JPH0530882B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0530882B2 JPH0530882B2 JP59012456A JP1245684A JPH0530882B2 JP H0530882 B2 JPH0530882 B2 JP H0530882B2 JP 59012456 A JP59012456 A JP 59012456A JP 1245684 A JP1245684 A JP 1245684A JP H0530882 B2 JPH0530882 B2 JP H0530882B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- powder
- button
- weight
- iron materials
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D5/00—Supports, screens or the like for the charge within the furnace
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
Description
本発明は、例えば、スラグ加熱炉内で使われる
スキツドボタンのように、高温下で鉄材と反応し
難いという特性が要求される支持もしくは当接部
材に関する。 従来周知の通り、スラブ加熱炉内には金属製の
スキツドボタン（以下、ボタンと略す）が使われ
ているが、加熱炉内の雰囲気温度が1100〜1300℃
もあるため、水などを流してボタンを冷却する必
要があり、これにより、ボタンの温度が低下する
ため、スラブにスキツドマークが付いたり、更
に、かような冷却路を通して炉内の熱エネルギが
逃げてしまうため、熱効率が低下するなどの欠点
があつた。 そこで、高温高強度材料として優れた特性をも
つ炭化珪素焼結体及び窒化珪素焼結体をボタンに
用いることにより、ボタンの冷却源を不要にする
と共に、スキツドマークの発生を少なくし且つ加
熱炉内の熱効率が改善されることになつたが、以
下に述べる通り、未だ満足し得るような好適性が
得られていない。 即ち、炭化珪素製ボタンの場合、これが加熱炉
内の高温雰囲気中でスラブと化学反応をおこす結
果、この反応部の発生に伴つてボタン表面に非晶
質ができるため、反応部界面から容易にき裂が生
じ、ボタンが破壊する原因となることが判つた。
他方、窒化珪素製ボタンの場合、窒化珪素の焼結
が難しいため、焼結助剤としてアルミナ
（Al2O3）粉末を添加し、主にオキシナイトライ
ト系のガラス相を粒界に形成し、これにより、高
温雰囲気中では、これらガラス相がグレーズ状に
ボタン表面に浸出し、その結果、スラブ主成分の
鉄元素、及びガラス相中のシリコン、酸素、窒素
等の元素に起因してFe−Si−Ｏ−Ｎ系化合物が、
ボタン表面に生成し、これがボタンから剥離する
現象があつた。 本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであ
り、その目的は高温下で鉄材を支持もしくは鉄材
と当接する部材に、特定組成の窒化珪素焼結体を
用いることにより、窒化珪素焼結体本来の高温高
強度特性を有効に活用すると同時に、鉄材との反
応性を著しく低減せしめ、これにより、その表面
からの剥離を一段と少なくした当接部材を提供す
ることにある。 本発明によれば、高温下で鉄材を支持もしくは
鉄材と当接する部材において、窒化珪素
（Si3N4）を主成分とし、９重量％以下のAl2O3及
び７重量％以下のY2O3を含有し、且つAl2O3：
Y2O3の含有比率が重量比で９：１乃至１：５の
範囲であり、理論密度比が70％以上である。窒化
珪素焼結体により形成されたことを特徴とする当
接部材が提供される。 本発明の当接部材は、高温下で鉄材を支持もし
くは鉄材と当接するものであれば、種々の用途に
適用できるものであり、以下、スラブ加熱炉内で
使われるセラミツク製ボタンを例にとつて説明す
る。 このセラミツク製ボタンは窒化珪素焼結体から
形成され、その製造方法は次の通りである。 即ち、出発原料の主成分として、高純度の窒化
珪素粉末を用い、望ましくは、α結晶相の含有率
が70％以上、及び純度99.0重量部以上の窒化珪素
粉末を用いることにより、窒化珪素の焼結性及び
高温高強度特性が向上すると共に、高温下での鉄
材に対する難反応性が著しく増大することが確か
められている。更に、出発原料中、焼結助剤とし
て９重量％以下のAl2O3粉末、及び７重量％以下
のY2O3粉末を含有させ、これに伴つて、Al2O3粉
末とY2O3粉末の含有比率を特定する必要がある。
つまり、Al2O3粉末：Y2O3粉末を重量比で９：１
乃至１：５の範囲に設定すると、高温下での鉄材
に対する反応性が顕著に低減することが判つてお
り、最適条件は、窒化珪素の混合比率が88重量％
以上のもとで、５：３乃至３：１の範囲がよい。 かかる出発原料粉末を湿式粉砕することによ
り、いずれの原料粉末についても、平均粒径2.0μ
ｍ以下に設定するとよく、更に、1.0μｍ以下が望
ましい。 次いで、これに有機系のバインダを加えて混合
し、スラリーを得て、その後、このスラリーを噴
霧式乾燥造粒機にかけて、瞬時に、乾燥造粒をお
こなう。こうして得られた二次原料粉末を加圧成
型して所望の形状にすると共に、必要に応じて切
削加工を行ない、脱バインダ後、不活性雰囲気
中、1700℃以上の温度に設定して２乃至６時間焼
成を行なう。 かくして得られた窒化珪素焼結体を高温下で鉄
材を支持もしくは鉄材と当接する部材に使用した
場合、例えば、ボタンに用いると、ボタンの冷却
源を不要にすると共に、スキツドマークの発生を
少なくし且つ加熱炉内の熱効率が改善されるな
ど、窒化珪素焼結体の高温高強度特性が発揮され
たのに加えて、鉄材との反応性がほとんどないた
め、その表面からの剥離を一段と少なくした当接
部材が提供できた。 次に、本発明の当接部材をボタンに用いた場合
について、実施例を述べる。 実施例 純度99.0％以上且つα結晶相の含有率が70％以
上の窒化珪素粉末、並びに、Al2O3粉末及びY2O3
粉末を第１表に示す通りの比率で混合して70時間
湿式粉砕し、いずれの原料粉末も平均粒径1.0μｍ
位にした。これに、有機系のバインダを添加した
後、噴霧式乾燥造粒機を用いて乾燥造粒を行つ
た。次いで、この二次原料粉末を60φ×２mmのタ
ブレツトに成型し、脱バインダ後、第１表に示す
焼成条件（焼成温度及び焼成時間）の不活性雰囲
気にて焼成した。 こうして得られた窒化珪素焼結体の密度及び鉄
材に対する反応特性を測定したところ、第１表に
示す通りの結果となつた。 本実施例による鉄材に対する反応特性は、タブ
レツト状窒化珪素焼結体上に、100×100×20mmの
炭素鋼を乗せたものを、スラブ加熱炉内と同一組
成のガス雰囲気条件（1300℃に温度設定されたガ
ス雰囲気内で80時間保持する）の炉内に置いて、
室温にまで戻し、然る後、このタブレツトが炭素
鋼と反応してタブレツトの表層に出来た反応部を
硝酸−フツ酸から成る混酸にてエツチング処理し
て除去し、その侵食の深さを鉄材に対する反応特
性として測定した。
スキツドボタンのように、高温下で鉄材と反応し
難いという特性が要求される支持もしくは当接部
材に関する。 従来周知の通り、スラブ加熱炉内には金属製の
スキツドボタン（以下、ボタンと略す）が使われ
ているが、加熱炉内の雰囲気温度が1100〜1300℃
もあるため、水などを流してボタンを冷却する必
要があり、これにより、ボタンの温度が低下する
ため、スラブにスキツドマークが付いたり、更
に、かような冷却路を通して炉内の熱エネルギが
逃げてしまうため、熱効率が低下するなどの欠点
があつた。 そこで、高温高強度材料として優れた特性をも
つ炭化珪素焼結体及び窒化珪素焼結体をボタンに
用いることにより、ボタンの冷却源を不要にする
と共に、スキツドマークの発生を少なくし且つ加
熱炉内の熱効率が改善されることになつたが、以
下に述べる通り、未だ満足し得るような好適性が
得られていない。 即ち、炭化珪素製ボタンの場合、これが加熱炉
内の高温雰囲気中でスラブと化学反応をおこす結
果、この反応部の発生に伴つてボタン表面に非晶
質ができるため、反応部界面から容易にき裂が生
じ、ボタンが破壊する原因となることが判つた。
他方、窒化珪素製ボタンの場合、窒化珪素の焼結
が難しいため、焼結助剤としてアルミナ
（Al2O3）粉末を添加し、主にオキシナイトライ
ト系のガラス相を粒界に形成し、これにより、高
温雰囲気中では、これらガラス相がグレーズ状に
ボタン表面に浸出し、その結果、スラブ主成分の
鉄元素、及びガラス相中のシリコン、酸素、窒素
等の元素に起因してFe−Si−Ｏ−Ｎ系化合物が、
ボタン表面に生成し、これがボタンから剥離する
現象があつた。 本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであ
り、その目的は高温下で鉄材を支持もしくは鉄材
と当接する部材に、特定組成の窒化珪素焼結体を
用いることにより、窒化珪素焼結体本来の高温高
強度特性を有効に活用すると同時に、鉄材との反
応性を著しく低減せしめ、これにより、その表面
からの剥離を一段と少なくした当接部材を提供す
ることにある。 本発明によれば、高温下で鉄材を支持もしくは
鉄材と当接する部材において、窒化珪素
（Si3N4）を主成分とし、９重量％以下のAl2O3及
び７重量％以下のY2O3を含有し、且つAl2O3：
Y2O3の含有比率が重量比で９：１乃至１：５の
範囲であり、理論密度比が70％以上である。窒化
珪素焼結体により形成されたことを特徴とする当
接部材が提供される。 本発明の当接部材は、高温下で鉄材を支持もし
くは鉄材と当接するものであれば、種々の用途に
適用できるものであり、以下、スラブ加熱炉内で
使われるセラミツク製ボタンを例にとつて説明す
る。 このセラミツク製ボタンは窒化珪素焼結体から
形成され、その製造方法は次の通りである。 即ち、出発原料の主成分として、高純度の窒化
珪素粉末を用い、望ましくは、α結晶相の含有率
が70％以上、及び純度99.0重量部以上の窒化珪素
粉末を用いることにより、窒化珪素の焼結性及び
高温高強度特性が向上すると共に、高温下での鉄
材に対する難反応性が著しく増大することが確か
められている。更に、出発原料中、焼結助剤とし
て９重量％以下のAl2O3粉末、及び７重量％以下
のY2O3粉末を含有させ、これに伴つて、Al2O3粉
末とY2O3粉末の含有比率を特定する必要がある。
つまり、Al2O3粉末：Y2O3粉末を重量比で９：１
乃至１：５の範囲に設定すると、高温下での鉄材
に対する反応性が顕著に低減することが判つてお
り、最適条件は、窒化珪素の混合比率が88重量％
以上のもとで、５：３乃至３：１の範囲がよい。 かかる出発原料粉末を湿式粉砕することによ
り、いずれの原料粉末についても、平均粒径2.0μ
ｍ以下に設定するとよく、更に、1.0μｍ以下が望
ましい。 次いで、これに有機系のバインダを加えて混合
し、スラリーを得て、その後、このスラリーを噴
霧式乾燥造粒機にかけて、瞬時に、乾燥造粒をお
こなう。こうして得られた二次原料粉末を加圧成
型して所望の形状にすると共に、必要に応じて切
削加工を行ない、脱バインダ後、不活性雰囲気
中、1700℃以上の温度に設定して２乃至６時間焼
成を行なう。 かくして得られた窒化珪素焼結体を高温下で鉄
材を支持もしくは鉄材と当接する部材に使用した
場合、例えば、ボタンに用いると、ボタンの冷却
源を不要にすると共に、スキツドマークの発生を
少なくし且つ加熱炉内の熱効率が改善されるな
ど、窒化珪素焼結体の高温高強度特性が発揮され
たのに加えて、鉄材との反応性がほとんどないた
め、その表面からの剥離を一段と少なくした当接
部材が提供できた。 次に、本発明の当接部材をボタンに用いた場合
について、実施例を述べる。 実施例 純度99.0％以上且つα結晶相の含有率が70％以
上の窒化珪素粉末、並びに、Al2O3粉末及びY2O3
粉末を第１表に示す通りの比率で混合して70時間
湿式粉砕し、いずれの原料粉末も平均粒径1.0μｍ
位にした。これに、有機系のバインダを添加した
後、噴霧式乾燥造粒機を用いて乾燥造粒を行つ
た。次いで、この二次原料粉末を60φ×２mmのタ
ブレツトに成型し、脱バインダ後、第１表に示す
焼成条件（焼成温度及び焼成時間）の不活性雰囲
気にて焼成した。 こうして得られた窒化珪素焼結体の密度及び鉄
材に対する反応特性を測定したところ、第１表に
示す通りの結果となつた。 本実施例による鉄材に対する反応特性は、タブ
レツト状窒化珪素焼結体上に、100×100×20mmの
炭素鋼を乗せたものを、スラブ加熱炉内と同一組
成のガス雰囲気条件（1300℃に温度設定されたガ
ス雰囲気内で80時間保持する）の炉内に置いて、
室温にまで戻し、然る後、このタブレツトが炭素
鋼と反応してタブレツトの表層に出来た反応部を
硝酸−フツ酸から成る混酸にてエツチング処理し
て除去し、その侵食の深さを鉄材に対する反応特
性として測定した。
【表】
＊印は本発明の範囲外のものである
第１表より明らかなように、試料番号５乃至
11、14乃至16、並びに18については、侵食の深さ
が著しく小さく、炭素鋼との難反応性に優れてお
り、特に、試料番号７及び８については、
Al2O3／Y2O3比が最適範囲内にあるため、一層、
優れた特性を示していることが判る。 然るに、試料番号１乃至４では、Al2O3及び／
又はY2O3の含有量が本発明の範囲から外れてい
るため、侵食の深さが大きくなつている。また、
試料番号12及び13については、Al2O3／Y2O3比
が、本発明で示したその最大値を越えるため、侵
食の深さが大きくなつており、他方、試料番号17
においては、Al2O3／Y2O3比が、本発明で示した
その最小値に満たないため、焼結不良となつて理
論密度化が小さくなり、これにより、強度が非常
に劣化するのに伴つて、侵食の深さを測定できな
かつた。更に、試料番号19及び20についても、焼
成温度が1700℃に満たないため、理論密度比が小
さくなり、これも、強度の劣化に伴つて、侵食の
深さを測定できなかつた。 以上の通り、高温下で、鉄材を支持、もしく
は、鉄材と当接する支持もしくは当接部材に、本
発明の窒化珪素焼結体を用いると、窒化珪素焼結
体の高温高強度特性が発揮されると共に、鉄材と
の難反応性が大幅に向上し、表面からの剥離が一
段と少ない当接部材が提供できた。
第１表より明らかなように、試料番号５乃至
11、14乃至16、並びに18については、侵食の深さ
が著しく小さく、炭素鋼との難反応性に優れてお
り、特に、試料番号７及び８については、
Al2O3／Y2O3比が最適範囲内にあるため、一層、
優れた特性を示していることが判る。 然るに、試料番号１乃至４では、Al2O3及び／
又はY2O3の含有量が本発明の範囲から外れてい
るため、侵食の深さが大きくなつている。また、
試料番号12及び13については、Al2O3／Y2O3比
が、本発明で示したその最大値を越えるため、侵
食の深さが大きくなつており、他方、試料番号17
においては、Al2O3／Y2O3比が、本発明で示した
その最小値に満たないため、焼結不良となつて理
論密度化が小さくなり、これにより、強度が非常
に劣化するのに伴つて、侵食の深さを測定できな
かつた。更に、試料番号19及び20についても、焼
成温度が1700℃に満たないため、理論密度比が小
さくなり、これも、強度の劣化に伴つて、侵食の
深さを測定できなかつた。 以上の通り、高温下で、鉄材を支持、もしく
は、鉄材と当接する支持もしくは当接部材に、本
発明の窒化珪素焼結体を用いると、窒化珪素焼結
体の高温高強度特性が発揮されると共に、鉄材と
の難反応性が大幅に向上し、表面からの剥離が一
段と少ない当接部材が提供できた。
Claims (1)
- １ 高温下で鉄材を支持もしくは鉄材と当接する
部材において、窒化珪素（Si3N4）を主成分と
し、９重量％以下のAl2O3及び７重量％以下の
Y2O3を含有し、且つAl2O3：Y2O3の含有比率が
重量比で９：１乃至１：５の範囲であり、理論密
度比が70％以上である窒化珪素焼結体により形成
されたことを特徴とする当接部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012456A JPS60155615A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 当接部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59012456A JPS60155615A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 当接部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60155615A JPS60155615A (ja) | 1985-08-15 |
| JPH0530882B2 true JPH0530882B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=11805842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59012456A Granted JPS60155615A (ja) | 1984-01-25 | 1984-01-25 | 当接部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60155615A (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS523649A (en) * | 1975-06-25 | 1977-01-12 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | Improved method for sealing |
| JPS5346307A (en) * | 1976-10-07 | 1978-04-25 | Ngk Spark Plug Co | Manufacture of high density sintered bodies essentially consisting of silicon nitride |
| JPS5855375A (ja) * | 1981-09-28 | 1983-04-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化珪素複合焼結体 |
| JPS58210116A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-07 | Kyocera Corp | 加熱炉に於ける被加熱体支持部材 |
-
1984
- 1984-01-25 JP JP59012456A patent/JPS60155615A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60155615A (ja) | 1985-08-15 |
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