JPH0910922A - 非鉄溶融金属用カーボン質耐火部材 - Google Patents

非鉄溶融金属用カーボン質耐火部材

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JPH0910922A
JPH0910922A JP7183433A JP18343395A JPH0910922A JP H0910922 A JPH0910922 A JP H0910922A JP 7183433 A JP7183433 A JP 7183433A JP 18343395 A JP18343395 A JP 18343395A JP H0910922 A JPH0910922 A JP H0910922A
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JP
Japan
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carbon
molten metal
oxide
binder
carbide
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Application number
JP7183433A
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English (en)
Inventor
Yasushi Nishio
靖 西尾
Yoshinari Kato
吉成 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akechi Ceramics Co Ltd
Original Assignee
Akechi Ceramics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミ、銅、亜鉛等及びその合金の非鉄溶融
金属の輸送、流量制御等をするために使用する湯道、或
いは鋳造機中の樋及び絞り弁、オリフィス、スライド
板、邪魔板などに使用される耐火部材を提供する。 【構成】 炭素成分51重量%〜90重量%を含有し、
残部をB4C及びSiO2,Si34,SiC,Al
23,AlN,ZrC,ZrO2等の炭化物、窒化物及
び酸化物の1つもしくはこれらの複合からなる原料に結
合材として有機質結合材を添加、混練後加圧成型し、非
酸化雰囲気1000℃以上で焼成する。 【効果】 カーボン本来の特性を損なう事なく使用でき
る。そして酸化劣化及び溶損の少ないカーボンとして使
用できるため溶湯の通過量が一定となり、安定した長時
間の連続操業が可能になり、かつ作業能率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ、銅、亜鉛等及
びその合金の非鉄溶融金属の輸送、流量制御等をするた
めに使用する湯道、或いは鋳造機中の樋及び絞り弁、オ
リフィス、スライド板、邪魔板などに使用される耐火部
材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】非鉄溶融金属の輸送用或いは流量制御用
部材としては酸化防止剤を塗布、含浸した黒鉛材料ある
いは、反応防止剤を塗布した鉄系材料或いは窒化珪素な
どのセラミックス材料が一般に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、黒鉛などのカ
ーボン材料に酸化防止剤を塗布した場合はカーボン材料
と酸化防止剤との濡れ性が悪いために使用中に酸化防止
剤が流れ落ち、その部分から酸化が生じてしまう。特に
稼働面に関しては非鉄溶融金属によって酸化防止剤が流
されてしまう。含浸した場合については、含浸される酸
化防止剤の絶対量が少なく、カーボン部の全てをコーテ
ィングできないので酸化しやすい。また、酸化防止処理
をした場合、酸化防止剤に含まれる水分を乾燥する必要
がある。一方、鉄系材料に関しては酸化劣化は少ないも
のの非鉄溶融金属に侵され易く、特に稼働面において反
応防止剤が非鉄溶湯金属によって流された場合、非鉄溶
融金属との反応が生じ、溶損され劣化してしまう。ま
た、いずれの方法においても部材作製後に酸化防止剤あ
るいは反応防止剤を塗らなければならないため手間を要
する。なおセラミックスにおいては耐熱衝撃性に問題が
有り、コストも他の材料に比べて割高である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記問題点に
鑑み鋭意研究を重ねた結果、カーボン材料は本来非鉄溶
湯金属との反応性は非常に小さく、酸化による劣化と非
鉄溶湯金属による溶損を抑制できれば安定して使用でき
るカーボン質耐火部材が可能になると考え、カーボン材
料にB4CおよびSiO2,SiC,Si34,Al
23,AlN,ZrC,ZrO2等の炭化物、窒化物及
び酸化物の1つもしくは、これらの複合からなる原料を
加えることが酸化に対して効果があることを見いだし、
本発明を完成した。即ち本発明はカーボン中に上記B4
Cを含む各炭化物、窒化物、酸化物の1種又は数種を分
散させることにより、高温かつ酸化雰囲気下において上
記成分が酸化物系ガラス質を形成し、このガラス質がカ
ーボン粒子表面をコーティングしてカーボンの酸化を制
御する機構となる。またこれらの成分は非鉄溶融金属に
対して非常に侵食されにくい物質であるためカーボン中
に分散させることによって耐非鉄溶融金属溶損性の向上
も実現できる。大気雰囲気の高温下ではB4Cにおいて
はB23,SiO2はそのままガラス化、SiC,Si3
4においてはSiO2,AlNにおいてはAl23,Z
rCについてZrO2となる。Al23,ZrO2に関し
ては他のガラス成分と複合化することによって強固な被
膜を形成すると同じに酸化物であるので大気雰囲気下で
安定であり、非鉄溶融金属に対しては侵食されにくい物
質でもある。カーボンが溶損する主な要因としては酸化
による気孔率の増加と、結合強度の低下である。よって
酸化を抑制することは部材の長寿命化に大きな効果があ
る。しかし、添加するセラミックス成分の量が多いと耐
熱衝撃性が低下すると同時に低温における酸化が大きく
なる。
【0005】これらの成分を添加することによって耐酸
化性の向上と非鉄溶融金属による溶損の防止をおこな
う。B4Cにおいては酸化により400℃付近からB2
3を生成し始めるが、900℃以上になるとガラスの粘
性が低下するあるいはB23が揮発してゆくために酸化
防止効果が低下する。しかしSiO2,Al23などの
高融点成分が加わることによってガラスの粘性の向上、
揮発の防止を行うことができ、高温になった場合の酸化
防止効果を高めることができる。B4Cに関してはほか
の成分に比べて低温度域からにガラスを生成し易いため
低温度域での酸化を防止するためとガラス成分の絶対量
を増加させるために添加成分のうちの51重量%以上加
えることが耐酸化性を向上させる。添加量がこれにより
少なくなると、低温で形成されるガラス量が少なくな
り、とくに500℃から800℃における酸化が大きく
なる。
【0006】本発明ではか焼コークスを用いるが、これ
は結合材の量を制御し易いためである。本発明のように
複数の原料を使用する場合添加する原料によって粒度構
成、結合材との濡れ性、比表面積等がすべて異なってく
る。そのため生コークスを使用した場合は熱間における
揮発分調整が困難である。一方か焼コークスの場合は原
料の混練状態を見ながら結合材の量を調整できる。その
ため焼成歩留、素材の物理特性の安定性を確保し易い。
【0007】有機質結合材を使用する理由としては、カ
ーボンとの濡れ性のよさ、高温焼成時の安定性である。
有機質結合材は1000℃以上で非酸化雰囲気にて焼成
することによって炭化してカーボン結合を形成する。焼
成温度がこれ未満であると結合材のカーボン結合が発達
しないため熱間温度が低下する。カーボン結合は強固な
結合で特に高温下で安定である。カーボン質材料の場合
2000℃以上で黒鉛化を行う場合があるが、その際に
無機結合剤では無機成分の分解、揮発等がおき素材の結
合力の低下、特性の変化が生じてしまう。またカーボン
結合は熱間強度の低下が少なくこれが耐熱安定性に大き
な効果を及ぼす。一方無機結合においては温度が高くな
ると強度が低下する傾向があり、熱間での信頼性は少な
い。
【0008】本発明においては、か焼コークスを51重
量%以上に対してB4CおよびSiO2,SiC,Si3
4,Al23,AlN,ZrC,ZrO2等の炭化物、
窒化物及び酸化物のいずれか1つもしくは、これらの複
合からなる粉末を加え混合し、有機質結合材を加えて常
温、もしくは加熱混練を行う。原料の粒径としてはいず
れの原料も1〜0.01mmが好ましい。
【0009】炭素成分の量が50重量%以下になるとカ
ーボン本来の特性が失われ、耐熱衝撃性、耐溶融金属
性、加工性が低下する。また91重量%以上になると酸
化による損耗が大きい。有機質結合材としては、固定炭
素料の多いものが好ましく、ピッチ、タール、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂などが使用できる。成型においては
等方等圧加圧成型、一軸加圧成型、押し出し成型ができ
る。焼成においては黒鉛の結晶を成長させるため200
0℃以上の非酸化雰囲気にて実施することが好ましい。
【0010】
【実施例】本発明品及び比較品の割合割合を表1に示
す。比較品は本発明品と同じ原料の組み合わせである
が、その配合割合が本発明の限定範囲外にあるものであ
る。結合剤にはピッチを用いて150℃で混練を行い、
冷却後100μ以下に粉砕し、ゴム型に詰めて100M
paの圧力で等方等圧成型を行い100×100×30
0mmの成型体を作り、これをさやにおさめてコークス
ブリーズで充填し、1000℃で3時間、2000℃で
6時間焼成して製品を得た。物性値を表2に示す。酸化
重量減少率に関しては30×30×30mmのテストピ
ースを大気雰囲気下の所定の温度の電気炉中にセット
し、24時間後の酸化重量減少率を測定した。スポール
テストに関しては30×30×30mmのテストピース
を1000℃の電気炉中に10分間セットし、取り出し
後水冷冷却する。これを5回繰り返して亀裂の発生状況
を確認した。溶損テストに関しては20×20×50m
mのテストピースを溶融アルミあるいは溶融銅中に浸漬
し、10mm/minの周速度にて1時間回転侵食テス
トを行い測定した。これらの結果から明らかなように本
発明は耐酸化性に優れ、耐熱衝撃性、耐溶損性に関して
も問題はない。特にNo1については溶融アルミに対し
て、No2については溶融銅に対して優れた特性を示
す。一方比較材においては耐酸化性の良い物は耐熱衝撃
性、あるいは耐溶損性が低下する。耐溶損性の良い物は
耐酸化性が低下した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【発明の効果】カーボン材料にB4CおよびSiO2,S
iC,Si34,Al23,AlN,ZrC,ZrO2
等の炭化物、窒化物及び酸化物のいずれか1つもしく
は、これらの複合からなる原料を加えることが酸化に対
して効果があり、カーボン本来の特性を損なう事なく使
用できることが説明された。このことによって酸化劣化
及び溶損の少ない非鉄溶融金属用カーボン質耐火部材と
して使用することができるため溶湯の通過量が一定とな
り、鋳造作業において安定した長時間の連続操業が可能
になる。また、酸化防止剤を塗布、含浸する必要がな
く、乾燥も必要ないため作業能率が向上する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素成分51重量%〜90重量%を含有
    し、残部をB4CおよびSiO2,Si34,SiC,A
    23,AlN,ZrC,ZrO2等の炭化物、窒化物
    及び酸化物の1つもしくはこれらの複合からなる原料に
    結合材として有機質結合材を添加、混練後加圧成型し、
    非酸化雰囲気1000℃以上で焼成することを特徴とす
    る非鉄溶融金属用カーボン質耐火部材。
  2. 【請求項2】 前記B4Cは炭素以外の構成成分の炭化
    物、窒化物及び酸化物等の総含有量の51重量%以上で
    あることを特徴とする請求項1に記載する非鉄溶融金属
    用カーボン質耐火部材。
  3. 【請求項3】 前記炭素成分が、か焼コークスを出発原
    料としていることを特徴とする請求項1、2に記載の非
    鉄溶融金属用カーボン質耐火部材。
JP7183433A 1995-06-26 1995-06-26 非鉄溶融金属用カーボン質耐火部材 Pending JPH0910922A (ja)

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Cited By (5)

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JP2002068840A (ja) * 2000-08-28 2002-03-08 Kogi Corp 黒鉛系複合材及びその製造方法
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CN109369197A (zh) * 2018-11-22 2019-02-22 丁杨洋 一种工业窑炉用耐火材料及其制备方法

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