JPH031262B2 - - Google Patents
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- JPH031262B2 JPH031262B2 JP60148929A JP14892985A JPH031262B2 JP H031262 B2 JPH031262 B2 JP H031262B2 JP 60148929 A JP60148929 A JP 60148929A JP 14892985 A JP14892985 A JP 14892985A JP H031262 B2 JPH031262 B2 JP H031262B2
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Description
〔産業上利用分野〕
この発明は、アルミニウムやアルミニウム合金
の溶湯みと接触する溶解炉、保持炉、取鍋、樋等
のライニングとして使用される耐火物に関するも
のである。
〔従来の技術〕
アルミニウムやアルミニウム合金の溶湯(以下
アルミ溶湯と略記する)に接触する部分のライニ
ングとして使用される耐火物は、溶湯温度が高い
他の金属溶湯、例えば溶銑や溶鋼の場合における
主な損傷である溶損がみられず、別の機構によつ
て損傷が進行する。すなわち、アルミ溶湯は他の
金属溶湯と異なり、容易に耐火物組織中に浸透す
る性質があり、また極めて強い還元力を有してい
ることから、接触部位から耐火物へ侵入した溶湯
が徐々に耐火物内部へと浸潤領域を拡げてゆく間
に、耐火物中に含まれる成分の硅酸(SiO2)等
を還元(金属化)して損傷を進行せしめる。換言
すると、アルミ溶湯による耐火物の損傷は、耐火
物表面に生じた耐火物としての機能を失つた耐火
物の変質層が徐々に内部へ発達してゆくことであ
る。
また、アルミ溶湯が接触、浸透した変質層に
は、硅酸の還元の結果により生じた溶湯酸化物
(Al2O3)等を含む附着物が耐火物表面に生成し、
徐々に成長して炉内空間を閉塞するいわゆる「お
ばけ」が発生し、溶解作業に支障をもたらすこと
もある。
このようなことから、耐火物にアルミ溶湯を侵
入させないことが重要であり、このために溶湯侵
入抑制の努力が払われてきた。従来の溶湯侵入抑
制手段を大別にすると、溶湯が侵入し難いように
耐火物組織を緻密にすること、溶湯にぬれ難い素
材を使用した耐火物組成をつくり上げること、で
あり、具体的には次のようなものがある。
(a) 耐火物組織を緻密にするには、例えば高圧プ
レスやラバープレスのような成形機を使用する
のであり、さらには例えば1600℃以上の焼成炉
を使用して高温焼成を行うのである。
(b) このほかに結合材や焼結助材を用いる方法も
ある。
(c) 溶湯にぬれ難い耐火物とするならば、炭化珪
素(SiC)や窒化珪素(Si3N4)を組成とした
耐火物を採用するのが一般的である。例えば、
アルミ溶湯にぬれにくい耐火物としては窒化珪
素で結合した炭化珪素質れんががある。これは
炭化珪素粒子に珪素を混合して高圧成形ののち
窒化気流中で炭化珪素を生成させながら炭化珪
素を結合せしめるものである。
(d) また、アルミ溶湯にぬれ難いことから、浸透
を抑制する耐火物として窒化アルミニウム
(AlN)や窒化硼素(BN)等の窒化物組成が
ある。これらは窒素と反応させて生成した反応
物、例えばAlNを焼結させるか、それが困難
な場合はBNのように高温下で加圧焼結させる
ことにより製造する。
(e) 別に硼素を含む化合物を耐火物組成中に添加
する考えもある。例えば、米国特許第2997402
号ではB2O315〜80%、CaO5〜50%、Al2O32〜
60%からなるガラス質フリツトを合成してその
粉体を添加する方法である。
(f) また、米国特許第4158568号には、B2O320〜
40%、ZnO50〜60%、SiO28〜12%、Al2O30〜
10%の組成からなる硼珪酸亜鉛ガラス質フリツ
トを耐火物組成中に添加して、アルミ溶湯の浸
透を抑制する方法が示されている。
〔発明が解決しようする問題点〕
前述した(a)〜(f)には夫々次のような問題点があ
る。
(a)では、高価な特別の設備が必要である問題点
がある。
(b)では、結合材や焼結助材を用いたものでは耐
火物使用時に熱的スポールを生じて脆弱化する問
題点がある。
(c)では、炭化珪素とか窒化珪素は人工的に合成
された高価な原料であることに加え、焼結の製造
工程が特殊であり、容易に実施することができな
い問題点がある。
(d)では、素材が高価な上に、特殊な製造工程を
必要とするので、製造原価が非常に高くなり、さ
らに並型れんが以上の寸法形状の耐火物を多量に
製造することが技術的に困難であり、実用性に欠
けた耐火物であるという問題点がある。
(e)では、その組成から、耐火物組織中にガラス
相が生成し、周知のガラス相の発達による熱的ス
ポールの抵抗性の低下という問題点がある。すな
わち、操業中の加熱、冷却の繰返し履歴の際の熱
応力による破壊を助成することになり、結局は耐
火物組織を脆弱化してアルミ溶湯の侵入を許すの
である。この組成の他の大きな問題点は、ガラス
工学でよく知られているようにB2O3が多くSiO2
の少ない系のものは安定なガラスが得られず、こ
のフリツトもこのような組成に相当する。さら
に、この種のガラス質フリツトは、例えば保存期
間中においてもB2O3が吸湿して変質する危険性
があり、前記発明の明細書中にもその添加物が水
に溶解するとの説明がなされている。添加物が保
管中に変質するような性質は、耐火物原料として
適当ではないが、そうでなくても製造時における
加水混練に際して添加材が変質したり、あるいは
溶解してPH変化せしめると、混練物の粘性が変
化したり、結合材が反応して硬化をもたらすな
ど、所定の耐火物組織の形成が困難となる。この
ような問題は単にれんがの製造だけに留まらず、
不定形耐火物においても問題が派生する。例え
ば、アルミナセメントを結合材としたキヤスタブ
ルは施工現場において加水混練の後に流し込み成
形するが、添加物中にB2O3が溶出すると、PHの
変化によりアルミナセメントの充分な硬化が得ら
れず、満足すべき施工体の形成が不可能となる恐
れがある。このような問題点を解決し、硼素を含
む化合物の安定性を増すため、すなわち、B2O3
を安定なガラスとするためにSiO2等の成分を加
えてガラス化させる考えのものが、前記(f)で示し
た米国特許の発明である。
(f)では、フリツトは確かに安定性については改
善されているが、ガラス質であることに起因する
耐火物の熱的スポーリング性の低下については解
決されておらず、さらに新らしく生じた問題点に
ついても解決の必要がある。すなわち、SiO2が
含まれる場合、特に非晶質シリカが存在する場合
には、アルミ溶湯により下記の反応式に示される
SiO2の還元反応が進行する。
4Al+3SiO2→3Si+2Al2O3
この反応は急激に進行するものではないが、ア
ルミ溶湯の浸透を進行をせしめて耐火物組織を劣
化させるという問題点があるのに加え、アルミ酸
化物等の耐火物表面への附着、成長、いわゆる
「おばけ」の原因となるので、SiO2を含まない耐
火物組織について考慮する必要がある。
〔問題点を解決するための手段〕
この説明書の手段は、硼素化合物であるBH、
B4C、ZrB2、SrB2、LaB6、3MgO・B2O3、
2MgO・B2O3、3CaO・B2O3、3SrO・B2O3、
3BaO・B2O3、3CoO・B2O3、Sc2BO4、3LaO3・
B2O3、ThO2・B2O3の中の一種以上を、アルミ
ナ粉及び耐火結合材からなる耐火粉体に添加し
て、全体の硼素含有量が0.1乃至8.0重量部となる
ように耐火物中に分散含有させてなることを特徴
とする。
上記硼素化合物の各々は、水に溶解、溶出しな
いこと、結晶質であること、珪酸、珪素を含まな
いこと、1200℃以下で溶融、分解しないこと、と
いう共通の条件を満たすものである。
上記アルミナ粉は、焼結アルミナ粉、仮焼アル
ミナ粉が使用でき、耐火結合材は、耐火粘土また
はアルミナセメントが使用できる。アルミナ粉は
珪素及び珪酸が少ないほど好ましい。
〔作用〕
この発明な手段における硼素化合物の存在は、
耐火物組織中へのアルミ溶湯の浸透を抑制する作
用がある。その抑制機構は必ずしも詳らかではな
いが、概ね次のように説明できる。
例えば、耐火物中にBNを含有させた場合、溶
湯に接触した最初の段階では、Si3N4等の窒化物
やSiO等の炭化物との共通の特性である溶融物に
対するぬれ難さによつてアルミ溶湯との接触が限
定されるが、メラルラインの上下に伴う接触界面
の大気による酸化が徐々に進行してB2O3が生成
される。このB2O3は溶湯との接触界面還元され
てアルミニウムと反応し、粘稠な薄い被膜を耐火
物界面に形成して溶湯の浸透を抑制する。一方、
耐火物表面ではB2O3が溶湯の酸化物であるAl2O3
あるいは耐火物組成中のAl2O3と反応して強固な
結合体である9Al2O3・3B2O3を生成し、溶湯の浸
透し難い組織を形成する。溶湯界面の被膜が流失
すると耐火物界面に9Al2O3・3B2O3の化合物が露
出してくるが、アルミ溶湯によつてB2O3が徐々
に還元され、再びアルミニウムと反応して粘稠な
薄い被膜を耐火物界面に形成して溶湯の浸透を抑
制する。このようなフイルムの作用によつて、硼
素を含む化合物について、それが炭化物、窒化
物、酸化物の何れであつても、アルミ溶湯の浸透
が抑制される。
硼素化合物の溶融、分解温度が1200℃以上であ
ることを必要とするのは、前記フイルムの硼素供
給源である硼素化合物が、耐火物の使用される炉
の最高温度域である約1200℃以下で溶融したり、
分解したりするものであれば、例えば4PbO・
B2O3のように溶融すると一度にB2O3を放出して
溶湯中に流出し、徐々に硼素を供給できないの
で、持続して溶湯の浸透を抑制できないからであ
る。
耐火物組成中の硼素含有量を0.1乃至0.8重量部
としたことは次の理由による。硼素を0.03%含有
する組成では、アルミ溶湯の浸透抑制の効果は部
分的にしか認められないが、0.1%以上を含む組
成では溶湯と接する耐火物表面全域にわたり浸透
抑制効果が認められる。例えば、BNを0.23%添
加することにより必要とする硼素を0.1%供給す
ることができて、耐火物表面全域に優れた耐食性
を賦与できる。また、硼素含有量が6%を越える
と浸透抑制効果の向上度が減少しはじめ、8%以
上では添加量の増大にもかかわらず、効果の向上
が見られないばかりか、耐火物組成中の他成分と
反応して耐熱性の低下をもたらす恐れがある。従
つて、硼素含有量は8%を上限とするのがよい。
ちなみに、BNを18.45%添加すると8%の硼素が
耐火物組成中に含まれることになる。
なお、この発明による耐火物は、前記硼素を含
む化合物の1種あるいはそれ以上を組み合わせた
ものを、従来の耐火物組成中に添加することによ
り容易に得られるものである。その際、硼素含有
化合物を耐火物組成中に分散させて存在せしめる
のであるが、硼素化合物の粒度は小さい方が効果
的であり、少なくとも0.3mm以下の微粉とするこ
とが望ましい。従来の耐火物においては、普通、
組成中の大部分を占める骨材として称される骨格
部分はアルミ溶湯が浸透し難く、しかも熱的に安
定な0.3mm以上の粗い粒子により構成されている
ので、アルミ溶湯の浸透は主として骨格部分を結
合する微粉部分において行われる。従つて、この
微粉部分の浸透抑制が重要であり、このため微粉
部分に硼素化合物を有効に分散させるには、これ
らの粒度を0.3mm以下とすることが望ましいので
ある。
〔実施例〕
まず、不定形耐火物の例としてキヤスタブル耐
火物をとりあげて次に示す。実施例1〜4、比較
例1、2の各々の配合物及び配列割合その他を表
1に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a refractory used as a lining for melting furnaces, holding furnaces, ladles, gutters, etc. that come into contact with molten aluminum or aluminum alloys. [Prior Art] Refractories used as linings for parts that come into contact with molten aluminum or aluminum alloys (hereinafter abbreviated as molten aluminum) are used as linings for other molten metals whose molten metal temperature is high, such as hot metal or molten steel. Melting loss, which is a typical damage, is not observed, and the damage progresses by another mechanism. In other words, unlike other molten metals, molten aluminum has the property of easily penetrating into the structure of refractories and has an extremely strong reducing power, so the molten metal that has penetrated into the refractory from the contact area gradually While the infiltration area expands into the interior of the refractory, components such as silicic acid (SiO 2 ) contained in the refractory are reduced (metalized) and damage progresses. In other words, the damage to the refractory caused by molten aluminum is that an altered layer of the refractory, which has lost its function as a refractory, is formed on the surface of the refractory and gradually develops inside. In addition, in the altered layer that the molten aluminum has come into contact with and penetrated, deposits containing molten metal oxides (Al 2 O 3 ), etc. produced as a result of the reduction of silicic acid are formed on the refractory surface.
So-called "ghosts" may occur that gradually grow and block the space inside the furnace, causing problems in melting operations. For this reason, it is important to prevent molten aluminum from penetrating into refractories, and efforts have been made to prevent molten metal from penetrating. Conventional methods for suppressing molten metal intrusion can be roughly divided into two methods: making the refractory structure dense so that molten metal does not easily penetrate, and creating a refractory composition using materials that are difficult to wet with molten metal. There are the following: (a) To make the refractory structure dense, a molding machine such as a high-pressure press or a rubber press is used, and high-temperature firing is performed using a firing furnace at a temperature of 1,600°C or higher, for example. (b) Other methods include using binders and sintering aids. (c) If a refractory is to be used that is difficult to wet with molten metal, it is common to use a refractory whose composition is silicon carbide (SiC) or silicon nitride (Si 3 N 4 ). for example,
Silicon carbide bricks bonded with silicon nitride are examples of refractories that are difficult to wet with molten aluminum. This involves mixing silicon carbide particles with silicon, molding them under high pressure, and then bonding the silicon carbide while generating silicon carbide in a nitriding gas flow. (d) Also, since it is difficult to get wet with molten aluminum, there are nitride compositions such as aluminum nitride (AlN) and boron nitride (BN) as refractories that suppress penetration. These are produced by sintering a reactant produced by reacting with nitrogen, such as AlN, or if this is difficult, by sintering under pressure at high temperature like BN. (e) There is also the idea of adding a compound containing boron to the refractory composition. For example, U.S. Patent No. 2997402
No. B2O3 15 ~ 80%, CaO5~50%, Al2O3 2 ~
This method involves synthesizing a 60% glassy frit and adding its powder. (f) U.S. Pat. No. 4,158,568 also states that B 2 O 3 20~
40%, ZnO 50~60%, SiO2 8~12%, Al2O3 0 ~
A method has been proposed in which a zinc borosilicate glass frit having a composition of 10% is added to the refractory composition to suppress the penetration of molten aluminum. [Problems to be solved by the invention] Each of the above-mentioned (a) to (f) has the following problems. (a) has the problem of requiring expensive special equipment. In (b), if a binder or sintering aid is used, there is a problem in that thermal spalls occur when refractories are used, resulting in brittleness. In (c), there are problems in that silicon carbide and silicon nitride are artificially synthesized and expensive raw materials, and the sintering manufacturing process is special and cannot be carried out easily. In (d), the materials are expensive and require a special manufacturing process, so the manufacturing cost is extremely high, and it is technically difficult to manufacture large quantities of refractories with dimensions and shapes larger than ordinary bricks. There are problems in that it is difficult to use and is a refractory that lacks practicality. In (e), a glass phase is formed in the refractory structure due to its composition, and there is a problem that the resistance to thermal spalling decreases due to the development of the well-known glass phase. In other words, this promotes destruction due to thermal stress during repeated heating and cooling during operation, eventually weakening the refractory structure and allowing molten aluminum to penetrate. The other major problem with this composition is that, as is well known in glass engineering, B 2 O 3 is high in SiO 2
A system with a small amount of glass cannot produce a stable glass, and this frit also corresponds to such a composition. Furthermore, in this type of glassy frit, for example, there is a risk that B 2 O 3 absorbs moisture and deteriorates even during storage, and the description of the invention also mentions that the additive dissolves in water. being done. Additives that change in quality during storage are not suitable as raw materials for refractories, but even if this is not the case, if the additives change in quality or dissolve during kneading with water during manufacturing, and the pH changes, the kneading The viscosity of the material changes, the binder reacts and hardens, and it becomes difficult to form a desired refractory structure. These problems go beyond just brick manufacturing;
Problems also arise with monolithic refractories. For example, castables using alumina cement as a binder are cast at the construction site after being mixed with water, but if B 2 O 3 is leached into the additive, the alumina cement will not harden sufficiently due to changes in pH. There is a possibility that it may become impossible to form a satisfactory construction body. In order to solve these problems and increase the stability of boron-containing compounds, namely, B 2 O 3
The idea of vitrifying glass by adding components such as SiO 2 to make it a stable glass is the invention of the US patent shown in (f) above. In (f), although the stability of frits has certainly been improved, the problem of reduced thermal spalling properties of refractories due to their glassy nature has not been resolved, and new problems have arisen. Problems also need to be resolved. In other words, when SiO 2 is included, especially when amorphous silica is present, molten aluminum causes the reaction shown in the following reaction formula.
The reduction reaction of SiO 2 proceeds. 4Al+3SiO 2 →3Si+2Al 2 O 3This reaction does not proceed rapidly, but it has the problem of accelerating the penetration of molten aluminum and deteriorating the refractory structure. It is necessary to consider a refractory structure that does not contain SiO 2 because it causes adhesion and growth on the surface, so-called "ghosts". [Means for solving the problem] The means described in this manual uses BH, which is a boron compound,
B 4 C, ZrB 2 , SrB 2 , LaB 6 , 3MgO・B 2 O 3 ,
2MgO・B 2 O 3 , 3CaO・B 2 O 3 , 3SrO・B 2 O 3 ,
3BaO・B 2 O 3 , 3CoO・B 2 O 3 , Sc 2 BO 4 , 3LaO 3・
One or more of B 2 O 3 , ThO 2 and B 2 O 3 is added to a refractory powder made of alumina powder and a refractory binder so that the total boron content is 0.1 to 8.0 parts by weight. It is characterized by being dispersed and contained in a refractory. Each of the above boron compounds satisfies the common conditions of not dissolving or eluting in water, being crystalline, not containing silicic acid or silicon, and not melting or decomposing at 1200° C. or lower. As the alumina powder, sintered alumina powder or calcined alumina powder can be used, and as the refractory binder, fireclay or alumina cement can be used. The alumina powder preferably contains less silicon and silicic acid. [Operation] The presence of the boron compound in this inventive means is
It has the effect of suppressing the penetration of molten aluminum into the refractory structure. Although the suppressing mechanism is not necessarily clear, it can be roughly explained as follows. For example, when BN is contained in a refractory, at the first stage of contact with the molten metal, it is difficult to wet with the molten metal, which is a common characteristic with nitrides such as Si 3 N 4 and carbides such as SiO. As a result, contact with molten aluminum is limited, but oxidation by the atmosphere at the contact interface above and below the meral line gradually progresses, producing B 2 O 3 . This B 2 O 3 is reduced at the contact interface with the molten metal and reacts with aluminum, forming a viscous thin film at the refractory interface to suppress penetration of the molten metal. on the other hand,
On the surface of the refractory, B 2 O 3 is an oxide of the molten metal, Al 2 O 3
Alternatively, it reacts with Al 2 O 3 in the refractory composition to produce 9Al 2 O 3 .3B 2 O 3 , which is a strong bond, forming a structure that is difficult for molten metal to penetrate. When the film at the molten metal interface washes away, the 9Al 2 O 3 3B 2 O 3 compound is exposed at the refractory interface, but B 2 O 3 is gradually reduced by the molten aluminum and reacts with aluminum again. Forms a thin, viscous film on the interface of refractories to prevent molten metal from penetrating. The action of such a film suppresses the penetration of molten aluminum into compounds containing boron, whether they are carbides, nitrides, or oxides. The melting and decomposition temperature of the boron compound is required to be 1200°C or higher because the boron compound, which is the boron source for the film, must be at about 1200°C or lower, which is the maximum temperature range of the furnace in which the refractory is used. or melted with
If it is something that can be decomposed, for example, 4P b O.
This is because when B 2 O 3 is melted, B 2 O 3 is released all at once and flows out into the molten metal, and boron cannot be gradually supplied, so it is not possible to continuously suppress the penetration of the molten metal. The reason for setting the boron content in the refractory composition to 0.1 to 0.8 parts by weight is as follows. In a composition containing 0.03% boron, the effect of suppressing the penetration of molten aluminum is only partially observed, but in a composition containing 0.1% or more, the effect of suppressing penetration is observed throughout the entire surface of the refractory in contact with the molten metal. For example, by adding 0.23% BN, the required boron can be supplied at 0.1%, and excellent corrosion resistance can be imparted to the entire surface of the refractory. In addition, when the boron content exceeds 6%, the degree of improvement in the penetration suppression effect begins to decrease, and when the boron content exceeds 8%, no improvement in the effect is observed despite an increase in the amount added, and even There is a possibility that it may react with other components and cause a decrease in heat resistance. Therefore, the upper limit of the boron content is preferably 8%.
By the way, if 18.45% of BN is added, 8% of boron will be included in the refractory composition. The refractory according to the present invention can be easily obtained by adding one or more of the boron-containing compounds in combination to a conventional refractory composition. At that time, the boron-containing compound is dispersed and present in the refractory composition, but the smaller the particle size of the boron compound, the more effective it is, and it is desirable that it be a fine powder of at least 0.3 mm or less. In conventional refractories, usually
The skeletal part, called the aggregate, which makes up the majority of the composition, is difficult for molten aluminum to penetrate, and is composed of thermally stable coarse particles of 0.3 mm or more, so molten aluminum mainly penetrates into the skeletal part. This is done in the fine powder part that binds. Therefore, it is important to suppress the penetration of this fine powder portion, and for this reason, in order to effectively disperse the boron compound in the fine powder portion, it is desirable that the particle size of these particles be 0.3 mm or less. [Example] First, a castable refractory will be described below as an example of a monolithic refractory. Table 1 shows the formulations, arrangement ratios, etc. of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
【表】
比較例1は、これまでアルミ溶湯に対して耐食
性の大きいことで知られている高アルミナ質キヤ
スタブルであり、比較例2は比較例1の配合物中
に仮焼アルミナの一部を無水硼酸に置き換えたも
のであり、比較例3は硼素福有量を多目にしたも
のである。
実施例1〜4、比較例1〜3に使用した原料の
主要品質は次の通りである。
焼結アルミナは、Al2O3含有量が99.5%で
αAl2O3(コランダム)結晶からなり、4〜1mm、
1mm以下、0.3mm以下の各粒度に粉砕された市販
品である。
仮焼アルミナは、Al2O3含有量が99.8%で
aAl2O3結晶からなるも、比較的低温域(1100℃
程度)で製造された0.1mm以下の粒子形態を示す
微粉アルミナの市販品である。
ハイアルミナセメントは、Al2O379%、CaO18
%、の組成を有し、CaO・Al2O3とαAl2O3結晶を
主成分とする0.1mm以下の微粉粒子形態を示す耐
火物用市販水硬性セメントである。
窒化硼素は、BNが99.5%で、0.1mm以下の微粉
粒子形態を示す六方晶の結晶タイプの市販品であ
る。
無水硼酸は、B2O3の含有量が99.5%で0.3mm以
下の粒子形態を示す市販試薬品である。
硼酸マグネシウムは、試薬の硼酸と水酸化マグ
ネシウムを出発原料として理論量比に基づいて調
整した混合物を200Kg/cm2の圧力で成形した後、
酸素−プロパンによるガス燃焼炉中で1900℃に昇
温して反応生成せしめたもので、3MgO・B2O3
の分子式で現わされる。得られた生成焼結体をハ
ンマーで粗砕した後、ジヨウクラツシヤーで更に
粉砕し、最終的にはボールミルで0.3mm以下にあ
る微粉砕してこれぞれの粒度に分級したものであ
る。
実施例1〜4及び比較例1〜3は表1に示す各
配合物を夫々5Kgづつ調整し、実験用の10容量
のV型ミキサーで混合した後、加水し、10容量
の実験用羽根付ミキサーで混練した。なお、加水
量は、キヤスタブルが充分に型枠内に流し込める
流動性をもつように、JIS R2254に示されるフロ
ー試験装置によりフロー値が190程度になるよう
に調節した。
次に、上記混練物の一部を使用して、実際の流
し込み作業に際して必要な混練物の可使時間を求
めるため、すなわち混練30分後に、流し込みが困
難となるフロー値が120に達するかどうかを測定
した。この測定により流し込み可能と判断した混
練物は、引続き内径が40mmで高さ40mmの金型に流
し込んだ後、金型共、温度が20℃湿度が80%に保
持されている恒温恒湿槽で12時間保持し、次に金
型から成型硬化体を取り出し、電動加圧式一軸圧
縮試験機によりその圧縮強度を測定して硬化性状
を調べた。
一方、加水直後の各混練物の残部は、夫々直ち
に円柱状成形体(外径80mm、高さ65mm)において
各部の肉厚が25mmとなるように内部に30mm径で40
mm高さの穴を有するるつぼが成形できる金型中に
流し込み、24時間室温で放置した後に金型から取
り出し、これをさらに電気熱風式乾燥器中で110
℃、12時間してから、炭化珪素質エレメントによ
る抵抗式電気加熱炉で800℃まで昇温して焼成し
た。
得られた各るつぼに、既に黒鉛るつぼで予め溶
解しておいたアルミニウム合金、すなわち耐火物
にとつて最も厳しいアルミニウム合金として知ら
れているマグネシウム5.5%を含むヒドロナリウ
ム合金の溶湯を注入して電気加熱炉に挿入し、過
酷な条件下でテストをするために、アルミ溶湯温
度としてはかなり高い950℃まで昇温して20時間
保持を行い、溶湯による各るつぼの侵食を試み
た。この侵食テスト終了後、各るつぼを冷却して
炉から取出し、ダイアモンドカツターで切断し
て、るつぼへの溶湯の侵食状況を観察した。
各観察結果を表2に示すが、主な点を要約する
と次の通りである。[Table] Comparative Example 1 is a high alumina castable that has been known to have high corrosion resistance against molten aluminum, and Comparative Example 2 is a castable with a high alumina content that is known to have high corrosion resistance against molten aluminum. In Comparative Example 3, the amount of boron was increased. The main qualities of the raw materials used in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 are as follows. Sintered alumina is composed of αAl 2 O 3 (corundum) crystals with an Al 2 O 3 content of 99.5%, and has a diameter of 4 to 1 mm.
It is a commercially available product pulverized to particle sizes of 1 mm or less and 0.3 mm or less. Calcined alumina has Al2O3 content of 99.8%
Although it is composed of aAl 2 O 3 crystals, it can be used in a relatively low temperature range (1100℃
This is a commercial product of fine powder alumina with a particle size of 0.1 mm or less manufactured by High alumina cement contains Al2O3 79 %, CaO18
This is a commercially available hydraulic cement for refractories , which has a composition of Boron nitride is a commercially available hexagonal crystal type product with 99.5% BN and a fine particle morphology of 0.1 mm or less. Boric anhydride is a commercially available reagent with a B 2 O 3 content of 99.5% and a particle morphology of 0.3 mm or less. Magnesium borate is produced by molding a mixture of the reagents boric acid and magnesium hydroxide as starting materials based on the theoretical ratio at a pressure of 200 kg/ cm2 .
It is produced by reaction in an oxygen-propane gas combustion furnace at a temperature of 1900℃, and 3MgO・B 2 O 3
It is expressed by the molecular formula of The resulting sintered body was roughly crushed with a hammer, further crushed with a machine crusher, and finally finely crushed with a ball mill to a size of 0.3 mm or less and classified into each particle size. In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3, 5 kg of each of the formulations shown in Table 1 was prepared, mixed in a 10-capacity experimental V-type mixer, water was added, and a 10-volume experimental blade-equipped mixer was prepared. Kneaded with a mixer. The amount of water added was adjusted so that the flow value was approximately 190 using a flow test device specified in JIS R2254 so that the castable had sufficient fluidity to be poured into the mold. Next, using a part of the above kneaded material, in order to determine the pot life of the kneaded material necessary for actual pouring work, in other words, whether the flow value at which pouring becomes difficult reaches 120 after 30 minutes of kneading. was measured. The kneaded material determined to be pourable based on this measurement was then poured into a mold with an inner diameter of 40 mm and a height of 40 mm.The mold was then placed in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 20°C and a humidity of 80%. After holding for 12 hours, the molded cured product was taken out from the mold, and its compressive strength was measured using an electric pressurized uniaxial compression tester to examine its curing properties. On the other hand, immediately after adding water, the remainder of each kneaded product was immediately placed inside a cylindrical molded body (outer diameter 80 mm, height 65 mm) so that the wall thickness of each part was 25 mm.
It was poured into a mold capable of forming a crucible with a hole of mm height, left at room temperature for 24 hours, removed from the mold, and further heated in an electric hot air dryer for 110 min.
℃ for 12 hours, and then fired at a temperature of 800℃ in a resistance electric heating furnace using silicon carbide elements. A molten aluminum alloy containing 5.5% magnesium, known as the toughest aluminum alloy for refractories, is injected into each crucible and electrically heated. The crucibles were inserted into a furnace and tested under harsh conditions by raising the temperature to 950°C, which is quite high for molten aluminum, and holding it for 20 hours to try to erode each crucible with the molten metal. After this erosion test was completed, each crucible was cooled, taken out from the furnace, cut with a diamond cutter, and the state of erosion of the molten metal into the crucible was observed. The results of each observation are shown in Table 2, and the main points are summarized as follows.
【表】
(1) 水に可溶性のB2O3を添加した比較例2は、
流動性こそ充分に保持しているが、硬化せず、
成形体を得ることができなかつた。
(2) 水に難溶性のBN及び3MgO・B2O3を添加し
た実施例1〜4は、従来品(比較例1)と比較
して、十分な流動性を保持し、しかも可使時間
においても何ら遜色は認られなかつた。
(3) 実施例1〜4は、アルミ溶湯の浸透あるいは
侵食を抑制し、耐食性が向上しているが、添加
量が硼素として夫々0.1、0.5、3.1、5.0%であ
る実施例1、2、3、4に較べ、10%を加えた
比較例3は、十分な耐食性のものとはなつてい
ない。
次に、定形耐火物の例として、高アルミナ耐火
れんがをとりあげたものを示す。実施例5、比較
例4、5の配合物及びその割合その他は表3に示
す通りである。従来からアルミ溶湯に対して耐食
性の大きいことで知られている通常の高アルミナ
質れんがである。比較例5は比較例4の配合物の
仮焼アルミナの一部を硼珪酸フリツトに置き換え
たものである。
これらの実施例及び比較例に使用した原料は、
前述の不定形耐火物で使用したものと大部分は同
じであるが、新らしく使用した原料の主要品質は
次の通りである。[Table] (1) Comparative example 2, in which water-soluble B 2 O 3 was added,
It maintains sufficient fluidity, but does not harden.
It was not possible to obtain a molded body. (2) Examples 1 to 4 in which BN and 3MgO・B 2 O 3 , which are poorly soluble in water, were added maintained sufficient fluidity and had a longer pot life than the conventional product (Comparative Example 1). No difference was observed in either case. (3) Examples 1 to 4 suppress penetration or erosion of molten aluminum and improve corrosion resistance; Comparative example 3, in which 10% was added, does not have sufficient corrosion resistance compared to samples 3 and 4. Next, high alumina refractory bricks will be shown as an example of a shaped refractory. The formulations and proportions of Example 5 and Comparative Examples 4 and 5 are shown in Table 3. This is a conventional high-alumina brick known for its high corrosion resistance against molten aluminum. Comparative Example 5 is a mixture of Comparative Example 4 in which a portion of the calcined alumina is replaced with borosilicate frit. The raw materials used in these Examples and Comparative Examples are:
Most of the raw materials used are the same as those used for the monolithic refractories mentioned above, but the main qualities of the newly used raw materials are as follows.
この発明によれば、単に特定した硼素化合物の
1種又はそれ以上を添加するのみで、従来と殆ど
変らない工程で秀れたアルミニウム及びアルミニ
ウム合金耐火物が得られる。すなわち、特に高価
な設備を必要としないから製造コストが高くなら
ない。
この発明は、不定形耐火物にも定形耐火物にも
適用でき、いずれも従来と同じ設備を使用できて
従来よりも秀れた耐火物を得ることができる。
また、この発明は、現在あまり使用されていな
いが、アルミ溶湯用の吹付用耐火物及びコーテイ
ング材として、また今後開発されようとしている
アルミ溶湯用のセラミツク溶射耐火材の分野にも
適用できる。
According to the present invention, by simply adding one or more of the specified boron compounds, excellent aluminum and aluminum alloy refractories can be obtained through a process that is almost the same as conventional methods. That is, since no particularly expensive equipment is required, manufacturing costs do not increase. The present invention can be applied to both monolithic refractories and fixed refractories, and the same equipment as conventional ones can be used for both, and refractories superior to conventional ones can be obtained. Furthermore, this invention can be applied to the field of sprayed refractories and coating materials for molten aluminum, although they are not used much at present, and also to the field of ceramic sprayed refractories for molten aluminum, which will be developed in the future.
Claims (1)
LaB6、3MgO・B2O3、2MgO・B2O3、3CaO・
B2O3、3SrO・B2O3、3BaO・B2O3、3CoO・
B2O3、Sc2BO4、3LaO3・B2O3、ThO2・B2O3の
中の一種以上を、アルミナ粉及び耐火結合材から
なる耐火粉体に添加して、全体の硼素含有量が
0.1乃至8.0重量部となるように耐火物中に分散含
有させてなるアルミニウム及びアルミニウム合金
用耐火物。1 Boron compounds BN, B 4 C, ZrB 2 , SrB 2 ,
LaB 6 , 3MgO・B 2 O 3 , 2MgO・B 2 O 3 , 3CaO・
B 2 O 3 , 3SrO・B 2 O 3 , 3BaO・B 2 O 3 , 3CoO・
One or more of B 2 O 3 , Sc 2 BO 4 , 3LaO 3・B 2 O 3 , ThO 2・B 2 O 3 is added to a refractory powder consisting of alumina powder and a refractory binder to reduce the overall Boron content
A refractory for aluminum and aluminum alloys, which is dispersed in a refractory in an amount of 0.1 to 8.0 parts by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148929A JPS6212653A (en) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Refractories for aluminum and aluminum alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60148929A JPS6212653A (en) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Refractories for aluminum and aluminum alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212653A JPS6212653A (en) | 1987-01-21 |
| JPH031262B2 true JPH031262B2 (en) | 1991-01-10 |
Family
ID=15463817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60148929A Granted JPS6212653A (en) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | Refractories for aluminum and aluminum alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6212653A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS604153B2 (en) * | 1976-05-29 | 1985-02-01 | 東芝セラミツクス株式会社 | Refractories for molten metal |
| JPS6015587B2 (en) * | 1976-05-29 | 1985-04-20 | 東芝セラミツクス株式会社 | Refractories for molten metal |
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| JPS5756376A (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-03 | Harima Refractories Co Ltd | Lime-carbon refractories |
| US4522926A (en) * | 1983-03-10 | 1985-06-11 | Combustion Engineering, Inc. | Aluminum resistant refractory composition |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP60148929A patent/JPS6212653A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6212653A (en) | 1987-01-21 |
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