JPS59203769A - スピネル形成鋳鋼用塗型剤組成物 - Google Patents

スピネル形成鋳鋼用塗型剤組成物

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JPS59203769A
JPS59203769A JP58075944A JP7594483A JPS59203769A JP S59203769 A JPS59203769 A JP S59203769A JP 58075944 A JP58075944 A JP 58075944A JP 7594483 A JP7594483 A JP 7594483A JP S59203769 A JPS59203769 A JP S59203769A
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chromium
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forming composition
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宮垣 敏彦
勉 七尾
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スピネル系酸化物焼結体を作る組成物、及び
これを用いて作られる耐熱性、耐薬品性、耐スポーリン
グ性の改善された不定形耐火物に関する。
ここで不定形耐火物とはスタンプ材、プラスチックス耐
人物、耐火モルタル・コンクリート、噴き付は材などを
総称するもので、施工側で自由な形状と成型でき得る、
粉末及び液状の耐火組成物を示す。
本発明は、特に鋳鋼用の塗型剤として極めて優れた効果
を示す組成物であり、従来より多用されている珪酸ジル
コニウム(ZrO2・5i02)系塗型剤の難点である
融着反応性を大幅に改善したものである。
塗型剤とは鋳物を作る際に使用される不定形耐火物のこ
とであり、鋳型の表面に塗型剤をコーティング処理する
ことにより、歩留り良く、良質の鋳物を得ようとするも
のである。現在使用されている塗型剤には、シリカ系、
黒鉛系、珪酸ジルコニウム系(以下ジルコンと略す)が
主流を占めておるが、これらはそれぞれ欠点を持ってい
る。す々わちシリカ系は安価であるが、耐熱性が乏しい
ために鋳込温度が高い材料、大型又は厚肉の鋳造には適
さない。黒鉛系塗型剤は非酸化雰囲気において優れた耐
熱性を示すが、鋼鋳物に対しては炭素が鋼内部に浸透し
素材の性質を変えてしまい、製品としての価値を著るし
く低下させてしまう。
またジルコン系塗型剤は、需要が増えて来ている自動車
エンジン部材、農機具、建設機材などの鋳鋼製品用の塗
型剤として従来より使用されているが、大型、厚肉もし
くは苛酷な鋳造方法の場合において、金属表面において
塗膜が溶着する融着現象及び塗膜を通過した鉄イオンが
鋳型内の砂に沈着し析出して固まるペネトレーションを
起こし、塗型機能に欠陥を生じることがあり、従来より
改善が望まれている。
ジルコンは1540°Cにおいて熱解離を起し、同相状
態で分解されて酸化ジルコニウムと二酸化珪素(クリス
トバライト)となることが知られており、略1500°
C以上の溶鋼を注湯した時にジルコン塗型剤の境界面は
次の反応が起ることが予想され、低融物が生成されて耐
火度が下がる本質的な欠点を備えているものと考えられ
る。
ZrO2,5iO21540°CZrO2+81022
 F e −1−02−−−m−→2 F e02Fe
O+5iO2−−−−一→2FeO8iO2(融点11
70°C) 本発明者等は、この様なジルコン系塗型剤に代わる新規
な塗型剤としてマグネシウムアルミニウム系CMy  
Al系)スピネル酸化物(以下スピネルと略す)が使用
できることを見出した。
更に、RQ−AI系スピネル形成組成物の中でも、低温
でスピネルを生成し、しかもジルコン系よりも耐熱性の
優れた塗型剤として最適の組成物を見出し、本発明に到
達した。以下に本発明の詳細な説明する。
本発明は、焼成処理によってスピネル型構造を作るMg
−Al系組成物であって、MFIO成分のMg 1原子
に対して酸化マンガン■及び酸化クロlh′j’1Jl
q成分のマンガ〉5L、りphi原子のいずれか単独又
は混合物の合計が0.001〜0.5原子の割合で含有
−如 でいることが知られており、工業的にはマグネシアとα
−アルミナを酸化雰囲気で1600°C以上に焼成する
ことにより得られている。古くから低温でスピネルを作
る試みは数多く行なわれており、α−A (90aの代
わりにγ−A120Bを用いると1000°C付近から
スピネルを生成することが知られているが、鋳鋼用塗型
剤用としては粒成長が大きく強度が低下し、緻密な層を
作らすペネトレーションを起し不適当であった。さらに
はアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物を鉱
化剤として添加することによって1200°C以上でス
ピネルを作ることも知られているが、注湯時に有害なガ
スを発生したり、製品の表面状態を悪くして同様に不適
当である。
これに対し本発明のJ−A4系組成物は耐熱性の高い緻
密なスピネル層を生成させることができ、とりわけマグ
ネシウム1原子に対しマンガンm尤木又はクロム狭螺1
0.001〜05原子の比で含有せしめたものは注湯す
る溶鋼の熱源でもスピネル形成1100°C付近の低い
加熱温度からスピネル相を生成し、しかも注湯時に対応
するような還元性雰囲気での熱処理により淡青色の半透
明な焼結層を作り、さらには、今迄の塗型剤では製品表
面に酸化膜を形成しているものが本組成の塗型剤を使用
することにより酸化膜層を著るしく減少させて金属光沢
表面を作り、製品価値を高めていることから鋳鋼用塗型
剤としてジルコン系塗型剤を上回る最適々組成であるこ
とが判明した。
本発明に使用されるMg−A4系組成物としてマグネシ
ア形成成分及びアルミナ形成成分は、1000°C付近
でそれぞれM、90及びA420aとなる組成物であれ
ば十分使用可能であるが、著るしく体積変化を起す組成
及びガスの発生を伴うものは鋳鋼表面を荒らすので好捷
しくない。なお酸化物に変化する際に吸熱反応を起すも
のは、鋳型と塗型との伝導熱を妨げ、鋳型の熱分解を抑
える効果があり好捷しい結果が得られる。例えば、マグ
ネシア成分としては酸化マグネシウム、炭酸マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、炭酸水酸化マグネシウムが好
ましく、ア/レミナ成分としては酸化アルミニウム、炭
酸アルミニウム、水酸化アルミニウムが好捷しい。
さらに使用されるクロム族及びマン力Y朔紛は、スピネ
ル組成を低温で生成させる触媒的な効果があり、この2
種の金属成分のみに特異的に効果があり、他のニッケル
、亜鉛、コノ(ルト、モリブデン、タングステンなどの
金属成分には上記の効果が得られていない。また、この
2種成分の中でも、とりわけマンガン糸の方が効果が顕
著である。クロ1.l’l及びマンη゛ン狭系組成物は
、原子価数に関係なく、酸化物、炭酸化合物、水酸化物
、金属単体、合金及び有機カルボン酸塩が好んで本発明
に用いられる。さらには、この両組成物を混合して使用
してもよい。
本発明に使用されるマグネシア、アルミナ及びりW〜収
はマンη″!7でお各成分の組成比は、マグネシア1モ
ルに対して通常アルミナ0.7〜1.2モル、酸化クロ
ム状及び又は酸化マンfi”/JLtQo、 OO1〜
05モルが必要であり、アルミナはマグネシアと略等モ
ル比、又はクロム、マンガン成分を添加した量だけ少々
い組成にすると特に良い効果が得られる。
本発明の組成物はJ−Alを主成分とするものであるが
、スピネル形成を著しく阻害しない範囲で上記以外の他
の成分を含むことができる。
酸化クロム族及び又は酸化マンI”;)j*fajは、
原子数でマグネシウム1に対し0.001〜05使用す
るが、005〜0.2添加するのが特に好ましい。0.
001モル未満の添加量の場合スピネル生成が著るしく
少なくなってしまい塗型剤としての効果が薄れ、0.5
モルを超える添加量では耐熱性の低下が著るしい。
塗型剤は、通常、塗布性能、塗膜強度、分散性、安定性
を付与するだめに、粉末にし混合した無機系原料基材の
他に粘結剤、溶剤、増粘剤、ブロッキング防止剤、分散
剤が添加されるが、本発明の組成物においてももちろん
使用可能である。かくして」1記の方法により良質の塗
型剤を作ることが出来る。又鋳型と塗型剤は特性を十分
に発揮させるため、適切な組合せが必要であるが、本発
明による塗型剤は、特にジルコン及びオリビンサンド系
の鋳型との適合性がよい。
なお、本発明は鋳鋼用塗型剤の無機基材に着目して見出
されたものであるが、本発明の特徴である従来よりも低
温、短時間でスピネル組成を作ること、還元雰囲気14
00〜1650°Cの焼成により半透明の緻密焼結体を
得ることは極めて有用であり、塗型剤に限らず、この他
の不定形耐火物及び焼結体としての応用の可能性は大き
いものである。
以下、実施例によって本発明をさらに詳細説明する。
実施例1〜6及び比較例1〜4 325メツシュ全通のα−アルミナ(純度99%)及び
マグネシアクリンカ−(純度95%)に表−1記載の第
三成分を加え、無機質に対して5重量%のポリビニルア
ルコール水溶液(平均分子量約2,000、濃度2重量
%)を添加し、ボールミルにて約1時間混合した。これ
を風乾した後、プレス1 t/clにて直径約2Crn
、厚さ約4喘の円盤を作り、120°C1時間乾燥後、
タンマン炉にて窒素雰囲気的10°C/ minの昇温
速度で目標温度まで昇温させ30分保った後、室温まで
放冷した。
この試料を粉砕して粉末X線回折を行々つたところ、表
−1に示す通り、本発明の組成物は1100°Cからス
ピネル相の生成が見られ、1400°Cでスピネル単相
に近くなり、比較例の組成物に比べて著るしい効果の違
いが得られた。
ひ又1未介〕 =464− 実施例7 無機基材トしてアルミナサンド、マグネシアクリンカ−
及び二酸化マンガンをモル比にして約1:0.95:0
.08になる様に混合し、これら無機基材100重量部
に対して、フェノール系粘結剤を1.5重量部、ラテッ
クス系増粘剤をソルペントナフザで10%に希釈したも
のを5重量部、界面活性剤系の分散剤を0.02重量部
、さらに溶剤としてメチルアルコール20重量部添加し
、混合攪拌してペースト状の塗型剤を調製した。これを
ジルコンサンドの鋳型に塗膜厚03〜0.5喘にてコー
ティングを施し、着火乾燥した後、鋳込温度1550°
Cにて製品重量約7tの鋳鋼を流し込んだ。放冷後、鋳
型をこわして製品を取り出したところ、焼着、差し込み
は見光らず、金属光沢をもった良質な製品が得られた。
なお鋳型内面を観察したところ、青味がかったガラス質
の膜状物質を形成していた。
比較例5 無機基材としてジルコンフラワーを使用した以外は実施
例7と同じ処方により鋳込試験を行なったところ、一応
製品は取り出せたが、焼着かあり表面の清掃に長時間を
要した。また鋳肌は実施例7に比べてややくすんでおり
、商品側鎖の著しく劣るものであった。
特許出願人  鐘淵化学工業株式会社 代理人 夫理士浅野真− 466

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)焼成によシスピネル型構造を付与するMq−AI
    系組成物において、クロム翠元素及びまたはマンガンa
    元素をマグネシウム1原子に対し0.001〜0.5原
    子の割合で含有することを特徴とするスピネル形成組成
    物。
  2. (2)  クロム族元素を含むものが金属クロム、フェ
    ロクロム、酸化クロム、炭酸クロム、水酸化クロム、ク
    ロム酸金属塩、クロムカルボン酸塩、まだはこれら二種
    以上の混合物である特許請求の範囲第1項記載の組成物
  3. (3)マンガ瑚絖素を含むものが金属マンガン、フェロ
    マンガン、酸化マンガン、炭酸マンガン、水酸化マンガ
    ン、マンガンカルボン酸塩、またはこれらの二種以上の
    混合物である特許請求の範囲第1項記載の組成物。
  4. (4)  クロム族元素及びまたはマンゴ>3艮元素を
    マグネシウム1原子に対し0.001〜0.5原子の割
    合で含有するMg−A、(J系ヌピネル形成組成物の焼
    成により生成する耐火物。
  5. (5)焼成温度が1100°C以上である特許請求の範
    囲第4項記載の耐火物。
  6. (6)  クロ、J1元素及びまたはマンガン訣元素を
    マグネシウム1原子に対し0.001〜0.5原子の割
    合で含有するMg−AI系スピネル形成組成物を有効成
    分として含有する鋳鋼用塗型剤。
JP58075944A 1983-04-28 1983-04-28 スピネル形成鋳鋼用塗型剤組成物 Granted JPS59203769A (ja)

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JPH0321507B2 JPH0321507B2 (ja) 1991-03-22

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6291465A (ja) * 1985-08-02 1987-04-25 レフラテヒニク ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マグネシア耐火れんが用スピネル形成組成物
US4780434A (en) * 1984-10-02 1988-10-25 Toshiba Ceramics, Co., Ltd. Refractory composition

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4780434A (en) * 1984-10-02 1988-10-25 Toshiba Ceramics, Co., Ltd. Refractory composition
JPS6291465A (ja) * 1985-08-02 1987-04-25 レフラテヒニク ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング マグネシア耐火れんが用スピネル形成組成物

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JPH0321507B2 (ja) 1991-03-22

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