JPH0343224B2 - - Google Patents
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- JPH0343224B2 JPH0343224B2 JP58085534A JP8553483A JPH0343224B2 JP H0343224 B2 JPH0343224 B2 JP H0343224B2 JP 58085534 A JP58085534 A JP 58085534A JP 8553483 A JP8553483 A JP 8553483A JP H0343224 B2 JPH0343224 B2 JP H0343224B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum
- weight
- bricks
- parts
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
この発明はダイカストや鋳造品等のアルミニウ
ム軽合金製品を製造するためのアルミニウム溶解
炉およびアルミニウム保持炉等の内張用耐火物の
改良に関するものである。アルミニウム溶解炉等
の内張用耐火物として、従来、シリカ含有量の少
ない高アルミナ質煉瓦が使用されているが、これ
はシリカを含有すると、使用時煉瓦の気孔に浸透
したアルミニウムが煉瓦成分のシリカと接触した
際、アルミニウムの還元力によつて容易にシリカ
が還元される結果、煉瓦が著しく侵食されるから
である。したがつて最近ではシリカ分が一層少な
い高アルミナ質煉瓦に移行しつつある。また、シ
リカ分はアルミニウム溶湯との接触界面でSi〜
Al〜Al2O3系の複合体を生成して内張用耐火物に
付着し、あるいはアルミニウム溶湯内に混入する
等の支障が生じることからも高アルミナ質煉瓦指
向となつている。 しかしながら、高アルミナ質煉瓦はアルミナ含
有量の多いものほど耐スポーリング性が低下する
傾向にあるので、加熱昇温→溶解温度の保持→冷
却→加熱昇温のサイクルで繰返し使用されるアル
ミニウム溶解炉等の使用条件のもとでは、スポー
リングによつて煉瓦に亀裂が発生し、引き続いて
その亀裂内に溶湯が浸透し、煉瓦破壊が進行する
という問題点がある。 また、高アルミナ質煉瓦のアルミナ分が高くな
るほど原料費が高くなるとともに、煉瓦の焼結の
ために、高温度での焼成が必要となる等、経済的
に不利益となる。 この発明は以上述べた従来のアルミニウム溶解
炉等の内張用耐火物を改善するためになされたも
ので、適性な骨材に、比較的多量のカオリン粘土
とリン酸アルミニウムを混合したものを、比較的
定温度で加熱処理した、気孔率の小さい緻密な煉
瓦であつて、溶湯浸透性が少なく、かつ耐スポー
リング性に優れた耐火物の製造方法を提供するも
のである。 以下、本発明の耐火物の製造方法について詳細
に説明する。 骨材はコランダム、ムライト、ジルコン、シリ
カガラス、スピネル（MgO・Al2O3）の１種また
は２種以上含むものを使用する。焼結アルミナの
如くコランダムを主成分とするもの、あるいは焼
成ボーキサイトの如くコランダムとムライトを主
成分とするもの等、１原料中に多種の鉱物が含ま
れるものも本発明に適する骨材である。 上記の骨材は、加熱過程で、例えば石英やジル
コニアのように結晶転移による異常膨張収縮が起
らず、容積安定性の高いものである。またこれら
の骨材は本発明の構成材料であるリン酸アルミニ
ウムと常温で反応しないので本発明の骨材として
特に適するものである。カオリン粘土は市販の水
簸木節粘土が適する。JISによる耐火度がSK32以
上で、カオリナイトやハロイサイトの如き粘土鉱
物を主体とする結合剤用の耐火粘土であれば適す
るが、長石や石英、雲母等を多量含有するもの、
および可塑性の乏しいものは適さない。カオリン
粘土は前記骨材100重量部に対し重量で７〜15部
使用する。５部以下ではできるだけ高い圧力で成
形する必要があり、また1300℃以上の高温で焼成
しなければ焼結しない欠点がある。前記通常の高
アルミナ質煉瓦は高い操業温度に耐えるように、
上記のようにカオリン粘土量をできるだけ少なく
し（２〜４重量部が通常である。）、少量の水を加
えて混練した後、高圧成形し、高温焼成（通常
1300℃以上）して製造されている。しかしなが
ら、このようにして得た高アルミナ質煉瓦は後記
実施例の表−３、試料：12の耐性テストに示すよ
うにアルミニウム溶解炉用等に充分適したものと
いうことができないのである。またカオリン粘土
が15部以上では、加熱処理の段階でひび割れなど
の組織欠陥が伴うことと、溶湯に対する耐食性が
低下する等の欠点がある。 リン酸アルミニウムは固体換算で1.5〜6.5重量
部使用する。リン酸アルミニウムはカオリン粘土
と併用することにより比較的低温度の加熱処理で
成形体の強度を高め、成形体の気孔率を小さく、
かつ通気率を10-4cm2オーダーの極めて低い値の組
織とすることができる。従つて、溶湯の浸透を少
なくすることができるから、耐食性を著しく向上
させることができる。リン酸アルミニウムは1.5
重量部以下では上記の効果が少なく、6.5重量部
以上では成形時ラミネーシヨンの発生、焼成時の
亀裂発生等、製造上好ましくなくなる。 以上述べた材料を混合、加水混練し、加圧成形
したのち、600〜1200℃で加熱処理する。600℃以
下では加熱処理体は吸湿・吸水により変形、変質
することがあり、耐スポーリング性の観点から充
分ではない。1200℃以上で焼成すると、カオリン
粘土の加熱分解により中にムライトと液相が生成
することとなり、煉瓦の弾性率が高くなる。従つ
て耐スポーリング性が低下するので好ましくな
い。 次に、この発明の実施例について説明する。 実施例 骨材として使用した原料と結合材として使用し
た原料について表−１に示す。これらはすべて市
販品である。 このうち骨材の大部分（ａ〜ｇ）は、各々が４
−１mm、１−0.3mm、0.3mm以下、および0.044mm以
下の粒度毎に粉砕篩別された整粒品で構成され、
合成スピネル(h)とジルコンサンド(i)は単に0.3mm
以下に篩別された整粒品である。 結合材としてのカオリン粘土(j)は木節粘土の水
簸乾燥品で、見掛けの粒度が0.3mm以下に粉砕し
たものを、リン酸アルミニウム(k)はモノリン酸ア
ルミニウムとして50％濃度の水溶液を、珪酸ソー
ダ(l)はJIS3号品（Na2O／SiO2のモル比３）相当
品の粉末品（0.3mm以下）をそれぞれ使用した。
ム軽合金製品を製造するためのアルミニウム溶解
炉およびアルミニウム保持炉等の内張用耐火物の
改良に関するものである。アルミニウム溶解炉等
の内張用耐火物として、従来、シリカ含有量の少
ない高アルミナ質煉瓦が使用されているが、これ
はシリカを含有すると、使用時煉瓦の気孔に浸透
したアルミニウムが煉瓦成分のシリカと接触した
際、アルミニウムの還元力によつて容易にシリカ
が還元される結果、煉瓦が著しく侵食されるから
である。したがつて最近ではシリカ分が一層少な
い高アルミナ質煉瓦に移行しつつある。また、シ
リカ分はアルミニウム溶湯との接触界面でSi〜
Al〜Al2O3系の複合体を生成して内張用耐火物に
付着し、あるいはアルミニウム溶湯内に混入する
等の支障が生じることからも高アルミナ質煉瓦指
向となつている。 しかしながら、高アルミナ質煉瓦はアルミナ含
有量の多いものほど耐スポーリング性が低下する
傾向にあるので、加熱昇温→溶解温度の保持→冷
却→加熱昇温のサイクルで繰返し使用されるアル
ミニウム溶解炉等の使用条件のもとでは、スポー
リングによつて煉瓦に亀裂が発生し、引き続いて
その亀裂内に溶湯が浸透し、煉瓦破壊が進行する
という問題点がある。 また、高アルミナ質煉瓦のアルミナ分が高くな
るほど原料費が高くなるとともに、煉瓦の焼結の
ために、高温度での焼成が必要となる等、経済的
に不利益となる。 この発明は以上述べた従来のアルミニウム溶解
炉等の内張用耐火物を改善するためになされたも
ので、適性な骨材に、比較的多量のカオリン粘土
とリン酸アルミニウムを混合したものを、比較的
定温度で加熱処理した、気孔率の小さい緻密な煉
瓦であつて、溶湯浸透性が少なく、かつ耐スポー
リング性に優れた耐火物の製造方法を提供するも
のである。 以下、本発明の耐火物の製造方法について詳細
に説明する。 骨材はコランダム、ムライト、ジルコン、シリ
カガラス、スピネル（MgO・Al2O3）の１種また
は２種以上含むものを使用する。焼結アルミナの
如くコランダムを主成分とするもの、あるいは焼
成ボーキサイトの如くコランダムとムライトを主
成分とするもの等、１原料中に多種の鉱物が含ま
れるものも本発明に適する骨材である。 上記の骨材は、加熱過程で、例えば石英やジル
コニアのように結晶転移による異常膨張収縮が起
らず、容積安定性の高いものである。またこれら
の骨材は本発明の構成材料であるリン酸アルミニ
ウムと常温で反応しないので本発明の骨材として
特に適するものである。カオリン粘土は市販の水
簸木節粘土が適する。JISによる耐火度がSK32以
上で、カオリナイトやハロイサイトの如き粘土鉱
物を主体とする結合剤用の耐火粘土であれば適す
るが、長石や石英、雲母等を多量含有するもの、
および可塑性の乏しいものは適さない。カオリン
粘土は前記骨材100重量部に対し重量で７〜15部
使用する。５部以下ではできるだけ高い圧力で成
形する必要があり、また1300℃以上の高温で焼成
しなければ焼結しない欠点がある。前記通常の高
アルミナ質煉瓦は高い操業温度に耐えるように、
上記のようにカオリン粘土量をできるだけ少なく
し（２〜４重量部が通常である。）、少量の水を加
えて混練した後、高圧成形し、高温焼成（通常
1300℃以上）して製造されている。しかしなが
ら、このようにして得た高アルミナ質煉瓦は後記
実施例の表−３、試料：12の耐性テストに示すよ
うにアルミニウム溶解炉用等に充分適したものと
いうことができないのである。またカオリン粘土
が15部以上では、加熱処理の段階でひび割れなど
の組織欠陥が伴うことと、溶湯に対する耐食性が
低下する等の欠点がある。 リン酸アルミニウムは固体換算で1.5〜6.5重量
部使用する。リン酸アルミニウムはカオリン粘土
と併用することにより比較的低温度の加熱処理で
成形体の強度を高め、成形体の気孔率を小さく、
かつ通気率を10-4cm2オーダーの極めて低い値の組
織とすることができる。従つて、溶湯の浸透を少
なくすることができるから、耐食性を著しく向上
させることができる。リン酸アルミニウムは1.5
重量部以下では上記の効果が少なく、6.5重量部
以上では成形時ラミネーシヨンの発生、焼成時の
亀裂発生等、製造上好ましくなくなる。 以上述べた材料を混合、加水混練し、加圧成形
したのち、600〜1200℃で加熱処理する。600℃以
下では加熱処理体は吸湿・吸水により変形、変質
することがあり、耐スポーリング性の観点から充
分ではない。1200℃以上で焼成すると、カオリン
粘土の加熱分解により中にムライトと液相が生成
することとなり、煉瓦の弾性率が高くなる。従つ
て耐スポーリング性が低下するので好ましくな
い。 次に、この発明の実施例について説明する。 実施例 骨材として使用した原料と結合材として使用し
た原料について表−１に示す。これらはすべて市
販品である。 このうち骨材の大部分（ａ〜ｇ）は、各々が４
−１mm、１−0.3mm、0.3mm以下、および0.044mm以
下の粒度毎に粉砕篩別された整粒品で構成され、
合成スピネル(h)とジルコンサンド(i)は単に0.3mm
以下に篩別された整粒品である。 結合材としてのカオリン粘土(j)は木節粘土の水
簸乾燥品で、見掛けの粒度が0.3mm以下に粉砕し
たものを、リン酸アルミニウム(k)はモノリン酸ア
ルミニウムとして50％濃度の水溶液を、珪酸ソー
ダ(l)はJIS3号品（Na2O／SiO2のモル比３）相当
品の粉末品（0.3mm以下）をそれぞれ使用した。
【表】
これらの原料を用いて各種配合物を調製した
が、骨材の組合せについては表−２に示すものを
調製した。これらの骨材に結合材であるカオリン
粘土とリン酸アルミニウムを組合せた配合調製物
の配合は、試験体のNo.（供試No.）と関連づけて表
−３〜５に示す。 各配合物（供試No.１〜10、13〜24）は50Kgまで
混練できる通称ミツクマラー型の市販実験用の混
練機で各配合物40Kg毎に少量の水（平均外掛添加
量3.5重量部）を加えて20分間混練し、混練後、
耐火煉瓦製造用（市販品）のフリクシヨンプレス
を用いてJIS並型煉瓦形状に予備を含めて各５枚
ずつ成形した。 各成形体は、耐火煉瓦乾燥用の150℃まで昇温
するトンネルキルン式乾燥炉で、台車にのせて４
日間で炉を通過させて乾燥した。 乾燥後、炉体上下式で炉内容積0.2m3の炭化珪
素発熱式の大型電気炉に挿入して５℃／minの速
度で昇温し、所定温度に４時間保持して放冷する
ことにより加熱処理を行なつた。 但し、供試品No.22は乾燥のみで加熱処理せず、
供試品No.23は300℃で、供試品No.１〜10は800℃
で、供試品No.13〜21は1100℃で、また供試品No.24
は1200℃でそれぞれ加熱処理を行なつた。
が、骨材の組合せについては表−２に示すものを
調製した。これらの骨材に結合材であるカオリン
粘土とリン酸アルミニウムを組合せた配合調製物
の配合は、試験体のNo.（供試No.）と関連づけて表
−３〜５に示す。 各配合物（供試No.１〜10、13〜24）は50Kgまで
混練できる通称ミツクマラー型の市販実験用の混
練機で各配合物40Kg毎に少量の水（平均外掛添加
量3.5重量部）を加えて20分間混練し、混練後、
耐火煉瓦製造用（市販品）のフリクシヨンプレス
を用いてJIS並型煉瓦形状に予備を含めて各５枚
ずつ成形した。 各成形体は、耐火煉瓦乾燥用の150℃まで昇温
するトンネルキルン式乾燥炉で、台車にのせて４
日間で炉を通過させて乾燥した。 乾燥後、炉体上下式で炉内容積0.2m3の炭化珪
素発熱式の大型電気炉に挿入して５℃／minの速
度で昇温し、所定温度に４時間保持して放冷する
ことにより加熱処理を行なつた。 但し、供試品No.22は乾燥のみで加熱処理せず、
供試品No.23は300℃で、供試品No.１〜10は800℃
で、供試品No.13〜21は1100℃で、また供試品No.24
は1200℃でそれぞれ加熱処理を行なつた。
【表】
【表】
各加熱処理体、乾燥体および比較用煉瓦（従来
のアルミ溶解炉内張用高アルミナ質および粘土質
煉瓦）について、水冷式ダイヤモンドコアリング
機で高さを65mmとして直径が30mm（１個）、50mm
（２個）、80mm（１個）の円柱状試片を採取した。
30mm直径のものはさらにダイヤモンドカツターで
30mm高さになるように分断加工して１個を通気率
測定用試片とし、他の１個を見掛気孔率測定用試
片とした。 また、50mm直径の試片の１個はスポーリングテ
スト用とし、他の１個は圧縮強さ測定用とした。 80mm直径の試片は、壁と底部の肉厚が20mmとな
るように、40mmのダイヤモンドのコアとタガネや
ハンマーを使用して内部をくりぬきルツボに仕上
げて侵食試験用試片を作成した。これらの試片は
電気加熱熱風式乾燥炉に入れて再度150℃で一昼
夜乾燥して各試験に供した。 耐用度に関連する耐性を評価するための一つと
してスポーリングテストは1000℃に保温してある
炭化珪素発熱体の電気炉炉内に50mm直径×65mm高
さの円柱状試片を挿入し、20分間保持後、取出し
て水中に投入し急冷した。水中から取出し10分間
室温に放置して再び1000℃に加熱するという急激
急冷の繰返しを５回行つて試片に発生する亀裂の
発生状況から耐スポーリング性を評価した。 耐性のもう一つの重要な評価テストである侵食
テストは、上記外形80mm直径のルツボ型試片を用
い、ルツボ内に純アルミニウム（99.9％純度）の
塊15ｇを挿入して900℃に保温してある炭化珪素
発熱体の電気炉に挿入し、200時間保持して溶解
を行ない、冷却した後炉内から取出してルツボを
ダイヤモンドカツターで二つに切断してルツボ型
試片の内壁の損耗（溶損）の最大深さ、耐火物へ
の溶湯の浸透の有無および浸透の最大深さを調べ
て耐食性を評価した。 また物性としては圧縮強さ、見掛気孔率および
通気率を測定したが、測定方法は次の通りであ
る。 圧縮強さは50mm直径の円柱状試片を油圧式最大
100ton加圧できるアムスラー試験機で圧壊して強
度を求めた。通気率は30mm直径の円柱状試片を用
い、アスピレターで空気を吸収する、いわゆる減
圧方式の市販の簡易型の通気率測定装置により測
定した。 見掛気孔率は30mm直径の円柱状試片を用い、
JIS Ｒ 2205耐火煉瓦の見掛気孔率の測定方法に
準じて水煮沸法で測定した。 表−３にカオリン粘土とリン酸アルミニウムを
結合剤として800℃で加熱処理を行なつた供試体
で、本発明に係る骨材の種類について耐性および
物性テストを行なつた結果を、アルミニウム溶解
炉用として通常使用されている粘土質および高ア
ルミナ質煉瓦と対比して示す。 この結果は、炉材の耐用性を支配する耐スポー
リング性と耐食性の両性能を充分に満足せしめる
骨材は、焼結アルミナ（コランダム）…No.１、焼
成ボーキサイト（コランダム＋ムライト）…No.
２、合成ムライト（ムライト）…No.３、石英ガラ
ス（シリカガラス）…No.７、焼結アルミナとスピ
ネル（コランダム＋スピネル）…No.８、石英ガラ
スとジルコンサンド（シリカガラス＋ジルコン）
…No.９、焼成ボーキサイトと焼結アルミナ（コラ
ンダム＋ムライト）…No.10であり、化学組成では
SiO2で構成されてNo.７と共通する珪石系のNo.６、
それにロー石系のNo.５や焼成シヤモツト系のNo.４
供試体は粘土質煉瓦並みではあるが不良であるこ
とを示している。石英ガラスと珪石の差は化学成
分ではなくて鉱物組成で、前者がシリカガラスで
あり、後者がα型石英である点にあり、焼成シヤ
モツトやロー石にはα型石英が含まれるために耐
性が低下するものとみられる。これらの結果は本
発明に使用される骨材がコランダム、ムライト、
シリカガラス、ジルコンおよびスピネルの一種も
しくは二種以上から構成される骨材であることが
必要であることを示している。 また、本発明に係るNo.１〜３およびNo.７〜10供
試体は、従来使用されているアルミニウム溶解炉
材である粘土質や高アルミナ質煉瓦に比較して、
800℃という比較的低い温度での加熱処理体にも
拘らず耐性テストにおいては耐食性と耐スポール
性が著しく改善されており、物性テストにおいて
も強度は粘土質煉瓦の最低でも約２倍以上という
発現率で強度の改善効果のあることを示してい
る。 なお、炉材の溶湯に対する耐食性については、
炉材の組織が重要で、従来は見掛気孔率を小さく
することにより向上させることができると考えら
れてきたが、本結果からは、見掛気孔率の小さい
ことも必要であるが、通気率の方がより耐食性と
の関連があり、通気率を小さく、10-4cm2のオーダ
ーにすれば溶湯の浸透がなく、溶損の極めて低い
炉材とすることができることを裏付けている。 表−４に焼成ボーキサイと焼結アルミナ（コラ
ンダム＋ムライト）の組合せの骨材を用いて1100
℃で加熱処理を行なつた供試体で、本発明に係る
カオリン粘土とリン酸アルミニウム量等について
耐性および物性テストを行なつた結果を示す。 この結果は、カオリン粘土の量が多くなるにつ
れて（No.13〜No.16）耐スポーリング性は向上する
傾向にあるが、余り多い（No.16）と耐食性が若干
低下することを示しており、耐スポーリング性と
耐食性の両性能について充分満足せしめるもの
は、５重量部以上の量で15重量部を越えない範囲
が最も良好であることを示している。 また、リン酸アルミニウムについては、これを
欠く（No.17）と耐食性が大巾に低下し、少量の添
加（No.18）によつて急激に向上することを示し、
耐スポーリング性は量が多い（No.20）と低下する
ことを示している。さらに珪酸ソーダを用いたも
の（No.21）は、耐食性と耐スポーリング性の両性
能ともに劣り、即ちリン酸アルミニウムの採用の
必要なることを示している。 一方物性テストと耐食性テストの関係は、800
℃加熱処理体の場合と同様に見掛気孔率より通気
率の方が依存性があり、通気率が小さく10-4cm2の
オーダーの組織を形成させることにより耐食性を
大巾に向上させ得ることを示唆している。
のアルミ溶解炉内張用高アルミナ質および粘土質
煉瓦）について、水冷式ダイヤモンドコアリング
機で高さを65mmとして直径が30mm（１個）、50mm
（２個）、80mm（１個）の円柱状試片を採取した。
30mm直径のものはさらにダイヤモンドカツターで
30mm高さになるように分断加工して１個を通気率
測定用試片とし、他の１個を見掛気孔率測定用試
片とした。 また、50mm直径の試片の１個はスポーリングテ
スト用とし、他の１個は圧縮強さ測定用とした。 80mm直径の試片は、壁と底部の肉厚が20mmとな
るように、40mmのダイヤモンドのコアとタガネや
ハンマーを使用して内部をくりぬきルツボに仕上
げて侵食試験用試片を作成した。これらの試片は
電気加熱熱風式乾燥炉に入れて再度150℃で一昼
夜乾燥して各試験に供した。 耐用度に関連する耐性を評価するための一つと
してスポーリングテストは1000℃に保温してある
炭化珪素発熱体の電気炉炉内に50mm直径×65mm高
さの円柱状試片を挿入し、20分間保持後、取出し
て水中に投入し急冷した。水中から取出し10分間
室温に放置して再び1000℃に加熱するという急激
急冷の繰返しを５回行つて試片に発生する亀裂の
発生状況から耐スポーリング性を評価した。 耐性のもう一つの重要な評価テストである侵食
テストは、上記外形80mm直径のルツボ型試片を用
い、ルツボ内に純アルミニウム（99.9％純度）の
塊15ｇを挿入して900℃に保温してある炭化珪素
発熱体の電気炉に挿入し、200時間保持して溶解
を行ない、冷却した後炉内から取出してルツボを
ダイヤモンドカツターで二つに切断してルツボ型
試片の内壁の損耗（溶損）の最大深さ、耐火物へ
の溶湯の浸透の有無および浸透の最大深さを調べ
て耐食性を評価した。 また物性としては圧縮強さ、見掛気孔率および
通気率を測定したが、測定方法は次の通りであ
る。 圧縮強さは50mm直径の円柱状試片を油圧式最大
100ton加圧できるアムスラー試験機で圧壊して強
度を求めた。通気率は30mm直径の円柱状試片を用
い、アスピレターで空気を吸収する、いわゆる減
圧方式の市販の簡易型の通気率測定装置により測
定した。 見掛気孔率は30mm直径の円柱状試片を用い、
JIS Ｒ 2205耐火煉瓦の見掛気孔率の測定方法に
準じて水煮沸法で測定した。 表−３にカオリン粘土とリン酸アルミニウムを
結合剤として800℃で加熱処理を行なつた供試体
で、本発明に係る骨材の種類について耐性および
物性テストを行なつた結果を、アルミニウム溶解
炉用として通常使用されている粘土質および高ア
ルミナ質煉瓦と対比して示す。 この結果は、炉材の耐用性を支配する耐スポー
リング性と耐食性の両性能を充分に満足せしめる
骨材は、焼結アルミナ（コランダム）…No.１、焼
成ボーキサイト（コランダム＋ムライト）…No.
２、合成ムライト（ムライト）…No.３、石英ガラ
ス（シリカガラス）…No.７、焼結アルミナとスピ
ネル（コランダム＋スピネル）…No.８、石英ガラ
スとジルコンサンド（シリカガラス＋ジルコン）
…No.９、焼成ボーキサイトと焼結アルミナ（コラ
ンダム＋ムライト）…No.10であり、化学組成では
SiO2で構成されてNo.７と共通する珪石系のNo.６、
それにロー石系のNo.５や焼成シヤモツト系のNo.４
供試体は粘土質煉瓦並みではあるが不良であるこ
とを示している。石英ガラスと珪石の差は化学成
分ではなくて鉱物組成で、前者がシリカガラスで
あり、後者がα型石英である点にあり、焼成シヤ
モツトやロー石にはα型石英が含まれるために耐
性が低下するものとみられる。これらの結果は本
発明に使用される骨材がコランダム、ムライト、
シリカガラス、ジルコンおよびスピネルの一種も
しくは二種以上から構成される骨材であることが
必要であることを示している。 また、本発明に係るNo.１〜３およびNo.７〜10供
試体は、従来使用されているアルミニウム溶解炉
材である粘土質や高アルミナ質煉瓦に比較して、
800℃という比較的低い温度での加熱処理体にも
拘らず耐性テストにおいては耐食性と耐スポール
性が著しく改善されており、物性テストにおいて
も強度は粘土質煉瓦の最低でも約２倍以上という
発現率で強度の改善効果のあることを示してい
る。 なお、炉材の溶湯に対する耐食性については、
炉材の組織が重要で、従来は見掛気孔率を小さく
することにより向上させることができると考えら
れてきたが、本結果からは、見掛気孔率の小さい
ことも必要であるが、通気率の方がより耐食性と
の関連があり、通気率を小さく、10-4cm2のオーダ
ーにすれば溶湯の浸透がなく、溶損の極めて低い
炉材とすることができることを裏付けている。 表−４に焼成ボーキサイと焼結アルミナ（コラ
ンダム＋ムライト）の組合せの骨材を用いて1100
℃で加熱処理を行なつた供試体で、本発明に係る
カオリン粘土とリン酸アルミニウム量等について
耐性および物性テストを行なつた結果を示す。 この結果は、カオリン粘土の量が多くなるにつ
れて（No.13〜No.16）耐スポーリング性は向上する
傾向にあるが、余り多い（No.16）と耐食性が若干
低下することを示しており、耐スポーリング性と
耐食性の両性能について充分満足せしめるもの
は、５重量部以上の量で15重量部を越えない範囲
が最も良好であることを示している。 また、リン酸アルミニウムについては、これを
欠く（No.17）と耐食性が大巾に低下し、少量の添
加（No.18）によつて急激に向上することを示し、
耐スポーリング性は量が多い（No.20）と低下する
ことを示している。さらに珪酸ソーダを用いたも
の（No.21）は、耐食性と耐スポーリング性の両性
能ともに劣り、即ちリン酸アルミニウムの採用の
必要なることを示している。 一方物性テストと耐食性テストの関係は、800
℃加熱処理体の場合と同様に見掛気孔率より通気
率の方が依存性があり、通気率が小さく10-4cm2の
オーダーの組織を形成させることにより耐食性を
大巾に向上させ得ることを示唆している。
【表】
【表】
【表】
表−５に焼成ボーキサイトと焼結アルミナ（コ
ランダム＋ムライト）の組合せの骨材を用い、カ
オリン粘土とリン酸アルミニウムを結合材とした
配合物で、本発明に係る加熱処理温度について試
験した結果を示す。吸湿性は、炉材が保管中に空
気中の湿気を吸収して変質し、あるいは軟化して
変形し製品価値を失なわしめる性質である。この
テスト結果は150℃で加熱処理したもの（No.22）
は吸湿性があり、600℃以上の温度で処理したも
の（No.23，24）は吸湿しないことを示している。
但し吸湿性は、見掛気孔率を測定中、供試片を水
で煮沸して脱気飽水し、冷却後水中で飽水重量を
秤量するが、秤量時に恒量となつているものは吸
湿性なしと判断し、秤量時徐々に増量するものを
吸湿性ありと判定した。 この現象は、リン酸アルミニウムが加熱処理に
よつて一部脱水が行なわれて活性（不安定）な状
態にあるが、水中では徐々に水和反応が進行する
ためである。 また、加熱処理が高い場合（No.24）耐食性は余
り低下しないが、耐スポーリング性が低下する。
これらの結果は600℃以上で1200℃を越えない温
度域で加熱処理する必要のあることを示してい
る。 本願発明の方法による耐火物は上述のようにコ
ランダム等の耐火材に耐火れんがとしては比較的
多量カオリン粘土にリン酸アルミニウムを添加
し、フリクシヨンプレス成形し、中温焼成（600
〜1200℃）した結果、低気孔率で低通気性の組成
をもち、緻密で強度の煉瓦を得ることができ、そ
の結果アルミニウム溶湯浸透性が少なく、かつ耐
スポーリング性に優れたアルミニウム溶解炉用耐
火物を得ることができる。
ランダム＋ムライト）の組合せの骨材を用い、カ
オリン粘土とリン酸アルミニウムを結合材とした
配合物で、本発明に係る加熱処理温度について試
験した結果を示す。吸湿性は、炉材が保管中に空
気中の湿気を吸収して変質し、あるいは軟化して
変形し製品価値を失なわしめる性質である。この
テスト結果は150℃で加熱処理したもの（No.22）
は吸湿性があり、600℃以上の温度で処理したも
の（No.23，24）は吸湿しないことを示している。
但し吸湿性は、見掛気孔率を測定中、供試片を水
で煮沸して脱気飽水し、冷却後水中で飽水重量を
秤量するが、秤量時に恒量となつているものは吸
湿性なしと判断し、秤量時徐々に増量するものを
吸湿性ありと判定した。 この現象は、リン酸アルミニウムが加熱処理に
よつて一部脱水が行なわれて活性（不安定）な状
態にあるが、水中では徐々に水和反応が進行する
ためである。 また、加熱処理が高い場合（No.24）耐食性は余
り低下しないが、耐スポーリング性が低下する。
これらの結果は600℃以上で1200℃を越えない温
度域で加熱処理する必要のあることを示してい
る。 本願発明の方法による耐火物は上述のようにコ
ランダム等の耐火材に耐火れんがとしては比較的
多量カオリン粘土にリン酸アルミニウムを添加
し、フリクシヨンプレス成形し、中温焼成（600
〜1200℃）した結果、低気孔率で低通気性の組成
をもち、緻密で強度の煉瓦を得ることができ、そ
の結果アルミニウム溶湯浸透性が少なく、かつ耐
スポーリング性に優れたアルミニウム溶解炉用耐
火物を得ることができる。
Claims (1)
- １ コランダム、ムライト、シリカガラス、ジル
コンおよびスピネル（MgO・Al2O3）の１種また
は２種以上を含む骨材100重量部に７〜15重量部
のカオリン粘土と固体換算で1.5〜6.5重量部のリ
ン酸アルミニウムを添加し、加水混練し、フリク
シヨンプレス成形したのち、600〜1200℃で加熱
することを特徴とするアルミニウム溶解炉用耐火
物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58085534A JPS59213667A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | アルミニウム溶解炉用耐火物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58085534A JPS59213667A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | アルミニウム溶解炉用耐火物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59213667A JPS59213667A (ja) | 1984-12-03 |
| JPH0343224B2 true JPH0343224B2 (ja) | 1991-07-01 |
Family
ID=13861544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58085534A Granted JPS59213667A (ja) | 1983-05-16 | 1983-05-16 | アルミニウム溶解炉用耐火物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59213667A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924124A (ja) * | 1972-06-09 | 1974-03-04 | ||
| GB1436179A (en) * | 1973-07-17 | 1976-05-19 | Ici Ltd | Aluminium phosphate refractory binder |
| JPS57129865A (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-12 | Nippon Kokan Kk | Manufacture of spinnel brick |
| JPS5832078A (ja) * | 1981-08-17 | 1983-02-24 | 新日本製鐵株式会社 | 耐火性組成物 |
-
1983
- 1983-05-16 JP JP58085534A patent/JPS59213667A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59213667A (ja) | 1984-12-03 |
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