JPH11263664A

JPH11263664A - 耐スポーリング性耐火物

Info

Publication number: JPH11263664A
Application number: JP10067044A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Hatsutanda; 浩勝八反田; Yasuta Koike; 康太小池
Original assignee: TYK Corp
Current assignee: TYK Corp
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融金属流量制御用スライドバルブ装置のス
ライドバルブ等に用いられる耐スポーリング性の高い耐
火物を提供すること。【解決手段】本発明の耐スポーリング性耐火物は酸化
アルミニウム成分を５０重量％以上含みかつ気孔率が５
％以上であるアルミナ天然原料を少なくとも含む粒径が
０．３ｍｍ以上のアルミナ材料を５〜７０重量％と、添
加剤と、残部が酸化アルミニウム成分を９０重量％以上
含み粒径が０．３ｍｍ以下の小粒径アルミナ粉末とから
なることを特徴とする。本発明の耐スポーリング性耐火
物は耐スポーリング性が高くなっているとともに溶損量
が少なくおさえられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属流量制御
用スライドバルブ装置のスライドバルブ等に用いられる
耐スポーリング性耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属流量制御装置としては、たとえ
ば三層式のスライドバルブがある。このスライドバルブ
は、三層からなるバルブ層のうち、中間層のバルブをス
ライドさせることでバルブを開閉し、溶融金属の流量を
制御するものである。このようなバルブには、スライド
させるときに受ける応力や、溶融金属の熱に強いアルミ
ナ耐火物が用いられている。このアルミナ耐火物は気孔
率が５％以下の焼結アルミナや電融アルミナを主成分と
して形成されている。

【０００３】また、このスライドバルブは溶融金属の流
通による熱衝撃を受けているため、熱衝撃によるスポー
リングが発生するようになる。スポーリングが発生する
と、溶融金属流量の制御に支障をきたすようになる。こ
のため、スライドバルブに用いられる耐火物には耐スポ
ーリング性を向上させるＺｒＯ₂系の添加剤が加えられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ＺｒＯ₂系の添加剤は高価であるため、耐火物自身のコ
ストが高くなるという問題を有していた。本発明は上記
実状に鑑みてなされたものであり、溶融金属流量制御用
スライドバルブ装置のスライドバルブ等に用いられる耐
スポーリング性の高い耐火物を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として本発明者らは、気孔率の高いアルミナ天然
原料を含むアルミナ材料を用いることで、耐火物の耐ス
ポーリング性を向上させられることを見出した。すなわ
ち、本発明の耐スポーリング性耐火物は酸化アルミニウ
ム成分を５０重量％以上含みかつ気孔率が５％以上であ
るアルミナ天然原料を少なくとも含む粒径が０．３ｍｍ
以上のアルミナ材料を５〜７０重量％と、添加剤と、残
部が酸化アルミニウム成分を９０重量％以上含む粒径が
０．３ｍｍ以下の小粒径アルミナ粉末とからなることを
特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の耐スポーリング性耐火物
は、アルミナ材料と添加剤と小粒径アルミナ粉末とから
なる。アルミナ材料は、酸化アルミニウム成分を５０重
量％以上含みかつ気孔率が５％以上であるアルミナ天然
原料を少なくとも含み、かつ、粒径が０．３ｍｍ以上の
大粒径アルミナからなる。このアルミナ天然原料の組成
割合は、耐スポーリング性耐火物全体を１００重量％と
したとき５〜７０重量％を占める。

【０００７】アルミナ天然原料が５重量％未満では耐ス
ポーリング性の向上がみられず、７０重量％を超えると
耐溶損性が低下してくる。さらに、アルミナ天然原料の
最小粒径が０．３ｍｍ未満では、耐火物の耐溶損性が低
下する。このアルミナ天然原料は、酸化アルミニウム成
分を５０重量％以上含みかつ気孔率が５％以上で粒径が
０．３ｍｍ以上の大粒径のアルミナ天然原料を含む。実
用上、このアルミナ天然原料の組成割合は、耐スポーリ
ング性耐火物全体を１００重量％としたとき５〜７０重
量％を占めるのが好ましい。これより少ないと耐スポー
リング性改善の効果が十分でなく、多すぎると耐火物の
耐溶損性が低下してくる。

【０００８】アルミナ天然原料に含まれる酸化アルミニ
ウム成分が５０重量％未満では、耐火物の耐溶損性が低
下する。また、アルミナ天然原料の気孔率が５％未満と
なっても、耐火物の耐溶損性が低下してくる。アルミナ
天然原料は、ボーキサイト、アングリュウサイトあるい
はシリマナイトであることが好ましい。アルミナ材料と
してはこれらアルミナ天然原料以外に、粒径０．３ｍｍ
以上の焼結アルミナ、電融アルミナ、ジルコニアムライ
ト、アルミナ−ジルコニアを採用することができる。

【０００９】添加剤は、カーボンと、金属シリコンと、
バインダーとからなることが好ましい。カーボンは、耐
スポーリング性、あるいは耐浸食性の効果を有する。ま
た、カーボンは非晶質カーボン、鱗状黒鉛およびその組
み合わせとすることが好ましい。カーボンの添加は、耐
スポーリング性に寄与する。金属シリコンは、カーボン
と反応し、たとえば、ＳｉＣを形成し、耐火材の強度や
耐磨耗性を向上させる。また、添加される金属シリコン
の粒度はカーボンとの反応性から７４μｍ以下のものを
用いるのが好ましい。

【００１０】バインダーは、耐スポーリング性耐火物を
成形し、形状を保持するために用いられる。バインダー
としては、熱硬化性樹脂が好ましく、具体的には、フェ
ノールレジンが好ましい。カーボン、金属シリコンおよ
びバインダーの組成割合は、耐スポーリング性耐火物全
体を１００重量％としたときそれぞれ２〜１０重量％、
０．５〜１５重量％および３〜７重量％を占めるのが好
ましい。

【００１１】小粒径アルミナ粉末は、粒径が０．３ｍｍ
以下である。この小粒径アルミナ粉末は、工業用のアル
ミナ粉末を用いることができる。たとえば電融アルミナ
粉末や、焼結アルミナ粉末が用いられる。小粒径アルミ
ナの組成割合は、耐スポーリング性耐火物全体を１００
重量％としたとき２５〜９０重量％を占めるのが好まし
い。

【００１２】

【実施例】実施例および比較例として表１に示される組
成で耐火物を作製した。アルミナ材料としてボーキサイ
ト、焼結アルミナおよびシリマナイトを用いた。ボーキ
サイトとしては、アルミナ含有量が８６．５重量％、気
孔率が６〜９％、粒径が０．３〜３ｍｍのものを用い
た。焼結アルミナとしては、アルミナ含有量が９９．２
重量％、気孔率が３．９％、粒径が０．３〜３ｍｍのも
のを用いた。シリマナイトとしては、アルミナ含有量が
６２．０重量％、気孔率が６〜９％、粒径が０．３〜３
ｍｍのものを用いた。

【００１３】小粒径アルミナ粉末としては粒径が０．３
ｍｍ以下の焼結アルミナを用いた。また、カーボンとし
て粒径が０．０１〜１０μｍのものを、金属シリコンと
して粒径が１〜１００μｍのものを用いた。

【００１４】

【表１】

【００１５】（実施例１）実施例１の耐スポーリング性
耐火物は、ボーキサイトを１５重量％と、焼結アルミナ
を３５重量％と、カーボンを５重量％と、金属シリコン
を５重量％と、フェノールレジンを５重量％と、小粒径
アルミナ粉末を３５重量％と、からなる混合原料を混
練、プレス成形、還元焼成して製造したものである。（実施例２）実施例２の耐スポーリング性耐火物は、ボ
ーキサイトを３５重量％と、焼結アルミナを１５重量％
と、カーボンを５重量％と、金属シリコンを５重量％
と、フェノールレジンを５重量％と、小粒径アルミナ粉
末を３５重量％とからなる混合原料を実施例１と同じ方
法で製造したものである。（実施例３）実施例３の耐スポーリング性耐火物は、ア
ルミナ材料としてボーキサイトのみを用いた耐火物であ
る。すなわち、ボーキサイトを７０重量％と、カーボン
を５重量％と、金属シリコンを５重量％と、フェノール
レジンを５重量％と、小粒径アルミナ粉末を１５重量％
とからなる耐火物である。（実施例４）実施例４の耐スポーリング性耐火物は、ボ
ーキサイトのかわりにシリマナイトを用いた耐火物であ
る。すなわち、シリマナイトを３５重量％と、焼結アル
ミナを１５重量％と、カーボンを５重量％と、金属シリ
コンを５重量％と、フェノールレジンを５重量％と、小
粒径アルミナ粉末を３５重量％とからなる耐火物であ
る。（比較例１）比較例１の耐スポーリング性耐火物はアル
ミナ天然原料のボーキサイトを含まない耐火物である。
この耐火物は、焼結アルミナを５０重量％と、カーボン
を５重量％と、金属シリコンを５重量％と、フェノール
レジンを５重量％と、小粒径アルミナ粉末を３５重量％
とからなる混合原料を実施例１と同じ方法で製造したも
のである。（比較例２）比較例２はアルミナ材料としてボーキサイ
トのみを用い、その配合量を７５重量％とした耐火物で
ある。すなわち、ボーキサイトを７５重量％と、カーボ
ンを５重量％と、金属シリコンを５重量％と、フェノー
ルレジンを５重量％と、小粒径アルミナ粉末を１０重量
％とからなる耐火物である。（評価）本発明の評価として実施例および比較例の試料
に、耐スポーリング性試験および溶損量測定試験を行っ
た。この試験結果を表２に示した。さらに気孔率、かさ
比重、圧縮強さおよび曲げ強さも測定し、あわせて示し
た。

【００１６】耐スポーリング性試験は、実施例および比
較例の耐火物試料を棒状に形成し、１６００℃で２０分
間加熱した後、ただちに水に浸けて急冷することを３回
繰り返す熱衝撃試験が用いられた。試験結果はこの熱衝
撃試験を行った耐火物試料を目視により評価することで
判定した。目視による判定は、スポーリングによる亀裂
量を評価の基準として行われた。すなわち、耐火物試料
表面に発生した亀裂量が二本以下では微亀裂とし、三本
以上では中亀裂とした。さらに、スポーリングにより折
損した場合は脱落とした。

【００１７】溶損量は、使用鋼がｓｓ−４００、溶鋼温
度が１６００〜１６５０℃の条件で、３０分回転させた
後に排鋼するサイクルを５サイクル繰り返す回転浸食試
験により測定された。また、気孔率、かさ比重、圧縮強
さおよび曲げ強さの測定は通常用いられる方法で行われ
た。

【００１８】

【表２】

【００１９】表２から、本発明の実施例１、２の耐スポ
ーリング性耐火物は、比較例１の耐スポーリング性耐火
物と比べて耐火物試料に発生した亀裂が小さくなってお
り、耐スポーリング性が高くなっている。また、本発明
の実施例１、２の溶損量も低くおさえられていることが
わかる。本発明の実施例３、４の耐スポーリング性耐火
物は、比較例１の耐スポーリング性耐火物より亀裂が少
なく、耐スポーリング性が良好である。また、本発明の
実施例３、４の溶損量も比較的低くおさえられているこ
とがわかる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の耐火物は、耐スポーリング性が
高くなっているとともに溶損量が少なくおさえられてい
る。また、アルミナ天然原料を使用するため安価である
という利点をもつ。このため、本発明の耐スポーリング
性耐火物は溶融金属流量制御用スライドバルブ装置のス
ライドバルブに好適な耐火物である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化アルミニウム成分を５０重量％以上
含みかつ気孔率が５％以上であるアルミナ天然原料を少
なくとも含む粒径が０．３ｍｍ以上のアルミナ材料を５
〜７０重量％と、添加剤と、残部が酸化アルミニウム成
分を９０重量％以上含み粒径が０．３ｍｍ以下の小粒径
アルミナ粉末とからなる耐スポーリング性耐火物。
【請求項２】前記アルミナ天然原料は、ボーキサイ
ト、アングリュウサイト及びシリマナイトの少なくとも
１種である請求項１記載の耐スポーリング性耐火物。
【請求項３】前記添加剤は、カーボンと、金属シリコ
ンと、バインダーと、からなる請求項１記載の耐スポー
リング性耐火物。
【請求項４】前記カーボンは非晶質カーボンである請
求項３記載の耐スポーリング性耐火物。
【請求項５】前記バインダーは熱硬化性樹脂である請
求項３記載の耐スポーリング性耐火物。
【請求項６】前記熱硬化性樹脂はフェノールレジンで
ある請求項５記載の耐スポーリング性耐火物。