JPH0335256B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0335256B2 JPH0335256B2 JP60258256A JP25825685A JPH0335256B2 JP H0335256 B2 JPH0335256 B2 JP H0335256B2 JP 60258256 A JP60258256 A JP 60258256A JP 25825685 A JP25825685 A JP 25825685A JP H0335256 B2 JPH0335256 B2 JP H0335256B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- silicon carbide
- mullite
- thermal shock
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は特に耐熱衝撃性の向上を図つた耐熱衝
撃耐火物に関する。 ［従来技術］ 例えば、フエライト焼成用の棚板、台板、厘鉢
等には、一般に、ムライト質耐火物が利用されて
いる。従来のムライト質耐火物は、アルミナ粒子
（Al2O3）、ムライト粒子（3Al2O3・2SiO2）及び
粘土鉱物例えばモンモリロナイト（2SiO2・
Al2O3）を混練・成形・焼成して製造されてい
た。これは、粘土鉱物とアルミナとからムライト
を生成させてムライト粒子を相互に結合させた組
織から成る。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のムライト質耐火物では、
粒子間の結合力が弱い上、単一組成物であつて組
成的に熱応力を拡散させるための無数の微細空〓
ができないため、耐熱衝撃性及び強度特性に劣る
という問題があつた。 そこで、本発明の目的は、優れた耐熱衝撃性及
び強度特性を併せ持つ耐熱衝撃性耐火物を提供す
るにある。 ［問題点を解決するための手段とその作用］ 本発明は、炭化珪素10〜35重量％、アンダリユ
サイト15〜40重量％、アルミナ10〜25重量％、ム
ライト20〜40重量％の成分比からなる耐火物であ
つて、これら各粒子がその表層に生成したムライ
トを介して互いに焼結した状態にあるところに特
徴を有するものである。 斯かる組成物は、例えば所定粒度の炭化珪素粒
子、アンダリユサイト粒子、アルミナ粒子及びム
ライト粒子等を混練・成形した後、例えば1300℃
以上にて焼成することにより得られる。 これにより、アンダリユサイト粒子（Al2O3・
SiO2）とアルミナ粒子（Al2O3）との反応により
アンダリユサイト粒子表層部にムライト
（3Al2O3・2SiO2）が生成して各粒子相互が結合
する。更に、炭化珪素粒子の部分酸化により炭化
珪素粒子の表層にSiO2が生成すると共に、これ
がアルミナ粒子、アンダリユサイト粒子と反応し
て表層部にやはりムライトが生成し、このムライ
トを介して炭化珪素粒子とアルミナ粒子、アンダ
リユサイト粒子とが強固に結合する。これらによ
り、結合組織の高強度化が達成されて強度特性が
大きく向上する。この場合、上記組織構造を得る
ためには、アンダリユサイト粒子表層のムライト
化及び炭化珪素粒子の酸化を所定範囲内に抑え
て、アンダリユサイト及び炭化珪素が上述した成
分比の範囲内で残存するようにすることが必要で
ある。なお、各鉱物粒子がそれらの表層に生成し
たムライトを介して互いに焼結している状態は、
偏光顕微鏡による観察によつて確認でき、また各
鉱物の量的割合はＸ線回折法によつて確認するこ
とができる。 ところで、炭化珪素及びアルミナの熱膨脹率
は、夫々1000℃において約0.45％及び0.80％であ
り、両者には比較的大きな差がある。このため、
上記組織内には、その熱膨脹率差に起因する極め
て微細な無数の空〓が発生する。 周知の通り、耐火物のスポーリングは、例えば
耐火物が加熱・冷却されることによる熱膨脹・熱
収縮に起因して耐火物内部に応力状発生し、これ
が組織の弾性限界を越えることによつて発生す
る。従つて、組織内に無数の微細空〓を生成した
本発明耐火物によれば、熱膨脹・熱収縮に起因す
る耐火物内部に発生した応力はその微細空〓にお
いて開放されるようになるから、耐熱衝撃性が著
しく向上し、大きな熱衝撃を受けても組織全体の
破壊に至ることを未然に防止することができる。
加えて、アンダリユサイト粒子は、特徴的な多孔
性を有しているため、耐火物内部の応力緩和特性
がより向上し、一層耐熱衝撃性が改善される。
尚、炭化珪素粒子が35重量％以上含有されている
と、表層の部分酸化により過剰のSiO2を生成す
るため、強度低下を来たすばかりでなく、SiO2
が微細空〓を見たして微細空〓における応力開放
が困難になつて耐熱衝撃性が低下してしまう。ま
た、炭化珪素の含有量が10重量％以下では、酸化
によるSiO2の生成が少なく、又微細空〓の発生
も少ないため、十分な結合強度及び耐熱衝撃性を
得ることができない。従つて、炭化珪素の含有量
は10〜35重量％、好ましくは18〜28重量％である
ことが必要である。また、アンダリユサイトは15
〜40重量％、最も好ましくは20〜30重量％、アル
ミナは10〜25重量％、最も好ましくは15〜20重量
％、ムライトは20〜40重量％、最も好ましくは25
〜35重量％であることが必要である。 更に、本発明者は、炭化珪素が結合強度の向上
及び耐熱衝撃性の向上に著しく寄与することに鑑
み多くの実験を繰返した結果、炭化珪素粒子の粒
径は500〜5000μの範囲内にあることが最も好ま
しいことを見出だした。これは、炭化珪素粒子の
粒径が500μ以下では、炭化珪素の酸化率が過剰
に高まることにより、SiO2の生成及び酸化に伴
う体積膨脹が過剰になるためである。このこと
は、この耐火物を陶磁器焼成用の棚板として使用
する場合には、炭化珪素の酸化による焼成品との
反応・付着現象を防止するために保護コーテイン
グ層を相当に厚くしなければならないことを意味
する。また、棚板を支えるための支柱として使用
する場合には、支柱の体積膨脹により棚板の安全
性及び水平性が損われる虞が生ずる。また、炭化
珪素粒子の粒径が5000μ以上になると、耐火物の
組織自体の強度低下を招く上、表層の酸化が低下
し過ぎてムライトが十分に生成しないため、粒子
間の結合強度の低下を招く。従つて、炭化珪素粒
子の粒径は500〜5000μの範囲内にあることが最
も好ましい。 ［実施例］ 次に本発明をいくつかの実施例により例証す
る。第１表及び第２表に示した各試料のうち試料
No.３〜８が本発明の実施例に相当し、他の試料No.
１、２と試料No.９〜20のものは比較例である。
尚、上記各表中、気孔率及び嵩比重はJIS−Ｒ−
2205に準じて測定し、曲げ強度は試料寸法25×15
×130mm、支点間寸法100mmにてJIS−Ｒ−2213に
準じて測定した。また、耐熱衝撃性は、300mm角
×15mm厚の試料の上に200mm角×10mm厚の断熱材
を載せてトンネル式電気炉内を30分で通過させ、
500、600、700℃に昇温せさてから室温にまで冷
却した後のクラツク発生を観察した。500℃に加
熱して冷却後クラツクが発生したものを「×」、
600℃に加熱して冷却後クラツクが発生したもの
を「△」、700℃に加熱して冷却後クラツクが発生
したものを「○」、750℃に加熱して冷却後クラツ
クが発生したものを「◎」にて表わしている。 次表から、本発明の組成と組織構造とした各実
施例では、各比較例に比べて優れた耐熱衝撃性及
び強度特性を有することが明らかである。
撃耐火物に関する。 ［従来技術］ 例えば、フエライト焼成用の棚板、台板、厘鉢
等には、一般に、ムライト質耐火物が利用されて
いる。従来のムライト質耐火物は、アルミナ粒子
（Al2O3）、ムライト粒子（3Al2O3・2SiO2）及び
粘土鉱物例えばモンモリロナイト（2SiO2・
Al2O3）を混練・成形・焼成して製造されてい
た。これは、粘土鉱物とアルミナとからムライト
を生成させてムライト粒子を相互に結合させた組
織から成る。 ［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のムライト質耐火物では、
粒子間の結合力が弱い上、単一組成物であつて組
成的に熱応力を拡散させるための無数の微細空〓
ができないため、耐熱衝撃性及び強度特性に劣る
という問題があつた。 そこで、本発明の目的は、優れた耐熱衝撃性及
び強度特性を併せ持つ耐熱衝撃性耐火物を提供す
るにある。 ［問題点を解決するための手段とその作用］ 本発明は、炭化珪素10〜35重量％、アンダリユ
サイト15〜40重量％、アルミナ10〜25重量％、ム
ライト20〜40重量％の成分比からなる耐火物であ
つて、これら各粒子がその表層に生成したムライ
トを介して互いに焼結した状態にあるところに特
徴を有するものである。 斯かる組成物は、例えば所定粒度の炭化珪素粒
子、アンダリユサイト粒子、アルミナ粒子及びム
ライト粒子等を混練・成形した後、例えば1300℃
以上にて焼成することにより得られる。 これにより、アンダリユサイト粒子（Al2O3・
SiO2）とアルミナ粒子（Al2O3）との反応により
アンダリユサイト粒子表層部にムライト
（3Al2O3・2SiO2）が生成して各粒子相互が結合
する。更に、炭化珪素粒子の部分酸化により炭化
珪素粒子の表層にSiO2が生成すると共に、これ
がアルミナ粒子、アンダリユサイト粒子と反応し
て表層部にやはりムライトが生成し、このムライ
トを介して炭化珪素粒子とアルミナ粒子、アンダ
リユサイト粒子とが強固に結合する。これらによ
り、結合組織の高強度化が達成されて強度特性が
大きく向上する。この場合、上記組織構造を得る
ためには、アンダリユサイト粒子表層のムライト
化及び炭化珪素粒子の酸化を所定範囲内に抑え
て、アンダリユサイト及び炭化珪素が上述した成
分比の範囲内で残存するようにすることが必要で
ある。なお、各鉱物粒子がそれらの表層に生成し
たムライトを介して互いに焼結している状態は、
偏光顕微鏡による観察によつて確認でき、また各
鉱物の量的割合はＸ線回折法によつて確認するこ
とができる。 ところで、炭化珪素及びアルミナの熱膨脹率
は、夫々1000℃において約0.45％及び0.80％であ
り、両者には比較的大きな差がある。このため、
上記組織内には、その熱膨脹率差に起因する極め
て微細な無数の空〓が発生する。 周知の通り、耐火物のスポーリングは、例えば
耐火物が加熱・冷却されることによる熱膨脹・熱
収縮に起因して耐火物内部に応力状発生し、これ
が組織の弾性限界を越えることによつて発生す
る。従つて、組織内に無数の微細空〓を生成した
本発明耐火物によれば、熱膨脹・熱収縮に起因す
る耐火物内部に発生した応力はその微細空〓にお
いて開放されるようになるから、耐熱衝撃性が著
しく向上し、大きな熱衝撃を受けても組織全体の
破壊に至ることを未然に防止することができる。
加えて、アンダリユサイト粒子は、特徴的な多孔
性を有しているため、耐火物内部の応力緩和特性
がより向上し、一層耐熱衝撃性が改善される。
尚、炭化珪素粒子が35重量％以上含有されている
と、表層の部分酸化により過剰のSiO2を生成す
るため、強度低下を来たすばかりでなく、SiO2
が微細空〓を見たして微細空〓における応力開放
が困難になつて耐熱衝撃性が低下してしまう。ま
た、炭化珪素の含有量が10重量％以下では、酸化
によるSiO2の生成が少なく、又微細空〓の発生
も少ないため、十分な結合強度及び耐熱衝撃性を
得ることができない。従つて、炭化珪素の含有量
は10〜35重量％、好ましくは18〜28重量％である
ことが必要である。また、アンダリユサイトは15
〜40重量％、最も好ましくは20〜30重量％、アル
ミナは10〜25重量％、最も好ましくは15〜20重量
％、ムライトは20〜40重量％、最も好ましくは25
〜35重量％であることが必要である。 更に、本発明者は、炭化珪素が結合強度の向上
及び耐熱衝撃性の向上に著しく寄与することに鑑
み多くの実験を繰返した結果、炭化珪素粒子の粒
径は500〜5000μの範囲内にあることが最も好ま
しいことを見出だした。これは、炭化珪素粒子の
粒径が500μ以下では、炭化珪素の酸化率が過剰
に高まることにより、SiO2の生成及び酸化に伴
う体積膨脹が過剰になるためである。このこと
は、この耐火物を陶磁器焼成用の棚板として使用
する場合には、炭化珪素の酸化による焼成品との
反応・付着現象を防止するために保護コーテイン
グ層を相当に厚くしなければならないことを意味
する。また、棚板を支えるための支柱として使用
する場合には、支柱の体積膨脹により棚板の安全
性及び水平性が損われる虞が生ずる。また、炭化
珪素粒子の粒径が5000μ以上になると、耐火物の
組織自体の強度低下を招く上、表層の酸化が低下
し過ぎてムライトが十分に生成しないため、粒子
間の結合強度の低下を招く。従つて、炭化珪素粒
子の粒径は500〜5000μの範囲内にあることが最
も好ましい。 ［実施例］ 次に本発明をいくつかの実施例により例証す
る。第１表及び第２表に示した各試料のうち試料
No.３〜８が本発明の実施例に相当し、他の試料No.
１、２と試料No.９〜20のものは比較例である。
尚、上記各表中、気孔率及び嵩比重はJIS−Ｒ−
2205に準じて測定し、曲げ強度は試料寸法25×15
×130mm、支点間寸法100mmにてJIS−Ｒ−2213に
準じて測定した。また、耐熱衝撃性は、300mm角
×15mm厚の試料の上に200mm角×10mm厚の断熱材
を載せてトンネル式電気炉内を30分で通過させ、
500、600、700℃に昇温せさてから室温にまで冷
却した後のクラツク発生を観察した。500℃に加
熱して冷却後クラツクが発生したものを「×」、
600℃に加熱して冷却後クラツクが発生したもの
を「△」、700℃に加熱して冷却後クラツクが発生
したものを「○」、750℃に加熱して冷却後クラツ
クが発生したものを「◎」にて表わしている。 次表から、本発明の組成と組織構造とした各実
施例では、各比較例に比べて優れた耐熱衝撃性及
び強度特性を有することが明らかである。
【表】
【表】
［発明の効果］
以上述べたように、本発明にかかる耐熱衝撃性
耐火物は、所定量の炭化珪素、アンダリユサイ
ト、アルミナ、及びムライトから成ることを特徴
とし、これにて上記各粒子との熱膨脹率差に起因
する微細空〓及びアンダリユサイト粒子の多孔性
により耐熱衝撃性を著しく向上させることがで
き、しかも炭化珪素粒子及びアンダリユサイト粒
子表層に生成されたムライトにより極めて強固な
結合強度を得ることができて強度特性も併せて改
善することができるという優れた効果を奏するも
のである。
耐火物は、所定量の炭化珪素、アンダリユサイ
ト、アルミナ、及びムライトから成ることを特徴
とし、これにて上記各粒子との熱膨脹率差に起因
する微細空〓及びアンダリユサイト粒子の多孔性
により耐熱衝撃性を著しく向上させることがで
き、しかも炭化珪素粒子及びアンダリユサイト粒
子表層に生成されたムライトにより極めて強固な
結合強度を得ることができて強度特性も併せて改
善することができるという優れた効果を奏するも
のである。
Claims (1)
- １ 炭化珪素10〜35重量％、アンダリユサイト15
〜40重量％、アルミナ10〜25重量％、ムライト20
〜50重量％の成分比からなる耐火物であつて、こ
れら各粒子がその表層に生成したムライトを介し
て互いに焼結した状態にあることを特徴とする耐
熱衝撃性耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258256A JPS62119160A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 耐熱衝撃性耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60258256A JPS62119160A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 耐熱衝撃性耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119160A JPS62119160A (ja) | 1987-05-30 |
| JPH0335256B2 true JPH0335256B2 (ja) | 1991-05-27 |
Family
ID=17317701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60258256A Granted JPS62119160A (ja) | 1985-11-18 | 1985-11-18 | 耐熱衝撃性耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62119160A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2511061B2 (ja) * | 1987-08-24 | 1996-06-26 | 日本碍子株式会社 | アルミナ質耐火物の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-18 JP JP60258256A patent/JPS62119160A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119160A (ja) | 1987-05-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |