【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はアルミニウム等の溶融金属溶解保持炉
等に浸漬して使用されるヒーター等の保護管に関
するものである。
アルミニウム溶解保持炉にはヒーター、測温用
熱電対、ガス吹込管等がアルミニウム溶湯中に浸
漬して使用されている。最近これら保護管とし
て、鋳鉄製に代つて炭化珪素質のものが使用され
るようになつてきた。即ち、炭化珪素成形体の気
孔に金属珪素を含浸させたもの、或いは再結晶炭
化珪素に表面にコーテイングしたもの等種々試み
られているが、結局は溶融アルミニウムによつて
浸蝕され、長期間の使用に耐えるものは見られな
かつた。
炭化珪素成形体は珪化体でも15〜30％の気孔を
有し、製造条件によつて気孔率は大きく変動する
ため、各種気孔率を持つたものが存在するが、い
ずれにしても炭化珪素成形体の気孔には溶融アル
ミニウムが入り易く、これがマイクロクラツクの
発生、溶損等の原因となつていた。この気孔を減
少させるために前述のように成形体を溶融シリコ
ンと接触させ、気孔をシリコンで埋めることも行
なわれていたが、溶融アルミニウムがシリコンと
合金化し、低融点物質を生成するため長寿命化を
はかることは困難であつた。又、炭化珪素化体の
表面にコーテイングを施して表面の気孔をこれら
コーテイング材で充填したものでも、コーテイン
グ材と炭化珪素基材との熱膨脹差等によつて容易
にコーテイング層が剥落してしまい、或いはコー
テイング層が溶融アルミニウムと反応して脱落し
てしまいコーテイングの機能は満足すべきもので
はなかつた。
本発明はかかる炭化珪素の気孔中にカーボンを
充填せしめるものであり、カーボンは炭化珪素と
は熱膨脹が近似しており、且つ溶融金属とぬれに
くいという特性を有するため炭化珪素表面保護層
としてすぐれた機能を発揮することを見い出した
ものである。
以下に本発明の実施例を比較例と共に説明す
る。
実施例 １〜３
外径30φ、内径20φ、長さ1000mmの一端封じ型
再結晶炭化珪素成形体をカーボンブラツクを分散
懸濁せしめたメチルアルコール中に浸漬し、加圧
して炭化珪素成形体の気孔中に含浸せしめた。含
浸前の炭化珪素成形体の気孔率、含浸されたカー
ボン量を表−１に示す。
この含浸体に酸化防止剤としてその外表面に窒
化ホウ素粉末をリン酸アルミニウムバインダーで
塗布し、内表面には電気絶縁材として珪酸質ガラ
ス粉末を塗布し焼成した。
この焼成体を熱電対保護管として溶融アルミニ
ウム溶解炉に使用した。使用結果を表−１に示
す。
比較例 １〜３
比較のため、カーボンを含浸させない再結晶炭
化珪素成形体、カーボン含浸量が２重量％、35重
量％の再結晶炭化珪素成形体の３種類を準備し、
実施例と同様の寸法で熱電対保護管としてアルミ
ニウム溶解炉に使用した。使用結果を表−１に示
す。
The present invention relates to a protective tube for a heater or the like used by being immersed in a melting and holding furnace for molten metal such as aluminum. An aluminum melting and holding furnace uses a heater, a temperature measuring thermocouple, a gas blowing pipe, etc., immersed in the molten aluminum. Recently, silicon carbide protective tubes have come to be used instead of cast iron. That is, various attempts have been made, such as impregnating the pores of a silicon carbide molded body with metallic silicon, or coating the surface of recrystallized silicon carbide, but in the end, they were corroded by molten aluminum and were not used for long periods of time. I couldn't find anything that could withstand it. Silicon carbide molded bodies have 15 to 30% porosity even when they are silicided, and the porosity varies greatly depending on manufacturing conditions, so there are products with various porosity, but in any case, silicon carbide molded bodies have 15 to 30% porosity. Molten aluminum easily enters the pores of the body, causing microcracks and melting damage. In order to reduce these pores, as mentioned above, the molded body was brought into contact with molten silicon to fill the pores with silicon, but since the molten aluminum alloys with silicon and produces a low melting point substance, it has a long life. It was difficult to measure the Furthermore, even when the surface of a silicon carbide body is coated and the pores on the surface are filled with the coating material, the coating layer easily peels off due to the difference in thermal expansion between the coating material and the silicon carbide base material. Otherwise, the coating layer reacts with the molten aluminum and falls off, resulting in an unsatisfactory coating function. The present invention is to fill the pores of such silicon carbide with carbon, and since carbon has similar thermal expansion to silicon carbide and is difficult to wet with molten metal, it is excellent as a silicon carbide surface protective layer. It was discovered that this function is effective. Examples of the present invention will be described below along with comparative examples. Examples 1 to 3 A recrystallized silicon carbide molded body with an outer diameter of 30φ, an inner diameter of 20φ, and a length of 1000 mm with one end closed is immersed in methyl alcohol in which carbon black is dispersed and suspended, and the pores of the silicon carbide molded body are closed by applying pressure. It was impregnated inside. Table 1 shows the porosity of the silicon carbide molded body before impregnation and the amount of impregnated carbon. Boron nitride powder was coated on the outer surface of this impregnated body as an antioxidant using an aluminum phosphate binder, and silicate glass powder was coated on the inner surface as an electrical insulating material, followed by firing. This fired body was used as a thermocouple protection tube in a molten aluminum melting furnace. The results of use are shown in Table-1. Comparative Examples 1 to 3 For comparison, three types of recrystallized silicon carbide molded bodies were prepared: a recrystallized silicon carbide molded body not impregnated with carbon, a recrystallized silicon carbide molded body with a carbon impregnation amount of 2% by weight, and 35% by weight.
It had the same dimensions as the example and was used as a thermocouple protection tube in an aluminum melting furnace. The results of use are shown in Table-1.
【表】【table】
【表】
ニウム中にカーボンが混入し、製品品質低
下のため使用不可能。
実施例においては、カーボン懸濁液を含浸させ
たが、その他レジン、タールピツチ等の有機物を
含浸して炭化させてもよく、或いはカーボン粉の
一部を炭化珪素粉、或いは窒化珪素粉等と置換し
たものであつてもよい。但し、粉末を含浸する方
法にあつては、粉末はできるだけ細かいものであ
ることが好ましい。
含有せしめるカーボン量は２重量％以下ではほ
とんど効果が認められず、好ましくは５重量％以
上である。又、炭化珪素成形体の気孔率は一般に
30重量％以下であり、これにカーボンを30重量％
以上含浸せしめることは裏面にカーボン層が形成
されるようになるため好ましくない。
実施例によつて認められるように、本願発明の
保護管はカーボンの特性を利用しつつ炭化珪素自
体の有する耐蝕性を最大限に活用させることによ
つて、従来に見られないような長寿命の保護管と
することができるものである。[Table] Unable to use due to carbon mixed into the aluminum, resulting in poor product quality.
In the examples, carbon suspension was impregnated, but other organic substances such as resin and tar pitch may be impregnated and carbonized, or a part of the carbon powder may be replaced with silicon carbide powder, silicon nitride powder, etc. It may be something that has been done. However, in the method of impregnating powder, it is preferable that the powder be as fine as possible. If the amount of carbon contained is less than 2% by weight, almost no effect will be observed, and the amount of carbon contained is preferably 5% by weight or more. In addition, the porosity of silicon carbide molded bodies is generally
30% by weight or less, and 30% by weight of carbon
It is not preferable to impregnate the film more than this because a carbon layer will be formed on the back surface. As can be seen from the examples, the protection tube of the present invention has a long lifespan unprecedented by making full use of the corrosion resistance of silicon carbide itself while utilizing the characteristics of carbon. It can be used as a protection tube.