JPH0254296B2 - - Google Patents
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- JPH0254296B2 JPH0254296B2 JP57009494A JP949482A JPH0254296B2 JP H0254296 B2 JPH0254296 B2 JP H0254296B2 JP 57009494 A JP57009494 A JP 57009494A JP 949482 A JP949482 A JP 949482A JP H0254296 B2 JPH0254296 B2 JP H0254296B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Description
本発明は耐スポーリング性に優れた溶融アルミ
ナ質耐火材に使用される耐熱衝撃性に優れた耐火
骨材の製造法に関するものである。 溶融アルミナ耐火材はその優れた耐熱性、耐食
性を有するため広く耐火材として使用されてい
る。一般にこの耐火材にはアルミナを溶融凝固
後、粉砕して骨材とし、これに粘土等の結合剤を
加えて成形し、焼成して耐火材とするものと、溶
融アルミナを所定の鋳型に流し込み、凝固してそ
のまま耐火材として使用する鋳造耐火物がある。 前者の場合、耐熱衝撃性に優れた耐火骨材を使
用した耐火材は耐スポーリング性に優れたものと
なる。 溶融アルミナを凝固する場合、これを急冷する
と多孔質となり、強度が下るので骨材としても又
鋳造耐火物としても適さなくなる。又、鋳造耐火
物を急冷によつてつくると亀裂が生じ致命的欠陥
となる。 これらのため従来の溶融アルミナ質耐火骨材
は、溶融アルミナを空気で吹き飛ばして製造する
多孔質の特殊な耐火骨材を除き、一般には徐冷に
よつてつくられている。例えばアルミナ骨材の場
合アルミナをバツチ式或は連続式のアーク炉で溶
融し、これを数百Kg以上の大塊状で凝固し、これ
を粉砕してつくるのが普通である。このような大
塊では冷却に時間がかかり徐冷となる。又鋳造耐
火物では鋳型を保温するなど徐冷のため特別の操
作を行なつているのが普通である。 このような徐冷においてはアルミナの結晶は著
しく成長し、数百μから数ミリに達する。溶融ア
ルミナ耐火骨材の場合、その結晶サイズが大きい
と使用中の急熱急冷に際し、耐熱衝撃性に劣り、
亀裂が発生し易くなる。 本発明は耐熱衝撃性に優れ、かつ緻密な組織を
持つ溶融アルミナ質骨材を得ることを目的として
開発した方法であり、その特徴はアルミナに
ZrO2、SiO2等を所定量添加し、溶融した後急冷
凝固し、これを粉砕して骨材とすることにある。 即ち、本発明はバイヤーアルミナ等のアルミナ
に２〜30％（内割の重量％、以下同じ）のZrO2、
0.5〜５％のSiO2、同％のMgO、同％のTiO2、同
％のCr2O3のうちの少なくとも１種を添加し、電
気炉等に投入して溶融し、その溶融物を急冷凝固
してその平均結晶サイズを200μ以下とし、この
凝固物を粉砕して骨材とするものである。 本発明者の研究によればアルミナに上記の
ZrO2等を添加することにより、凝固物が多孔質
になることを防ぐことができ、又結晶サイズを
200μ以下とすることにより、熱衝撃による割れ
が防止されることがわかつた。 アルミナ質溶融耐火骨材が上記の添加物により
微細緻密な組織になるのは溶湯の流動性がよくな
ること、及び添加物により初晶アルミナの結晶成
長が妨げられるためと考えられる。 本発明における添加物の量の限定理由はいずれ
も前記の下限値未満では効果が十分でなく、又、
上限値を越えると耐熱性、耐食性等アルミナのも
つ優れた特性が失われるからである。この意味で
添加物を二種以上用いる場合はその合量が30％以
下であることが好ましい。 本発明の溶融アルミナ質骨材は前記のような結
晶サイズをもち、かつ殆んどが結晶質からなり、
ガラス質部分は殆んど含んでいない。このため、
耐熱性、耐食性も優れている。この骨材の見掛気
孔率は10％以下である。 この耐火骨材を得るには先ず所定の配合原料を
通常のアルミナの溶融と同様、アーク炉等で溶融
する。アルミナには最も入手し易いバイヤーアル
ミナが適し、ZrO2、SiO2等は夫々単独のものの
ほかジルコサンド（主成分ZrSiO4）、ドロマイト
等の複合材も前記の範囲内で用いることができ
る。これらは粉状、粒状、塊状或はこれを組合せ
た形態で用いられる。 溶融物の急冷凝固はその結晶サイズを小さくす
るため、重要な要件で、これには例えば耐熱容器
中に鉄のボールを充填しておき、この中に溶融物
を流し込み、ボール間で溶融物を凝固させる方法
を挙げることができる。鉄は熱伝導性がよいの
で、これによつて溶融物は急冷される。又、冷却
機構を備えた鉄板上に溶融物を流し、薄板状に凝
固させる方法でもよい。 凝固物は粉砕して所定の粒度とし、耐火骨材に
供する。この骨材は緻密であると共に平均結晶サ
イズが200μ以下であるので焼結アルミナと同等
の耐熱衝撃性を有する。 従来も研削材の分野においてはAl2O3にZrO2等
を添加し、溶融後急冷して砥粒を得る方法は行な
われているが、砥粒と耐火骨材とはその目的及び
要求される特性が異なつており、そのため研削材
の技術が耐火骨材には応用されなかつたものと思
われる。 またアルミナ質溶融物を高圧空気で吹き飛ば
し、中空状の骨材を得ることも知られている。し
かし、このものは肉厚部分も多孔質であり、これ
を粉砕して耐火骨材とした場合本発明におけるよ
うな緻密な骨材にはならない。 実施例 1000K.V.A単相アーク溶融炉を用いて第１表に
示す配合原料の溶融を行ない、溶融物を急冷する
方法及び比較例として溶融物を約150Kgの塊状に
鋳込む方法を実施した。 急冷は鉄板上に溶融物を流し、20mm以下の厚さ
に凝固させる方法により行なつた。
ナ質耐火材に使用される耐熱衝撃性に優れた耐火
骨材の製造法に関するものである。 溶融アルミナ耐火材はその優れた耐熱性、耐食
性を有するため広く耐火材として使用されてい
る。一般にこの耐火材にはアルミナを溶融凝固
後、粉砕して骨材とし、これに粘土等の結合剤を
加えて成形し、焼成して耐火材とするものと、溶
融アルミナを所定の鋳型に流し込み、凝固してそ
のまま耐火材として使用する鋳造耐火物がある。 前者の場合、耐熱衝撃性に優れた耐火骨材を使
用した耐火材は耐スポーリング性に優れたものと
なる。 溶融アルミナを凝固する場合、これを急冷する
と多孔質となり、強度が下るので骨材としても又
鋳造耐火物としても適さなくなる。又、鋳造耐火
物を急冷によつてつくると亀裂が生じ致命的欠陥
となる。 これらのため従来の溶融アルミナ質耐火骨材
は、溶融アルミナを空気で吹き飛ばして製造する
多孔質の特殊な耐火骨材を除き、一般には徐冷に
よつてつくられている。例えばアルミナ骨材の場
合アルミナをバツチ式或は連続式のアーク炉で溶
融し、これを数百Kg以上の大塊状で凝固し、これ
を粉砕してつくるのが普通である。このような大
塊では冷却に時間がかかり徐冷となる。又鋳造耐
火物では鋳型を保温するなど徐冷のため特別の操
作を行なつているのが普通である。 このような徐冷においてはアルミナの結晶は著
しく成長し、数百μから数ミリに達する。溶融ア
ルミナ耐火骨材の場合、その結晶サイズが大きい
と使用中の急熱急冷に際し、耐熱衝撃性に劣り、
亀裂が発生し易くなる。 本発明は耐熱衝撃性に優れ、かつ緻密な組織を
持つ溶融アルミナ質骨材を得ることを目的として
開発した方法であり、その特徴はアルミナに
ZrO2、SiO2等を所定量添加し、溶融した後急冷
凝固し、これを粉砕して骨材とすることにある。 即ち、本発明はバイヤーアルミナ等のアルミナ
に２〜30％（内割の重量％、以下同じ）のZrO2、
0.5〜５％のSiO2、同％のMgO、同％のTiO2、同
％のCr2O3のうちの少なくとも１種を添加し、電
気炉等に投入して溶融し、その溶融物を急冷凝固
してその平均結晶サイズを200μ以下とし、この
凝固物を粉砕して骨材とするものである。 本発明者の研究によればアルミナに上記の
ZrO2等を添加することにより、凝固物が多孔質
になることを防ぐことができ、又結晶サイズを
200μ以下とすることにより、熱衝撃による割れ
が防止されることがわかつた。 アルミナ質溶融耐火骨材が上記の添加物により
微細緻密な組織になるのは溶湯の流動性がよくな
ること、及び添加物により初晶アルミナの結晶成
長が妨げられるためと考えられる。 本発明における添加物の量の限定理由はいずれ
も前記の下限値未満では効果が十分でなく、又、
上限値を越えると耐熱性、耐食性等アルミナのも
つ優れた特性が失われるからである。この意味で
添加物を二種以上用いる場合はその合量が30％以
下であることが好ましい。 本発明の溶融アルミナ質骨材は前記のような結
晶サイズをもち、かつ殆んどが結晶質からなり、
ガラス質部分は殆んど含んでいない。このため、
耐熱性、耐食性も優れている。この骨材の見掛気
孔率は10％以下である。 この耐火骨材を得るには先ず所定の配合原料を
通常のアルミナの溶融と同様、アーク炉等で溶融
する。アルミナには最も入手し易いバイヤーアル
ミナが適し、ZrO2、SiO2等は夫々単独のものの
ほかジルコサンド（主成分ZrSiO4）、ドロマイト
等の複合材も前記の範囲内で用いることができ
る。これらは粉状、粒状、塊状或はこれを組合せ
た形態で用いられる。 溶融物の急冷凝固はその結晶サイズを小さくす
るため、重要な要件で、これには例えば耐熱容器
中に鉄のボールを充填しておき、この中に溶融物
を流し込み、ボール間で溶融物を凝固させる方法
を挙げることができる。鉄は熱伝導性がよいの
で、これによつて溶融物は急冷される。又、冷却
機構を備えた鉄板上に溶融物を流し、薄板状に凝
固させる方法でもよい。 凝固物は粉砕して所定の粒度とし、耐火骨材に
供する。この骨材は緻密であると共に平均結晶サ
イズが200μ以下であるので焼結アルミナと同等
の耐熱衝撃性を有する。 従来も研削材の分野においてはAl2O3にZrO2等
を添加し、溶融後急冷して砥粒を得る方法は行な
われているが、砥粒と耐火骨材とはその目的及び
要求される特性が異なつており、そのため研削材
の技術が耐火骨材には応用されなかつたものと思
われる。 またアルミナ質溶融物を高圧空気で吹き飛ば
し、中空状の骨材を得ることも知られている。し
かし、このものは肉厚部分も多孔質であり、これ
を粉砕して耐火骨材とした場合本発明におけるよ
うな緻密な骨材にはならない。 実施例 1000K.V.A単相アーク溶融炉を用いて第１表に
示す配合原料の溶融を行ない、溶融物を急冷する
方法及び比較例として溶融物を約150Kgの塊状に
鋳込む方法を実施した。 急冷は鉄板上に溶融物を流し、20mm以下の厚さ
に凝固させる方法により行なつた。
【表】
（数字は重量部）
このようにして得られたインゴツトをジヨーク
ラツシヤー、ロールクラツシヤーで５mm下に粉砕
した後3360μ〜2830μに整粒し、このうちからラ
ンダムにサンプリングし、化学分析、結晶サイズ
及び実験No.の１部について見掛気孔率を測定し
た。結果を第２表に示す。表中実験No.にダツシユ
のついているのが比較例（徐冷）である。
（数字は重量部）
このようにして得られたインゴツトをジヨーク
ラツシヤー、ロールクラツシヤーで５mm下に粉砕
した後3360μ〜2830μに整粒し、このうちからラ
ンダムにサンプリングし、化学分析、結晶サイズ
及び実験No.の１部について見掛気孔率を測定し
た。結果を第２表に示す。表中実験No.にダツシユ
のついているのが比較例（徐冷）である。
【表】
次に前記整粒したものからランダムに100粒を
サンプリングし、耐熱衝撃特性を調査した。方法
は各サンプルを白金ルツボに入れ、1400±10℃に
加熱し、同温度で10分間保持した後、即座にルツ
ボの中の粒を予じめ用意しておいた水の中に投入
して急冷する。次に急冷した粒を乾燥後、前記の
試料調整用に使用した2830μの篩で分級し、篩上
を再度1400±10℃に加熱し、前と同様急冷、分級
を繰返す。以上の繰返しを５回、10回、15回行な
い、各回毎に篩上残留個数を数える。その結果を
第３表に示す。
サンプリングし、耐熱衝撃特性を調査した。方法
は各サンプルを白金ルツボに入れ、1400±10℃に
加熱し、同温度で10分間保持した後、即座にルツ
ボの中の粒を予じめ用意しておいた水の中に投入
して急冷する。次に急冷した粒を乾燥後、前記の
試料調整用に使用した2830μの篩で分級し、篩上
を再度1400±10℃に加熱し、前と同様急冷、分級
を繰返す。以上の繰返しを５回、10回、15回行な
い、各回毎に篩上残留個数を数える。その結果を
第３表に示す。
Claims (1)
- １ Al2O3にZrO22〜30％、SiO20.5〜５％、
MgO0.5〜５％、TiO20.5〜５％、Cr2O30.5〜５
％のうちの少なくとも１種を添加して溶融し、そ
の溶融物を急冷凝固することにより結晶の平均サ
イズを200μ以下とし、次いでこの凝固物を粉砕
することを特徴とする耐熱衝撃性に優れた耐火骨
材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009494A JPS58130157A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | 耐熱衝撃性に優れた耐火骨材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57009494A JPS58130157A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | 耐熱衝撃性に優れた耐火骨材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58130157A JPS58130157A (ja) | 1983-08-03 |
| JPH0254296B2 true JPH0254296B2 (ja) | 1990-11-21 |
Family
ID=11721784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57009494A Granted JPS58130157A (ja) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | 耐熱衝撃性に優れた耐火骨材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58130157A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5849654A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-23 | 日本酸素株式会社 | 珪酸カルシウムを主成分とする断熱成型体 |
| JPS61191562A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-26 | 三井鉱山株式会社 | アルミナ系耐摩耗性材料 |
| DE102010047095A1 (de) * | 2010-10-01 | 2012-04-05 | Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh | Polykristalline Al2O3-Körper auf Basis von geschmolzenem Aluminiumoxid |
| JP6557032B2 (ja) * | 2015-03-20 | 2019-08-07 | 東京窯業株式会社 | スライディングノズル用プレート耐火物 |
-
1982
- 1982-01-26 JP JP57009494A patent/JPS58130157A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58130157A (ja) | 1983-08-03 |
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