JPS6374965A - 窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法 - 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、溶融金属と接触する場所、特に溶鋼の連？ｖ
ｔｉＪ造装置に好適に使用できる耐火物の製造法に関す
る。

〔従来の技術〕

特開昭５５−３４６６３号公報、特開昭５６−１３９２
６０号公報、特開昭５９−１６９９８２号公報等に窒化
硼素台を耐大物が溶融金属、スラグに対して極めて安定
であり、かつ優れた耐久ポーリング性を有するものであ
ることが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の窒化硼素含有耐火物は圧縮強さが
４５０ｋｇ／ａｄ以下、熱間曲げ強さが１４００’ｃで
１９０ｋｇ／ｃａｔ以下と低く、特に圧縮強さが充分で
はなく、その結果、とくに振動もしくは摩耗に関する耐
久性が不足している。

また、窒化硼素含有耐火物によって作られたノズルは含
有する窒化硼素の熱伝導性のためアルミナ析出による孔
閉塞が起り易い。従って、ノズル用としては強度を向上
させると同時に、耐食性を維持しながら孔閉塞性を改良
する必要がある。

さらに、窒化硼素含有耐火物に黒鉛を含有している場合
には、黒鉛は溶鋼に溶解し易（、また、強度向上は期待
できない。

また、更に窒化硼素含を耐火物の結合に寄与する成分と
して金属珪素を添加することによって強度向上は期待で
きるが、添加金属珪素から作られるβ−５ｉＣ，Ｓｉ３
　Ｎ４　、　Ｓｉ２　ＯＨ２等のボンドは溶鋼に対する
耐食性、耐スポーリング性に難点がある。

従って、窒化硼素含有耐火物において含有する窒化硼素
による耐久ポーリング性と耐食性を充分に発揮させるた
めにはＡｔ◆Ｃｓ、　　ＡＩＮ等を形成する金属アルミ
ニウムの使用が考えられるが、Ａ１．Ｃ３、ＡＩＮのみ
の形成による結合では耐消化性において劣るという問題
が生じる。

本発明において解決すべき課題は、窒化硼素含を耐火物
において窒化硼素による優れた耐スポーリング性と耐食
性を全く阻害することがなく、また、他の特性に何等の
害を与えることのない耐火物Ｍｉ織を強化する添加材を
見いだすことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、窒化硼素含有耐火物の強化結合材として金属
アルミニウムを用いるとき、特定割合の金属珪素を併用
することによって、金属アルミニウム単独添加の際の耐
消化性の問題を完全に解消できるという知見に基づいて
完成したものである。

併用する金属アルミニウムと金属珪素との比はＡ　Ｉ　
／Ｓｉが８７１より大きいとＳｉ添加による消化防止効
果がなく、３／１より小さいと耐食性、耐スポーリング
性が低下する。

また、金属アルミニウムと金属珪素との添加総量が１帽
１％より少ないと耐食性１強度の上昇が少なく、また、
５０重量％より多いと耐スポーリング性が低下する。従
って、その添加量は１０〜５０重量％の範囲内である。

窒化硼素含有耐火物中のＢＨの含有量は１０重量％以下
になると添加効果がなくなり、耐スポーリング性が低下
する。

上記本発明におけるＢＮ＋Ａｉ’＋Ｓｉと組合せて、強
度向上、孔閉塞性向上のため使用できる骨材として種々
の耐火材を考え検討した。

まず、ＭｇＯでは熱膨張が大きく、Ａ１から生成される
八１２０８と反応して二次スピネル生成による焼成膨張
が大きくなり問題である。

ムライト、シリカ等の５ｉ０２を多く含む骨材では、Ａ
１による５ｉ０２の還元作用により骨材をポーラス化さ
せて強度の低下、耐食性の低下をもたらす。

また、ＴｉＯ２の含有は、５ｉ０２と同様に強度の低下
、耐食性の低下をもたらし好ましくない。

ジルコニア、ジルコン等のＺｒＯ２を含む骨材では、Ａ
１によるＺｒＯ２が還元し焼成時の分解により製造が困
難となる。

更に、Ａ１２０３．スピネルでは強度向上には効果があ
るが、各種ノズルに使用したときの孔閉塞防止には効果
がない。

Ｓｉ３　Ｎ４　、　ＳｉＣでは強度向上、孔閉塞防止に
は効果があるが、耐食性が低下する。

ＴｉＢ２及びＴｉＮはＦｅ及びＡｌに濡れ難いが、骨材
にこれを添加すると強度向上、孔閉塞防止に効果があり
、耐食性は低下しない、ＴｉＣについてもＴｉＮと同様
の効果が認められる。しかし、ＴｉＮもしくはＴｉＢ２
の１種もしくは２種以上の粉末の添加量が１０重量％よ
り少ないところでは強度向上の効果がない。

配合物の混純についていえば、微粉ばかりの配合であり
、造粒工程を必要とする。スパルタンミキサー、ヘンシ
ェルミキサー等の造粒ミキサーを使用するが、これらに
限定するものではない。

成形については、ラバープレスを品質均一性の点より主
に使用するが、形状等によりグイナミソクプレス、オイ
ルプレス法も採用可能であり、プレス方法を限定するも
のではない。

焼成についていえば、ＢＮ、＾ｊ！、Ｓｉを使用してお
り、当然のことながら酸化雲囲気下の焼成は不可である
。窒化雰囲気の焼成も可能であるが、強度的に２０％程
度の低下があり、雰囲気を保つため多量の窒素が必要で
あり、コストアンプとなるため、カーボン粉中で焼成が
望ましい、焼成時のサヤ内の充填材としては、非酸化性
雰囲気下に保つものであればよく、コークス扮、鱗状黒
鉛、ｙ４鉛電極切削屑等使用可能である。この際のカー
ボン粉末の種類は何等限定されない。

使用する窒化硼素は大方品のものが良いが、立方晶、無
定形のものも板状でないため、耐スポーリング性の点に
注意すれば使用可能である。

本発明方法によって製造された耐火物は、＾ｌ。

Ｃｕ等非鉄金属溶湯に接触する場所にも適用可能である
。

〔実施例〕

第１表に示す配合物を造粒し、ラバープレス成形後１４
５０℃のコークス中で焼成した。

ＴｉＮ添加量が１０重量６Ａより少ないと比較例１゜２
、実施例１よりみて強度向上の効果は出ていないし、ま
た、耐摩耗性も劣る。実施例４．７から、ＴｉＮを８０
！ｆｆｉ％まで添加しても耐食性は低下していないこと
が判る。

実施例４と比較例３より、ＢＮ添加量が１０重量％より
少ないと耐スポーリング性が低下することが判る。

比較例４と実施例５より＾ｌ及びＳｉの添加量が１０重
量％より少ないと強度が低下していることが判る。また
、耐食性も低下する。５０重量％より多いと実施例６と
比較例５よりみて、耐摩耗性が低下する。

第２表に示すような配合を第１表と同一方法で製造した
。

Ａ１　／Ｓｉ比が８７１より高いと消化し易くなる。

３／１より低いとＳｉの性質が強くなるためか、耐食性
、耐久ポーリング性ともに低下する。

比較例８と実施例１１とを比較することによってわかる
ように、Ａ１／Ｓｉの比が８７１より大きくなると耐消
化性の低下が著しくなる。

実施例１４と比較例９よりＡ１／Ｓｉの比が３７１より
小さくなると耐食性の低下が大きく、耐スポーリング性
も低下する。

実施例２と実施例１３よりＡ１とＳｉの粉末は、混合粉
末で添加するよりも、合金の状態で添加した方が若干良
好なものが得られる。

第３表に示すような焼結体をＴＤノズル（ロ径＝１２ｍ
ｍ、肉厚−１８ｍｍ、長さ一１５０ｍｍ）形状に製作し
た。

孔閉塞を起こしゃすい＾ｌキルド鋼と溶損を起こし易い
未脱酸鋼に分けて使用実績をとった。

比較例１よりみて、ＴｉＮ添加なしでは両孔閉塞性、耐
摩耗性ともに充分ではない。

比較例３よりみて、ＢＮ添加量が１０重■％より少なく
ては耐スポーリング性に問題を生じる。

比較例４よりみて、Ａ１．Ｓｉの添加Ｉが１０重量％よ
り少ないと耐食性低下の問題が生じる。

比較例６よりみてアルミナ添加では第１表に示すように
、耐食性、耐摩耗性５強度は問題ないが、耐孔閉塞性が
低下する。

比較例７よりみて、Ｓｉ３　Ｎ今添加では第１表に示す
ように、耐摩耗性１強度は問題なく、耐孔閉塞性も問題
ないが、耐食性低下の問題が生じる。

第１表及び第３表の実施例２，８．９．１０よりみて、
ＴｉＢ２．及びＴｉＣはＴｉＮと同等に使用可能である
ことがわかった。

第１表の１ 第１表の２ 第２表 ※５：冥昶致Ｉ…２の起倒あ１２？２と同じ第３表 〔発明の効果〕 本発明の方法によれば、ＢＮ−Ａｆｆｉ　−３ｔ系還元
焼成品の欠点である強度、耐摩耗性の不足の問題をＴｉ
ＮもしくはＴｉＢ２もしくはＴｉＣを１帽１％以上添加
することで解消し、耐食性、耐スポーリング性を低下さ
せることなく耐孔閉塞性をさらに向上させることができ
る。

さらに、添加する＾１／Ｓｉ比を８７１〜３／１の範囲
内にすることにより焼結体の耐消化性、耐食性。

耐スポーリング性のバランスをとることに成功したもの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、窒化硼素粉末を１０〜８０重量％と、ＴｉＮ、Ｔｉ
   Ｂ＿２及びＴｉＣからなる群の中の１種もしくは２種以
   上の粉末を１０〜８０重量％と、Ａｌ／Ｓｉ比が８／１
   〜３／１の範囲内で混合もしくは合金化したＡｌ及びＳ
   ｉの粉末を１０〜５０重量％配合し、成形後非酸化性雰
   囲気中で焼成することを特徴とする窒化硼素含有高耐用
   性耐火物の製造方法。 ２、窒化硼素系粉末が六方晶系窒化硼素系粉末であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の窒化硼素
   含有高耐用性耐火物の製造方法。