JPS6330363A

JPS6330363A - 焼結耐火煉瓦

Info

Publication number: JPS6330363A
Application number: JP61170925A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　朝芳; 加藤　哲郎; 日下部　孝雄
Original assignee: JGC Corp
Current assignee: JGC Corp
Priority date: 1986-07-22
Filing date: 1986-07-22
Publication date: 1988-02-09
Also published as: JPH0364467B2

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、鉄鋼、ガラス溶融、セメント焼成または産業
廃棄物の溶融等の高温領域で使用される耐火物に関する
ものである。

従来の技術Ｃｒ２Ｏ５を含有する耐火物は高温における耐侵食性に
優れている為、鉄鋼用、ガラス溶融用。

あるいはセメント焼成用の耐火材として広範囲に使用さ
れている。

しかしながら使用条件の苛酷化に伴ない、従来のＡｉｚ
　０３−Ｃｒｚ　Ｏｓ系耐火煉瓦ではその耐侵食性が十
分に対応出来ないようになって来た。

例えば産業廃棄物の溶融炉用耐火物では、廃棄物そのも
のが特定出来ないため、酸性及び塩基性のいずれの処理
物に対しても対応できる耐侵食性の優れた耐火物が要求
されている。また、省エネルギ一対策として、炉の昇温
あるいは降温速度を早めることに伴なう耐スポーリング
性を向上する必要性も高まっている。

特開昭５４＝４３９０９号には高純度のＡｌ２Ｏコおよ
びＣｒ２Ｏ３を主成分とし、Ａｌ２０３とＣｒ２Ｏ５の
重量％組成比が６７〜７７：２０〜３０で、その合計が
９７％以上であり、０．５〜３重量％の鉱化剤を含有し
、見掛気孔率が３％以下の焼結耐火煉瓦が開示されてい
る。この煉瓦は従来の緻密な電鋳煉瓦より高純度かつｍ
密であり２均一な組織を有し、また電鋳法のように大電
力を必要とせず安価に製造できる。しかしこの耐火煉瓦
では溶融炉等のスラグに対して強い耐スラグ性を与える
Ｃｒ２Ｏ５含有率が３０重量％以下と比較的少ないので
、緻密化することで組織を強化し耐食性を向上させてい
るが、見掛気孔率が３％以下と低いため耐スポーリング
性が悪く、この煉瓦をプラントに使用した場合、昇温・
降温時に亀裂、滑落などの大きな問題を生じる。

また特開昭６１−１００５５号には、主として石炭のガ
ス化装置で発生するシリカ質のスラグによる腐食を防止
する目的で、４５乃至８５重量％のＣｒ２Ｏ３と１５乃
至５５重量％（７）ＡＪ１２０３を含有し、−４メツシ
ユの粗粒部分と接合マトリックスを形成する一３２５メ
ツシュの微粒部分を有し、微粒部分が４０乃至１００重
量％のＣｒ２Ｏ３を含有する耐火組成物が開示されてい
る。しかしこの耐火組成物は、粗粒部分と微粒部分を有
するため組織が不均一になりがちであり、また粗粒部分
を有するため、昇温あるいは降温速度を早める場合には
耐スポーリング性に問題がある。

発明が解決しようとする１５′Ｉ題点本発明は、十分な耐スポーリング性と耐侵食性とを有す
る焼結耐火煉瓦を提供することを目的とする。

本発明の焼結耐火煉瓦は、粒径２００　ＪＬｍ以下のＡ
１２０３およびＣｒｚＯａを素材とし、焼結物の組成が
Ａ１２０ｚ２０〜６０重量％、Ｃｒ２０３３５〜７０市
量％で且つこれらの合計を９０重歇％以上と鉱化剤５〜
１０重量％とを含有し、見掛気孔率が１０〜２０％であ
ることを特徴とする。

耐スポーリング性と耐侵食性の両者の向上を目的とする
場合には、特にＣｒｚＯ３の含有率と見掛気孔率が重要
な因子であり、しかもこれら２つの条件は相互に関連性
を有していることに着目し研究を重ねた結果、Ｃｒ２Ｏ
３は前記のように３５重量％以上とし、上限を７０重量
％とするのが良いことがわかったｍ　Ｃｒ　２０３含有
率が３，５重量％以下では十分な耐侵食性が得られず、
一方７０重敬％以上では気孔率の制御が困難で見掛気孔
率が２０％以上になってしまい、また焼結が困難になる
。経済性を考慮すれば、Ｃｒ２Ｏ５含有率を３５〜５５
重量％とするのが好ましい。

Ａ見２０３の含有率は２０〜６０重量％とし。

Ａ見２０３とＣｒ２Ｏ５の合計を９０重量％以上とする
。

鉱化剤としては一般的に用いられている焼結助剤である
ＴｉＯ２，Ｓ　ｉｏ２．Ｆｅ２Ｏ３、ＭｇＯ等の１種ま
たは２種以上を使用すればよく、５〜ｌＯ川量％用範囲
で添加する。

見掛気孔率は１０〜２０％の範囲が良く、１０％以上で
あればＣｒ２Ｏ３の含有率に無関係に、炉内の急激なる
温度上昇および温度降下によってもスポーリングによる
クラック等の損傷は生じない、しかし見掛気孔率が高く
なり過ぎるとスラグ融液等の浸透、侵食を受けやすくな
るので、見掛気孔率の上限は２０％以下にする。

本発明の焼結耐火煉瓦の原料として用いられるＡｕ２０
３及びＣｒ２Ｏ３は、粒径が２００１Ｌｍ以下の微粒子
が適する。２００Ｂｍ以上のものは焼結が困難となり好
ましくない。

ここで本発明による焼結耐火煉瓦の製造方法の概要につ
いて述べる。原料であるＡ１２０３及びＣｒ２Ｏ５はと
もに高純度の２００　ｇｍ以下の微粒子を使用し、これ
らと鉱化剤を前記比率で配合し、乾式または湿式で十分
に混練した後、アイソスタティック法、モールドプレス
法又はスリップキャスト法などによる成形法で成形し、
空気雰囲気下で１７００−１９００℃で２〜５時間焼成
する。またＮ２　、Ａｒ、Ｃｏ等の非酸化雰囲気下でも
焼成することが回部である。成形時のプレス圧は５００
　”　１０００　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２テ行われるが
、通常８００Ｋｇ／ｃｍ２前後で、結合剤（バインダー
）としてＰＶＡなどを用いて成形する。

以下、Ｃｒ２Ｏ３及びＡ１２０３の含有率ならびに見掛
気孔率を変えたサンプルを作成し、耐スポーリング性及
び耐侵食性に与える影響を調べた結果を説明する。

［サンプル１〜９］　（見掛気孔率の影響）粒径５０ｇ
ｍ以下のα−アルミナ（純度９９゜９％）、粒径５０ル
ｍ以下の酸化クロム（純度９９．３％）及び粒径５０Ｉ
Ｌｍ以下、純度９９％以上の数種の鉱化剤を第１表のよ
うに成分調整し、バインダーを添加した後、アイソスタ
ティックプレス成形によって、成形圧８００Ｋｇ／Ｃｍ
２で５０　ｍ　ｍ　Ｘ　５０　ｍ　ｍ　Ｘ　ｌ　Ｏｍ　
ｍ　（１）大きさに成形したものを空気雰囲気下で１８
００℃で２時間焼成してサンプルとし、見掛気孔率とス
ポーリングとの関係を確認するためテストした。

スポーリングテストは、各サンプルを１０００℃に保た
れた炉内に入れ、定常化した後室温内に取り出してスポ
ーリングの状況を見た。結果を第１表に示す。

なお第１表において、アンダーラインを付した数値は本
発明の要件に該当しない数値を示すものである。

第１表見掛気孔率が本発明の範囲に該当するサンプル２．５．
７及び９の場合は耐スポーリング性が良好であったが、
見掛気孔率が１０％未満の他のサンプルでは耐スポーリ
ング性が劣っていた。

即ち耐スポーリング性は組成比（ＣｒｚＯｓ、Ａ　ｌ　
２０３及ｔｌ鉱化剤（１）比率）ニハｒＡｇＦ、すく、
見掛気孔率のみに関係しており、十分な耐スポーリング
性を有するには見掛気孔率が少なくと、も１０％必要で
ある。

［サンプル１０〜２２］　（Ｃｒ２０３含有率の影響）粒径５０ｇｍ以下のα−アルミナ（純度９９゜９％）、
粒径５０−ｇ　ｍ以下の酸化クロム（純度９９．３％）
及び粒径５０ｇｍ以下、純度９９％以上の数種の鉱化剤
を第２表のように成分調整し。

バインダーを添加した後、アイソスタティックプレス成
形によって、成形圧８００Ｋｇ／ｃｍ２で５０ｍｍＸ５
０ｍｍＸ１０ｍｍの大きさに成形したものを空気雰囲気
下で１８００℃で２時間焼成してサンプルとした。各サ
ンプルについてスポーリングテスト及び侵食テストを別
個辷実施した。

テスト結果を第３表に示す。

スポーリングテストは、各サンプルをｔｏｏ。

℃に保たれた炉内に入れ、定常化した後室温に取り出し
てスポーリングの状況を見た。

侵食テストは、産業廃棄物の焼却灰をペレット状に圧縮
成形し、それを各サンプルＬに置き、１４００℃で８時
間加熱処理した。この操作を５回繰り返した後、各サン
プルの侵食の度合を観察した。

なお第２表において、アンダーラインを付した数値は本
発明の要件に該当しない数値を示すものである。

第２表第３表本発明の範囲に該当するサンプル１３．．１４゜１５．
１６．１７及び１８の場合は耐スポーリング性、耐侵食
性ともに良好であったが、サンプル１０及び１１（Ｃｒ
２０ｓ含有率＞７０重量％、見掛気孔率＞２０％）の場
合は焼結及び気孔率制御が困難で、また耐侵食性が劣っ
ていた。

またサンプル１２（見掛気孔率＞２０％）、サンプル１
９，２０．２１及び２２　（Ｃｒ２０ｓ含有率く３５重
量％）の場合は耐侵食性が劣っていた。

［使用例１］サンプル１６と同質の煉瓦を作成し、産業廃棄物溶融炉
の内張煉瓦として使用した。炉内温度１４００℃、廃棄
処理物の乾燥ケーキ供給Ｈｚｏｘｇ／　ｈ　ｒの条件下
で２４０時間運転したが、スラグ融液による侵食は殆ど
認められず、煉瓦の挿入時とほぼ同型を保っていた。ま
た熱衝撃による破損も認められなかった。

［サンプル２３］　（異なる成形法による物）粒径５０
ＪＬｍ以下のα−アルミナ（純度９９゜９％）５０重量
％及び粒径５０ｇｍ以下の酸化クロム（純度９９．３％
）４０重量％に１粒径５０ルｍ以下、純度９９％以上の
数種の叛化剤を１０重量％添加し、その１００重量部に
対して水１８重量部、界面活性剤０．０１重量部を加え
スラリーにした後、スリップキャスト法を用いて成形し
た成形体を空気雰囲気下で１８００℃で２時間焼成し、
スポーリング及び侵食テストを実施した。

組成及びテスト結果を第２表及び第３表に示す。

耐スポーリング性、耐侵食性共に良好であった。

このサンプルの組成はサンプル１６と同じで、見掛気孔
率も本発明の範囲に属し、成形法が異なってもよいこと
を示している。

［サンプル２４］　　（Ｎ２雰囲気下での焼成物）粒径
５０ＪＬｍ以下のα−アルミナ（純度９９゜９％）５０
重量％及び粒径５０μｍ以下の酸化クロム（純度９９．
３％）４０重量％に、粒径５０ＩＬｍ以下、純度９９％
以上の数種の鉱化剤を１０重量％加えバインダーを添加
した後、アイソスタティックプレス成形により、成形圧
８００Ｋｇ／Ｃｍ２で成形したものを、Ｎ２雰囲気下で
１８００℃で２時間焼成し、スポーリング及び侵食テス
トを実施した。組成及びテスト結果を第２表及び第３表
に示す、耐スポーリング性、耐侵食性ともに良好であっ
た。このサンプルの組成はサンプル１６と同じで見掛気
孔率も本発明の範囲に属し。

テスト結果は良好で、Ｎ２雰囲気下で焼成したものであ
ってもよいことを示している。

［サンプル２５及び２６］　（原料粒径変更物）粒径１
２０ＪＬｍ以下のα−アルミナ（純度９９．９％）５０
重量％及び粒径１２０ｇｍ以下の酸化クロム（純度９９
．３％）４０重量％の組合せ並びに粒径２００μｍ以下
の、α−アルミナ（純度９９．９％）５０重量％及び粒
径２００μｍ以下の酸化クロム（純度９９．３％）４０
重量％の組合せに、それぞれ粒径５０ルｍ以下、純度９
９％以上の数種の鉱化剤を１０重量％加えバインダーを
添加した後、アイソスタティックプレス成形によって成
形圧８００　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で成形したものを
、空気雰囲気下で１８００℃で２時間焼成し、スポーリ
ング及び侵食テストを実施した６組成及びテスト結果を
第２表及び第３表に示す、これらのサンプルの組成はサ
ンプル１６と同じで、見掛気孔率も本発明の範囲に属し
、テスト結果は良好で、原料の粒径が異なっていてもよ
いことを示している。

［サンプル２７］比較試験のため、特開昭５４−４３９０９号記載の１本
発明とは全く異なる性状の耐火煉瓦、即ち゛粒径７４ｇ
ｍ以下の仮焼アルミナ（純度９９゜４％）７３重量％と
粒径７４ルｍ以下の酸化クロム（純度９９．２％）２５
重量％に対して、粒径７４ｇｍ以下、純度９９％以上の
数種の鉱化剤を２重量％加え、バインダーを添加した後
、アイソスタティックプレス成形によって成形圧ｉｏｏ
。

Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２で成形したものを空気雰囲気下
で１７００℃で５時間焼成し、スポーリングおよび侵食
テストを実施した０組成及びテスト結果を第２表及び第
３表に示す、スポーリングテストでは挿入時に破断した
。

なお、この煉瓦で前記使用例１と同様に産業廃棄物溶融
炉での試験を行なったが、スポーリングと思われる損傷
が甚だしく、テストプラントにおける使用は困難であっ
た。

発明の効果本願発明による焼結耐火煉瓦は従来の焼結耐火煉瓦に比
して下記のような特色を有している。

■耐侵食性が向上している。

■耐火煉瓦として重要な耐スポーリング性が改善されて
いる。

■耐侵食性と耐スポーリング性の改善により産業廃棄物
溶融炉等の特殊な条件下でも十分に使用すること出来る
。

Claims

【特許請求の範囲】

　粒径２００μｍ以下のＡｌ＿２Ｏ＿３およびＣｒ＿２
Ｏ＿３を素材とし、焼結物の組成がＡｌ＿２Ｏ＿３２０
〜６０重量％、Ｃｒ＿２Ｏ＿３３５〜７０重量％で且つ
これらの合計を９０重量％以上と鉱化剤５〜１０重量％
とを含有し、見掛気孔率が１０〜２０％であることを特
徴とするＡｌ＿２Ｏ＿３−Ｃｒ＿２Ｏ＿３系焼結耐火煉
瓦。