するクリストバライトの総量を所定の
範囲とした。そして、この構成を有するＳｉＣ質耐火物
は、耐熱衝撃性等の高温特性に優れている。ここで、
「粒界結合部のＳｉＯ2質」とは、結晶質やガラス質の
ＳｉＯ2を主成分とする状態を意味するものとする。ま
た、「理論密度比」とは、ＳｉＣの真密度３．２に対す
る嵩密度の比率（％）をいうものとする。
が６０重量％以上で、ＳｉＣ粒界結合部がＳｉＯ2 質で
あり、その理論密度比の大きさ、及びＳｉＣ粒界結合部
に副相として存在するクリストバライトの総量を所定の
範囲とした。そして、この構成を有するＳｉＣ質耐火物
は、耐熱衝撃性等の高温特性に優れている。ここで、
「粒界結合部のＳｉＯ2質」とは、結晶質やガラス質の
ＳｉＯ2を主成分とする状態を意味するものとする。ま
た、「理論密度比」とは、ＳｉＣの真密度３．２に対す
る嵩密度の比率（％）をいうものとする。
【０００７】本発明のＳｉＣ質耐火物においては、理論
密度比が８０〜９０％、好ましくは８５〜９０％であ
る。このＳｉＣ質耐火物は理論密度比が高く、ＳｉＣ粒
子間に熱伝導を妨げる気泡（気孔）が少ない。そのた
め、例えば、棚板に使用した場合、熱伝導性がよく、棚
板内の温度分布が均一になり、熱応力が小さくなってク
ラックを生じにくくなる。上記理論密度比が８０％以下
では、ＳｉＣ粒子間に熱伝導を妨げる気孔が多くなり、
例えば、棚板にあっては機械強度が低下するばかりか、
この気孔を介してＳｉＣの酸化が促進され、生成するＳ
ｉＯ2による体積膨張で棚板が損壊するため好ましくな
い。また、９０％を超えると、粒界結合に係わるＳｉＯ
2 が不足し、強度が低下し、耐熱衝撃性の低下に至るの
で好ましくない。
密度比が８０〜９０％、好ましくは８５〜９０％であ
る。このＳｉＣ質耐火物は理論密度比が高く、ＳｉＣ粒
子間に熱伝導を妨げる気泡（気孔）が少ない。そのた
め、例えば、棚板に使用した場合、熱伝導性がよく、棚
板内の温度分布が均一になり、熱応力が小さくなってク
ラックを生じにくくなる。上記理論密度比が８０％以下
では、ＳｉＣ粒子間に熱伝導を妨げる気孔が多くなり、
例えば、棚板にあっては機械強度が低下するばかりか、
この気孔を介してＳｉＣの酸化が促進され、生成するＳ
ｉＯ2による体積膨張で棚板が損壊するため好ましくな
い。また、９０％を超えると、粒界結合に係わるＳｉＯ
2 が不足し、強度が低下し、耐熱衝撃性の低下に至るの
で好ましくない。
【０００８】また、クリストバライトの総量はＳｉＣ質
耐火物全体の１５．０重量％以下、好ましくは１．０〜
１０重量％にするのがよい。ＳｉＣ質耐火物では、該耐
火物を構成するＳｉＣ粒子のうちの大粒子表面の部分酸
化や微粒子の酸化によってＳｉＯ2 が生成し、このＳｉ
Ｏ2 が原料中のカルシウムやバナジウム酸化物から成る
微量の金属酸化物フラックス（ガラス成分）と反応して
強固な粒界結合相を生じて結合する。この際、ＳｉＣの
酸化により生じたＳｉＯ2は、一部がガラス質からクリ
ストバライトに転移し副相として残存する。
耐火物全体の１５．０重量％以下、好ましくは１．０〜
１０重量％にするのがよい。ＳｉＣ質耐火物では、該耐
火物を構成するＳｉＣ粒子のうちの大粒子表面の部分酸
化や微粒子の酸化によってＳｉＯ2 が生成し、このＳｉ
Ｏ2 が原料中のカルシウムやバナジウム酸化物から成る
微量の金属酸化物フラックス（ガラス成分）と反応して
強固な粒界結合相を生じて結合する。この際、ＳｉＣの
酸化により生じたＳｉＯ2は、一部がガラス質からクリ
ストバライトに転移し副相として残存する。
【０００９】このクリストバライトは室温と使用温度
（１０００〜１６００℃）とにおける熱膨張差が大きい
ので、昇温、冷却の繰り返しにより粒界結合相（副相）
にマイクロクラックを生じ易くなり、このマイクロクラ
ックは次第につながってＳｉＣ質耐火物自体を破壊する
に至り、例えば、棚板にあっては割れを生ずることにな
る。 従って、クリストバライトの総量を上記の値に制
御するのが好ましい。
（１０００〜１６００℃）とにおける熱膨張差が大きい
ので、昇温、冷却の繰り返しにより粒界結合相（副相）
にマイクロクラックを生じ易くなり、このマイクロクラ
ックは次第につながってＳｉＣ質耐火物自体を破壊する
に至り、例えば、棚板にあっては割れを生ずることにな
る。 従って、クリストバライトの総量を上記の値に制
御するのが好ましい。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき更に詳細に説
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１〜８）ＳｉＣ質耐火物原料として、粒度８メ
ッシュ以下のＳｉＣ骨材粒子９５重量％にベントナイト
を５重量％加え、これにＣａＣＯ3、Ｖ2Ｏ5、水分を各
々外配量で０．０２重量％、０．４５重量％、６重量％
添加して混練した。
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１〜８）ＳｉＣ質耐火物原料として、粒度８メ
ッシュ以下のＳｉＣ骨材粒子９５重量％にベントナイト
を５重量％加え、これにＣａＣＯ3、Ｖ2Ｏ5、水分を各
々外配量で０．０２重量％、０．４５重量％、６重量％
添加して混練した。
【００１１】この原料を４００×３５０×１０ｍｍ（厚
さ）の形状に成形した後、乾燥させて水分を十分に除去
し、この成形体を９００℃まで加熱して２５時間保持し
て焼成した後、更に１４５０℃まで加熱し、１０時間保
持して焼成を行い、理論密度比及びクリストバライト総
量を表１のように種々変化させたＳｉＣ質耐火物焼結体
を製作した。得られた該ＳｉＣ質耐火物について、耐熱
衝撃性（耐スポール性）（△Ｔ700-RT）を測定した。そ
の結果を表１に示す。
さ）の形状に成形した後、乾燥させて水分を十分に除去
し、この成形体を９００℃まで加熱して２５時間保持し
て焼成した後、更に１４５０℃まで加熱し、１０時間保
持して焼成を行い、理論密度比及びクリストバライト総
量を表１のように種々変化させたＳｉＣ質耐火物焼結体
を製作した。得られた該ＳｉＣ質耐火物について、耐熱
衝撃性（耐スポール性）（△Ｔ700-RT）を測定した。そ
の結果を表１に示す。
【００１２】なお、クリストバライト量の測定は、４０
０×３５０×１０ｍｍ（厚さ）の原試料の中心部から、
２０×２０×１０ｍｍ（厚さ）の試料を切り出したもの
を試料とし、特開平３−２７７９１号公報記載の定量分
析方法に準拠して行った。すなわち、まず、上記所定形
状の試料を粒径２００μｍ以下に打砕してふっ酸溶液中
に混在させ、予め求めておいたガラス質相を溶解するた
めの最適処理条件にてガラス質相を溶解処理した。次い
で、ガラス質相が分離された残渣を濾別し、この残渣を
再び新たな一定量のふっ酸溶液中に加えて、予め求めて
おいたクリストバライトを溶解するための最適条件にて
処理してクリストラバイトが分離された残渣を濾別し、
濾液中のＳｉ量を吸光光度法により求め、ＳｉＯ2 量に
換算してクリストバライト量とした。
０×３５０×１０ｍｍ（厚さ）の原試料の中心部から、
２０×２０×１０ｍｍ（厚さ）の試料を切り出したもの
を試料とし、特開平３−２７７９１号公報記載の定量分
析方法に準拠して行った。すなわち、まず、上記所定形
状の試料を粒径２００μｍ以下に打砕してふっ酸溶液中
に混在させ、予め求めておいたガラス質相を溶解するた
めの最適処理条件にてガラス質相を溶解処理した。次い
で、ガラス質相が分離された残渣を濾別し、この残渣を
再び新たな一定量のふっ酸溶液中に加えて、予め求めて
おいたクリストバライトを溶解するための最適条件にて
処理してクリストラバイトが分離された残渣を濾別し、
濾液中のＳｉ量を吸光光度法により求め、ＳｉＯ2 量に
換算してクリストバライト量とした。
【００１３】また、耐熱衝撃性は、４００×３５０×１
０ｍｍ（厚さ）のＳｉＣ質耐火物焼結体を、その上に２
８０×２４５×２０ｍｍ（厚さ）のＡ１2 Ｏ3 板を載置
した状態で、炉内に１時間保持した後、室温中に引き出
し、この際割れが生じるか否かによって破壊強度を求め
た。すなわち、割れが生じた温度を破壊温度とした。 （比較例１〜３）理論密度比及びクリストラバイト総量
を表１に示すような値にした以外は、実施例１〜８と同
じ操作を繰り返し、耐熱衝撃性の測定を行った。その結
果を表１に示す。
０ｍｍ（厚さ）のＳｉＣ質耐火物焼結体を、その上に２
８０×２４５×２０ｍｍ（厚さ）のＡ１2 Ｏ3 板を載置
した状態で、炉内に１時間保持した後、室温中に引き出
し、この際割れが生じるか否かによって破壊強度を求め
た。すなわち、割れが生じた温度を破壊温度とした。 （比較例１〜３）理論密度比及びクリストラバイト総量
を表１に示すような値にした以外は、実施例１〜８と同
じ操作を繰り返し、耐熱衝撃性の測定を行った。その結
果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１の結果より、本発明の要件を満たす実
施例１〜８については優れた耐熱衝撃性を有しているこ
とが分かる。これに対して、比較例１、２では理論密度
比が低く、過酸化のためＳｉＯ2 （クリストバライト）
が気孔を埋め気孔率が減少している。気孔率が１０％を
超えるとガラスによる酸化被膜が薄くなって、酸化が防
止できなくなり、耐酸化性に悪影響を及ぼす。また、比
較例３では嵩密度が高くなりすぎ、ＳｉＣ粒界結合にあ
ずかるＳｉＯ2 が不足し、常温曲げ強度が低く、耐熱衝
撃性が低下する。
施例１〜８については優れた耐熱衝撃性を有しているこ
とが分かる。これに対して、比較例１、２では理論密度
比が低く、過酸化のためＳｉＯ2 （クリストバライト）
が気孔を埋め気孔率が減少している。気孔率が１０％を
超えるとガラスによる酸化被膜が薄くなって、酸化が防
止できなくなり、耐酸化性に悪影響を及ぼす。また、比
較例３では嵩密度が高くなりすぎ、ＳｉＣ粒界結合にあ
ずかるＳｉＯ2 が不足し、常温曲げ強度が低く、耐熱衝
撃性が低下する。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のＳｉＣ質
耐火物によれば、理論密度比及びＳｉＣ粒界結合部のク
リストバライトの総量を特定の範囲とすることにより、
曲げ強度等の機械的強度が大であるとともに、昇温、冷
却の繰り返し使用で長時間使用した場合においても、変
形や膨れがほとんどなく、割れ等も生じないという極め
て優れた耐熱衝撃性を有するＳｉＣ質耐火物を提供する
ことができる。
耐火物によれば、理論密度比及びＳｉＣ粒界結合部のク
リストバライトの総量を特定の範囲とすることにより、
曲げ強度等の機械的強度が大であるとともに、昇温、冷
却の繰り返し使用で長時間使用した場合においても、変
形や膨れがほとんどなく、割れ等も生じないという極め
て優れた耐熱衝撃性を有するＳｉＣ質耐火物を提供する
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 水野 一弘 岐阜県瑞浪市釜戸町2086番地
Claims (1)
- 【請求項１】 ＳｉＣ質骨材粒子が６０重量％以上で、
ＳｉＣ粒界結合部がＳｉＯ2 質のＳｉＣ耐火物であっ
て、理論密度比が８０〜９０％であり、かつ、ＳｉＣ粒
界結合部に副相として存在するクリストバライトの総量
がＳｉＣ質耐火物全体の１５．０重量％以下であること
を特徴とするＳｉＣ質耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04347858A JP3142402B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ＳｉＣ質耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04347858A JP3142402B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ＳｉＣ質耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06191944A true JPH06191944A (ja) | 1994-07-12 |
| JP3142402B2 JP3142402B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=18393081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04347858A Expired - Fee Related JP3142402B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | ＳｉＣ質耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3142402B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1728774A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide-bonded silicon carbide material |
| JP2008174425A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法 |
| JP2009517030A (ja) * | 2005-11-23 | 2009-04-30 | ザ・コカ−コーラ・カンパニー | ミネラルを含む高甘味度甘味料組成物及びこれにより甘味を付与された組成物 |
| WO2009110400A1 (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-11 | 日本碍子株式会社 | セラミック焼成用窯道具板 |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP04347858A patent/JP3142402B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1728774A1 (en) * | 2005-06-01 | 2006-12-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Oxide-bonded silicon carbide material |
| JP2006335594A (ja) * | 2005-06-01 | 2006-12-14 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物結合炭化珪素質材料 |
| JP4704111B2 (ja) * | 2005-06-01 | 2011-06-15 | 日本碍子株式会社 | 酸化物結合炭化珪素質材料 |
| JP2009517030A (ja) * | 2005-11-23 | 2009-04-30 | ザ・コカ−コーラ・カンパニー | ミネラルを含む高甘味度甘味料組成物及びこれにより甘味を付与された組成物 |
| US9144251B2 (en) | 2005-11-23 | 2015-09-29 | The Coca-Cola Company | High-potency sweetener composition with mineral and compositions sweetened therewith |
| JP2008174425A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Ngk Insulators Ltd | 酸化物結合炭化珪素質焼結体、及びその製造方法 |
| CN101960245A (zh) * | 2008-03-05 | 2011-01-26 | 日本碍子株式会社 | 陶瓷烧成用窑工具板 |
| EP2251628A1 (en) * | 2008-03-05 | 2010-11-17 | NGK Insulators, Ltd. | Kiln tool plate for firing ceramic |
| JP5412421B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2014-02-12 | 日本碍子株式会社 | セラミック焼成用窯道具板 |
| EP2251628A4 (en) * | 2008-03-05 | 2014-07-30 | Ngk Insulators Ltd | OVEN TOOL PLATE FOR CERAMIC COOKING |
| WO2009110400A1 (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-11 | 日本碍子株式会社 | セラミック焼成用窯道具板 |
| CN105115304A (zh) * | 2008-03-05 | 2015-12-02 | 日本碍子株式会社 | 陶瓷烧成用窑工具板 |
| US9279618B2 (en) | 2008-03-05 | 2016-03-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Kiln tool plate for firing ceramic material |
| CN105115304B (zh) * | 2008-03-05 | 2018-03-20 | 日本碍子株式会社 | 陶瓷烧成用窑工具板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3142402B2 (ja) | 2001-03-07 |
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