JPH0753608B2 - Method for producing highly durable refractory material containing boron nitride - Google Patents
Method for producing highly durable refractory material containing boron nitrideInfo
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- JPH0753608B2 JPH0753608B2 JP61220986A JP22098686A JPH0753608B2 JP H0753608 B2 JPH0753608 B2 JP H0753608B2 JP 61220986 A JP61220986 A JP 61220986A JP 22098686 A JP22098686 A JP 22098686A JP H0753608 B2 JPH0753608 B2 JP H0753608B2
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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、溶融金属と接触する場所、特に溶鋼の連続鋳
造装置に好適に使用される耐火物の製造方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a refractory material suitable for use in a place where a molten metal comes into contact, particularly in a molten steel continuous casting apparatus.
特開昭55−34663号公報,特開昭56−139260号公報,特
開昭59−169982号公報等に窒化硼素含有耐火物が溶融金
属,スラグに対して極めて安定であり、かつ優れた耐ス
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。In JP-A-55-34663, JP-A-56-139260, JP-A-59-169982, etc., a boron nitride-containing refractory is extremely stable against molten metal and slag and has excellent resistance. It is disclosed that it has a spalling property.
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/cm2以下、熱間曲げ強さが1400℃で190kg/cm2以
下と強度、とくに圧縮強さが充分ではなく、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
含有耐火物をノズルに適用した場合には窒化硼素自体の
熱伝導性のため、アルミナ析出による孔閉塞が起こる等
の問題がある。However, the conventional boron nitride-containing refractory has a compressive strength of 450 kg / cm 2 or less and a hot bending strength of 190 kg / cm 2 or less at 1400 ° C. Is not durable enough. Further, when the boron nitride-containing refractory is applied to the nozzle, there is a problem that pore blocking occurs due to alumina precipitation due to the thermal conductivity of the boron nitride itself.
更に、窒化硼素含有耐火物において黒鉛を含有している
場合には、含有黒鉛が溶鋼に溶解し易く強度において問
題がある。黒鉛を含有しない窒化硼素含有耐火物が特開
昭56−120575号公報、特開昭56−139260号に開示されて
いるが、結合に寄与する成分は金属珪素のみである。金
属珪素の場合、β−SiO,Si3N4,Si2ON2等の生成によって
結合強度を得るものであるが、これらのボンドは溶鋼に
対する耐食性及び耐スポーリング性に問題を生じる。Further, in the case where the boron nitride-containing refractory contains graphite, the contained graphite easily dissolves in the molten steel, and there is a problem in strength. A boron nitride-containing refractory containing no graphite is disclosed in JP-A-56-120575 and JP-A-56-139260, but only silicon metal is a component contributing to bonding. In the case of metallic silicon, bond strength is obtained by forming β-SiO, Si 3 N 4 , Si 2 ON 2, etc., but these bonds cause problems in corrosion resistance and spalling resistance to molten steel.
他方、金属珪素と同様に耐火物に添加してその生地の結
合強度を高めるものとして、金属アルミニウムがある
が、窒化硼素含有耐火物の耐スポーリング性,耐食性を
充分に発揮させる結合材として金属珪素に代わる金属ア
ルミニウムの使用が考えられる。On the other hand, metal aluminum is used to increase the bond strength of the dough by adding it to the refractory material similar to metallic silicon, but as a binder that fully exhibits the spalling resistance and corrosion resistance of the boron nitride-containing refractory material, The use of metallic aluminum instead of silicon is conceivable.
しかしながら、特開昭59−169982号公報に記載されてい
るように、添加金属アルミニウムは、焼成過程あるいは
使用中にAl4C3,AlN,Al2O3に変化するがAl4C3,AlNによる
結合では耐消化性の問題が出てくる。However, as described in JP-A-59-169982, the added metallic aluminum changes to Al 4 C 3 , AlN, Al 2 O 3 during the firing process or during use, but Al 4 C 3 , AlN The problem of digestion resistance comes out in the binding by.
本発明において解決すべき課題は、窒化硼素含有耐火物
に強化結合材として金属アルミニウム粉末を添加するこ
とによって生じる上記問題点の解消にある。The problem to be solved in the present invention is to eliminate the above-mentioned problems caused by adding metallic aluminum powder as a reinforcing binder to a refractory material containing boron nitride.
本発明は窒化硼素含有耐火物における強化結合材として
の金属アルミニウム粉末添加による耐消化性の問題解消
のためには、それ自体窒化硼素含有耐火物においては弊
害があるとされたSiの併用が有効であるという知見に基
づいて完成したものである。The present invention is effective for solving the problem of digestion resistance by the addition of metallic aluminum powder as a reinforcing binder in a boron nitride-containing refractory, so that it is effective to use Si in combination in the boron nitride-containing refractory, which is said to be harmful. It was completed based on the knowledge that
すなわち、本発明の窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造
方法は、六方晶系を主体とする窒化硼素粉末を20重量%
以上と、Si3N4もしくはSiCの単独もしくは混合粉末を10
〜50重量%と、Al/Si比を8/1〜3/1の範囲内で混合もし
くは合金化したAl及びSiの粉末を10〜50重量%配合し、
さらに結合剤として炭素生成物である樹脂を加えた混合
物を形成後、カーボン粉末を充填したサヤ内に納めて焼
成することを特徴とする。That is, the method for producing a boron nitride-containing highly durable refractory material of the present invention comprises 20% by weight of a boron nitride powder mainly composed of a hexagonal system.
In addition to the above, powder of Si 3 N 4 or SiC alone or mixed powder
~ 50% by weight, 10% to 50% by weight of Al / Si powder mixed or alloyed with Al / Si ratio within the range of 8/1 to 3/1,
Furthermore, after forming a mixture in which a resin which is a carbon product is added as a binder, the mixture is placed in a sheath filled with carbon powder and baked.
この金属アルミニウム粉末と金属珪素粉末との併用に際
しては、Al/Siの比が重要であり、この比が8/1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。When this metal aluminum powder and metal silicon powder are used together, the ratio of Al / Si is important. If this ratio is larger than 8/1, there is no digestive protection effect due to the addition of Si, and if it is smaller than 3/1, the corrosion resistance, Spalling resistance is reduced.
対象となる耐火物中の窒化硼素の含有量は20重量%以下
では、窒化硼素の添加効果がなく、耐スポーリング性に
おける顕著な改善効果は認められない。When the content of boron nitride in the target refractory is 20% by weight or less, there is no effect of adding boron nitride, and no significant improvement effect on spalling resistance is observed.
本発明において、窒化硼素と金属アルミニウムと金属珪
素との組合せの下で使用できる骨材として種々のものが
適用でき、また、各種の改善材との併用も可能である。In the present invention, various aggregates that can be used under the combination of boron nitride, metallic aluminum and metallic silicon can be applied, and can also be used in combination with various improving materials.
例えば、強度向上,孔閉塞性向上のため改善効果が著し
い骨材としてはSiC,Si3N4がある。この場合、Si3N4もし
くはSiC単独もしくは混合粉末の添加量が10重量%より
少なくては強度向上及び孔閉塞防止効果がない。50重量
%を超えて添加すると耐食性の低下が大きくなりすぎる
ので、本発明の窒化硼素含有耐火物において、SiC,Si3N
4等による添加効果があらわれるのは、これらの添加量
が10重量%から50重量%の範囲においてである。For example, SiC and Si 3 N 4 are aggregates that have a significant improvement effect due to the improvement of strength and hole blockability. In this case, if the addition amount of Si 3 N 4 or SiC alone or the mixed powder is less than 10% by weight, the effect of improving the strength and preventing the hole clogging cannot be obtained. When added in excess of 50% by weight, the corrosion resistance is excessively reduced, so that in the boron nitride-containing refractory material of the present invention, SiC, Si 3 N
The effect of addition by 4 etc. appears when these addition amounts are in the range of 10% by weight to 50% by weight.
本発明の耐火物骨材として、MgOを用いた場合には、Al
から生成されるAl2O3との反応の結果生成する二次スピ
ネルの焼成膨張による問題がある。When MgO is used as the refractory aggregate of the present invention, Al
There is a problem due to calcination expansion of the secondary spinel formed as a result of the reaction with Al 2 O 3 generated from.
ムライト,シリカ等のSiO2を多く含む骨材では、Alによ
るSiO2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。In aggregates containing a large amount of SiO 2 , such as mullite and silica, the reduction action of Al 2 on SiO 2 makes the aggregate porous, resulting in reduced strength and reduced corrosion resistance.
ジルコニア,ジルコン等のZrO2を含む骨材では、Alによ
るZrO2の還元作用により焼成トラブルが発生し、製造が
困難である。Aggregates containing ZrO 2 , such as zirconia and zircon, are difficult to manufacture due to firing problems due to the reduction of ZrO 2 by Al.
Al2O3,スピネルでは強度向上には効果があるが、孔閉塞
防止には効果はない。Al 2 O 3 and spinel are effective in improving strength but not in preventing pore blockage.
本発明の製造に際しての配合物の混練は、微粉ばかりの
配合であり造粒物工程を必要とする。例えばスパルタン
ミキサー,ヘンシェルミキサー等の造粒ミキサーを使用
できる。The kneading of the blend in the production of the present invention is a blend of only fine powder and requires a granulation step. For example, a granulating mixer such as a Spartan mixer or a Henschel mixer can be used.
成形については、ラバープレスを品質の均一性の点より
主に使用するが、形状等によりダイナミックプレス,オ
イルプレス等の採用可能である。For molding, a rubber press is mainly used in terms of uniformity of quality, but a dynamic press, an oil press or the like can be adopted depending on the shape and the like.
焼成についていえば、BN,Al,Siを使用しており、当然の
ことながら酸化雰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
アップとなるため、カーボン粉中で焼成するのが望まし
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、コークス粉,鱗状黒鉛,黒
鉛電極切削屑等使用可能である。Speaking of firing, BN, Al, and Si are used, and naturally firing in an oxidizing atmosphere is not possible. Firing in a nitriding atmosphere is also possible, but the strength decreases by about 20%, a large amount of nitrogen is required to maintain the atmosphere, and the cost increases, so firing in carbon powder is desirable. The filler in the sheath at the time of firing may be any that can be kept in a non-oxidizing atmosphere, and coke powder, scaly graphite, graphite electrode cutting waste, etc. can be used.
使用する窒化硼素は六方晶であることが好ましいが、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。The boron nitride used is preferably a hexagonal crystal, but cubic and amorphous ones are also not plate-like and can be used if attention is paid to spalling resistance.
勿論本発明によって製造される耐火物は、アルミニウ
ム、銅等の非鉄金属溶湯に接触する場所にも適用が充分
可能である。Of course, the refractory material produced by the present invention can be sufficiently applied to a place where it comes into contact with molten metal such as aluminum or copper.
第1表に示すような配合物を造粒し、ラバープレス成形
後、1450℃のコークス粉中で焼成した。The compound as shown in Table 1 was granulated, rubber press molded and then fired in coke powder at 1450 ° C.
Si3N4添加量が10重量%より少ないと比較例1,2、実施例
1から判るように強度向上の効果は出ておらず、また、
耐摩耗性が劣る。Si3N4添加量が50重量%を超えると実
施例3,比較例3から耐食性が低下していることが判る。When the amount of Si 3 N 4 added is less than 10% by weight, the effect of improving the strength is not obtained as can be seen from Comparative Examples 1 and 2 and Example 1, and
Inferior wear resistance. It can be seen from Example 3 and Comparative Example 3 that the corrosion resistance is lowered when the Si 3 N 4 addition amount exceeds 50% by weight.
BNの添加量が20重量%より少ない場合には、実施例4と
比較例4より耐スポーリング性が低下していることが判
る。It can be seen from Examples 4 and Comparative Example 4 that the spalling resistance is lowered when the amount of BN added is less than 20% by weight.
Al及びSiの添加量が10重量%より少ないと比較例6と実
施例7から強度が低いことが判る。また、耐食性,耐摩
耗性も低い。50重量%より多いと実施例8と比較例7か
ら、耐スポーリング性が低いことが判る。It can be seen from Comparative Example 6 and Example 7 that the strength is low when the added amounts of Al and Si are less than 10% by weight. It also has low corrosion resistance and wear resistance. When it is more than 50% by weight, it can be seen from Example 8 and Comparative Example 7 that the spalling resistance is low.
次に、第2表に示す配合物から第1表と同一方法で製造
した。Then, it was prepared from the formulations shown in Table 2 by the same method as in Table 1.
Al/Si比が8/1より高いと消化し易くなり、また、3/1よ
り低いと、耐食性,耐スポーリング性共に低下している
ことが判る。It can be seen that when the Al / Si ratio is higher than 8/1, digestion becomes easy, and when it is lower than 3/1, both corrosion resistance and spalling resistance are reduced.
第3表は、上記耐火物から製作したTDノズル(口径=20
mm,肉厚=17mm,長さ=1m)の実働試験結果を示す。Table 3 shows the TD nozzle made from the above refractories (caliber = 20
mm, wall thickness = 17 mm, length = 1 m).
比較例1のTDノズルではBNが多いにもかかわらず、Si3N
4が添加されていないため、孔閉塞が生じ、また、耐摩
耗性不足により、口径拡大が若干生じた。更に保護管で
は強度不足による折損の発生があった。Although the TD nozzle of Comparative Example 1 contains a large amount of BN, Si 3 N
Since 4 was not added, hole clogging occurred, and due to insufficient wear resistance, the diameter increased slightly. Furthermore, the protective tube suffered breakage due to insufficient strength.
比較例4はBN量の不足により耐スポーリング性不足とな
り、亀裂の発生をみた。In Comparative Example 4, the spalling resistance was insufficient due to the insufficient amount of BN, and cracks were observed.
比較例5のアルミナ添加では、第1表より強度,耐食
性,耐スポーリング性は問題とならないが、TDノズルの
実施例では、3回で孔閉塞発生があり、 アルミナ添加は逆に孔閉塞性の低下をもたらした。With the addition of alumina of Comparative Example 5, strength, corrosion resistance, and spalling resistance are not a problem from Table 1, but with the TD nozzle example, hole clogging occurs three times. Brought about a decline.
比較例6はAl,Siの不足により、耐食性不足となり、TD
ノズルで溶損の問題が生じた。Comparative Example 6 lacks corrosion resistance due to lack of Al and Si,
The nozzle suffered melting problems.
〔発明の効果〕 本発明によって以下の効果を奏することができる。 [Effects of the Invention] The following effects can be achieved by the present invention.
(イ) BN−Al−Si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解消できる。(B) It is possible to solve the problems of insufficient strength and wear resistance, which are the drawbacks of BN-Al-Si reduction products.
(ロ) 耐孔閉塞性もさらに向上した。耐食性,耐スポ
ーリング性も問題ないものとすることができる。(B) The hole blocking resistance was further improved. Corrosion resistance and spalling resistance can be considered satisfactory.
(ハ) 添加するAl/Si比を8/1〜3/1の範囲内にするこ
とによって、耐消化性,耐食性,耐スポーリング性の相
互のバランスをとることができる。(C) By setting the added Al / Si ratio within the range of 8/1 to 3/1, it is possible to balance the digestion resistance, corrosion resistance, and spalling resistance with each other.
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/58 103 U 102 E 102 F 102 T 35/56 101 D 101 J 101 S Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location C04B 35/58 103 U 102 E 102 F 102 T 35/56 101 D D 101 J 101 S
Claims (1)
量%以上と、Si3N4もしくはSiCの単独もしくは混合粉末
を10〜50重量%と、Al/Si比を8/1〜3/1の範囲内で混合
もしくは合金化したAl及びSiの粉末を10〜50重量%配合
し、さらに結合剤として炭素生成物である樹脂を加えた
混合物を形成後、カーボン粉末を充填したサヤ内に納め
て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。1. A boron nitride powder mainly composed of a hexagonal system of 20% by weight or more, Si 3 N 4 or SiC alone or a mixed powder of 10 to 50% by weight, and an Al / Si ratio of 8/1 to. A mixture of Al and Si powders mixed or alloyed within the range of 3/1 in an amount of 10 to 50% by weight, and a resin which is a carbon product as a binder is further added to form a mixture, and then a sheath filled with carbon powder is formed. A method for producing a highly durable refractory material containing boron nitride, which is characterized in that it is housed inside and fired.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220986A JPH0753608B2 (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Method for producing highly durable refractory material containing boron nitride |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220986A JPH0753608B2 (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Method for producing highly durable refractory material containing boron nitride |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6374964A JPS6374964A (en) | 1988-04-05 |
| JPH0753608B2 true JPH0753608B2 (en) | 1995-06-07 |
Family
ID=16759676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61220986A Expired - Lifetime JPH0753608B2 (en) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | Method for producing highly durable refractory material containing boron nitride |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753608B2 (en) |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61220986A patent/JPH0753608B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6374964A (en) | 1988-04-05 |
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