JPS61201672A - Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material - Google Patents

Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material

Info

Publication number
JPS61201672A
JPS61201672A JP60041974A JP4197485A JPS61201672A JP S61201672 A JPS61201672 A JP S61201672A JP 60041974 A JP60041974 A JP 60041974A JP 4197485 A JP4197485 A JP 4197485A JP S61201672 A JPS61201672 A JP S61201672A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slag
wear
heat treatment
raw material
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60041974A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
駿 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP60041974A priority Critical patent/JPS61201672A/en
Publication of JPS61201672A publication Critical patent/JPS61201672A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、無機多成分系耐摩耗素材の製造方法1、特に
金属製錬スラグを利用することにより、安価でしかも品
質の安定した無機多成分系耐摩耗素材を製造する方法に
関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention provides a manufacturing method 1 for an inorganic multi-component wear-resistant material, in particular, by using metal smelting slag, an inorganic multi-component material that is inexpensive and of stable quality. The present invention relates to a method for producing a component-based wear-resistant material.

(従来技術と問題点) 無機酸化物系統の耐摩耗性材料としては、たとえばコラ
ンダム(α−A(?203)、クロマイト(Cr203
)等が従来よりよく知られており、Fi!rWI用砥材
に賞月されている。しかし、このような単一の無機酸化
物よりなる耐摩耗材料は、単一化合物の抽出製造コスト
が高く、しかも耐衝撃力が小さいために、構造体用の耐
摩耗素材としてはあまり利用されていない。
(Prior art and problems) Examples of wear-resistant materials based on inorganic oxides include corundum (α-A(?203), chromite (Cr203),
) etc. are well known, and Fi! Awarded as an abrasive material for rWI. However, such wear-resistant materials made of a single inorganic oxide are not widely used as wear-resistant materials for structures because the cost of extracting and producing a single compound is high and their impact resistance is low. do not have.

低コストの構造体用の耐摩耗素材として、特公昭3B−
21886号に記載のような天然火成岩を溶融・鋳造し
たもの、たとえばバサルト材が公知である。バサルト材
は、天然の塩基性火成岩に属する文武岩質岩石を主体と
する原料を溶融し、鋳型に流し込んで鋳造したものであ
り、製造コストの低い無機多成分系酸化物からなる耐摩
耗素材である。
Tokuko Sho 3B- as a wear-resistant material for low-cost structures.
Materials made by melting and casting natural igneous rocks, such as basalt wood, as described in No. 21886, are well known. Basalt wood is a wear-resistant material made of inorganic multi-component oxides that is low in production cost and is made by melting raw materials mainly consisting of natural basic igneous rocks and pouring them into molds. be.

バサルト材の製造に用いる天然の玄武岩は、一般に、S
iO245〜50%のほかにAQ203、酸化鉄、Mg
O、CaOなとの各種酸化物よりなり、黒みがかった緻
密質なものが多い、玄武岩斑晶は、斜長石カンラン岩、
輝石、磁鉄鉱などからなり、石基である斜長石は細長い
四角柱状で、方向不定のいわゆる玄武岩式構造が見られ
る。玄武岩のモース硬度は5〜7程度であるが、天然産
玄武岩を原料とするバサルト材の耐摩耗性素材としての
効果発現のためには、特に高硬度の輝石類(モース硬度
6〜7)の含有量増加と、結晶粒径のIil![細化が
必要である。この目的のために、磁鉄鉱やチタン鉄鉱の
如き結晶核促進物質を添加するとともに、溶融後の熱処
理によって微細結晶の均一分散化が行われる。
The natural basalt used in the manufacture of basalt wood is generally S
In addition to iO245-50%, AQ203, iron oxide, Mg
Basalt phenocrysts, which are composed of various oxides such as O and CaO, are often darkish and dense, and include plagioclase peridotite,
It is composed of pyroxene, magnetite, etc., and the base stone, plagioclase, is shaped like an elongated rectangular column and has a so-called basaltic structure with an indeterminate orientation. The Mohs hardness of basalt is about 5 to 7, but in order to make basalt wood made from naturally occurring basalt effective as a wear-resistant material, it is necessary to use especially high-hardness pyroxenes (Mohs hardness 6 to 7). As the content increases, the crystal grain size increases! [Refinement is necessary. For this purpose, a crystal nucleation promoting substance such as magnetite or titanite is added, and fine crystals are uniformly dispersed by heat treatment after melting.

このように、従来のバサルト材は天然に産する玄武岩を
主原料とすることから、原料供給上の制約があり、その
重量の点で原料産地から製造工場までの原料の輸送コス
トも無視できなかった。
As the main raw material for conventional basalt wood is naturally occurring basalt, there are constraints on the supply of raw materials, and in terms of weight, the cost of transporting the raw materials from the raw material source to the manufacturing factory cannot be ignored. Ta.

一方、金属製錬業界では、各種全屈製錬工程において無
機酸化物を豊富に含有する製錬スラグが多量に発生して
いる。この製錬スラグは、現状では道路路盤用砕石の代
替品として用いられたり、残存有価金属回収等のために
再度製錬工程ヘリサイクしているのが実態であるが、そ
の発生量の多さからみても今後より有効な用途への活用
が望まれている。
On the other hand, in the metal smelting industry, a large amount of smelting slag rich in inorganic oxides is generated in various total smelting processes. Currently, this smelting slag is used as a substitute for crushed stone for road subgrades, and is recycled again during the smelting process to recover residual valuable metals. However, it is hoped that it will be used for more effective purposes in the future.

(問題点を解決するための手段) 金属製錬の原材料は金属を含有する天然の鉱石であるか
ら、これから金属元素を分離抽出した後に残るスラグの
石質部は本質的に一般の岩石構成成分とR4uしている
。また、金属の製錬工程で非金属物質の分離を促進する
ため適当な媒溶材を添加してスラグの低融点化を図って
いるため、生成スラグは天然玄武岩と同様に良好な流動
性を有している。
(Means for solving the problem) Since the raw material for metal smelting is a natural ore containing metals, the stony part of the slag that remains after the metal elements are separated and extracted is essentially a general rock constituent. and R4u. In addition, in order to promote the separation of non-metallic substances during the metal smelting process, an appropriate solvent is added to lower the melting point of the slag, so the produced slag has good fluidity similar to natural basalt. are doing.

本発明者らは、金属製錬スラグのかかる特性に着目し、
これを適当な成分調整後に溶融し、さらに熱処理して硬
度の高い鉱物相の微細分散化を図ることによって、耐摩
耗素材として有用な無機多成分系酸化物が安価に製造で
きることを見い出した。
The present inventors focused on such characteristics of metal smelting slag,
It has been discovered that by melting this after adjusting the appropriate components and further heat-treating it to finely disperse the hard mineral phase, an inorganic multi-component oxide useful as a wear-resistant material can be produced at a low cost.

ここに、本発明は、1種または2種以上の全屈精錬スラ
グに添加剤を加えて、得られる混合物の組成が: SiO2:50〜55%、 A12203 : 3〜1
5%、CaO: 3〜15%、  MgO:3〜15%
、アルカリ金属酸化物=5%以下、 鉄分 :8〜12%、 地下可避的不純物(以上、いず
れも重量%)となるように調整し、この混合物を溶融し
た後、1000〜1200℃の温度に3〜20分間保持
する熱処理を施すことを特徴とする無機多成分系耐摩耗
素材の製造方法である。
Here, the present invention adds additives to one or more types of fully smelted slag, and the composition of the resulting mixture is: SiO2: 50-55%, A12203: 3-1
5%, CaO: 3-15%, MgO: 3-15%
, alkali metal oxide = 5% or less, iron content: 8 to 12%, underground inevitable impurities (both are weight %), and after melting this mixture, the temperature is 1000 to 1200 ° C. This is a method for producing an inorganic multi-component wear-resistant material, which is characterized by performing a heat treatment for 3 to 20 minutes.

(作用) 以下、本発明をさらに詳しく説明する。以下の説明にお
いて、%は特に指定のない限り重量%である。
(Function) The present invention will be explained in more detail below. In the following description, percentages are by weight unless otherwise specified.

まず、本発明の方法において、原料混合物の成分を上記
範囲内に限定した理由を説明する。
First, the reason why the components of the raw material mixture are limited within the above range in the method of the present invention will be explained.

SiO2、AQ20i、CaO、MgO:金属製錬スラ
グから耐摩耗素材を製造する場合、溶製した材料の内部
に微細に分散した高硬度の鉱物相が形成されている必要
がある。すなわち、スラグを構成する主要成分を利用し
て、できるだけ硬度の高い鉱物相を形成することが重要
である。
SiO2, AQ20i, CaO, MgO: When manufacturing a wear-resistant material from metal smelting slag, a finely dispersed high-hardness mineral phase must be formed inside the smelted material. That is, it is important to form a mineral phase as hard as possible by utilizing the main components constituting the slag.

本発明者らは、この観点から各種スラグの組成、スラグ
成分系の状態図および各晶出相の硬度を検討して、つぎ
知見を得た。
From this point of view, the present inventors studied the composition of various slags, the phase diagram of the slag component system, and the hardness of each crystallized phase, and obtained the following findings.

第1表には、代表的な金属製錬スラグである、高炉スラ
グ、転炉スラグ、シリコマンガンスラグおよびニッケル
スラグの組成の代表例を示す。
Table 1 shows typical compositions of blast furnace slag, converter slag, silicomanganese slag, and nickel slag, which are typical metal smelting slags.

第1表から、各種の製錬スラグを構成する化学成分の主
なものはCaO、SiO2、A2203 、MgOおよ
び酸化鉄の5種類の金属酸化物と考えてよいことがわか
る。
From Table 1, it can be seen that the main chemical components constituting various smelting slags can be considered to be five types of metal oxides: CaO, SiO2, A2203, MgO, and iron oxide.

耐摩耗素材の製造においては、原料となる各種金属酸化
物の混合物を一旦融解して均一組成とするので、混合酸
化物系の化学的平衡状態における晶出相と融点を平衡状
態図から検討した。上述した主なスラグ成分に関しては
、たとえば、CaO−AC!203  SiO2の3成
分系、CaO−MgO−AQ 203(15%)−Si
O2の4成分およびCaO−酸化鉄−SiO2の3成分
系の状態図が、文献〔例、日本鉄鋼協会用、「鉄鋼便覧
」第3版、第1巻(昭和56年6月発行)〕に示されて
いる。これらの状態図に現れる結晶鉱物相のうち、溶製
の容易な低融解温度(例、融解温度1300℃以下)の
領域に見られる鉱物を列挙すると、次のものが挙げられ
る(カッコ内はモース硬度)ニトリシマイト(7,0)
、擬ボラストナイト (5,0)、アノルサイト (6
〜6.5 ) 、メリライト(5〜6)、パイロキシン
(6〜7)、フォルステライト(7,0) 、ヘマタイ
ト (5〜6)、グイカルシウムシリケート(5)、ラ
ンキナイト(5,5)およびカルシウムフェライト (
5)。
In the production of wear-resistant materials, the mixture of various metal oxides used as raw materials is once melted to obtain a uniform composition, so the crystallization phase and melting point in the chemical equilibrium state of the mixed oxide system were investigated from an equilibrium phase diagram. . Regarding the main slag components mentioned above, for example, CaO-AC! 203 SiO2 ternary system, CaO-MgO-AQ 203 (15%)-Si
The phase diagram of the four-component system of O2 and the three-component system of CaO-iron oxide-SiO2 is published in the literature [e.g., for the Japan Iron and Steel Institute, "Steel Handbook" 3rd edition, Volume 1 (published June 1981)]. It is shown. Among the crystalline mineral phases that appear in these phase diagrams, the minerals found in the region of low melting temperature (e.g., melting temperature 1300°C or less) that are easy to melt are listed as follows (Mohs in parentheses). Hardness) Nitrichimite (7,0)
, pseudobolastonite (5,0), anorsite (6
~6.5), melilite (5-6), pyroxine (6-7), forsterite (7,0), hematite (5-6), guicalcium silicate (5), rankinite (5,5) and Calcium ferrite (
5).

これらの鉱物相のうち、耐摩耗素材の製造という目的か
らはできるだけ高硬度の結晶構物相を1品として選択す
るのが有利であり、したがってモース硬度の高いトリジ
マイト(Sio2)、パイロキシン(多種鉱物あり)ま
たはフォルステライト(2Mg0  ・SiO2)を主
に生成するような成分範囲に調整することが考えられる
Among these mineral phases, it is advantageous to select a crystalline structure phase with as high hardness as possible for the purpose of producing wear-resistant materials. It is conceivable to adjust the component range to such a level that mainly generates forsterite (2Mg0 .SiO2) or forsterite (2Mg0 .SiO2).

この3種の鉱物相に着目して上述した既知の状態図を検
討すると、MgOを含まないCaOAQ203 SiO
2およびCaO−酸化鉄−SiO2の3成分系では、ト
リジマイト晶出領域が状態図中に存在するものの、13
00℃以下の温度で融解した融体からトリジマイトの晶
出が可能な領域は極めて狭い。
Focusing on these three types of mineral phases and examining the above-mentioned known phase diagram, we find that CaOAQ203SiO, which does not contain MgO
In the ternary system of 2 and CaO-iron oxide-SiO2, although a tridymite crystallization region exists in the phase diagram, 13
The region in which tridymite can be crystallized from a melt melted at a temperature of 00° C. or lower is extremely narrow.

耐摩耗素材を製造するにはこの領域内に原料成分の組成
を厳密に管理する必要があるが、各種製錬スラグの組成
変動を考慮すると、この成分管理は工業的には困難であ
る。
In order to manufacture wear-resistant materials, it is necessary to strictly control the composition of raw material components within this range, but this composition control is industrially difficult when considering the compositional fluctuations of various smelting slags.

これに対して、MgOを含有するCaO−MgO−AQ
203−5iO2の4成分系では、1300℃以下の溶
融領域が広く、しかもその領域のかなりの部分をパイロ
キシン、トリジマイトおよびフォルステライトといった
硬度の高い鉱物相が占めている。したがって、この4成
分系になると、原料スラグに多少の成分変動はあっても
、目的とする高硬度結晶鉱物相の晶出を低融点域で容易
に達成できることが判明した。
On the other hand, CaO-MgO-AQ containing MgO
In the four-component system of 203-5iO2, the melting region below 1300° C. is wide, and a considerable portion of this region is occupied by highly hard mineral phases such as pyroxine, tridymite, and forsterite. Therefore, it has been found that with this four-component system, the desired crystallization of a high-hardness crystalline mineral phase can be easily achieved in a low melting point region even if there are some compositional fluctuations in the raw material slag.

以上の知見から本発明においては、SiO2、A220
3、MgOおよびCaOの4成分を必須成分として原料
混合物中に含有させる。これら4成分の原料混合物中の
割合は、上述した4成分系状態図において1300℃以
下の融点域で高硬度鉱物相の晶出する領域の成分範囲と
原料混合物中における他成分の存在とを考慮して、 SiO2:50〜55%、 A(220373〜15%
、CaO:3〜15%、  MgO:3〜15%、とし
た。この範囲をはずれると、目的とする鉱物相の晶出が
困難となり、耐摩耗性を有する製品が得られない。
Based on the above knowledge, in the present invention, SiO2, A220
3. Contain four components, MgO and CaO, as essential components in the raw material mixture. The ratio of these four components in the raw material mixture takes into account the component range in the region where the high-hardness mineral phase crystallizes in the melting point region of 1300°C or less in the four-component system phase diagram described above and the presence of other components in the raw material mixture. Then, SiO2: 50-55%, A (220373-15%
, CaO: 3 to 15%, and MgO: 3 to 15%. If it is outside this range, it will be difficult to crystallize the desired mineral phase, and a product with wear resistance will not be obtained.

原料混合物中における上記4成分の好ましい割合は、 SiO2:50〜55%、 AC7203: 10〜1
5%、CaO: 10〜15%、  MgO:10〜1
5%、である。
Preferred ratios of the above four components in the raw material mixture are: SiO2: 50-55%, AC7203: 10-1
5%, CaO: 10-15%, MgO: 10-1
5%.

鉄分:鉄分は、主に酸化鉄として製錬スラグ中に少量含
まれていることが多い、鉄分は融体中で結晶゛核生成促
進作用を示すと共に、自らは凝固時の初品として酸化鉄
を形成し、原料スラグから遊離の鉄分を追い出して硬い
組織を作る役目を果たす、この意味で10%前後の少量
の鉄分の存在は耐摩耗素材の製造にとってむしろ望まし
いことが判明した。したがって、本発明においては、鉄
分を8〜12%の範囲内の量で原料混合物中に含有させ
る。
Iron content: Iron content is often contained in small amounts in smelting slag, mainly as iron oxide. Iron content promotes crystal nucleation in the melt, and it itself produces iron oxide as the initial product during solidification. In this sense, the presence of a small amount of iron of around 10% was found to be rather desirable for the production of wear-resistant materials. Therefore, in the present invention, iron is contained in the raw material mixture in an amount within the range of 8 to 12%.

アルカリ金属酸化物:に20、Na2Oなどのアルカリ
金属酸化物は、製錬スラグに少量存在していることが多
いので、原料中に必然的に混入してくることの多い成分
である。5%以下の少量のアルカリ金属酸化物の混入は
、耐摩耗素材の溶融温度を下げて作業性を向上させる利
点があることが判明した。したがって、本発明において
は5%以下のアルカリ金属酸化物の混入は許容できる。
Alkali metal oxides: Alkali metal oxides such as Ni2O and Na2O are often present in small amounts in smelting slag, so they are components that are often inevitably mixed into raw materials. It has been found that the incorporation of a small amount of alkali metal oxide of 5% or less has the advantage of lowering the melting temperature of the wear-resistant material and improving workability. Therefore, in the present invention, inclusion of alkali metal oxides in an amount of 5% or less is acceptable.

なお、使用スラグの種類によっては、第1表に示すよう
にTi02 、MnOなどの他の金属酸化物が不可避的
不純物として原料混合物中に混入してくる。これらは合
計で10%程度以下の量であれば、本発明の方法に実質
的な悪影響はない。
Depending on the type of slag used, other metal oxides such as Ti02 and MnO may be mixed into the raw material mixture as unavoidable impurities, as shown in Table 1. If the total amount of these is about 10% or less, there will be no substantial adverse effect on the method of the present invention.

本発明の方法によると、原料混合物中のSiO2、K1
203、CaO、MgO、鉄分およびアルカリ金属酸化
物の各成分の量を上に述べた範囲内に調整する必要があ
る。たとえば、高炉スラグまたは転炉スラグを主体とす
る原料を使用して耐摩耗素材を製造する場合には、第1
表に示した組成から明らかなように、原料中にSiO2
およびMgO成分が不足し、CaO成分が過剰にあるの
で、−goやSiO2を多く含有する添加材または他の
製錬スラグを添加して不足成分を補償し、上記各成分の
量を本発明で規定する範囲内に調整する。このような成
分調整の目的に使用できる安価な添加材の種類と代表的
組成を次の第2表に示す。
According to the method of the present invention, SiO2, K1 in the raw material mixture
It is necessary to adjust the amounts of each component of No. 203, CaO, MgO, iron and alkali metal oxide within the ranges mentioned above. For example, when manufacturing wear-resistant materials using raw materials mainly consisting of blast furnace slag or converter slag, the first
As is clear from the composition shown in the table, SiO2 is present in the raw material.
Since there is a shortage of and MgO components and an excess of CaO components, additives containing a large amount of -go and SiO2 or other smelting slag are added to compensate for the insufficient components, and the amounts of each of the above components can be adjusted according to the present invention. Adjust within the specified range. The types and typical compositions of inexpensive additives that can be used for the purpose of component adjustment are shown in Table 2 below.

第2表かられかるように、たとえば高炉スラグや転炉ス
ラグを主体とする原料の場合には、MgOとSiO2の
一方または両方を多く含む成分、たとえば海砂、蛇紋岩
、カンラン岩、シュナイトおよび前出のニッケルスラグ
の1種もしくは2種以上を適宜の量で配合して、本発明
で規定する範囲内への成分調整を行う、ニッケルスラグ
およびシリコマンガンスラグなどの他の製錬スラグを使
用する場合も、同様に本発明による成分組成範囲と比較
して不足する成分を補償するように適当に添加材を配合
して成分調整を行う。
As can be seen from Table 2, for example, in the case of raw materials mainly consisting of blast furnace slag or converter slag, components containing large amounts of MgO and/or SiO2, such as sea sand, serpentine, peridotite, schnite, and Other smelting slags such as nickel slag and silicomanganese slag are used by blending one or more of the above-mentioned nickel slags in appropriate amounts to adjust the composition to within the range specified by the present invention. In this case, the ingredients are similarly adjusted by appropriately blending additives to compensate for the missing ingredients compared to the ingredient composition range according to the present invention.

上記のように成分調整を行った原料混合物を加熱溶融し
て、混合物を化学的平衡状態とした後、冷却して高硬度
の鉱物相を晶出させる0本発明で用いる原料混合物は低
融点となるように成分調整しであるため、一般に130
0℃以下、好ましくは1250℃以下の温度で溶融する
。平衡状態が確実に得られるように、溶融温度に少なく
とも1分間、好ましくは3分以上保持するのが望ましい
、溶融は、電気炉、高周波誘導加熱炉などの任意の加熱
炉を用いて、大気雰囲気下に行うことができる。
The raw material mixture whose components have been adjusted as described above is heated and melted to bring the mixture into a chemical equilibrium state, and then cooled to crystallize a mineral phase with high hardness.The raw material mixture used in the present invention has a low melting point. In general, the ingredients are adjusted to be 130
It melts at a temperature of 0°C or lower, preferably 1250°C or lower. It is desirable to maintain the temperature at the melting temperature for at least 1 minute, preferably 3 minutes or more, to ensure that an equilibrium state is obtained. Melting can be carried out using any heating furnace, such as an electric furnace or a high-frequency induction heating furnace, in an atmospheric atmosphere. Can be done below.

本発明により、無機多成分系酸化物から良好な耐摩耗素
材を製造するには、晶出する高硬度の鉱物相結晶を微細
に分散化させることが重要である。
In order to produce a good wear-resistant material from an inorganic multi-component oxide according to the present invention, it is important to finely disperse crystallized highly hard mineral phase crystals.

しかし、原料混合物を単に溶融して冷却しただけでは、
晶出鉱物相が微細にはならないため、本発明によれば、
溶融後の冷却過程において熱処理を施し、結晶粒を微細
分散化させる。
However, simply melting and cooling the raw material mixture
According to the present invention, since the crystallized mineral phase does not become fine,
Heat treatment is performed during the cooling process after melting to finely disperse crystal grains.

かかる熱処理の条件は、融体からの結晶核の生成と結晶
成長の挙動は化学ポテンシャル(過飽和度、過冷却度)
の大きさによって支配されるため、単純な系であれば理
論的に最適条件を予測できるが、本発明で用いる無機多
成分系の如き複雑な系になると理論では充分な知見が得
られない。そのため、本発明者らは、最適熱処理条件を
決定するため、次の実験を行った。
The conditions for such heat treatment are such that the behavior of crystal nucleus generation and crystal growth from the melt is determined by the chemical potential (degree of supersaturation, degree of supercooling).
Since the optimum conditions can be theoretically predicted for a simple system, theory cannot provide sufficient knowledge for a complex system such as the inorganic multi-component system used in the present invention. Therefore, the present inventors conducted the following experiment in order to determine the optimal heat treatment conditions.

鉄分8.9%、Si O250,0%、Ca08.5%
、Al2O314,6%、Mg011.1%、K2O3
,46%なる組成の粉末混合物約20gをアルミナポー
トに装入し、これを電気炉内で加熱して1250℃の温
度に10分間保持し、混合物を完全に溶融した0次いで
、炉中で各種の熱処理温度まで冷却し、この熱処理温度
で保持時間を変えて熱処理を行った後、空冷した。
Iron content 8.9%, SiO2 50.0%, Ca08.5%
, Al2O3 14.6%, Mg011.1%, K2O3
, 46% was charged into an alumina port, heated in an electric furnace and held at a temperature of 1250°C for 10 minutes until the mixture was completely melted. After cooling to a heat treatment temperature of , heat treatment was performed at this heat treatment temperature while changing the holding time, and then air cooling was performed.

得られた試料鋳片を研摩した後、400倍の顕微鏡で観
察して、25μm×25μmの区域内に存在する結晶粒
の晶出個数を数えた。添付図面に熱処理温度および時間
と結晶粒晶出個数との関係をグラフで示す。
After polishing the obtained sample slab, it was observed under a microscope with a magnification of 400 times, and the number of crystal grains existing within a 25 μm x 25 μm area was counted. The attached drawing shows a graph of the relationship between heat treatment temperature and time and the number of crystal grains crystallized.

添付図面から、1000〜1200℃、特に1100〜
1150℃の熱処理温度範囲で結晶粒の晶出個数が多く
なっていることがわかる。これは、熱処理温度が低すぎ
ると、急冷処理に近くなってスラグ融体がガラス化して
しまい、結晶粒数が少なくなるためと考えられる。逆に
、熱処理温度が高すぎると、過飽和度が小さく、結晶成
長速度が速くなって、結晶粒が粗大化するため、やはり
結晶粒の微細分散化が達成できない。この理由から、本
発明の方法において熱処理温度を1000〜1200℃
の範囲内とした。好ましくは、熱処理は1100〜11
50℃の範囲内の温度で行う。
From the attached drawings, 1000~1200℃, especially 1100~
It can be seen that the number of crystal grains crystallized increases in the heat treatment temperature range of 1150°C. This is thought to be because if the heat treatment temperature is too low, the slag melt becomes vitrified due to a rapid cooling treatment, resulting in a decrease in the number of crystal grains. On the other hand, if the heat treatment temperature is too high, the degree of supersaturation will be low, the crystal growth rate will be high, and the crystal grains will become coarse, so fine dispersion of the crystal grains cannot be achieved. For this reason, the heat treatment temperature is set at 1000 to 1200°C in the method of the present invention.
was within the range of Preferably, the heat treatment is between 1100 and 11
It is carried out at a temperature within the range of 50°C.

熱処理時間は、短かすぎると結晶がガラス質となって脆
くなり、逆に長すぎると結晶粒が粗大化して、いずれも
耐摩耗性発現のためには好ましくない、かかる理由から
、本発明の方法にあっては熱処理時間を3〜20分間の
範囲内とした。ただし、具体的な最適熱処理時間は鋳造
寸法および熱処理温度によって異なってくるので、本発
明の範囲内において適正熱処理条件を実験により決定す
るのが望ましい。
If the heat treatment time is too short, the crystals become glassy and brittle, while if the heat treatment time is too long, the crystal grains become coarse, both of which are unfavorable for developing wear resistance. In the method, the heat treatment time was within the range of 3 to 20 minutes. However, since the specific optimum heat treatment time varies depending on the casting size and the heat treatment temperature, it is desirable to determine the appropriate heat treatment conditions by experiment within the scope of the present invention.

この熱処理の終了後、混合物を室温まで冷却するが、こ
の冷却中での結晶粒の成長粗大化を防止するため、極端
な徐冷は避けるのが好ましい。
After this heat treatment is completed, the mixture is cooled to room temperature, but in order to prevent crystal grain growth and coarsening during this cooling, it is preferable to avoid extreme slow cooling.

かくして得られた耐摩耗素材は、高硬度の鉱物相が微細
に分散して晶出しており、市販のバサルト材に匹敵する
性能を示す。
The wear-resistant material thus obtained has a highly hard mineral phase finely dispersed and crystallized, and exhibits performance comparable to commercially available basalt materials.

次に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

(実施例) 第1表に示した組成の金属製錬スラグを主原料として使
用し、これに第2表に示した組成の添加材を混合物の成
分組成が本発明で規定する範囲内となるように配合して
原料混合物を得た。この原料混合物20gをアルミナボ
ートに装入し、電気炉に入れて1250℃の温度に10
分間保持すると、混合物は完全に融解した。次いで、炉
中にて1100℃まで冷却し、1100℃に10分間保
持する熱処理を行った後、空冷により室温まで急冷して
、試験鋳片を得た。得られた各試験鋳片について、荷重
200 gでマイクロビッカース硬度を測定した。第3
表に使用原料の配合比率、原料混合物の成分組成、およ
び生成物のマイクロビッカース硬度を示す。
(Example) Metal smelting slag with the composition shown in Table 1 is used as the main raw material, and additives with the composition shown in Table 2 are added so that the component composition of the mixture is within the range specified by the present invention. A raw material mixture was obtained by blending as follows. 20g of this raw material mixture was charged into an alumina boat, placed in an electric furnace and heated to 1250℃ for 10 minutes.
After holding for a minute, the mixture completely melted. Next, it was cooled to 1100° C. in a furnace, heat-treated by holding it at 1100° C. for 10 minutes, and then rapidly cooled to room temperature by air cooling to obtain a test slab. The micro Vickers hardness of each of the obtained test slabs was measured under a load of 200 g. Third
The table shows the blending ratio of the raw materials used, the component composition of the raw material mixture, and the micro-Vickers hardness of the product.

第3表 1S:沙妖、   SS:海砂 第3表の結果から、本発明の方法により製造した耐摩耗
素材は市販のバサルト材に比べて遜色ない硬度を示し、
耐摩耗素材としてすぐれた性能を有することがわかる。
From the results in Table 3, 1S: Sayo, SS: Sea sand, the wear-resistant material produced by the method of the present invention has a hardness comparable to that of commercially available basalt materials.
It can be seen that it has excellent performance as a wear-resistant material.

(発明の効果) 以上の説明より明らかなように、本発明方法によれば、
原料の供給は特定産地の天然玄武岩に依存する必要はな
く、全国に分散してる製錬所または製鉄所から容易に供
給可能であり、特に製鉄所近傍にて製錬副産物の一部を
直ちに耐摩耗材製造へ振り向けることは熱エネルギーや
輸送コストの観点からみて極めて有効である。また、製
錬所や製鉄所では主要な目的である金属の製錬抽出に際
して主原料鉱石以外にも媒溶材原料をはじめとして多種
多様な副原料が天然物、回収副産物を問わず用いられて
おり、副産物スラグを主体とする原料から耐摩耗材を製
造するに際して、成分組成や結晶相を調節するための添
加成分の入手が極めて容易である点でも、耐摩耗素材の
有利な生産が可能である。
(Effects of the invention) As is clear from the above explanation, according to the method of the present invention,
The supply of raw materials does not need to depend on natural basalt from a specific production area, and can be easily supplied from smelters or steelworks distributed throughout the country. Allocation to the production of consumable materials is extremely effective from the perspective of thermal energy and transportation costs. In addition, in addition to the main raw material ore, a wide variety of auxiliary raw materials, including solvent materials, are used in smelting and extraction of metals, which is the main purpose of smelters and steel plants, regardless of whether they are natural products or recovered byproducts. When manufacturing wear-resistant materials from raw materials mainly composed of by-product slag, advantageous production of wear-resistant materials is also possible in that it is extremely easy to obtain additive components for adjusting the component composition and crystal phase.

したがって、従来の天然玄武岩主体の原料からのバサル
ト材の製造に伴うような原料供給上の制約を受けること
がない。しかも比較的広範囲のスラグ環と配合範囲を選
択することが可能となり、製錬スラグの有効利用により
良好かつ安定した品質の耐摩耗素材を安価に製造するこ
とができるので、副産物の有効利用技術として極めて価
値が高い。
Therefore, there are no constraints on the supply of raw materials that are associated with the production of basalt wood from conventional raw materials mainly consisting of natural basalt. Furthermore, it is possible to select a relatively wide range of slag rings and compounding ranges, and by effectively using smelting slag, it is possible to produce wear-resistant materials of good and stable quality at low cost, making it an effective technology for the effective use of by-products. Extremely valuable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

添付図面は、無機多成分系混合物の熱処理温度および時
間と結晶粒晶出個数との関係を示すグラフである。 出願人  住友金属工業株式会社 代理人  弁理士 広 瀬 章 − 1000110)       +2Q。 !飢p逗”JL農(°す
The accompanying drawing is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature and time of an inorganic multicomponent mixture and the number of crystal grains crystallized. Applicant Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Agent Patent Attorney Akira Hirose - 1000110) +2Q. ! Hunger “JL Agriculture”

Claims (1)

【特許請求の範囲】  1種または2種以上の金属精錬スラグに添加剤を加え
て、得られる混合物の組成が: SiO_2:50〜55%、Al_2O_3:3〜15
%、CaO:3〜15%、MgO:3〜15%、アルカ
リ金属酸化物:5%以下、 鉄分:8〜12%、他不可避的不純物 (以上、いずれも重量%)となるように調整し、この混
合物を溶融した後、1000〜1200℃の温度に3〜
20分間保持する熱処理を施すことを特徴とする、無機
多成分系耐摩耗素材の製造方法。
[Claims] The composition of the mixture obtained by adding additives to one or more metal refining slags is: SiO_2: 50 to 55%, Al_2O_3: 3 to 15%.
%, CaO: 3 to 15%, MgO: 3 to 15%, alkali metal oxides: 5% or less, iron: 8 to 12%, and other unavoidable impurities (all of the above are weight %). , after melting this mixture, to a temperature of 1000-1200 ° C.
A method for producing an inorganic multicomponent wear-resistant material, the method comprising performing heat treatment for 20 minutes.
JP60041974A 1985-03-05 1985-03-05 Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material Pending JPS61201672A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60041974A JPS61201672A (en) 1985-03-05 1985-03-05 Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60041974A JPS61201672A (en) 1985-03-05 1985-03-05 Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61201672A true JPS61201672A (en) 1986-09-06

Family

ID=12623165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60041974A Pending JPS61201672A (en) 1985-03-05 1985-03-05 Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61201672A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014512326A (en) * 2011-04-20 2014-05-22 ヴェカー アイピー ホールディングス リミテッド Method for forming ceramic articles from recycled aluminosilicates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014512326A (en) * 2011-04-20 2014-05-22 ヴェカー アイピー ホールディングス リミテッド Method for forming ceramic articles from recycled aluminosilicates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Panigrahy et al. Characterization of bonding and crystalline phases in fluxed pellets using peat moss and bentonite as binders
US3928047A (en) Artificial stone and method for making the stone from a coal byproduct
JP2000169136A (en) Synthetic calcium silicate and mold powder for continuous casting of steel using the same
US3785842A (en) Synthetic aggregates
US20110008234A1 (en) forsterite and method for making
JPH02502371A (en) Method of mixing molten iron silicate with ferroalloy slag to produce fire-resistant and chemical-resistant fibers
EP0579309B1 (en) Method for preparing a cement base material, and cement composition containing this base material
US20190185378A1 (en) Spinel refractory granulates which are suitable for elasticizing heavy-clay refractory products, method for their production and use thereof
JPS61201672A (en) Manufacture of inorganic polycomponent antiabrasive material
CN1341755A (en) Production process of silicon calcium barium liquid steel cleaning agent and its equipment
US3899320A (en) Process for making iron sponge pellets containing silicon carbide
JP2021084844A (en) Manufacturing method of aggregate, coarse aggregate and fine aggregate
JPS6280230A (en) Unfired high-titanium pellet
JPH06183795A (en) Ferronickel slag cement
US2636827A (en) Refractory material and process
US3930874A (en) Bonded fused grain basic refractory and batch therefor
EP0131388A1 (en) Fused cast high chrome refractory and production thereof
JP7095674B2 (en) How to make concrete
KR100302235B1 (en) Glass Ceramic Manufacturing Method
US4366257A (en) Process for producing a calcia clinker
CN1109116C (en) Si-Ca suballoy and its production process
KR20000042142A (en) Process for preparing glass ceramic materials using waste refractory
JPH0420970B2 (en)
JPH042665A (en) Melted alumina-magnesia based composition and refractory product
KR970010289B1 (en) Process for the preparation of slag