JPH08290959A - 耐火物 - Google Patents
耐火物Info
- Publication number
- JPH08290959A JPH08290959A JP7093811A JP9381195A JPH08290959A JP H08290959 A JPH08290959 A JP H08290959A JP 7093811 A JP7093811 A JP 7093811A JP 9381195 A JP9381195 A JP 9381195A JP H08290959 A JPH08290959 A JP H08290959A
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- JP
- Japan
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- aluminum nitride
- refractory
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- powder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】中温域から高温域にいたる広範囲温度域におい
て耐食性と強度等に優れた耐火物を提供すること。 【構成】Ｆｅ分１〜２０重量％の窒化アルミニウムと骨
材とを含有してなることを特徴とする耐火物。
て耐食性と強度等に優れた耐火物を提供すること。 【構成】Ｆｅ分１〜２０重量％の窒化アルミニウムと骨
材とを含有してなることを特徴とする耐火物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多量のＦｅ分を含有し
てなる窒化アルミニウムと骨材とからなる耐火物に関す
る。
てなる窒化アルミニウムと骨材とからなる耐火物に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、レンガ等の定形耐火物、高炉出銑
口閉塞用マッド材、出銑樋材等の不定形耐火物として
は、耐火度の向上、溶融金属やスラグに対する耐食性等
の向上を図るために窒化珪素鉄と骨材を含有してなるも
のが使用されている。しかしながら、このような耐火物
は、１４００℃程度以上の高温における耐食性と強度に
優れるが、１２００℃付近の中温域では十分な効果が得
られなかった。
口閉塞用マッド材、出銑樋材等の不定形耐火物として
は、耐火度の向上、溶融金属やスラグに対する耐食性等
の向上を図るために窒化珪素鉄と骨材を含有してなるも
のが使用されている。しかしながら、このような耐火物
は、１４００℃程度以上の高温における耐食性と強度に
優れるが、１２００℃付近の中温域では十分な効果が得
られなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中温
域から高温域にいたる広範囲温度域において耐食性と強
度等に優れた耐火物を提供することである。
域から高温域にいたる広範囲温度域において耐食性と強
度等に優れた耐火物を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、Ｆ
ｅ分１〜２０重量％の窒化アルミニウムと骨材とを含有
してなることを特徴とする耐火物である。
ｅ分１〜２０重量％の窒化アルミニウムと骨材とを含有
してなることを特徴とする耐火物である。
【０００５】以下、更に詳しく本発明を説明する。
【０００６】本発明で使用される窒化アルミニウムは鉄
又は鉄化合物をＦｅ分として１〜２０重量％含むもので
ある。このＦｅ分は、窒化アルミニウムと反応してＦｅ
Ａｌ系合金を生成し、窒化アルミニウム同士、骨材同
士、窒化アルミニウムと骨材との焼結性を高め緻密な耐
火物を得るために必要な成分である。窒化アルミニウム
中のＦｅ分が１重量％未満では中・高温域において十分
な耐食性と強度等を示す耐火物を得ることができず、ま
た２０重量％を越えると高温域においてＦｅ分が溶融し
耐火度、強度、耐食性が低下する。このような多量のＦ
ｅ分を含む窒化アルミニウムは、アルミニウム原料と鉄
原料との混合物を窒化するか、又は窒化アルミニウムに
鉄又は鉄化合物を配合することによって得ることができ
る。
又は鉄化合物をＦｅ分として１〜２０重量％含むもので
ある。このＦｅ分は、窒化アルミニウムと反応してＦｅ
Ａｌ系合金を生成し、窒化アルミニウム同士、骨材同
士、窒化アルミニウムと骨材との焼結性を高め緻密な耐
火物を得るために必要な成分である。窒化アルミニウム
中のＦｅ分が１重量％未満では中・高温域において十分
な耐食性と強度等を示す耐火物を得ることができず、ま
た２０重量％を越えると高温域においてＦｅ分が溶融し
耐火度、強度、耐食性が低下する。このような多量のＦ
ｅ分を含む窒化アルミニウムは、アルミニウム原料と鉄
原料との混合物を窒化するか、又は窒化アルミニウムに
鉄又は鉄化合物を配合することによって得ることができ
る。
【０００７】窒化アルミニウムは、電子材料用途特に高
熱伝導性基板材料として使用されているが、Ｆｅ分は極
端に嫌われ高純度であることが望まれている。これに対
し、本発明の耐火物で使用される窒化アルミニウムは、
そのＦｅ分が１〜２０重量％含むものであり、これによ
って窒化アルミニウム同士、窒化アルミニウムと骨材、
骨材同士の焼結性を高め、耐火物の微構造強化と耐食性
の向上が図れるものである。
熱伝導性基板材料として使用されているが、Ｆｅ分は極
端に嫌われ高純度であることが望まれている。これに対
し、本発明の耐火物で使用される窒化アルミニウムは、
そのＦｅ分が１〜２０重量％含むものであり、これによ
って窒化アルミニウム同士、窒化アルミニウムと骨材、
骨材同士の焼結性を高め、耐火物の微構造強化と耐食性
の向上が図れるものである。
【０００８】更に説明すると、窒化アルミニウム中又は
その周囲にＦｅ分が存在していると、非酸化性雰囲気に
おいては１２００℃付近でＦｅ分と窒化アルミニウムが
反応してＦｅＡｌ系合金が生成する。この合金が中温域
において骨材粒子間の接着剤として作用し耐火物の強度
を向上させる。また、１２００℃以上においては、残存
している窒化アルミニウムが骨材中のＳｉＯ2 等の成分
と反応し、より耐火度、耐食性の高いアルミナを生成す
る。同時にこの反応でＳｉＯ2 から遊離したＳｉは、炭
素質骨材が付近に存在しているとＳｉＣを生成し、更に
耐火度、耐食性を高めることとなる。
その周囲にＦｅ分が存在していると、非酸化性雰囲気に
おいては１２００℃付近でＦｅ分と窒化アルミニウムが
反応してＦｅＡｌ系合金が生成する。この合金が中温域
において骨材粒子間の接着剤として作用し耐火物の強度
を向上させる。また、１２００℃以上においては、残存
している窒化アルミニウムが骨材中のＳｉＯ2 等の成分
と反応し、より耐火度、耐食性の高いアルミナを生成す
る。同時にこの反応でＳｉＯ2 から遊離したＳｉは、炭
素質骨材が付近に存在しているとＳｉＣを生成し、更に
耐火度、耐食性を高めることとなる。
【０００９】本発明の耐火物には、上記多量のＦｅ分を
含む窒化アルミニウムが１〜５０重量％含有しているこ
とが好ましい。１重量％未満では生成したＦｅＡｌ系合
金による焼結性を高める効果は小さく、また骨材同士等
の反応量も少なくなるため、中・高温域における耐食性
と強度等に優れた耐火物を得ることができない。また、
５０重量％を越えると、生成するＦｅＡｌ系合金が多す
ぎて高温域の強度を維持することができなくなる。
含む窒化アルミニウムが１〜５０重量％含有しているこ
とが好ましい。１重量％未満では生成したＦｅＡｌ系合
金による焼結性を高める効果は小さく、また骨材同士等
の反応量も少なくなるため、中・高温域における耐食性
と強度等に優れた耐火物を得ることができない。また、
５０重量％を越えると、生成するＦｅＡｌ系合金が多す
ぎて高温域の強度を維持することができなくなる。
【００１０】本発明の耐火物に使用される骨材として
は、耐火物が定形耐火物である場合には黒鉛粉、ＳｉＣ
粉、アルミナ粉、珪石粉等であり、耐火物が不定形耐火
物である場合にはコークス粉、ＳｉＣ粉、ボーキサイト
粉、ロー石粉等である。
は、耐火物が定形耐火物である場合には黒鉛粉、ＳｉＣ
粉、アルミナ粉、珪石粉等であり、耐火物が不定形耐火
物である場合にはコークス粉、ＳｉＣ粉、ボーキサイト
粉、ロー石粉等である。
【００１１】次に、本発明の耐火物の製造方法の一例に
ついて説明する。先ず、本発明で使用される多量のＦｅ
分を含む窒化アルミニウムの製造方法について説明する
と、原料としては、金属アルミニウム粉末等のアルミニ
ウム原料と鉄粉、ミルスケール等の鉄原料との混合粉末
が使用される。アルミニウム原料としては、Ｆｅ分の多
い低純度の金属アルミニウム粉末を用いることができ
る。アルミニウム原料の粒度は窒化反応の容易性を考慮
し２００μｍ以下が好ましく、また鉄原料の粒度は生成
した窒化アルミニウム中への分散性を考慮し１ｍｍ程度
以下であることが好ましい。両者の混合割合は、得られ
た窒化アルミニウム中のＦｅ分が１〜２０重量％含有す
る割合である。
ついて説明する。先ず、本発明で使用される多量のＦｅ
分を含む窒化アルミニウムの製造方法について説明する
と、原料としては、金属アルミニウム粉末等のアルミニ
ウム原料と鉄粉、ミルスケール等の鉄原料との混合粉末
が使用される。アルミニウム原料としては、Ｆｅ分の多
い低純度の金属アルミニウム粉末を用いることができ
る。アルミニウム原料の粒度は窒化反応の容易性を考慮
し２００μｍ以下が好ましく、また鉄原料の粒度は生成
した窒化アルミニウム中への分散性を考慮し１ｍｍ程度
以下であることが好ましい。両者の混合割合は、得られ
た窒化アルミニウム中のＦｅ分が１〜２０重量％含有す
る割合である。
【００１２】アルミニウム原料と鉄原料からなる混合粉
末は、セルロース溶液等の液状バインダーにより成形後
乾燥してから窒化するか、又は黒鉛製等の耐熱容器に充
填し容器とともに窒化する。窒化は、窒素及び／又はア
ンモニアを含む雰囲気中、温度１０００℃以上で行われ
る。得られた窒化アルミニウムは、本発明の耐火物の一
成分とするためにボールミル等により適切な粒度に粉砕
される。
末は、セルロース溶液等の液状バインダーにより成形後
乾燥してから窒化するか、又は黒鉛製等の耐熱容器に充
填し容器とともに窒化する。窒化は、窒素及び／又はア
ンモニアを含む雰囲気中、温度１０００℃以上で行われ
る。得られた窒化アルミニウムは、本発明の耐火物の一
成分とするためにボールミル等により適切な粒度に粉砕
される。
【００１３】次いで、多量のＦｅ分を含む窒化アルミニ
ウム粉末は耐火物の用途に応じた適切な骨材と混合され
て本発明の耐火物となる。本発明の耐火物の用途は、耐
火レンガ等の定形耐火物、高炉出銑口閉塞用マッド材、
出銑樋材等の不定形耐火物として使用されるが、本発明
の耐火物には高温で酸化されやすい窒化アルミニウムが
含まれているので非酸化性雰囲気中で使用される耐火物
に特に好適となる。以下、その好適な一例としてのマッ
ド材について説明する。
ウム粉末は耐火物の用途に応じた適切な骨材と混合され
て本発明の耐火物となる。本発明の耐火物の用途は、耐
火レンガ等の定形耐火物、高炉出銑口閉塞用マッド材、
出銑樋材等の不定形耐火物として使用されるが、本発明
の耐火物には高温で酸化されやすい窒化アルミニウムが
含まれているので非酸化性雰囲気中で使用される耐火物
に特に好適となる。以下、その好適な一例としてのマッ
ド材について説明する。
【００１４】マッド材には、スラグに対する耐食性と高
温強度が特に要求されるので、骨材としては、焼結アル
ミナ、電融アルミナ、ボーキサイト、ロー石、ファイア
ークレイ等のアルミナ質骨材とコークス、黒鉛粉等の炭
素質骨材とＳｉＣ粉等のＳｉＣ質骨材とが用いられる。
これらの骨材の配合割合の一例を示すと、アルミナ質骨
材２０〜６０重量％、炭素質骨材２０〜４０重量％、Ｓ
ｉＣ質骨材２０〜６０重量％である。
温強度が特に要求されるので、骨材としては、焼結アル
ミナ、電融アルミナ、ボーキサイト、ロー石、ファイア
ークレイ等のアルミナ質骨材とコークス、黒鉛粉等の炭
素質骨材とＳｉＣ粉等のＳｉＣ質骨材とが用いられる。
これらの骨材の配合割合の一例を示すと、アルミナ質骨
材２０〜６０重量％、炭素質骨材２０〜４０重量％、Ｓ
ｉＣ質骨材２０〜６０重量％である。
【００１５】骨材と多量のＦｅ分を含む窒化アルミニウ
ムの混合割合は、骨材５０〜９９重量％特に７０〜９５
重量％に対し、多量のＦｅ分を含む窒化アルミニウム５
０〜１重量％特に３０〜５重量％が好適である。混合に
際しては、タール、フェノール樹脂等の有機系結合剤が
使用され、その使用量は骨材と多量のＦｅ分を含む窒化
アルミニウムとの合計１００重量部に対し１０〜２０重
量部程度である。
ムの混合割合は、骨材５０〜９９重量％特に７０〜９５
重量％に対し、多量のＦｅ分を含む窒化アルミニウム５
０〜１重量％特に３０〜５重量％が好適である。混合に
際しては、タール、フェノール樹脂等の有機系結合剤が
使用され、その使用量は骨材と多量のＦｅ分を含む窒化
アルミニウムとの合計１００重量部に対し１０〜２０重
量部程度である。
【００１６】このようなマッド材によれば、低温域から
窒化アルミニウム同士、窒化アルミニウムと骨材、骨材
同士の反応が進行するので組織の強化と強度・耐食性の
向上が図られ、出銑時間の延長効果をもたらすことがで
きる。
窒化アルミニウム同士、窒化アルミニウムと骨材、骨材
同士の反応が進行するので組織の強化と強度・耐食性の
向上が図られ、出銑時間の延長効果をもたらすことがで
きる。
【００１７】以下、実施例、比較例を挙げて更に具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【００１８】実施例１〜１０、比較例１〜４ アルミニウム粉末（粒径０．２ｍｍ以下）と鉄粉（粒径
０．０４５ｍｍ以下）の割合が表１からなる混合粉末１
００重量部にポリビニルアルコール３重量％水溶液１５
重量部を混練し、それを圧力２００ｋｇ／ｃｍ2 でプレ
ス成形し容積５〜１０ｃｍ3 の円柱成形体を成形した。
これを温度２００℃で５時間乾燥した後、密閉炉に充填
し、窒素ガス雰囲気下、温度１４００℃まで毎分１０℃
の昇温速度で昇温しその温度で５時間保持してから冷却
した。得られた窒化アルミニウム塊をハンマーミルで粗
砕し、更にボールミルで微粉砕して窒化アルミニウム粉
末を製造した。そのＦｅ分含有量は表１のとおりであっ
た。
０．０４５ｍｍ以下）の割合が表１からなる混合粉末１
００重量部にポリビニルアルコール３重量％水溶液１５
重量部を混練し、それを圧力２００ｋｇ／ｃｍ2 でプレ
ス成形し容積５〜１０ｃｍ3 の円柱成形体を成形した。
これを温度２００℃で５時間乾燥した後、密閉炉に充填
し、窒素ガス雰囲気下、温度１４００℃まで毎分１０℃
の昇温速度で昇温しその温度で５時間保持してから冷却
した。得られた窒化アルミニウム塊をハンマーミルで粗
砕し、更にボールミルで微粉砕して窒化アルミニウム粉
末を製造した。そのＦｅ分含有量は表１のとおりであっ
た。
【００１９】ＳｉＣ粉末３０重量％、ロー石粉末（五島
産：０．２ｍｍ下品）３０重量％、焼結アルミナ粉末２
０重量％及びコークス粉末（オイルコークス：０．２ｍ
ｍ下品）２０重量％からなる骨材を混合した。この骨材
と上記で得られた窒化アルミニウム粉末とを表２に示す
割合で混合したもの１００重量部に有機質結合剤として
タール１５重量部を加え温度７０℃に加熱しながら十分
に混練した。得られた耐火物を圧力２００ｋｇ／ｃｍ2
で金型プレス成形して２５ｍｍ×２５ｍｍ×１５０ｍｍ
の成形体を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度１４０
０℃で１時間焼成してテストピースを製造した。
産：０．２ｍｍ下品）３０重量％、焼結アルミナ粉末２
０重量％及びコークス粉末（オイルコークス：０．２ｍ
ｍ下品）２０重量％からなる骨材を混合した。この骨材
と上記で得られた窒化アルミニウム粉末とを表２に示す
割合で混合したもの１００重量部に有機質結合剤として
タール１５重量部を加え温度７０℃に加熱しながら十分
に混練した。得られた耐火物を圧力２００ｋｇ／ｃｍ2
で金型プレス成形して２５ｍｍ×２５ｍｍ×１５０ｍｍ
の成形体を作製し、アルゴンガス雰囲気中、温度１４０
０℃で１時間焼成してテストピースを製造した。
【００２０】得られたテストピースについて、以下に従
う熱間曲げ強度と耐食性を測定した。それらの結果を表
２に示す。
う熱間曲げ強度と耐食性を測定した。それらの結果を表
２に示す。
【００２１】（１）熱間曲げ強度 アルゴン雰囲気中、温度１２００℃又は１４００℃にお
けるテストピースの３点曲げ強度を測定し、比較例１を
１００としたときの相対値を算出した。数値の大きい方
が良好である。
けるテストピースの３点曲げ強度を測定し、比較例１を
１００としたときの相対値を算出した。数値の大きい方
が良好である。
【００２２】（２）耐食性 高周波誘導加熱炉にセットされた黒鉛製容器内に侵食剤
としてスラグ３ｋｇを入れ温度１５５０℃に加熱溶融し
た。この溶融体にテストピースを浸漬し、テストピース
を低速で回転させながら３時間保持した後の侵食深さを
測定し、比較例１を１００としたときの相対値を算出し
た。数値の小さい方が良好である。
としてスラグ３ｋｇを入れ温度１５５０℃に加熱溶融し
た。この溶融体にテストピースを浸漬し、テストピース
を低速で回転させながら３時間保持した後の侵食深さを
測定し、比較例１を１００としたときの相対値を算出し
た。数値の小さい方が良好である。
【００２３】参考例１〜２ 窒化アルミニウムのかわりに窒化珪素鉄（市販品：Ｆｅ
分１４．５重量％）を１０重量部又は２０重量部用いた
こと以外は実施例１と同様にしてテストピースを製造
し、熱間曲げ強度と耐食性を評価した。
分１４．５重量％）を１０重量部又は２０重量部用いた
こと以外は実施例１と同様にしてテストピースを製造
し、熱間曲げ強度と耐食性を評価した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、中温域から高温域にい
たる広範囲温度域において耐食性と強度に優れた耐火物
を得ることができる。
たる広範囲温度域において耐食性と強度に優れた耐火物
を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅ分１〜２０重量％の窒化アルミニウ
ムと骨材とを含有してなることを特徴とする耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7093811A JPH08290959A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7093811A JPH08290959A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 耐火物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08290959A true JPH08290959A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14092793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7093811A Pending JPH08290959A (ja) | 1995-04-19 | 1995-04-19 | 耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08290959A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009190946A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Kurosaki Harima Corp | マッド材 |
| JP2009242120A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Kurosaki Harima Corp | マッド材 |
-
1995
- 1995-04-19 JP JP7093811A patent/JPH08290959A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009190946A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Kurosaki Harima Corp | マッド材 |
| JP2009242120A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Kurosaki Harima Corp | マッド材 |
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