JPS6011263A - 低熱伝導率塩基性耐火物 - Google Patents

低熱伝導率塩基性耐火物

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JPS6011263A
JPS6011263A JP58114852A JP11485283A JPS6011263A JP S6011263 A JPS6011263 A JP S6011263A JP 58114852 A JP58114852 A JP 58114852A JP 11485283 A JP11485283 A JP 11485283A JP S6011263 A JPS6011263 A JP S6011263A
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JP
Japan
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magnesia
weight
zircon
thermal conductivity
refractory
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Pending
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JP58114852A
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Inventor
木戸 兼介
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Krosaki Harima Corp
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、低熱伝導率塩基性耐火物に関するものである
〔技術的背景〕
一般に塩基性耐火物の熱伝導率は大きいので、冶金用耐
火物として塩基性耐火物を使用するに当っては、アルミ
ナ−シリカ系の断熱れんが或は同系のファイバ系断熱材
と併用される場合がある。
しかし、このようなアルミナ−シリカ系断熱材を使用す
ると、溶融スラグや溶融金属の侵食に対して弱くなると
いう問題がある。
又アルミナ−シリカ系断熱材やファイバ系断熱材は強度
不足のため、構造体として大きな応力がかかるセメント
用ロータリキルンなどの内張りには、使用できないとい
う欠点がある− 〔発明の目的〕 本発明の目的は、低熱伝導率でありながら、高強度で且
つ高耐食性を有する塩基性耐火物を提供することにある
〔発明の構成〕
低熱伝導率にするためには、熱伝導率の低い原料を使用
すること及び多孔質の組織にすることが必要ではあるが
、本発明は固相反応により低熱伝導率を持つ組成物を得
たものである。
すなわち本発明においては、安価なジルコンとマグネシ
アを高温で反応させることにより、ジルコンは解離し低
熱伝導率のジルコニアを析出し、シリカはマグネシアと
反応し低熱伝導率のフォルステライトを生成せしめたも
のである。
従来のマグネシア−ジルコン系の耐火物は主に高耐火度
、緻密質のものが主体であるのに対して、本発明はマグ
ネシア−ジルコン系の主成分をジルコニアとフォルステ
ライトにすることにより、その耐火物が低熱伝導率にな
ることに着目し、比較的ポーラスでありながら高強度で
あることを見出し、これを利用したものである。
マグネシア−ジルコン系の生成鉱物としては、HgO:
ペリクレース、2 MgO−3iO2:フオルステライ
ト、MgO−5iO2:プロトエンスタタイト。
ZrO2・5iQ2 :ジルコン+ ZrO2:単斜晶
ジ)Ltコニ7及び立方晶ジルコニアがある。耐火性を
重視すれば融点の低いMgO・Si□zは好ましくなく
、次の反応を満足するようにやや過剰のマグネシアを加
えるのがよい。
ZrO2・SiO2+ 2 MgO→ 183.3g / mol 2 X 40.3g / 
mob69.5wt% 30.5wt% ZrO2+ 2 MgO−3iO2 123,2g / mail 140.7g / mo
l。
37.9wt% 62.1騨t% 本発明の低熱伝導率耐火物は、ジルコン20〜65重量
%にマグネシアとして80〜35重量%を添加した組成
混合物に通常の結合剤を加え、混練、造粒、押出し成形
、或いはプレス成形によって、1550℃から1750
℃の温度域で焼結する。ジルコンの原料としては、ジル
コンサンド或はジルコンフラワーを使用することができ
るし、またマグネシア源としては海水マグネシアクリン
カ−9天然マグネシア、マグネサイト或は水酸化マグネ
シウムのいずれを使用してもよい。
前記の混合物の焼結過程において、ジルコンの解離によ
ってシリカ成分の移動が起り1、マグネシアと反応して
フォルステライトが生成し、その結晶が発達してジルコ
ンが存在した部分に空隙ができる。このため、前記の混
合物はジルコンの増加に従って膨張焼結性となり、焼結
体は非常に多孔質でありながら、気孔径は小さく、生成
したフォルステライトがダイレクトポンドした形となり
、低熱伝導率材料として最も好ましい組織となる。
本発明の低熱伝導率塩基性耐火物としてのジルコンとマ
グネシアとの混合比は、ジルコン20〜65重量%、マ
グネシア80〜35重量%であるが、好ましくはジルコ
ン35〜60重量%である。ジルコンが65重量%以上
になるとマグネシアの相対的な減少によってプロトエン
スタタイトが生成し耐火度が低下するため好ましくない
。ジルコンが20重量%以下になるとジルコニア及びフ
ォルステライトの生成が少く従って熱伝導率の低下が少
なく、低熱伝導率耐火物として適当でない。
このように、ジルコン添加量の少いものほどその焼結体
の熱伝導率は大きくなる。従って成る範囲で低熱伝導率
のものを得るためには、耐火物全体としてのジルコンの
添加量で20重量%以上、好ましくは35重量%以上と
することが望ましい。
例えば、ジルコン添加量が下限の20重量%でマグネシ
ア80重量%の組成の場合は、それ自身熱伝導率の低下
が少いので、成る程度の低熱伝導率を得るために単味れ
んがであることが望ましい。又、ジルコンの添加量が上
限の65重量%でマグネシア35重量%の場合は、それ
自身の熱伝導率が低いので、前記と同程度の熱伝導率を
得るためには、組成を30重量%以上、好ましくは50
重量%以上にすることが望ましい。
本発明の耐火物は、ジルコンの少い範囲ではそのままで
低熱伝導率耐火物として有効であり、さらに、ジルコン
の多い範囲では低熱伝導性骨材として有効である。
しかしながら、上記の混合割合を持つ耐火物はジルコン
の増加に従ってジルコンとマグネシアの反応により、容
積変化が大きくなり寸法精度が悪くなる虞がある。した
がって、容積安定性のよい低熱伝導率塩基性耐火物を得
るためには、上記の組成物100〜30重量%にマグネ
シア、スピネル。
酸化クロム或はクロム鉱の1種或は2種の混合物を適当
な粒度で混合し、結合剤を加えて混練し、成形して10
0〜400℃で乾燥し、またはその後1550℃〜17
50℃で焼成、焼結するのがよい。
また、セメント用ロータリキルン用れんがのように多層
ライニングが構造上好ましくない場合には、内張りれん
がの外周部分、即ち背面側を断熱質耐火材で構成する2
層れんが、所謂ボカシれんがが用いられる。本発明の低
熱伝導率塩基性耐火物は、このようなボカシ部分にも使
用することができる。
一般に用いられる断熱質耐火物は強度が小さく、セメン
ト用ロークリキルンのような大きい応力のかかる構造体
に使用した場合、断熱部分が崩壊しれんがが脱落する虞
があるが、本発明の耐火物は低熱伝導率でかつ高強度と
容積安定性にすぐれており、安全にこのようなところに
使用することができる。
〔実施例〕
以下実施例によって本発明を更に詳しく説明す゛る。
実施例1 第1図はジルコンとマグネシアとの混合組成物中のジル
コンサンドの添加量と生成した耐火物の性質との関係を
示す。
試料は第1表に示すように、ジルコンサンド10〜70
重量%と純度98%の海水マグネシアクリンカ−90〜
30重量%の混合物に、塩化マグネシウムの比重8°B
eの水溶液を化学結合材として混練し、It/c−の圧
力で成形した後、1570℃及び1730℃で焼成した
ものである。
第1図の各図において、1570℃で焼成したものを実
線で示し、1730℃で焼成したものを点線で示す。こ
の図から明らかなように、ジルコン20〜30重量%で
は比較的容積安定性があり、そのままで低熱伝導率塩基
性耐火れんがとして使用できるが、ジルコン30重量%
以上では焼成膨張、見掛気孔率は大きく熱伝導率は非常
に小さくなるが、亀裂の発生があるのでそのまま耐火れ
んかにすることはむつかしい。本発明の場合、例えばジ
ルコン60重量%、マグネシア40重量%の成形体を1
730℃で焼成したものは、見掛気孔率が36.1%と
大きいにもかかわらず圧縮強さは630kg / cJ
と高強度で、熱伝導率は1.0Kcal/ m、h、”
cであり、低熱伝導率塩基性耐火骨材としてすぐれたも
のを提供できた。
実施例2 ジルコンサンド60重量%と純度98%の海水マグネシ
アクリンカ−の3〜l +nを10重量%、0.21〜
0Hを30重量%混合し、塩化マグネシウム水溶液を結
合剤として混練し、 1.5t/cntで成形し170
0℃で焼成したものを低熱伝導率耐火原料として、第2
表に示すように100〜50重量%と純度98%の海水
マグネシアクリンカ−0〜50重量%とを混合し、塩化
マグネシウムの水溶液を化学結合剤として供試材を調製
した。
その品質を第3表に示す。同表から明らかなように低熱
伝導率で高強度のものを得ることができた。
実施例3 本発明の耐火物とマグネシアスピネル質耐火物とを組み
合せて一体成形して第2図(a)に示すような2層構造
のれんがを調製し、これと第2図(b)に示すようなマ
グネシアスピネル質耐火物の単一構造のれんがとのセメ
ントロータリキルンの内張り用れんがとしての特性を比
較した。
同図において、A部はマグネシア・スピネル質耐火物を
使用し、背面側であるB部は本発明の実施例2−BO耐
火物を使用した。
第4表に同れんがの各部の組成と特性値を示す。
れんがの各位置における温度は、a点で1500℃の場
合、a点から150龍離れたb点で897℃、さらにb
点から8011離れた0点で、第2図(a)においては
353℃、第2図(b)においては413℃であり、同
C点における放熱量は、それぞれ、8049Kcal/
m” hと11343 Kcal/m” hであった。
このように、本発明の耐火物を用いて2層構造にしたも
のは、単一構造の従来れんかに比べ外面温度は60℃低
下し、熱放散量は30%低下した。
第 1 表 第 2 表 第 3 表 筑 L 裏
【図面の簡単な説明】 第1図は、生成した耐火物の諸性質に及ぼすジルコンの
添加量の影響を示すグラフであり、第2図は、本発明の
耐火物の効果を見るための供試用れんがの断面構造を示
す。 特許出願人 、黒崎窯業株式会社 代理人 手掘 益(ほか2名) 第 1 (a)(b) (e) (ず) ジルコ>シト加量(%) ン−rL コ>5に’Kt(
%)図 (c) (d) 手続補正書 1.事件の表示 ■訓58年 特許願 第114852号3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住所 クロサキヨウギョウ 氏名 黒崎窯業猷会社 4、代理人 +11 特許請求の範囲を下記の通り補正する。 [1,ジルコン20〜65重量%と、水酸化マグネシウ
ム、マグネサイト及びマグネシアクリンカ−のいずれか
をマグネシアに換算して80〜35重量%とを混合し、
同混合物に結合剤を添加し造粒又は成形して焼結し、鉱
物組成としてジルコニア及びフォルステライトを主成分
とし、且つペリクレースを副成分としてなることを特徴
とする低熱伝導率塩基性耐火物。 2、 ジルコン20〜65重量%と、水酸化マグネシウ
ム、マグネサイト及びマグネシアクリンカ−のいずれか
をマグネシアに換算して80〜35重量%とを混合し、
同混合物に結合剤を添加し造粒又は成形して焼結し、鉱
物組成としてジルコニア及びフォルステライトを主成分
とし、且つペリクレースを副成分としてなる組成物に、
更にマグネシア、スピネル、酸化クロム及びクロム鉱の
1種又は2種以上の混合物に結合剤を添加混合してなる
坏土を成形し、同成形体を乾燥或は焼結してなることを
特徴とする低熱伝導率塩基性耐大物。 3、 成形に当り、マグネシア質、マグネシア。 クロム質、マグネシアスピネル質耐火物と組み合せて一
体成形してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
または第2項に記載の低熱伝導率塩基性耐火物。」 (2)明細書第6頁20行〜第7頁2行[組成を・・・
望ましい。」を 「この組成物を30重量%以上、好ましくは50重量%
以上を断熱骨材として使用することが望ましい。」に補
正する。 (3)同第7頁10行及び第8頁7行「虞」を「おそれ
」に補正する。 (4)図中、第1図を別紙の通り補正する。 第1図 (a) (b) (d) (e) ジルコン動装置(うω ジルコン添ハ田1(うω(c) (f) ジルコン添加量(%)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ジルコン20〜65重量%と、水酸化マグネシウ
    ム、マグネサイト及びマグネシアクリンカ−のいずれか
    をマグネシアに換算して80〜35重量%とを混合し、
    同混合物に結合剤を添加し造粒又は成形して焼結し、鉱
    物組成としてジルコニア及びフォルステライトを主成分
    とし、且つペリクレースを副成分としてなることを特徴
    とする低熱伝導率塩基性耐火物。 2、 ジルコン20〜65重量%と、水酸化マグネシウ
    ム、マグネサイト及びマグネシアクリンカ−のいずれか
    をマグネシアに換算して80〜35重量%とを混合し、
    同混合物に結合剤を添加し造粒又は成形して焼結し、鉱
    物組成としてジルコニア及びフォルステライトを主成分
    とし、且つペリクレースを副成分としてなる組成物に、
    更にマグネシアスピネル、酸化クロム及びクロム鉱の1
    種又は2種以上の混合物に結合剤を添加混合してなる坏
    土を成形し、同成形体を乾燥或は焼結してなることを特
    徴とする低熱伝導率塩基性耐火物。 3、成形に当り、マグネシア質、マグネシア。 クロム質、マグネシアスピネル質耐火物と組み合せて一
    体成形してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    または第2項に記載の低熱伝導率塩基性耐火物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991014888A1 (en) * 1990-03-20 1991-10-03 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Abnormality detection device for speed change system
JPH03232762A (ja) * 1990-02-09 1991-10-16 Nippon Steel Corp マグネシア含有耐火物
JPH03232761A (ja) * 1990-02-09 1991-10-16 Nippon Steel Corp マグネシア含有耐火物素材の製造方法

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