JPS59107982A - 高耐スポ−リング性ジルコニア耐火物 - Google Patents
高耐スポ−リング性ジルコニア耐火物Info
- Publication number
- JPS59107982A JPS59107982A JP57215473A JP21547382A JPS59107982A JP S59107982 A JPS59107982 A JP S59107982A JP 57215473 A JP57215473 A JP 57215473A JP 21547382 A JP21547382 A JP 21547382A JP S59107982 A JPS59107982 A JP S59107982A
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- JP
- Japan
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- zirconia
- silicon carbide
- highly
- carbide whiskers
- spalling
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、カーボンブラック製造炉のような還元性雰囲
気を伴う超高温部位の内張材として有用な高耐スポーリ
ング性ジルコニア耐火物に関する。
気を伴う超高温部位の内張材として有用な高耐スポーリ
ング性ジルコニア耐火物に関する。
ジルコニア耐火物は、高度の耐火ならびに耐蝕性を備え
るため超高温炉の内張材に好適とされており、通常、石
灰石、マグネシア等を添加した安定度の高い組成の煉瓦
として製造供給されている。
るため超高温炉の内張材に好適とされており、通常、石
灰石、マグネシア等を添加した安定度の高い組成の煉瓦
として製造供給されている。
しかしながら、該ジルコニア耐火物は、酸化雰囲気下の
条件においては優れた耐久性能を発揮するが、還元性雰
囲気下では熱的なスポーリング現象を起す難点がある。
条件においては優れた耐久性能を発揮するが、還元性雰
囲気下では熱的なスポーリング現象を起す難点がある。
このため、例えば炉内を１６００℃程度の高熱還元性ガ
ス流が高速流通する部位をもつカーボンブラック製造炉
に適用する場合には、長期間の安定使用を期待すること
が困難であった。近時、カーボンブラック製造分野にて
きており、この条件に耐える内張材の開発が強く要望さ
れている。
ス流が高速流通する部位をもつカーボンブラック製造炉
に適用する場合には、長期間の安定使用を期待すること
が困難であった。近時、カーボンブラック製造分野にて
きており、この条件に耐える内張材の開発が強く要望さ
れている。
本発明は、上記の問題点を解消する目的で研究を重ねた
結果、部分安定化したジルコニア成分中に炭化けい素ウ
ィスカーを分散複合すると、カーボンブラック製造炉の
ような苛酷な高熱還元性雰囲気を有する環境下において
も十分な耐スポーリング性が付与される事笑を確認し、
開発に至ったものである。
結果、部分安定化したジルコニア成分中に炭化けい素ウ
ィスカーを分散複合すると、カーボンブラック製造炉の
ような苛酷な高熱還元性雰囲気を有する環境下において
も十分な耐スポーリング性が付与される事笑を確認し、
開発に至ったものである。
本発明の基材となるジルコニア成分は、ジルコ酷ス
エアの電着粒子または焼結粒子に石灰石、マグネシア等
のアルカリ土類金属酸化物を添加して部分安定化した形
態とする。該部分安定化ジルコニア成分は、８０〜９０
％の安定化率で立方晶系に固定することが好適で、この
範囲を外れる安定化率では基材そのものの耐スポーリン
グ性が劣化する。
のアルカリ土類金属酸化物を添加して部分安定化した形
態とする。該部分安定化ジルコニア成分は、８０〜９０
％の安定化率で立方晶系に固定することが好適で、この
範囲を外れる安定化率では基材そのものの耐スポーリン
グ性が劣化する。
炭化けい素ウィスカーは、二酸化けい素含有粉末をカー
ボンブラックのような炭材と共に不活性雰囲気中で１４
００〜１７００℃の温度により反応させて得られる純度
９９チ以上の短繊維状単結晶で、２． ＯＯＯＫｇ／、
４以上の引張り強さと５０．０００に９／−を越える弾
性率を有する熱的、化学的に極めて安定な超硬物質であ
る。
ボンブラックのような炭材と共に不活性雰囲気中で１４
００〜１７００℃の温度により反応させて得られる純度
９９チ以上の短繊維状単結晶で、２． ＯＯＯＫｇ／、
４以上の引張り強さと５０．０００に９／−を越える弾
性率を有する熱的、化学的に極めて安定な超硬物質であ
る。
部分安定化ジルコニア成分中へ炭化けい素ウィスカーを
分散複合するには、通常の電融あるいは電鋳法による耐
火物製造過程でジルコニア基材に添加混合する方法がと
られる。すなわち、電融法による場合には、部分安定化
した電融ジルコニアを所定粒度に破砕し炭化けい素ウィ
スカーを有機質バインダーと共に十分均質に混練したの
ち、成形焼成する。また、電鋳法においては、部分安定
化したジルコニア成分を常法により電気炉を用いて電融
し、溶融物中に炭化けい素ウィスカーを添加分散したの
ち鋳型に注湯する方法が採られる。
分散複合するには、通常の電融あるいは電鋳法による耐
火物製造過程でジルコニア基材に添加混合する方法がと
られる。すなわち、電融法による場合には、部分安定化
した電融ジルコニアを所定粒度に破砕し炭化けい素ウィ
スカーを有機質バインダーと共に十分均質に混練したの
ち、成形焼成する。また、電鋳法においては、部分安定
化したジルコニア成分を常法により電気炉を用いて電融
し、溶融物中に炭化けい素ウィスカーを添加分散したの
ち鋳型に注湯する方法が採られる。
分散複合する炭化けい素ウィスカーの性状は、分散性お
よび補強性の観点から直径０．１〜０．５μｍ、アスペ
クト比１００〜５００の範囲にあるものが好適である。
よび補強性の観点から直径０．１〜０．５μｍ、アスペ
クト比１００〜５００の範囲にあるものが好適である。
また、その配合量はジルコニア成分に対し０．０１重量
％以上の割合で均質分散することが望ましく、これを下
司る組成では有効な耐スポーリング改善効果を得ること
ができなくなる。
％以上の割合で均質分散することが望ましく、これを下
司る組成では有効な耐スポーリング改善効果を得ること
ができなくなる。
配合量の上限は特に制約されるものではないが、３重量
％を越える領域では炭化けい素ウィスカーをジルコニア
成分中に均質分散させることが著るしく困難となる。
％を越える領域では炭化けい素ウィスカーをジルコニア
成分中に均質分散させることが著るしく困難となる。
このようにして得られるジルコニア耐火物は、部分安定
化したジルコニア成分中に炭化けい素ウィスカーが均質
に分散複合した組成構造を呈する。
化したジルコニア成分中に炭化けい素ウィスカーが均質
に分散複合した組成構造を呈する。
上記組成構造を有する本発明のジルコニア耐火物は、炭
化けい素ウィスカーの複合強化作用により物体強度が向
上するうえに、１６００１：以上の超高温を伴う還元性
雰囲気下において著るしく優れた耐スポーリング性が発
揮される。したがって、カーボンブラック製造炉をはじ
め還元性雰囲気を有する各種高熱炉の内張材として、長
期間の安定使用が保障される。
化けい素ウィスカーの複合強化作用により物体強度が向
上するうえに、１６００１：以上の超高温を伴う還元性
雰囲気下において著るしく優れた耐スポーリング性が発
揮される。したがって、カーボンブラック製造炉をはじ
め還元性雰囲気を有する各種高熱炉の内張材として、長
期間の安定使用が保障される。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
実施例１゜
石灰石を用いて８５％に部分安定化した電融ジルコニア
成分〔化学的成分組成（重量係）：ｐｒｏ、 ９４．１
３． ＣａＯ４，０２，Ｓｉｎ、 ０．９７． Ｔｉｅ
。
成分〔化学的成分組成（重量係）：ｐｒｏ、 ９４．１
３． ＣａＯ４，０２，Ｓｉｎ、 ０．９７． Ｔｉｅ
。
０．２１）を微粉砕機で平均粒径１ｏμの微粉末に粉砕
し、炭化けい素ウィスカーを種々の割合で懸濁させた樹
脂バインダー２．５重量％と共〃混練機に投入してジル
コニア成分中に炭化けい素ウィスカーが十分均質に分散
するまで混練した。混練物をついで高圧プレスによりモ
ールド成形し１２０Ｃの温度で樹脂バインダーを硬化し
たのち、成形物を不活性雰囲気中１７００℃の温度で焼
成した。
し、炭化けい素ウィスカーを種々の割合で懸濁させた樹
脂バインダー２．５重量％と共〃混練機に投入してジル
コニア成分中に炭化けい素ウィスカーが十分均質に分散
するまで混練した。混練物をついで高圧プレスによりモ
ールド成形し１２０Ｃの温度で樹脂バインダーを硬化し
たのち、成形物を不活性雰囲気中１７００℃の温度で焼
成した。
このようにして得られた各種の炭化けい素ウィスカー分
散複合ジルコニア耐火物につき、圧縮強度（常温）およ
び還元性雰囲気における耐スポーリング性を測定した。
散複合ジルコニア耐火物につき、圧縮強度（常温）およ
び還元性雰囲気における耐スポーリング性を測定した。
耐スポーリング性の測定は、耐火物試片をカーボンブラ
ック充填電気炉中に埋込んだ状態で１３５０℃に１５分
間加熱したのち取出して水中で３分間、空気中で１２分
間冷却する操作を繰返し、試片に亀裂、剥落などのスポ
ーリング現象が生じた時点の回数とした。
ック充填電気炉中に埋込んだ状態で１３５０℃に１５分
間加熱したのち取出して水中で３分間、空気中で１２分
間冷却する操作を繰返し、試片に亀裂、剥落などのスポ
ーリング現象が生じた時点の回数とした。
測定結果を、炭化けい素ウィスカーの配合量に対応させ
て下表に示した。なお、比較のために炭化けい素ウィス
カーを添加しない例についての測定結果（従来例）を併
載した。
て下表に示した。なお、比較のために炭化けい素ウィス
カーを添加しない例についての測定結果（従来例）を併
載した。
（注）＊ジルコニア成分に対する重量％上表の結果から
、本発明に係るジルコニア耐火物は従来例に比べ圧縮強
度ならびに還元性雰囲気下における耐スポーリング性が
ｉ段に改善されていることが判明する。
、本発明に係るジルコニア耐火物は従来例に比べ圧縮強
度ならびに還元性雰囲気下における耐スポーリング性が
ｉ段に改善されていることが判明する。
実施例２
高アルミナ煉瓦の内面全域に実施例】隔３の組成を有す
る本発明ジルコニア耐火煉瓦を内張すした下記構造のカ
ーボンブラック製造炉を構築した。
る本発明ジルコニア耐火煉瓦を内張すした下記構造のカ
ーボンブラック製造炉を構築した。
燃焼室（内径７００８．長さ１００１００Ｏと後部反応
室（内径４００ｍｍ、長さ９０００１１３１ ）がベン
チュリ状方向空気供給口を備えたウィンドボックスを、
また後部反応室の下流域にクエンチノズルを各設置して
なる反応炉において、炉頭から炉中心軸に沿って原料油
噴射ノズルを挿着し、その周辺に４本の燃焼バーナーを
同軸的に配設した。原料油噴射ノズルは、先端部Ｃ原料
導入点）がベンチュリ状狭径主反応域の収斂部位に位置
するように調整した。
室（内径４００ｍｍ、長さ９０００１１３１ ）がベン
チュリ状方向空気供給口を備えたウィンドボックスを、
また後部反応室の下流域にクエンチノズルを各設置して
なる反応炉において、炉頭から炉中心軸に沿って原料油
噴射ノズルを挿着し、その周辺に４本の燃焼バーナーを
同軸的に配設した。原料油噴射ノズルは、先端部Ｃ原料
導入点）がベンチュリ状狭径主反応域の収斂部位に位置
するように調整した。
上記の反応炉を用い、燃料燃焼率１１ｏｑｂ、狭径主反
応域における燃焼ガス流速２１５ ｍ／ｓｅｃ原料油導
入量４５０Ｋｇ／ｈｒ、の条件により４０日間に亘り連
続してカーボンブラックを製造した。
応域における燃焼ガス流速２１５ ｍ／ｓｅｃ原料油導
入量４５０Ｋｇ／ｈｒ、の条件により４０日間に亘り連
続してカーボンブラックを製造した。
連続操業後に炉内損傷状態を調査したところ、最も苛酷
な状況（還元性雰囲気、推定温度１８ｏＯ℃）に晒され
る狭径主反応域においてもスポーリング損傷は全く認め
られなかった。この結果は、炭化けい素ウィスカーを分
散複合しないジルコニア煉瓦を使用した際に２０日間で
表面亀裂が発生したのに比べ、耐スポーリング性が大巾
に改善されていることを示すものであつ念。
な状況（還元性雰囲気、推定温度１８ｏＯ℃）に晒され
る狭径主反応域においてもスポーリング損傷は全く認め
られなかった。この結果は、炭化けい素ウィスカーを分
散複合しないジルコニア煉瓦を使用した際に２０日間で
表面亀裂が発生したのに比べ、耐スポーリング性が大巾
に改善されていることを示すものであつ念。
４６７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １部分安定化したジルコニア成分中に炭化けい素ウィス
カーを分散複合してなる組成構造の高耐スポーリング性
ジルコニア耐火物。 ２部分安定化したジルコニア成分が安定化率８０〜９０
チであり、これに対しｏ、ｏｌｆｒ量チ以上のβ型炭化
けい素ウィスカーを分散複合してなる組成構造の特許請
求の範囲第１項記載の高耐スポーリング性ジルコニア耐
火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215473A JPS59107982A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 高耐スポ−リング性ジルコニア耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215473A JPS59107982A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 高耐スポ−リング性ジルコニア耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107982A true JPS59107982A (ja) | 1984-06-22 |
| JPH0229631B2 JPH0229631B2 (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=16672949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215473A Granted JPS59107982A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 高耐スポ−リング性ジルコニア耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107982A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4804643A (en) * | 1986-06-19 | 1989-02-14 | Corning Glass Works | Zirconia ceramic article toughened with SiC whiskers |
| FR2666084A1 (fr) * | 1990-08-23 | 1992-02-28 | Tokai Carbon Kk | Tour de fabrication de noir de carbone. |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5030035A (ja) * | 1973-04-02 | 1975-03-26 | ||
| JPS5277112A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-29 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Manufacture of superhard complex materials reinforced by silicon carbide fiber |
| JPS56129668A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-09 | Kurosaki Refractories Co | Sic-si3n4 composite specific heat-resistant ceramics and manufacture |
| JPS59102861A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 工業技術院長 | 炭化ケイ素複合酸化物焼結セラミクス |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57215473A patent/JPS59107982A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5030035A (ja) * | 1973-04-02 | 1975-03-26 | ||
| JPS5277112A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-29 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Manufacture of superhard complex materials reinforced by silicon carbide fiber |
| JPS56129668A (en) * | 1980-03-12 | 1981-10-09 | Kurosaki Refractories Co | Sic-si3n4 composite specific heat-resistant ceramics and manufacture |
| JPS59102861A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 工業技術院長 | 炭化ケイ素複合酸化物焼結セラミクス |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4804643A (en) * | 1986-06-19 | 1989-02-14 | Corning Glass Works | Zirconia ceramic article toughened with SiC whiskers |
| FR2666084A1 (fr) * | 1990-08-23 | 1992-02-28 | Tokai Carbon Kk | Tour de fabrication de noir de carbone. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229631B2 (ja) | 1990-07-02 |
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