JPH0753608B2 - 窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法 - Google Patents
窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法Info
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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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- refractory material
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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。
造装置に好適に使用される耐火物の製造方法に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
防止には効果はない。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
後、1450℃のコークス粉中で焼成した。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
した。
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。
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。
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。
mm,肉厚＝17mm,長さ＝1m）の実働試験結果を示す。
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。
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。
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。
り、亀裂の発生をみた。
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。
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。
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。
ノズルで溶損の問題が生じた。
〔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。
（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。
摩耗性の不足の問題を解消できる。
（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。
ーリング性も問題ないものとすることができる。
（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。
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。
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
Claims (1)
- 【請求項１】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窒化硼素含有高耐用性耐火
物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220986A JPH0753608B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61220986A JPH0753608B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6374964A JPS6374964A (ja) | 1988-04-05 |
| JPH0753608B2 true JPH0753608B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=16759676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61220986A Expired - Lifetime JPH0753608B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-09-18 | 窒化硼素含有高耐用性耐火物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753608B2 (ja) |
-
1986
- 1986-09-18 JP JP61220986A patent/JPH0753608B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6374964A (ja) | 1988-04-05 |
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