JPH10265259A - 溶融シリカ質耐火物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械的強度、耐熱衝撃性および耐食性のいず
れにおいても優れた溶融シリカ質耐火物を提供する。 【解決手段】 主原料としての溶融シリカ１００重量％
に対して、５重量％以下の金属粉末（例えば、金属珪
素、金属アルミニウムの粉末）を添加し、これを成形、
焼成して得られる焼結体により形成する。前記焼結体の
焼成工程において前記金属粉末が酸化し、金属酸化物と
なる。前記焼結体の見掛気孔率と常温曲げ強さは、それ
ぞれ４％以下、２０ＭＰａ以上である。前記金属粉末
は、酸化によってその体積が酸化前よりも膨張する性質
を持ち、その膨張によって前記焼結体の組織に微細なク
ラックが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融シリカ質耐
火物およびその製造方法に関し、さらに言えば、緻密か
つ高強度で耐熱衝撃性および耐食性に優れた溶融シリカ
質耐火物およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融シリカ（ＳｉＯ₂）は一般に、熱膨
張率が低く耐熱衝撃性に優れているだけでなく、耐化学
薬品性、溶融金属（例えば、溶鋼など）に対する耐食性
においても優れている。このような性質を持つ溶融シリ
カを主原料として製造される溶融シリカ質耐火物は、溶
融シリカと同等の優れた耐熱衝撃性や耐化学薬品性を持
っているが、溶融金属に対する耐食性や耐浸潤性が不十
分であり、使用中に亀裂、剥離などの損傷を受ける場合
が多い。これは、従来の一般的な溶融シリカ質耐火物が
高い見掛気孔率（通常、１０％程度）を持つことに起因
する。

【０００３】そこで、従来より、溶融シリカ質耐火物の
見掛気孔率を低くして、換言すれば、溶融シリカ質耐火
物を緻密化して、溶融金属に対する耐食性や耐浸潤性を
改善する方法が種々提案されている。

【０００４】例えば、特公平１−５４３０１号公報に
は、「粒径１０μｍ以下の粒子を１０ｗｔ％以上含む溶
融シリカ粉を主骨材とした配合物を鋳込み成形し、得ら
れた成形体を水蒸気雰囲気下で焼成することを特徴とし
た溶融シリカ質焼結体の製造方法」が開示されている。
焼成温度は、好ましくは１０５０〜１２５０°Ｃの範囲
に設定される。この従来方法によれば、見掛気孔率を一
般的な１０％程度より低くすることができ、見掛気孔率
が1％以下の緻密な溶融シリカ質焼結体（耐火物）を得
ることも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平１−５
４３０１号公報に開示された上記従来の溶融シリカ質焼
結体（耐火物）の製造方法では、次のような問題があ
る。すなわち、特公平１−５４３０１号公報に開示され
た従来方法で製造された溶融シリカ質焼結体（耐火物）
は、従来の一般的な溶融シリカ質耐火物と比較して、機
械的強度において大差がない。このため、機械的強度を
増加することが望まれている。

【０００６】また、特公平１−５４３０１号公報に開示
された従来方法で製造された溶融シリカ質焼結体（耐火
物）は、従来の一般的な溶融シリカ質耐火物と比較し
て、耐熱衝撃性では劣っている。

【０００７】そこで、この発明の目的は、従来の一般的
な溶融シリカ質耐火物と比較して、機械的強度、耐熱衝
撃性および耐食性のいずれにおいても優れている溶融シ
リカ質耐火物およびその製造方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１） この発明の溶融シリカ質耐火物は、主原料とし
ての溶融シリカ１００重量％に対して５重量％以下の金
属粉末を添加して原料粉末を生成し、この原料粉末を所
定形状に成形した後、焼成して得られる焼結体より形成
され、前記焼結体は前記焼成工程において前記金属粉末
が酸化して生成された金属酸化物を含んでおり、さら
に、前記焼結体の見掛気孔率と常温曲げ強さがそれぞれ
４％以下、２０ＭＰａ以上であることを特徴とする。

【０００９】（２） この発明の溶融シリカ質耐火物
は、それを形成する焼結体が、主原料としての溶融シリ
カ１００重量％に対して５重量％以下の金属粉末を添加
して得られる原料粉末を成形、焼成して生成される。前
記金属粉末は、前記焼成工程において酸化されて金属酸
化物となる。このため、前記金属酸化物は、前記溶融シ
リカと強く結合すると共に、酸化による体積膨張により
前記焼結体の組織に微細なクラックを生成する。

【００１０】前記金属酸化物の前記溶融シリカとの結合
により、前記焼結体の機械的強度が増加し、２０ＭＰａ
以上の常温曲げ強さが得られる。他方、前記金属粉末の
添加量が溶融シリカ１００重量％に対して５重量％以下
に制限されているので、前記焼結体に生成される微細ク
ラックによりその焼結体の弾性率を効果的に低下させる
ことができる。その結果、見掛気孔率が４％以下という
緻密性の高い焼結体であっても、耐熱衝撃性が向上す
る。

【００１１】さらに、前記焼結体は、耐食性に優れた溶
融シリカ質耐火物を主原料として形成されているので、
この焼結体も優れた耐食性を有する。

【００１２】よって、この発明の溶融シリカ質耐火物
は、従来の一般的な溶融シリカ質耐火物と比較して、機
械的強度、耐熱衝撃性および耐食性のいずれにおいても
優れているものとなる。

【００１３】（３） この発明の溶融シリカ質耐火物に
おいて、前記金属粉末の添加量を溶融シリカ１００重量
％に対して５重量％以下としたのは、５重量％を超える
と、前記金属酸化物の体積膨張が大きくなりすぎ、前記
焼結体の組織が破壊されてその機械的強度がかえって低
下するからである。

【００１４】（４） 前記金属粉末は、酸化によってそ
の体積が酸化前よりも膨張する性質を持ち、その膨張に
よって前記焼結体の組織に微細なクラックが生成される
ようなものであるのが好ましい。前記焼結体の弾性率を
効果的に低下させることができるからである。

【００１５】前記金属粉末は、金属珪素粉末および金属
アルミニウム粉末よりなる群より選ばれる少なくとも一
種であるのが好ましい。金属珪素と金属アルミニウムは
それぞれ、酸化によりシリカ（ＳｉＯ₂）などの珪素酸
化物とアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などのアルミニウム酸化物
となり、酸化前よりも体積が膨張するからである。

【００１６】前記金属酸化物は、珪素酸化物およびアル
ミニウム酸化物よりなる群より選ばれる少なくとも一種
であるのが好ましい。珪素酸化物およびアルミニウム酸
化物は、焼成工程において主原料としての溶融シリカと
結合しやすいからである。

【００１７】前記金属酸化物は、シリカおよびアルミナ
よりなる群より選ばれる少なくとも一種であるのが好ま
しい。シリカとアルミナはそれぞれ、金属珪素と金属ア
ルミニウムの最も典型的な酸化物であるからである。

【００１８】前記金属粉末の添加量の好ましい範囲は、
０．２〜２．０重量％である。０．２重量％未満であれ
ば、前記金属酸化物によって生成する前記焼結体の機械
的強度向上効果が十分に得られないからである。２．０
重量％を超えると、前記金属酸化物の体積膨張が大きく
なりすぎて、前記焼結体の機械的強度がかえって低下す
るからである。

【００１９】（５） この発明の溶融シリカ質耐火物の
製造方法は、上記（１）に記載の溶融シリカ質耐火物の
製造方法であって、粒度調整された溶融シリカ粉末１０
０重量％に、粒径１００μｍ以下の金属粉末を５重量％
以下の割合で添加し、さらに適当な成形助剤を混合して
成形用混合物を生成する第１工程と、その成形用混合物
を所望形状に成形して成形体を得る第２工程と、その成
形体を５０容量％以上の水蒸気を含む雰囲気下で焼成す
る第３工程とを備えてなり、前記金属粉末は、前記第３
工程において酸化されて金属酸化物となることを特徴と
する。

【００２０】（６） この発明の溶融シリカ質耐火物の
製造方法では、適当に粒度調整された溶融シリカ粉末１
００重量％に、粒径１００μｍ以下の金属粉末を５重量
％以下の割合で添加し、さらに適当な成形助剤を混合し
て成形用混合物を生成した後、その成形用混合物を所望
形状に成形して成形体を得る。そして、その成形体を５
０容量％以上の水蒸気を含む雰囲気下で焼成し、前記焼
結体を得ている。前記金属粉末は、前記第３工程におい
て酸化されて金属酸化物となっている。

【００２１】このため、上記（２）で述べたのと同じ理
由により、この発明の方法によれば、機械的強度、耐熱
衝撃性および耐食性のいずれにおいても優れている上記
（１）の溶融シリカ質耐火物を製造することができる。

【００２２】（７） 前記溶融シリカ粉末は、必要とす
る溶融シリカ質耐火物の物性に応じて、任意に粒度調整
されたものを使用できる。例えば、粒径１００μｍ以下
の粒子を５０重量％以上含むものを好適に使用できる。

【００２３】前記金属粉末の粒径を１００μｍ以下とし
たのは、前記焼結体の耐熱衝撃性を向上させるためであ
る。すなわち、前記金属粉末の粒径が１００μｍを超え
たものを含んでいると、その金属粉末の各粒子の比表面
積が小さくなり、焼成の際に酸化作用が発生しにくい。
このため、前記焼結体の耐熱衝撃性を向上させる効果が
得られにくいからである。

【００２４】前記金属粉末の添加量を、溶融シリカ粉末
１００重量％に対して５重量％以下としたのは、５重量
％を超えると、前記金属酸化物の体積膨張が大きくなり
すぎ、前記焼結体の組織が破壊されてその機械的強度が
かえって低下するからである。さらに、溶融シリカが本
来的に有している高耐食性、低熱膨張性などの物性をも
低下させるからである。

【００２５】前記第３工程において、前記焼成体を５０
容量％以上の水蒸気を含む雰囲気下で焼成するのは、前
記焼結体を十分緻密にするためである。雰囲気中に含ま
れる水蒸気は、前記溶融シリカ質の成形体を焼成する際
に、その成形体中の溶融シリカ粒子が拡散するのを促進
する作用を持つ。このため、前記成形体は焼結しやすく
なり、その結果、得られる焼結体は緻密となる。水蒸気
の含有量が５０容量％未満では、緻密化作用が不十分と
なる。

【００２６】前記金属酸化物が、前記第３工程において
前記金属粉末の酸化によって生成されのは、その金属酸
化物が、前記溶融シリカと強く結合すると共に、酸化に
よる体積膨張により前記焼結体の組織に微細なクラック
を生成するようにするためである。

【００２７】（８） 前記成形助剤としては、必要な物
性に応じて任意の液体やバインダーを使用できるが、入
手の容易性やコストなどを考慮すると、水が好ましい。
しかし、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水溶液
のようなアルコール溶液なども使用可能である。

【００２８】前記第２工程における前記成形用混合物の
成形方法は、鋳込み法であるのが好ましい。それは、鋳
込み法では、泥しょう中の溶媒を押し出しながら粒子が
充填されるため、成形体に連続気孔が生成されやすい。
焼成工程では、水蒸気がこの連続気孔を通って内部まで
到達するため、焼結が進行しやすいからである。しか
し、他の成形法（例えば、プレス成形法）も使用可能で
ある。

【００２９】前記成形工程の後、必要に応じて、前記成
形体を乾燥させる乾燥工程を設けてもよい。乾燥しない
で焼成すると、焼結体に亀裂などを生じ易いからであ
る。その乾燥工程には任意の乾燥法を使用できる。徐々
に加熱する場合は乾燥工程は不要である。

【００３０】（９） 前記金属粉末は、酸化によってそ
の体積が酸化前よりも膨張する性質を持ち、その膨張に
よって前記焼結体の組織に微細なクラックが生成される
のが好ましい。その理由は、上記（４）で述べたのと同
じである。

【００３１】前記金属粉末はまた、金属珪素粉末および
金属アルミニウム粉末よりなる群より選ばれる少なくと
も一種であるのが好ましい。その理由は、上記（４）で
述べたのと同じである。

【００３２】前記金属酸化物は、珪素酸化物およびアル
ミニウム酸化物よりなる群より選ばれる少なくとも一種
であるのが好ましい。その理由は、上記（４）で述べた
のと同じである。

【００３３】前記金属酸化物は、シリカおよびアルミナ
よりなる群より選ばれる少なくとも一種であるのが好ま
しい。その理由は、上記（４）で述べたのと同じであ
る。

【００３４】前記金属粉末の添加量の好ましい範囲は、
０．２〜２．０重量％である。その理由は、上記（４）
で述べたのと同じである。

【００３５】（１０） 前記第３工程における前記成形
体の焼成温度は、１０５０〜１２５０°Ｃであるのが好
ましい。１０５０°Ｃ未満では焼結効果が十分でないか
らであり、１２５０°Ｃを超えると、クリストバライト
が生成されて前記焼結体の強度が低下するからである。

【００３６】前記焼第３工程における前記成形体の焼成
時間は、０．５〜２０時間であるのが好ましい。焼結時
間が０．５時間未満であると、十分な焼結強度が得られ
ず、反面、２０時間を超えても、焼結効果にほとんど寄
与しないからである。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を具
体的実施例に基づいて説明する。

【００３８】（実施例１）粒度４８ｍｅｓｈＦ（Ｆは
「ｆｉｎｅ」を意味する）（粒径２９７μｍ以下）の溶
融シリカ粉末１００重量％に、粒度２００ｍｅｓｈＦ
（粒径７４μｍ以下）の金属珪素粉末を１重量％、添加
・混合し、その後この混合物に水を１６重量％添加・混
練してスリップを得た。次に、このスリップを公知の石
膏型に流し込んで鋳込み成形した。さらに、得られた成
形体を５５容量％の濃度の水蒸気を含む空気中で、１１
５０°Ｃで１０時間焼成し、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０
０ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００３９】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さをＪＩＳ−Ｒ１６０１の規定に従
って測定したところ、見掛け気孔率は２．６％、かさ比
重は２．１２、曲げ強さは２２．５ＭＰａであった。

【００４０】また、耐熱衝撃性を次のようにして調べ
た。すなわち、得られた３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍ
ｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を１２００°Ｃで１
５分間、加熱した後、室温まで冷却して１５分間、放置
した。以後、この加熱・冷却工程を繰り返し、この耐火
物に亀裂が発生するまでの回数を調べた。その結果、実
施例１では、加熱・冷却を１０回繰り返しても亀裂が発
生せず、良好であった。

【００４１】さらに、耐食性を次のようにして調べた。
すなわち、得られた３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの
四角柱形の溶融シリカ質耐火物を１６５０°Ｃの溶鋼中
に１時間、浸漬した後、この溶融シリカ質耐火物の溶損
寸法を調べた。その結果、実施例１では４．０ｍｍで、
良好であった。

【００４２】（実施例２）焼成雰囲気の水蒸気濃度を１
００容量％にした以外は実施例１と同じ条件で３０ｍｍ
×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火
物を得た。この耐火物について、実施例１と同じ方法で
見掛け気孔率、かさ比重、曲げ強さを測定したところ、
見掛け気孔率は０．８％で、実施例１よりも大幅に低下
していた。換言すれば、緻密性は、実施例１よりも大幅
に向上していた。これは、焼成雰囲気の水蒸気濃度を実
施例１よりも高くしたことに起因すると解される。

【００４３】実施例２のかさ比重は２．１８であり、実
施例１のそれとほぼ同じであった。実施例２の常温曲げ
強さは２８．８ＭＰａであり、実施例１のそれよりも高
かった。

【００４４】実施例２の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り返し
ても亀裂が発生せず、良好であった。実施例２の溶融シ
リカ質耐火物の溶損寸法は２．８ｍｍで、良好であっ
た。

【００４５】（実施例３）補強材としての金属珪素粉末
の粒度を４００ｍｅｓｈＦ（粒径３７μｍ以下）と小さ
くし、その添加量を０．２重量％と少なくした以外は、
実施例２と同じ条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍ
の四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。この耐火物に
ついて、実施例１と同じ方法で見掛気孔率、かさ比重、
常温曲げ強さを測定したところ、見掛気孔率は０．６％
で、実施例２よりもさらに低下していた。これは、金属
珪素粉末の粒度が実施例１および２よりも低いことに起
因すると解される。

【００４６】実施例３のかさ比重は２．１７であり、実
施例１および２のそれとほぼ同じであった。実施例３の
曲げ強さは２９．０ＭＰａであり、実施例２のそれとほ
ぼ同じであった。これは、見掛け気孔率すなわち緻密性
が向上したことに起因すると解される。

【００４７】実施例３の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１および２と同様に、１０回の加熱・冷却を
繰り返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例３
の溶融シリカ質耐火物の溶損寸法は３．２ｍｍで、良好
であった。

【００４８】（実施例４）補強材としての金属珪素粉末
の添加量を１重量％と多くした以外は、実施例３と同じ
条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶
融シリカ質耐火物を得た。この耐火物について、実施例
１と同じ方法で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを
測定したところ、見掛気孔率は０．７％で、実施例２お
よび３とほぼ同じであった。

【００４９】実施例４のかさ比重は２．１８であり、実
施例２のそれと同じであった。実施例４の曲げ強さは３
４．５ＭＰａであり、実施例３よりも高かった。これ
は、金属珪素粉末の添加量が実施例３よりも多いことに
起因すると解される。

【００５０】実施例４の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１〜３と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例４の溶
融シリカ質耐火物の溶損寸法は３．０ｍｍで、良好であ
った。

【００５１】（実施例５）補強材としての金属珪素粉末
の添加量を５重量％と多くした以外は、実施例４と同じ
条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶
融シリカ質耐火物を得た。この耐火物について、実施例
１と同じ方法で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを
測定したところ、見掛気孔率は１．５％で、実施例１よ
りは低いが、実施例２〜４よりも高くなった。これは、
金属珪素粉末の添加量が実施例４よりも多いことに起因
すると解される。

【００５２】実施例５のかさ比重は２．１４であり、実
施例２〜４のそれとほぼ同じであった。実施例５の常温
曲げ強さは２２．８ＭＰａであり、実施例１のそれとほ
ぼ同じであった。

【００５３】実施例５の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１〜３と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例５の溶
融シリカ質耐火物の溶損寸法は３．８ｍｍで、良好であ
った。

【００５４】（実施例６）スリップを構成する液体を３
重量％のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）溶液に変え、
成形法をプレス成形法に変えた以外は、実施例１と同じ
条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶
融シリカ質耐火物を得た。なお、スリップは、プレス成
形型内に充填して成形した後、常温で放置して乾燥した
ものを焼成した。

【００５５】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は３．８％で、実施例１よりも高くなっ
た。これは、スリップ用の液体として水に代えてＰＶＡ
溶液を使用したことと、鋳込み成形法からプレス成形法
に代えたことに起因すると解される。

【００５６】実施例６のかさ比重は２．１０であり、実
施例１のそれとほぼ同じであった。実施例６の曲げ強さ
は３２．６ＭＰａであり、実施例４のそれとほぼ同じで
あった。

【００５７】実施例６の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例1〜５と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例６の溶
融シリカ質耐火物の溶損寸法は５．２ｍｍで、良好であ
った。

【００５８】（実施例７）補強材として、金属珪素粉末
に代えて、粒度１７０ｍｅｓｈＦ（粒径８８μｍ以
下）、添加量０．２重量％の金属アルミニウム粉末を使
用し、また焼成雰囲気の水蒸気濃度を１００容量％にし
た以外は、実施例２と同じ条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×
１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００５９】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は１．６％で、実施例５とほぼ同じであ
った。かさ比重は２．１６であり、実施例１のそれとほ
ぼ同じであった。常温曲げ強さは３２．７ＭＰａであ
り、実施例６のそれとほぼ同じであった。

【００６０】実施例７の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１〜６と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例７の溶
融シリカ質耐火物の溶損寸法は３．５ｍｍで、良好であ
った。

【００６１】（実施例８）金属アルミニウム粉末の添加
量を１重量％にした以外は、実施例７と同じ条件で３０
ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質
耐火物を得た。この耐火物について、実施例１と同じ方
法で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したと
ころ、見掛気孔率は１．５％で、実施例５と同じであっ
た。かさ比重は２．１７であり、実施例１のそれとほぼ
同じであった。常温曲げ強さは４６．０ＭＰａであり、
実施例６よりも高かった。

【００６２】実施例８の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１〜７と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。実施例８の溶
融シリカ質耐火物の溶損寸法は３．３ｍｍで、良好であ
った。

【００６３】（実施例９）金属アルミニウム粉末の添加
量を５重量％と多くした以外は、実施例７および８と同
じ条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の
溶融シリカ質耐火物を得た。この耐火物について、実施
例１と同じ方法で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さ
を測定したところ、見掛気孔率は２．５％、かさ比重は
２．１３、曲げ強さは２５．３ＭＰａであった。

【００６４】実施例９の溶融シリカ質耐火物において
も、実施例１〜８と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り
返しても亀裂が発生せず、良好であった。溶損寸法は
４．６ｍｍで、良好であった。

【００６５】（実施例１０）補強材として、粒度４００
ｍｅｓｈＦ（粒径３７μｍ以下）の金属珪素粉末を０．
５重量％、粒度３２５ｍｅｓｈＦ（粒径４４μｍ以下）
の金属アルミニウム粉末を０．５重量％、同時に添加し
た以外は、実施例９と同じ条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×
１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００６６】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は１．１％、かさ比重は２．１７、常温
曲げ強さは４４．８ＭＰａであった。亀裂は、実施例１
〜９と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り返しても発生
せず、良好であった。溶損寸法は、４．０ｍｍで良好で
あった。

【００６７】（実施例１１）補強材として、粒度４００
ｍｅｓｈＦ（粒径３７μｍ以下）の金属珪素粉末を１重
量％、粒度３２５ｍｅｓｈＦ（粒径４４μｍ以下）の金
属アルミニウム粉末を４重量％とそれぞれ多くし、同時
に添加した以外は、実施例９と同じ条件で３０ｍｍ×３
０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を
得た。

【００６８】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は２．２％、かさ比重は２．１４、常温
曲げ強さは２３．１ＭＰａであった。亀裂は、実施例１
〜１０と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り返しても発
生せず、良好であった。溶損寸法は、４．６ｍｍで良好
であった。

【００６９】（実施例１２）補強材として、粒度４００
ｍｅｓｈＦ（粒径３７μｍ以下）の金属珪素粉末を０．
５重量％、粒度３２５ｍｅｓｈＦ（粒径４４μｍ以下）
の金属アルミニウム粉末を０．５重量％、同時に添加し
（これは実施例１０と同じ）、さらにプレス成形法で成
形した以外は、実施例１と同じ条件で３０ｍｍ×３０ｍ
ｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得
た。

【００７０】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は３．３％、かさ比重は２．１２、常温
曲げ強さは４２．５ＭＰａであった。亀裂は、実施例１
〜１１と同様に、１０回の加熱・冷却を繰り返しても発
生せず、良好であった。溶損寸法は、５．０ｍｍで良好
であった。

【００７１】上記実施例１〜１２をまとめて示すと、次
の表１および表２のようになる。

【００７２】

【表１】

【００７３】

【表２】

【００７４】（比較例１）補強材としての金属珪素粉末
をまったく添加しないで、それ以外は実施例１と同じ条
件で、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶
融シリカ質耐火物を得た。

【００７５】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は０．７％で、実施例１〜１２に比べて
低かった。かさ比重は２．１９であった。曲げ強さは１
１．５ＭＰａであり、実施例１〜１２に比べて低かっ
た。亀裂発生は３回目の加熱・冷却工程であり、実施例
１〜１２に比べて早かった。溶損寸法は３．１ｍｍであ
り、実施例１〜１２と同様に小さかった。

【００７６】（比較例２）補強材としての金属珪素粉末
を添加しないで、また、水蒸気を含まない焼成雰囲気で
焼成を行った以外は、実施例１と同じ条件で３０ｍｍ×
３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物
を得た。

【００７７】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は１０．６％、かさ比重は１．９３であ
った。常温曲げ強さは１０．７ＭＰａであり、実施例１
〜１２に比べて低かった。これは、焼成雰囲気中の水蒸
気濃度が４０容量％と低いことに起因すると解される。

【００７８】亀裂は、１０回の加熱・冷却を繰り返して
も発生せず、実施例１〜１２と同じであったが、溶損寸
法は１０．２ｍｍで非常に大きかった。これは、補強材
をまったく含まず、また水蒸気を含まない焼成雰囲気で
焼成を行ったためと解される。

【００７９】（比較例３）補強材として、粒度２００ｍ
ｅｓｈＦ（粒径７４μｍ以下）の金属珪素粉末を１重量
％の割合で添加・混合し、水蒸気濃度を４０容量％とし
た以外は、実施例１と同じ条件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×
１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００８０】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛け気孔率、かさ比重、曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は６．８％、かさ比重は２．０５、常温
曲げ強さは１４．５ＭＰａであった。曲げ強さは、実施
例１〜１２に比べて低かった。

【００８１】亀裂は、１０回の加熱・冷却を繰り返して
も発生せず、実施例１〜１２と同じであったが、溶損寸
法は７．５ｍｍで、実施例１〜１２よりも大きかった。

【００８２】（比較例４）補強材として、粒度８０ｍｅ
ｓｈＦ（粒径１７７μｍ以下）の金属珪素粉末を１重量
％、添加・混合した以外は、実施例１と同じ条件で３０
ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質
耐火物を得た。

【００８３】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛け気孔率、かさ比重、曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は１．０％、かさ比重は２．１７で、実
施例１〜１２と同等であったが、曲げ強さは１３．３Ｍ
Ｐａで実施例１〜１２に比べて非常に低かった。これ
は、添加した金属珪素粉末の粒径が１００μｍより大き
いことに起因すると解される。

【００８４】亀裂発生は６回目の加熱・冷却工程で、実
施例１〜１２よりも早く、耐熱衝撃性が実施例１〜１２
よりも低かった。溶損寸法は３．１ｍｍで、耐食性は実
施例１〜１２とほぼ同じであった。

【００８５】（比較例５）補強材として、粒度４００ｍ
ｅｓｈＦ（粒径３７μｍ以下）の金属珪素粉末を７重量
％と多く添加・混合した以外は、実施例２と同じ条件で
３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリ
カ質耐火物を得た。

【００８６】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は２．７％、かさ比重は２．１１、常温
曲げ強さは５．５ＭＰａであった。常温曲げ強さは、実
施例１〜１２に比べて非常に低かった。これは、金属珪
素粉末の添加量が７重量％と高いことに起因すると解さ
れる。

【００８７】亀裂発生は１回目の加熱・冷却工程で、最
も早かった。溶損寸法は６．９ｍｍで、実施例１〜１２
よりも大きかった。

【００８８】金属珪素粉末の添加量が７重量％と高い
と、機械的強度、耐熱衝撃性、耐食性のいずれについて
も低くなることが分かった。

【００８９】（比較例６）補強材として、粒度７０ｍｅ
ｓｈＦ（粒径２１０μｍ以下）の金属アルミニウム粉末
を１重量％、添加・混合した以外は、実施例２と同じ条
件で３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融
シリカ質耐火物を得た。

【００９０】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は１．６％、かさ比重は２．１６、曲げ
強さは１２．９ＭＰａであった。

【００９１】亀裂発生は５回目の加熱・冷却工程で、実
施例１〜１２よりも早かった。溶損寸法は３．６ｍｍ
で、実施例１〜１２とほぼ同等であった。

【００９２】これらの結果より、添加する金属アルミニ
ウム粉末の粒径が１００μｍより大きいと、機械的強
度、耐熱衝撃性の点で低くなることが分かった。

【００９３】（比較例７）補強材として、粒度１７０ｍ
ｅｓｈＦ（粒径８８μｍ以下）の金属アルミニウムを７
重量％と高くした以外は、実施例２と同じ条件で３０ｍ
ｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐
火物を得た。

【００９４】この耐火物について、実施例１と同じ方法
で見掛気孔率、かさ比重、常温曲げ強さを測定したとこ
ろ、見掛気孔率は３．３％、かさ比重は２．０９、常温
曲げ強さは６．７ＭＰａであった。

【００９５】亀裂発生は１回目の加熱・冷却工程で、最
も早かった。溶損寸法は８．３ｍｍで、実施例１〜１２
よりも大きかった。

【００９６】これらの結果も、金属アルミニウムの添加
量が７重量％と高いと、機械的強度、耐熱衝撃性の点で
低くなることを示している。

【００９７】上記比較例１〜７をまとめて示すと表３お
よび表４のようになる。

【００９８】

【表３】

【００９９】

【表４】

【０１００】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明の溶融シリ
カ質耐火物は、従来の一般的な溶融シリカ質耐火物と比
較して、機械的強度、耐熱衝撃性および耐食性のいずれ
においても優れている。また、この発明の溶融シリカ質
耐火物の製造方法によれば、この発明の溶融シリカ質耐
火物が容易に得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 弘之 長崎県東彼杵郡川棚町百津郷296番地 川 棚東芝セラミックス株式会社内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主原料としての溶融シリカ１００重量％
   に対して５重量％以下の金属粉末を添加して原料粉末を
   生成し、この原料粉末を所定形状に成形した後、焼成し
   て得られる焼結体より形成され、前記焼結体は前記焼成
   工程において前記金属粉末が酸化して生成された金属酸
   化物を含んでおり、さらに、前記焼結体の見掛気孔率と
   常温曲げ強さがそれぞれ４％以下、２０ＭＰａ以上であ
   ることを特徴とする溶融シリカ質耐火物。
2. 【請求項２】 前記金属粉末が、酸化によってその体積
   が酸化前よりも膨張する性質を持ち、その膨張によって
   前記焼結体の組織に微細なクラックが生成される請求項
   １に記載の溶融シリカ質耐火物。
3. 【請求項３】 前記金属粉末が、金属珪素粉末および金
   属アルミニウム粉末よりなる群より選ばれる少なくとも
   一種である請求項１または２に記載の溶融シリカ質耐火
   物。
4. 【請求項４】 前記金属酸化物が、珪素酸化物およびア
   ルミニウム酸化物よりなる群より選ばれる少なくとも一
   種である請求項１〜３のいずれかに記載の溶融シリカ質
   耐火物。
5. 【請求項５】 前記金属酸化物が、シリカおよびアルミ
   ナよりなる群より選ばれる少なくとも一種である請求項
   １〜４のいずれかに記載の溶融シリカ質耐火物。
6. 【請求項６】 前記金属粉末の添加量が０．２〜２．０
   重量％である請求項１〜５のいずれかに記載の溶融シリ
   カ質耐火物。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の溶融シリカ質耐火物の
   製造方法であって、粒度調整された溶融シリカ粉末１０
   ０重量％に、粒径１００μｍ以下の金属粉末を５重量％
   以下の割合で添加し、さらに適当な成形助剤を混合して
   成形用混合物を生成する第１工程と、 その成形用混合物を所望形状に成形して成形体を得る第
   ２工程と、 その成形体を５０容量％以上の水蒸気を含む雰囲気下で
   焼成する第３工程とを備えてなり、 前記金属酸化物は、前記第３工程において前記金属粉末
   の酸化によって生成されることを特徴とする溶融シリカ
   質耐火物の製造方法。
8. 【請求項８】 前記金属粉末が、酸化によってその体積
   が酸化前よりも膨張する性質を持ち、その膨張によって
   前記焼結体の組織に微細なクラックが生成される請求項
   ７に記載の溶融シリカ質耐火物の製造方法。
9. 【請求項９】 前記金属粉末が、金属珪素粉末および金
   属アルミニウム粉末よりなる群より選ばれる少なくとも
   一種である請求項７または８に記載の溶融シリカ質耐火
   物の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記金属酸化物が、珪素酸化物および
    アルミニウム酸化物よりなる群より選ばれる少なくとも
    一種である請求項７〜９のいずれかに記載の溶融シリカ
    質耐火物の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記金属酸化物が、シリカおよびアル
    ミナよりなる群より選ばれる少なくとも一種である請求
    項７〜１０のいずれかに記載の溶融シリカ質耐火物の製
    造方法。
12. 【請求項１２】 前記金属粉末の添加量が０．２〜２．
    ０重量％である請求項７〜１１のいずれかに記載の溶融
    シリカ質耐火物の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記第２工程における前記成形体の成
    形方法が鋳込み法である請求項７〜１２のいずれかに記
    載の溶融シリカ質耐火物の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記第３工程における前記成形体の焼
    成温度が１０５０〜１２５０°Ｃである請求項７〜１３
    のいずれかに記載の溶融シリカ質耐火物の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記焼第３工程における前記成形体の
    焼成時間が０．５〜２０時間である請求項７〜１４のい
    ずれかに記載の溶融シリカ質耐火物の製造方法。