JPH07187785A - Sic refractory - Google Patents

Sic refractory

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JPH07187785A
JPH07187785A JP5329300A JP32930093A JPH07187785A JP H07187785 A JPH07187785 A JP H07187785A JP 5329300 A JP5329300 A JP 5329300A JP 32930093 A JP32930093 A JP 32930093A JP H07187785 A JPH07187785 A JP H07187785A
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JP
Japan
Prior art keywords
sic
silicon carbide
powder
refractory material
cristobalite
Prior art date
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Pending
Application number
JP5329300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Saito
日出男 斎藤
Kazuhiro Mizuno
一弘 水野
Hiroshi Watanabe
宏 渡辺
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NGK Insulators Ltd
NGK Adrec Co Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
NGK Adrec Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP5329300A priority Critical patent/JPH07187785A/en
Publication of JPH07187785A publication Critical patent/JPH07187785A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an SiC refractory having excellent compression strength as well as thermal shock resistance and high-temperature mechanical strength by adding amorphous silica in the sintering of a molded product containing powder essentially composed of silicon carbide. CONSTITUTION:Powder essentially composed of silicon carbide is incorporated with 0.1-5wt.% of amorphous silica. The silicon carbide powder may further contain a vanadium compound, a calcium compound, a bentonite compound, kaolin, etc. The molded product is baked at <=1000 deg.C and then sintered at 1300-1600C deg.. The obtained SiC refractory has the following properties. The refractory is composed of a number of crystal grains essentially composed of silicon carbide and grain boundaries and contains >=60wt.% of silicon carbide and <=15wt.% of cristobalite wherein the cristobalite is present at the grain boundary. The open pore ratio is 7-14% and the bulk specific gravity is 2.64-2.84g/cm<3>.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】 本発明は、圧縮強度、耐熱衝撃
性、高温における機械強度、溶融金属に対する浸食性等
に優れたSiC質耐火物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a SiC refractory having excellent compressive strength, thermal shock resistance, mechanical strength at high temperature, erosion resistance against molten metal, and the like.

【0002】[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、焼成用治具などに用いられてい
る。例えば、焼成炉の中で用いる、サヤ、陶磁器等を置
くための棚板、棚板を支えるための支柱等は、炭化珪素
質耐火物の例である。また、焼成炉における、壁、床等
の構造材となるレンガ、ブロック等も、炭化珪素質耐火
物が用いられる。棚板等では、耐熱衝撃性、耐酸化性、
及び機械的変形に強いことが重要であり、また、構造材
では、圧縮強度、侵食性に強いことが重要である。これ
らのSiC質耐火物は、高温における機械強度が大きい
ことが必要であることはいうまでもない。また、SiC
質耐火物は、熱衝撃に強いことが求められる。例えば、
棚板は、焼成炉から出されるたびに、高温から室温まで
冷却され、熱衝撃を被り、逆に、焼成炉に入れるときも
熱衝撃を被るからである。なお、高温とは、これらのS
iC質炭化珪素が用いられる焼成炉での温度であり、例
えば、1000℃〜1400℃を意味する。
2. Description of the Related Art Conventionally, silicon carbide (SiC) -based refractory materials have been used for firing jigs and the like because of their excellent fire resistance. For example, a shelf plate for placing a sheath, ceramics, and the like, a column for supporting the shelf plate, and the like used in a firing furnace are examples of silicon carbide refractories. In addition, a silicon carbide refractory is also used for bricks, blocks, and the like that are structural materials such as walls and floors in a firing furnace. For shelf boards, etc., thermal shock resistance, oxidation resistance,
In addition, it is important for the structural material to be strong against mechanical deformation, and for the structural material, it is important to be strong against compressive strength and erosion. It goes without saying that these SiC refractories need to have high mechanical strength at high temperatures. In addition, SiC
Quality refractories are required to be resistant to thermal shock. For example,
This is because the shelf plate is cooled from a high temperature to room temperature every time it is taken out of the firing furnace and is subjected to thermal shock, and conversely, when it is put into the firing furnace, it is also subjected to thermal shock. The high temperature means these S
It is the temperature in a firing furnace in which iC silicon carbide is used, and means, for example, 1000 ° C to 1400 ° C.

【0003】 これらSiC質耐火物の微視的構造は、
多数の結晶粒と、結晶粒どうしの間にある粒界とからな
る。結晶粒は、炭化珪素の単結晶であり、結晶粒が互い
に粒界により結合している。従来のSiC質炭化物は、
粒界に、出発原料である粘土質、鉱物に起因する多量の
ガラス質を含有する。従って、SiC質炭化物の室温強
度は良好であるが、高温における機械強度が、粒界のガ
ラス質のため、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。
The microscopic structure of these SiC refractories is
It is composed of a large number of crystal grains and grain boundaries between the crystal grains. The crystal grain is a single crystal of silicon carbide, and the crystal grains are connected to each other by a grain boundary. Conventional SiC-based carbide is
The grain boundary contains a large amount of vitreous matter originating from the starting clay and minerals. Therefore, the SiC-based carbide has a good room-temperature strength, but has a drawback that the mechanical strength at a high temperature is low due to the vitreous nature of the grain boundaries. Further, it was difficult to obtain a refractory having a high density, and the oxidation resistance was poor.

【0004】 そこで、近年、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、SiC
粉体とを、共に混練、成形し、酸化雰囲気中で焼成する
ことにより、SiC粉体の表面を酸化させ、その酸化に
より生じた二酸化珪素(SiO2)によって、SiC結
晶粒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、従来の粘土鉱物を用いた
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。
Therefore, in recent years, the addition amount of clay minerals has been reduced as much as possible, and instead of this, a trace amount of metal oxides and SiC are added.
A manufacturing method in which the surface of the SiC powder is oxidized by kneading and shaping the powder together and firing in an oxidizing atmosphere, and the SiC crystal grains are bonded by silicon dioxide (SiO 2 ) generated by the oxidation. Is attracting attention. It is known that the SiC refractory produced in this way has higher high temperature strength than the SiC refractory using conventional clay minerals.

【0005】 特願平4−347858号では、耐熱衝
撃性及び高温における機械強度を向上するため、クリス
トバライトが粒界に含有するSiC質耐火物を開示す
る。クリストバライトの量は、SiC質耐火物の15重
量%以下である。クリストバライトは、二酸化珪素の多
形の一つである。二酸化珪素の多形は、Si原子を中心
に4つの酸素原子が正四面体の頂点位置に配置したSi
4四面体の配列によって決まり、クリストバライト
は、正方晶に属する低温型と、立法晶に属する高温型が
ある。
Japanese Patent Application No. 4-347858 discloses a SiC refractory containing cristobalite at grain boundaries in order to improve thermal shock resistance and mechanical strength at high temperatures. The amount of cristobalite is not more than 15% by weight of SiC refractory. Cristobalite is one of the polymorphs of silicon dioxide. The polymorph of silicon dioxide is composed of Si atoms in which four oxygen atoms are arranged at the apexes of a tetrahedron.
Depending on the arrangement of O 4 tetrahedra, cristobalite has a low temperature type that belongs to a tetragonal system and a high temperature type that belongs to a cubic system.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】 本発明は、耐熱衝撃
性、高温における機械強度のみならず、圧縮強度等の機
械強度に優れたSiC質耐火物を提供することを目的と
する。また、本発明では、肉厚の耐火物において、耐火
物の表面近傍のみでなく、耐火物の内部にまで、クリス
トバライトを形成させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a SiC refractory material which is excellent not only in thermal shock resistance and mechanical strength at high temperatures but also in mechanical strength such as compressive strength. Another object of the present invention is to form cristobalite not only near the surface of the refractory but also inside the refractory in the thick refractory.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】 そこで、本発明者は、
圧縮強度を向上するためには、成形体に、アモルファス
シリカ又は平均粒径が5μm以下の炭化珪素粉末を含有
させて、焼結すればよいことを見出し、本発明を完成し
た。本発明によれば、炭化珪素から実質的に構成される
多数の結晶粒と、粒界とを有するSiC質耐火物であっ
て、SiC質耐火物は、SiC質耐火物に対して、60
重量%以上の炭化珪素と、15重量%以下のクリストバ
ライトとを含有していて、クリストバライトは粒界に存
在し、開気孔率が7〜14%であって、カサ比重が2.
64〜2.84g/cm3であることを特徴とするSi
C質耐火物が提供される。本発明において、圧縮強度が
900kgf/cm2以上であることが好ましい。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the present inventor
In order to improve the compressive strength, it has been found that the molded body may be made to contain amorphous silica or silicon carbide powder having an average particle size of 5 μm or less and sintered, and the present invention has been completed. According to the present invention, a SiC refractory having a large number of crystal grains substantially composed of silicon carbide and grain boundaries, wherein the SiC refractory is 60% of the SiC refractory.
It contains not less than 15% by weight of silicon carbide and not more than 15% by weight of cristobalite, the cristobalite is present at grain boundaries, the open porosity is 7 to 14%, and the bulk specific gravity is 2.
Si characterized in that it is 64-2.84 g / cm 3.
A C-quality refractory is provided. In the present invention, the compressive strength is preferably 900 kgf / cm 2 or more.

【0008】 また、SiC質耐火物が30mm以上の
厚さを有していて、SiC質耐火物の表面より10〜1
5mmの深さの部位を粉末として、粉末をX線回折で分
析したとき、2θが34゜10’である炭化珪素の回折
ピークの高さに対する、2θが21゜90’であるクリ
ストバライトの回折ピークの高さの比が、0.06〜
0.6であることが好ましい。即ち、肉厚の耐火物にお
いて、耐火物の表面近傍のみでなく、耐火物の内部にま
で、クリストバライトを形成させるということである。
耐火物の内部には、耐火物の厚さと比べて、ある程度深
い位置を選び、耐火物の表面より10〜15mmの深さ
とした。また、クリストバライトの含有量を炭化珪素と
の比較において、粉末X線回折の回折ピークで規定し
た。
Further, the SiC refractory has a thickness of 30 mm or more, and is 10 to 1
When a powder having a depth of 5 mm is used and the powder is analyzed by X-ray diffraction, the diffraction peak of cristobalite having 2θ of 21 ° 90 ′ with respect to the height of the diffraction peak of silicon carbide having 2θ of 34 ° 10 ′. The height ratio is 0.06 ~
It is preferably 0.6. That is, in a thick refractory, cristobalite is formed not only near the surface of the refractory but also inside the refractory.
Inside the refractory, a position deeper than the thickness of the refractory was selected to a depth of 10 to 15 mm from the surface of the refractory. Further, the content of cristobalite was defined by the diffraction peak of powder X-ray diffraction in comparison with silicon carbide.

【0009】 また、上記粉末をX線回折で分析したと
き、2θが34゜10’である炭化珪素の回折ピークの
高さに対する、2θが21゜90’であるクリストバラ
イトの回折ピークの高さの比が、0.1〜0.4である
ことが更に好ましい。SiC質耐火物はレンガ形状又は
棒形状であってもよい。
Further, when the above powder is analyzed by X-ray diffraction, the height of the diffraction peak of cristobalite having 2θ of 21 ° 90 ′ is higher than the height of the diffraction peak of silicon carbide having 2θ of 34 ° 10 ′. More preferably, the ratio is 0.1 to 0.4. The SiC refractory may be brick-shaped or rod-shaped.

【0010】 また、本発明によれば、実質的に炭化珪
素からなる粉末を含有する成形体を、1300〜160
0℃で焼結するSiC質耐火物の製造方法において、成
形体が0.1〜5重量%のアモルファスシリカを含有す
ることを特徴とするSiC質耐火物の製造方法が提供さ
れる。本発明において、粉体の平均粒径が5μm以下で
あることが好ましく、2.5μm以下であることが更に
好ましい。また、粉体は、90重量%以上の炭化珪素を
含有することが好ましい。アモルファスシリカは平均粒
径が5μm以下の粉末であって、アモルファスシリカの
少なくとも一部は焼結後にクリストバライトに変換する
ことが好ましい。
Further, according to the present invention, a molded body containing a powder substantially made of silicon carbide is provided in the range of 1300 to 160.
A method for producing a SiC-based refractory material, characterized in that the compact contains 0.1 to 5% by weight of amorphous silica. In the present invention, the average particle size of the powder is preferably 5 μm or less, more preferably 2.5 μm or less. The powder preferably contains 90% by weight or more of silicon carbide. Amorphous silica is a powder having an average particle size of 5 μm or less, and at least a part of the amorphous silica is preferably converted into cristobalite after sintering.

【0011】[0011]

【作用】 本発明では、開気孔率が7〜14%である。
この範囲で圧縮強度が向上し、粒界に熱伝導を妨げる気
泡又は気孔が少なくなり、クラックが生じ難くなる。
In the present invention, the open porosity is 7 to 14%.
Within this range, the compressive strength is improved, the number of bubbles or pores that hinder the heat conduction at the grain boundaries is reduced, and cracks are less likely to occur.

【0012】 また、本発明では、カサ比重が2.64
〜2.84g/cm3である。耐火物は、耐火物の外部
空間に連通する開気孔があり、また、耐火物の外部空間
に連通しないで密閉している閉気孔がある。カサ比重
は、物質部分、開気孔及び閉気孔からなる体積に対する
質量を意味する。一方、見かけ比重は、開気孔は含まな
いで、物質部分及び閉気孔からなる体積に対する質量を
意味する。従って、見かけ比重は、耐火物の組成の理論
密度より、少し小さな値になるが、カサ比重は見かけ比
重より小さい値となる。カサ比重が2.64g/cm3
より小さいとき、粒界に熱伝導を妨げる気孔が多くな
り、機械強度が低下する。また、この気孔を介してSi
Cの酸化が促進され、酸化によってSiO2が生成する
と、体積膨張をして、耐火物が損壊することがある。一
方、カサ比重が2.84g/cm3を超えると、粒界に
SiO2 が不足するので、耐熱衝撃性が低下する。カサ
比重が2.75g/cm3以下であることが好ましい。
なお、炭化珪素の理論密度は、3.2g/cm3であ
る。
Further, according to the present invention, the bulk specific gravity is 2.64.
Is about 2.84 g / cm 3 . The refractory material has open pores that communicate with the external space of the refractory material, and also has closed pores that are closed and do not communicate with the external space of the refractory material. The bulk specific gravity means the mass with respect to the volume of the substance portion, the open pores, and the closed pores. On the other hand, the apparent specific gravity means the mass relative to the volume of the substance portion and the closed pores, which does not include the open pores. Therefore, the apparent specific gravity becomes a value slightly smaller than the theoretical density of the composition of the refractory, but the bulk specific gravity becomes a value smaller than the apparent specific gravity. The bulk specific gravity is 2.64 g / cm 3.
When it is smaller, the number of pores that hinder the heat conduction increases in the grain boundaries, and the mechanical strength decreases. Also, through this pore, Si
When the oxidation of C is promoted and SiO 2 is generated by the oxidation, the refractory may be damaged due to volume expansion. On the other hand, when the bulk specific gravity exceeds 2.84 g / cm 3 , SiO 2 is insufficient in the grain boundaries, so that the thermal shock resistance decreases. The bulk specific gravity is preferably 2.75 g / cm 3 or less.
The theoretical density of silicon carbide is 3.2 g / cm 3 .

【0013】 粒界は、結晶質やガラス質の成分を含有
するが、SiO2を含有する。この二酸化珪素は、一部
はクリストバライトであるが、クリストバライトでない
二酸化珪素も含有する。これらの二酸化珪素は、他の結
晶相又はガラス質である。粒界には、Al、Cr、M
n、Cu、V、Ca、Ba等を更に含有させてもよく、
耐火物の用途、形状等によって、フラックス成分及び成
分量を定める。
The grain boundary contains a crystalline or vitreous component, but contains SiO 2 . This silicon dioxide is partly cristobalite but also contains non-cristobalite silicon dioxide. These silicon dioxides are other crystalline phases or glassy. At the grain boundary, Al, Cr, M
n, Cu, V, Ca, Ba and the like may be further contained,
The flux component and the amount of the component are determined according to the application and shape of the refractory.

【0014】 また、SiC質耐火物は、SiC質耐火
物全体の15.0重量%以下、好ましくは1.0〜10
重量%であるクリストバライトを含有する。SiC質耐
火物を焼結するとき、SiC結晶粒の表面が部分酸化し
たりして、SiO2 が生成し、このSiO2 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
相を生じる。この際、SiCの酸化により生じたSiO
2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。
Further, the SiC-based refractory material is 15.0% by weight or less of the whole SiC-based refractory material, preferably 1.0 to 10%.
It contains cristobalite in a weight percentage. When sintering a SiC refractory, the surface of the SiC crystal grains is partially oxidized, and SiO 2 is produced. This SiO 2 contains a trace amount of metal oxide flux (calcium or vanadium oxide) in the raw material ( Reacts with the glass component) to form a strong grain boundary bonded phase. At this time, SiO generated by oxidation of SiC
2 , part of the transition from vitreous to cristobalite,
It remains as a subphase.

【0015】 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。SiC質耐火物は、60重量%以上の炭化珪
素を含有することが好ましく、70〜85重量%の炭化
珪素を含有することが更に好ましい。二酸化珪素は、
1.0〜10.0重量%含有することが好ましく、2〜
8重量%含有することは更に好ましい。CaOは、0.
05重量%以下を含有することが好ましく、V25
0.05〜1.0重量%含有することが好ましく、Al
23は0.01〜0.15重量%含有することが好まし
い。
Since this cristobalite has a large difference in thermal expansion between room temperature and use temperature (1000 to 1600 ° C.), microcracks are likely to occur at grain boundaries due to repeated heating and cooling, and the microcracks are gradually connected to form SiC. The quality refractory itself is destroyed, and for example, a shelf plate is cracked. Therefore, it is preferable to control the total amount of cristobalite to the above value. The SiC refractory preferably contains 60% by weight or more of silicon carbide, and more preferably 70 to 85% by weight of silicon carbide. Silicon dioxide is
It is preferable to contain 1.0 to 10.0% by weight, and
It is more preferable to contain 8% by weight. CaO is 0.
It is preferable that the content of V 2 O 5 be 0.05 to 1.0% by weight, and that of V 2 O 5 be 0.05 to 1.0% by weight.
2 O 3 is preferably contained in an amount of 0.01 to 0.15% by weight.

【0016】 SiC質耐火物の製造方法では、実質的
に炭化珪素からなる粉体を含有する成形体を、1300
〜1600℃で焼結する。この粉体は、90重量%以上
の炭化珪素を含有することが好ましい。従って、通常の
不純物を含有していてもよい。粉体は、例えば、粒径が
3mmのものが包含していてもよく、また、これと同時
に、粒径が1μmのものが含有していてもよい。
According to the method for producing a SiC refractory, a molded body containing a powder substantially composed of silicon carbide is used for 1300
Sinter at ~ 1600 ° C. The powder preferably contains 90% by weight or more of silicon carbide. Therefore, it may contain usual impurities. The powder may include, for example, particles having a particle size of 3 mm, and at the same time, particles having a particle size of 1 μm may be contained.

【0017】 このとき、成形体が0.1〜5重量%の
アモルファスシリカを含有するか、平均粒径が5μm以
下である炭化珪素粉末を用いると、開気孔率及びカサ密
度が上記の範囲であるSiC質耐火物が得られる。アモ
ルファスシリカの微視的構造は、多数のSiO4四面体
が互いに酸素原子を共有しながら不規則に配置する。ア
モルファスシリカの少なくとも一部は焼結後にクリスト
バライトに変換し、このクリストバライトは、耐火物の
粒界に存在することが多い。成形体は、炭化珪素粉体の
ほか、バナジウム化合物、カルシウム化合物、ベントナ
イト、カオリン等を含有してもよい。成形体を、100
0℃以下の温度で一時焼成してから、更に1300〜1
600℃で焼結する。焼結温度が1300℃未満のと
き、耐熱衝撃性が劣る。一方、焼結温度が1600℃を
越えると、機械強度が低下する。
At this time, when the molded body contains 0.1 to 5% by weight of amorphous silica or silicon carbide powder having an average particle diameter of 5 μm or less is used, the open porosity and the bulk density are within the above range. A certain SiC refractory is obtained. The microscopic structure of amorphous silica is such that a large number of SiO 4 tetrahedra are randomly arranged while sharing oxygen atoms with each other. At least a part of the amorphous silica is converted into cristobalite after sintering, and the cristobalite is often present in the grain boundary of the refractory. The molded body may contain a vanadium compound, a calcium compound, bentonite, kaolin, etc. in addition to the silicon carbide powder. Molded body to 100
Temporarily calcined at a temperature of 0 ° C or lower, then 1300 to 1
Sinter at 600 ° C. When the sintering temperature is less than 1300 ° C, the thermal shock resistance is poor. On the other hand, if the sintering temperature exceeds 1600 ° C, the mechanical strength will decrease.

【0018】[0018]

【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)粒度が6メッシュ以下(粒径が283
0μm以下である。)の炭化珪素粉末に、ベントナイト
を加えた。炭化珪素及びベントナイトの総量に対して、
表2に示す量のアモルファスシリカと、0.02重量%
のCaCO3と、0.45重量%のV25と、6重量%
の水とを添加して、次いで、混練した。実施例1〜4及
び参考例の組成を次の表で示す。数値は重量%である。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. (Examples 1 to 8) Particle size is 6 mesh or less (particle size is 283
It is 0 μm or less. Bentonite was added to the silicon carbide powder of 1). Based on the total amount of silicon carbide and bentonite,
Amorphous silica in the amount shown in Table 2 and 0.02% by weight
CaCO 3 with 0.45 wt% V 2 O 5 and 6 wt%
Of water and then kneading. The compositions of Examples 1 to 4 and Reference Example are shown in the following table. The numbers are% by weight.

【0019】[0019]

【表1】 実施例1及び参考例の組成は、JIS並型レンガ用の組
成であり、実施例2〜4の組成は、支柱、棚棒等の、焼
成炉の内部に用いられる耐火物の組成である。
[Table 1] The composition of Example 1 and the reference example is a composition for JIS normal type bricks, and the compositions of Examples 2 to 4 are compositions of refractory materials used in the firing furnace, such as columns and shelf bars.

【0020】 この混合物を、焼結後に230×114
×65mm(厚さ)になるように、直方体形状に成形
し、次いで、乾燥させて水分を十分に除去した。この成
形体を800℃まで加熱して一定時間保持して一次焼成
した後、更に1450℃まで加熱し、10時間保持する
ことで焼結して、SiC質耐火物を得た。また、このS
iC質耐火物の開気孔率(%)、見かけ比重(ρa、g/c
m3)及びカサ比重(ρb、g/cm3)は、JIS R 26
14−76に準じて水中法で測定した。まず、試料を充
分に乾燥した後、乾燥重量(W1)を秤量した。次い
で、試料を水中で煮沸し、開気孔中に水を完全に侵入さ
せて水中にて、水中重量(W2)を秤量した。最後に、
開気孔中に完全に水を侵入させた試料を、大気中にて、
飽水重量(W3)を秤量した。
This mixture is mixed with 230 × 114 after sintering.
It was formed into a rectangular parallelepiped shape so as to have a size of × 65 mm (thickness), and then dried to sufficiently remove water. This molded body was heated to 800 ° C. and held for a certain period of time to perform primary firing, then further heated to 1450 ° C. and held for 10 hours to sinter to obtain a SiC refractory material. Also, this S
Open porosity (%), apparent specific gravity (ρ a , g / c) of iC refractory
m 3 ) and bulk specific gravity (ρ b , g / cm 3 ) are JIS R 26
It measured by the underwater method according to 14-76. First, the sample was sufficiently dried, and then the dry weight (W 1 ) was weighed. Then, the sample was boiled in water, water was completely penetrated into the open pores, and the weight of water (W 2 ) was measured in water. Finally,
A sample in which water has completely penetrated into open pores is
The saturated water weight (W 3 ) was weighed.

【0021】ρa = W1/(W1−W2) ρb = W1/(W3−W2) 開気孔率(%) = (W3−W1)/(W3−W2) ×
100 圧縮強度(kgf/cm2)は、JIS R 2615−76に
準じて、測定した。試料は、1辺約60mmの立方体を
用いた。開気孔率(%)、見かけ比重(g/cm3)、カサ比
重(g/cm3)及び圧縮強度(kgf/cm2)は、表2にまとめる。
Ρ a = W 1 / (W 1 −W 2 ) ρ b = W 1 / (W 3 −W 2 ) Open porosity (%) = (W 3 −W 1 ) / (W 3 −W 2 ) ×
100 Compressive strength (kgf / cm 2 ) was measured according to JIS R 2615-76. As the sample, a cube having a side of about 60 mm was used. The open porosity (%), apparent specific gravity (g / cm 3 ), bulk specific gravity (g / cm 3 ) and compressive strength (kgf / cm 2 ) are summarized in Table 2.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】 このSiC質耐火物のクリストバライト
含有量を粉末X線回折法で測定した。その中心部から分
析用の試料を得るため、まず、230×114×65m
mの耐火物を、115×114×65mmとなるように
二つに分断した。次に、図1に示すように、分断された
焼結体10から、表面10a及び分断面10bをその表
面に含む直方体11を切断した。この直方体を、各々が
厚さ5mmの6層となるように分断した。各層をタング
ステンカーバイド製フリッシュで粉砕して粉末とした。
The cristobalite content of this SiC refractory was measured by a powder X-ray diffraction method. In order to obtain a sample for analysis from the center, first 230 × 114 × 65 m
The refractory material of m was divided into two pieces having a size of 115 × 114 × 65 mm. Next, as shown in FIG. 1, a rectangular parallelepiped 11 having a surface 10a and a divided surface 10b on its surface was cut from the divided sintered body 10. This rectangular parallelepiped was divided into 6 layers each having a thickness of 5 mm. Each layer was ground into a powder by using a tungsten carbide frisch.

【0024】 この粉末をX線回折法で分析した。自動
記録式X線回折装置として、理学電機(株)製、RINT10
00を用いて、2θを測定軸として連続測定した。X線
は、波長が1.3418オングストロームであるCu−
Kα線を用い、Cu−Kβ線はモノクロメーターを用い
て除去した。X線管球への印加電圧は40kV、管電流
は20mAとした。X線回折装置のスリット系の条件と
して、発散スリットを1°、散乱スリットを1°、受光
スリットを0.15mmと設定した。ゴニオメーターの
条件として、回折角2θが15〜50゜の範囲となるよ
うに設定し、サンプリング角度を0.020°とし、ス
キャンスピードを2.0°/分とした。
This powder was analyzed by X-ray diffraction. As an automatic recording X-ray diffractometer, RINT10 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.
Using 00, continuous measurement was performed with 2θ as the measurement axis. X-rays are Cu-, which has a wavelength of 1.3418 angstroms.
Kα rays were used and Cu-Kβ rays were removed using a monochromator. The applied voltage to the X-ray tube was 40 kV and the tube current was 20 mA. As conditions for the slit system of the X-ray diffractometer, the divergence slit was set to 1 °, the scattering slit was set to 1 °, and the light receiving slit was set to 0.15 mm. The conditions of the goniometer were set such that the diffraction angle 2θ was in the range of 15 to 50 °, the sampling angle was 0.020 °, and the scan speed was 2.0 ° / min.

【0025】 2θが34゜10’のピークを炭化珪素
の基準ピークとし、また、2θが21゜90’のピーク
をクリストバライトの基準ピークとした。両方の基準ピ
ークの高さを測定し、炭化珪素の基準ピークを1とした
ときのクリストバライトの基準ピークの高さを求めた。
炭化珪素の基準ピークに対するクリストバライトの基準
ピークの比を表3にまとめた。
A peak at 2θ of 34 ° 10 ′ was used as a reference peak of silicon carbide, and a peak at 2θ of 21 ° 90 ′ was used as a reference peak of cristobalite. The heights of both reference peaks were measured, and the height of the reference peak of cristobalite when the reference peak of silicon carbide was set to 1 was obtained.
The ratio of the cristobalite standard peak to the silicon carbide standard peak is summarized in Table 3.

【0026】[0026]

【表3】 表2及び表3より、アモルファスシリカを添加すること
で、耐火物の内部までクリストバライトが含有し、ま
た、圧縮強度が900kgf/cm2以上に向上することが分
かる。
[Table 3] From Tables 2 and 3, it can be seen that by adding amorphous silica, cristobalite is contained even in the interior of the refractory and the compressive strength is improved to 900 kgf / cm 2 or more.

【0027】[0027]

【発明の効果】 本発明のSiC質耐火物は、耐熱衝撃
性、高温における機械強度のみならず、圧縮強度が優れ
ている。
The SiC refractory material of the present invention is excellent not only in thermal shock resistance and mechanical strength at high temperatures but also in compressive strength.

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

【図1】 実施例及び比較例において、粉末X線回折法
の試料を得る方法の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for obtaining a sample by a powder X-ray diffraction method in Examples and Comparative Examples.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化珪素から実質的に構成される多数の
結晶粒と、粒界とを有するSiC質耐火物であって、 当該SiC質耐火物は、当該SiC質耐火物に対して、
60重量%以上の炭化珪素と、15重量%以下のクリス
トバライトとを含有していて、クリストバライトは当該
粒界に存在し、 開気孔率が7〜14%であって、カサ比重が2.64〜
2.84g/cm3であることを特徴とするSiC質耐
火物。
1. A SiC refractory having a large number of crystal grains substantially composed of silicon carbide and a grain boundary, the SiC refractory being different from the SiC refractory with respect to the SiC refractory.
It contains 60% by weight or more of silicon carbide and 15% by weight or less of cristobalite, the cristobalite exists in the grain boundary, the open porosity is 7 to 14%, and the bulk specific gravity is 2.64 to.
2.84 g / cm 3 SiC-based refractory material.
【請求項2】 圧縮強度が900kgf/cm2以上で
あることを特徴とする請求項1に記載のSiC質耐火
物。
2. The SiC refractory material according to claim 1, which has a compressive strength of 900 kgf / cm 2 or more.
【請求項3】 当該SiC質耐火物が30mm以上の厚
さを有していて、 当該SiC質耐火物の表面より10〜15mmの深さの
部位を粉末として、当該粉末をX線回折で分析したと
き、2θが34゜10’である炭化珪素の回折ピークの
高さに対する、2θが21゜90’であるクリストバラ
イトの回折ピークの高さの比が、0.06〜0.6であ
ることを特徴とする請求項1又は2に記載のSiC質耐
火物。
3. The SiC refractory material has a thickness of 30 mm or more, and a portion having a depth of 10 to 15 mm from the surface of the SiC refractory material is used as a powder, and the powder is analyzed by X-ray diffraction. Then, the ratio of the height of the diffraction peak of cristobalite having 2θ of 21 ° 90 ′ to the height of the diffraction peak of silicon carbide having 2θ of 34 ° 10 ′ is 0.06 to 0.6. The SiC refractory according to claim 1 or 2.
【請求項4】 上記粉末をX線回折で分析したとき、2
θが34゜10’である炭化珪素の回折ピークの高さに
対する、2θが21゜90’であるクリストバライトの
回折ピークの高さの比が、0.1〜0.4であることを
特徴とする請求項3に記載のSiC質耐火物。
4. When the powder is analyzed by X-ray diffraction, 2
The ratio of the height of the diffraction peak of cristobalite having 2θ of 21 ° 90 ′ to the height of the diffraction peak of silicon carbide having θ of 34 ° 10 ′ is 0.1 to 0.4. The SiC refractory material according to claim 3.
【請求項5】 レンガ形状又は棒形状であることを特徴
とする上記請求項のいずれかに記載のSiC質耐火物。
5. The SiC refractory material according to claim 1, wherein the refractory material has a brick shape or a rod shape.
【請求項6】 実質的に炭化珪素からなる粉体を含有す
る成形体を、1300〜1600℃で焼結するSiC質
耐火物の製造方法において、 当該成形体が0.1〜5重量%のアモルファスシリカを
含有することを特徴とするSiC質耐火物の製造方法。
6. A method for producing a SiC refractory material, which comprises sintering a compact containing a powder consisting essentially of silicon carbide at 1300 to 1600 ° C., wherein the compact is 0.1 to 5% by weight. A method for producing a SiC-based refractory material, which comprises amorphous silica.
【請求項7】 当該粉体の平均粒径が5μm以下である
ことを特徴とする請求項6に記載のSiC質耐火物の製
造方法。
7. The method for producing a SiC refractory material according to claim 6, wherein the powder has an average particle diameter of 5 μm or less.
【請求項8】 当該粉体の平均粒径が2.5μm以下で
あることを特徴とする請求項7に記載のSiC質耐火物
の製造方法。
8. The method for producing a SiC refractory material according to claim 7, wherein the powder has an average particle diameter of 2.5 μm or less.
【請求項9】 当該粉体は、90重量%以上の炭化珪素
を含有することを特徴とする請求項6、7又は8に記載
のSiC質耐火物の製造方法。
9. The method for producing a SiC refractory material according to claim 6, 7 or 8, wherein the powder contains 90% by weight or more of silicon carbide.
【請求項10】 当該アモルファスシリカは平均粒径が
5μm以下の粉末であって、当該アモルファスシリカの
少なくとも一部は焼結後にクリストバライトに変換する
ことを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載のSi
C質耐火物の製造方法。
10. The amorphous silica is a powder having an average particle diameter of 5 μm or less, and at least a part of the amorphous silica is converted into cristobalite after sintering, according to any one of claims 6 to 9. Si described
Method for manufacturing C-type refractory material.
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