(57)【要約】 【課題】耐火物とＦｅ基合金原料との反応を抑制し、溶損やスラグの発生を減少させ、かつ耐火物の内壁に亀裂が発生しにくい耐火物およびその製造方法を提供する。【解決手段】アルミナ原料よりも耐食性が優れたスピネル原料をアルミナ原料に所定量添加し、Ａｌ２Ｏ３成分とＭｇＯ成分の割合を調整して得た原料を焼結して定形とし、より緻密な組織構造とすることにより、溶湯に対する耐食性を増した定形耐火物とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３成分９０質量％以上９８質量％以下と、ＭｇＯ成分２質量％以上８質量％以下を含む焼結体であることを特徴とする耐火物。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３成分９２質量％以上９５質量％以下と、ＭｇＯ成分５質量％以上７質量％以下を含む焼結体であることを特徴とする耐火物。
【請求項３】
残存膨張率が０．３％以下（０を含まず）であることを特徴とする請求項２記載の耐火物。
【請求項４】
アルミナ原料７０質量％以上９０質量％以下と、スピネル原料１０質量％以上３０質量％以下とを混合して、Ａｌ２Ｏ３成分９０質量％以上９８質量％以下と、ＭｇＯ成分２質量％以上８質量％以下を含む混合物を得る工程と、前記混合物を型枠に充填して成型体を得る工程と、前記成型体を前記型枠から取り出し乾燥する工程と、前記成型体を焼結する工程とを有することを特徴とする耐火物の製造方法。
【請求項５】
アルミナ原料７０質量％以上８５質量％以下と、スピネル原料１５質量％以上３０質量％以下とを混合して、Ａｌ２Ｏ３成分９２質量％以上９５質量％以下と、ＭｇＯ成分５質量％以上７質量％以下を含む混合物を得る工程と、前記混合物を型枠に充填して成型体を得る工程と、前記成型体を前記型枠から取り出し乾燥する工程と、前記成型体を焼結する工程とを有することを特徴とする耐火物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＦｅ基非晶質合金、Ｆｅ基ナノ結晶合金、金属ガラスといった、Ｆｅ基合金原料を溶解する際の坩堝等に好適な定形の耐火物に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルミナ原料４０〜９３重量％、粒度１ｍｍ以下の仮焼スピネル５〜４０重量％及びアルミナセメント２〜２０重量％を含有し、緻密な組織の形成により、溶損、スラグ浸潤を抑制する、アルミナ・スピネル質不定形耐火物が記載されている。
【０００３】
なお、仮焼スピネルとして、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯを含む材料を用いることが例示されている。さらに、不定形耐火物であることから所定量の水を添加して金枠に流し込み成形、乾燥して用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３０４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不定形耐火物は、特許文献１に例示されるように、耐火性のある原料を水と混合し、例えば坩堝形状に成形、乾燥して得られるものである。
【０００６】
不定形耐火物の表面は、比較的緻密な組織構造とはいえ、単に成形、乾燥したものであることから、例えば、溶解されたＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｕ等の元素を含むＦｅ基非晶質合金原料においては、これらの元素と不定形耐火物表面の原材料成分が反応して低融点化合物が形成される、溶湯が耐火物内に浸透して溶損やスラグが発生するといった課題がある。
【０００７】
さらに、熱膨張により、不定形耐火物の表面に亀裂が発生しやすいという課題がある。
【０００８】
本発明は、耐火物とＦｅ基合金原料との反応を抑制し、溶損やスラグの発生を減少させ、かつ耐火物の内壁に亀裂が発生しにくい耐火物およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明による耐火物は、アルミナ原料よりも耐食性が優れたスピネル原料を、アルミナ原料に所定量添加し、すなわち、Ａｌ２Ｏ３成分とＭｇＯ成分の割合を調整して得た原料を焼結して定形とし、より緻密な組織構造とすることにより、溶湯に対する耐食性を増した定形耐火物とする。
【００１０】
すなわち、焼結によって得られた定形耐火物とすることにより、耐火物を構成している粒子が脱粒して溶湯へ混入するのを抑制する。
【００１１】
さらに、残存膨張性を付与することにより、耐火物に亀裂が発生するのを抑制する。
【００１２】
本発明は、Ａｌ２Ｏ３成分９０質量％以上９８質量％以下と、ＭｇＯ成分２質量％以上８質量％以下を含む焼結体であることを特徴とする耐火物である。
【００１３】
本発明は、Ａｌ２Ｏ３成分９２質量％以上９５質量％以下と、ＭｇＯ成分５質量％以上７質量％以下を含む焼結体であることを特徴とする耐火物である。
【００１４】
本発明は、残存膨張率が０．３％以下（０を含まず）であることを特徴とする耐火物である。
【００１５】
本発明は、アルミナ原料７０質量％以上９０質量％以下と、スピネル原料１０質量％以上３０質量％以下とを混合して、Ａｌ２Ｏ３成分９０質量％以上９８質量％以下と、ＭｇＯ成分２質量％以上８質量％以下を含む混合物を得る工程と、前記混合物を型枠に充填して成型体を得る工程と、前記成型体を前記型枠から取り出し乾燥する工程と、前記成型体を焼結する工程とを有することを特徴とする耐火物の製造方法である。
【００１６】
本発明は、アルミナ原料７０質量％以上８５質量％以下と、スピネル原料１５質量％以上３０質量％以下とを混合して、Ａｌ２Ｏ３成分９２質量％以上９５質量％以下と、ＭｇＯ成分５質量％以上７質量％以下を含む混合物を得る工程と、前記混合物を型枠に充填して成型体を得る工程と、前記成型体を前記型枠から取り出し乾燥する工程と、前記成型体を焼結する工程とを有することを特徴とする耐火物の製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、耐火物と溶融した合金原料との反応を抑制し、溶損やスラグの発生を減少させ、かつ耐火物の内壁に亀裂が発生しにくい、すなわち、耐食性、耐浸透性に優れ、比較的高寿命であり、特にＦｅ基合金溶湯の保持容器や保持具として好適な耐火物およびその製造方法が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。  
【００１９】
所定の配合比および組成となるように配合したアルミナ原料およびスピネル原料を結合剤と混合したＡｌ２Ｏ３とＭｇＯを所定量含む混合物を、溶解炉等の使用に適した坩堝形状や円筒形状といった所定形状の型枠に均一かつ高密度に充填した後に型枠を外して得た成型体を、乾燥・焼結して本発明の耐火物を得る。
【００２０】
アルミナ原料としては、主としてＡｌ２Ｏ３組成を有するものであればいずれでもよく、例えば電融アルミナ、焼結アルミナなどを単体もしくは組み合わせて使用するのが好ましい。アルミナ原料の配合比は、溶湯に対する耐食性が低下しない７０質量%以上９０質量％以下が好ましい。
【００２１】
また、耐火物は亀裂や破損が生じ難くするために、０．３％以下の残存膨張率を有するのが好ましい。この場合は、アルミナ原料の配合比は、７０質量%以上８５質量％以下とするのがより好ましい。
【００２２】
スピネル原料としては、主としてＭｇＡｌ２Ｏ３組成を有するものであればいずれでもよく、例えば電融スピネル、焼結スピネルなどを単体もしくは組み合わせて使用するのが好ましい。スピネル原料の配合比は、１０質量％未満だと耐火物表面に露出するスピネル面積が少なくなるため溶湯に対する耐食性が低下し、３０質量％を超えるとスラグの浸透性が高くなり、同様に耐食性が低下する。したがって、配合比は、１０質量％以上３０質量％以下が好ましい。
【００２３】
スピネル原料に含まれるＭｇＯ成分を一定量増加することにより、残存膨張率を調整することができる。したがって、残存膨張率を考慮すれば、スピネル原料の配合比は、１５質量％以上３０質量％以下がより好ましい。
【００２４】
スピネルはスラグ中のＦｅＯ、ＭｎＯ成分等と反応し、固溶することでスラグの浸透を抑制する効果があるが、ＣａＯ、ＳｉＯ２成分等を含んだスラグに対しては、浸透を抑制する効果は低いため、過剰に添加すると逆に耐食性は低下する。したがって、配合比は２０質量％程度とするのがより好ましい。
【００２５】
上述のようにアルミナ原料とスピネル原料の配合比を調整することにより、本発明の耐火物は、Ａｌ２Ｏ３を９０質量％以上９８質量％未満、ＭｇＯを２．０質量％以上８．０質量％以下含む焼結体であることが好ましい。
【００２６】
さらに、残存膨張率を考慮すれば、本発明の耐火物は、Ａｌ２Ｏ３を９２質量％以上９５質量％未満、ＭｇＯを５．０質量％以上７．０質量％以下含む焼結体であることがより好ましい。
【００２７】
なお、スピネル材料として、スピネル組成がモル比でＡｌ２Ｏ３：ＭｇＯ＝９０：１０〜６０：４０のものを用いるのが好ましい。
【００２８】
同様に、残存膨張率を考慮すれば、スピネル材料として、スピネル組成がモル比でＡｌ２Ｏ３：ＭｇＯ＝８５：１５〜６０：４０のものを用いるのがより好ましい。
【００２９】
アルミナ原料およびスピネル原料に不純物として含まれるＳｉＯ２やＦｅ２Ｏ３等の成分はスラグが浸透してきた際に低融点化を引き起こす原因となり、浸透層を増加させることから、アルミナ原料またはスピネル原料は、不純物含有量が合計で３．０％以下のものを用いることがより好ましい。
【００３０】
アルミナ原料およびスピネル原料の粒度はいずれでもよく、流動性や充填性を向上させるために、粒度配合を調整する、すなわち、各原料を粗粉、中粒粉、微粉とし、適宜、比率を調整するのが好ましい。
【００３１】
型枠への充填性向上のためには、アルミナ原料とスピネル原料の混合物を型枠に流し込んだ後に、プレスやスタンプなどで圧縮応力を加える、振動を加える等の成形方法を採用するのが好ましい。
【００３２】
アルミナ原料とスピネル原料に混合する結合剤はいずれでもよく、ケイ酸ソーダなどの無機化合物、フェノール樹脂、ＰＶＡなどの有機化合物が好ましい。
【００３３】
型枠の形状は一体構造または分割構造のいずれでもよいが、継ぎ目や脱粒により生じる空隙といった、溶湯またはスラグとの反応性が高い部分を減少させることが可能となることから、溶湯と接触する内壁部分を一体構造とするのがより好ましい。
【００３４】
上述によって得た本発明の耐火物は焼結体であることから、Ｐ、Ｓｉ、Ｂ元素などの耐火物との反応性が高い元素に対する耐食性が高く、特にＦｅ基合金用の溶解や溶湯保持具、坩堝、精錬用容器などに好適である。
【００３５】
さらに、耐火物の溶損により発生するスラグを低減し、高清浄な溶湯を得ることができ、例えば非晶質合金薄帯の製造時における、不純物の巻き込みによる品質劣化や、ノズル閉塞などを減少することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明する。
【００３７】
（実施例１）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料９０質量％、スピネル原料１０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９６．４質量％、ＭｇＯは２．４質量％であった。
【００３８】
この混合物を坩堝形状の型枠内に流し込みながら、スタンプにより突き固めて成型した後、型枠から取出し、オーブンにより４５０℃で乾燥後、１３００℃まで昇温して焼成し、外径φ８５ｍｍ×内径φ７３ｍｍ×高さ１６０ｍｍの坩堝形状の耐火物を得た。
【００３９】
（実施例２）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料２０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００４０】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９４．０質量％、ＭｇＯは４．８質量％であった。
【００４１】
この混合物を坩堝形状の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例１と同じ大きさの坩堝形状の耐火物を得た。
【００４２】
（実施例３）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料７０質量％、スピネル原料３０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００４３】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９１．６質量％、ＭｇＯは７．２質量％であった。
【００４４】
この混合物を坩堝形状の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例１と同じ大きさの坩堝形状の耐火物を得た。
【００４５】
（比較例１）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料１０質量％の配合比となるように秤量し、更にアルミナセメント１０質量％と水を加えて混合してスラリー状の混合物を得た。
【００４６】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９６．４質量％、ＭｇＯは２．４質量％であった。
【００４７】
この混合物を型枠内に流し込み、型枠に入れたまま１００℃で乾燥させた後に型枠を外して１３００℃で焼成し、外径φ８５ｍｍ×内径φ７３ｍｍ×高さ１６０ｍｍの坩堝形状の耐火物を得た。
【００４８】
（比較例２）
アルミナ原料のみを用いて、実施例１と同様の方法で、実施例１と同じ大きさの坩堝状定形耐火物を得た。
【００４９】
（比較例３）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料９５質量％、スピネル原料５質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００５０】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９７．６質量％、ＭｇＯは１．２質量％であった。
【００５１】
この混合物を坩堝形状の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例１と同じ大きさの坩堝形状の耐火物を得た。
【００５２】
（比較例４）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料６０質量％、スピネル原料４０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００５３】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は８９．２質量％、ＭｇＯは９．６質量％であった。
【００５４】
この混合物を坩堝形状の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例１と同じ大きさの坩堝形状の耐火物を得た。
【００５５】
実施例１〜３および比較例１〜４の各耐火物中に鉄、フェロボロン、フェロ燐、金属シリコン、電解銅をそれぞれ所定の組成となるように、合計２０００ｇ秤量して投入後、高周波溶解炉内にて真空中で溶解し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯を得た。
【００５６】
これらの原料が溶落した後に、溶湯を各耐火物内において１３５０℃で２時間保持した後、溶湯を鋳型に取り出した。冷却後、溶解炉内から取り出した耐火物を切断し、内壁の観察および縦断面における溶湯浸透部分の計測を行った。その結果を表１に示す。表１には表面反応状態および浸透深さを示している。
【００５７】
【表１】
2016160143.tif 000002
【００５８】
実施例１〜３の耐火物は、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯との表面反応が抑制されると共に、溶湯浸透深さも２ｍｍ以下に抑えられており、焼結により耐火物全体が緻密化されるとともに、ＭｇＯの適切な添加によって溶湯との反応が抑えられていることがわかる。
【００５９】
一方、焼結を行っていない、すなわち、不定形耐火物である比較例１は、溶湯との表面反応が顕著であり、更に耐火物内部を観察すると深部まで溶湯が浸透していることがわかる。
【００６０】
さらに、比較例２〜４の耐火物は、焼結体ではあるものの、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯との表面反応が発生しており、特に比較例２および比較例３では溶湯浸透部が耐火物の外壁付近まで到達している。すなわち、比較例２および比較例３ではスピネル添加量が不足し、耐食性が不十分であることがわかる。
【００６１】
工業鉄、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐ、電気銅をＦｅ８３．３ａｔ％、Ｂ７ａｔ％、Ｐ９ａｔ％、Ｃｕ０．７ａｔ％になるように秤量し、実施例１〜３、比較例１〜４で得た各耐火物に入れて、高周波溶解炉において溶解し、１３５０℃で２時間保持した後、鋳型に流し込んで得た各母合金を、各々２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍの立方体形状に切り出して溶解し、各々の組成を分析した。その結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】
2016160143.tif 000003
【００６３】
さらに、上述の各母合金を用いて単ロール液体急冷法により得た、幅１ｍｍ、厚さ２５μｍ、８．０ｇ の非晶質合金連続薄帯を長さ方向に６ｃｍ切断し、赤外線加熱装置において熱処理した後に、直流Ｂ−Ｈトレーサーを用いて各々の保磁力Ｈｃを測定した。その結果を、表３に示す。
【００６４】
【表３】
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【００６５】
表２によれば、実施例１〜３の耐火物を用いて製造したＦｅ−Ｂ−Ｐ-Ｃｕ合金において、目標とする合金組成からの相対誤差を合金元素ごとに計算すると、Ｆｅは０．０８％〜０．２４％、Ｂは０．７１％〜１．４％、Ｐは０．８９％〜２．５６％、Ｃｕは４．２％から７．１％である。
【００６６】
また、耐火物の主成分であるＭｇやＡｌの検出量は、Ｍｇは検出限界以下、Ａｌは０．０１％〜０．０２％である。
【００６７】
比較例１〜４の耐火物を使用して製造したＦｅ−Ｂ−Ｐ-Ｃｕ合金において、目標とする合金組成からの相対誤差を合金元素ごとに計算すると、Ｆｅは０．３２％〜１．６％、Ｂは２．４％〜５．７％、Ｐは２．７％〜９．０％、Ｃｕは８．６％から１７．０％であり、実施例１〜３と比較するとすべての元素において、目標とする合金組成からのずれが大きいことがわかる。
【００６８】
また、耐火物の主成分であるＭｇやＡｌの検出量は、Ｍｇは０．０２％〜０．２０％、Ａｌは０．０６％〜０．２５％であり、耐火物成分からの混入量も実施例１〜３と比較すると、Ｍｇ、Ａｌ共に多いことがわかる。
【００６９】
上記結果より、本発明の耐火物は、合金溶湯との反応が抑制されていることが明確である。
【００７０】
さらに、表３によれば、実施例１〜３の耐火物を用いて製造したＦｅ−Ｂ−Ｐ-Ｃｕ合金において保磁力Ｈｃはいずれの場合も１０Ａ／ｍを下回っている。一方、比較例１〜４の耐火物を使用して製造した合金においては、保磁力Ｈｃは、いずれも１０Ａ/ｍを上回っている。
【００７１】
各比較例における保磁力の悪化は、ＭｇやＡｌの検出量が多いことからも耐火物成分の混入によるものと考えられることから、本発明の耐火物は、焼結による緻密な表面構造によって、主成分元素の流出を防いでいることは明白である。
【００７２】
（実施例４）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が６６対３４であるスピネル原料を、アルミナ原料９０質量％、スピネル原料１０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９３．７質量％、ＭｇＯは５．１質量％であった。
【００７３】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、スタンプにより突き固めて成型した後、型枠から取出し、オーブンにより４５０℃で乾燥後、１３００℃まで昇温して焼成し、４０ｍｍ×４０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの棒状の耐火物を得た。
【００７４】
（実施例５）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７１対２９であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料２０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９３．０質量％、ＭｇＯは５．８質量％であった。
【００７５】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、スタンプにより突き固めて成型した後、型枠から取出し、オーブンにより４５０℃で乾燥後、１３００℃まで昇温して焼成し、４０ｍｍ×４０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの棒状の耐火物を得た。
【００７６】
（実施例６）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が６６対３４であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料２０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９２．１質量％、ＭｇＯは６．８質量％であった。
【００７７】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、スタンプにより突き固めて成型した後、型枠から取出し、オーブンにより４５０℃で乾燥後、１３００℃まで昇温して焼成し、４０ｍｍ×４０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの棒状の耐火物を得た。
【００７８】
（実施例７）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７８対２２であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料２０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９２．２質量％、ＭｇＯは６．６質量％であった。
【００７９】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、スタンプにより突き固めて成型した後、型枠から取出し、オーブンにより４５０℃で乾燥後、１３００℃まで昇温して焼成し、４０ｍｍ×４０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの棒状の耐火物を得た。
【００８０】
（比較例５）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７６対２４であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料１０質量％の配合比となるように秤量し、更にアルミナセメント１０質量％と水を加えて混合してスラリー状の混合物を得た。
【００８１】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９６．４質量％、ＭｇＯは２．４質量％であった。
【００８２】
この混合物を箱型の型枠内に流し込み、型枠に入れたまま１００℃で乾燥させた後に型枠を外して１３００℃で焼成し、４０ｍｍ×４０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの棒状の耐火物を得た。
【００８３】
（比較例６）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７８対２２であるスピネル原料を、アルミナ原料８０質量％、スピネル原料２０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００８４】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９４．５質量％、ＭｇＯは４．４質量％であった。
【００８５】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例４と同じ大きさの棒状の耐火物を得た。
【００８６】
（比較例７）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７８対２２であるスピネル原料を、アルミナ原料９０質量％、スピネル原料１０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００８７】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９６．５質量％、ＭｇＯは２．２質量％であった。
【００８８】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例４と同じ大きさの棒状の耐火物を得た。
【００８９】
（比較例８）
アルミナ原料と、Ａｌ２Ｏ３対ＭｇＯの成分比が７８対２２であるスピネル原料を、アルミナ原料６０質量％、スピネル原料４０質量％の配合比となるように秤量し、ケイ酸ソーダからなるバインダーと混合した。
【００９０】
得られた混合物を組成分析したところ、Ａｌ２Ｏ３は９０．０質量％、ＭｇＯは８．８質量％であった。
【００９１】
この混合物を箱型の型枠内に流し込みながら、実施例１と同様の方法により、実施例４と同じ大きさの棒状の耐火物を得た。
【００９２】
実施例４〜７および比較例５〜８の耐火物を溶解用坩堝の内側に設置した後、純鉄、フェロボロン、フェロ燐、金属シリコン、電解銅をそれぞれ目標の組成となるように合計１０Ｋｇ秤量して坩堝内に投入し、高周波溶解炉により窒素雰囲気中でこれらの原料を溶解し、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯を得た後、溶湯を１４００℃まで昇温した後、６時間保持した。
【００９３】
上記処理を３回繰り返し行い、各耐火物を冷却した後、発生した亀裂の深さ、スラグライン(以下、ＳＬと記す)における溶損およびメタルライン(以下、ＭＬと記す)における溶湯浸透状態を評価し、耐食性試験とした。
【００９４】
各耐火物の気孔率、見掛比重、嵩比重、熱膨張率の測定結果と共に、耐食性試験結果を表４に示す。
【００９５】
なお、残存膨張率は、実施例４〜７、比較例５〜８と同様の組成配合および成型方法で、寸法：５ｍｍ×５ｍｍ×１０ｍｍの耐火物を作製し、熱機械分析装置(ＴＭＡ)を使用して測定温度１４００℃において測定した結果である。また、ＳＬ溶損およびＭＬ溶損の○は溶損量２ｍｍ以下を、×は溶損量２ｍｍ以上の場合を示す。
【００９６】
【表４】
2016160143.tif 000005
【００９７】
表４より、実施例４〜７の耐火物は、比較例５〜８と比較すると、１５００℃における残存膨張率が０．０５％〜０．２５％まで改善していると共に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯への浸漬試験後において発生した亀裂深さが１５．２ｍｍ〜１８．１ｍｍまで減少している。さらに、ＳＬにおける溶損やＭＬにおける溶湯浸透も生じていない。
【００９８】
一方、比較例５〜８の耐火物は、１４００℃における残存膨張率が負の値を示している、すなわち、残存膨張が生じない上に、Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ−Ｐ−Ｃｕ合金溶湯への浸漬試験後の耐火物において、深さ２６．９ｍｍ〜３０．５ｍｍの亀裂発生が生じている。さらに、明らかなＳＬの溶損やＭＬの溶湯浸透が生じている。
【００９９】
以上より、本発明によれば、耐食性の向上が著しいことは明白である。したがって、使用する溶解炉の形状に合わせた坩堝状もしくは円筒状等の本発明による耐火物を炉内に設置することにより、耐火物からのスラグ発生が減少し、スラグによる耐火物の溶損進行が抑えられると共に、溶湯中へのスラグの混入を抑制することが可能となり、製品中への不純物の混入および不純物に起因した特性劣化を防止することができる。
【０１００】
詳述したように、本発明はＰ、Ｓｉ、Ｂなどの耐火物との反応性が高い元素を含む鉄系合金の溶解、溶湯保持、精錬用耐火物に使用することができる。また、その他の元素を含む鉄系軟磁性材料や構造材料、機械部品材料などの合金溶解などにも使用することができる。
【０１０１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であれば成し得る各種変形、修正もまた本発明に含まれる。