氧化锆莫来石耐火原料及板砖制造技术

本发明专利技术提供氧化锆莫来石耐火原料，该耐火原料对于ＦｅＯ、ＣａＯ等的耐浸蚀性优异，在高温条件下难于发生变质及组织劣化，并且热膨胀率低，具有耐热冲击性和耐浸蚀性。具体为，其为以氧化锆结晶及莫来石为主要成分，剩余部分由刚玉及／或基质玻璃组成，共晶氧化锆结晶的结晶粒径为１．０μｍ以下，氧化锆结晶的最大结晶粒径为３０μｍ以下，并且基质玻璃的含量为５质量％以下的氧化锆莫来石耐火原料。其化学成分：ＺｒＯ２为３０～５５质量％、Ａｌ２Ｏ３为３０～５５质量％、及ＳｉＯ２为１０～２５质量％，并且在Ａｌ２Ｏ３－ＺｒＯ２－ＳｉＯ２系状态图中，各化学成分位于ＺｒＯ２的初晶区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为耐火物、陶瓷的耐火原料而使用的、特别是适合作为板砖(Plate Brick)、喷嘴等连续铸造用耐火物的原料的通过熔融法得到的氧化锆莫来石耐火原料，以 及使用了该氧化锆莫来石耐火原料的板砖。
技术介绍
耐火物被广泛用在钢铁、非铁金属、水泥、烧却炉或灰熔融炉等中，而通常氧化锆 莫来石耐火原料被用作这些耐火物的原料。特别是作为在连续铸造钢时用于控制熔钢流量 的滑动喷嘴装置中使用的板砖、喷嘴等的耐火原料而被广泛应用。氧化锆莫来石耐火原料通常是通过用电弧式电炉等将锆石和矾土或者氧化锆和 硅石、矾土进行熔融的熔融法进行工业制造。氧化锆莫来石耐火原料的矿物相主要由氧化 锆结晶和莫来石组成，通过将氧化锆结晶的结晶粒分散在组织中来防止龟裂扩展，与矾土 等耐火原料相比热膨胀率低等，由此认为耐热冲击性特别优异。对于通常的氧化锆莫来石来说，氧化锆结晶的结晶粒包括熔融冷却时作为初晶 析出的100 μ m左右的比较大的结晶(初晶氧化锆)和冷却末期在共晶点析出的约10 μ m以 下的比较小的结晶(共晶氧化锆)。作为初晶析出的氧化锆结晶，在冷却初期析出晶核后， 伴随着冷却结晶生长，形成IOOym左右的比较大的结晶。另一方面，在共晶点析出的氧化 锆结晶，因为冷却末期的液相同时析出，所以结晶不生长，形成约IOym以下的微细结晶。莫来石在初晶氧化锆结晶析出后开始析出，进而伴随着冷却，结晶生长到100 μ m 左右。基质玻璃填充在这些结晶的缝隙间。为这样的组织时，由于初晶氧化锆结晶、莫来石均作为比较大的结晶而存在，所以 作为其基质部的以SiO2为主要成分的基质玻璃、空隙也变大。作为使用了这种氧化锆莫来石耐火原料的耐火物，例如专利文献1中记载了使用 主要矿物相由莫来石、斜锆石(氧化锆结晶)组成，作为化学成分Al2O3为30 80质量％、 ZrO2为10 65质量％、及SiO2为5 25质量％的氧化锆莫来石耐火原料的连续铸造用 耐火物。使用了该氧化锆莫来石耐火原料的耐火物的热膨胀系数低且耐浸蚀性优异。此外，专利文献2中记载了含有矾土初晶的平均粒径为5 70 μ m、氧化锆含量为 5 43质量％的电熔矾土 -氧化锆的连续铸造用耐火物。作为初晶析出的矾土的平均粒径 为5 70 μ m时，因为矾土初晶和矾土 -氧化锆共晶部分细碎复杂地混合在一起，所以要破 裂电熔矾土-氧化锆粒子时需要大的能量，其结果，认为耐热冲击性比以往的矾土 _氧化锆 原料提高了。进而在专利文献3中记载了以下矾土 ·氧化锆·硅石质熔融耐火物，其为以刚玉 结晶、斜锆石结晶(氧化锆结晶)及基质玻璃为基本组织的矾土 ·氧化锆·硅石质熔融耐 火物，作为化学成分，以氧化物为标准用质量％表示，含有&02为25 32%、A1203为55 67%, SiO2 为 5 12%、P2O5 为 0. 05 0. 5%、B2O3 为 0. 05 0. 5 %、Na2O 禾Π K2O 分别为 0. 1 0.5%且合计量为0.6%以下。认为通过使作为化学成分的Na2O和K2O分别为0. 1 0. 5%且合计量为0. 6%以下，在1400°C以上的高温下使用过程中有抑制以SiO2为主要成 分的基质玻璃渗出的效果。专利文献1日本特开昭56-96775号公报专利文献2日本特开2000-44327号公报专利文献3日本特开平10-101439号公报
技术实现思路
专利文献1中记载的使用了氧化锆莫来石耐火原料的耐火物虽然是耐热冲击性 及耐浸蚀性优异的耐火物，但已知在钢中的氧浓度高的钢类、添加有Ca的钢类等中，由于 氧化锆莫来石中的SiO2成分与钢中的Fe0、Ca0等成分反应而被熔损，耐用性显著降低。进 而，在含有碳的耐火物中使用时，存在有因高温条件下长时间使用时组织变质劣化而使耐 用性降低的问题。推断该原因是因为耐火物的组织内部是低氧浓度、强还原环境，所以以 SiO2为主要成分的基质玻璃被还原，形成SiO气体而逸散，氧化锆莫来石发生变质。此外，专利文献2中记载的耐火原料，因为不含SiO2成分并且具有致密的组织，所 以不仅耐浸蚀性优异，而且耐磨耗性也优异。但因为与氧化锆莫来石耐火原料相比热膨胀 率大，所以在耐热冲击性方面不能得到氧化锆莫来石耐火原料那种程度的效果。而且，专利文献3中记载的氧化锆莫来石耐火原料，因为还含有基质玻璃15 20 质量％，所以作为熔钢用的耐火物使用时，如上所述，由于与钢中的FeO、CaO等成分反应而 被熔损，耐用性显著降低。因此，本专利技术要解决的课题在于提供氧化锆莫来石耐火原料、以及使用该氧化锆 莫来石耐火原料的板砖，该氧化锆莫来石耐火原料对于FeO、CaO等的耐浸蚀性优异，在高 温条件下难于发生变质及组织劣化，并且热膨胀率低，具有耐热冲击性和耐浸蚀性，特别是 最适合作为连续铸造用耐火物中使用的耐火原料。本专利技术者为了解决上述课题，着眼于氧化锆莫来石耐火原料的组织结构进行了各 种研究，完成了本专利技术。即本专利技术是氧化锆莫来石耐火原料，其为以氧化锆结晶及莫来石为主要成分，剩 余部分由刚玉及/或基质玻璃组成的通过熔融法得到的氧化锆莫来石耐火原料，其中，共 晶氧化锆结晶的结晶粒径为Ι.Ομπι以下、并且基质玻璃的含量为5质量％以下。通过熔融法制造氧化锆莫来石耐火原料时，熔融物冷却时的冷却速度对其结晶粒 径产生影响，冷却速度越快，可得到结晶粒经越小的结晶。因此，通过熔融法得到的氧化锆 莫来石耐火原料的共晶氧化锆结晶小时，共晶氧化锆结晶以外的结晶也小，组织变得致密。 因此，其共晶氧化锆结晶的结晶粒径为1. O μ m以下、更优选为0. 5 μ m以下且基质玻璃的含 量为5质量％以下的氧化锆莫来石耐火原料，与以往的氧化锆莫来石耐火原料相比，是组 织致密、耐浸蚀性优异、并且体积变化小、耐热冲击性优异的耐火原料。共晶氧化锆结晶的 结晶粒径大于1. 0 μ m时，组织变粗糙，耐浸蚀性、耐热冲击性不充分。因为氧化锆莫来石耐火原料的组织变得致密，所以在使用中可防止在高温条件下 长时间使用时组织的变质、劣化。认为这是因为通过组织变得致密，使用时可抑制在耐火物 组织中强还原环境的扩散。在此，共晶氧化锆结晶是指在通过熔融法制造氧化锆莫来石耐火原料时，在冷却末期在共晶点析出的小的氧化锆结晶。与此相对应，初晶氧化锆是指冷却初期析出的大的 氧化锆结晶。此两者的区别通过用显微镜观察该结晶的大小，即可容易地识别。而且用显 微镜观察时，观察到的共晶氧化锆结晶作为在莫来石结晶粒中形成微细结晶的集合体的形 式而存在，具有邻近的结晶之间以相同方向取向的特征，但对于初晶氧化锆结晶，邻近的结 晶间几乎没有方向性。而且，用结晶粒径表示时，相对于氧化锆结晶的最大结晶粒径，共晶 氧化锆结晶的结晶粒径约为1/5以下的大小。此外，在本专利技术中共晶氧化锆结晶的结晶粒径为Ι.Ομπι以下是指在显微镜的观 察视野内共晶氧化锆结晶中95面积％以上为1.0 ym以下的结晶粒径。此外，本专利技术中氧 化锆结晶的最大结晶粒径为30 μ m以下是指用显微镜观察10个0. 5 3mm的氧化锆莫来 石耐火原料的粒子，从最大开始依次测定20个结晶的结晶粒径，其平均值为30 μ m以下，以 下将详细说明。S卩、氧化锆结晶是含有&02成分为95质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锆莫来石耐火原料，其为以氧化锆结晶及莫来石为主要成分，剩余部分由刚玉及／或基质玻璃组成的通过熔融法得到的氧化锆莫来石耐火原料，其特征在于，共晶氧化锆结晶的结晶粒径为１．０μｍ以下，并且基质玻璃的含量为５质量％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：武波雅子，赤峰经一郎，
申请(专利权)人：黑崎播磨株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]