JPH1029866A - サイアロンボンドSiCれんがの製造方法 - Google Patents

サイアロンボンドSiCれんがの製造方法

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JPH1029866A
JPH1029866A JP8187833A JP18783396A JPH1029866A JP H1029866 A JPH1029866 A JP H1029866A JP 8187833 A JP8187833 A JP 8187833A JP 18783396 A JP18783396 A JP 18783396A JP H1029866 A JPH1029866 A JP H1029866A
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Nobuhiko Kaji
信彦 加治
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な窒素ガスを特別に流すことなく焼成で
き、また、一般的なトンネルキルンで焼成ができるとと
もに、耐COガス酸化性、耐アルカリ性等に優れた物性
を有するサイアロンボンドSiCれんがの製造方法を提
供するものである。 【解決手段】 Si、Al及び粒径74μm以下で平均
粒径15μm以下のアルミナ粉末を混合し、成形した
後、カーボン粉末中で焼成してサイアロン(Si6- Z
ZZ8-Z)のZ値が1.5〜3.3であるサイアロ
ンボンドを形成するサイアロンボンドSiCれんがの製
造方法。Siの配合量は4〜9重量%、カーボン粉末中
での焼成は1300〜1600°Cが好ましい。また、
カーボン粉末の灰分は6重量%以下が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高炉、電気炉等の内
張り用れんがとして使用するサイアロンボンドSiCれ
んがの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高炉等の内張り用れんがに使用するSi
Cれんがには、最初、陶磁器焼成用棚板等で実績のある
粘土ボンドSiCれんがが採用されたが、耐アルカリ
性、耐スポーリング性、熱間強度が不十分であるため、
その対策として、サイアロンボンドの採用が提案され、
例えば、特開昭58−84909号で、サイアロンと炭
化珪素及び/又はアルミナとで構成されるサイアロン質
耐火物、特開平2−6371号で、炭化珪素にSi、A
l、アルミナを混合、加圧成形後、窒素雰囲気中で焼結
するサイアロン結合を有する炭化珪素質れんがの製造法
が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】特開昭58−8490
9号は、製造条件についての記載はないが、一般にサイ
アロン粉末を添加して常圧焼結する方法は焼結助材を添
加しても焼結温度を高くする必要がある。また、特開平
2−6371号のように、炭化珪素、Si、Al、アル
ミナを使用して窒素気流中で焼成する反応焼結方法は、
焼成に1600°C以上の高温を必要とすることはない
が、高価な窒素ガスを焼成中に流す必要があるため、コ
ストが高くなる。また、窒素ガスの吹き込みが必要なた
め、一般的なトンネルキルンによる焼成は不可能であ
る。
【0004】本発明は、高価な窒素ガスを特別に流すこ
となく焼成でき、また、一般的なトンネルキルンで焼成
ができるとともに、耐COガス酸化性、耐アルカリ性等
に優れた物性を有するサイアロンボンドSiCれんがの
製造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、Si、Al及
びアルミナの混合物の成形体をサヤ内のカーボン粉末中
に埋め込んで焼成することにより、サヤ内の空気中の酸
素をカーボン粉末で消化し、残った窒素を有効に利用し
てサイアロンボンドを形成するものである。
【0006】本発明のサイアロンボンドSiCれんがの
製造方法は、Si、Al及び粒径74μm以下で平均粒
径15μm以下のアルミナ粉末を混合し、成形した後、
カーボン粉末中で焼成してサイアロン(Si6-ZAlZ
Z8-Z)のZ値が1.5〜3.3であるサイアロンボン
ドを形成する。
【0007】Siの配合量は4〜9%(重量%。以下、
%は重量%とする。)、カーボン粉末中での焼成は13
00〜1600°Cが好ましい。また、カーボン粉末の
灰分が6%以下が望ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】表lにサイアロン(Si6-ZAlZ
Z8-Z)のZ値とSi、Al、仮焼アルミナ及びSi
Cの配合割合を示す。
【0009】
【表1】 なお、れんがの試作は、所定配合割合のSi、Al、仮
焼アルミナ(粒度検討品以外は平均粒径が5μm品を使
用)及び最大粒径3mmのSiC粉末を低残炭収率のバ
インダーを使用して混練し、オイルプレスを用いて23
0×l00×85mmの形状に成形し、100°Cのド
ライヤ一中で素地乾燥した後、SiCサヤ内のトップサ
イズ5mmの灰分が0.5%のカーボン粉末(特に指定
のない時は灰分が0.5%品を使用)中に埋め込んで一
般的なトンネルキルンを使用して焼成(特に指定のない
時、サヤ内最高温度は1450°C)した。
【0010】図1〜図4は、44μm以下のSi粉末=
6%とし、74μm以下のAl粉末を添加してサイアロ
ン(Si6-ZAlZZ8-Z)のZ値を変化させ、各Z値
と各種の物性との関係を示すグラフで、比較例として同
一条件の試験片を窒素雰囲気の単独窯を使用して窒化焼
成した場合の物性についても示す。
【0011】図1に示すように、見掛け気孔率は、サイ
アロンのZ値が1.5未満及び3.5を越えると、大き
くなる。
【0012】図2に示すように、アルカリテスト(20
×20×80mmの試験片を1300°Cに5時間保持
した後、室温に冷却するサイクルを5回繰り返す。)の
結果、低下見掛け気孔率(アルカリテスト試験前後の見
掛け気孔率の差)は、アルカリテスト後の見掛け気孔率
が低くなれば、スポーリングが起こり易くなる。サイア
ロンのZ値が1.5未満及び3.5を越えると、大きく
なり、耐アルカリ性が低下する。
【0013】また、図3に示すように、1400°Cで
の熱間曲げ強さは、サイアロンのZ値が1.5未満にな
ると急激に小さくなる。
【0014】さらに、図4に示すように、COガス酸化
テスト(20×20×80mmの試験片をCOガス流量
=10リットル/分の雰囲気中で1200°Cに100
時間保持した後、室温に冷却するサイクルを5回繰り返
す。)の結果、サイアロンのZ値が1.5未満及び3.
5を越えると、線変化率が大きくなり、耐アルカリ性が
低下する。
【0015】したがって、サイアロンのZ値は、見掛け
気孔率、低下見掛け気孔率、1400°Cでの曲げ強さ
及び線変化率の結果から、1.5〜3.5が好ましい。
【0016】図5及び図6は、Z値=3、44μm以下
のSi粉末=6%、74μm以下のAl粉末を使用して
仮焼アルミナの平均粒度と熱間強度及び耐アルカリ性に
ついて検討した結果を示すグラフで、図5に示すよう
に、平均粒径が15μmを超えると熱間強度が低下する
とともに、図6に示すように、アルカリテストの結果、
低下見掛け気孔率も急激に上昇し耐アルカリ性が低下す
るので、平均粒度は15μm以下が好ましい。
【0017】図7及び図8は、Z=3、44μm以下の
Si粉末=6%、Al粉末、仮焼アルミナを使用してA
l粉末の粒度を検討した結果を示すグラフで、Al粒度
に関して、トップサイズ0.5mm〜10μmの範囲内
であれば品質上は特に差がない。
【0018】アルミナ粉末としては、仮焼アルミナ粉末
が好ましく、その場合、仮焼アルミナ粉末の粒径が74
μmを超えると反応性が乏しくなるので74μm以下が
好ましい。
【0019】なお、粒径が非常に細かく微粒子で反応性
がよいならば、溶融アルミナ、焼結アルミナ粉を使用す
ることもできる。
【0020】図9〜図12は、Z値=3、74μm以下
のAl粉末を使用して44 μm以下のSi粉末の添加
量の影響について検討した結果を示すグラフで、Si添
加量が9%を越えると、図9に示すように、残存Siが
認められ、図10及び図12に示されるように、線変化
率が急激に高くなり、耐COガス酸化性、耐アルカリ性
の低下が認められる。また、添加量が4%より少ない
と、図11に示すように、サイアロンボンドの形成量が
少なくなって熱間強度が低下する。したがって、Siの
添加量は4〜9%が好ましい。
【0021】図13及び図14は、Z=3でSi粉末=
6%、74μm以下のAl粉末、仮焼アルミナを使用し
てSi粉末の粒度を検討した結果を示すグラフで、トッ
プサイズ0.2 mm〜10μmの範囲内であれば品質
上は特に差がない。
【0022】図15〜図18はZ=3で44μm以下の
Si粉末=6%、74μm以下のAl粉末、仮焼アルミ
ナを使用して焼成温度を検討した結果を示すグラフで、
焼成温度=1570°Cの場合、SiCサヤは6回使用
後に問題なかったが、焼成温度=1630°Cの場合、
SiCサヤは1回の使用で外周側の酸化が激しく、ま
た、多くの目地切れが認められ、後1回の使用が耐用限
界であった。
【0023】焼成温度が1300°C未満であると、図
15に示すように、Al43の残存が認められ、図16
に示すように、熱間強度の低下が認められ、また、図1
8に示すように、耐アルカリ性の低下も認められた。さ
らに、図17に示す消化試験(20×20×80mmの
試験片をオートクレーブ圧力2kg/cm2で2時間保
持する。)の結果、残存膨張が大きくなり、耐消化性が
低下した。また、焼成温度が1600°Cを越えても特
に品質上の効果は認められず、逆に、前述のようにサヤ
の耐用が大幅に低下するため、焼成温度の上昇以外でも
製造コストがアップする。したがって、焼成温度は13
00〜1600°Cが好ましい。
【0024】図19及び図20は、Z=3で44μm以
下のSi粉末=6%、74μm以下のAl粉末、仮焼ア
ルミナを使用して埋め込み用カーボン粉末の灰分量を
0.1〜15%の範囲で変化させて物性について検討し
た結果を示すグラフで、灰分が6%を越えると、熱間強
度及び耐アルカリ性が低下する。したがって、カーボン
粉末の灰分量は、できるだけ少なくし、最大でも6%を
越えないようにする。
【0025】
【発明の効果】本発明は、高価な窒素ガスを流すことな
く焼成することできかつ一般的なトンネルキルンでの焼
成が可能となるので、窒素ガスを使用しそのためトンネ
ルキルンで焼成できない従来の製造法に比べ、コストの
大幅な低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 Z値と見掛け気孔率との関係を示すグラフ。
【図2】 Z値と耐アルカリ性との関係(アルカリテス
ト)を示すグラフ。
【図3】 Z値と1400°Cでの熱間曲げ強さとの関
係を示すグラフ。
【図4】 Z値と耐COガス酸化性との関係を示すグラ
フ。
【図5】 仮焼アルミナの平均粒径と1400°Cでの
熱間曲げ強さとの関係を示すグラフ。
【図6】 仮焼アルミナの平均粒径と耐COガス酸化性
との関係を示すグラフ。
【図7】 Al粒度と1400°Cでの熱間曲げ強さと
の関係を示すグラフ。
【図8】 Al粒度と耐アルカリ性との関係(アルカリ
テスト)を示すグラフ。
【図9】 Si添加量と残存Si量との関係を示すグラ
フである。
【図10】 Si添加量と耐アルカリ性との関係(アル
カリテスト)を示すグラフ。
【図11】 Si添加量と1400°Cでの熱間曲げ強
さとの関係を示すグラフ。
【図12】 Si添加量と耐COガス酸化性との関係を
示すグラフ。
【図13】 Si粒度と1400°Cでの熱間曲げ強さ
との関係を示すグラフ。
【図14】 Si粒度と耐アルカリ性との関係(アルカ
リテスト)を示すグラフ。
【図15】 焼成温度とAl43残存量との関係を示す
グラフ。
【図16】 焼成温度と1400°Cでの熱間曲げ強さ
との関係を示すグラフ。
【図17】 焼成温度と線膨張率との関係(消化試験)
を示すグラフ。
【図18】 焼成温度と耐COガス酸化性との関係を示
すグラフ。
【図19】 埋め込み用カーボン粉末の灰分量と140
0°Cでの熱間曲げ強さとの関係を示すグラフ。
【図20】 埋め込み用カーボン粉末の灰分量と耐アル
カリ性との関係(アルカリテスト)を示すグラフ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiC、Si、Al及び粒径74μm以
    下で平均粒径15μm以下のアルミナ粉末を混合し、成
    形した後、カーボン粉末中で焼成してサイアロン(Si
    6-ZAlZZ8-Z)のZ値が1.5〜3.3であるサイ
    アロンボンドを形成することを特徴とするサイアロンボ
    ンドSiCれんがの製造方法。
  2. 【請求項2】 Siが4〜9重量%であることを特徴と
    する請求項1記載のサイアロンボンドSiCれんがの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 カーボン粉末中で1300〜1600°
    Cで焼成することを特徴とする請求項1又は2記載のサ
    イアロンボンドSiCれんがの製造方法。
  4. 【請求項4】 カーボン粉末の灰分が6重量%以下であ
    ることを特徴とする請求項1、2又は3記載のサイアロ
    ンボンドSiCれんがの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6764742B2 (en) 2001-02-02 2004-07-20 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb structure body and production method thereof
US10513767B2 (en) 2014-12-11 2019-12-24 Aleris Aluminum Duffel Bvba Method of continuously heat-treating 7000-series aluminium alloy sheet material

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