JPH0230661A - マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物 - Google Patents
マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物Info
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- JPH0230661A JPH0230661A JP63182164A JP18216488A JPH0230661A JP H0230661 A JPH0230661 A JP H0230661A JP 63182164 A JP63182164 A JP 63182164A JP 18216488 A JP18216488 A JP 18216488A JP H0230661 A JPH0230661 A JP H0230661A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高耐食性のマグネシア・アルミナ質スピネル
系組成物（以下、ＳＰＣと称す）に関する。更に詳しく
は、一定重量比のマグネシア質原料及びアルミナ質原料
を混合し、成形後焼成して製造されるか又は電融して製
造されるマグネシア・アルミナ質スピネル系組成物中に
、少量のＴｉｎ。
系組成物（以下、ＳＰＣと称す）に関する。更に詳しく
は、一定重量比のマグネシア質原料及びアルミナ質原料
を混合し、成形後焼成して製造されるか又は電融して製
造されるマグネシア・アルミナ質スピネル系組成物中に
、少量のＴｉｎ。
を含有させた組成物に関する。
近年、ペリクレースとＭｇＯ［Ｃｒ２Ｏ，、Ｆｅ、０３
． ＃２０．］等の各種成分より構成されるマグクロ質
スピネル系耐火物の欠点を改良したマグネシア・アルミ
ナ質スピネル系耐火物が、セメントキルン用耐火物をは
じめ、製鉄用電気炉、取鍋等の内張り用耐火物として広
く用いられるようになった。
． ＃２０．］等の各種成分より構成されるマグクロ質
スピネル系耐火物の欠点を改良したマグネシア・アルミ
ナ質スピネル系耐火物が、セメントキルン用耐火物をは
じめ、製鉄用電気炉、取鍋等の内張り用耐火物として広
く用いられるようになった。
そして、マグネシア・アルミナ質スピネル系耐火物の耐
用性の向上は、緻密で均一な組織のＳＰＣを使用するこ
とで達成しようとしてきた。
用性の向上は、緻密で均一な組織のＳＰＣを使用するこ
とで達成しようとしてきた。
例えば、特開昭５５−４２２０２号公報に開示されてい
るように、マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物の
製造に際し、原料混合物中のＣａｎが０．２〜２重量％
であって、ＣａＯ／５ｉ０２のモル比を２．１〜５に調
整することで、緻密なマグネシア・アルミナ質スピネル
系組成物を得ている。
るように、マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物の
製造に際し、原料混合物中のＣａｎが０．２〜２重量％
であって、ＣａＯ／５ｉ０２のモル比を２．１〜５に調
整することで、緻密なマグネシア・アルミナ質スピネル
系組成物を得ている。
しかしながら、このようなマグネシア・アルミナ質スピ
ネル系耐火物は耐食性が十分なものとはいえず、適用分
野におのずと制限を生じる。
ネル系耐火物は耐食性が十分なものとはいえず、適用分
野におのずと制限を生じる。
また、他方、Ｔｉｎ２を含有させたＳＰＣ自体は、特開
昭５９−１４１４６１号公報で既に開示されている。
昭５９−１４１４６１号公報で既に開示されている。
これは、２０〜３５重量％のペリクレースを固溶したス
ピネルクリンカ−の粉砕物に、３〜５％のチタン酸アル
ミニウムを混合、成形及び焼結するもので、スピネル粒
子間の接触Ｂ（粒界）に優先的にチタン酸アルミニウム
が固溶することで、熱間強度及び耐スポーリング性の改
善を図ったものである。
ピネルクリンカ−の粉砕物に、３〜５％のチタン酸アル
ミニウムを混合、成形及び焼結するもので、スピネル粒
子間の接触Ｂ（粒界）に優先的にチタン酸アルミニウム
が固溶することで、熱間強度及び耐スポーリング性の改
善を図ったものである。
本発明は、スラグに対して優れた抵抗性を示す高耐食性
の７グネシア・アルミナ質スピネル系組成物を提供する
ことによって、この使用範囲の拡大を意図するものであ
る。
の７グネシア・アルミナ質スピネル系組成物を提供する
ことによって、この使用範囲の拡大を意図するものであ
る。
本発明は、ＳＰＣの特性はべりクレース、もしくはスピ
ネルの粒界の組成によって支配され、それを制御するこ
とによって大幅な改善が得られるという知見に基づいて
完成したものである。
ネルの粒界の組成によって支配され、それを制御するこ
とによって大幅な改善が得られるという知見に基づいて
完成したものである。
すなわち、Ｃａ口／５ｉｎ２のモル比の調整によって、
組織の緻密化を図るというより、粒界そのものを耐食性
の良い組成にしようとするものである。
組織の緻密化を図るというより、粒界そのものを耐食性
の良い組成にしようとするものである。
そのためには、ＳＰＣをペリクレースあるいはスピネル
粒界に、チタニア（Ｔ＋Ｏｚ＞成分として０．５〜８重
量％含有するチタン酸マグネシウムを含有せしめると良
い。
粒界に、チタニア（Ｔ＋Ｏｚ＞成分として０．５〜８重
量％含有するチタン酸マグネシウムを含有せしめると良
い。
従来、粒界の組成に関しては、一般の合成耐火原料と同
様に、組成物の必須構成成分、すなわちＳＰＣの場合、
Ａｌ ２０ 、、 Ｍ ｇ Ｏ以外の成分、例えば、Ｃ
ａｎ、５ｉｎ２． Ｆｅ２Ｏ，、Ｔｉｎ２． Ｎａ２Ｏ
等は不純物として取り扱われ、ＳＰＣの性能を低下させ
るために、極力少ない方が良いとされ、とりわけ、Ｔｌ
Ｏ２成分にいたっては、Ｃａｂ、 Ｓｉｎ、等以上に弊
害が大きく、第１図、第２図の状態図に示すごとく、チ
タン酸アルミニウム系化合物、もしくはチタン酸マグネ
シウム系化合物を生成し、ＳＰＣの耐火性を著しく低下
させる成分として、極力低減させる方向で製造されてき
た。
様に、組成物の必須構成成分、すなわちＳＰＣの場合、
Ａｌ ２０ 、、 Ｍ ｇ Ｏ以外の成分、例えば、Ｃ
ａｎ、５ｉｎ２． Ｆｅ２Ｏ，、Ｔｉｎ２． Ｎａ２Ｏ
等は不純物として取り扱われ、ＳＰＣの性能を低下させ
るために、極力少ない方が良いとされ、とりわけ、Ｔｌ
Ｏ２成分にいたっては、Ｃａｂ、 Ｓｉｎ、等以上に弊
害が大きく、第１図、第２図の状態図に示すごとく、チ
タン酸アルミニウム系化合物、もしくはチタン酸マグネ
シウム系化合物を生成し、ＳＰＣの耐火性を著しく低下
させる成分として、極力低減させる方向で製造されてき
た。
また、耐火性の目安として、その系における最も低い面
相線の温度が重要となるが、第１図及び第２図を比較し
てわかるように、チタン酸アルミニウムは１７０５℃、
チタン酸マグネシウムは１６０５℃であり、粒界の固溶
成分として、チタン酸アルミニウムはチタン酸マグネシ
ウムよりも耐火性が高く、この点でもＳＰＣの品質面か
ら好ましく、チタン酸マグネシウムの生成は避けねばな
らないとするのが、従来の考え方である。
相線の温度が重要となるが、第１図及び第２図を比較し
てわかるように、チタン酸アルミニウムは１７０５℃、
チタン酸マグネシウムは１６０５℃であり、粒界の固溶
成分として、チタン酸アルミニウムはチタン酸マグネシ
ウムよりも耐火性が高く、この点でもＳＰＣの品質面か
ら好ましく、チタン酸マグネシウムの生成は避けねばな
らないとするのが、従来の考え方である。
しかしながら、スラグに対する耐食性は、その粒界にチ
タン酸マグネシウムを有することによって、粒界の耐食
性、すなわちＳＰＣの耐食性が著しく強化される。一方
、チタン酸アルミニウムの場合はそのような効果は認め
られず、逆に耐食性は低下する。
タン酸マグネシウムを有することによって、粒界の耐食
性、すなわちＳＰＣの耐食性が著しく強化される。一方
、チタン酸アルミニウムの場合はそのような効果は認め
られず、逆に耐食性は低下する。
すなわち、スラグによる溶損とは、耐火物がスラグと反
応して低融物を生成し、その温度で融体化して耐火物が
スラグ中へ流出、もしくは表面から溶出する現象として
とらえることができる。製鉄用等一般的なスラグは、Ｃ
ａｂ、 Ｓｉｎ、、 Ｍ２Ｏ，等を主成分とし、Ｃａｂ
／５ｉｎ２＋Ａｌ２Ｏ，比率が高い方が侵食性が強い。
応して低融物を生成し、その温度で融体化して耐火物が
スラグ中へ流出、もしくは表面から溶出する現象として
とらえることができる。製鉄用等一般的なスラグは、Ｃ
ａｂ、 Ｓｉｎ、、 Ｍ２Ｏ，等を主成分とし、Ｃａｂ
／５ｉｎ２＋Ａｌ２Ｏ，比率が高い方が侵食性が強い。
このＣａＯリッチなスラグによる耐食性の試験を行った
後に侵食量付近を詳細に調査した結果、ＳＰＣ中のチタ
ン酸アルミニウムはスラグ中のＣａＯと反応１分解し、
Ｃａｂ−Ｔｉｅ、を生成していた。このＣａ０−ＴｉＯ
□は第３図に示すように、固相線温度は１４６０℃と耐
食性が著しく低（、粒界の耐食性、すなわちＳＰＣ自身
の耐食性を低下させる。一方、チタン酸マグネシウム含
有のＳＰＣではＣａ０−ＴｌＯ２は認められず、粒界に
チタン酸マグネシウムのまま残留する。
後に侵食量付近を詳細に調査した結果、ＳＰＣ中のチタ
ン酸アルミニウムはスラグ中のＣａＯと反応１分解し、
Ｃａｂ−Ｔｉｅ、を生成していた。このＣａ０−ＴｉＯ
□は第３図に示すように、固相線温度は１４６０℃と耐
食性が著しく低（、粒界の耐食性、すなわちＳＰＣ自身
の耐食性を低下させる。一方、チタン酸マグネシウム含
有のＳＰＣではＣａ０−ＴｌＯ２は認められず、粒界に
チタン酸マグネシウムのまま残留する。
現時点では、汎タン酸アルミニウムよりも耐火性の低い
チタン酸マグネシウムが粒界においてスラグとの反応性
が小さく、安定な理由は定かではないが、現象論として
、その耐食性改善効果は優れている。
チタン酸マグネシウムが粒界においてスラグとの反応性
が小さく、安定な理由は定かではないが、現象論として
、その耐食性改善効果は優れている。
Ｔｉ（１，の含有量について０．５重■％未満では、粒
界に生成するチタン酸マグネシウムの量が不足し、耐食
性の改善効果が薄い。逆に、８重量％を超えた場合、粒
界の強化のために粒界でチタン酸マグネシウムを生成す
るだけでなく、余剰のＴｉｅ、がＳＰＣ粒内部にも拡散
してしまう。その場合、ｓＰＣ全体の耐火性が低下し、
ＳＰＣ粒子そのものの耐食性が低下する。したがって、
チタニアの適正な含有量は０．５〜８重量％に限定され
る。
界に生成するチタン酸マグネシウムの量が不足し、耐食
性の改善効果が薄い。逆に、８重量％を超えた場合、粒
界の強化のために粒界でチタン酸マグネシウムを生成す
るだけでなく、余剰のＴｉｅ、がＳＰＣ粒内部にも拡散
してしまう。その場合、ｓＰＣ全体の耐火性が低下し、
ＳＰＣ粒子そのものの耐食性が低下する。したがって、
チタニアの適正な含有量は０．５〜８重量％に限定され
る。
実施例１゜
第１表に示すアルミナ原料、マグネシア原料及びＴ１０
□原料を所定の割合に混合、成形９焼成してＳＰＣを得
た。その化学組成、鉱物組成及びこのＳＰＣをキャスタ
ブル中に配合し、耐食性を評価した結果を従来のＳＰＣ
と比較して第２表に示した。
□原料を所定の割合に混合、成形９焼成してＳＰＣを得
た。その化学組成、鉱物組成及びこのＳＰＣをキャスタ
ブル中に配合し、耐食性を評価した結果を従来のＳＰＣ
と比較して第２表に示した。
基本となるキャスタブルの配合割合は、各ＳＰＣを７０
重量％、焼結アルミナを２０重量％、そして結合材とし
てアルミナセメントを１０重量％とじた。
重量％、焼結アルミナを２０重量％、そして結合材とし
てアルミナセメントを１０重量％とじた。
第１表 ５２０合成用原料の化学組成
比較例Ａは市販のＳＰＣにみられる代表的化学組成であ
り、これを基準として耐食性の比較試験をおこなった。
り、これを基準として耐食性の比較試験をおこなった。
本発明例のＤ−Ｈでは、主鉱物組成はｌＪｇＯ−Ｍ、０
３ で微量成分としてＭｇ０−ＴｉＯ，が検出され、ミ
クロ組織観察においてそのほとんどが粒界に存在してい
ることを確認した。
３ で微量成分としてＭｇ０−ＴｉＯ，が検出され、ミ
クロ組織観察においてそのほとんどが粒界に存在してい
ることを確認した。
このＳＰＣをキャスタブルに７０重量％配合して耐食性
を評価した結果は、第２表に示すように比較例へよりも
圧倒的に溶損量が小さく、非常に優れた耐食性を有して
いる。
を評価した結果は、第２表に示すように比較例へよりも
圧倒的に溶損量が小さく、非常に優れた耐食性を有して
いる。
本発明例Ｄ−ＦはＴｉｅ２量０．５〜８重量％の範囲を
示し、これより外れた比較例Ｂは粒界に生成するＭｇＯ
−ＴｉＯ２が不足し、目的とした耐食性の改善効果が小
さい。
示し、これより外れた比較例Ｂは粒界に生成するＭｇＯ
−ＴｉＯ２が不足し、目的とした耐食性の改善効果が小
さい。
逆に比較例Ｃは粒界でＭｇ０−ＴｉＯ，を生成する外に
、過剰のＴ１０．が８２０粒内に拡散し、それ自体の耐
火性が低下していくためと考えられるが、耐食性の劣化
が認められる。
、過剰のＴ１０．が８２０粒内に拡散し、それ自体の耐
火性が低下していくためと考えられるが、耐食性の劣化
が認められる。
本発明例ＦではＭｇ０−ＴｉＯ□の外に極微量のＴｉＯ
２が検出されたが、そのＴｉ島は粒界に存在し８２０粒
内に拡散しておらず、良好な耐食性を示した。
２が検出されたが、そのＴｉ島は粒界に存在し８２０粒
内に拡散しておらず、良好な耐食性を示した。
本発明例Ｇ、ＨはＡｌ ２０３／ Ｍ ｇロモル比を変
えた場合を示したが、一般に呼称されているＳＰＣの組
成範囲、すなわちＭｇＯ／＃＊０コモル比＝０．８〜１
．５程度であれば、効果は十分得られるものと考えられ
る。但し、ＭｇＯ／＃ｚＯｉ モル比率を低く取り過ぎ
て、粒界にＡｌ ２０ ｓ −Ｔ ｌ ０２を生じるよ
うになれば、耐食性の低下を生じるため、これは避けな
ければならない。
えた場合を示したが、一般に呼称されているＳＰＣの組
成範囲、すなわちＭｇＯ／＃＊０コモル比＝０．８〜１
．５程度であれば、効果は十分得られるものと考えられ
る。但し、ＭｇＯ／＃ｚＯｉ モル比率を低く取り過ぎ
て、粒界にＡｌ ２０ ｓ −Ｔ ｌ ０２を生じるよ
うになれば、耐食性の低下を生じるため、これは避けな
ければならない。
実施例２゜
第３表に示す天然ＭｇＯ，天然ボーキサイトを使用して
工業的にＳＰＣを製造し、実施例１．と同様の実験を行
った。結果を第４表に示す。
工業的にＳＰＣを製造し、実施例１．と同様の実験を行
った。結果を第４表に示す。
この場合、実施例１５と異なるのは多少Ｃａｎ、 ５ｉ
ｎ２゜Ｆｅ２Ｏ，等の成分が多くなった点と、ＴｉＯ２
源として経済性を考えてボーキサイト中のＴｌＯ２を利
用したことである。
ｎ２゜Ｆｅ２Ｏ，等の成分が多くなった点と、ＴｉＯ２
源として経済性を考えてボーキサイト中のＴｌＯ２を利
用したことである。
第３表 ＳＰＣ合成用嘱料０化学組成
第４表 ＳＰＣの品質及びキャスタブル配合時のこの場
合も本発明例１．Ｊに見られるごとく、実施例１．に近
い耐食性が得られる。但し、ボーキサイ）Ｂを使用した
比較例しは、逆に耐食性が低下した。その原因はＭｇ０
−Ｔ＋０＝を生成せず、Ａｌ２Ｏ，−Ｔｉｅ、を生成し
たためと考えられる。その詳細は不明だが、Ｓｉｎ、等
が過剰であるためにＴ１０．源が不足したことが原因と
考えられる。
合も本発明例１．Ｊに見られるごとく、実施例１．に近
い耐食性が得られる。但し、ボーキサイ）Ｂを使用した
比較例しは、逆に耐食性が低下した。その原因はＭｇ０
−Ｔ＋０＝を生成せず、Ａｌ２Ｏ，−Ｔｉｅ、を生成し
たためと考えられる。その詳細は不明だが、Ｓｉｎ、等
が過剰であるためにＴ１０．源が不足したことが原因と
考えられる。
実施例３゜
本発明のＳＰＣの適用範囲確認のため、第４表に示した
本発明の５ＰＣ−Ｉを用いて、タイプの異なる各種耐火
れんがでその評価を行った。その結果を第５表に示す。
本発明の５ＰＣ−Ｉを用いて、タイプの異なる各種耐火
れんがでその評価を行った。その結果を第５表に示す。
耐食性のテスト条件は実施例１．と同しだが、２０サイ
クルでテストした。
クルでテストした。
配合構成は、表中に示した通りであるが、それぞれのれ
んがの作成方法の詳細は、当業界周知の事例に基づくも
のなので省略した。第５表に示したように、キャスタブ
ルのみならず、各種耐火れんがへ適用した場合でも、そ
の耐食性の優秀性はいかんなく発揮され、本発明のＳＰ
Ｃが幅広い応用性を持つことを示している。
んがの作成方法の詳細は、当業界周知の事例に基づくも
のなので省略した。第５表に示したように、キャスタブ
ルのみならず、各種耐火れんがへ適用した場合でも、そ
の耐食性の優秀性はいかんなく発揮され、本発明のＳＰ
Ｃが幅広い応用性を持つことを示している。
なお、本発明は０．５ ％〜８％重量部のｒｉｏ、を含
有し、粒界にチタン酸マグネシウムを生成させるこきが
必須の要件であり、実施例に示したようにその他の成分
、例えば、Ｃａｂ、 Ｓｉｎ、、 Ｆｅ、口５等が量的
に存在すれば、その効果がやや薄れはするものの、その
含有量を制限するものではない。また、含有するＴｉｅ
、成分の全てが粒界にてチタン酸マグネシウムを生成し
た場合に、最大の効果が得られる。
有し、粒界にチタン酸マグネシウムを生成させるこきが
必須の要件であり、実施例に示したようにその他の成分
、例えば、Ｃａｂ、 Ｓｉｎ、、 Ｆｅ、口５等が量的
に存在すれば、その効果がやや薄れはするものの、その
含有量を制限するものではない。また、含有するＴｉｅ
、成分の全てが粒界にてチタン酸マグネシウムを生成し
た場合に、最大の効果が得られる。
しかし、ＳＰＣ校内部にも拡散するほどの過剰なＴｉＯ
２でなければ、粒界に＠量の未反応Ｔｉｅ、類が残留し
ても目的とする十分な効果は得られる。
２でなければ、粒界に＠量の未反応Ｔｉｅ、類が残留し
ても目的とする十分な効果は得られる。
更に、本発明は、ＳＰＣの作成にあたって、実施例では
焼成法により作成したが、上記の組成と組織を満足すれ
ば、電融法等製造方法を規定するものではない。
焼成法により作成したが、上記の組成と組織を満足すれ
ば、電融法等製造方法を規定するものではない。
本発明のマグネシア・アルミナ質スピネル系組成物の効
果をまとめると以下の通りである。
果をまとめると以下の通りである。
（１） 従来のマグネシア・アルミナ質スピネル系組
成物に比べ耐食性に優れたものであるので、耐火物とす
ることによって、定形耐火物、不定形耐火物を問わず、
高耐食性が要求される、製銑、製鋼用およびセメントキ
ルン等の内張り用耐火物の用途に適用できる。
成物に比べ耐食性に優れたものであるので、耐火物とす
ることによって、定形耐火物、不定形耐火物を問わず、
高耐食性が要求される、製銑、製鋼用およびセメントキ
ルン等の内張り用耐火物の用途に適用できる。
第１図〜第３図は、ＳＰＣ組成の状態図を示す図である
。
。
Claims (1)
- １．ペリクレースあるいはスピネルの粒界に、チタン酸
マグネシウムをチタニア（ＴｉＯ＿２）成分として、０
．５〜８重量％含有することを特徴とするマグネシア・
アルミナ質スピネル系組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63182164A JPH0230661A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63182164A JPH0230661A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230661A true JPH0230661A (ja) | 1990-02-01 |
| JPH0478578B2 JPH0478578B2 (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=16113471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63182164A Granted JPH0230661A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | マグネシア・アルミナ質スピネル系組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0230661A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446059A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-17 | Shinagawa Refract Co Ltd | マグネシア・アルミナ系スピネル質原料 |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP63182164A patent/JPH0230661A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446059A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-17 | Shinagawa Refract Co Ltd | マグネシア・アルミナ系スピネル質原料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0478578B2 (ja) | 1992-12-11 |
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