JP2524716B2 - 微粉ニホウ化ジルコニウム含有不定形耐火物 - Google Patents
微粉ニホウ化ジルコニウム含有不定形耐火物Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、鉄鋼、非鉄などの各種窯炉、溶湯容器内張
り、溶湯接触部材用に適した微粉二ホウ化ジルコニウム
含有耐火物に関するものである。
り、溶湯接触部材用に適した微粉二ホウ化ジルコニウム
含有耐火物に関するものである。
［従来の技術］ 不定形耐火物は、施工が容易なことや、施工後比較的
短時間で使用可能になるなどのために、各種窯炉用炉材
として広く使用されているが、それらの多くは耐火性粒
子としてAl2O3、MgO、MgO−Cr2O3などの酸化物耐火粒子
を用いたものであった。また、近年、不定形耐火物の用
途が広がると共に、不定形耐火物に要求される特性も多
様化し、SiC、Si3N4などの非酸化物耐火性粒子を用いた
ものも出回っている。
短時間で使用可能になるなどのために、各種窯炉用炉材
として広く使用されているが、それらの多くは耐火性粒
子としてAl2O3、MgO、MgO−Cr2O3などの酸化物耐火粒子
を用いたものであった。また、近年、不定形耐火物の用
途が広がると共に、不定形耐火物に要求される特性も多
様化し、SiC、Si3N4などの非酸化物耐火性粒子を用いた
ものも出回っている。
［発明の解決しようとする問題点］ しかし、これらの従来不定形耐火物は、耐火性粒子と
してAl2O3、MgO、MgO−Cr2O3、SiC、Si3N4などを用いて
いるため、溶融金属に対する耐食性、耐浸透性、耐付着
性が不十分であるという欠点を有していた。
してAl2O3、MgO、MgO−Cr2O3、SiC、Si3N4などを用いて
いるため、溶融金属に対する耐食性、耐浸透性、耐付着
性が不十分であるという欠点を有していた。
一方、溶融金属に対して優れた耐食性、耐付着性を有
するZrB2は、耐火性骨材として使用されれば、優れた性
能を発揮するであろうことは知られており、近年焼結体
として特に注目されつつある。しかしながら、ZrB2粒子
は酸化しやすいこと、水との反応により硬化時間が長く
なること、などの理由により不定形耐火物としては実用
化されていなかった。
するZrB2は、耐火性骨材として使用されれば、優れた性
能を発揮するであろうことは知られており、近年焼結体
として特に注目されつつある。しかしながら、ZrB2粒子
は酸化しやすいこと、水との反応により硬化時間が長く
なること、などの理由により不定形耐火物としては実用
化されていなかった。
これに対し、本発明者は先にZrB2粒子を用いる不定形
耐火物の開発に成功したが、本発明もそれらの研究成果
の一つとして見い出されたものである。
耐火物の開発に成功したが、本発明もそれらの研究成果
の一つとして見い出されたものである。
［問題を解決するための手段］ 即ち、本発明の不定形耐火物は、結合材としてアルミ
ナ質セメントを耐火性粒子と結合材との合量中１〜20重
量％以上含有し、粒径10μｍ以下の超微粉を少なくとも
30重量％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉を、耐火性粒子
と結合材との合量中３〜35重量％含有する、その施工体
の1300℃における曲げ強度が130kg/cm2以上であること
を特徴とする。
ナ質セメントを耐火性粒子と結合材との合量中１〜20重
量％以上含有し、粒径10μｍ以下の超微粉を少なくとも
30重量％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉を、耐火性粒子
と結合材との合量中３〜35重量％含有する、その施工体
の1300℃における曲げ強度が130kg/cm2以上であること
を特徴とする。
本発明は、このようなZrB2微粉を含むことを特徴とす
るものであるが、主成分を構成する耐火性粒子（又は
粉）としては任意のものが使用可能であり、例えばAl2O
3、MgO、MgO−Cr2O3、SiC、ZrO2、ZrB2などの天然鉱
物、精製された原料あるいは合成された原料の任意の組
み合せを使用でき、なかでもAl2O3質粒子は好適であ
る。
るものであるが、主成分を構成する耐火性粒子（又は
粉）としては任意のものが使用可能であり、例えばAl2O
3、MgO、MgO−Cr2O3、SiC、ZrO2、ZrB2などの天然鉱
物、精製された原料あるいは合成された原料の任意の組
み合せを使用でき、なかでもAl2O3質粒子は好適であ
る。
本発明において、このような主成分としての耐火性粒
子は、その大部分が骨材部を構成するものであって、通
常種々の粒度のものとして使い分けされるが、一般的に
は20mm〜20μｍの範囲で適正な粒度配合が選択される。
子は、その大部分が骨材部を構成するものであって、通
常種々の粒度のものとして使い分けされるが、一般的に
は20mm〜20μｍの範囲で適正な粒度配合が選択される。
本発明の不定形耐火物は、粒径20μｍ以下のZrB2微粉
を、このような耐火性粒子とのさらには後述する望まし
い結合材との合量中、重量％（以下同じ）で３〜35％含
むものである。その理由はZrB2微粉が３％未満であると
不定形耐火物の結合部に溶融金属に対する十分な耐食
性、耐浸透性、耐付着性などの特性を付与する効果が得
られなくなるからであり、一方、多すぎても焼結性が低
下して強度や耐食性が低下することになる。得られる特
性を考慮すると、ZrB2微粉の望ましい含有量は５〜30％
である。
を、このような耐火性粒子とのさらには後述する望まし
い結合材との合量中、重量％（以下同じ）で３〜35％含
むものである。その理由はZrB2微粉が３％未満であると
不定形耐火物の結合部に溶融金属に対する十分な耐食
性、耐浸透性、耐付着性などの特性を付与する効果が得
られなくなるからであり、一方、多すぎても焼結性が低
下して強度や耐食性が低下することになる。得られる特
性を考慮すると、ZrB2微粉の望ましい含有量は５〜30％
である。
また、本発明の不定形耐火物では、配合される粒径20
μｍ以下のZrB2微粉が粒径10μｍ以下の超微粉を少なく
とも30％含むものであることによって施工された耐火物
の焼結性が向上し、かつその密度が増す。その結果1300
℃の高温下で130kg/cm2以上という大きい曲げ強度が容
易に得られ、同時に耐食性の向上効果が得られる。
μｍ以下のZrB2微粉が粒径10μｍ以下の超微粉を少なく
とも30％含むものであることによって施工された耐火物
の焼結性が向上し、かつその密度が増す。その結果1300
℃の高温下で130kg/cm2以上という大きい曲げ強度が容
易に得られ、同時に耐食性の向上効果が得られる。
本発明において、このZrB2微粉は、全部、又は大部分
が化学分析的にZrB2からなるものであってもよいし、本
質的にその特質を損わない範囲で他の成分を含んでいる
ものであっても勿論差し支えない。
が化学分析的にZrB2からなるものであってもよいし、本
質的にその特質を損わない範囲で他の成分を含んでいる
ものであっても勿論差し支えない。
本発明の不定形耐火物は、このように任意の耐火性粒
子との合量中に、粒径10μｍ以下の超微粉を少なくとも
30％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉３〜35％と結合材の
アルミナ質セメント１重量％以上とが配合されたもので
ある。好ましくはさらに酸化物超微粉、水ガラス、エチ
ルシリケートなどの任意の結合材が配合される。これら
のうち特に好ましい結合材として粒径10μｍ以下の酸化
物超微粉が挙げられる。
子との合量中に、粒径10μｍ以下の超微粉を少なくとも
30％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉３〜35％と結合材の
アルミナ質セメント１重量％以上とが配合されたもので
ある。好ましくはさらに酸化物超微粉、水ガラス、エチ
ルシリケートなどの任意の結合材が配合される。これら
のうち特に好ましい結合材として粒径10μｍ以下の酸化
物超微粉が挙げられる。
ここで、これらのアルミナ質セメントと粒径10μｍ以
下の酸化物超微粉からなる結合材は、耐火性粒子と結合
材との合量中、１〜20％含有せしめることが好適であ
る。アルミナ質セメントの配合量が１％未満であると成
形強度が弱いため取扱い中に破壊するおそれがある。ま
た、20％を超えると溶綱に対する耐食性、耐浸透性及び
耐付着性などの点で好ましくない。
下の酸化物超微粉からなる結合材は、耐火性粒子と結合
材との合量中、１〜20％含有せしめることが好適であ
る。アルミナ質セメントの配合量が１％未満であると成
形強度が弱いため取扱い中に破壊するおそれがある。ま
た、20％を超えると溶綱に対する耐食性、耐浸透性及び
耐付着性などの点で好ましくない。
なお、アルミナ質セメントと10μｍ以下の酸化物超微
粉の併用は、どのような理由によるか定かではないが、
成形強度をあげたり、焼結性を向上させるなどの点から
最適な結果をもたらすことが見い出された。この場合
に、両者の配合割合はそれぞれ25〜75％とするのが適当
である。なお、ここで結合材としてのアルミナ質セメン
トとは一般のカルシウムアルミネートを主成分とする種
々のアルミナ質セメントであればよく、また粒径10μｍ
以下の酸化物超微粉としては、Al2O3、ZrO2、SiO2など
が適当である。なお、本発明において、耐火性粒子と結
合材とは厳密に区別されるものでは必ずしもなく、耐火
性粒子においても結合部を構成することもあるし、結合
材であっても耐火性粒子としての機能を有するものもあ
る。
粉の併用は、どのような理由によるか定かではないが、
成形強度をあげたり、焼結性を向上させるなどの点から
最適な結果をもたらすことが見い出された。この場合
に、両者の配合割合はそれぞれ25〜75％とするのが適当
である。なお、ここで結合材としてのアルミナ質セメン
トとは一般のカルシウムアルミネートを主成分とする種
々のアルミナ質セメントであればよく、また粒径10μｍ
以下の酸化物超微粉としては、Al2O3、ZrO2、SiO2など
が適当である。なお、本発明において、耐火性粒子と結
合材とは厳密に区別されるものでは必ずしもなく、耐火
性粒子においても結合部を構成することもあるし、結合
材であっても耐火性粒子としての機能を有するものもあ
る。
本発明の微粉ZrB2含有不定形耐火物は、上記の如き構
成からなるもので、その施工に際しては所定量の水を混
合するが、これらの機能をより有効に発揮せしめるのに
適切な添加剤も見い出されており、それらは酸化防止剤
であり、硬化調整剤である。
成からなるもので、その施工に際しては所定量の水を混
合するが、これらの機能をより有効に発揮せしめるのに
適切な添加剤も見い出されており、それらは酸化防止剤
であり、硬化調整剤である。
まず、酸化防止剤は、本発明の不定形耐火物をその使
用時に大気と触れないような部分、例えば真空製錬炉の
炉内の内張りや雰囲気炉のルツボ材などに用いるときに
は必要ないが、一般に多くの用途においては有用であ
る。酸化防止剤としては種々のものを使用できるが、耐
火物の施工後、使用時にSiO2を生成して自己施釉（高温
時に、耐火物よりガラス質がにじみ出し、耐火物をコー
ティングすること）可能なものがZrB2微粉含有不定形耐
火物の高温での酸化防止剤として有用であり、SiO2質の
ガラスがZrB2粒子をコーティングすることにより酸化を
防止する。酸化防止剤としては、SiO2、SiC、MoSi2、Si
などの粒径500μｍ以下のものが好ましく使用できる。
なお、SiO2超微粉は、結合材であるとともに酸化防止剤
の効果も発揮する。また、これらの酸化防止剤の配合量
は耐火物に対して0.1〜５重量％（外掛け）とするのが
好ましい。
用時に大気と触れないような部分、例えば真空製錬炉の
炉内の内張りや雰囲気炉のルツボ材などに用いるときに
は必要ないが、一般に多くの用途においては有用であ
る。酸化防止剤としては種々のものを使用できるが、耐
火物の施工後、使用時にSiO2を生成して自己施釉（高温
時に、耐火物よりガラス質がにじみ出し、耐火物をコー
ティングすること）可能なものがZrB2微粉含有不定形耐
火物の高温での酸化防止剤として有用であり、SiO2質の
ガラスがZrB2粒子をコーティングすることにより酸化を
防止する。酸化防止剤としては、SiO2、SiC、MoSi2、Si
などの粒径500μｍ以下のものが好ましく使用できる。
なお、SiO2超微粉は、結合材であるとともに酸化防止剤
の効果も発揮する。また、これらの酸化防止剤の配合量
は耐火物に対して0.1〜５重量％（外掛け）とするのが
好ましい。
次に硬化調整剤については、任意のものが使用可能で
あるが、本発明では好ましくはアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩を0.01〜0.1
重量％（外掛け）添加するのが好ましく、これにより微
粉ZrB2含有不定形耐火物の硬化時間を適正に保つことが
できる。ZrB2微粉は混練時に水と若干反応し、混練物は
ホウ酸酸性を示す。このため、アルミナ質セメントの硬
化をさまたげ、硬化に必要以上の時間がかかることにな
る。これを防止するため、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩を添加するが、本
発明の微粉ZrB2含有不定形耐火物では、0.01〜0.1重量
％（外掛け）添加するのが望ましい。硬化調整剤が0.01
重量％以下であると硬化時間を調整する効果が殆どな
く、0.1重量％以下では、瞬結を起こすのがその限定理
由である。これらアルカリ金属又はアルカリ土類金属の
酸化物、水酸化物又は炭酸塩は、耐火性粒子と結合材の
混合物に予め混ぜておくか、あるいは混練時に加える溶
解又は懸濁させておいて添加すれば良い。
あるが、本発明では好ましくはアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩を0.01〜0.1
重量％（外掛け）添加するのが好ましく、これにより微
粉ZrB2含有不定形耐火物の硬化時間を適正に保つことが
できる。ZrB2微粉は混練時に水と若干反応し、混練物は
ホウ酸酸性を示す。このため、アルミナ質セメントの硬
化をさまたげ、硬化に必要以上の時間がかかることにな
る。これを防止するため、アルカリ金属又はアルカリ土
類金属の酸化物、水酸化物又は炭酸塩を添加するが、本
発明の微粉ZrB2含有不定形耐火物では、0.01〜0.1重量
％（外掛け）添加するのが望ましい。硬化調整剤が0.01
重量％以下であると硬化時間を調整する効果が殆どな
く、0.1重量％以下では、瞬結を起こすのがその限定理
由である。これらアルカリ金属又はアルカリ土類金属の
酸化物、水酸化物又は炭酸塩は、耐火性粒子と結合材の
混合物に予め混ぜておくか、あるいは混練時に加える溶
解又は懸濁させておいて添加すれば良い。
［実施例］ 以下に試験例とその結果を表１及び表２に示す。
表１と表２に示した各原料を万能ミキサー中で混合し
ながら、表１と表２に示した水量（外掛け重量％）を添
加し、混練物とした。これを内寸40×40×160mmの型に
バイブレーターで振動をかけながら鋳込み、所定時間養
生して脱型後110℃で24時間乾燥した。
ながら、表１と表２に示した水量（外掛け重量％）を添
加し、混練物とした。これを内寸40×40×160mmの型に
バイブレーターで振動をかけながら鋳込み、所定時間養
生して脱型後110℃で24時間乾燥した。
熱間強度は、乾燥品の1300℃における曲げ強度（kg/c
m2）を示した。耐酸化性は、乾燥品を1500℃の大気雰囲
気中で10時間焼成し、断面を観察して表面酸化層の厚み
（mm）を示した。耐食性、耐浸透性、耐付着性は乾燥品
を1550℃の溶鋼に15分間浸漬することにより調べ、侵食
量（mm）は最大侵食量を、浸透量（mm）は最大浸透深さ
を、耐付着性は、目視による良否を○×で示した。
m2）を示した。耐酸化性は、乾燥品を1500℃の大気雰囲
気中で10時間焼成し、断面を観察して表面酸化層の厚み
（mm）を示した。耐食性、耐浸透性、耐付着性は乾燥品
を1550℃の溶鋼に15分間浸漬することにより調べ、侵食
量（mm）は最大侵食量を、浸透量（mm）は最大浸透深さ
を、耐付着性は、目視による良否を○×で示した。
表１と表２中例１〜10は本発明の実施例であり、他
（例11〜13）は本発明の比較例である。比較例の例13は
従来のアルミナ質キャスタブル（Al2O3含有量96％、耐
熱温度1700℃）のデータである。
（例11〜13）は本発明の比較例である。比較例の例13は
従来のアルミナ質キャスタブル（Al2O3含有量96％、耐
熱温度1700℃）のデータである。
注１）耐火性粒子としてはAl2O3粒子（粗粒4.76〜1.19m
m、中粒1.19〜0.105mm、微粒0.105mm以下）を使用 注２）ZrB2微粉は、粒径20μｍ以下でその約50％が粒径
10μｍ以下のものを使用 注３）アルミナ質セメントは、CaO・Al2O3を主成分と
し、そのAl2O3含有量が75％、比表面積が6000cm2/g（粒
径88μｍ以上の粒子0.2％）のものを使用 注４）超微粉は、粒径５μｍ以下のものを使用 注５）酸化防止剤は、粒径149μｍ以下のものを使用 注６）硬化調整剤は、粒径が44μｍ以下のCaOを使用 ［発明の効果］ 以上の如く、本発明の微粉ZrB2含有不定形耐火物は、
結合材としてアルミナ質セメントを耐火性粒子と結合材
との合量中１〜20％含有し、粒径10μｍ以下の超微粉を
少なくとも30％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉を含有す
ることによって、その施工体が1300℃において130kg/cm
2以上という大きな曲げ強度を示すとともに密度が大き
く、溶融金属に対する優れた耐食性、耐浸透性及び耐付
着性を併せて有するものであり、比較的少量のZrB2粉末
を配合することによって材料の特性を向上させる顕著な
効果が得られ、特に酸化防止剤を添加し、硬化調整剤に
よって硬化時間を適正化したものは、製鉄プロセスの溶
銑、溶鋼の容器内張り材、溶湯通過リング、窯炉用炉材
として幅広い用途に好適であり、その工業的価値は多大
である。
m、中粒1.19〜0.105mm、微粒0.105mm以下）を使用 注２）ZrB2微粉は、粒径20μｍ以下でその約50％が粒径
10μｍ以下のものを使用 注３）アルミナ質セメントは、CaO・Al2O3を主成分と
し、そのAl2O3含有量が75％、比表面積が6000cm2/g（粒
径88μｍ以上の粒子0.2％）のものを使用 注４）超微粉は、粒径５μｍ以下のものを使用 注５）酸化防止剤は、粒径149μｍ以下のものを使用 注６）硬化調整剤は、粒径が44μｍ以下のCaOを使用 ［発明の効果］ 以上の如く、本発明の微粉ZrB2含有不定形耐火物は、
結合材としてアルミナ質セメントを耐火性粒子と結合材
との合量中１〜20％含有し、粒径10μｍ以下の超微粉を
少なくとも30％含む粒径20μｍ以下のZrB2微粉を含有す
ることによって、その施工体が1300℃において130kg/cm
2以上という大きな曲げ強度を示すとともに密度が大き
く、溶融金属に対する優れた耐食性、耐浸透性及び耐付
着性を併せて有するものであり、比較的少量のZrB2粉末
を配合することによって材料の特性を向上させる顕著な
効果が得られ、特に酸化防止剤を添加し、硬化調整剤に
よって硬化時間を適正化したものは、製鉄プロセスの溶
銑、溶鋼の容器内張り材、溶湯通過リング、窯炉用炉材
として幅広い用途に好適であり、その工業的価値は多大
である。
Claims (6)
- 【請求項１】結合材としてアルミナ質セメントを耐火性
粒子と結合材との合量中１重量％以上含有し、粒径10μ
ｍ以下の超微粉を少なくとも30重量％含む粒径20μｍ以
下のZrB2微粉を、耐火性粒子と結合材との合量中３〜35
重量％含有する、その施工体の1300℃における曲げ強度
が130kg/cm2以上であることを特徴とする不定形耐火
物。 - 【請求項２】粒径20μｍ以下のZrB2微粉を５〜30重量％
含有する特許請求の範囲第１項記載の不定形耐火物。 - 【請求項３】結合材として、アルミナ質セメント及び粒
径10μｍ以下の酸化物超微粉を合量で、耐火性粒子と結
合材との合量中、１〜20重量％含有する特許請求の範囲
第１項又は２項記載の不定形耐火物。 - 【請求項４】酸化防止剤を外掛けで0.1〜５重量％含有
する特許請求の範囲第１項記載の不定形耐火物。 - 【請求項５】酸化防止剤がSiO2、SiC、MoSi2、Si粉末な
どのSiO2質自己施釉可能なものであり、酸化防止剤が粒
径500μｍ以下である特許請求の範囲第４項記載の不定
形耐火物。 - 【請求項６】硬化調整剤を外掛けで0.001〜0.1重量％含
有し、硬化調整剤がアルカリ金属又はアルカリ土類金属
の酸化物、水酸化物、炭酸塩から選ばれたものである特
許請求の範囲第１項記載の不定形耐火物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249538A JP2524716B2 (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 微粉ニホウ化ジルコニウム含有不定形耐火物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249538A JP2524716B2 (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 微粉ニホウ化ジルコニウム含有不定形耐火物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103870A JPS63103870A (ja) | 1988-05-09 |
| JP2524716B2 true JP2524716B2 (ja) | 1996-08-14 |
Family
ID=17194476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61249538A Expired - Fee Related JP2524716B2 (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 微粉ニホウ化ジルコニウム含有不定形耐火物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2524716B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5142650A (en) * | 1989-11-14 | 1992-08-25 | Asahi Glass Company Ltd. | Bottom electrode for a direct current arc furnace |
| US6416572B1 (en) * | 1999-12-02 | 2002-07-09 | Foseco International Limited | Binder compositions for bonding particulate material |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6212653A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-21 | 日本ラムタイト株式会社 | アルミニウム及びアルミニウム合金用耐火物 |
| JPS6364979A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-23 | 旭硝子株式会社 | 不定形耐火物 |
-
1986
- 1986-10-22 JP JP61249538A patent/JP2524716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63103870A (ja) | 1988-05-09 |
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