KR101277403B1 - High-electric resistivity, high-zirconia fused cast refractories - Google Patents

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Abstract

고온에서 시간 경과에 따른 변화가 적은, 안정된 고전기저항 특성을 가지며, 온도상승시에 박리하기 어렵고, 또한, 열사이클 안정성이 있는 고지르코니아 주조 내화물을 제공한다.Provided is a high zirconia cast refractory material having stable high electric resistance characteristics with a small change over time at a high temperature, difficult to peel off at a temperature rise, and having thermal cycle stability.

유리상의 1000℃ 부근의 점도에 관련한 특성과 내화물 표면의 잔류 응력을 제어한 고지르코니아 주조 내화물로서, 화학 성분으로서 ZrO2가 87중량% 이상 96중량% 이하, Al2O3이 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만, SiO2가 3중량% 이상 10중량% 이하, Na2O가 0.05중량% 미만, K2O가 0.01중량% 이상 0.2중량% 이하, B2O3이 0.1중량% 이상 1.0중량% 이하, BaO가 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하, SrO가 0.05중량% 미만, CaO가 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, Y2O3이 0.05중량% 이상 0.4중량% 이하, MgO가 0.1중량% 이하, Fe2O3과 TiO2의 합계량이 0.3중량% 이하, P2O5와 CuO는 실질적으로 함유되지 않고 (0.01중량% 미만), 1500℃에서 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ωcm 이상이다.A high zirconia cast refractories in which the properties related to the viscosity near 1000 ° C. in the glass phase and the residual stress on the refractory surface are controlled, wherein the chemical composition includes ZrO 2 of 87% by weight to 96% by weight and Al 2 O 3 of 0.1% by weight to 0.8 Less than 10% by weight, less than or equal to 3% by weight of SiO 2 and less than or equal to 10% by weight, less than 0.05% by weight of Na 2 O, 0.01% to 0.2% by weight of K 2 O, 0.1% to 1.0% by weight of B 2 O 3 0.1% to 0.5% by weight of BaO, 0.05% to 0.05% by weight of SrO, 0.01% to 0.15% by weight of CaO, 0.05% to 0.4% by weight of Y 2 O 3 , 0.1% by weight of MgO Hereinafter, the total amount of Fe 2 O 3 and TiO 2 is 0.3 wt% or less, and P 2 O 5 and CuO are not substantially contained (less than 0.01 wt%), and the electrical resistance after holding for 12 hours at 1500 ° C. is 200 Ωcm or more.

Description

고전기저항·고지르코니아 주조 내화물{HIGH-ELECTRIC RESISTIVITY, HIGH-ZIRCONIA FUSED CAST REFRACTORIES}High resistance and high zirconia casting refractories {HIGH-ELECTRIC RESISTIVITY, HIGH-ZIRCONIA FUSED CAST REFRACTORIES}

도 1은, 고지르코니아 주조 내화물의 열간 굴곡강도 측정 결과를 나타내는 도면이다. 다수의 측정 온도(25∼1400℃)에 있어서의 굴곡강도가, 비교예 4와 본 발명을 대비해서 나타내고 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the hot bending strength measurement result of high zirconia casting refractory body. Flexural strength at many measurement temperatures (25-1400 degreeC) is shown compared with the comparative example 4 and this invention.

도 2는, 고지르코니아 주조 내화물의 전기저항의 시간 경과에 따른 변화를 나타내는 도면이다. 2 is a view showing a change over time of the electrical resistance of high zirconia cast refractory.

도 3은, 실시예 4의 전기저항 측정 후의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.3 is a diagram showing a micrograph after measuring the electrical resistance of Example 4. FIG.

도 4는, 비교예 9의 전기저항 측정 후의 현미경 사진을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a micrograph after the electrical resistance measurement of Comparative Example 9. FIG.

본 발명은 유리 융융로에 적합한 고(高)지르코니아 주조 내화물에 관한 것이며, 온도상승시, 특히 500℃ 부근에서의 박리가 없고, 안정적이며, 특히 열사이클 안정성이 뛰어나, 고온에 있어서의 전기저항 특성을 현저하게 향상시킨 고지르코니아 주조 내화물에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high zirconia cast refractory suitable for a glass fusion furnace, and is stable at high temperatures, especially at around 500 ° C., without delamination, and is particularly excellent in thermal cycle stability and having electrical resistance at high temperatures. The present invention relates to a high zirconia casting refractories with remarkable improvement.

유리 융융로용 내화물로서 ZrO2(지르코니아, 혹은 산화지르코늄)를 다량으로 함유한 주조 내화물이, 종래부터 많이 사용되고 있다. 이 이유는, ZrO2가 용융 유리에 대해서 특히 내식성이 큰 금속 산화물이기 때문이다. 예를 들면, 이러한 주조내화물로서 ZrO2를 80중량% 이상 포함한 고지르코니아 주조 내화물이 사용되고 있다.Casting refractories containing a large amount of ZrO 2 (zirconia or zirconium oxide) as refractory materials for glass melting furnaces have been widely used. This is because ZrO 2 is a metal oxide having particularly high corrosion resistance to the molten glass. For example, high zirconia cast refractory containing 80 wt% or more of ZrO 2 is used as such cast refractory.

고지르코니아 주조 내화물은, ZrO2의 함유량이 많은 점, 조직이 치밀하다고 하는 점에서, 모든 종류의 용융 유리에 대해서 큰 내식성을 가지고 있다. 또한, 용융 유리와의 계면에 반응층을 만들지 않는 성질이 있으므로, 용융 유리중에 스톤이나 코드와 같은 결함을 발생시키지 않는다고 하는 뛰어난 특징이 있다. 그 때문에, 고지르코니아 주조 내화물은, 고품질의 유리를 제조하기에 특히 적합한 내화물이다.The high zirconia cast refractory has a large corrosion resistance with respect to all kinds of molten glass, in that the content of ZrO 2 is high and the structure is dense. Moreover, since there exists a property which does not make a reaction layer in the interface with a molten glass, there exists the outstanding characteristic that a defect like a stone and a cord does not generate | occur | produce in a molten glass. For this reason, high zirconia cast refractory is a particularly suitable refractory for producing high quality glass.

고지르코니아 주조 내화물의 광물 조직은, 그 대부분이 단사정계 지르코니아 결정이 차지하고 있으며, 소량의 유리상(相)이 이 지르코니아결정의 입계를 충전하는 형태로 구성되어 있다.Most of the mineral structure of the high zirconia cast refractory material is occupied by monoclinic zirconia crystals, and a small amount of glass phase forms the grain boundary of this zirconia crystal.

한편, 지르코니아결정은, 1150℃ 부근에서 급격한 체적 변화를 수반하여 단사정계와 정방정계의 가역적인 변태를 일으키는 것이 알려져 있다. 이 지르코니아의 변태에 수반한 체적변화로 발생하는 응력을 유리상의 유동에 의해 완화함으로써, 제조시에 갈라짐이 없는 고지르코니아 주조 내화물의 제조가 생산 수준(레벨)으로 가능해졌다.On the other hand, zirconia crystals are known to cause reversible transformation of monoclinic and tetragonal systems with a sudden volume change around 1150 ° C. By mitigating the stress caused by the volume change accompanying the zirconia transformation by the glassy flow, the production of high zirconia cast refractory without cracking at the time of manufacture became possible at the production level (level).

그러나, 고지르코니아 주조 내화물중에 차지하는 유리상의 양은 소량이지만, 유리상을 구성하는 성분의 종류나 양에 따라서, 고지르코니아 주조 내화물의 특성은 매우 큰 영향을 받는다.However, although the amount of the glass phase occupied in the high zirconia cast refractory is small, the properties of the high zirconia cast refractory are greatly affected by the type and amount of the components constituting the glass phase.

또한, 고지르코니아 주조 내화물에서는, 열이력을 받으면, 유리상의 실리카와 지르코니아가 반응하여 지르콘으로서 결정화하는 경우가 있음이 알려져 있다. 이러한 유리상의 결정화 등을 억제하여 안정된 유리상으로 하기 위해서 Na2O, BaO 등의 알칼리 금속 산화물이나 알칼리토류 산화물이 첨가되고 있다.It is also known that in high zirconia cast refractories, glass silica and zirconia react and crystallize as zircon when subjected to a thermal history. The alkali metal oxides, alkaline earth oxides such as Na 2 O, BaO, etc. may be added to inhibit the crystallization of such a glass phase to a stable glass phase.

최근, 액정 패널 유리(LCD) 등의 무알칼리 유리에서는, 그 특성을 향상시키기 위해서, 종래보다 전기저항이 높은 조성의 유리를 채택하고 있다. 그 때문에, 그 유리의 용해가마의 노재(爐材)인 고지르코니아 주조 내화물에도 고전기저항품이 요구되고 있다.In recent years, in alkali free glass, such as liquid crystal panel glass (LCD), in order to improve the characteristic, the glass of the composition with higher electrical resistance is employ | adopted than before. For this reason, high electric resistance products are also required for high zirconia casting refractories, which are furnace materials of the melting furnace of the glass.

그러나, 종래의 고전기저항품의 전기저항은, 소정 온도로 온도상승한 시점 혹은 소정 온도로 수시간 경과한 후의 측정치로서, 값의 안정성이나, 지속성에 문제가 있음이 밝혀졌다.However, it has been found that the electrical resistance of a conventional high electric resistance product is a measured value after the temperature rises to a predetermined temperature or after several hours has elapsed at a predetermined temperature, and there is a problem in the stability of the value and the durability.

유지시간이 길어지면, 전기저항이 증가하는 경우가 있다. 구체적으로는, 1500℃ 온도상승 직후와 12시간 유지후의 전기저항을 비교하면, 12시간 유지후는, 온도상승 직후의 전기저항의 160%까지 증가하는 경우가 있다. 이것은, 유리상에 지르콘이 석출하기 때문이며, 지르콘이 석출함에 따라 전기저항이 증가하고 있다.If the holding time becomes longer, the electrical resistance may increase. Specifically, comparing the electrical resistance immediately after the 1500 ° C. temperature rise and after the 12-hour holding, there may be an increase to 160% of the electrical resistance immediately after the 12-hour holding. This is because zircon precipitates on glass, and electrical resistance increases as zircon precipitates.

이와 같이, 지르콘의 석출은, 전기저항의 관점에서는 유리하지만, 후술하는 열사이클 테스트에서는, 크랙이나 분말화의 원인이 되므로, 고지르코니아 주조 내화물에 있어서 바람직하지 않다.As described above, the deposition of zircon is advantageous from the viewpoint of electrical resistance, but in the thermal cycle test described later, it may cause cracking or powdering, and therefore, it is not preferable in high zirconia casting refractory materials.

따라서, 고온에서 안정적인 고전기저항 특성을 유지할 수 있는 고지르코니아 주조 내화물이 요구된다.Therefore, there is a need for a high zirconia cast refractory material that can maintain stable high electric resistance characteristics at high temperatures.

또한, 고지르코니아 주조 내화물을 사용하여 유리 용해로를 축로했을 경우, 축로후의 온도상승 도중에 고지르코니아 주조 내화물의 코너가 갈라져 튀어나오거나, 노 내면으로서 사용된 고지르코니아 주조 내화물의 표면의 일부가 조개껍질 상태가 되어 박리하는 사고 등이 일어나는 경우가 있다.When the glass melting furnace is defrosted using high zirconia cast refractories, a part of the surface of the high zirconia cast refractories used as the furnace inner surface is cracked out when the corner of the high zirconia cast refractory is broken during the temperature increase after the defrosting. May cause an accident such as peeling off.

이러한 고지르코니아 주조 내화물의 파손이 일어날 경우는, 파손한 부분에서 용융 유리에 대한 침식성이 매우 약해진다. 그 때문에, 용융 유리중에 스톤이나 코드 등의 결함을 일으킨다고 하는 문제가 있다.When breakage of such high zirconia cast refractory occurs, the erosion to molten glass becomes very weak at the broken part. Therefore, there exists a problem of making defects, such as a stone and a cord, in molten glass.

이 온도상승시의 박리에 관해서는, 제품 표면의 잔류 응력에 크게 영향을 받는 것이 알려져 있다. 잔류 응력은 2종류가 있고, 제품에는, 제작시에, 잔류 응력으로서 인장 응력이 남는 경우와 압축 응력이 남는 경우가 있다. 압축 응력이란, 내화물의 어느 한 점을 고려할 경우, 그 한 점에 집중하는 방향으로 힘이 가해지는 경우이다. 또한, 인장 응력이란, 그 한 점으로부터 바깥측으로 발산하는 방향으로 힘이 가해지는 경우를 말한다.It is known that the peeling at the time of temperature rise is greatly influenced by the residual stress on the surface of the product. There are two types of residual stress, and a product may leave tensile stress as a residual stress and compressive stress at the time of manufacture. A compressive stress is a case where a force is applied in the direction which concentrates on one point in consideration of one point of a refractory. In addition, a tensile stress means the case where a force is applied in the direction diverging to the outer side from the one point.

일반적으로, 내화물을 가열했을 경우에, 표면은 팽창하려고 하므로, 그와 반대의 힘인 압축 응력이 새로이 발생한다. 따라서, 고지르코니아 주조 내화물의 표면에 있어서의 잔류 응력이 압축 응력인 경우는, 가열에 의한 압축 응력과 잔류 응 력인 압축 응력의 합력이 고지르코니아 주조 내화물의 표면에 작용한다. 그 때문에, 잔류 응력이 비교적 작아도, 온도상승시에 분열이나 박리 등이 발생하기 쉽다. 잔류 응력은, 적은 것이 바람직하고, 또한 압축 응력보다 인장 응력이 바람직하다.In general, when the refractory is heated, the surface tries to expand, and thus a new compressive stress, which is the opposite force, is generated. Therefore, when the residual stress on the surface of the high zirconia cast refractory is a compressive stress, the sum of the compressive stress due to heating and the compressive stress which is the residual stress acts on the surface of the high zirconia cast refractory. Therefore, even if the residual stress is relatively small, breakage or peeling tends to occur at the time of temperature rise. It is preferable that residual stress is small, and tensile stress is more preferable than compressive stress.

일본 특개평8-48573호공보에서는, 표면에 있어서의 잔류 응력이 80MPa 이하의 인장 응력, 또는 50MPa 이하의 압축 응력이면, 온도상승시의 박리를 방지할 수 있다고 기술되어 있다. 그러나, 많은 제품에는, 제조시, 용탕을 틀로 주조할 때에 발생하는 작은 구멍형상 결함이 표면 근처에 존재하고 있다. 다른 치밀부분과 비교하여, 강도가 약한 작은 구멍형상 결함 부근에서는, 상기의 잔류 응력의 범위내라 하더라도 온도상승시의 박리를 완전하게는 방지할 수 없다. 그 때문에, 잔류 응력의 것보다 적정한 범위의 검토가 필요하다.Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 8-48573 discloses that peeling at the temperature rise can be prevented if the residual stress on the surface is 80 MPa or less in tensile stress or 50 MPa or less in compressive stress. However, in many products, small hole defects that occur when casting molten metal into a mold during manufacture exist near the surface. Compared with other dense parts, in the vicinity of small hole defects with weak strength, peeling at the temperature rise cannot be completely prevented even within the above residual stress range. Therefore, examination of the appropriate range rather than the thing of residual stress is needed.

또한, 고지르코니아 주조 내화물이 사용되는 유리 용해로에서는, 버너 연소식의 가열로가 많다. 그리고, 수십분마다 버너의 변환이 이루어지고, 변환마다 주조 내화물 표면의 온도는 오르내린다. 따라서, 몇 년간 사용되는 경우가 많은 주조 내화물은, 매우 많은 횟수의 가열 사이클을 받게 된다. 이 때문에, 열사이클에 대해서 안정적인 고지르코니아 주조 내화물이 요구되어 왔다.Moreover, in the glass melting furnace where high zirconia casting refractory is used, there are many burner combustion type heating furnaces. Then, the burner is converted every few minutes, and the temperature of the cast refractory surface rises and falls every conversion. Therefore, cast refractory, which is often used for several years, receives a very large number of heating cycles. For this reason, high zirconia casting refractories stable against heat cycles have been demanded.

열사이클에 대한 안정성은, 지르코니아 결정의 1150℃부근의 급격한 체적 변화를 흡수할 수 있는 유리상이, 열사이클을 받아도, 변화하지 않는 것이 중요하다. 유리상에 지르콘이 석출하면, 지르코니아의 체적 변화를 흡수하지 못하고, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율이 커져, 크랙이 발생하는 경우가 있다. 그리고, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율과 유리상의 안정성에는, 이하의 관계가 있 다.It is important that the stability to the heat cycle does not change even if the glass phase capable of absorbing the rapid volume change near 1150 ° C. of the zirconia crystal is subjected to the heat cycle. If zircon precipitates on the glass, the volume change of zirconia cannot be absorbed, and the residual volume expansion rate after a thermal cycle test may become large and a crack may arise. The remaining volume expansion ratio after the thermal cycle test and the stability of the glass phase have the following relationship.

지르콘 등의 결정이 유리상에 석출할 경우, 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율은 10%를 넘는다. 한편, 유리상이 안정적인 경우의 잔존 체적 팽창율은, 10% 이하가 된다. 따라서, 잔존 체적 팽창율의 측정에 의해, 유리상의 안정성을 추정할 수 있다.When crystals such as zircon precipitate on the glass, the residual volume expansion ratio after the thermal cycle test exceeds 10%. On the other hand, the residual volume expansion ratio when the glass phase is stable is 10% or less. Therefore, the stability of a glass phase can be estimated by measuring a residual volume expansion rate.

높은 전기저항을 가진 내화물은, 일본 특개소63-285173호공보, 특개평 4-193766호 공보, 특개평8-48573호공보, 특개평8-277162호공보, 특개평 10-59768호 공보, WO2005/068393호에 제안되어 있다.Refractories with high electrical resistance are disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-285173, JP-A-4-193766, JP-A-8-48573, JP-A-8-277162, JP-A 10-59768, WO2005 It is proposed in / 068393.

열사이클 안정성은, 특개평 4-193766호 공보, 특개평8-48573호공보, 특개평8-277162호 공보에 제안되어 있다.Thermal cycle stability is proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 4-193766, 8-48573, and 8-277162.

온도상승시의 표면 박리 방지는, 일본 특개평8-48573호공보, 특개평8-277162호 공보에 제안되어 있다.Surface peeling prevention at the time of temperature rise is proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 8-48573 and 8-277162.

일본 특개소63-285173호공보는, 이온 반경이 작은 Li2O, Na2O, CaO, CuO, MgO, P2O5를 함유하지 않고, K2O, SrO, BaO, Cs2O의 1종 이상을 1.5중량% 이하 함유시킨 것을 특징으로 하는 고전기저항 고지르코니아 주조 내화물을 나타내고 있다. 그러나, 이 일본 특개소63-285173호 공보에서는, 전기저항은 높기는 하지만, 유리상의 안정화에 필요한 CaO를 함유하지 않았다. 또한, CaO를 함유하지 않기 때문에, 장력이 크고, 편면 가열시에 균열되어 버리는 결점이 있었다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-285173 does not contain Li 2 O, Na 2 O, CaO, CuO, MgO, or P 2 O 5 having a small ion radius, and is a type of K 2 O, SrO, BaO, and Cs 2 O. The high-electromagnetic-resistance high zirconia casting refractories characterized by containing at least 1.5% by weight or more are shown. However, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-285173, although the electrical resistance is high, it does not contain CaO necessary for stabilization of the glass phase. Moreover, since it does not contain CaO, there existed a fault which is large in tension and will crack at the time of single side heating.

일본 특개평4-193766호공보에 대해서는, Al2O3을 1∼3중량% 함유하고, Na2O, K2O를 함유하지 않고, BaO, SrO, CaO를 1종 이상으로 0.3∼3중량% 함유하고, ZnO를 0∼1.5중량% 함유시킨 것을 특징으로 하는 고전기저항으로 열사이클에 안정적인 고지르코니아 전주(電鑄) 내화물이 제안되고 있다.In Japanese Patent Laid-Open No. 4-193766, it contains 1 to 3% by weight of Al 2 O 3 , does not contain Na 2 O, K 2 O, and 0.3 to 3 weights of BaO, SrO, and CaO by one or more kinds. It has been proposed a high zirconia pole refractories stable to heat cycles with a high electric resistance, characterized by containing 0% to 1.5% by weight of ZnO.

그러나, 이 특개평 4-193766호 공보에서는, Al2O3의 함유량이 많고, 전기저항이 불충분하고, Na2O, K2O의 어느 것도 함유하고 있지 않고, 열사이클 안정성이 불충분하였다.However, in this Unexamined Patent Publication No. 4-193766, the content of Al 2 O 3 is high, the electrical resistance is insufficient, neither of Na 2 O nor K 2 O is contained, and thermal cycle stability is insufficient.

일본 특개평8-48573호공보에서는, Na2O를 0.05중량% 이상 함유하고, BaO, SrO, MgO의 합계량이 0.05에서 3중량% 이며, 반복 가열에 의한 열사이클에 안정적이며, 또한 표면 박리가 적고, 또한 전기저항인 고지르코니아 전주 내화물이 제안되어 있다. 그러나, Na2O를 0.05중량% 이상 함유하고 있기 때문에, 유리상은 안정화하지만, 전기저항이 불충분하였다. 또한, BaO 등의 알칼리토류 산화물을 함유시키고 있지만, 그 함유량의 상한이 3중량%으로 너무 많다. 그 때문에, 과도하게 함유되는 경우는, 잔존 팽창율이 커져, 열사이클 안정성에 문제가 발생하였다.In Japanese Patent Laid-Open No. 8-48573, Na 2 O is contained by 0.05% by weight or more, the total amount of BaO, SrO, and MgO is 0.05 to 3% by weight, stable to heat cycle by repeated heating, and surface peeling Small and high electrical resistance zirconia pole refractories are proposed. However, because the Na 2 O it contains more than 0.05% by weight, a glass phase is stabilized, but the electric resistance was insufficient. Moreover, although alkaline-earth oxides, such as BaO, are contained, the upper limit of the content is too much at 3 weight%. Therefore, when it contains excessively, the residual expansion ratio becomes large and a problem arises in thermal cycling stability.

또한, 일본 특개평8-48573호공보에서는, 잔류 응력의 적정 범위로서 인장 응력 80MPa 이하 및 압축 응력 50MPa 이하가 제안되어 있지만, 응력의 범위가 너무 넓어서, 내화물의 표면 부분에 작은 구멍형상의 결함이 존재하면, 범위내에서도 온도상승시의 박리로 이어지는 경우가 있었다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-48573 proposes a tensile stress of 80 MPa or less and a compressive stress of 50 MPa or less as an appropriate range of residual stress, but the stress range is too wide, so that small hole-shaped defects are formed in the surface portion of the refractory. If present, it may lead to peeling at the temperature rise even within the range.

일본 특개평8-277162호 공보는, Na2O를 0.05중량% 이상 함유하고, 또한 Na2O 와 K2O와의 합계량의 함유량이 0.1로부터 0.65중량% 이며, BaO와 SrO와 MgO의 합계량이 1.1에서 2.8중량% 이며, P2O5를 0.2중량% 이하 함유한 고지르코니아 전주 내화물을 나타내고 있다. 이 고지르코니아 전주 내화물은, 반복가열에 의한 열사이클에 안정적이고, 또한 표면 박리가 적으며, 또한 전기저항을 가진다. 그러나, Na2O를 0.05중량% 이상 함유하고 있기 때문에, 유리상은 안정화하지만, 전기저항이 불충분하였다.Japanese Patent Laid-Open No. 8-277162 discloses that Na 2 O is 0.05% by weight or more, and the total amount of Na 2 O and K 2 O is 0.1 to 0.65% by weight, and the total amount of BaO, SrO, and MgO is 1.1. and 2.8% by weight in, zirconia and containing more than 0.2% by weight P 2 O 5 shows a pole refractory. The high zirconia pole refractories are stable to thermal cycles by repeated heating, have low surface peeling, and have electrical resistance. However, because the Na 2 O it contains more than 0.05% by weight, a glass phase is stabilized, but the electric resistance was insufficient.

일본 특개평 10-59768호 공보에서는, Na2O와 K2O를 0.05중량% 이상 함유하고 BaO 등의 알칼리토류 금속 산화물을 함유하지 않는 고전기저항으로 열사이클에 안정적인 고지르코니아 전주 내화물이 제안되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-59768 proposes a high zirconia pole refractories that are stable to thermal cycles with high electric resistance that contains 0.05 wt% or more of Na 2 O and K 2 O and does not contain alkaline earth metal oxides such as BaO. .

그러나, 일본 특개평10-59768호 공보에서는, 알칼리토류 금속 산화물을 함유하지 않기 때문에, 유리를 안정화시키기 위해서는, Na2O를 0.05중량% 이상 함유할 필요가 있다. 그 때문에, 전기저항이 불충분하였다.However, in the Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-59768 discloses, does not contain an alkaline earth metal oxide, it is necessary to be contained in order to stabilize the glass, more than 0.05% by weight of Na 2 O. Therefore, electrical resistance was insufficient.

WO2005/068393호에서는, Al2O3을 0.8중량% 이상 함유하고, Na2O를 0.04중량% 미만 함유하며, CaO를 0.4중량% 미만 함유하는 고전기저항의 고지르코니아 전주 내화물이 제안되어 있다. 그러나, 이 내화물은, Al2O3을 0.8중량% 이상 함유하고 있기 때문에, 전기저항이 불충분하였다.In WO2005 / 068393, a high zirconia pole refractories of high electrical resistance containing 0.8 wt% or more of Al 2 O 3 , less than 0.04 wt% of Na 2 O, and less than 0.4 wt% of CaO have been proposed. However, the refractory material, since the Al 2 O 3 it contains at least 0.8% by weight, the electric resistance was insufficient.

또한, CaO는, 유리를 안정화시키는 성분이지만, 과도하게 첨가하면, 지르콘의 생성을 조장하므로, 함유량은 보다 면밀한 제한이 필요하다.Moreover, although CaO is a component which stabilizes glass, when it adds excessively, it produces | generates the zircon, and content requires a more careful restriction | limiting.

본 발명의 목적은, 고온에 있어서 시간경과에 따른 변화가 적은, 안정된 고전기저항 특성을 가지며, 온도상승시에 박리하기 어렵고, 또한, 열사이클 안정성이 있는 고지르코니아 주조 내화물을 제공하는 일이다.An object of the present invention is to provide a high zirconia cast refractories having stable high electric resistance characteristics that have little change with time at high temperature, are difficult to peel off at a temperature rise, and have thermal cycle stability.

본 발명의 고지르코니아 주조 내화물을 예시하면, 청구항 1∼7에 기재된 고지르코니아 주조 내화물이다.When the high zirconia casting refractory material of this invention is illustrated, it is the high zirconia casting refractory material of Claims 1-7.

본 발명의 고지르코니아 주조 내화물은, 1500℃, 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ω·cm 이상이며, 온도상승중에 박리가 발생하지 않고, 또한, 열사이클에 대한 안정성이 뛰어나다.The high zirconia cast refractory of the present invention has an electrical resistance of 200 Ω · cm or more after holding at 1500 ° C. for 12 hours, and does not cause peeling during temperature rise, and is excellent in stability to heat cycle.

특히, 본 발명의 고지르코니아 주조 내화물을 유리의 융융로에 이용하면, 온도상승시의 박리가 없고, 고전기저항 특성을 가진다. 그 때문에, 이 융융로로 생산되는 유리 제품은, 결함이 없고, 장기의 조업이 가능하게 되어, 산업상 매우 유익하다.In particular, when the high zirconia cast refractory of the present invention is used in the melting furnace of glass, there is no peeling at the time of temperature rise and it has high electric resistance characteristics. Therefore, the glass products produced by this fusion furnace are free from defects, and long-term operation is possible, which is very advantageous industrially.

본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 유리상의 1000℃부근의 점도에 관련한 특성과 내화물 표면의 잔류 응력을 제어한 고지르코니아 주조 내화물로서, 고지르코니아 주조 내화물에 함유되는 ZrO2를 87중량% 이상 96중량% 이하, SiO2를 3중량% 이상 10중량% 이하, Al2O3을 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만, Na2O를 0.05중량% 미만, K2O를 0.01중량% 이상 0.2중량% 이하, B2O3을 0.1중량% 이상 1.0중량% 이하, BaO를 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하, SrO를 0.05중량% 미만, CaO를 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, Y2O3을 0.05중량% 이상 0.4중량% 이하, MgO를 0.1중량% 이하, Fe2O3+TiO2를 0.3중량% 미만, CuO와 P2O5를 실질적으로 포함하지 않는 (0.01중량% 이하) 범위로 제한함으로써, 1500℃, 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ω·cm 이상이고, 온도상승시에 박리가 없고, 열사이클에 대해서 안정적인 고지르코니아 주조 내화물을 얻는 것을 가능하게 하였다.The present inventors have intensively studied a result, a high control the properties and the residual stress of the refractory surface in relation to the viscosity in the vicinity of 1000 ℃ of vitreous zirconia-cast refractory material, and more than 87% by weight of ZrO 2 contained in the zirconia-cast refractory material 96 wt. % Or less, SiO 2 3 to 10% by weight, Al 2 O 3 to 0.1% to 0.8% by weight, Na 2 O to less than 0.05% by weight, K 2 O to 0.01% to 0.2% by weight 0.1% to 1.0% by weight of B 2 O 3 , 0.1% to 0.5% by weight of BaO, 0.05% to 0.05% by weight of SrO, 0.01% to 0.15% by weight of CaO, 0.05 to 2 % of Y 2 O 3 By weight to 0.4% by weight, MgO by 0.1% by weight, Fe 2 O 3 + TiO 2 by less than 0.3% by weight, by limiting to the range substantially free of (0.01% by weight or less) CuO and P 2 O 5 by , 1500 ℃, electrical resistance after holding for 12 hours is 200 Ω · cm or more, no peeling off during temperature rise, stable to heat cycle It was it possible to obtain a zirconia-cast refractory material.

더 바람직하게는, 유리상의 1000℃ 부근의 점도에 관련한 특성과 내화물 표면의 잔류 응력을 제어한 고지르코니아 주조 내화물로서, 고지르코니아 주조 내화물에 포함되는 ZrO2를 88중량% 이상 96중량% 이하, SiO2를 3중량% 이상 9중량% 이하, Al2O3을 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만, Na2O를 0.04중량% 미만, K2O를 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, B2O3을 0.1중량% 이상 0.7중량% 이하, BaO를 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하, SrO를 0.05중량% 미만, CaO를 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, Y2O3을 0.05중량% 이상 0.2중량% 이하, MgO를 0.05중량% 이하, Fe2O3+TiO2를 0.3중량% 미만, CuO와 P2O5를 실질적으로 함유하지 않는 (0.01중량% 이하) 범위로 제한함으로써, 1500℃, 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ω·cm 이상이고, 온도상승시에 박리가 없으며, 열사이클에 대해서 안정적인 고지르코니아 주조 내화물을 얻는 것을 가능하게 하였다.More preferably, the ZrO 2 contained in the high zirconia cast refractories is 88 wt% or more and 96 wt% or less as a high zirconia cast refractory in which the properties related to the viscosity near 1000 ° C. on the glass phase and the residual stress of the refractory surface are controlled. 2 to 3% by weight to 9% by weight, Al 2 O 3 to 0.1% to 0.8% by weight, Na 2 O to 0.04% by weight, K 2 O to 0.01% to 0.15% by weight, B 2 O 3 to 0.1% to 0.7% by weight, BaO to 0.1% to 0.5% by weight, SrO to 0.05% by weight, CaO to 0.01% to 0.15% by weight, Y 2 O 3 to 0.05% to 0.2% 1500 ° C. by limiting the content to not more than 0.05% by weight, less than 0.05% by weight of MgO, less than 0.3% by weight of Fe 2 O 3 + TiO 2 , and substantially free of (0.01% by weight or less) CuO and P 2 O 5 . High zirconia with a resistance of 200 Ω · cm or more after holding for 12 hours, no peeling off during temperature rise, and stable against thermal cycle It was possible to obtain cast refractory.

본 발명자들은, 고지르코니아 주조 내화물의 고온에 있어서의 장시간 안정된 고전기저항 특성, 온도상승 및 온도하강의 반복에 대한 안정성의 파라미터로서의 열사이클 안정성, 및 온도상승시의 박리 방지에 대해서, 이들을 동시에 만족시키기 위해서, 알칼리금속 산화물, 알칼리토류 산화물, 알루미나 등 광범위의 산화물의 함유량에 대하여 상세하게 검토를 실시한 결과, 이하의 지견을 얻었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to satisfy these simultaneously for the thermal cycling stability as a parameter of the long-term stable high electric resistance property at high temperature of high zirconia casting refractory, the stability to the repetition of temperature rise and temperature fall, and the peeling at the time of temperature rise, The content of a wide range of oxides such as alkali metal oxides, alkaline earth oxides, and alumina was examined in detail, and the following findings were obtained.

고지르코니아 주조 내화물중에 차지하는 유리상의 양은 소량이지만, 유리상을 구성하는 성분의 종류나 양이, 서로 영향을 미쳐, 고지르코니아 주조 내화물의 특성에 대해서, 유리상은 매우 큰 영향을 가진다.The amount of the glass phase in the high zirconia cast refractory is small, but the type and amount of the components constituting the glass phase influence each other, and the glass phase has a great influence on the properties of the high zirconia cast refractory.

즉, 고지르코니아 주조 내화물에 있어서, 고온에서의 전기저항을 향상시키기 위해서, 이온 반경이 작은 Na의 산화물인 Na2O를 종래보다 현저하게 저감하는 것이 필요하다. 그러나, 단순히 Na2O를 저감한 것만으로는, 열사이클 안정성, 온도상승시의 박리의 방지를 만족할 수 없다. 따라서, 특히 Al2O3, K2O, BaO, SrO, CaO에 대해서, 이들을 적정한 범위에서 첨가함으로써, 고온에 있어서의 장시간 안정된 고전기저항, 열사이클 안정성, 온도상승시의 박리 방지를 동시에 만족할 수 있는 것을 발견하였다.That is, in the high zirconia cast refractories, it is necessary to significantly reduce Na 2 O, which is an oxide of Na having a small ion radius, in order to improve the electrical resistance at high temperature. However, simply reducing Na 2 O cannot satisfy thermal cycle stability and prevention of peeling at the time of temperature rise. Therefore, especially for Al 2 O 3 , K 2 O, BaO, SrO, and CaO, by adding them in an appropriate range, it is possible to simultaneously satisfy long-term stable high electric resistance, high temperature cycle stability, and preventing peeling at elevated temperatures at high temperatures. I found that.

한편, 고지르코니아 주조 내화물의 제품 표면에는, 잔류 응력이, 제조 공정의 주조, 서냉의 과정에서 발생한다. 따라서, 잔류 응력은 사용하는 주형의 종류나 서냉속도에 의해서 큰 영향을 받는다.On the other hand, residual stress occurs on the surface of the product of the high zirconia casting refractory in the process of casting and slow cooling of a manufacturing process. Therefore, the residual stress is greatly influenced by the type of mold used and the slow cooling rate.

그러나, 주조와 서냉의 조건을 조정한 것만으로는, 잔류 응력의 종류나 크기를 정확하게 제어할 수 없다. 즉, 주조 조건이나 서냉조건이 동일하여도, 조성이 다르면, 잔류 응력으로서 압축 응력을 가진 것과, 인장 응력을 가진 것이 존재한다.However, only by adjusting the conditions of casting and slow cooling, the kind and magnitude | size of residual stress cannot be controlled correctly. That is, even if casting conditions and slow cooling conditions are the same, if composition differs, what has a compressive stress as a residual stress and what has a tensile stress exists.

그리고, 잔류 응력과 고지르코니아 주조 내화물의 유리상의 열적 특성에 주목하여 예의 연구한 결과, 고지르코니아 주조 내화물의 열간 굴곡강도 측정시의 파괴 상태의 변화 온도(1)와, 고지르코니아 주조 내화물의 유리상과 동일한 조성의 유리의 유리 전이점(Tg)(2)은, 잔류 응력과 밀접한 관계가 있으며, 이들 (1) 혹은 (2)을 제어함으로써, 온도상승시에 박리를 일으키지 않는 고지르코니아 주조 내화물을 제조할 수 있는 것을 발견하였다. As a result of intensive studies focusing on the residual stress and the thermal properties of the high zirconia cast refractory glass, the temperature of the fracture state (1) and the glass phase of the high zirconia cast refractory The glass transition point (Tg) (2) of the glass of the same composition is closely related to the residual stress, and by controlling these (1) or (2), it is possible to produce a high zirconia cast refractory material that does not cause peeling at the temperature rise. I found it possible.

고지르코니아 주조 내화물은, 열간 굴곡강도 측정에 관해서, 굴곡강도가 실온과 거의 같은 저온역과, 굴곡강도가 극단적으로 저하되어 있는 고온역에 있어서, 파괴의 형태가 다르다. 저온역에서는, 취성 파괴가 현저하고, 부드러운 파면을 형성하고, 고온역에서는, 입계의 유리상의 연화, 혹은 유동에 의해서 파괴가 소성변형을 수반하는 파괴의 형태로 변화하여, 끝이 잘게 갈라진것과 같은 파면을 나타낸다. 그리고, 유리상의 유리 전이점 이상에서는, 소성변형을 수반하는 파괴에 의해, 급격하게 강도가 저하한다.The high zirconia cast refractory has a different form of fracture in the low temperature range where the flexural strength is almost the same as the room temperature and the high temperature region where the flexural strength is extremely reduced with respect to hot bending strength measurement. In the low temperature region, brittle fracture is remarkable, and a soft wavefront is formed. In the high temperature region, the softening or flow of the grain boundary causes the fracture to change in the form of fracture accompanied by plastic deformation, resulting in a cracked tip. It shows a wavefront. And above the glass transition point of glass form, strength falls rapidly by the destruction with plastic deformation.

[실시예][Example]

도 1은, 본 발명의 범위내의 실시예 4(표 1)와 본 발명의 범위 외의 비교예 4(표 2)의 열간 굴곡강도를 나타내고 있다. 실시예 4의 취성 파괴로부터 소성변형을 수반하는 파괴의 변화점은, 굴곡강도 60MPa , 변화 온도 875℃이며, 본 발명의 범위에 포함된다. 이 샘플의 600℃이하의 저온역의 강도는, 122×10-2MPa이고, 1300℃ 이상의 고온역의 강도는 2×10-2MPa이다. 이들 중간의 강도는, (122-2)÷2= 60MPa가 되며, 그 굴곡강도에 상당하는 온도는, 875℃이고, 실측치와 거의 같다.1 shows the hot bending strength of Example 4 (Table 1) within the scope of the present invention and Comparative Example 4 (Table 2) outside the scope of the present invention. The change point of the breakage accompanied by plastic deformation from the brittle fracture of Example 4 is a bending strength of 60 MPa and a change temperature of 875 ° C, and is included in the scope of the present invention. The intensity | strength of the low temperature area below 600 degreeC of this sample is 122x10 <-2> MPa, and the intensity | strength of the high temperature area of 1300 degreeC or more is 2x10 <-2> MPa. These intermediate strengths are (122-2) ÷ 2 = 60 MPa, and the temperature corresponding to the bending strength is 875 ° C, which is almost the same as the measured value.

또한, 비교예 4의 굴곡강도의 변화 온도는 800℃이고, 본 발명의 범위외이다.In addition, the change temperature of the bending strength of the comparative example 4 is 800 degreeC, and is outside the scope of the present invention.

비교예 4의 중간 강도, 즉 (107-7)÷2=50MPa에 상당하는 온도는, 810℃이지만, 거의 실측의 변화 온도와 같다.The temperature equivalent to the intermediate intensity of Comparative Example 4, that is, (107-7) ÷ 2 = 50 MPa is 810 ° C, but is almost the same as the measured change temperature.

이와 같이, 열간 굴곡강도의 파괴의 형태의 변화 온도는, 굴곡강도의 저온 부분에서의 값과 고온 부분의 값의 중간 강도에 상당하는 온도와 거의 같고, 강도 측정치로부터 파괴의 형태의 변화 온도를 추정하는 것도 가능하다.In this way, the change temperature of the fracture form of hot bending strength is approximately equal to the temperature corresponding to the intermediate strength of the value at the low temperature portion and the value of the high temperature portion of the bending strength, and the change temperature of the fracture form is estimated from the strength measurement. It is also possible.

또한, 도 1에 나타낸 샘플의 유리상의 정량 분석을 EPMA(X선 마이크로 애널라이저)로 실시하였다. 얻어진 분석치와 동일조성의 유리가 되도록 시약을 배합하고, 이 배합물을 백금 도가니내에서 가열 용융하여, 유리상 고체화물을 작성하였다. 이 유리의 유리 전이점(Tg)을 열팽창 측정계로 측정하였다. 그 결과, 실시예 4의 Tg는, 890℃이며, 비교예 4의 Tg는, 810℃였다.In addition, the quantitative analysis of the glass phase of the sample shown in FIG. 1 was performed with EPMA (X-ray microanalyzer). Reagents were blended to obtain a glass of the same composition as the obtained analytical value, and the blend was heated and melted in a platinum crucible to prepare a glassy solid. The glass transition point (Tg) of this glass was measured with the thermal expansion meter. As a result, Tg of Example 4 was 890 degreeC, and Tg of Comparative Example 4 was 810 degreeC.

유리 전이점(Tg)으로의 유리의 점도는, 1013∼1015포이즈 정도이고, 그 이상의 온도에서는, 점도는 온도의 상승에 따라서 저하하여, 유리는 유동성을 가지게 된다.The viscosity of the glass to the glass transition point (Tg) is about 10 13 to 10 15 poise, and at a temperature higher than that, the viscosity decreases as the temperature increases, and the glass has fluidity.

따라서, 유리 전이점(Tg)이 높은 것은, 고온에서도 유리의 점성이 높은 것을 의미하고 있다.Therefore, high glass transition point (Tg) means that the viscosity of glass is high even at high temperature.

또한, 고지르코니아 주조 내화물에 함유되는 산화물 중에서, 가장 SiO2 유리의 유리 전이점을 저하시키는 것은 Na2O이다. 따라서, Na2O 함유량에 의해 유리 전이점도 어느 정도 추정이 가능하게 된다.In addition, among the oxides contained in the high zirconia cast refractories, Na 2 O is the most reducing glass transition point of the SiO 2 glass. Accordingly, it is the glass transition can be estimated viscosity to some extent by the Na 2 O content.

고지르코니아 주조 내화물의 주조로부터 냉각까지의 과정에 있어서, 발생하는 잔류 응력과 유리상의 관계는, 다음과 같이 추정된다.In the process from the casting to the cooling of the high zirconia cast refractory, the relationship between the residual stress and the glass phase generated is estimated as follows.

고지르코니아 주조 내화물의 외층은, 응고가 완료하고 있고, 내층이 지금부터 응고하기 시작하는 경우를 고려한다. 냉각 과정에 있어서의 지르코니아 결정의 변태온도(약 1000℃) 부근에서 유리상의 점도가 낮고, 충분한 유동성이 있는 경우는, 지르코니아결정의 변태에 의해 발생하는 응력은, 유리의 유동에 의해 완화된다. 따라서, 지르코니아결정의 변태에 의한 응력은 주괴의 잔류 응력에 영향을 주지 않는다. 이 경우, 냉각이 더 진행하여, 내층이 유동성을 잃고 나서, 외층과 내층의 온도차에 근거한 열응력이 축적되어 나가는 것에 의해, 잔류 응력이 생성한다. 그 결과, 고지르코니아 주조 내화물의 표면의 잔류 응력은 압축 응력이 된다.The outer layer of the high zirconia cast refractory material considers the case where solidification is completed and an inner layer starts to solidify from now on. When the viscosity of the glass phase is low and there is sufficient fluidity near the transformation temperature (about 1000 ° C) of the zirconia crystal in the cooling process, the stress generated by the transformation of the zirconia crystal is relaxed by the flow of the glass. Therefore, the stress due to the transformation of the zirconia crystal does not affect the residual stress of the ingot. In this case, cooling further advances, and after the inner layer loses fluidity, the thermal stress based on the temperature difference between the outer layer and the inner layer accumulates, thereby generating residual stress. As a result, the residual stress on the surface of the high zirconia cast refractory becomes a compressive stress.

한편, 냉각 과정에 있어서의 지르코니아 결정의 변태온도 부근에서 유리상의 점도가 높고, 충분한 유동성이 없는 경우는, 지르코니아 결정의 변태에 의해 발생하는 응력은, 충분히 완화되지 않고, 내층에는 압축 응력이 발생하고, 외층에는 인장 응력이 발생한다. 이 경우, 냉각이 더 진행되어 나가, 내층과 외층의 온도차에 근거한 열응력과 상술의 지르코니아결정의 변태시에 발생하는 응력과의 합계가 잔 류 응력이 된다. 그 결과, 고지르코니아 주조 내화물의 표면의 잔류 응력은, 유리상의 점성이 낮은 경우보다도, 작은 압축 응력이나 인장 응력이 된다.On the other hand, when the glass phase viscosity is high near the transformation temperature of the zirconia crystal in the cooling process and there is not sufficient fluidity, the stress generated by the transformation of the zirconia crystal is not sufficiently relaxed, and compressive stress is generated in the inner layer. In the outer layer, tensile stress occurs. In this case, cooling further advances, and the sum of the thermal stress based on the temperature difference between the inner layer and the outer layer and the stress generated at the transformation of the zirconia crystal described above becomes the residual stress. As a result, the residual stress on the surface of the high zirconia cast refractory becomes smaller compressive stress or tensile stress than when the glassy viscosity is low.

즉, 열간 굴곡강도 측정에 있어서 파괴의 형태의 변화 온도와 유리 전이점(Tg)이, 각각 800℃, 810℃정도이면, 고지르코니아 주조 내화물의 유리상의 1000℃ 부근의 점도는 낮고, 제품의 표면의 잔류 응력은, 압축 응력이 되어, 본 발명의 적정 범위 외의 잔류 응력이 된다.That is, in the hot bending strength measurement, if the change temperature and the glass transition point (Tg) of the form of fracture are about 800 ° C. and about 810 ° C., respectively, the viscosity near the glass phase of the high zirconia cast refractory is 1000 ° C., and the surface of the product is low. The residual stress of becomes a compressive stress and becomes a residual stress outside the appropriate range of the present invention.

한편, 열간 굴곡강도 측정에 있어서 파괴의 형태의 변화점과 유리 전이점(Tg)이, 각각 875℃, 890℃ 정도이면, 후에 게재되는 표 1, 2로부터도 명백하듯이, 고지르코니아 주조 내화물중의 유리상의 1000℃ 부근의 점도가 높고, 제품의 표면의 잔류 응력은, 인장 응력이 되어, 본 발명의 적정 범위내의 잔류 응력이 된다.On the other hand, when the change point and the glass transition point (Tg) of the form of fracture in hot bending strength measurement are about 875 ° C and 890 ° C, respectively, as is apparent from Tables 1 and 2, which will be published later, in the high zirconia cast refractory body The viscosity near 1000 degreeC of the glassy phase of a glass is high, and the residual stress of the surface of a product turns into tensile stress, and becomes a residual stress within the appropriate range of this invention.

이와 같이, 유리상의 점도(특히 1000℃ 부근의 유리상의 점도)에 관련한 특성을 제어함으로써, 고지르코니아 주조 내화물의 잔류 응력을 컨트롤할 수 있다.In this way, by controlling the characteristics related to the viscosity of the glass phase (particularly, the viscosity of the glass phase around 1000 ° C.), the residual stress of the high zirconia cast refractory can be controlled.

본 발명에서는, 열간 굴곡강도 측정에 있어서의 파괴의 형태가 변화하는 온도 및 유리 전이점에 주목했지만, 다른 열적 특성의 지표, 예를 들면, 왜점(歪點) 등에 주목하는 것도, 본 발명의 범위에 포함된다.In the present invention, attention has been paid to the temperature and the glass transition point at which the form of fracture in the hot bending strength measurement changes, but to pay attention to the indicators of other thermal properties, for example, strain points, the scope of the present invention. Included in

또한, 고지르코니아 주조 내화물은, 지르코니아 결정과 유리상의 혼합체이다.The high zirconia cast refractory is a mixture of zirconia crystal and glass phase.

그리고, 지르코니아의 전기저항은, 유리상의 주성분인 실리카에 비해 현저하게 낮다.And the electrical resistance of zirconia is remarkably low compared with the silica which is a main component of a glass phase.

따라서, 고지르코니아 주조 내화물의 전기저항을 올리기 위해서는, 고지르코니아 주조 내화물중의 유리상의 양을 증가하거나, 혹은, 유리상을 고전기저항인 고순도 실리카 유리 조성에 접근하는 것이 필요하다.Therefore, in order to increase the electrical resistance of the high zirconia cast refractory, it is necessary to increase the amount of the glass phase in the high zirconia cast refractory or approach the glass phase to a high purity silica glass composition having high electrical resistance.

유리상의 양은 지르코니아량과 상반되어 있으며, 내침식성 면에서 SiO2의 상한은 10중량%로 제한된다.The amount of glass phase is opposite to the amount of zirconia, and the upper limit of SiO 2 in terms of corrosion resistance is limited to 10% by weight.

또한, 유리상의 고전기저항화를 위해서는, 이온 반경이 작은 알칼리 이온, 특히 Na2O를 될 수 있는 한 줄인다. 그 결과, 유리상의 유리 전이점(Tg)이 증가하고, 전기저항도 증가한다.In addition, in order to reduce the high electric resistance of the glass phase, alkali ions having a small ion radius, particularly Na 2 O, are reduced as much as possible. As a result, the glass transition point Tg of the glass phase increases, and the electrical resistance also increases.

예를 들면, Na2O와 SiO2의 몰비 1:2의 유리인 Na2Si2O5의 Tg는 732℃이지만, Na2O를 함유하지 않는 SiO2의 Tg는 1463℃가 되어, 전기저항도 현격히 증가한다.For example, the Tg of Na 2 Si 2 O 5 , which is a glass having a molar ratio 1: 2 of Na 2 O and SiO 2 , is 732 ° C., but the Tg of SiO 2 that does not contain Na 2 O is 1463 ° C., and thus the electrical resistance Also increases significantly.

그러나, 단지 단순하게 Na2O를 줄였을 경우는, 유리 전이점 Tg 및 전기저항은 증가하지만, 제품 제조시의 크랙이나 열사이클 테스트 후의 지르콘의 생성에 의한 잔존 체적 팽창율의 증가나 열인상시에 발생하는 크랙을 방지하기 위한 잔류 응력의 적정화를, 동시에 만족시킬 수가 없다.However, if the Na 2 O is simply reduced, the glass transition point Tg and the electrical resistance increase, but the increase in the residual volume expansion rate or the thermal increase due to the formation of cracks during the product manufacture or the formation of zircon after the thermal cycle test occurs. Adequacy of residual stress for preventing cracks cannot be satisfied at the same time.

따라서, 전기저항에 강한 영향을 주는 Na2O 함유량을 최저량으로 제한하고, 또한, 제조시의 크랙 방지에 필요한 B2O3나 유리의 안정화에 중요한 A12O3, BaO, CaO, Y2O3, SrO 등의 함유량의 적정 범위를 예의 연구하여 구명하는 것에 의해 고전기저항화하는 것이 가능하게 되었다.Therefore, the Na 2 O content, which has a strong effect on the electrical resistance, is limited to the minimum amount, and A1 2 O 3 , BaO, CaO, Y 2 , which are important for stabilization of B 2 O 3 or glass necessary for crack prevention during manufacturing, are required. O 3, it has become possible that high electrical resistance by nine people intensive studies by the appropriate range of the content, such as SrO.

도 2는, 표 1의 실시예 4와 표 2의 비교예 9의 1500℃ 유지시의 전기저항의 시간 경과에 따른 변화를 나타내고 있다.FIG. 2 shows the change over time of the electrical resistance during the holding at 1500 ° C. of Example 4 in Table 1 and Comparative Example 9 in Table 2. FIG.

도 2에 있어서, 실시예 4의 전기저항은 안정적이지만, 비교예 9의 전기저항은 시간의 경과와 함께 증가하고 있다.In FIG. 2, the electrical resistance of Example 4 is stable, but the electrical resistance of Comparative Example 9 increases with time.

도 3은, 1500℃ 12시간 유지후의 실시예 4의 현미경 사진이다. 입상의 지르코니아 결정의 입계에 유리상이 관찰된다. 진한 색으로 가늘고 길게 보이는 부분이 유리상이다.3 is a micrograph of Example 4 after holding at 1500 ° C. for 12 hours. A glass phase is observed at the grain boundary of the granular zirconia crystal. The dark, thin, long-looking part is glassy.

도 4는, 1500℃, 12시간 유지 후의 비교예 9의 현미경 사진이다. 입상의 지르코니아 결정의 입계의 유리상에 지르콘이 작은 입상 결정이 점으로 존재하고 있는 것을 알 수 있다.4 is a photomicrograph of Comparative Example 9 after holding at 1500 ° C. for 12 hours. It can be seen that a small zircon granular crystal exists as a point on the grain boundary of the granular zirconia crystal.

실시예 4는, 1500℃, 12시간 유지 후에도 지르콘의 생성이 없고, 전기저항치가 안정되어 있다.In Example 4, even after holding at 1500 ° C. for 12 hours, no zircon was produced, and the electrical resistance value was stable.

그러나, 비교예 9는, SiO2함유량이 많기 때문에, 1500℃ 온도상승시의 전기저항이 높고, 시간의 경과와 함께 유리상으로부터 지르콘이 생성하므로, 전기저항이 더 증가하고 있다. 비교예 9는, 전기저항은 높지만, 지르콘이 생성하기 쉽고 열사이클 테스트 후, 샘플이 분말화하였다.However, in Comparative Example 9, since the SiO 2 content is high, the electrical resistance at the time of 1500 degreeC temperature rise is high, and since zircon is produced | generated from a glass phase with time, electrical resistance is further increasing. In Comparative Example 9, the electrical resistance was high, but zircon was easily produced, and the sample was powdered after the thermal cycle test.

실시예 4는, 전기저항의 안정성이 있고, 열사이클 테스트 후, 잔존 체적 팽창율도 작으며, 지르콘의 생성도 없었다.In Example 4, the electrical resistance was stable, after the thermal cycle test, the residual volume expansion ratio was small, and no zircon was produced.

다음에, 본 발명의 고지르코니아 주조 내화물의 각 성분에 대하여 설명한다.Next, each component of the high zirconia casting refractory body of this invention is demonstrated.

ZrO2의 함유량은, 87중량% 이상 96중량% 이하이다. 보다 바람직하게는, 88중량% 이상 96중량% 이하이다. ZrO2는 87중량%보다 적으면 내식성이 떨어지고, 96중량%보다 많으면 다른 성분과의 밸런스가 무너져 내화물에 균열이 발생하기 쉬워진다.The content of ZrO 2 is not less than 87% by weight to 96% by weight or less. More preferably, they are 88 weight% or more and 96 weight% or less. If the amount of ZrO 2 is less than 87% by weight, the corrosion resistance is inferior. If the amount of ZrO 2 is more than 96% by weight, the balance with other components is broken, and cracks are likely to occur in the refractory.

SiO2의 함유량은, 3중량% 이상 10중량% 이하이다. 보다 바람직하게는, 3중량% 이상 9중량% 이하이다.The content of SiO 2 is not less than 3% by weight of 10% or less. More preferably, they are 3 weight% or more and 9 weight% or less.

3중량%보다 적으면 내화물중에 충분한 유리상이 형성되기 어려워진다. 실리카가 많을수록 전기저항을 향상시킬 수 있지만, 10중량%보다 많으면 내화물의 용융 유리에 대한 내식성이 떨어지는 동시에, 고온하에서 내화물로부터 유리상의 스며나옴이 증가한다.Less than 3% by weight makes it difficult to form a sufficient glass phase in the refractory. The more silica, the more the electrical resistance can be improved, but more than 10% by weight of the refractory to the molten glass of the refractory, while at the same time increasing the oozing out of the refractory from the refractory under high temperature.

B2O3의 함유량은, 0.1중량% 이상 1.0중량% 이하이다. 더 바람직하게는, 0.1중량% 이상 0.7중량% 이하이다. B2O3이 0.1중량%보다 적으면 제품을 만들 때에 찢어져 균열이 발생하는 것을 방지할 수 없다. 1.0중량%보다 많으면 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창이 20% 가까이 되는 동시에, 인장 응력이 커져, 100×300×300mm의 고지르코니아 주조 내화물의 한 면을 전기로로 가열하는 편면 가열 테스트에서 균열이 발생한다.The content of B 2 O 3, is at least 0.1% by weight 1.0% by weight or less. More preferably, they are 0.1 weight% or more and 0.7 weight% or less. When B 2 O 3 is less than 0.1% by weight, it is not possible to prevent the occurrence of cracking due to tearing when producing the product. If it is more than 1.0% by weight, the residual volume expansion after the thermal cycle test is close to 20%, and the tensile stress increases, and cracking occurs in a one-sided heating test in which one side of the high zirconia cast refractory of 100 × 300 × 300 mm is heated by an electric furnace. .

Al2O3의 함유량은 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만이다. Al2O3은 배합 조성의 용해물의 유동성을 향상시켜 주조하기 쉽게 하는 동시에, 내화물중의 ZrO2가 유리상 에 용해하는 것을 억제하여 유리중에 지르콘을 생성시키지 않는 효과가 있다.The content of Al 2 O 3 is less than 0.8% by weight 0.1% by weight or more. Al 2 O 3 has the effect of improving the fluidity of the melt of the blended composition, making it easier to cast, and suppressing the dissolution of ZrO 2 in the refractory in the glass phase, thereby not producing zircon in the glass.

Al2O3의 함유량은 0.1중량%보다 적으면 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율이 30% 정도가 되어, 내화물의 열사이클 안정성이 떨어진다. 0.8중량% 이상에서는 열사이클 안정성은 향상하지만, 전기저항이 현저하게 저하해 버린다.If the content of Al 2 O 3 is less than 0.1% by weight, the residual volume expansion ratio after the heat cycle test is about 30%, resulting in poor thermal cycle stability of the refractory. At 0.8% by weight or more, the thermal cycle stability is improved, but the electrical resistance is remarkably lowered.

또한, Al2O3은 고지르코니아 주조 내화물의 표면의 압축 응력을 증가시키는 효과가 있다.In addition, Al 2 O 3 has the effect of increasing the compressive stress of the surface of the high zirconia cast refractory.

Na2O의 함유량은 0.05중량% 미만이다. 더 바람직하게는 0.04중량% 미만이다. 0.05중량% 이상에서는 내화물의 전기저항이 급격하게 저하한다. 또한, Na2O는 유리상의 유리 전이점 온도(Tg)를 급격하게 저하시키는 효과가 있는 동시에, 내화물의 압축 응력을 증가시키는 효과가 있다.The content of Na 2 O is less than 0.05% by weight. More preferably less than 0.04% by weight. At 0.05% by weight or more, the electrical resistance of the refractory drops rapidly. In addition, Na 2 O has an effect of rapidly lowering the glass transition point temperature (Tg) of the glass phase and an effect of increasing the compressive stress of the refractory.

K2O의 함유량은 0.01중량% 이상 0.2중량% 이하이다. 더 바람직하게는, 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하이다. K2O는 Na2O함유량을 제한한 본 발명의 경우는, K2O는 필수 성분이다. K2O가 0.01중량%보다 적으면 (즉, 실질적으로 함유하지 않으면), 열사이클 테스트 후의 내화물의 잔존 체적 팽창율이 매우 크고, 열사이클 안정성이 떨어진다. 0.2중량%보다 많으면 내화물의 전기저항이 불충분해진다.The content of K 2 O is 0.01 wt% or more and 0.2% or less. More preferably, they are 0.01 weight% or more and 0.15 weight% or less. K 2 O in the case of the present invention limit the Na 2 O content is, K 2 O is an essential component. If K 2 O is less than 0.01% by weight (that is, substantially free), the residual volume expansion rate of the refractory after the heat cycle test is very large, and thermal cycle stability is inferior. When more than 0.2 wt%, the electrical resistance of the refractory becomes insufficient.

또한, K2O도 Na2O와 마찬가지로 내화물의 압축 응력을 증가시키는 효과가 있다. In addition, K 2 O, like Na 2 O, has an effect of increasing the compressive stress of the refractory.

BaO는 유리상을 안정화시키는 성분이며, 본 발명에서는 필수의 성분이다. BaO is a component which stabilizes a glass phase, and is an essential component in this invention.

BaO의 함유량은 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하이다. 0.1중량%보다 적으면 내화물의 열사이클후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클 안정성에 떨어진다. 0.5중량%를 넘으면, 전기저항이 저하하는 동시에, 열사이클후의 잔존 체적 팽창율도 증가하고, 열사이클 안정성이 떨어지게 된다.Content of BaO is 0.1 weight% or more and 0.5 weight% or less. When less than 0.1 weight%, the residual volume expansion rate after the heat cycle of a refractory material is large, and it falls in heat cycle stability. If it exceeds 0.5% by weight, the electrical resistance decreases, and the residual volume expansion ratio after the heat cycle also increases, resulting in poor thermal cycle stability.

SrO의 함유량은, 0.05중량% 미만이다. SrO는, 내화물의 굴상(堀上) 시의 균열을 방지하는 효과가 크지만, 0.05중량% 이상에서는, 내화물의 전기저항이 불충분해진다.Content of SrO is less than 0.05 weight%. SrO has a great effect of preventing cracks in the shape of the refractory, but at 0.05% by weight or more, the electrical resistance of the refractory becomes insufficient.

CaO의 함유량은 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하이다. CaO는 BaO와 마찬가지로, 유리상을 안정화시킨다. CaO는 지르코니아 원료 중에 불순물로서 존재하고, 본 발명에서는 필수 성분이다. The content of CaO is 0.01% by weight or more and 0.15% by weight or less. CaO, like BaO, stabilizes the glass phase. CaO exists as an impurity in a zirconia raw material, and is an essential component in this invention.

CaO가 함유되지 않은 경우는, 인장 응력이 커져, 편면 가열시에 박리가 생긴다. 그러나, 내화물중에 함유되는 CaO가 0.15중량%보다 많아지면, 내화물의 열사이클 가열후의 잔존 체적 팽창율이 커져, 극단적인 경우는 내화물이 분말화한다.When CaO is not contained, tensile stress becomes large and peeling arises at the time of single side heating. However, when the CaO contained in the refractory is more than 0.15% by weight, the residual volume expansion ratio after the heat cycle heating of the refractory becomes large, and in extreme cases, the refractory becomes powdered.

Y2O3의 함유량은 0.05중량% 이상 0.4중량% 이하이다. 더 바람직하게는, 0.05중량% 이상 0.2중량% 이하이다. Y2O3는 지르코니아 원료 중에 불순물로서 존재하고 있다. 그러나, 0.4중량%를 넘으면, 내화물의 열사이클 가열 후의 잔존 체적 팽창율이 커져, 열사이클 안정성이 떨어지는 동시에 전기저항도 저하한다.The content of Y 2 O 3 is at least 0.05% by weight to 0.4% by weight or less. More preferably, they are 0.05 weight% or more and 0.2 weight% or less. Y 2 O 3 exists as an impurity in the zirconia raw material. However, if it exceeds 0.4% by weight, the residual volume expansion ratio after the heat cycle heating of the refractory becomes large, and thermal cycling stability falls, and electrical resistance also falls.

MgO의 함유량은 0.1중량% 이하이다. 더 바람직하게는, 0.05중량% 이하이다. MgO는 지르코니아 원료중의 불순물로서 존재하고 있다. 0.1중량%를 넘으면, 내화 물의 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율이 커져, 열사이클 안정성이 떨어진다.Content of MgO is 0.1 weight% or less. More preferably, it is 0.05 weight% or less. MgO exists as an impurity in zirconia raw materials. When it exceeds 0.1 weight%, the residual volume expansion rate after heat cycle test of refractory becomes large, and thermal cycle stability falls.

Fe2O3과 TiO2의 합계량의 함유량은 0.3중량% 이하이다. Fe2O3과 TiO2는, 원료 중에 불순물로서 존재하지만, 제작시의 분열에 영향을 주므로, 0.3중량% 이하가 바람직하다.The content of the total amount of Fe 2 O 3 and TiO 2 is not more than 0.3% by weight. Fe 2 O 3 and TiO 2 are present as impurities in the raw materials, but it affects the cleavage at the time of production, it is preferably not more than 0.3% by weight.

P2O5와 CuO는 본 발명에서는 실질적으로 함유하지 않는다. P2O5와 CuO는 B2O3과 공존하는 경우는, 저융점 유리를 형성하여, 화학적 내구성을 극단적으로 저하시키는 성질이 있다. 또한, P2O5는, 내화물의 열사이클에 대한 안정성을 현저하게 저하시킨다. 또한, 이들 원료에 의한 흡습성이 크고, 원료에 이용했을 경우, 치밀한 내화물을 만들기 어려운 성질이 있다.P 2 O 5 and CuO are not substantially contained in the present invention. When P 2 O 5 and CuO coexist with B 2 O 3 , there is a property of forming a low melting glass and extremely reducing chemical durability. In addition, P 2 O 5 significantly lowers the stability of the refractory to the heat cycle. Moreover, the hygroscopicity by these raw materials is large, and when used for a raw material, there exists a property which is hard to produce a compact refractory material.

CuO는, 내화물의 분열을 줄이는 점에서 효과가 있지만, 용융 유리를 착색하는 점에서, 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다.CuO is effective in reducing the fragmentation of the refractory, but is preferably substantially free from the point of coloring the molten glass.

본 발명에서는, 실질적으로 함유하지 않는다는 것은, 분석법, 분석 기기의 정도에 따라서 다르지만, 0.01중량% 미만을 말한다.In the present invention, the term "substantially free" means less than 0.01% by weight, depending on the degree of analysis and analytical instruments.

상술한 각 실시예 및 비교예의 고지르코니아 주조 내화물은, 통상의 방법에 의해 만들었다.The high zirconia cast refractory material of each Example and the comparative example mentioned above was created by the conventional method.

즉, 지르콘 샌드를 탈규하여 얻어진 지르코니아 원료에 SiO2, Al2O3, Na2O, B2O3, 그 외의 분말 원료를 소정의 비율로 가하고, 이들을 혼합한 후, 아크 전기로로 용융하고, 준비한 주형으로 주조하여, 알루미나 분말 중에 매몰하여 실온까지 서냉하였다.That is, SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O, B 2 O 3 , and other powder raw materials are added to a zirconia raw material obtained by de-silifying zircon sand in a predetermined ratio, and after mixing them, the molten metal is melted in an arc electric furnace, Casting was carried out to the prepared mold, embedded in alumina powder, and cooled slowly to room temperature.

주형은, 흑연제로, 제품 부분의 치수가 100×300×350mm이고, 그 상부에 바깥치수가 140×235×350mm의 압탕 부분을 일체로 접속한 것을 이용하였다.The mold was made of graphite, and the product part had a dimension of 100 × 300 × 350 mm and integrally connected a hot water part having an external dimension of 140 × 235 × 350 mm to the upper portion thereof.

서냉후, 제품을 알루미나 분말 속에서 꺼내어, 제품 부분을 압탕 부분으로부터 떼어내어 원하는 고지르코니아 주조 내화물을 얻었다. 그때, 외관상의 균열의 유무에 대하여 확인하였다.After slow cooling, the product was taken out of the alumina powder, and the product portion was separated from the hot water portion to obtain a desired high zirconia cast refractory body. At that time, the presence or absence of the appearance crack was confirmed.

실시예 1로부터 실시예 10의 고지르코니아 주조 내화물의 조성 및 특성을 표 1에 나타낸다.Table 1 shows the composition and properties of the high zirconia cast refractory of Example 1 to Example 10.

Figure 112007023119816-pat00001
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또한, 비교예 1에서 15의 고지르코니아 주조 내화물의 조성 및 특성을 표 2에 나타낸다.In addition, the composition and the characteristics of the high zirconia cast refractory of 15 in the comparative example 1 are shown in Table 2.

Figure 112007023119816-pat00002
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표 1과 표 2 중의 각 성분은, 중량% 단위이다. 각 성분의 분석은, K2O, Na2O에 대해서는, 염광법(炎光法), P2O5에 대해서는, 흡광법, 다른 성분에 대해서는, ICP로 실시하였다. 그러나, 본 발명은, 이러한 분석법에 한정되는 것이 아니고, 다른 분석법도 실시할 수 있다.Each component in Table 1 and Table 2 is a weight% unit. For the analysis of the respective components is, K 2 O, Na 2 O, for yeomgwang method (炎光法), P 2 O 5, for the absorption method, the other components was carried out by ICP. However, the present invention is not limited to this analysis method, and other analysis methods can also be performed.

유리 전이점의 측정은, 먼저, 고지르코니아 주조 내화물의 유리상의 분석을 EPMA로 실시하였다. 그리고, 동일 조성의 유리를 백금 도가니 내에서 용해, 냉각하여 만들었다. 그 유리괴를 가공하여, 지름 8mm, 길이 20mm의 샘플로 만들었다. 그리고, 샘플에 하중 5gf를 가하여, 매분 5℃에서 1100℃까지 온도를 올려, 팽창율의 변화점을 Tg로서 측정하였다.The measurement of the glass transition point first performed the glass phase analysis of the high zirconia casting refractory body by EPMA. And the glass of the same composition was melt | dissolved and cooled in the platinum crucible. The glass ingot was processed into a sample having a diameter of 8 mm and a length of 20 mm. Then, a load of 5 gf was applied to the sample, the temperature was raised from 5 ° C. to 1100 ° C. per minute, and the change point of the expansion ratio was measured as Tg.

열간 굴곡강도는, 고지르코니아 주조 내화물을 두께 10×폭 20×길이 100 mm로 잘라내어, 탄화규소 발열체의 전기로 중에서 매분 5℃의 승온속도로 온도를 올리고, 설정온도 도달 후 10분 이상 유지하고, 그 후 굴곡강도를 측정하였다. 샘플수는 각 3개이다.The hot bending strength cuts the high zirconia cast refractory material into thickness 10 x width 20 x length 100 mm, raises the temperature at a heating rate of 5 ° C. per minute in an electric furnace of a silicon carbide heating element, and maintains it for at least 10 minutes after reaching the set temperature. Then, the flexural strength was measured. The number of samples is three each.

잔류 응력의 측정은, 100×300×300mm의 샘플의 표면에 있어서의 6개소의 측정점의 잔류 응력에 대해서, 변형 게이지를 사용한 천공법에 의해 측정하였다.Residual stress was measured by the punching method using a strain gauge about the residual stress of 6 measuring points in the surface of a sample of 100x300x300mm.

이 측정법은, 고메다니무(米谷茂) 저서 '잔류 응력의 발생과 대책'[양현당(養賢堂) 발행]에 기재된 SOET, VANCROMBURGGE법에 근거하고 있다. 먼저, 샘플의 300×300mm의 1면을 표면으로부터 약 3mm연마하였다. 연마한 면을 관찰하여, 변형 게이지를 접착하는 데에 지장이 되는 기공에 에폭시수지를 충전하여, 평활한 면으로 하였다.This measuring method is based on the SOET and VANCROMBURGGE methods described in Komedanimu's book, `` Generation and Countermeasures of Residual Stresses '' issued by Yang Hyundang. First, one surface of 300 x 300 mm of the sample was polished about 3 mm from the surface. The polished surface was observed, and the epoxy resin was filled in pores which interfered with bonding the strain gauge to obtain a smooth surface.

다음에, 이 평활한 면에 측정점 1부분에 대하여 3매의 변형 게이지[쿄와 전업(電業) 제품 스트레인 게이지]를 에폭시수지로 붙였다. 변형 게이지는, 고지르코니아 주조 내화물의 열팽창율에 알맞은 자기(自己) 온도 보증형 게이지를 이용하여, 측정기와는 3선식 결선법(3線式 結線法)으로 선을 연결한다. 자기 온도 보증형 게이지는, 측정 시료의 온도 변화에 의한 겉보기 변형을 저감하므로 측정 오차를 줄일 수 있다. 또한, 3선식 결선법은, 종래 사용되고 있던 2선식 결선법에 비해 리드선의 온도 변화에 의한 겉보기 변형을 제거할 수 있으므로 바람직하다. 이 변형 게이지는 장방형이며, 이 길이 방향의 중심선이 서로 120도의 각도가 되도록 붙였다. 그리고, 이 중심선이 교차하는 위치에, 직경 25mm의 관통하는 구멍을 뚫는 것에 의해 생기는 변형을 측정기(쿄와 전업 제품 UCAM-20A)로 측정하고, 그 값을 이용하여 로제트 해석에 의해 잔류 응력을 산출하였다. 잔류 응력이, 인장 응력의 경우는 양의 수(정수)이며, 압축 응력의 경우는, 음의 수로 나타낸다. 음의 숫자가 클수록 압축 응력이 크다.Next, three strain gauges (Kyowa Electric Strain Gages) were attached to this smooth surface with one portion of the measuring point by epoxy resin. The strain gauge uses a self-temperature-guaranteed gauge suitable for the thermal expansion rate of high zirconia casting refractory, and connects a line with a measuring device by a 3-wire connection method. Since the self temperature guarantee type gauge reduces the apparent deformation caused by the temperature change of the measurement sample, the measurement error can be reduced. In addition, the three-wire connection method is preferable because the apparent deformation caused by the temperature change of the lead wire can be removed as compared with the two-wire connection method conventionally used. This strain gauge was rectangular, and affixed so that the center line of this longitudinal direction might be angle | corner of 120 degree mutually. And the strain which arises by making a 25 mm diameter penetrating hole at the position where this centerline crosses is measured with a measuring instrument (UCAM-20A manufactured by Kyowa Electric Co., Ltd.), and a residual stress is computed by rosette analysis using the value. It was. Residual stress is a positive number (integer) in the case of tensile stress, and a negative number in the case of compressive stress. The larger the negative number, the greater the compressive stress.

편면 가열 시험은, 100×300×300mm의 샘플을 전기로에 300×300mm의 면이 노내, 반대측은 외부 공기에 접하도록 설치하였다. 샘플을 매분 100℃에서 1000℃까지 온도를 상승시켜, 온도 상승시의 균열의 유무에 대하여 측정하였다.In the single-sided heating test, a sample of 100 × 300 × 300 mm was installed in an electric furnace so that a surface of 300 × 300 mm was in the furnace and the opposite side was in contact with outside air. The temperature was raised from 100 degreeC to 1000 degreeC every minute, and it measured about the presence or absence of the crack at the time of temperature rise.

열사이클 안정성은, 100×300×300mm의 샘플의 바닥부로부터 50×50×50mm의 샘플을 잘라냈다. 샘플을 전기로 내에 삽입하여, 매분 3℃로 800℃로 온도상승시켜 1시간 유지한다. 그 후, 매분 3℃로 1200℃까지 온도를 상승시켜, 1시간 유지한다. 그 후, 800℃까지 매분 3℃로 냉각한다. 그 후, 이 800℃와 1200℃의 열사이클을 45회 반복하여, 서냉후, 균열이나 분말화의 유무를 관찰하였다. 계속해서 열사이클 테스트 전후의 체적 변화를 측정하여, 잔존 체적 팽창율을 산출하였다.The thermal cycle stability cut out the 50x50x50mm sample from the bottom part of the 100x300x300mm sample. The sample is inserted into an electric furnace, and the temperature is raised to 800 ° C. at 3 ° C. per minute and maintained for 1 hour. Thereafter, the temperature is increased to 3 ° C. at 1200 ° C. per minute and maintained for 1 hour. Then, it cools to 3 degreeC every minute to 800 degreeC. Then, this 800 degreeC and 1200 degreeC heat cycles were repeated 45 times, and after slow cooling, the presence or absence of the crack and powdering was observed. Subsequently, the volume change before and after the heat cycle test was measured, and the remaining volume expansion ratio was calculated.

또한, 열사이클 테스트에서 잔존 체적 팽창율이 10%를 넘으면, 지르콘이 생성하고 있다. 그리고, 잔존 체적 팽창율이 클수록 지르콘의 생성량도 많다. 열사이클 테스트로 잔존 체적 팽창율이 10%를 넘어 지르콘이 생성한 표 2의 비교예에서는, 전기저항 측정치는, 도 2의 비교예 9와 마찬가지로 시간과 함께 증가하고, 시간 경과에 따른 변화의 안정성이 떨어지고 있다.In addition, zircon is produced when the residual volume expansion ratio exceeds 10% in the thermal cycle test. And, the larger the residual volume expansion rate, the larger the amount of zircon produced. In the comparative example of Table 2 in which zircon generated the residual volume expansion ratio exceeding 10% by the thermal cycle test, the electrical resistance measurement value increased with time as in Comparative Example 9 of FIG. 2, and the stability of the change over time was improved. Falling.

전기저항은, JISR1650-2에 준한 4단자법에 의해 측정하였다. 샘플로부터, 19mm지름의 드릴 코어를 채취하여, 길이 30mm로 절단한다. 양단부로부터 5mm 부분의 표면에 홈을 새겨 가공한 후, 초음파 세정하고, 건조기로 건조하였다. 건조 후, 백금판을 샘플의 양단에 설치하고, 홈 부분에는 백금선을 감아 단자로 하여, 교류 60Hz의 함수발생기(Function Generator)로부터 일정 전압을 발생시켜, 샘플과, 샘플과 동일한 정도의 저항으로 설정한 표준 저항에 걸리는 전압을 측정하여, 얻어진 전압치로부터 샘플의 전기저항치를 구하였다. 측정은, 온도상승 속도 매분 4℃로 1500℃까지 온도상승시켜, 12시간 유지하여 실시하였다. 1500℃ 도달했을 때의 전기저항치를 측정하고, 계속해서 12시간 유지 후의 전기저항치가 안정된 값인 것을 확인하였다. 그리고, 12시간 유지 후의 전기저항 측정치를 1500℃의 전기저항치로서 구하였다.Electrical resistance was measured by the 4-terminal method according to JISR1650-2. From the sample, a 19 mm diameter drill core is taken out and cut into lengths of 30 mm. The grooves were carved into the surface of the 5 mm portion from both ends, and then ultrasonically cleaned and dried with a drier. After drying, a platinum plate is installed at both ends of the sample, and a platinum wire is wound around the groove to serve as a terminal, and a constant voltage is generated from a 60 Hz AC function generator to set the sample and the same resistance as the sample. The voltage across one standard resistor was measured, and the electrical resistance value of the sample was obtained from the obtained voltage value. The measurement was performed by raising the temperature to 1500 ° C. at a temperature increase rate of 4 ° C. per minute and maintaining it for 12 hours. The electrical resistance value when it reached 1500 degreeC was measured, and it confirmed that the electrical resistance value after holding for 12 hours was a stable value continuously. And the electrical resistance measurement value after 12-hour hold was calculated | required as electrical resistance value of 1500 degreeC.

표 1에 나타내는 실시예 1로부터 실시예 10은 본 발명의 범위 내이다.Example 1 to Example 10 shown in Table 1 are in the scope of the present invention.

표 2에 나타내는 비교예 1은, 상술한 WO2005/068393호에 기재된 발명의 실시예에 대응하고 있다. 통상, 지르코니아 원료에는, 불순물로서 Y2O3이 0.1중량% 정도 함유되어 있다. WO2005/068393호에서는, BaO나 K2O에 대한 기재는 분명하지 않지만, WO2005/068393호의 실시예의 분석치의 합계량과 Y2O3 함유량을 고려하면, 이들 제품에는, K2O나 BaO는 함유되지 않게 된다.Comparative Example 1 shown in Table 2 corresponds to the examples of the invention described in WO2005 / 068393. In general, the zirconia material, a Y 2 O 3 is contained about 0.1% by weight as an impurity. In WO2005 / 068393, the description of BaO and K 2 O is not clear, but considering the total amount and the Y 2 O 3 content of the analytical value of the example of WO2005 / 068393, these products do not contain K 2 O or BaO. Will not.

비교예 1에서는 Na2O는 적지만, Al2O3이 많기 때문에, 전기저항이 불충분하였다.In Comparative Example 1, Na 2 O was small, but Al 2 O 3 was large, resulting in insufficient electrical resistance.

또한, Na2O가 적고, 또한, K2O나 BaO가 함유되지 않기 때문에, 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Further, Na 2 O is small, Moreover, since K 2 O and BaO are not contained, a large residual volume expansion coefficient after the thermal cycle test, it lacks stability with respect to heat cycle.

비교예 2는, Al2O3, B2O3이 적은 예이다. 제조시에 균열이 발생하고 있었다. 전기저항은 높지만, 열사이클 테스트 후에 균열이 발생하여 분말화하고 있었다.Comparative Example 2 is an example in which Al 2 O 3 and B 2 O 3 are few. A crack occurred at the time of manufacture. The electrical resistance was high, but cracks occurred and powdered after the thermal cycle test.

비교예 3은, A12O3, Na2O가 많고 B2O3이 적은 경우이다. 제조시에 균열이 발생하고 있었다. 또한, 열사이클 테스트의 안정성은 있지만, 전기저항이 낮다.Comparative Example 3 is a case where there are many A1 2 O 3 , Na 2 O and there are few B 2 O 3 . A crack occurred at the time of manufacture. In addition, there is stability of the thermal cycle test, but the electrical resistance is low.

비교예 4는, Na2O, B2O3이 많은 경우이다. 압축 응력이 크고, 편면 가열테스트 후, 크랙이 발생하였다. 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율도 크고, 전기저항도 낮다.Comparative Example 4 is a case where there are many Na 2 O and B 2 O 3 . The compressive stress was large and a crack occurred after the one-sided heating test. The residual volume expansion ratio after the heat cycle test is also large and the electrical resistance is low.

비교예 5는, K2O가 많은 예이다. 전기저항이 낮고, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative example 5 is an example with many K 2 O. The electrical resistance is low, the residual volume expansion rate after the thermal cycle test is large, and the stability to the thermal cycle is insufficient.

비교예 6은, BaO가 많은 예이다. 전기저항이 낮고, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 6 is an example of many BaO. The electrical resistance is low, the residual volume expansion rate after the thermal cycle test is large, and the stability to the thermal cycle is insufficient.

비교예 7은, K2O, Na2O가 적은 예이다. 제조시에 점성이 높고, 제품이 패인 형상이 되었다. 전기저항은 높지만, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율도 크고, 분말화하여, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 7 is an example in which K 2 O and Na 2 O are few. Viscosity was high at the time of manufacture, and the product became the hollow shape. Although the electrical resistance is high, the residual volume expansion ratio after the heat cycle test is also large, and it is powdered, and the stability to the heat cycle is insufficient.

비교예 8은, BaO가 적고, SrO, Y2O5가 많은 예이다. 전기저항이 낮고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 8 is an example in which there is little BaO and many SrO and Y 2 O 5 . Low electrical resistance and lack of stability to heat cycle.

비교예 9는, ZrO2가 적고, SiO2가 많으며, P2O5를 함유한 예이다. 전기저항은 높지만, 시간 경과 안정성이 부족하다. 또한, 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 분말화하였다.Comparative Example 9 is an example containing less ZrO 2 , more SiO 2 , and containing P 2 O 5 . High electrical resistance but lack of stability over time. In addition, the residual volume expansion ratio after the thermal cycle test was large and powdered.

비교예 10은, Na2O, MgO, SrO가 많고, P2O5를 함유하며, 상술한 일본 특개평 8-277162호 공보의 실시예에 상당하는 예이다. 전기저항이 낮고, 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 10 is an example corresponding to the example of Japanese Patent Laid-Open No. 8-277162 described above, which contains a lot of Na 2 O, MgO, and SrO, contains P 2 O 5 . The electrical resistance is low, the residual volume expansion rate after the thermal cycle test is large, and the stability to the thermal cycle is insufficient.

비교예 11은, Na2O, BaO가 많고, 상술한 일본 특개평8-48573호 공보의 실시예에 상당하는 예이다.Comparative Example 11 is an example corresponding to Examples of Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-48573 having many Na 2 O and BaO.

전기저항이 낮다.Low electrical resistance

비교예 12는, CaO, Fe2O3+TiO2가 많은 예이다. 전기저항이 낮고, 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율이 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.In Comparative Example 12, there are many examples of CaO and Fe 2 O 3 + TiO 2 . The electrical resistance is low, the residual volume expansion rate after the thermal cycle test is large, and the stability to the thermal cycle is insufficient.

비교예 13은, Na2O를 함유하지 않고, 상술한 일본 특개소63-285173호 공보의 실시예에 상당하는 예이다. 전기저항은 높지만, 인장 응력이 크고, 편면 가열로 크랙이 발생하였다. 열사이클 테스트후의 잔존 체적 팽창율도 크고 분말화하였다.Comparative Example 13 is an example that does not contain Na 2 O and corresponds to the example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-285173. Although the electrical resistance was high, the tensile stress was large and cracks occurred in one-sided heating. The residual volume expansion ratio after the heat cycle test was also large and powdered.

비교예 14는, Al2O3, BaO, CaO가 많고, Na2O, K2O가 함유되지 않는 예이며, 상술한 일본 특개평4-193766호 공보의 실시예에 상당하는 예이다. 전기저항도 낮고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 14 is an example in which there are many Al 2 O 3 , BaO, CaO, and Na 2 O, K 2 O is not contained, and it is an example corresponding to the Example of Unexamined-Japanese-Patent No. 4-193766. It has low electrical resistance and lacks stability against heat cycle.

비교예 15는 Na2O가 많고, 알칼리토류 산화물을 함유하지 않는 예이며, 상술한 일본 특개평10-59768호 공보의 실시예에 상당하는 예이다. 전기저항이 낮다. 또한, 압축 응력이 크고 편면 가열로 크랙이 발생하였다. 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창비율도 크고, 열사이클에 대한 안정성이 부족하다.Comparative Example 15 is an example that contains many Na 2 O and does not contain alkaline earth oxide, and is an example corresponding to the examples of JP-A-10-59768. Low electrical resistance Moreover, the compressive stress was large and the crack generate | occur | produced by single side heating. The remaining volume expansion ratio after the heat cycle test is also large, and the stability to the heat cycle is insufficient.

본 발명에 따르면, 온도상승시, 특히 500℃ 부근에서의 박리가 없고, 안정적이며, 특히 열사이클 안정성이 뛰어나, 고온에 있어서의 전기저항 특성을 현저하게 향상시킨 고지르코니아 주조 내화물을 제공하며, 이러한 고지르코니아 주조 내화물은 유리 융융로에 적합하다.According to the present invention, there is provided a high zirconia cast refractories which have no peeling at a temperature rise, particularly at around 500 ° C., are stable, particularly have excellent thermal cycle stability, and remarkably improve the electrical resistance characteristics at high temperatures. High zirconia cast refractory is suitable for glass melting furnaces.

Claims (7)

유리상의 1000℃ 부근의 점도에 관련한 특성과 내화물 표면의 잔류 응력을 제어한 고지르코니아 주조 내화물로서, 화학 성분으로서, ZrO2가 87중량% 이상 96중량% 이하이며, Al2O3이 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만, SiO2가 3중량% 이상 10중량% 이하, Na2O가 0.05중량% 미만, K2O가 0.01중량% 이상 0.2중량% 이하, B2O3이 0.1중량% 이상 1.0중량% 이하, BaO가 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하, SrO가 0.05중량% 미만, CaO가 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, Y2O3이 0.05중량% 이상 0.4중량% 이하, MgO가 0.1중량% 이하, Fe2O3과 TiO2의 합계량이 0.3중량% 이하, P2O5와 CuO는 0.01중량% 미만, 1500℃에서 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ωcm 이상인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물.As high control the properties and the residual stress of the refractory surface in relation to the viscosity in the vicinity of 1000 ℃ of vitreous zirconia-cast refractory material, as chemical components, and ZrO 2 is less than 96 wt% or more and 87% by weight and a Al 2 O 3 0.1% by weight Less than 0.8 wt%, SiO 2 3 wt% or more and 10 wt% or less, Na 2 O less than 0.05 wt%, K 2 O is 0.01 wt% or more and 0.2 wt% or less, B 2 O 3 is 0.1 wt% or more 1.0 0.1 wt% or less, 0.5 wt% or less of BaO, 0.05 wt% or less of SrO, 0.01 wt% or more and 0.15 wt% or less of CaO, 0.05 wt% or more and 0.4 wt% or less of Y 2 O 3 , and 0.1 wt% of MgO. Less than 0.01% by weight, the total amount of Fe 2 O 3 and TiO 2 is 0.3% by weight or less, P 2 O 5 and CuO is less than 0.01% by weight, high zirconia casting, characterized in that the electrical resistance after holding for 12 hours at 1500 ℃ is 200Ωcm or more Refractory. 유리상의 1000℃ 부근의 점도에 관련한 특성과 내화물 표면의 잔류 응력을 제어한 고지르코니아 주조 내화물로서, 화학 성분으로서, ZrO2가 88중량% 이상 96중량% 이하이며, Al2O3이 0.1중량% 이상 0.8중량% 미만, SiO2가 3중량% 이상 9중량% 이하, Na2O가 0.04중량% 미만, K2O가 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, B2O3이 0.1중량% 이상 0.7중량% 이하, BaO가 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하, SrO가 0.05중량% 미만, CaO가 0.01중량% 이상 0.15중량% 이하, Y2O3이 0.05중량% 이상 0.2중량% 이하, MgO가 0.05중량% 이하, Fe2O3과 TiO2의 합계량이 0.3중량% 이하, P2O5와 CuO는 0.01중량% 미만, 1500℃에서 12시간 유지 후의 전기저항이 200Ωcm 이상인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물.As high control the properties and the residual stress of the refractory surface in relation to the viscosity in the vicinity of 1000 ℃ of vitreous zirconia-cast refractory material, as chemical components, and ZrO 2 is less than 96 wt% or more and 88% by weight and a Al 2 O 3 0.1% by weight Not less than 0.8% by weight, more than 3% by weight of SiO 2 and not more than 9% by weight, less than 0.04% by weight of Na 2 O, not less than 0.01% and not more than 0.15% by weight of K 2 O, not less than 0.1% and not less than 0.7% by weight of B 2 O 3. Less than or equal to 0.1% by weight, less than or equal to 0.5% by weight of BaO, less than 0.05% by weight of SrO, 0.01% to 0.15% by weight of CaO, 0.05% to 0.2% by weight of Y 2 O 3 , 0.05% to 0.2% by weight of MgO Less than 0.01% by weight, the total amount of Fe 2 O 3 and TiO 2 is 0.3% by weight or less, P 2 O 5 and CuO is less than 0.01% by weight, high zirconia casting, characterized in that the electrical resistance after holding for 12 hours at 1500 ℃ is 200Ωcm or more Refractory. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 표면에 있어서의 잔류 응력이, 30MPa 이하의 인장 응력, 20MPa 이하의 압축응력인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물. The high zirconia cast refractory according to claim 1 or 2, wherein the residual stress on the surface is a tensile stress of 30 MPa or less and a compressive stress of 20 MPa or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열간 굴곡시험에서 취성 파괴로부터 소성변형을 수반한 파괴로 변화하는 온도가 850℃에서 950℃인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물. The high zirconia cast refractory according to claim 1 or 2, wherein the temperature of changing from brittle fracture to fracture involving plastic deformation in the hot bending test is 850 占 폚 to 950 占 폚. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 고지르코니아 주조 내화물중의 유리상의 유리 전이점(Tg)이 850℃에서 950℃인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물. The high zirconia cast refractory according to claim 1 or 2, wherein the glass transition point (Tg) in the glass phase in the high zirconia cast refractory is 850 to 950 ° C. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 열사이클 테스트 후의 잔존 체적 팽창율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물.The high zirconia cast refractory according to claim 1 or 2, wherein the residual volume expansion ratio after the heat cycle test is 10% or less. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 1500℃에서 12시간 유지 후의 전기저항이 250Ωcm 이상인 것을 특징으로 하는 고지르코니아 주조 내화물.The high zirconia cast refractory according to claim 1 or 2, wherein the electrical resistance after holding at 1500 DEG C for 12 hours is 250? Cm or more.
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