JPS60186461A - 耐熱衝撃性耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐熱衝撃性と耐高温荷重性に優れたコージライ
ト質の耐熱衝撃性耐火物に関するものである。

（従来技術） コージライト質の耐火物は広い温度範囲にわたって低い
熱膨張係数を有し耐熱衝撃性に優れているために、陶磁
器や電子工業用磁器等の焼成時に使用する棚板、台板、
各種治具等の窯道具の材料として広く使用されている。

これらのコージライト質の耐火物はマグネシア、アルミ
ナ、シリカの各原料に焼結助剤として酸化鉄等のフラッ
クス作用を数％添加したうえ造粒、焼結されて得られた
コージライト粒子をコージライト質、ムライト質等の結
合剤とともに焼成して製造されるものであるが、コージ
ライトは耐火物としては耐熱特性が低いものであるうえ
に焼結助剤のフラックス作用により耐高温荷重特性が更
に低下してフェライトのような重量製品の焼成時や高級
磁器のような高温焼成品の焼成時には変形を生ずる問題
があった。また、コージライト質の耐火物は一般の耐火
物に比較して極めて優れた耐熱衝撃性を有するが、最近
の迅速焼成炉の窯道具として使用した場合には急激な温
度変化に耐えられず割れを生ずることがあり、更に耐熱
衝撃性を改良することが望まれていた。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の問題点を解決して、耐高温荷
重特性に優れるとともに従来品に比較して更に優れた耐
熱衝撃性を有するコージライト質の耐熱衝撃性耐火物を
目的として完成されたものである。

（発明の構成） 本発明は平均粒径４０μ以下のコージライト質耐火物中
に、平均粒径２５０μ以上の炭化珪素粒子をコージライ
ト質重量の５〜６０％の比率で均一に分散させたことを
特徴とする耐熱衝撃性耐火物の第１の発明と、平均粒径
４０μ以下のコージライト質耐火物中に、平均粒径２５
０μ以上の炭化珪素粒子をコージライト質重量の５〜６
０％の比率で均一に分散させるとともに、更に平均粒径
２０μ以下のαコランダム粒子をコージライト質重量の
２０％以下の比率で分散させたことを特徴とする耐熱衝
撃性耐火物の第２の発明とから成るものである。

本発明において用いられるコージライト質は高マグネシ
アクリンカ−粉末、仮焼アルミナ粉末、珪石粉末等の各
原料をコージライト結晶のモル比となるよう調合したう
え、後述する炭化珪素粒子とともに混練、焼成して得ら
れるものである。コージライト質の平均粒径は焼成条件
を操作することにより４０μ以下に調整される。コージ
ライト結晶は結晶方位により熱膨張率が大きく異なるが
、平均粒径が４０μ以下の場合には熱膨張率の差が平均
化され易く、熱膨張差に起因する構造欠陥が外部へ現わ
れ難い。炭化珪素粒子としてはα−３ｉＣの単結晶また
は多結晶から成る平均粒径が２５０μ以上の粗粒が用い
られる。炭化珪素粒子は焼成時及び使用時の高温雰囲気
下でコージライト質中のＭｇＯ成分の触媒作用を受けて
粒子表面から酸化され易いが、平均粒径が２５０μ以上
の場合には粒子表面に形成されるＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ２−
Ｓ　ｉ　ＯＺ系の耐酸化保護皮膜が粒子内部を有効に保
護するため酸化によるＭＪ織劣化が防止され、平均粒径
が小となると酸化が内部に及び易くなる。このような炭
化珪素粒子はコージライト質を形成するための原料中に
コージライト質重量の５〜６０％の比率で混入される。

第１図に示されるように、耐高温荷重性は炭化珪素粒子
の添加量が５％を越すと急激に増加し、その増加率は６
０％を越えると次第に小さくなる。これは炭化珪素粒子
がコージライト質中において三次元のネットワークを形
成して高温下゛における機械的強度を維持するためであ
り、このネットワークが炭化珪素粒子の添加量が６０％
となったときに完成するためと考えられる。逆に耐スポ
ール性は炭化珪素粒子の添加量が２５％のときにピーク
を示し、６０％を越えると低下が著しくなる。これは炭
化珪素粒子の添加量をＯから２５％に向って増加させる
に連れてコージライト質に比較して１０倍以上の熱伝導
率を持つ炭化珪素粒子が次第にネットワークを形成する
ために組織内の熱移動が活発化し、同時に及びクラック
の進行が炭化珪素粒子の表面で阻止されて耐スポール性
の向上をもたらすが、添加量が２５％を越すに連れて熱
伝導率の増加による効果よりも熱膨張率の増加によるマ
イナス効果が増加し、６０％を越えるとネットワークの
完成により熱伝導率の増加が停止して熱膨張率の増加の
みがマイナスに作用するためと考えられる。このように
平均粒径４０μ以下のコージライト質耐火物中に平均粒
径２５０μ以上の炭化珪素粒子を５〜６０％の比率で均
一に分散させたものは、２５〜１０００℃の温度範囲に
おいて３．５　ｘ　１０−６（１／℃）以下の熱膨張率
を有し、また３５０℃において１．２　（Ｋｃａｌ／ｍ
−Ｈｒ　・’ｃ）以上の熱伝導率を有するので充分な耐
スポール性が得られるものである。次に本発明の実施例
を示す。

マグネシアクリンカ−粉末、仮焼アルミナ粉末、珪石粉
末をコージライト結晶のモル比となるよう調合したちの
１００重量部に対して第１表に示すとおりの比率で各種
粒径の炭化珪素粒子を混入し、固形分の０．２％のデキ
ストリンと１０％の水道水とを添加してシンプソンミキ
サー中で３０分間混練した。混練物を熟成相中で一昼夜
熟成したうえ油圧プレスにより５００Ｋｇ／ｃａの圧力
で３００Ｘ３００Ｘ１０１ｎの形状のプレートを成形し
た。

成形品を乾燥室中で二昼夜乾燥した後ガス窓中で最高温
度１３５０　’Ｃで焼成し、耐高温荷重性と耐スポール
性とを測定した。耐高温荷重性は焼成品から２０　Ｘ　
４０　Ｘ　１００　＊＊のテストピースを採取し、これ
を垂直に立てて上面から２ｋｇ／ｃ４の圧縮応力を作用
させつつ１３００°Ｃで１００時間保持してクリープテ
ストを行い、次式により寸法変化割合を算出し、その値
を耐高温荷重性として第１表に示した。

また、耐スポール性は焼成品から７０Ｘ１５Ｘ１５ｎ＋
のテストピースを採取し、１０００℃に加熱した後水中
に投入する急熱急冷処理を３回繰り返し、次式により弾
性率の変化割合を算出してその値を耐スポール性として
第１表に示した。

なお、第２表に比較例を示す。

第１表　実施例 第２表　比較例 以上の第１表、第２表から明らかなように、本発明品は
いずれも耐高温荷重性の値が６５％以上で耐スポール性
の値が７０％以上であり、優れた耐熱特性を有するもの
であるに対し、比較例のものはいずれもこれらの値が低
いものである。

次に本願第２の発明は第１の発明の耐熱衝撃性耐火物中
に更に平均粒径２０μ以下のαコランダム粒子をコージ
ライト質重量の２０％以下の比率で分散させたものであ
る。αコランダムの原料としては例えばバイヤー法仮焼
アルミナ粉末を使用し、第１の発明と同様にコージライ
ト原料中に炭化珪素粒子とともに均一に混練、焼成して
製造されるものである。第３図に示されるようにαコラ
ンダムの添加量が少ない範囲内ではαコランダムの添加
により耐高温荷重性が向上する。これは高温下において
生ずるコージライト結晶のすべり変形がαコランダムに
より防止されるためである。

一方、耐スポール性はαコランダムによる熱膨張率の増
加により次第に低下し、添加率が２０％を越えるとコー
ジライト結晶の内部気孔がαコラン０ ダムの熱膨張を吸収できなくなるため急激な低下を示す
。また、αコランダムの平均粒径が２０メ！を越える場
合にも同様に耐スポール性の低下が認められる。次に第
２の発明の実施例を第３表にその比較例を第４表に示す
。

１ 】　２ ３ 以上の第３表から明らかなように、αコランダム粒子を
添加した第２の発明品は第１表に示される第１の発明品
よりも更に優れた耐高温荷重性及び耐スポール性を有す
るものである。

（発明の効果） 本発明は以上の説明からも明らかなように、従来のコー
ジライト質耐火物の耐熱衝撃性を更に向上させるととも
に大きい耐高温荷重特性を付与することに成功したもの
であるから、熱衝撃のめならず高温下において大きい荷
重を受ける迅速焼成炉用の窯道具等の材料として好適な
ものであり、産業の発達に寄与するところは極めて大で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭化珪素粒子の添加量と耐高温荷重性の関係を
示すグラフ、第２図はαコランダム結晶の添加量と耐高
温荷重性との関係を示すグラフである。 ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平均粒径４０μ以下のコージライト質耐火物中に、
   平均粒径３５０μ以上の炭化珪素粒子をコージライト質
   重量の５〜６０％の比率で均一に分散させたことを特徴
   とする耐熱衝撃性耐火物。 ２、平均粒径４０μ以下のコージライト質耐火物中に、
   平均粒径２５０μ以上の炭化珪素粒子をコージライト質
   重量の５〜６０％の比率で均一に分散させるとともに、
   更に平均粒径２０μ以下のαコランダム粒子をコージラ
   イト質重量の２０％以下の比率で分散させたことを特徴
   とする耐熱衝撃性耐火物。