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JPS58217468A - Silicon nitride bonded silicon carbide article and manufacture - Google Patents

Silicon nitride bonded silicon carbide article and manufacture

Info

Publication number
JPS58217468A
JPS58217468A JP58093875A JP9387583A JPS58217468A JP S58217468 A JPS58217468 A JP S58217468A JP 58093875 A JP58093875 A JP 58093875A JP 9387583 A JP9387583 A JP 9387583A JP S58217468 A JPS58217468 A JP S58217468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
silicon
shaped article
silicon carbide
batch
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.)
Pending
Application number
JP58093875A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ハワ−ド・マ−ク・ウインケルボ−ア
ケ−チン・ウオン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dresser Industries Inc
Original Assignee
Dresser Industries Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dresser Industries Inc filed Critical Dresser Industries Inc
Publication of JPS58217468A publication Critical patent/JPS58217468A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Ceramic Products (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はチン化ケイ素結合炭化ケイ素造形品およびその
製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a silicon tinide bonded silicon carbide shaped article and a method for producing the same.

チツ化ケイ素結合炭化ケイ素造ノシ品は高温度ですぐれ
た強度を有し、更に、耐熱衝撃性にもすぐれている。こ
れは従来の磁器結合炭化ケイ素造形品よりもはるかにす
ぐれた利点を示す、チツ化ケイ素結合炭化ケイ素造形品
の製造例は米国特許第2.752,258号に開示され
ている。該特許明細書に開示されているように、チツ化
物結合造形品は整粒炭化ケイ素粗粒、金属ケイ素微粉、
粘土および一時結合剤からなるバッチより製造される。
Products made of silicon nitride-bonded silicon carbide have excellent strength at high temperatures and also have excellent thermal shock resistance. An example of the manufacture of silicon-bonded silicon carbide shapes, which represents a significant advantage over conventional porcelain-bonded silicon carbide shapes, is disclosed in U.S. Pat. No. 2,752,258. As disclosed in the patent specification, the titanide bonded shaped product is made of sized silicon carbide coarse particles, metal silicon fine powder,
Manufactured from batches consisting of clay and temporary binder.

乾燥後、この造形品をチツ化雰囲気中で1650〜14
00’Cの温度で12時間にわたって加熱処理する。バ
ッチ中の金属ケイ素粉末の量に左右されるが、造形品は
重量が約5〜6%増加する。このことは、生バッチ中の
金属ケイ素が実質的に完全にチツ化ケイ素に転化したこ
とを意味するっ炭化ケイ素造形品は前記のようなすぐれ
た特性を有する−のに溶鉱炉のシャフトの下方傾斜部に
おける内張りとして使用されろっ下方傾斜部内張りはス
ラグにさらされる。この部分のスラグは高温度で、最も
腐蝕性の溶鉱炉スラグのうちの一つである。下方傾斜部
内張りは耐火性にすぐれていなければならない。万一、
スラグと反応するような傾向がある場合、下方傾斜部内
張りは低気体透過性であり、かつ、低気孔率でなければ
ならない。
After drying, this model was heated to 1650 to 14
Heat treatment at a temperature of 00'C for 12 hours. Depending on the amount of silicon metal powder in the batch, the shaped article will have an increase in weight of about 5-6%. This means that the silicon metal in the raw batch has been virtually completely converted to silicon nitride.Silicon carbide shaped articles have the excellent properties mentioned above--but the downward slope of the blast furnace shaft The downwardly sloping lining is exposed to slag. The slag in this area is at high temperature and is one of the most corrosive blast furnace slags. The lining of the downward slope shall be highly fire resistant. In the unlikely event that
If there is a tendency to react with slag, the downslope lining must have low gas permeability and low porosity.

従来、下方傾斜部内張りは酸化物セラミックレンガ、カ
ーボンブラックおよび炭化ケイ素レンガならびにその他
の外来材料でライニングされていた。
Traditionally, downslope linings have been lined with oxide ceramic bricks, carbon black and silicon carbide bricks, and other exotic materials.

極めて高い温度をうけるので、下方傾斜部内張りはほと
んど常に水冷される。控えめにいっても、下方傾斜部の
内容物から水冷系を保護することは必須要件であるっ 溶鉱炉の下方傾斜部内張り中で使用される炭化ケイ素ブ
リックならびにアルカリ性煙霧およびアルカリ酸化物含
有スラグが存在するその他の用途に使用される炭化ケイ
素ブリックは耐アルカ。υ性でなければならない。
Because of the extremely high temperatures it is subjected to, downslope linings are almost always water cooled. Protecting the water cooling system from the contents of the downslope is, to say the least, an essential requirement; the presence of silicon carbide bricks used in the downslope lining of blast furnaces as well as alkaline fumes and alkali oxide-containing slags. Silicon carbide bricks used in other applications are alkali resistant. Must be υ-sexual.

チン化前に、少量の炭素または炭素産生材料をチツ化ケ
イ素結合炭化ケイ素造形品の六ツチに混合すると、チツ
化造形品の特性(1+llえば、耐アルカリスラグ性)
は劇的に改善されることが発見された。バッチへの炭素
の添加量がf70.15wt%のような少量であっても
気孔率は低下し、そして、室温および高温のいずれの場
合においても強度は高まり、更に、耐アルカリ性も高め
られる。炭素の添加量をあとすこし高めれば(例えば、
0.6wt%にすれば)、特性は更に、飛躍的に改善さ
れるであろう。従って、本発明は少量の炭素または炭素
産生材料を含有するバッチから製造されたチツ化ケイ素
結合炭化ケイ素造形品からなり、該結合造形品はX−線
回折分析した場合、オキシチツ化ケイ素を含有しない、
炭化ケイ素造形品の結合マトリックスは、チッ化ケイ素
、炭化ケイ素、および成る場合には、遊離のグラファイ
トまたは炭素からなる均質混合物である。好ましい実施
態様では、結合マトリックスは遊離のグラファイトまた
は炭素を含有していない。
If a small amount of carbon or a carbon-producing material is mixed into the six pieces of silicon-bonded silicon carbide shaped articles before oxidation, the characteristics of the fused shaped articles (1+ll, alkali slag resistance)
was found to be dramatically improved. Even if the amount of carbon added to the batch is as small as f70.15 wt%, the porosity is reduced, the strength is increased both at room temperature and high temperature, and the alkali resistance is also increased. If the amount of carbon added is increased slightly (for example,
0.6 wt%), the properties would be further improved dramatically. Accordingly, the present invention comprises silicon-bonded silicon carbide shaped articles produced from batches containing small amounts of carbon or carbon-producing materials, which bonded shaped articles do not contain silicon oxytide when analyzed by X-ray diffraction. ,
The bonding matrix of a silicon carbide shaped article is a homogeneous mixture of silicon nitride, silicon carbide, and, if present, free graphite or carbon. In a preferred embodiment, the binding matrix does not contain free graphite or carbon.

本発明・によろ造形品は、本質的に炭化ケイ素粗粒、金
属ケイ素微粉、および炭素またはバッチに0.1〜5w
t%の炭素をもたらす炭素産生材料からなるバッチを調
製することによって製造されるっこのバッチを一時結合
剤と混合して、こねあげ、次いで、例えば加圧プレスの
ような常用のレンガ製造または造形品製造技術によって
造形品につくりあげる。乾燥後、この造形品をチッ化雰
囲気中で加熱し、ケイ素金属をチッ素と反応させる。得
られた造形品は耐アルカリ性がすぐれているばかりでな
く、その他の特性もすぐれている。
The molded product of the present invention essentially consists of silicon carbide coarse particles, metal silicon fine powder, and carbon or a batch of 0.1 to 5 w.
This batch is produced by preparing a batch of carbon producing material yielding t% of carbon, mixed with a temporary binder, kneaded and then subjected to conventional brick making or shaping, such as for example in a pressure press. Create a shaped product using product manufacturing technology. After drying, the shaped article is heated in a nitriding atmosphere to cause the silicon metal to react with the nitrogen. The resulting shaped article not only has excellent alkali resistance, but also has other excellent properties.

本発明によれば、完成造形品をX−線回折法で測定した
とき、そのマトリックス中にオキシチツ化ケイ素または
グラファイトが含まれないように、約o、is〜2.5
wt%の量の炭素がもたらされろように炭素あるいは炭
素産生材料を配合することが好ましい。完成造形品が炭
素の添加されていない同様な造形品と実質的に同等か、
あるいは、これよりもすぐれた物性を有し、一方、耐ア
ルカリ性が劇的に改善されるように、バッチに約0.1
5〜Q、6wt%の量の炭素がもたらされるように炭素
めるいは炭素産生材料を配合することが最も好ましい。
According to the present invention, approximately o, is ~ 2.5
Preferably, the carbon or carbon-producing material is formulated to provide a wt% amount of carbon. Is the finished object substantially equivalent to a similar object without the addition of carbon?
Alternatively, about 0.1
Most preferably, the carbon or carbon producing material is formulated to provide an amount of 5 to Q, 6 wt% carbon.

シリカ、粘土類およびその他のケイ酸アルミニウム類な
らびにアノベナ産生材料晴シリカ、アルミナおよび酸素
をマトリックス中に導入する作用を有′1−るので、こ
れらの物質は原料バッチの微粉部分に添加すべきではな
い。従来、少量の粘土を炭化ケイ素レンガ製造バッチに
添加してバッチを可塑性にし、プレス成形を容易にする
ことが行なりhた。粘土はプレス成形の助剤としては望
ましいが、本発明では使用できない。しかし、少飛の炭
素またはグラファイトを添加するとプレス成形を容易に
する有益な効果が得られる。そして、実際、プレス成形
によって作成されたバッチはプレス成形時に一層大きな
密度を有するっ 本発明のその他の特徴、目的および効果は下記の記載お
よび添付図面から明らかとなろう。
Silica, clays and other aluminum silicates and Anovena-producing materials should not be added to the fines portion of the raw batch because they have the effect of introducing silica, alumina and oxygen into the matrix. do not have. Traditionally, small amounts of clay have been added to silicon carbide brick production batches to make the batch plastic and make it easier to press. Although clay is desirable as a press forming aid, it cannot be used in the present invention. However, the addition of small amounts of carbon or graphite has the beneficial effect of facilitating press forming. And, in fact, batches made by press molding have greater density during press molding.Other features, objects and effects of the present invention will become apparent from the following description and accompanying drawings.

一連の炭化ケイ素レンガ製造バッチを、6メツシユの篩
を通過する粒径の炭化ケイ素凝結体と極めて微細、なケ
イ素金属粉末から製造した。炭化ケイ素とケイ素金属の
重献比は各ノ(ソチで87対16であった。対照用のバ
ッチぐ実施例CI)には炭素を添加しなかった。残りの
ノくツチ(実施例1〜6)には、表1に示したとうりの
カーボンブラックを添加した。この混合物をまぜあわせ
、そ[、て、4wt%の50150デキストリン溶液(
一時結合剤)ならびにプレス成形のできるノ(ツチを調
製するのに十分な量の水と共にこねあげた。従って、実
施例6だけは1wt%の水を添加したが、他の全てのバ
ッチにはQ、5wt%の水を添加したつこのバッチを造
形品にプレス成形し、約160pcf(ポンド/立方フ
ィート)のプレス密度を得た。
A series of silicon carbide brick making batches were made from silicon carbide aggregates of a particle size that passed through a 6 mesh sieve and very fine silicon metal powder. The silicon carbide to silicon metal weight ratio was 87:16 in Sochi; no carbon was added to the control batch, Example CI. Carbon black as shown in Table 1 was added to the remaining pieces (Examples 1 to 6). Mix this mixture and add 4 wt% 50150 dextrin solution (
Temporary binder) and press-formable powder (temporary binder) were kneaded together with enough water to prepare a press-formable powder. Therefore, only Example 6 had 1 wt% water added, whereas all other batches had Q. This batch with 5 wt% water was pressed into a shaped article to obtain a press density of approximately 160 pcf (pounds per cubic foot).

プレス成形後、この造形品を乾燥させた。次いで、この
造形品を常用の方法でチッ素雰囲気中で加熱した。即ち
、最大温度は26.[1O0Fであった。
After press molding, this shaped article was dried. The shaped article was then heated in a nitrogen atmosphere in a conventional manner. That is, the maximum temperature is 26. [It was 100F.

この温度は、約10時間未満の滞留時間内にケイ素金属
をチッ素と完全に反応させるのに極めて十分な温度であ
った。チツ化工程は全ての)(ソチについて同一であっ
た。
This temperature was quite sufficient to completely react the silicon metal with the nitrogen within a residence time of less than about 10 hours. The conversion process was the same for all (Sochi).

チツ化造形品の物性および化学特性を次の表1に歓も表 実施例番号       1   2   3カーボン
ブラツク 添加量(wt%):        5    2−1
/2  1−1/4プレス時の 嵩密度、 pcf :        158   1
61    162嵩密度、 pcf :      
  166   168    170見掛気孔率(%
):       14,0    13.9    
15.8常温圧潰強さ くpsi)(2個の平均値)     6,830  
  8,850   12.54E破壊係数(psi)
 :      ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1×1×於室
温:      2620  4840  454[J
・・・・・・・・・2X2X9試験片・・・・・・・・
・・・於2000°F:            33
50    4590    4900於2700’F
:           2410    3130 
  3690チツ素(N)1%:       4.4
    5.4    5.9遊離炭素(C)9%: 
      2,97    1.33    0.6
ESiC以外のX−線 回折分析相 αSi  N   αS r 3N4   αSr 3
1’4 4       5       6        
C10,630,310,15− 164163162161 171174172168 13,712,612,316,0 i    20,475     ろろ、070   
ろ2,140    24.0006 試験片・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・−・・・・・・・・−・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・7380    791
5    8080    72851XIX9“試験
片・・・・・・2X2X9”試験片・・−・・lXlX
9“2x2x9“5520    4950    5
7505570 53504140    4860 
   55205290 46107.0     7
.0      7.2  7.4i      0.
56    0,42     0.37 0.58J
    ctsiN   ctsiN   αsiN 
 α5I3N44        34       
 34       34J4  β513N4  β
S l 3 N4  β513N4β513N4在しな
い) に存在する) 実施例1のチツ化製品を電子顕微鋭走食(SEM)分析
したところカーボンブラックがみいだされたが、実施例
4および5のチツ化製品の分析ではを−ポンプラックは
みいだされなかった、次いで、表1に述べた造形品を試
験し、高温度における耐アルカリ性について定量的比較
を行なった。この試験において、使用中に出くわ1−で
あろう破壊的環境(例えば、溶鉱炉のシャフトの下方傾
斜部における破壊的環境)は短時間内に、チツ化物結合
炭化ケイ素の使用中の推定動作を示すことを促進する。
The physical and chemical properties of the molded product are shown in Table 1 below. Example No. 1 2 3 Added amount of carbon black (wt%): 5 2-1
/2 Bulk density at 1-1/4 press, pcf: 158 1
61 162 Bulk density, pcf:
166 168 170 Apparent porosity (%
): 14,0 13.9
15.8 Room temperature crushing strength (psi) (average of 2 pieces) 6,830
8,850 12.54E rupture coefficient (psi)
: ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・1×1× Room temperature: 2620 4840 454 [J
・・・・・・・・・2X2X9 test piece・・・・・・・・・
...at 2000°F: 33
50 4590 4900 at 2700'F
: 2410 3130
3690 Ni (N) 1%: 4.4
5.4 5.9 Free carbon (C) 9%:
2,97 1.33 0.6
X-ray diffraction analysis phase other than ESiC αSi N αS r 3N4 αSr 3
1'4 4 5 6
C10,630,310,15- 164163162161 171174172168 13,712,612,316,0 i 20,475 Roro, 070
Ro2,140 24.0006 Test piece...
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・-・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・7380 791
5 8080 72851XIX9 "Test piece...2X2X9" Test piece...lXlX
9"2x2x9"5520 4950 5
7505570 53504140 4860
55205290 46107.0 7
.. 0 7.2 7.4i 0.
56 0.42 0.37 0.58J
ctsiN ctsiN αsiN
α5I3N44 34
34 34J4 β513N4 β
S l 3 N4 β513N4 β513N4 not present) Carbon black was found in electron microscopy (SEM) analysis of the chemical products of Example 1, but carbon black was found in the chemical products of Examples 4 and 5. No pump racks were found in the analysis.The shaped articles listed in Table 1 were then tested and quantitatively compared for alkali resistance at elevated temperatures. In this test, the destructive environment that would be encountered during service (e.g., the destructive environment on the downward slope of a blast furnace shaft) could, within a short period of time, Promote demonstration.

この造形品を炭酸カリウム粉末中に封じこめ、そして、
還元性雰囲気中で1700°F(927℃)にまで加熱
した。この造形品を最大温度にまで2回加熱したつその
後、放冷し、この造形品を温水に24時間浸したつアル
カリ試験の結果を次の表■に示す。
This model is encapsulated in potassium carbonate powder, and
Heat to 1700°F (927°C) in a reducing atmosphere. The shaped product was heated twice to the maximum temperature, then allowed to cool, and immersed in hot water for 24 hours. The results of the alkaline test are shown in Table 2 below.

実施例番号      12 1700’F下に2度曝露 させるアルカリ試験片 テストの減量百分率(%) (2回の平均値):       1.9     1
.2範  囲 :1.5−230.8−1.5  2゜
MOR減少率:       57.8    51.
4アルカリ試験後の 破壊係数(psi):    1105  2ろ50 
 :I 2.2 1−2.2 27、6 5285  4670   4755   3125 
   4310図面は炭素添加の三種類の物性に与える
効果および酸敗率で測定した耐アルカリ性を例証するグ
ラフである。このグラフから明らかなように、極めて少
量の炭素を添加するだけで耐アルカリ性は劇的に向上す
る。更に、このグラフから明らかなように、炭素を少量
添加しても物性には何らの悪影響もなく、むしろ嵩密度
を高め、しかも、気孔率を低下させる効果が得られる。
Example No. 12 Percentage loss (%) of alkaline specimen test exposed twice to 1700'F (average value of two times): 1.9 1
.. 2 range: 1.5-230.8-1.5 2゜MOR reduction rate: 57.8 51.
4 Destruction coefficient after alkali test (psi): 1105 2ro50
:I 2.2 1-2.2 27, 6 5285 4670 4755 3125
Drawing 4310 is a graph illustrating the effect of carbon addition on three types of physical properties and alkali resistance as measured by rancidity rate. As is clear from this graph, the alkali resistance can be dramatically improved by adding a very small amount of carbon. Furthermore, as is clear from this graph, even if a small amount of carbon is added, there is no adverse effect on the physical properties, but rather the effect of increasing the bulk density and lowering the porosity can be obtained.

炭素を少量添加すると混合物を滑沢にし、プレス成形時
に嵩密度を高められるように思われる。斯くして、炭素
の添加量が約[1,3wt%以下であっても気孔率は著
しく低下されろ。しかし、気孔率の低下は耐アルカリ性
の向上の理由にならない。炭素の添加量をあとすこし高
めると耐アルカリ性の向上と共に見掛気孔率も増大する
Addition of small amounts of carbon appears to lubricate the mixture and increase bulk density during press forming. Thus, even if the amount of carbon added is less than about 1.3 wt%, the porosity will be significantly reduced. However, the decrease in porosity is not the reason for the improvement in alkali resistance. If the amount of carbon added is increased slightly, the alkali resistance will improve and the apparent porosity will also increase.

本発明により製造された造形品が耐アルカリ性にすぐれ
ている理由は完全には解明されていない。
The reason why the shaped articles produced according to the present invention have excellent alkali resistance has not been completely elucidated.

しかし、バッチ中の微粉炭素の量が高まるにつれて、い
くつかの効果がはっきりと確認されるようになる。極め
て少量しか炭素を添加しない場合、X−線回折分析によ
りチツ化ケイ素結杏炭化ケイ素造形品のマトリックス中
に時々認められるオキシチツ化ケイ素は全く検出されな
い。#粉炭素の添加量が多すぎるとグラファイトσ)、
痕跡が用人に検知される。バッチに添加される炭素の量
がふえるにつれて、ケイ素金属によってとりこまれるチ
ッ素の量は減少する。従って、微粉炭素はケイ素金属の
表面シリカおよび炭化ケイ素粗粒ならびに不完全に反応
した炭化ケイ素粗粒を随伴した混入シリカと反応し、そ
の結果、チン化工程中に、シリカは造形品から除去され
るものと思われろ。原料の炭化ケイ素中に存在する遊離
の炭素が十分に微粉状であれば、これも同様な作用を発
揮する。
However, as the amount of finely divided carbon in the batch increases, some effects become clearly visible. If only very small amounts of carbon are added, no silicon oxytide, which is sometimes found in the matrix of silicon apricot silicon carbide shaped articles, is detected by X-ray diffraction analysis. #If the amount of powdered carbon added is too large, graphite σ),
Traces are detected by servants. As the amount of carbon added to the batch increases, the amount of nitrogen taken up by the silicon metal decreases. Therefore, the finely divided carbon reacts with the surface silica of the silicon metal and the silicon carbide grains and the entrained silica accompanied by the incompletely reacted silicon carbide grains, so that during the tinning process, the silica is removed from the shaped article. It should be thought that it is. If the free carbon present in the raw material silicon carbide is sufficiently finely powdered, it will also exhibit a similar effect.

炭素の存在下でケイ素をチツ化することによって製造さ
れる結合マトリックスの実際の組成物は本明細書に示さ
れたデータから明らかなように、耐アルカリ性が著しく
すぐれている。
The actual composition of the bonding matrix produced by oxidizing silicon in the presence of carbon has excellent alkali resistance, as evidenced by the data presented herein.

本発明の方法は極めて多数のレンガおよび造形品製造業
務を企図するものである。従って、一時結合剤はデキス
トリン溶液であるか、またはりゲニン液と水の混液、あ
るいはその他の一時結合剤などである。混合物は例えば
、約18,000 psi以下の圧力によるプレス成形
または衝撃プレス成形によって製造できる。レンガはチ
ッ素の存在下で約2600’Fの温度で少なくとも4時
間の滞留時間で焼成できる。レンガ製造用混合物は整粒
しなければならない。例えば、約7〜20wt%は10
メツシユの篩を通過し、約23〜36wt%は10メツ
シユをそして残余は28メツシユの篩を通過し、約15
〜19wt%は28メツシユを、そして、残余は65メ
ツシユの篩を通過し、約7〜1[1wt%は65メツシ
ユを、そして、残余は200メツシユの篩を通過し、そ
して、約60〜35 wt%は200メツシユの篩を通
過するように整粒する。前記の篩は蚕でタイラーの標準
篩である。ケイ素金属は全て前記バッチの−625メツ
シユ部分に存在しなければならない。ケイ素金属の好ま
しい平均粒径は約10ミクロン未満である。
The method of the invention contemplates a very large number of brick and shaped manufacturing operations. Therefore, the temporary binder may be a dextrin solution, a mixture of rigenin solution and water, or other temporary binder. The mixture can be made, for example, by pressing or impact pressing at pressures up to about 18,000 psi. The brick can be fired in the presence of nitrogen at a temperature of about 2600'F with a residence time of at least 4 hours. Brick-making mixtures must be sized. For example, about 7-20 wt% is 10
Approximately 23-36 wt% passes through a mesh sieve, about 10 mesh, and the remainder passes through a 28 mesh sieve, about 15 wt%.
~19 wt% passes through a 28 mesh sieve, and the remainder passes through a 65 mesh sieve, approximately 7-1 [1 wt% passes through a 65 mesh sieve, and the remainder passes through a 200 mesh sieve, and approximately The wt% is sized so that it passes through a 200 mesh sieve. The sieve mentioned above is a standard Silkworm Tyler sieve. All silicon metal must be present in the -625 mesh portion of the batch. The preferred average particle size of silicon metal is less than about 10 microns.

ケイ素金属の粒径が小さくなればなるほど、チツ化工程
で一層迅速に反応する。
The smaller the particle size of the silicon metal, the more rapidly it reacts in the formation process.

本発明を実施するのに有用な原料は比較的に純粋であり
、そして、結合マトリックス中に酸化物類を導入するよ
うなシリカ、アノベナおよびその他の物質を実質的に官
有しないものに′なければならない。例えば、本発明で
有用な好適なケイ素金属は純度が99%より高いケイ素
である。本発明に好適な炭化ケイ素耐火性凝結体は約9
5%以上の炭化ケイ素と遊離炭素から構成されていなけ
ればならず、また、遊離炭素の量は約1%未満でなけれ
ばならない。本発明で有用な好適な炭化ケイ素凝結物を
下記の表に示す。)くフチ中の微粒ケイ素金属対炭化ケ
イ素凝結体の重量比は約5対95〜20対80の範囲内
で変化させることができる。
Raw materials useful in the practice of this invention must be relatively pure and substantially free of silica, anovena and other materials that would introduce oxides into the binding matrix. Must be. For example, a suitable silicon metal useful in the present invention is silicon that is greater than 99% pure. The silicon carbide refractory aggregates suitable for this invention are about 9
It must be composed of at least 5% silicon carbide and free carbon, and the amount of free carbon must be less than about 1%. Suitable silicon carbide condensates useful in the present invention are shown in the table below. ) The weight ratio of particulate silicon metal to silicon carbide aggregates in the hollow can vary from about 5:95 to 20:80.

炭化ケイ素凝結体 Al2030.4%最大 ’L”i02’Q、1%最大 Fe2030.6%最大 Ca0          0.2%最大。silicon carbide aggregate Al2030.4% maximum 'L"i02'Q, 1% maximum Fe2030.6% maximum Ca0 0.2% maximum.

MgO0,02%最大 MnQ            0.1%最大Na、、
0 K2O0,03%最犬 I20 遊離炭素         1,0%最大遊離ケイ素 
       2.0%最大炭化ケイ素       
95.0%最大本発明により添加される炭素は微細粒子
(例えば、−200メソシユ)でなければならない。実
施例7およびC2は同一に調製され、そして、実質的に
実施例1〜6と同一であった。実施例C2では、炭素粉
末のかわりに、−6メツシユのグラファイトを添加した
。実施例7およびC2の試験結果を次の表■に示す。
MgO0.02% maximum MnQ 0.1% maximum Na,,
0 K2O0,03% most dog I20 free carbon 1,0% maximum free silicon
2.0% max silicon carbide
95.0% Maximum The carbon added according to the present invention must be finely divided (e.g. -200 mesos). Examples 7 and C2 were prepared identically and were substantially identical to Examples 1-6. In Example C2, -6 mesh graphite was added instead of carbon powder. The test results of Example 7 and C2 are shown in the following table (■).

表  ■ 実施例番号: 添加量(wt%) グラファイト(−6メツシユ): カーボンプラック粉末ニ ブレス時の嵩密度(pcf): 嵩密度(pcf): 見掛気孔率(%): 常温圧潰強さくpsi): lXlX9“試験片の破壊係数(psi)於室温: 於2000’F: 於2700°F: チッ素(Nン(%): SiC以外のX−線回折分析 相(強度低下) アルカリ試−験片テスト、1700°Fに2度曝露。Table ■ Example number: Addition amount (wt%) Graphite (-6 mesh): carbon plaque powder Bulk density during breath (pcf): Bulk density (pcf): Apparent porosity (%): Cold crush strength (psi): Modulus of rupture (psi) of lXlX9" test piece at room temperature: At 2000’F: At 2700°F: Nitrogen (N (%): X-ray diffraction analysis of materials other than SiC phase (strength decrease) Alkaline Specimen Test, 2 exposures to 1700°F.

3、4 K2 C03/試験片 減量百分率 C27 5,0%           − −5,0% 158           166 161            16614.6 −        11.860 3850          2760−      
     2890 2740          31207、0    
         4・1Si3N4        
 5i3N412、1             1.
6実施例C2の造形品によって吸収されたチッ素の量は
炭素を全く添加しない組成物(実施例C)の場合とほと
んど同じであり、また、耐アルカリ性も大体同じであっ
た。
3,4 K2 C03/test piece weight loss percentage C27 5.0% - -5.0% 158 166 161 16614.6 - 11.860 3850 2760-
2890 2740 31207, 0
4・1Si3N4
5i3N412, 1 1.
6 The amount of nitrogen absorbed by the shaped article of Example C2 was almost the same as for the composition with no added carbon (Example C), and the alkali resistance was also approximately the same.

本明細書で使用される゛′炭素材料″という用語はカー
ボンブラック、グラファイトまたは非晶質炭素のような
形の炭素を意味する。同様に、本明細書で使用されろ、
゛炭素産生材料′”という用語は、ケイ素金属がチッ素
と反応を開始する温度よりも低い温度にまで加熱したと
き、炭素残留物をもたらす、ピッチ、樹脂、タールまた
はその他の炭素質源のような材料を意味する。
As used herein, the term "carbon material" means carbon in the form of carbon black, graphite or amorphous carbon. Similarly, as used herein,
The term ``carbon-producing materials'' refers to materials such as pitch, resins, tars, or other carbonaceous sources that produce carbon residues when heated below the temperature at which silicon metal begins to react with nitrogen. material.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面はチツ化ケイ素結合炭化ケイ素レンガのバッチへの
炭素の添加量を増大させた場合の特定の物性および耐ア
ルカリ性に与えろ効果を例証するものである。
The figures illustrate the effect on certain physical properties and alkali resistance of increasing the amount of carbon added to a batch of silicon-bonded silicon carbide bricks.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)  チツ化ケイ素結合炭化ケイ素造形品であって
、該造形品は、該造形品をX−線回折で分析したときオ
キシチツ化ケイ素を含有せず、そして、該造形品がすぐ
れた耐アルカリ性を有するような、少量ではあるが効果
的な量の炭素または炭素産生材料を含有するバッチから
製造される。 (2)チツ化物結合炭化ケイ素造形品の製造方法であっ
て、該方法は、該造形品をX−線(ロ)折分析したとき
オキシチツ化ケイ素を昔有せず、そして、該造形品がす
ぐれた酬アルカリ性を有するような、少量ではあるが、
効果的な量の炭素または炭素産生材料をバッチに添加す
ることを特徴とするっ(3) a)  炭化ケイ素粗粒
、ケイ素金属微粒および炭素またはバッチに約0.15
〜5wt%の量の炭素をもたらすような炭素産生材料か
ら本質的になるバッチを製造する工程; b)このバッチを一時結合剤と混合[2、そして、造形
品に成形する工程; C)チツ化雰囲気中で加熱し、実質的に全てのケイ素金
属をチッ素と反応させる工程;および、d)  −fぐ
れた耐アルカリ性を有する結合造形品を回収する工程; からなるチツ化物結合炭化ケイ素造形品の製造方法。 (4)該造形品が炭素が添加されていない同様な造形品
と実質的に同等またはこれよりもすぐれた物性を有する
ように、炭素または炭素産生材料を0.15〜Q、6w
t%配合することからなる特許請求の範囲第3項に記載
の方法。 (5)該造形品を回収し、そして、X−線回折分析した
とき結合マトリックス中にオキシチッ化ケイ素またはグ
ラファイトを含有しないように、炭素または炭素産生材
料を約0.15〜2.5wt%配合することからなる特
許請求の範囲第6項に記載の方法。
[Scope of Claims] (1) A silicon oxide-bonded silicon carbide shaped article, which does not contain silicon oxytide when analyzed by X-ray diffraction; The product is manufactured from batches containing a small but effective amount of carbon or carbon-producing material such that the product has excellent alkali resistance. (2) A method for producing a silicon carbide shaped article bonded to silicon carbide, wherein the shaped article has no silicon oxytide when analyzed by X-ray diffraction; Although in small quantities, it has an excellent alkaline property.
(3) characterized in that an effective amount of carbon or carbon producing material is added to the batch (3) a) silicon carbide coarse grains, silicon metal fine grains and carbon or about 0.15 carbon to the batch;
producing a batch consisting essentially of a carbon-producing material such as to provide an amount of carbon in an amount of ~5 wt%; b) mixing this batch with a temporary binder [2 and forming into a shaped article; C) forming the batch into a shaped article; d) recovering a bonded shaped article having excellent alkali resistance; method of manufacturing the product. (4) Add 0.15 to Q, 6 w of carbon or carbon-producing material so that the shaped article has physical properties substantially equal to or better than similar shaped articles to which no carbon is added.
The method according to claim 3, which comprises blending t%. (5) About 0.15 to 2.5 wt% of carbon or a carbon-producing material is mixed so that when the shaped article is collected and analyzed by X-ray diffraction, no silicon oxynitride or graphite is contained in the bonding matrix. 7. A method according to claim 6, comprising:
JP58093875A 1982-05-28 1983-05-27 Silicon nitride bonded silicon carbide article and manufacture Pending JPS58217468A (en)

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