JPH0511061B2 - - Google Patents
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- JPH0511061B2 JPH0511061B2 JP62234795A JP23479587A JPH0511061B2 JP H0511061 B2 JPH0511061 B2 JP H0511061B2 JP 62234795 A JP62234795 A JP 62234795A JP 23479587 A JP23479587 A JP 23479587A JP H0511061 B2 JPH0511061 B2 JP H0511061B2
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Description
［産業上の利用分野］
本発明は溶融金属連続鋳造用ノズル、スライデ
イングノズル用プレート等に使用することができ
る炭素含有耐火物及びその製造方法に関する。 ［従来の技術］ 現在、連続鋳造用耐火物としてアルミナ、シリ
カ、ジルコニア等の酸化物を骨材とした炭素含有
耐火物が一般に使用されている。 スライデイングノズルは溶融金属流の流量制御
に使用されるものであり、それ故、使用される耐
火物には耐熱衝撃性、耐摩耗性及び機械的強度が
要求される。 現在、主流として使用されている炭素含有耐火
物は耐食性、耐摩耗性に優れた酸化物系骨材と耐
熱衝撃性に優れた炭素材の組み合わせることによ
り従来の酸化物系焼成れんがには見られない優れ
た特性を付与することができるものである。しか
し、このような炭素含有耐火物は酸化物骨材間の
焼結によるセラミツクボンドの生成が阻害される
ため、従来の酸化物系焼成耐火物に比較し機械的
強度が劣るという欠点があつた。 この欠点を補うために金属Al、金属Si等を添
加し、焼成することにより組織内に炭化物結合や
窒化物結合を生成させて機械的強度を改善する方
法が広く行なわれている（特開昭57−27971号公
報）。 また、MgO，SiO2等の高温で蒸気圧の高い酸
化物を炭素含有耐火物に添加し、気相反応により
組織内にスピネルボンド等の酸化物系セラミツク
ボンドを生成させる方法も行なわれている（特願
昭60−52522号）。 しかし、これらの技術は機械的強度を向上させ
ることができるが、同時に弾性率も上昇するた
め、熱衝撃破壊抵抗係数R′も低下してしまい、
耐熱衝撃性を損なつてしまうという難点があつ
た。 一般に耐火物の亀裂発生のしにくさを表す指数
として熱衝撃破壊抵抗係数： R′＝Ｓ（１−μ）Ｋ／Eα Ｓ：破壊強度 μ：ポアソン比 Ｋ：熱伝導率 Ｅ：弾性率 α：熱膨張係数 が用いられる。つまり、破壊強度（Ｓ）が大きい
程且つ弾性率が低い程、耐熱衝撃性が優れている
ことになり、弾性率の上昇を伴わずに強度が向上
することが望ましい。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従つて、本発明の目的は炭素含有耐火物の耐熱
衝撃性を損なうことなく、機械的強度を向上する
ことにある。 ［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１
〜35重量％及び残部が耐火性原料からなる混合物
を成形して得られた成形体を焼成したカーボン含
有耐火物であつて、該耐火物がその組織内に均一
に微細な炭化珪素のウイスカーを有することを特
徴とする炭素含有耐火物を提供するにある。 更に、本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１
〜35重量％及び残部が耐火性原料からなる混合物
を成形し、得られた成形体を雰囲気中の窒素ガス
分圧が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気中で1300℃
以上の温度で焼成することを特徴とする炭素含有
耐火物の製造方法を提供するにある。 ［作用］ 本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１〜35重
量％及び残部が耐火性原料からなる混合物を混
練、成形後、1300℃以上の温度で、窒素ガス分圧
が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気下で焼成するこ
とにより組織内部に均一に炭化珪素の微細なウイ
スカーを生成させ、それによつて、金属添加によ
る炭化物結合、窒化物結合やMgO添加によるセ
ラミツクボンド等に見られた耐熱衝撃性の低下を
伴うことなく、機械的強度を向上させた炭素含有
耐火物を得ることができることにある。 一般に、固相の炭素が存在する非酸化性雰囲気
においては、下記の反応が考えられる： Si3N4＋3C→3SiC＋2N2 -（ｇ） −(1) 1327℃（1600K）の温度でSi3N4とSiCが平衡
に共存するのは雰囲気中の窒素分圧PN2＝0.221
（気圧）の場合であり、PN2が0.221（気圧）以下の
条件下では(1)式の反応は右に進行し、炭素珪素が
生成される。 本発明は上記知見に基づきなされたものであ
り、添加された窒化珪素は蒸気高温且つ低窒素分
圧雰囲気下でSi（ｇ）、SiN（ｇ）、SiO（ｇ）等に分
解し易く、これらの気相のSiが炭素と反応して組
織内に均一に微細な炭化珪素のウイスカーとして
沈積し、強固な組織をもつ耐火物を形成する。こ
のように組織内部における気相反応により微細な
炭化珪素のウイスカーを均一に生成させることに
よつて炭化物、窒化物ボンドの生成による強度発
現技術の欠点であつた耐熱衝撃性の低下という問
題を克服することができる。 本発明に使用される窒化珪素はその反応性の面
から200メツシユ以下の微粉であることが望まし
く、純度は90重量％以上のものが望ましい。 炭素質原料としては鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造
黒鉛、各種コークス、無煙炭、カーボンブラツ
ク、炭化水素類の熱分解炭素等のなかから選択さ
れた１種または２種以上を使用することができ
る。 また、耐火性原料としては焼結アルミナ、電融
アルミナ、合成ムライト、各種粘度鉱物、溶融シ
リカ、ジルコニアサンド、安定化ジルコニア、ジ
ルコニアムライト、アルミナジルコニア、珪石、
溶融シリカ、炭化珪素等の中から選択された１種
または２種以上を使用することができる。更に、
酸化防止及び強度発現の目的で金属アルミニウ
ム、金属シリコン、フエロシリコン等の金属も必
要に応じて使用することができる。 本発明における窒化珪素の添加量は１〜10重量
％であり、該添加量が１重量％未満では強度発現
効果が得られず、また、10重量％を超えると耐食
性の低下が著しく、耐用性が低下してしまう。炭
素質原料の添加量は１〜35重量％であり、該添加
量が１重量％未満で発明の効果が期待できず、ま
た、35重量％を超えると機械的強度の低下が著し
く、耐酸化性も低下する。 以上に示したような組成の原料混合物を公知の
フエノール樹脂、ピツチ、タール等の有機バイン
ダーの中から選択された１種もしくは２種以上を
用いて混練し、所定の形状にプレス成形した後、
成形体を焼成する。焼成は上述のように窒素分圧
が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気で行なわれる。
雰囲気の調整方法としてはArガス気流中で焼成
する方法または炭素粉末中に成形体を埋め込んで
焼成する方法を採ることができる。炭素粉末中に
埋め込んで焼成する場合には、密封容器となる耐
火材に通気性の低い材質を用い、空気の流入を抑
制し、窒素の侵入を防ぐことが大切であり、更
に、炭素粉末中に金属アルミニウム粉末を混合
し、窒素をAlNとして吸収させることによつて
も調整することができる。また、焼成温度は1300
℃以上である。 ［実施例］ 実施例 焼成アルミナ、合成ムライト、ジルコン、アル
ミナ・ジルコニア、溶融シリカ、金属Al粉、金
属Si粉、炭化珪素、炭素質原料、窒化珪素を使用
して以下の第１表に記載する組成を有する混合物
を造り、プレス成形にて230×300×50mmの形状の
成形体を得た。この成形体を第１表に記載する焼
成方法により焼成して炭素含有耐火物を得た。得
られた炭素質耐火物の特性を第１表に併記する。
イングノズル用プレート等に使用することができ
る炭素含有耐火物及びその製造方法に関する。 ［従来の技術］ 現在、連続鋳造用耐火物としてアルミナ、シリ
カ、ジルコニア等の酸化物を骨材とした炭素含有
耐火物が一般に使用されている。 スライデイングノズルは溶融金属流の流量制御
に使用されるものであり、それ故、使用される耐
火物には耐熱衝撃性、耐摩耗性及び機械的強度が
要求される。 現在、主流として使用されている炭素含有耐火
物は耐食性、耐摩耗性に優れた酸化物系骨材と耐
熱衝撃性に優れた炭素材の組み合わせることによ
り従来の酸化物系焼成れんがには見られない優れ
た特性を付与することができるものである。しか
し、このような炭素含有耐火物は酸化物骨材間の
焼結によるセラミツクボンドの生成が阻害される
ため、従来の酸化物系焼成耐火物に比較し機械的
強度が劣るという欠点があつた。 この欠点を補うために金属Al、金属Si等を添
加し、焼成することにより組織内に炭化物結合や
窒化物結合を生成させて機械的強度を改善する方
法が広く行なわれている（特開昭57−27971号公
報）。 また、MgO，SiO2等の高温で蒸気圧の高い酸
化物を炭素含有耐火物に添加し、気相反応により
組織内にスピネルボンド等の酸化物系セラミツク
ボンドを生成させる方法も行なわれている（特願
昭60−52522号）。 しかし、これらの技術は機械的強度を向上させ
ることができるが、同時に弾性率も上昇するた
め、熱衝撃破壊抵抗係数R′も低下してしまい、
耐熱衝撃性を損なつてしまうという難点があつ
た。 一般に耐火物の亀裂発生のしにくさを表す指数
として熱衝撃破壊抵抗係数： R′＝Ｓ（１−μ）Ｋ／Eα Ｓ：破壊強度 μ：ポアソン比 Ｋ：熱伝導率 Ｅ：弾性率 α：熱膨張係数 が用いられる。つまり、破壊強度（Ｓ）が大きい
程且つ弾性率が低い程、耐熱衝撃性が優れている
ことになり、弾性率の上昇を伴わずに強度が向上
することが望ましい。 ［発明が解決しようとする問題点］ 従つて、本発明の目的は炭素含有耐火物の耐熱
衝撃性を損なうことなく、機械的強度を向上する
ことにある。 ［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１
〜35重量％及び残部が耐火性原料からなる混合物
を成形して得られた成形体を焼成したカーボン含
有耐火物であつて、該耐火物がその組織内に均一
に微細な炭化珪素のウイスカーを有することを特
徴とする炭素含有耐火物を提供するにある。 更に、本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１
〜35重量％及び残部が耐火性原料からなる混合物
を成形し、得られた成形体を雰囲気中の窒素ガス
分圧が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気中で1300℃
以上の温度で焼成することを特徴とする炭素含有
耐火物の製造方法を提供するにある。 ［作用］ 本発明は窒化珪素１〜10重量％、炭素１〜35重
量％及び残部が耐火性原料からなる混合物を混
練、成形後、1300℃以上の温度で、窒素ガス分圧
が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気下で焼成するこ
とにより組織内部に均一に炭化珪素の微細なウイ
スカーを生成させ、それによつて、金属添加によ
る炭化物結合、窒化物結合やMgO添加によるセ
ラミツクボンド等に見られた耐熱衝撃性の低下を
伴うことなく、機械的強度を向上させた炭素含有
耐火物を得ることができることにある。 一般に、固相の炭素が存在する非酸化性雰囲気
においては、下記の反応が考えられる： Si3N4＋3C→3SiC＋2N2 -（ｇ） −(1) 1327℃（1600K）の温度でSi3N4とSiCが平衡
に共存するのは雰囲気中の窒素分圧PN2＝0.221
（気圧）の場合であり、PN2が0.221（気圧）以下の
条件下では(1)式の反応は右に進行し、炭素珪素が
生成される。 本発明は上記知見に基づきなされたものであ
り、添加された窒化珪素は蒸気高温且つ低窒素分
圧雰囲気下でSi（ｇ）、SiN（ｇ）、SiO（ｇ）等に分
解し易く、これらの気相のSiが炭素と反応して組
織内に均一に微細な炭化珪素のウイスカーとして
沈積し、強固な組織をもつ耐火物を形成する。こ
のように組織内部における気相反応により微細な
炭化珪素のウイスカーを均一に生成させることに
よつて炭化物、窒化物ボンドの生成による強度発
現技術の欠点であつた耐熱衝撃性の低下という問
題を克服することができる。 本発明に使用される窒化珪素はその反応性の面
から200メツシユ以下の微粉であることが望まし
く、純度は90重量％以上のものが望ましい。 炭素質原料としては鱗状黒鉛、土状黒鉛、人造
黒鉛、各種コークス、無煙炭、カーボンブラツ
ク、炭化水素類の熱分解炭素等のなかから選択さ
れた１種または２種以上を使用することができ
る。 また、耐火性原料としては焼結アルミナ、電融
アルミナ、合成ムライト、各種粘度鉱物、溶融シ
リカ、ジルコニアサンド、安定化ジルコニア、ジ
ルコニアムライト、アルミナジルコニア、珪石、
溶融シリカ、炭化珪素等の中から選択された１種
または２種以上を使用することができる。更に、
酸化防止及び強度発現の目的で金属アルミニウ
ム、金属シリコン、フエロシリコン等の金属も必
要に応じて使用することができる。 本発明における窒化珪素の添加量は１〜10重量
％であり、該添加量が１重量％未満では強度発現
効果が得られず、また、10重量％を超えると耐食
性の低下が著しく、耐用性が低下してしまう。炭
素質原料の添加量は１〜35重量％であり、該添加
量が１重量％未満で発明の効果が期待できず、ま
た、35重量％を超えると機械的強度の低下が著し
く、耐酸化性も低下する。 以上に示したような組成の原料混合物を公知の
フエノール樹脂、ピツチ、タール等の有機バイン
ダーの中から選択された１種もしくは２種以上を
用いて混練し、所定の形状にプレス成形した後、
成形体を焼成する。焼成は上述のように窒素分圧
が0.2気圧以下の非酸化性雰囲気で行なわれる。
雰囲気の調整方法としてはArガス気流中で焼成
する方法または炭素粉末中に成形体を埋め込んで
焼成する方法を採ることができる。炭素粉末中に
埋め込んで焼成する場合には、密封容器となる耐
火材に通気性の低い材質を用い、空気の流入を抑
制し、窒素の侵入を防ぐことが大切であり、更
に、炭素粉末中に金属アルミニウム粉末を混合
し、窒素をAlNとして吸収させることによつて
も調整することができる。また、焼成温度は1300
℃以上である。 ［実施例］ 実施例 焼成アルミナ、合成ムライト、ジルコン、アル
ミナ・ジルコニア、溶融シリカ、金属Al粉、金
属Si粉、炭化珪素、炭素質原料、窒化珪素を使用
して以下の第１表に記載する組成を有する混合物
を造り、プレス成形にて230×300×50mmの形状の
成形体を得た。この成形体を第１表に記載する焼
成方法により焼成して炭素含有耐火物を得た。得
られた炭素質耐火物の特性を第１表に併記する。
【表】
第１表中、スポーリングテストは30×30×120
mmの試料を1650℃の溶銑中に浸漬し、１分間急熱
したものを取り出し、放置、空冷した後の亀裂の
発生状況から評価したものである。×…亀裂大、
△…亀裂小、○…亀裂無。 なお、第１図は本発明品で得られた炭素含有
耐火物中のSiCの結晶構造を観察するための該耐
火物の破面の走査型電子顕微鏡写真である。この
走査型電子顕微鏡写真から炭素含有耐火物組織内
にSiCウイスカーが生成していることが観察でき
る。 参考例 上述の実施例中の本発明品の炭素含有耐火物
を実機のスライデイングノズル用プレートれんが
として使用したところ、従来の炭化珪素を含まな
いプレートれんがに比較し摩耗量が著しく減少
し、また、亀裂の発生も少なく、実際の耐用回数
は約50％向上した。 ［発明の効果］ 本発明の炭素含有耐火物は上述の実施例に示す
如く、弾性率を上げず、曲げ強度を強くし、熱衝
撃破壊抵抗係数は大きくなり、その結果は耐スポ
ーリング性の向上にも現れている。
mmの試料を1650℃の溶銑中に浸漬し、１分間急熱
したものを取り出し、放置、空冷した後の亀裂の
発生状況から評価したものである。×…亀裂大、
△…亀裂小、○…亀裂無。 なお、第１図は本発明品で得られた炭素含有
耐火物中のSiCの結晶構造を観察するための該耐
火物の破面の走査型電子顕微鏡写真である。この
走査型電子顕微鏡写真から炭素含有耐火物組織内
にSiCウイスカーが生成していることが観察でき
る。 参考例 上述の実施例中の本発明品の炭素含有耐火物
を実機のスライデイングノズル用プレートれんが
として使用したところ、従来の炭化珪素を含まな
いプレートれんがに比較し摩耗量が著しく減少
し、また、亀裂の発生も少なく、実際の耐用回数
は約50％向上した。 ［発明の効果］ 本発明の炭素含有耐火物は上述の実施例に示す
如く、弾性率を上げず、曲げ強度を強くし、熱衝
撃破壊抵抗係数は大きくなり、その結果は耐スポ
ーリング性の向上にも現れている。
第１図は本発明品で得られた炭素含有耐火物
中のSiCの結晶構造を観察するための該耐火用の
破面の走査型電子顕微鏡写真である。
中のSiCの結晶構造を観察するための該耐火用の
破面の走査型電子顕微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化珪素１〜10重量％、炭素１〜35重量％及
び残部が耐火性原料からなる混合物を成形して得
られた成形体を焼成したカーボン含有耐火物であ
つて、該耐火物がその組織内に均一に微細な炭化
珪素のウイスカーを有することを特徴とする炭素
含有耐火物。 ２ 窒化珪素１〜10重量％、炭素１〜35重量％及
び残部が耐火性原料からなる混合物を成形し、得
られた成形体を雰囲気中の窒素ガス分圧が0.2気
圧以下の非酸化性雰囲気中で1300℃以上の温度で
焼成することを特徴とする炭素含有耐火物の製造
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62234795A JPS6479054A (en) | 1987-09-21 | 1987-09-21 | Carbon containing refractory and production thereof refractory |
| US07/240,278 US4985378A (en) | 1987-09-21 | 1988-09-06 | Carbon-containing refractory and a manufacturing method therefor |
| AU22017/88A AU584835B1 (en) | 1987-09-21 | 1988-09-08 | Carbon-containing refractory and a manufacturing method therefor |
| DE8888308390T DE3867580D1 (de) | 1987-09-21 | 1988-09-12 | Kohlenstoffhaltiges feuerfestes material und verfahren zu seiner herstellung. |
| EP88308390A EP0309128B1 (en) | 1987-09-21 | 1988-09-12 | Carbon-containing refractory and a manufacturing method therefore |
| KR1019880012103A KR900005513B1 (ko) | 1987-09-21 | 1988-09-21 | 탄소 함유 내화물 및 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62234795A JPS6479054A (en) | 1987-09-21 | 1987-09-21 | Carbon containing refractory and production thereof refractory |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6479054A JPS6479054A (en) | 1989-03-24 |
| JPH0511061B2 true JPH0511061B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16976512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62234795A Granted JPS6479054A (en) | 1987-09-21 | 1987-09-21 | Carbon containing refractory and production thereof refractory |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4985378A (ja) |
| EP (1) | EP0309128B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6479054A (ja) |
| KR (1) | KR900005513B1 (ja) |
| AU (1) | AU584835B1 (ja) |
| DE (1) | DE3867580D1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| ATE107615T1 (de) * | 1989-09-19 | 1994-07-15 | Univ British Columbia | In situ herstellung von siliciumcarbidverstärkten keramischen verbundwerkstoffen. |
| US5096858A (en) * | 1989-09-19 | 1992-03-17 | The University Of British Columbia | In situ production of silicon carbide reinforced ceramic composites |
| US5326732A (en) * | 1993-08-26 | 1994-07-05 | Japan As Represented By Director General Of Agency Of Industrial Science And Technology | Carbon-silicon carbide composite material and method for the preparation thereof |
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| CN114671696B (zh) * | 2022-03-07 | 2023-04-07 | 西北工业大学 | 基于粉末3d打印和rmi工艺制备航空发动机涡轮转子的方法 |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
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| US4753764A (en) * | 1982-09-24 | 1988-06-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Manufacturing method for fiber reinforced silicon ceramics sintered body |
| US4543345A (en) * | 1984-02-09 | 1985-09-24 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Silicon carbide whisker reinforced ceramic composites and method for making same |
| CA1267294C (en) * | 1985-03-14 | 1990-04-03 | REINFORCED CERAMIC CUTTING TOOLS |
-
1987
- 1987-09-21 JP JP62234795A patent/JPS6479054A/ja active Granted
-
1988
- 1988-09-06 US US07/240,278 patent/US4985378A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-08 AU AU22017/88A patent/AU584835B1/en not_active Ceased
- 1988-09-12 DE DE8888308390T patent/DE3867580D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-09-12 EP EP88308390A patent/EP0309128B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-21 KR KR1019880012103A patent/KR900005513B1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0309128A1 (en) | 1989-03-29 |
| DE3867580D1 (de) | 1992-02-20 |
| AU584835B1 (en) | 1989-06-01 |
| JPS6479054A (en) | 1989-03-24 |
| EP0309128B1 (en) | 1992-01-08 |
| KR890005009A (ko) | 1989-05-11 |
| US4985378A (en) | 1991-01-15 |
| KR900005513B1 (ko) | 1990-07-30 |
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