JPH0229624B2 - - Google Patents
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- JPH0229624B2 JPH0229624B2 JP58015933A JP1593383A JPH0229624B2 JP H0229624 B2 JPH0229624 B2 JP H0229624B2 JP 58015933 A JP58015933 A JP 58015933A JP 1593383 A JP1593383 A JP 1593383A JP H0229624 B2 JPH0229624 B2 JP H0229624B2
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Landscapes
- Magnetic Ceramics (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明はスピネル質焼結体の製造方法に関す
る。更に詳しくは、特定量のペリクレースを固溶
したスピネルクリンカーの粉砕物に少量のチタン
酸アルミニウムを混合し、成型後焼結する焼結体
の製造方法に関する。 今日、建設される高炉は、周知のごとく極めて
大型化し、内容積が5000m3にも及ぶものがある。
しかも、かゝる高炉の羽口の中心部における操業
温度は、2000〜2200℃にも上る。このような操業
条件では炉底に加わる総圧力は極めて高くなる。
以上のような高温、高圧の苛酷な条件下の操業
は、製造業以外の高熱産業においても多く見受け
られるようになつたが、その起因は、前述の製鉄
業と同様、量産のための大型化、高温化にある。 ところで近年、上述のような産業事情と関連し
て弱塩基性耐火物として注目されているスピネル
質高温材料がセメントキルン用耐火煉瓦をはじ
め、製鉄用、陶磁器用、ガラス用および電気部品
用として用いられるようになつた。そしてその用
途は次第により広範囲に拡大されつつある。この
スピネル質高温材料すなわちスピネル質耐火物
は、通常電融あるいは焼結による人工スピネルと
マグネシアクリンカーとの混合物であつて、その
熱間曲げ強度は、1400℃で平均80Kgｆ／cm2以下程
度にすぎない。一方、人工スピネルの単味焼結体
は、その膨張率が小さいにも拘わらず耐スポーリ
ング性はそれほど強くない。そこで人工スピネル
とマグネシアクリンカーとの混合物の焼結体の耐
火物への利用にあたつては、耐スポーリング性を
改善するため人工スピネル及びマグネシアクリン
カー平均粒径並びに配合比率を調整している。そ
してかくして得られた耐火物についてスピネル粒
の周囲に形成せしめた間隙により、該耐火物の使
用時に負荷される熱衝撃によつて生じる応力を緩
和することによつて耐スポーリング性を賦与して
いる。従来のスピネル質高温材料は以上のような
組成を有しているから、常温並びに熱間の強度は
余り強いものは知られていない。 本発明は、かゝる公知のスピネル質高温材料の
熱間曲げ強度および耐スポーリング性を改善し向
上させるべく鋭意研究した。その結果、ペリクレ
ース固溶量を20〜35重量％としたスピネルクリン
カー粉砕物に３〜５重量％のチタン酸アルミニウ
ムを混合した組成物を混合し、成型後焼結するこ
とにより従来のスピネル材の前述の欠点を除いた
スピネル質焼結体が得られることを知つて本発明
を完成した。 以上の記述から明らかなように、本発明の目的
は、耐スポーリング性にすぐれ、かつ、熱間強度
の高いスピネル質焼結体の製造方法を提供するに
ある。 本発明は、下記の構成を有する。すなわち、20
〜35重量％（以下、％は重量％を意味する）のペ
リクレースを固溶したスピネルクリンカーの粉砕
物に３〜５％のチタン酸アルミニウムを混合し、
成形後焼結することを特徴とするスピネル質焼結
体の製造方法である。 本発明の構成および効果につき以下詳述する。 先ず、本発明に使用する20〜35％のペリクレ
ースを固溶したスピネル質クリンカーの粉砕物
（以下本発明に係るスピネル質クリンカーの粉
砕物）は次のように製造する。すなわち、平均
粒径500μｍ程度のアルミナ47〜57％を平均粒
径700μｍ程度のマグネシア53〜43％と混合粉
砕し、該粉砕物に極めて少量の有機結合剤例え
ば濃度0.5〜２％のメチルセルロースの稀薄な
水溶液を外割で２〜10％添加して加圧成形する
か造粒成形する。このものを1700〜1900℃で約
１〜２時間焼成して得られたクリンカーを平均
粒径約10μｍまで粉砕する。 ついで本発明に係るスピネル質クリンカー粉
砕物に対し外割で平均粒径40μｍ程度のチタン
酸アルミニウムを３〜５％混合し、前述の場合
と同様に有機結合剤の稀薄水溶液を外割で２〜
10％添加して所望の形状に成形する。この成形
物を1700〜1900℃で約１〜２時間焼成すると本
発明のスピネル質焼結体が得られる。 なお、及びでの、混合、添加及び成形方法
は公知の方法で行う。但し、成形方法が加圧成形
方法の場合、成形圧は500Kgｆ／cm2以上とするの
が好ましい。 以上のようにして得られた本発明のスピネル質
焼結体中には、特定量のペリクレースと特定量の
チタン酸アルミニウムとが中間固溶相を形成し均
一に分散している。ところで、膨張係数の大きい
ペリクレースを含んだ焼結体では、常温では粒界
面に収縮による歪応力が発生するが、その歪応力
は含有されたチタン酸アルミニウムにより粒界強
度以内に低下せしめられるため該焼結体を破壊す
ることはなく、かえつて歪応力による強度上昇が
みられる。従つて、高温では、歪応力が解放され
ることによつて高い熱間強度が得られる。そし
て、該高温時においてスピネル粒子間の接触部に
は優先的にチタン酸アルミニウムが固溶して該接
触部の膨張率を低下させているため焼結体の耐ス
ポーリング性が向上するのである。このように特
定量のペリクレースおよびチタン酸アルミニウム
は相剰的に作用して熱膨張若しくは熱収縮を適切
に緩衝して耐スポーリング性および熱間強度を向
上させている。 以上説明したように、本発明方法により得られ
たスピネル質焼結体はペリクレースとチタン酸ア
ルミニウムを特定量含有したことによる相剰作用
によつて、従来のスピネル質材料の欠点を除去し
た優れた品質のスピネル質高温材料である。 以下に、実施例１〜３および比較例１〜７を示
して説明する。 実施例 １ 平均粒径500μｍのアルミナ51％と平均粒径
700μｍのマグネシア49％とを混合焼成して製造
した30％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末に対し、外割で平均粒径40μｍのチタン酸
アルミニウム４％およびメチルセルロースの１％
水溶液を５％添加して600Kgｆ／cm2でブリケツト
に加圧成形し、1800℃で１時間焼成してクリンカ
ーを得た。 このものを粉砕機で平均粒径10μｍとなるまで
粉砕し、該粉砕物に外割でメチルセルロース１％
水溶液を５％添加し、600Kgｆ／cm2の成形圧で23
×92×20mmの加圧成形体をつくり、1600℃で１時
間焼成してスピネル質焼結体を得た。後述の表に
その物性を示す。 実施例 ２ 平均粒径500μｍのアルミナ57％と平均粒径
700μｍのマグネシア43％とを混合焼成して製造
した20％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用い、該スピネル粉末に対し外割で平均
粒径40μｍのチタン酸アルミニウムを３％添加し
た以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結
体を得た。後述の表にその物性を示す。 実施例 ３ 平均粒径500μｍのアルミナ47％と平均粒径
700μｍのマグネシア53％とを混合焼成して製造
した35％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用い、該スピネル粉末に対し外割で平均
粒径40μｍのチタン酸アルミニウムを５％添加し
た以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結
体を得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 １ 実施例３で使用したスピネル粉末を用いた。な
お、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以外
は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を得
た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ２ 平均粒径500μｍのアルミナと平均粒径700μｍ
のマグネシアとを、70％、30％とほぼ化学量論的
割合で混合し焼成して製造したペリクレースが殆
んど認められないスピネルクリンカーを平均粒径
10μｍまで粉砕して得たスピネル粉末を用いた。
なお、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以
外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を
得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ３ 平均粒径500μｍのアルミナ65％と平均粒径
700μｍのマグネシア35％とを混合焼成して製造
した10％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用いた。なお、チタン酸アルミニウムは
添加せず、これ以外は、実施例１と同様にしてス
ピネル質焼結体を得た。後述の表にその物性を示
す。 比較例 ４ 実施例２で使用したスピネル粉末を用いた。な
お、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以外
は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を得
た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ５ 平均粒径500μｍのアルミナ43％と平均粒径
700μｍのマグネシア57％とを混合焼成して製造
した40％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用いた。なお、チタン酸アルミニウムは
添加せず、これ以外は、実施例１と同様にしてス
ピネル質焼結体を得た。後述の表にその物性を示
す。 比較例 ６ チタン酸アルミニウムの添加量を２％に代えた
以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体
を得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ７ チタン酸アルミニウムの添加量を６％に代えた
以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体
を得た。後述の表にその物性を示す。
る。更に詳しくは、特定量のペリクレースを固溶
したスピネルクリンカーの粉砕物に少量のチタン
酸アルミニウムを混合し、成型後焼結する焼結体
の製造方法に関する。 今日、建設される高炉は、周知のごとく極めて
大型化し、内容積が5000m3にも及ぶものがある。
しかも、かゝる高炉の羽口の中心部における操業
温度は、2000〜2200℃にも上る。このような操業
条件では炉底に加わる総圧力は極めて高くなる。
以上のような高温、高圧の苛酷な条件下の操業
は、製造業以外の高熱産業においても多く見受け
られるようになつたが、その起因は、前述の製鉄
業と同様、量産のための大型化、高温化にある。 ところで近年、上述のような産業事情と関連し
て弱塩基性耐火物として注目されているスピネル
質高温材料がセメントキルン用耐火煉瓦をはじ
め、製鉄用、陶磁器用、ガラス用および電気部品
用として用いられるようになつた。そしてその用
途は次第により広範囲に拡大されつつある。この
スピネル質高温材料すなわちスピネル質耐火物
は、通常電融あるいは焼結による人工スピネルと
マグネシアクリンカーとの混合物であつて、その
熱間曲げ強度は、1400℃で平均80Kgｆ／cm2以下程
度にすぎない。一方、人工スピネルの単味焼結体
は、その膨張率が小さいにも拘わらず耐スポーリ
ング性はそれほど強くない。そこで人工スピネル
とマグネシアクリンカーとの混合物の焼結体の耐
火物への利用にあたつては、耐スポーリング性を
改善するため人工スピネル及びマグネシアクリン
カー平均粒径並びに配合比率を調整している。そ
してかくして得られた耐火物についてスピネル粒
の周囲に形成せしめた間隙により、該耐火物の使
用時に負荷される熱衝撃によつて生じる応力を緩
和することによつて耐スポーリング性を賦与して
いる。従来のスピネル質高温材料は以上のような
組成を有しているから、常温並びに熱間の強度は
余り強いものは知られていない。 本発明は、かゝる公知のスピネル質高温材料の
熱間曲げ強度および耐スポーリング性を改善し向
上させるべく鋭意研究した。その結果、ペリクレ
ース固溶量を20〜35重量％としたスピネルクリン
カー粉砕物に３〜５重量％のチタン酸アルミニウ
ムを混合した組成物を混合し、成型後焼結するこ
とにより従来のスピネル材の前述の欠点を除いた
スピネル質焼結体が得られることを知つて本発明
を完成した。 以上の記述から明らかなように、本発明の目的
は、耐スポーリング性にすぐれ、かつ、熱間強度
の高いスピネル質焼結体の製造方法を提供するに
ある。 本発明は、下記の構成を有する。すなわち、20
〜35重量％（以下、％は重量％を意味する）のペ
リクレースを固溶したスピネルクリンカーの粉砕
物に３〜５％のチタン酸アルミニウムを混合し、
成形後焼結することを特徴とするスピネル質焼結
体の製造方法である。 本発明の構成および効果につき以下詳述する。 先ず、本発明に使用する20〜35％のペリクレ
ースを固溶したスピネル質クリンカーの粉砕物
（以下本発明に係るスピネル質クリンカーの粉
砕物）は次のように製造する。すなわち、平均
粒径500μｍ程度のアルミナ47〜57％を平均粒
径700μｍ程度のマグネシア53〜43％と混合粉
砕し、該粉砕物に極めて少量の有機結合剤例え
ば濃度0.5〜２％のメチルセルロースの稀薄な
水溶液を外割で２〜10％添加して加圧成形する
か造粒成形する。このものを1700〜1900℃で約
１〜２時間焼成して得られたクリンカーを平均
粒径約10μｍまで粉砕する。 ついで本発明に係るスピネル質クリンカー粉
砕物に対し外割で平均粒径40μｍ程度のチタン
酸アルミニウムを３〜５％混合し、前述の場合
と同様に有機結合剤の稀薄水溶液を外割で２〜
10％添加して所望の形状に成形する。この成形
物を1700〜1900℃で約１〜２時間焼成すると本
発明のスピネル質焼結体が得られる。 なお、及びでの、混合、添加及び成形方法
は公知の方法で行う。但し、成形方法が加圧成形
方法の場合、成形圧は500Kgｆ／cm2以上とするの
が好ましい。 以上のようにして得られた本発明のスピネル質
焼結体中には、特定量のペリクレースと特定量の
チタン酸アルミニウムとが中間固溶相を形成し均
一に分散している。ところで、膨張係数の大きい
ペリクレースを含んだ焼結体では、常温では粒界
面に収縮による歪応力が発生するが、その歪応力
は含有されたチタン酸アルミニウムにより粒界強
度以内に低下せしめられるため該焼結体を破壊す
ることはなく、かえつて歪応力による強度上昇が
みられる。従つて、高温では、歪応力が解放され
ることによつて高い熱間強度が得られる。そし
て、該高温時においてスピネル粒子間の接触部に
は優先的にチタン酸アルミニウムが固溶して該接
触部の膨張率を低下させているため焼結体の耐ス
ポーリング性が向上するのである。このように特
定量のペリクレースおよびチタン酸アルミニウム
は相剰的に作用して熱膨張若しくは熱収縮を適切
に緩衝して耐スポーリング性および熱間強度を向
上させている。 以上説明したように、本発明方法により得られ
たスピネル質焼結体はペリクレースとチタン酸ア
ルミニウムを特定量含有したことによる相剰作用
によつて、従来のスピネル質材料の欠点を除去し
た優れた品質のスピネル質高温材料である。 以下に、実施例１〜３および比較例１〜７を示
して説明する。 実施例 １ 平均粒径500μｍのアルミナ51％と平均粒径
700μｍのマグネシア49％とを混合焼成して製造
した30％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末に対し、外割で平均粒径40μｍのチタン酸
アルミニウム４％およびメチルセルロースの１％
水溶液を５％添加して600Kgｆ／cm2でブリケツト
に加圧成形し、1800℃で１時間焼成してクリンカ
ーを得た。 このものを粉砕機で平均粒径10μｍとなるまで
粉砕し、該粉砕物に外割でメチルセルロース１％
水溶液を５％添加し、600Kgｆ／cm2の成形圧で23
×92×20mmの加圧成形体をつくり、1600℃で１時
間焼成してスピネル質焼結体を得た。後述の表に
その物性を示す。 実施例 ２ 平均粒径500μｍのアルミナ57％と平均粒径
700μｍのマグネシア43％とを混合焼成して製造
した20％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用い、該スピネル粉末に対し外割で平均
粒径40μｍのチタン酸アルミニウムを３％添加し
た以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結
体を得た。後述の表にその物性を示す。 実施例 ３ 平均粒径500μｍのアルミナ47％と平均粒径
700μｍのマグネシア53％とを混合焼成して製造
した35％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用い、該スピネル粉末に対し外割で平均
粒径40μｍのチタン酸アルミニウムを５％添加し
た以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結
体を得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 １ 実施例３で使用したスピネル粉末を用いた。な
お、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以外
は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を得
た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ２ 平均粒径500μｍのアルミナと平均粒径700μｍ
のマグネシアとを、70％、30％とほぼ化学量論的
割合で混合し焼成して製造したペリクレースが殆
んど認められないスピネルクリンカーを平均粒径
10μｍまで粉砕して得たスピネル粉末を用いた。
なお、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以
外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を
得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ３ 平均粒径500μｍのアルミナ65％と平均粒径
700μｍのマグネシア35％とを混合焼成して製造
した10％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用いた。なお、チタン酸アルミニウムは
添加せず、これ以外は、実施例１と同様にしてス
ピネル質焼結体を得た。後述の表にその物性を示
す。 比較例 ４ 実施例２で使用したスピネル粉末を用いた。な
お、チタン酸アルミニウムは添加せず、これ以外
は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体を得
た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ５ 平均粒径500μｍのアルミナ43％と平均粒径
700μｍのマグネシア57％とを混合焼成して製造
した40％のペリクレースを固溶したスピネルクリ
ンカーを平均粒径10μｍまで粉砕して得たスピネ
ル粉末を用いた。なお、チタン酸アルミニウムは
添加せず、これ以外は、実施例１と同様にしてス
ピネル質焼結体を得た。後述の表にその物性を示
す。 比較例 ６ チタン酸アルミニウムの添加量を２％に代えた
以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体
を得た。後述の表にその物性を示す。 比較例 ７ チタン酸アルミニウムの添加量を６％に代えた
以外は、実施例１と同様にしてスピネル質焼結体
を得た。後述の表にその物性を示す。
【表】
【表】
上表から明らかなように、実施例１〜３の本発
明の製造方法で製造したスピネル質焼結体は、比
較例１〜７の焼結体に比べ熱間曲げ強度および耐
スポーリング性が著しく優れていることが分か
る。
明の製造方法で製造したスピネル質焼結体は、比
較例１〜７の焼結体に比べ熱間曲げ強度および耐
スポーリング性が著しく優れていることが分か
る。
Claims (1)
- １ 20〜35重量％のペリクレースを固溶したスピ
ネルクリンカーの粉砕物に３〜５重量％のチタン
酸アルミニウムを混合し、成型後焼結することを
特徴とするスピネル質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015933A JPS59141461A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | スピネル質焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58015933A JPS59141461A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | スピネル質焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59141461A JPS59141461A (ja) | 1984-08-14 |
| JPH0229624B2 true JPH0229624B2 (ja) | 1990-07-02 |
Family
ID=11902569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58015933A Granted JPS59141461A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | スピネル質焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59141461A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100297091B1 (ko) * | 1993-12-09 | 2001-11-05 | 고래마츠 교지 | 크롬-프리벽돌 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP58015933A patent/JPS59141461A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59141461A (ja) | 1984-08-14 |
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