JPS64350B2 - - Google Patents
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- JPS64350B2 JPS64350B2 JP58157666A JP15766683A JPS64350B2 JP S64350 B2 JPS64350 B2 JP S64350B2 JP 58157666 A JP58157666 A JP 58157666A JP 15766683 A JP15766683 A JP 15766683A JP S64350 B2 JPS64350 B2 JP S64350B2
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- thermal shock
- shock resistance
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- zirconia
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、耐熱衝撃性に優れたジルコニア質電
鋳耐火物に関する。 従来よりジルコニアは耐熱性、耐蝕性等に優れ
た高温材料と言われているが、高温での相転移を
有する非安定化ジルコニアのままでは、その適用
範囲がせまくなるので、MgO、CaO、Y2O3等を
添加して、高温での相転移を完全になくしたいわ
ゆる安定化ジルコニアとして使用されているが、
高温での相転移による悪影響はなくなつたもの
の、熱衝撃に弱いという欠点が生じるものであ
る。そのため、相転移を一部残したいわゆる部分
安定化ジルコニアとすること等の方法で、耐熱衝
撃性の改善が行なわれてきた。この例として例え
ば、特公昭57−34233号によれば、２〜５重量％
のCaOを含む部分安定化ジルコニア50〜90重量％
と残部が単斜型ジルコニアで構成され、この単斜
型ジルコニアがマトリツクス部にのみ存在するこ
とを特徴とする耐熱衝撃性および耐蝕性にすぐれ
たジルコニア質焼結体が記載されており、また同
公報中にはジルコニア質耐火材料の耐熱衝撃性の
改善を目的として単斜型純ジルコニアにCaOと
Nb2O5とを総量で５〜20重量％添加して安定化さ
せる方法、単斜型ジルコニアにMgOとAl2O3とを
総量で５〜８重量％添加して焼成する方法等が記
載されている。 従来から高ジルコニア質電鋳耐火物として、非
安定化単斜型ジルコニア母相の粒界をガラス相が
とり囲んだ構造のジルコニア（以下ZrO2と記す）
93〜96％のものがあるが、この耐火物は比較的熱
衝撃抵抗が乏しいという欠点がある。（セラミツ
クス14、513〜519、1979またはセラミツクス17、
446〜451、1982等が知られている。）また、耐熱
衝撃性に最も優れているZrO2はMgOの部分安定
化されたものであると言われている。（セラミツ
クス17、435、1982等文献が多数知られている。） 本願発明者等は、上記の諸点を参考にして、先
づZrO2−MgO系で種々組成を変えて電鋳耐火物
を作製し、急熱急冷法により耐熱衝撃性を調査し
てみたが、ある程度の耐熱衝撃性はあるものの期
待した程の結果が得られなかつた。このZrO2−
MgO系電鋳耐火物の耐熱衝撃性をさらに改善す
べく検討してみたが、CeO2（酸化セリウム）を添
加することで、耐熱衝撃性が著しく改善されるこ
とを見出した。 本発明はZrO2−MgO−CeO2のジルコニア質電
鋳耐火物であつて、以下本発明ついて詳細に説明
する。 ZrO2原料として天然バデライト鉱を精製した
ZrO2含量99.6％の砂状のものを使用した。 MgO、CeO2原料として市販の高純度工業薬品
粉末を使用した。 所定の組成比になるよう各配合物を十分混合
後、合量が100Kgになるようにし、300kVA単相
アーク炉に装入して溶融し、内寸法が縦75mm、横
200mm、高さ450mmのカーボン型の上部に高さ250
mmの押し湯部分を付けた型内に溶融物を流し込
み、十分徐冷した後、押し湯部分を切断し、75×
200×400mmの電鋳塊を得た。 各組成の電鋳塊につき嵩比重、見掛気孔率、Ｘ
線回折による構成相の検討、耐熱衝撃性試験を行
つたところ次のような結果が得られた。 例えば、ZrO297.0％、MgO2.0％、CeO21.0％
（重量％）を配合した化学組成の嵩比重は5.5で、
見掛気孔率は3.8であり、単斜晶（ｍ）と立方晶
(c)との割合〔ｍ（11１）ｃ（111）の回折ピークか
ら求めた。〕はｍは67％、ｃは33％であつた。そ
して、耐熱衝撃性は、組成物より５×３×２（cm）
の直方体を切り出し、1400℃に加熱した炉中で急
熱し、1400℃に10分間保持した後、空気中および
水中（室温）へ急冷することにより、試料表面に
クラツクが発生するまでの急熱急冷回数で測定し
た。このようにして前記試料の回数を測定したと
ころ空気中では15回以上、水中では15回以上の回
数であつた。 このようにZrO2−MgO−CeO2系電鋳耐火物は
嵩比重5.5〜5.7、見掛気孔率1.7〜3.9の範囲内あ
り、および構成相はMgO5.0％のものを除き、ｍ
とｃの共存するいわゆる部分安定化ジルコニアで
ある。耐熱衝撃性はMgOで安定化あるいは部分
安定化したものに比べ、CeO2を添加したZrO2−
MgO−CeO2系のものが、明らかに耐熱衝撃性が
向上している。そして水中への急熱急冷回数が15
回でも試料表面にクラツクの発生が見られないも
のも存在する。以下本発明の実施例について説明
する。 実施例 ZrO2−MgO−CeO2系電鋳耐火物において、天
然バデライト鉱を精製したZrO2が99.6重量％の砂
状のものを使用し、MgO、CeO2は市販の高純度
工業薬品を使用して十分混合した後、内寸法が縦
75mm、横200mm、高さ450mmのカーボン型の上部
250mmの押し湯部分を付けた型内に300kVA単相
アーク炉で溶融した溶融物を流し込み、十分徐冷
した後75×200×400mmの電鋳塊を得た。（実施例
１、２、３、４、５、６、７、８、９） 各組成の電鋳塊について、嵩比重、見掛気孔
率、Ｘ線回析による構成相、耐熱衝撃性テストを
行つた。その結果を表−１に示す。また、表−２
にはCeO2を添加しない参考例を示し、表−３に
は前記と同様にして製造した電鋳塊の比較例を示
す。
鋳耐火物に関する。 従来よりジルコニアは耐熱性、耐蝕性等に優れ
た高温材料と言われているが、高温での相転移を
有する非安定化ジルコニアのままでは、その適用
範囲がせまくなるので、MgO、CaO、Y2O3等を
添加して、高温での相転移を完全になくしたいわ
ゆる安定化ジルコニアとして使用されているが、
高温での相転移による悪影響はなくなつたもの
の、熱衝撃に弱いという欠点が生じるものであ
る。そのため、相転移を一部残したいわゆる部分
安定化ジルコニアとすること等の方法で、耐熱衝
撃性の改善が行なわれてきた。この例として例え
ば、特公昭57−34233号によれば、２〜５重量％
のCaOを含む部分安定化ジルコニア50〜90重量％
と残部が単斜型ジルコニアで構成され、この単斜
型ジルコニアがマトリツクス部にのみ存在するこ
とを特徴とする耐熱衝撃性および耐蝕性にすぐれ
たジルコニア質焼結体が記載されており、また同
公報中にはジルコニア質耐火材料の耐熱衝撃性の
改善を目的として単斜型純ジルコニアにCaOと
Nb2O5とを総量で５〜20重量％添加して安定化さ
せる方法、単斜型ジルコニアにMgOとAl2O3とを
総量で５〜８重量％添加して焼成する方法等が記
載されている。 従来から高ジルコニア質電鋳耐火物として、非
安定化単斜型ジルコニア母相の粒界をガラス相が
とり囲んだ構造のジルコニア（以下ZrO2と記す）
93〜96％のものがあるが、この耐火物は比較的熱
衝撃抵抗が乏しいという欠点がある。（セラミツ
クス14、513〜519、1979またはセラミツクス17、
446〜451、1982等が知られている。）また、耐熱
衝撃性に最も優れているZrO2はMgOの部分安定
化されたものであると言われている。（セラミツ
クス17、435、1982等文献が多数知られている。） 本願発明者等は、上記の諸点を参考にして、先
づZrO2−MgO系で種々組成を変えて電鋳耐火物
を作製し、急熱急冷法により耐熱衝撃性を調査し
てみたが、ある程度の耐熱衝撃性はあるものの期
待した程の結果が得られなかつた。このZrO2−
MgO系電鋳耐火物の耐熱衝撃性をさらに改善す
べく検討してみたが、CeO2（酸化セリウム）を添
加することで、耐熱衝撃性が著しく改善されるこ
とを見出した。 本発明はZrO2−MgO−CeO2のジルコニア質電
鋳耐火物であつて、以下本発明ついて詳細に説明
する。 ZrO2原料として天然バデライト鉱を精製した
ZrO2含量99.6％の砂状のものを使用した。 MgO、CeO2原料として市販の高純度工業薬品
粉末を使用した。 所定の組成比になるよう各配合物を十分混合
後、合量が100Kgになるようにし、300kVA単相
アーク炉に装入して溶融し、内寸法が縦75mm、横
200mm、高さ450mmのカーボン型の上部に高さ250
mmの押し湯部分を付けた型内に溶融物を流し込
み、十分徐冷した後、押し湯部分を切断し、75×
200×400mmの電鋳塊を得た。 各組成の電鋳塊につき嵩比重、見掛気孔率、Ｘ
線回折による構成相の検討、耐熱衝撃性試験を行
つたところ次のような結果が得られた。 例えば、ZrO297.0％、MgO2.0％、CeO21.0％
（重量％）を配合した化学組成の嵩比重は5.5で、
見掛気孔率は3.8であり、単斜晶（ｍ）と立方晶
(c)との割合〔ｍ（11１）ｃ（111）の回折ピークか
ら求めた。〕はｍは67％、ｃは33％であつた。そ
して、耐熱衝撃性は、組成物より５×３×２（cm）
の直方体を切り出し、1400℃に加熱した炉中で急
熱し、1400℃に10分間保持した後、空気中および
水中（室温）へ急冷することにより、試料表面に
クラツクが発生するまでの急熱急冷回数で測定し
た。このようにして前記試料の回数を測定したと
ころ空気中では15回以上、水中では15回以上の回
数であつた。 このようにZrO2−MgO−CeO2系電鋳耐火物は
嵩比重5.5〜5.7、見掛気孔率1.7〜3.9の範囲内あ
り、および構成相はMgO5.0％のものを除き、ｍ
とｃの共存するいわゆる部分安定化ジルコニアで
ある。耐熱衝撃性はMgOで安定化あるいは部分
安定化したものに比べ、CeO2を添加したZrO2−
MgO−CeO2系のものが、明らかに耐熱衝撃性が
向上している。そして水中への急熱急冷回数が15
回でも試料表面にクラツクの発生が見られないも
のも存在する。以下本発明の実施例について説明
する。 実施例 ZrO2−MgO−CeO2系電鋳耐火物において、天
然バデライト鉱を精製したZrO2が99.6重量％の砂
状のものを使用し、MgO、CeO2は市販の高純度
工業薬品を使用して十分混合した後、内寸法が縦
75mm、横200mm、高さ450mmのカーボン型の上部
250mmの押し湯部分を付けた型内に300kVA単相
アーク炉で溶融した溶融物を流し込み、十分徐冷
した後75×200×400mmの電鋳塊を得た。（実施例
１、２、３、４、５、６、７、８、９） 各組成の電鋳塊について、嵩比重、見掛気孔
率、Ｘ線回析による構成相、耐熱衝撃性テストを
行つた。その結果を表−１に示す。また、表−２
にはCeO2を添加しない参考例を示し、表−３に
は前記と同様にして製造した電鋳塊の比較例を示
す。
【表】
【表】
【表】
【表】
上記表−１、２、３より耐熱衝撃性は、MgO1
〜５重量％を含む部分安定化あるいは安定化ジル
コニアにCeO20.2〜６重量％が添加されることに
より向上するもので、例えば比較例１、２、３を
見れば解るようにCeO2がこの範囲外にあるため
耐熱衝撃性の向上は見られない。 また、参考例１、２、３、４、５はCeO2を添
加していないもので耐熱衝撃性は悪いものであ
る。 本発明に使用するCeO2を添加することによつ
て耐熱衝撃性の向上することが認められる。
〜５重量％を含む部分安定化あるいは安定化ジル
コニアにCeO20.2〜６重量％が添加されることに
より向上するもので、例えば比較例１、２、３を
見れば解るようにCeO2がこの範囲外にあるため
耐熱衝撃性の向上は見られない。 また、参考例１、２、３、４、５はCeO2を添
加していないもので耐熱衝撃性は悪いものであ
る。 本発明に使用するCeO2を添加することによつ
て耐熱衝撃性の向上することが認められる。
Claims (1)
- １ ZrO2−MgO−CeO2系電鋳耐火物において、
１≦MgO≦５、0.2≦CeO2≦６（各重量％）の化
学組成を有することを特徴とする耐熱衝撃性ジル
コニア質電鋳耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157666A JPS6051663A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 耐熱衝撃性ジルコニア質電鋳耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58157666A JPS6051663A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 耐熱衝撃性ジルコニア質電鋳耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6051663A JPS6051663A (ja) | 1985-03-23 |
| JPS64350B2 true JPS64350B2 (ja) | 1989-01-06 |
Family
ID=15654723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58157666A Granted JPS6051663A (ja) | 1983-08-29 | 1983-08-29 | 耐熱衝撃性ジルコニア質電鋳耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6051663A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62265179A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-18 | 東芝モノフラックス株式会社 | ジルコニア含有電鋳耐火物の製造法 |
| JPS63139050A (ja) * | 1986-11-28 | 1988-06-10 | 住友化学工業株式会社 | ジルコニア質セラミツクス |
| JPH0717379B2 (ja) * | 1990-06-07 | 1995-03-01 | 日本研磨材工業株式会社 | 高温耐熱性及び耐食性に優れた溶融ジルコニア耐火材料およびその製造方法並びに連続鋳造用ノズル |
| CN107787311A (zh) | 2015-04-24 | 2018-03-09 | 康宁股份有限公司 | 结合的氧化锆耐火材料以及制造其的方法 |
-
1983
- 1983-08-29 JP JP58157666A patent/JPS6051663A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6051663A (ja) | 1985-03-23 |
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