JPH10245284A - マグネシア質およびカルシア質耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は焼結性、耐水和性に優れたマグネシ
ア質およびカルシア質耐火物を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 本発明はマグネシア質およびカルシア質
原料の表面にチタニア層が形成されていることを特徴と
するマグネシア質およびカルシア質耐火物であり、特
に、そのチタニア層がチタン系有機金属化合物またはコ
ロイド状チタニアを被覆、乾燥、熱処理して得られたも
のであることを特徴とするマグネシア質およびカルシア
質耐火物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塩基性耐火物である
マグネシア質およびカルシア質耐火物の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】マグネシアやカルシアは、融点が高いこ
とや耐スラグ侵食性に優れていることなどから、それら
を原料とする耐火物は塩基性耐火材料として鉄鋼業をは
じめ広く使用されている。

【０００３】しかし、このマグネシアとカルシアの粉体
は焼結し難いため緻密な焼結体を得にくく、かつ熱膨張
率が高いため、耐火物として使用する場合、粒界がスラ
グに侵食され、また強度の低下も生じるなどの欠点もあ
り、そのため使用寿命が短くなっている。また、マグネ
シアとカルシアは吸水性があり、これら粉体とその粉体
の焼結体である耐火物を構成成分とする耐火物の製造
時、搬送時および使用時において水和してしまうため、
これら材料を使用した耐火物の使用寿命短縮の要因の一
つとなっている。特に水和し易いカルシアの場合では、
その使用も制限され、応用範囲が限定されている。

【０００４】上述の欠点を改善するために、近年、いろ
いろの研究がされている。マグネシアについては、高純
度の原料を用いて、高密度の電融マグネシアクリンカー
が製造されている。この電融マグネシアクリンカーは、
耐スラグ侵食性についてはある程度の改善効果が得られ
るものの、耐水和性については未だ十分改善されていな
い。また、マグネシアに焼結助剤を添加することによ
り、その焼結性を改善する方法は有効な手法の一つと考
えられ、例えばチタニア粉体の添加による方法（特公平
2-62508号公報）が行われている。一方、カルシアにつ
いては、その耐水和性の改良を目的にしてその表面にア
ルミニウム、クロム、チタン、ジルコニウムなどの金属
やシリコン、ホウ素、炭素などの半金属をコーティング
する方法（特開平8-104574号公報)が行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特公平2-62508号公報の方法で得られたマグネシア耐火
材料は粉体を用いているためチタニア添加量が4重量％
以上と多く、焼成中にマグネシア粒の周囲に低融点化合
物であるＭｇＴｉ₂Ｏ₅、ＭｇＴｉＯ₃やＭｇ₂ＴｉＯ₄が
多量に形成され、材料の高温性能、特に、耐火物として
使用する場合ではその耐スラグ侵食性が損なわれると考
えられる。また、チタニアを粉体の形で添加しているた
め、組織を均一に緻密化させることは困難であり、十分
な添加効果が得られ難い。例えば、チタニア粉体を4.87
重量％添加したマグネシア成形体を1900℃で焼成したと
ころ、かさ密度が3.53であったが、未添加の場合の3.47
と比べて効果が大きいとは言えない。

【０００６】一方、金属または半金属をコーティングし
たカルシア粉体では、所定の雰囲気中で熱処理して金属
反応物の被膜層を形成させなければ、耐水和性が得られ
ない。しかし、この被膜したカルシアは、被膜層の金属
反応物の種類によっては使用が限定される。また、コー
ティング用の金属は酸化物と比べ非常に高価なものであ
るため、処理したカルシアのコストが高くなることが予
想される。

【０００７】このように従来の技術はやや改良された点
はあるとはいえ、焼結性や、耐水和性や製造性はまだ不
十分であり、更なる改良を行った優れたマグネシア質お
よびカルシア質耐火物が求められている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明者らは、マグネシアやカルシアの粉体表面
に均一なチタニア層を形成させることを見出し、焼結
性、耐水和性に優れたマグネシア質およびカルシア質耐
火物を得ることができた。すなわち、本発明はマグネシ
ア質およびカルシア質原料の表面にチタニア層が形成さ
れていることを特徴とするマグネシア質およびカルシア
質耐火物であり、特に、そのチタニア層がチタン系有機
金属化合物またはコロイド状チタニアを被覆、乾燥、熱
処理して得られたものであることを特徴とするマグネシ
ア質およびカルシア質耐火物である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に使用するマグネシア質お
よびカルシア原料は、通常の耐火物原料であるマグネシ
アとカルシアの他に、水酸化マグネシウム、炭酸マグネ
シウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムなどの
分解によるものおよび焼結や電融によるものを用いるこ
とができる。また、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシ
ウム、水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウム粉体を直
接使用し、その表面に有機チタン化合物をコーティング
した後、加熱焼結することもできる。マグネシア質およ
びカルシア原料はそれぞれ単独でも、あるいは両者でマ
グネシア-カルシア質耐火物とすることも可能である。

【００１０】本発明ではチタニア層をこれら原料表面に
形成するものであるが、特にコーティング物質として、
チタン系有機金属化合物および水系のコロイド状チタニ
アを使用したものが被覆後の特性のよいものが得られ
る。チタン系有機金属化合物にはアルコキシド、アシレ
ートやキレートなどがあるが、そのいずれを使用しても
かまわない。コロイド状チタニアは単に微細なチタニア
を水に懸濁したものでもよい。

【００１１】本発明ではコーティング量をチタニアに換
算して0.1〜2重量％とする。0.1重量％未満の場合では
焼結性、耐水和性等などの十分な効果が現れない。ま
た、2重量％を超えても更なる効果が得られ難く、しか
も、前述のように材料中に多量の低融点の化合物が生成
して逆効果である。

【００１２】本発明のマグネシア質およびカルシア質耐
火物の製造法は、原料としてチタニア層をコーティング
した原料を使用する以外は従来のものと全く同様にして
行われる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の詳細について実施例をもって
説明する。使用するマグネシアとカルシアは炭酸マグネ
シウムおよび炭酸カルシウムを1000℃で1時間仮焼して
得られたマグネシアとカルシアを使用した。

【００１４】チタン系有機金属化合物としてはジ-i-プ
ロポキシ・ビス（アセチルアセトナト）チタン Ｔｉ［ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂］₂［ＯＣ（ＣＨ₃）ＣＨＣＯＣ
Ｈ₃］₂ を使用した。

【００１５】このチタン系有機金属化合物の所定量をエ
チルアルコールで稀釈し、この溶液にマグネシアおよび
カルシアの粉体を入れ撹拌した後、脱溶媒してその表面
に均一にコーティングした。このコーティングしたマグ
ネシアおよびカルシア粉体をそれぞれ100℃で5時間乾燥
後、50φ×20mmの円柱形に成形した。こうして得られた
成形体を1400℃〜1700℃で2時間焼成した。なお、比較
試料としてコーティングしない粉体を用いて同様に焼成
したものも作製した。

【００１６】水和性試験は、マグネシア試料については
各温度で焼成したものを温度80℃の水中に入れ、各試料
の重量増加率によりその耐水和性を評価した。また、カ
ルシア試料は、温度40℃の飽和水蒸気中に静置し、各試
料の重量増加率によりその耐水和性を評価した。それぞ
れの結果を表１および２に示す。なお、コーティングし
ないマグネシアを使用した比較例４の試料は崩壊してし
まった。

【００１７】本発明のマグネシアおよびカルシア粉体表
面にチタニア層を形成させて焼成した耐火物は、被覆層
を形成しない比較例に比べて気孔率が大幅に減少し、か
さ密度が高くなると共に、耐水和性が著しく向上してい
ることが判る。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明によって、従来のマグネシア質お
よびカルシア質耐火物に比べて、非常に均一かつ緻密な
組織形成が可能になったことで、耐火物の焼結性と耐水
和性が大幅に改善され、耐火物としての使用寿命が延長
できると同時に、応用範囲がさらに広げられると期待で
きる。また、製造手段が簡単でかつ比較的低温焼成が可
能であるため、この材料の生産性の向上やコストの削減
に有効である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネシア質およびカルシア質原料の表
   面にチタニア層が形成されていることを特徴とするマグ
   ネシア質およびカルシア質耐火物。
2. 【請求項２】 チタニア層がチタン系有機金属化合物ま
   たはコロイド状チタニアを被覆、乾燥、熱処理して得ら
   れたものであることを特徴とする請求項１記載のマグネ
   シア質およびカルシア質耐火物。