JPS606305B2 - サイアロン系マトリックス耐火物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は通常の酸性「中性又は塩基性の酸化物の１種又
は２種以上の粗粒子部分がサィア。

ン系マトリックス部分によって包囲されており「従釆の
酸化物系の端化物に比較して耐熱衝撃性〜熱間強度、耐
溶融金属性等に優れた特性を有する耐火物の製造法に関
する。本発明に言うサィアロソ（ＳＩＡＬＯＮ）の名称
は、１９７位辛代当初に日本及び英国でほぼ同時に発見
されたＳｉ−Ｎ−Ｇ−Ｎ系の化合物「即ち珪素「アルミ
ニウム、酸素及び窒素が結合したセラミックスに対して
与えられた名称である。

そしてＬ熱間強度、耐摩耗性「熱衝撃抵抗性及び耐蝕性
の面で優れた性質を有する特殊耐火物として評価されて
いるもので「現在までの研究により「サィアロン系セラ
ミックスの生成相はＰｆ、×、０′、母Ｎポリタィプ型
等種々の構造を有するものが報告されている。本発明に
おいてはサイアロン系とはＳｉ−Ｎ−○−Ｎ系に関係す
るすべての各相を包含した上位概念でサィアロンを定義
し「マトリックス部分がこのサィアロン系の構成相より
なるものをサィァロン系マトリックスと称呼する。

特殊耐火物としての窒化珪素の成形法としては工業的に
は反応凝結法（ｒｅａｃｔｉｏｎＳｉｎｔｅｒｉｎｇ）
とホットプレス法（ＨｏｔＰｒｅｓｓｉｎｇ）がある。

反応競結法は徴粉にした金属珪素粉末を所望の方法で成
形し、窒素ガス雰囲気中において、１４００℃で焼成す
れば気孔率１５〜３２％のび型及びａ型の峯化珪素が混
合した焼成体が得られる。この方法では初め成形した形
状が殆ど変らない形で得られるので、焼成体の寸法精度
は良好であるが、低気孔率のものを得るのは困難であり
ト繊密さが要求される超硬合金に代替可能な熱機関部品
への応用は「その物性上困難である。一方ｔホットプレ
ス法ではの型微粉末窒化珪素をト例えば酸化マグネシウ
ム等の添加物を加えて１７００〜１８００ｑ０で黒鉛又
は窒化ホウ素モールドの中で０．５〜ｌｔｏｎ′めでホ
ットプレスすることによって繊密な３型窒化珪素が得ら
れる。その後の研究で窒化珪素の繊密化に寄与する添加
剤として酸化アルミニウムを使用した湯合、熱間特性の
優れた８型窒化珪素が得られることが判ったが、更に研
究されて酸化アルミニウムを使用した場合、Ｘ線解析に
より酸化アルミニウムが８型窒化珪素と間漆体を形成す
ることが判明した。サィアロン系マトリックス耐火物の
合成に上記の窒化珪素の反応焼結法を試みたところ、反
応凝結であるので、低気孔率のものは得られなかったが
、耐火物としては高強度でしかも熱間でもその強度は低
下せず、耐スポーリング性に於ても従釆の酸化物系耐火
物以上の特性を有するものが得られることが分かった。

そして、得られたサィアロン系マトリックス耐火物は溶
融鉄に対して窒化珪素より優れておりへ酸化物系耐火物
とほぼ同等かそれ以上の性質を有する。また、耐スラグ
性に於ては、酸化物系耐火物より優れ、耐スラグ性の良
好な窒化珪素に近い性質を示す。しかも、溶融鉄及びス
ラグに対する濡れ性は酸化物系耐火物と比較すれば非常
に悪く、２増額パーセントの気孔率を有するものでさえ
も溶融鉄やスラグの浸潤はほとんど見られない。即ちし
サィアロン系マトリックス耐火物を反応焼給法で製造し
た場合、窒化珪素の有する耐熱衝撃性（低熱膨張入高温
に於ても強度が低下しない（高熱間強度）も鉄や銅以外
の溶融金属に強い（各種溶融金属に対する優れた耐貧虫
性）特性をそのまま有し、更に溶融鉄に対しても窒化珪
素以上に優れた耐蝕性を示しＬ耐蝕性に関しては通常の
酸化物系耐火物に匹敵するか〜 またはそれ以上の性質
を有する。本発明において使用する骨材は、普通耐火物
に用いられる酸性「中性又は塩基性の酸化物の粒径が０
．１伽以上のものを通常の耐火物の粒度構成に調整して
、例えば珪石耐火物を結合せしめる場合２〜１側の粒径
のものを２の重量％（以下％は特に断りなき限り重量％
を示す）、１〜０．６肋のものを１５％及び０．６〜０
．１柳のものを１０％に粒度調整して「その使用量を２
０〜８０％の間に定める。

２０％以下であれば粗粒の酸化物の有する特性を適用箇
所に応じて活用できず「８０％以上であればマトリック
スであるサィアロンの特性を活用することはできない。

上記の骨材に混合すべきサィアロン系マトリックス部分
を構成するためのＳｊ−Ｎ−０−Ｎ系の元素又は化合物
としては種々実験の結果「珪素及びアルミニウム粉末の
混合物に酸化珪素、酸化アルミニウム及びアルミノ珪酸
塩から選ばれた１種又は２種以上を混合した混合杯士を
用いることによって達成できることが確かめられた。以
下に出発物質を珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ｎ）、酸
化珪素（Ｓｊ０２入及び酸化アルミニウム（ＡＩ２０３
）とした場合のサィアロンの合成に関する実験例を示す
。実験例 １川 出発物質の粒度及び配合割合（重量％
）出発物質 粒度 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ金属珪素
４０．２ ３６．８ ６３．１ ４９．８金属
アルミニウム １０．８ １９．８ ５．０ ２
１．９酸化アルミニウム ４９．０ − ３１．
９ −酸化珪素 − ４３．４ − ２８
．３■ 焼成温度とサイアロンの生成量（Ｘ線解析（粉
末法）による）符号 焼成温度 サィアロンの生成相 １５００ｑ０ ８′ Ａ １６００ｑ０ ８〆＞ ＞１球ＮＮポリタィプ型ｉ
７００ｑ０ ８′＞ １粥ＮＮポリタィプ型１５０００
Ｃ ８′＞ ＞１弧ＮＮポリタィプ型８ １６００午Ｏ
Ｂ′＞ ＞１球軸Ｎポリタィプ型１７００ｏ０ ８′
＞ １斑ＮＮポリタィプ型１５００００ ３′Ｃ １６
００００ ８′ 】７００ｑ０ ８′＞ ＞１粥川Ｎポリタィプ型１５０
０ｄＣ ８′＞ ＞１蛇ＮＮポリタィプ型Ｄ １６００
ｑ０ ８〆＞ ＞１球ＮＮポリタィプ型１７００ｑＣ
８′＞ ＞１球ＮＮポリタィプ型出発物質に金属ＳＬ金
属Ｍ、及び酸化アルミニウムを用いた場合の６〆サィァ
ロンと１粥ＮＮポリタィプ型サィアロンの生成域を三角
図法状態図で示したのが第１図であり、図中実線で囲ん
だ部分が８′サィアロン生成城「点線で囲んだ部分が１
成川Ｎポリタィプ型サィァロンの生成城及び×印は調査
点である。

この実験（山、【２１に於て８クサィアロンが生成し始
める温度は約１３００℃であるが、生成量的に満足のゆ
く温度は１４００００からであり、反応焼成温度が高く
なる程１粥ＮＮポリタィプ型サィァロンの生成が多くな
る。

また、出発物質に金属珪素、金属アルミニウム及び酸化
アルミニウムを用いた場合の８′サィァロンと１印ＮＮ
ポリタィプ型サィァロンの生成域を第１図に示した。こ
の配合に於て１４５０００であれば金属アルミニウムが
２０％以上になると１印ＡＩＮポリタィブ相が生成する
。出発物質の粒径に関して、金属珪素及び金属アルミニ
ウム粉末は０．１５脚以下の粒径のものを用いる。これ
より大きな粒径のものは窒化条件により未反応金属珪素
が多く残留したり、焼成体の気孔率が異常に高くなった
りして物性に悪影響を及ぼす。珪素及びアルミニウム粉
末に添加する酸化アルミニウム、二酸化珪素、及びアル
ミ／珪酸塩から選ばれた１種又は２種以上のどれでもよ
いことが確認されたのでそれらの添加条件を次の通り定
めた。即ち添加する酸化アルミニウム粉末、二酸化珪素
粉末又はアルミノ珪酸塩粉末は少くとも、０．０８側以
下の粒径のものを用いる必要がある。何故なら、これよ
り大きい粒径を有するものは反応性に乏しく、サィアロ
ン系マトリックスが形成し難くなるからである。このよ
うに重要なことはサイアロン系マトリックス形成の重要
な因子として出発原料の徴粉性が挙げられ、そのために
、酸化アルミニウムは活性化アルミナ、仮焼アルミナ等
反応性に富むものが用いられ「二酸化珪素としては珪石
粉、石英粉、溶融石英粉、シリカフラワー等がサイアロ
ン系マトリックスの形成に有効である。出発物質の粒径
とサィアロンの生成に関する実験例を示す。実験例 ２ ｍ 出発物質の粒度及び配合割合（重量％）出発物質
粒径（平均粒径） Ａ Ｂ Ｃ
Ｄ金属珪素 ０．５〃
３５．０〃 ３．７〃
− ３５．０ −
−〃 ９．８ム
ー − ３５．０ 一〃
４３．８〃
３５．０金属アルミニウム
２１．３〃 ２２．５ ２２．５
２２．５ ２２．５仮暁ァルミナ １．５〃
４２．５ ４２．５ ４２．５
４２．５‘２｝ 比重、気孔率及び強度測定結果Ａ Ｂ
Ｃ Ｄ 見掛比重 ３．０５ ３．０７ ３．０４ ３
．０７旨比重 ２．０１ ２．２１ ２．１
７ ２．１３見掛気孔率燐 ３４．０ ２７．８
２８．４ ３０．７曲げ強さ（２９ノの） ５０１ ３
２０ ３１４ ２６１職 Ｘ線解析結果（ａｔ１４５０
午０）金属珪素の粒径の大小とＸ線回折強度との関係を
示したのが第２図であり、第２図において縦軸に上記配
合の粉末のＸ線回折図のピークの高さで回折強度を示し
、横軸に各サンプルの金属珪素の粒径の大小を示しＡ→
Ｄの順に大きくなる。

この実験は金属珪素の粒径に注目して行ったものである
が、金属珪素の粒径は小さくなればなる程８′ーサィア
ロンの生成は良好であることがわかる。しかも粒径を小
さくすることによって反応性が増加し、１４５０ｑ０の
温度でも充分なサィアロン系マトリックスが得られるこ
とがわかった。８′ーサィアロンは、一般にＳｉ６−Ｘ
Ａ１×０ｘＮ８一×（Ｌ，Ｊ Ｇａ比ｋｌｅｒ ｅｔ，
ａｌ，，Ｊ，Ａｍ ＣｅｒａｍｉｃＳＭ，５８〔７−８
〕３４６（１９７５））で表され、ｘの最大値は４．２
であることが判明しているが、出発物質の酸化アルミニ
ウムと酸化珪素の配合割合及び用いる珪素とアルミニウ
ムの配合割合を変えることによって固漆量、即ち上式に
おいてｘを調節することができる。

例えば、金属珪素６２．７％、金属アルミニウム５．５
％、酸化アルミニウム３１．８％の場合、ｘは約２．２
である。又、１球ＡＩＮポリタィプ型サィアロンと共に
生成する場合や、金属アルミニウムの配合量が２０％以
上になればｘは３．０〜３．６の範囲のものとなる。ｘ
が大きくなるとより酸化物的な性質を有するようになる
が、これによって窒化物的な性質が大きくそこなわれる
ことはない。また、同じ配合割合でも窒化焼成温度が高
くなればｘの値も大きくなる。次に出発物質に珪石粉、
シリカフラワー及び合成ムライトを使用した場合の実験
例を示す。

実験例 ３０１ 出発物質の粒度及び配合割合（重量％
）出発物質 粒径（平均粒径） Ａ Ｂ Ｃ度石
１３．５仏 ６０ −ンリカフラ
ワー ０．３ム ー ６０ −合成ム
ラィト １２．５ム ー − ６０金属珪素
４３．８仏 ２０ ２０ ２０金属ア
ルミニウム ４２．５〃 ２０ ２０ ２０
（２ー 比重〜気孔率測定結果Ａ Ｂ Ｃ 見掛比重 ２．７９ ３．０５ ３．３０
嵩比重 ２．０２ １．９９ ２．１９
見掛気孔率隣 ２７．７ ３５．２ ３３．６‘
８丁 Ｘ線解析結果サィアロンの生成相 Ａ 〇相〜３′相「×相 Ｂ 蟹ｒ相もＸ相 Ｃ ８′相、１斑ＮＮポリタィプ型 以上のように、反応凝結法によるサィアロンの合成に関
しては、金属珪素と金属アルミニウムの混合物に加える
べき酸化物は「酸化アルミニウム、二酸化珪素及びアル
ミノ珪酸塩の１糧又は２種以上を用いることにより達成
され〜出発物質の徴粉性が極めて重要な因子になること
が判明した。

更に、配合され得る酸化物の種類によっても、例えば二
酸化珪素の原料として珪石とシリカフラワーの違いによ
って〜サィァロンの生成相が異なる場合がある。従って
「サィアロン系マトリックス耐火物に添加するマトリッ
クス成分としては実験の結果以下のように決定された。
すなわちマトｌｊックス成分を１００として重量％で示
せば金属珪素粉末は少くとも５％以上、金属アルミニウ
ム粉末は少くとも２％以上、二酸化珪素粉末及びノ又は
酸化アルミニウム及び／又はアルミノ珪酸塩は少くとも
５％以上の範囲とすべきであると実験の結果決定した。
上記範囲内で実験例１ト ２及び３に示した如く出発物
質の種類、配合割合「粒径及び窒化温度によりｔ サィ
ァロンの生成相の種類や生成量を変化させることが可能
である。

即ち「上記範囲内に於て１４００こ○〜１８００ｑＣで
室化焼成することにより、サィアロン系マトリックスの
形成が可能であり、出発物質の種類及び配合割合の変化
によってサィアロンの生成相及び生成量を制御すること
ができる。更には「二酸化珪素及びノ又は酸化アルミニ
ウム及びノ又はアルミノ建酸塩の配合量が金属珪素及び
金属アルミニウムに比して多い場合、例えば金属珪素２
５％「金属アルミニウム８％「二酸化珪素２２％、酸化
アルミニウム４５％のとき、１６５０午Ｃで窒化焼成を
行えば、８クサィァロンと１球ＮＮポリタィプ型サィア
ロンの他にＱ−ＡＩ２０３が存在する。この場合の組織
は、サィアロンとＱ−Ｎ２０３の複合組織形態をとつて
いることが確かめられた。マトリックス部分には上誌配
合範囲内で選び酸化物の櫨粒と混合した床土を金型成形
であれば適当なバインダー「例えばＰＶＡの８容量６ノ
０水溶液で混練し、４００〜２０００ｋｇ′めで成形し
、窒素ガス雰囲気又はアンモニアガス雰囲気下で１４０
０ｑｏ〜１８００℃の温度範囲で焼成することによって
、サィアロン系マトリックス耐火物を得ることができる
。

以下本発明の実施例を示す。

実施例 １ 粗粒の酸化物にムラィトとアルミナを選びマトリックス
部分の出発物質に金属珪素粉末「金属アルミニウム粉末
及び仮焼アルミナを選んで以下のような方法でサィアロ
ン系マトリックス耐火物を得た。

表１ サィァロン系マトリックス耐火物 の配合割合の一例 表１に示した粒度構成に従った配合割合Ａ及びＢを出発
にして、ＰＶＡの８％水溶液で混練し６５０ｋ９／地の
成形圧で２３０×１１５×５Ｑ吻の直方体に成形した。

その後乾燥し窒素ガス雰囲気下で１４５０３０で１母音
間の焼成を行った。Ｘ線解析によればＡではマトリック
ス部分は８一Ｓｉ３Ｎ４へのＡＩＮ・Ｎ２０３の固熔量
が比較的少い８′サィアロンの生成がほとんどである。
Ｂではマトリックス部分は３−Ｓｉ３Ｎ４へのＡＩＮ・
山２０３の固溶量が比較的多い８′相と１弧ＡＩＮポリ
タィプ型サィァロンの混合サィアロンである。表２にこ
れらの一般物性を示し、比較サンプルとして高アルミナ
（山２０３９２％）質耐火物の一般物性を示す。表２ サイアロン系マトリックス耐火物の−般物性前表に示し
たように、サィアロン系マトリックス耐火物は高い気孔
率を有しているにも拘らず、高い強度を有し、熱間でも
その強度は低下しない。

しかも、熱堀彰張率に関してはかなり低い値を示し、熱
衝撃抵抗性が優れていることが予想される。

ここで得られたサィアロン系マトリックス耐火物Ａ、Ｂ
と高アルミナ質耐火物（幻２０３９２％）、及び反応暁
結によって得た窒化珪素耐火物（８−Ｓｉ３Ｎ４、気孔
率２５％）を以下の方法で耐蝕性を調査した。第３図は
、耐蝕性試験装置の説明図で、図中１は試料ホルダー、
２は試料、３は黒鉛ルツボ、４はスラグ、５は溶融金属
を示す。

まず、耐賃虫性を調査すべき金属の塊を黒鉛ルッボ３に
入れ、温度を上げて溶融させる。

そこにスラグ成分を適量添加し、溶融状態を保つ。試料
ホルダーーに取り付けた試料２（試料サイズ２０×２０
×１５仇舷）を溶融金属中に浸潰し、試料ホルダー１を
１分間に１回転させ、浸濃時間は８畔分であった。なお
、雰囲気は還元雰囲気又は不活性ガス雰囲気である。溶
融金属には銑鉄を選び、スラグに高炉スラグを使用した
。

試験温度は１６５び０であった。一般に試料がひどく侵
される箇所は空気ースラグ界面及びスラグ−溶鉄界面で
ある。耐蝕性の判定基準には、これらの界面と溶鉄中の
寸法減少率（減寸率と表記する）を用いた。減寸率〈％
）＝午三×・ｏｏ Ａ：試験前の試料の周囲の長さ Ｂ：試験後の試料の周囲の長さ 表３に耐蝕性試験結果を示す。

表 ３ 耐蝕性試験結果 第４図に各種耐火物の溶損状況を示す。

図中、６はサィア。ン系マトリックス耐火物、７は高ア
ルミナ質耐火物、８は反応競給窒化珪素質耐火物であり
、９は空気層、１０はスラグ層、１１は溶融鉄層、従っ
て１２は空気ースラグ界面、１３はスラグー溶融鉄界面
を示す。高アルミナ質耐火物７は溶融鉄１１に強く、ス
ラグ１０‘こ弱い。

反応暁結窒化珪素質耐火物８は溶融鉄１１に弱く、スラ
グ１０１こ強い。サィアロン系マトリックス耐火物はｔ
耐スラグ性に関しては、高アルミナ質耐火物より優れ、
反応蛾結窒化珪素耐火物よりは劣る。つまり、サィアロ
ン系マトリックス耐火物の耐スラグ性は、高アルミナ質
耐火物と反応凝結窒化珪素質耐火物との中間的な性状を
呈する。耐溶融鉄性については、反応暁結窒化珪素は、
溶損が激しい。高アルミナ質耐火物はかなりの耐溶融鉄
性を示すが、サィアロソ系マトリックス耐火物は高アル
ミナ質以上の耐溶融鉄性を示す（表３）。従って、サィ
アロン系マトリックス耐火物は高い気孔率を有するにも
拘らず、耐蝕性に関して高アルミナ質耐火物を凌駕して
、反応暁結窒化珪素の弱点とされてきた溶融鉄に対する
耐蝕性を克服した優れた耐蝕Ｉ性を有する耐火物である
。更に「窒化珪素は溶融金属に対する濡れの悪さは優れ
たものがある。サイアロン系マトリックス耐火物は高い
気孔率を有するにも拘わらず、スラグや溶融鉄の浸透は
ほとんどみられず、窒化珪素の有する濡れの悪さをも具
備している。実施例 ２粗粒の酸化物に中性酸化物であ
るアルミナ、酸性酸化物であるジルコニア及び塩基性酸
化物であるマグネシァを選び、マトリックス部分の出発
物質に金属珪素粉末、金属アルミニウム粉末及び仮焼ア
ルミナを選んで以下のような方法でサィアロン系マトリ
ックス耐火物を得た。

表４ 粗粒にアルミナ、シルコニア及びマグ ネンアを使用した場合の配合割合 表４に示した粒度構成に従った配合割合Ａ、８及びＣを
出発して「ＰＶＡの８％水溶液で濠練し５８０ｋｇ′地
の成形圧で２３０×１１５×５仇岬の直方体に成形した
。

その後乾燥し、窒素ガス雰囲気下で１４５０℃で１曲時
間の焼成を行った。Ｘ線解析によれば、マトリックス部
分は６′サィアロンが主生成相であった。表５にこれら
の一般物性を示す。表５ 粗粒にアルミナ、ッルコニア及びマ グネシアを使用した場合の一般物性 Ａ Ｂ Ｃ 見掛比重 ３．３６ ３．６８ ３．２４かさ
比重 ２．４９ ２．８７ ２．４４見掛気孔
率 ２５．８ ２２．０ ２４．５Ａ Ｂ Ｃ圧
縮強さ係物微）１５５０ １９０２ １２７６曲
げ強さ低※後）２５０ ３８７ ２９６上記条件
で各種酸化物粗粒を用いてもサィアロン系マトリックス
は形成され、高気孔率にも拘らず、高強度を示す。

実施例 ３ 粗粒にアルミナを使用し、実施例２と同様な粒度構成及
び配合割合を用いて、成形圧を１５００ｋ９ノ鮒にして
金型成形を行い、同じく実施例２と同様な窒素ガス雰囲
気下で焼成を行った。

表６にその一般物性を示す。表 ６ 粗粒にァルミナ猪
吏用し 成形圧が１５００ＫタＸ微の場合のサイアロン
系マトリックス耐火物の一般物性 見掛比重 ３．３６かさ比重
２．７７見掛気孔率（％）
１７．５ 圧縮強さはタメ後） ２８０１曲げ強
さ（Ｋ２Ｘ後） 常 温 ４８２１４００℃
５２５熱膨張率（％） １０００℃ ０．３
４上表からも明白であるが、成形圧を１５００ｋｇ′の
に上げることにより、気孔率の低下、強度の増加が著し
い。

しかも熱膨張率は極めて低く、耐蝕性も増加した。サイ
アロン系マトリックス耐火物は高強度でしかも熱間でも
強度が低下せず、熱膨張率が極めて低いため、熱衝撃抵
抗に優れており、耐蝕性も優れている。従って、耐火物
としての使用においては鉄及び非鉄溶融金属の作業用耐
火物及び建設用耐火物として活用できる。実施例 ４ サィアロン系マトリックス耐火物の酸化抵抗性を調査し
た。

供試試料は表７に示す。表７ 酸化抵抗試験の供誌試料 Ａ：粗粒にアルミナを用いたサイアロン系マトリックス
耐火物（アルミナ粗粒５５重量％）Ｂ；Ａのマトリック
ス部分の配合割合で合成したサイア０ンＣ：反応暁結窒
化珪素 Ａ Ｂ Ｃ 見掛比重 ３．３６ ３．０７ ３．１３かき
比重 ２．４９ ２．２７ ２．３３見機気孔
率 ２５．８ ２６．０ ２５．４試験方法は、
供試試料Ａ、Ｂ及びＣを４０ぐ×１０柳に切り出し、１
２００００で空気中で電気炉内で加熱保持した。

その結果を第６図に示す。同図に於て「縦軸は酸化によ
る重量増加率を％で示し、機軸は時間を示す。グラフ中
の曲線１はＣ、即ち反応焼結窒化珪素、曲線２は８、即
ちサイアロンだけのもの、曲線３はＡ、即ち粗粒にアル
ミナ骨材を用いたサィアロン系マトリックス耐火物であ
る。上記結果によれば、気孔率はほぼ同様なものを用い
たため、気孔率の影響を無視すれば、サィアロンの酸化
抵抗性は窒化珪素より優れている。更に粗粒にアルミナ
を用いれば、耐火物中のサィアロンの占める量は約半分
になり、しかも槌粒が酸化物であるため８凪時間後も重
量増加は１％以下であった。酸化物を粗粒に用いたサィ
アロン系マトリックス耐火物は酸化抵抗性に優れており
、使用中に酸化による劣化はほとんどない。また、窒素
ガス雰囲気、還元ガス雰囲気中で安定であり「これらの
雰囲気と空気との仕切り壁村にも通しており、雰囲気炉
のマッフルや棚板にも使用できる。本発明の製造方法に
よって縛られた耐火物は「反応暁結によって生成した微
細なサィアロン結晶（１０〆以下）が連続的に結合して
マトリックスを構成し、粗粒骨村の周囲に存在する。

そして、このため高強度で熱間でも低下せず、熱衝撃抵
抗性に優れ、かつ耐蝕性に優れた特性は本製造方法で得
られるサィアロンマトリックスの性質によるものが大き
い。更には、本製造方法によって得られた耐火物は、粗
粒骨材とサィアロンマトリツクスの間に反応屍結時に両
者間の熱膨夕張差によって間隙が生成する。

このため、反応焼結温度以下の熱間で使用する時に該間
隙が粗粒の膨張による応力のマトリックスへの伝播を遮
断する役割を果たす。第６図（写真）は、粕粒にアルミ
ナを用いたサィアロン系マトリックス耐火物の破断面の
走査型電子顕微鏡写真であり、倍率は５０ぴ音である。

第６図において、Ａは粗粒のアルミナで、Ｂは微細結晶
を呈するサィアロンである。粗粒のァルミナＡの周囲に
はサィアロンの微細結晶Ｂが連続して取りまいており、
粗粒を全く拘束している。高強度の発現はこのような組
織を有するためである。また、低熱膨張率を有する原因
は相粒とマトリックス部分が微細結晶であるが故に完全
に密着していない。従って、粗粒の酸化物の膨張による
大きい応力は直接マトリックス部分に伝播され難い。即
ち、粗粒とマトリックスの間で熱晩諺張が緩和されるた
めである。本発明の製造方法によって得られたサィアロ
ン系マトリックス耐火物は高強度を有し、熱間でも強度
は低下せず、熱衝撃抵抗性に優れ、溶融金属及びスラグ
に対する耐蝕性は従来の高アルミナ費耐火物を凌駕する
優れた耐火物である。

その用途としては、各種窯炉の内張り、例えば還元製鉄
炉三還元処理炉：高炉の送風羽口：熱風炉、チェッカー
：混銑炉及び混銑車、特に湯当り、スラグラィン：上吹
転炉：底吹転炉、譲導炉、アーク炉、ＡＯＤ法及びＣＬ
Ｕ法等の製鋼炉：税ガス法におけるＤＨ法、循環脱ガス
法におけるＲＨ法…・・，等、脱ガス法における炉の容
器、吸上管、浸薄部：樋：取鍋及びタンデイッシュ、特
に湯当り、ノズル受、ノズル、浸薄ノズル、櫨梓用ィン
ベラー、スライディングノズル用プレート、上下部ノズ
ル：ストッパーヘッド、スリーブ：ガス吹込用ポーラス
プラグ及びパイプ及び紬孔つきれんが：定盤用台盤：水
平連続鋳造装置、押し出しヘッド：加熱炉：灼熱炉：競
錨炉：特にスキッドレ−ル、スキツド受、ビームボタン
、炉床：圧延ロール：窒化炉等各種非酸化性雰囲気炉：
ガラス槽窯、グラスファイバー槽窯：コークス炉：アル
ミニウム、銅、亜鉛、錫、鉛、フェロニツケル等の非鉄
金属精錬炉：セメントキルン：ルッボ炉：バーナータイ
ル：還元雰囲気炉用マッフル及び棚板等にその応用分野
は広い。本発明の応用例を示せば次の通りである。

応用例−１ 本発明をスライディングノズル用ブレ−ト
レンガに用いた例を示す。

註：使用結果は注入鋼種はリムド鋼及びキャッブド鋼で
上注ぎ２回、下注ぎ１回の計３回ずつ行なった。をお、
本発明品に夕−ル含浸を行つたものも同様に使用できた
。応用例−２ 本発明をウオ−キングピ−ム式加熱炉の
ビ‐−ムボタンとして１３５０℃雰囲気の実験炉で繰り
返し打撃試験した例を示す。

応用例−３ 本発明を高炉送風羽口保護用耐水ラィニン
ク次用いた例を示す。形状は上円の外径が１５０物、下
円の外径が１８０物、高さが２５０の彼、肉厚が１３の
のの円錐台形リング状

【図面の簡単な説明】

第１図は金属珪素、金属アルミニウム及び酸化アルミニ
ウムを用いた場合の３′サイアロンと、１粥ＮＮポリタ
ィプ型サィァロン生成域を三角図法で示した状態図、第
２図は金属珪素の粒径の大小とサイアロンのＸ線回折強
度の関係を示した説明図、第３図は耐倉虫性試験装置略
図、第４図は各種耐火物の溶損状態を示す説明図、第５
図は本発明のサィアロン系マトリックス耐火物の酸化抵
抗性を示すグラフ「第６図は粗粒としてアルミナを用い
た本発明のサイアロン系マトリックス耐火物の走査型電
子顕微鏡写真である。 第７図はサィァロン系マトリックスＳＮプレート用耐火
物の気孔蚤分布曲線を示すグラフ。第亀図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 粒径が０．１〜３ｍｍの範囲の酸化物耐火材の１種
   又は２種以上よりなる粗粒混合物を粒度調整したのち、
   粒径０．１５ｍｍ以下の珪素粉及びアルミニウム粉との
   混合粉に粒径０．０８ｍｍ以下の二酸化珪素と酸化アル
   ミニウムとアルミノ珪酸塩からなる群から選ばれた１種
   または２種以上を加えてなる微粉混合物を前記粗粒混合
   物に混合して、粗粒混合物２０〜８０重量％と微粉混合
   物８０〜２０重量％とからなる坏土を得、同坏土を成形
   したのち窒素ガス又はアンモニアガス雰囲気中で１４０
   ０〜１８００℃の温度範囲で窒化焼成することを特徴と
   するサイアロン系マトリツクス端火物の製造方法。