(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の元素を含有することを特徴とする合金であって(割合は前記合金の質量百分率で示される)、
Cr    23〜34 %、
Ti    0.2〜5 %、
Ta    0.5〜7 %、
C    0.2〜1.2 %、
Ni    5 %未満、
Fe    3 %未満、
Si    1 ％未満、
Mn    0.5 %未満で、
残部がコバルトおよび不可避不純物で構成される合金。
【請求項２】
4質量％未満のNiを含むことを特徴とする請求項１に記載の合金。
【請求項３】
少なくとも0.2質量%の炭素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の合金。
【請求項４】
炭素に対して、金属TiおよびTaを0.9〜2の(Ti+Ta)/Cのモル比で含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合金。
【請求項５】
0.5〜4質量％のチタンを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合金。
【請求項６】
前記タンタルの含有量が1〜7 %であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合金。
【請求項７】
前記クロムの含有量が26〜32 %であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の合金。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の合金から作られる、鉱物ウールを製造するための物品。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の合金から作られる、鉱物ウールを製造するための繊維化スピナー。
【請求項１０】
内部遠心分離によって鉱物ウールを製造するためのプロセスであって、溶融鉱物材料の流を請求項９に記載の繊維化スピナーに注入し、前記スピナーの周囲バンドは、そこを通って前記溶融鉱物材料のフィラメントが逃げる多数の孔をあけられており、前記フィラメントはガスの運動によって細ってウールとなり、前記スピナー中の鉱物材料の温度が少なくとも1200℃であるプロセス。
【請求項１１】
前記溶融鉱物材料が、1130℃以上の液相温度を持つことを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、超高温で使用する金属合金、特に溶融鉱物組成物を繊維化することによって鉱物ウールを製造するため、またはより一般的には、溶融ガラスのような酸化環境において高温機械的強度を与えられたツールの製造のためのプロセスにおいて使用され得るもの、および、特に高温溶融精錬および/またはガラスもしくはその他の鉱物材料の変換のための、鉱物ウールを製造するための機械の部品のような物品を製造するための、高温で使用され得るコバルトベースの合金に関する。
【０００２】
内部遠心(internal centrifugation)プロセスと呼ばれる一つの繊維化技術は、垂直軸に関して超高速で回転する軸対称部品のアセンブリの中に、液体ガラスを落とし込むことで構成される。「スピナー」と呼ばれる一つの重要な部品は、穿孔された「バンド」と呼ばれる壁にぶつかるガラスを受け、ガラスは遠心力の影響下でそこを通って流れ、そのあらゆる部分から溶融フィラメントの形態で逃げる。バンドの外壁に沿って進む下降ガス流を生じさせるスピナーの外側の上部に位置する環状バーナーは、これらのフィラメントを下向きに歪め、それらを細くする。このようにして、フィラメントはガラスウールの形態で「固化」する。
【０００３】
スピナーは、熱的(起動および停止時の熱ショック、ならびに安定使用中の部品への熱勾配)、機械的(遠心力、およびガラスの流動に起因する侵食)および化学的(溶融ガラスならびにスピナー周りのバーナーによる高温ガスの流出による、酸化および腐食)に高度に応力を加えられる繊維化ツールである。その主な劣化のモードは、垂直壁の熱クリープ変形、水平または垂直クラックの出現、および繊維化オリフィスの侵食磨耗であり、これらは純粋かつ単純に、部品の交換を要する。それらの構成材料は、それ故に、プロセスの技術的および経済的制約に適合するために十分長い生産時間に耐えられるものでなくてはならない。この目的のために、一定の延性、クリープ耐性ならびに腐食および/または酸化耐性を与えられた材料が求められる。
【０００４】
これらのツールを製造するための種々の既知の材料は、ニッケルベースまたはコバルトベースの、カーバイドの析出によって強化された超合金である。具体的な耐火合金は、クロム、コバルト(合金のマトリクスに、向上した高温時に固有の機械的強度を与える耐火元素)およびニッケル(Coの面心立方結晶格子を安定させるため)をベースとする。
【０００５】
したがって、WO-A-99/16919は、以下の元素を合金の重量百分率で含有する、向上した高温機械的性能を持つコバルトベースの合金であって、
Cr：26〜34 %、
Ni：6〜12 %、
W：4〜8 %、
Ta：2〜4 %、
C：0.2〜0.5 %、
Fe：3 %未満、
Si：1 %未満、
Mn：0.5 %未満、
Zr：0.1 %未満で
残部がコバルトと不可避不純物で構成され、タンタル/炭素のモル比はおよそ0.4〜1である合金を開示する。
【０００６】
炭素およびタンタル含有量の選択は、Cr7C3および(Cr, W)23C6、およびタンタルカーバイドTaCの形態にある合金中で、本質的にクロムカーバイドで構成された粒間カーバイドの、密であるが不連続なネットワークを形成することを意図している。この選択は、1080℃の温度にある溶融ガラスを繊維化することを可能にする、向上した高温機械的耐性性能および酸化耐性性能の合金を与える。
【０００７】
WO 01/90429からも既知なものは、さらに高温でも使用され得るコバルトベースの合金であり、これらの合金は、粒間領域がタンタルカーバイドの析出に富んだ微細構造のおかげで、1100℃超での機械的強度と酸化耐性との間で良好な折り合いを呈する。これらのカーバイドは、超高温での粒間クリープに拮抗する機械的補強として働く一方で、他方ではそれらは、Ta2O2への酸化による酸化挙動を有し、TaCカーバイドの元々の体積を完全に充填する酸化物を形成し、攻撃性の媒体(液体ガラス、高温ガス)が粒間空間に浸透することを防ぐ。
【０００８】
より最近では、出願WO 2005/052208は、酸化性媒体中で高温時の高い機械的強度を持ち、ニッケルで安定化されたコバルトマトリクスをベースとし、クロムを含有し、カーバイド、特にチタンおよびタンタルカーバイドの析出によって補強された合金を開示している。
【０００９】
先述した特許出願中で開示された合金は、新規なガラス組成物、特に玄武岩様組成物を繊維化するための工業的条件下で使用され得、その融点はガラスウール製造プロセス中で通常使用される組成物の融点を超える。このような組成物は、本開示の後半に記載される。
【００１０】
例えば、WO 2005/052208の例6に記載された合金から作られる繊維化スピナーは、スピナーの外形に依存して1160〜1210℃の金属温度に相当するおよそ1200〜1240℃のガラス溶融温度で、比較的長期間耐えることができる。
【００１１】
しかしながら、玄武岩様ガラス繊維の工業的製造は、スピナーの機械的強度、およびそれ故に構成合金の機械的強度が、先述した繊維化温度において十分である場合にのみ、経済的に利益のあるものとなる。特に、繊維化プロセス全体において最も重要なコスト要因の一つである繊維化装置内のスピナーの寿命は、その腐食耐性と相まった合金の機械的強度がより高いほど、より長くなり得る。
【００１２】
本発明の目的は、高温機械的強度が増加し、金属が1200℃まで、あるいはそれ以上の温度であっても機能し得るさらに改良された合金を提供することであって、前記合金はこのような繊維化条件下で向上した寿命を持つ。
【００１３】
特に、本発明の1つの目的は、クロムおよび炭素も含有し、以下の元素を含むコバルトベースの合金であって(比率は合金の重量％で示される)、
Cr：23〜34 %、
Ti：0.2〜5 %、
Ta：0.5〜7 %、
C：0.2〜1.2%、
Ni：5 %未満、
Fe：3 %未満、
Si：1 %未満、
Mn：0.5 %未満で
残部がコバルトおよび不可避不純物で構成される合金である。
【００１４】
本発明による合金は、出願WO 2005/052208に記載されたTiおよびTaカーバイドを組込んだ合金(特に例6および7を参照)とは、ニッケル含有量がその刊行物に記載されたもの(例6および7の合金の場合において8.7重量％)よりも実質的に低いという点において異なる。今日まで、一定量のニッケルの存在は、コバルトマトリクスの面心立方結晶構造の熱安定性の範囲を広げるために必須であることと信じられていた(例えば、WO 2005/052208の7頁18〜21行または8頁29〜32行、ならびにWO 2001/90429の17頁25〜30行を参照)。さらに、出願WO 99/16919の合金で実施された試みは、相当量のニッケルの存在は、高温繊維化プロセスにおける使用の間にこのような合金の酸化を制限するために好ましいことを示している。
【００１５】
意外にも、あるいは予期されたことに反して、本発明の合金組成物、すなわち先に記述したものよりも遥かに低いニッケル含有量を有するものの性能は、先述した合金の性能を凌ぐと見て取れる。特に、高温繊維化プロセスの間の、本発明による合金から得られるスピナーの寿命は、まさに大幅に向上することが見て取れる。
【００１６】
読者は、本発明による利点の完全な記述および合金中に存在する微細構造について、出願WO 2005/052208を参照してもよい。これは、電子顕微鏡で観察される新規な合金の微細構造は、出願WO 2005/052208中に既に記載されたものと本質的に殆ど同一であるためである。特に、混合タンタルチタンカーバイド(Ta,Ti)Cは、向上した高温微細構造、より低い断片化および(Ta,Ti)Cのより低い疎密化を有する合金の粒界で観察される。さらに好ましいことに、TiをTaCカーバイドに添加することは、粒内クリープ耐性について非常に有用な、細かい二次(Ta,Ti)Cカーバイドがマトリクス中で自発的に析出する点のような高温に至るまで(一方で、通常は特別な熱処理によって得られる二次析出は、同じ条件下で消失する傾向がより高い)、TaCカーバイドを安定化する。この高温安定性は、これらの(Ta,Ti)Cカーバイドを特に有利なものにする。
【００１７】
炭素の原子含有量に対する合計で金属の原子含有量(Ta+Ti)を、1付近(ただし、より高くてもよい)、特におよそ0.9〜2に維持することによって、単一の硬化相(sole hardening phase)として(Ta,Ti)Cカーバイドを採用することが有利である。特に、一致はしないが僅かな違いは、生じ得る少量のさらなるカーバイド(クロムカーバイド)は全ての温度での一連の性質を害さないという意味で許容される。有利な比率の範囲は、一般に0.9〜1.5である。
【００１８】
炭素は、金属カーバイドの析出を形成するために必要とされる、合金に必須の構成要素である。特に、炭素含有量は、合金中に存在するカーバイドの量を直接的に決定する。それは所望される最低限の補強を得るために少なくとも0.2重量％、好ましくは0.6重量％であるが、合金が硬化して、あまりに高密度の補強のために機械加工が困難になることを避けるために、最大で1.2重量％に制限することが好ましい。このような含有量での合金の延性の欠如は、与えられた変形(例えば熱起源の変形)が破断することなく受容されることを妨げ、かつ、亀裂伝播に対する十分な耐性を損なう。
【００１９】
先述したように、クロムはマトリクスに固有の機械的強度に貢献し、ここでクロムは固溶体中に部分的に存在するか、あるいは、粒内クリープ耐性を与える粒子内で微細な分散を伴う本質的にCr23C6型のカーバイドの形態にあるか、または粒子が互いに滑ることを防止し、このようにして合金の粒間強化に貢献する、粒界に存在するCr7C3またはCr23C6型のカーバイドの形態にある。クロムは、酸化媒体に暴露される表面上に保護層を形成する酸化クロムの前駆体として、腐食耐性に貢献する。この保護層を形成し、かつ維持するために、最低限の量のクロムが必要とされる。しかしながら、あまりに高いクロム含有量は、応力下での高すぎる剛性と低すぎる延性をもたらし、高温下での制約に適合しないので、高温での機械的強度と靭性の両方に有害である。
【００２０】
一般に、使用され得る本発明による合金のクロム含有量は、23〜34重量％、好ましくはおよそ26〜32重量％、有利にはおよそ27〜30重量％であり得る。
【００２１】
コバルトと共に固溶体の形態で合金中に存在するニッケルは、合金の重量の5 %未満の量で存在する。好ましくは、合金中に存在するニッケルの量は、合金の重量の4 %未満、あるいは3 %未満、あるいは2 %未満である。合金の重量の1 %未満であると、その閾値未満では、Niは不可避不純物の形態でしか存在せず、これまで観察されなかった秀逸なスピナーの寿命が得られている。「不可避不純物」という用語は、本発明の文脈の中で、ニッケルが合金の組成中に意図的に存在するわけではないが、合金の主な成分の少なくとも1つの中に(または前記主な成分についての前駆体の少なくとも1つの中に)含まれる不純物から導入されることを意味すると理解される。
【００２２】
より一般的には、出願人によって実行された試みは、ニッケルが不可避不純物の形態で少なくとも0.3重量％、通常は少なくとも0.5重量％、あるいは少なくとも0.7重量％の量で実質的に常に存在する。合金中の0.3重量％未満のニッケル含有量は本発明の範囲内にもあると考えられるはずであるが、このような純度をもたらすコストは、このようにして合金のコストをあまりに高くし、繊維化プロセスを商業的に実行不可能なものにするであろう。
【００２３】
チタンは、タンタルよりも標準的で安価な元素であるので、それ故に、合金の最終コストに与える悪影響が少ない。この元素が軽量であるという事実も、一つの利点であろう。
【００２４】
合金の重量の0.2〜5 %のチタン最小量は、確かにfccコバルトマトリクス中でのチタンの溶解性の理由で、十分な量のTiCカーバイドを製造するために好ましいであろう。およそ0.5〜4 %、特に0.6〜3 %のチタン含有量が有利であろう。最良の結果は、0.8〜2 %のTi含有量を持つ合金について得られている。
【００２５】
出願WO 2005/052208に記載された合金と比較して、混合タンタルチタンカーバイドを含有する本発明による合金は、以下に記載するように遥かに良好な高温安定性を呈する。
【００２６】
合金中に存在するタンタルは、コバルトマトリクス中の固溶体中に部分的に存在し、ここでこの重原子は結晶格子を局所的に歪め、材料が機械的負荷のもとにある際の転移の動きを遅らせるか、または妨げ、このようにしてマトリクスの固有強度に貢献する。本発明による、Tiを伴う混合カーバイドの形成を可能にする最小のタンタル含有量は、およそ0.5 %、好ましくはおよそ1 %、非常に好ましくはおよそ1.5 %、あるいは2 %である。タンタル含有量の上限は、およそ7 %まで選択され得る。タンタル含有量は、好ましくはおよそ2〜6 %、特に1.5〜5 %である。タンタル含有量は、非常に好ましくは5 %、または4.5 %あるいは4 %未満、有利には3 %付近である。少量のタンタルは2つの利点、すなわち合金の総コストを実質的に減じ、この合金の製造を容易にするという利点を持つ。タンタルの含有量が高いほど合金は硬くなり、すなわち、より成形が困難となる。
【００２７】
合金は、微量の、または不可避不純物として存在する他の元素を含み得る。一般に、合金は、
-  前記合金の溶融精錬および鋳込みの間の溶融金属のための脱酸素剤として、1重量％未満の量のケイ素と、
-  同様に脱酸素剤として、0.5重量％未満の量のマグネシウムと、
-  可能ならば材料の性能を損なうことのない3重量％まで、好ましくは2重量％以下、もしくは例えば1重量％以下の鉄と、
-  有利には前記合金の組成の1重量％未満を示す、合金の必須構成成分に不純物として導入される累積量の他の元素(「不可避不純物」)と
を含む。
【００２８】
本発明による合金は、好ましくはCe、La、B、Y、Dy、Reおよび他の希土類を含まない。
【００２９】
高度に反応性がある元素を含有する、本発明により使用され得る合金は、特に少なくとも部分的にイナート雰囲気中での誘導溶融による鋳込みによって、および砂型鋳込みによって成形され得る。
【００３０】
鋳込みの後に、任意で、繊維化温度を超え得る温度での熱処理が続いてもよい。
【００３１】
本発明の目的は、本発明の主題として、先に記載した合金を用いた鋳込みによって物品を製造するプロセスでもある。
【００３２】
本プロセスは、鋳込みの後および/または熱処理の後もしくはその間に、例えば空冷による、特に周囲温度まで戻すことによる少なくとも1つの冷却工程を含み得る。
【００３３】
本発明による合金は、高温で機械的応力に曝されるか、および/または酸化もしくは腐食環境中での動作を要求される全ての種類の部品を製造するために使用され得る。本発明の目的は、本発明による合金から、特に鋳込みによって作られるこのような物品でもある。
【００３４】
このような出願において、特に、高温溶融精錬またはガラスの変換のために使用され得る物品、例えば鉱物ウールの製造のための繊維化スピナーの製造について言及なされ得る。
【００３５】
本発明の他の目的は、それ故に、内部遠心分離によって鉱物ウールを製造するためのプロセスであって、ここで、溶融鉱物材料の流が繊維化スピナー中に注入され、その周囲のバンドは、そこを通って溶融鉱物材料が逃げることができる多数の孔があけられており、前記フィラメントはその後、ガスの運動により細ってウールになり、前記スピナー中の前記鉱物材料の温度は少なくとも1200℃であり、前記繊維化スピナーは先に定義された合金で作られるプロセスである。
【００３６】
本発明による合金は、それ故に、およそ1130℃以上、例えば1130〜1200℃、特に1170℃以上の液相温度Tliqを持つ、ガラスまたは同様の溶融鉱物組成物の繊維化を可能にする。
【００３７】
一般に、これらの溶融鉱物組成物は、TliqからTlog2.5の間の温度範囲内で繊維化され得、ここで、Tlog2.5は前記溶融組成物が102.5ポアズ (dPa.s)の粘度を持つ際の、典型的におよそ1200℃以上、例えば1240〜1250℃以上の温度である。
【００３８】
これらの鉱物組成物のうちで、十分な量の鉄を含有する、繊維化部品の構成金属に対してより腐食性が低い組成を有することが好ましいであろう。
【００３９】
したがって、本発明によるプロセスは、特に、表面上に形成されたCr2O3酸化物保護層を修復するか、または再構成することが可能な、クロムに対して酸化性である鉱物材料の組成物が有利に使用される。この点で、(FeO)/(FeO+Fe2O3)で表される二価と三価の酸化状態のモル比が、およそ0.1〜0.3、特に0.15〜0.20である、本質的に三価鉄の形態にある(酸化物Fe2O3)鉄を含有する組成物を使用することが好ましいであろう。
【００４０】
有利には、前記鉱物組成物は、少なくとも3 %、好ましくは少なくとも4〜12 %、特に少なくとも5 %の鉄酸化物(通常、等価なFe2O3の形態で表現される全ての鉄含有量に相当する「全鉄(total iron)」と呼ばれる量)によって高速で酸化クロムを再構成可能な、高い鉄含有量を有する。上記のレドックス範囲内で、これは三価鉄Fe2O3単独で少なくとも2.7 %、好ましくは少なくとも3.6 %の含有量に相当する。
【００４１】
特にWO-99/56525からこのような組成物が既知であり、有利には以下の構成成分を含む：
SiO2    38〜52 %、好ましくは40〜48 %、
Al2O3    17〜23 %、
SiO2+Al2O3    56〜75%、好ましくは62〜72 %、
RO (CaO+MgO)    9〜26 %、好ましくは12〜25 %、
MgO    4〜20 %、好ましくは7〜16 %、
MgO/CaO    ≧0.8、好ましくは≧1.0または≧1.15、
R2O (Na2O+K2O)    ≧2 %、
P2O5    0〜5 %、
全鉄(Fe2O3)≧1.7 %、好ましくは≧2 %、
B2O3    0〜5 %、
MnO    0〜4 %、
TiO2    0〜3 %。
【００４２】
WO-00/17117から既知な他の組成物は、本発明によるプロセスに特に適切であることがわかる。
【００４３】
それらは、以下の重量百分率の含有量であることを特徴とする：
SiO2    39〜55 %、好ましくは40〜52 %、
Al2O3    16〜27 %、好ましくは16〜25 %、
CaO    3〜35 %、好ましくは10〜25 %、
MgO    0〜15 %、好ましくは0〜10 %、
Na2O    0〜15 %、好ましくは6〜12 %、
K2O    0〜15 %、好ましくは3〜12 %、
R2O (Na2O+K2O)    10〜17 %、好ましくは12〜17 %、
P2O5    0〜3 %、好ましくは0〜2 %、
全鉄(Fe2O3)    0〜15 %、好ましくは4〜12 %、
B2O3    0〜8 %、好ましくは0〜4 %、
TiO2    0〜3 %、
(MgOは0〜5 %、特にR2O≦13.0 %の場合は0〜2 %である)。
【００４４】
一つの態様によれば、組成物は5〜12 %、特に5〜8 %の酸化鉄含有量を有する。これは、鉱物ウールブランケットの耐火性を獲得することを可能にする。
【００４５】
本発明は、主に鉱物ウールの製造の文脈内で記載されているが、一般には炉の部品または付属品、ブッシング、もしくはフィーダーを製造するため、特に繊維ガラス(ヤーンまたはストランド)および包装ガラスを製造するために、ガラス産業に適用され得る。
【００４６】
ガラス産業以外では、本発明は、これらが酸化環境および/または腐食環境下、特に高温下で高い機械的強度を持つことが必要な場合に非常に多種多様な物品の製造に適用され得る。
【００４７】
一般に、これらの合金は、高温(1200℃超)の熱処理炉、熱交換器または化学工業における反応器の操作または動作のための、耐火合金で作られた任意のタイプの固定部品または可動部品を製造するために使用され得る。したがって、それらは例えば、高温ファンブレード、焼成支持体(firing support)、炉内仕込み装置などのために使用され得る。それらは、高温の酸化雰囲気中で動作することを意図した任意のタイプの耐熱要素を製造するために、および陸上、海上または空中輸送手段のエンジン中で、または例えば発電所のような、乗り物を含まないその他の用途で使用されるタービン構成部品を製造するためにも使用され得る。
【００４８】
したがって、本発明の目的は、少なくとも1200℃の温度下の酸化雰囲気中での、先に定義された合金で作られた物品の使用である。
【００４９】
以下の、本発明による組成物または本発明による繊維化スピナーのための加工条件の非限定的な例は、本発明の利点を説明する。
【００５０】
例１
イナート雰囲気中(特に、アルゴン)での誘導溶融の技術を用いて、以下の組成の溶融仕込みを調製し、その後、単純に砂型に鋳込むことによって成形した：
Cr    27.83 %、
Ni    1.33 %、
C    0.36 %、
Ta    3.08 %、
Ti    1.34 %、
Fe    2.00 %、
Mn    ＜0.5 %、
Si    ＜0.3 %、
Zr    ＜0.1 %、
他の不純物の合計は＜1 %であり、
残部はコバルトで構成される。
【００５１】
鋳込みの後、1200℃で2時間の液相、および1000℃で10時間の二次カーバイドの析出相を含む熱処理が続き、これら各々の温度を空冷工程の終わりに周囲温度未満に至るまで保持する。
【００５２】
このようにして、通常の形状の400 mm径の繊維化スピナーが製造された。
【００５３】
例２
同じ特徴を持つ第2の400 mm径の繊維化スピナーは、以下の組成の溶融仕込みから、例1と同一の製造プロセスを用いて調製された：
Cr    28.84 %
Ni    0.78 %
C    0.41 %
Ta    2.95 %
Ti    1.21 %
Fe    0.66 %
Mn    ＜0.5 %
Si    ＜0.3 %
Zr    ＜0.1 %
他の不純物の合計は＜1 %であり、
残部はコバルトで構成される。
【００５４】
例２(比較例)
比較のために、先のものに特徴的なそれらの形状と同一な2つの400 mm径のスピナーを、上記例１および２と同じ条件下であるが、WO 2005/052208の例6による合金、すなわち、
Cr    28.3 %、
Ni    8.7 %、
C    0.4 %、
Ta    3.0 %、
Ti    1.5 %、
Fe    ＜2 %、
Mn    ＜0.5 %、
Si    ＜0.3 %、
Zr    ＜0.1 %、
他の不純物の合計は＜1 %であり、
残部はコバルトで構成される合金から得た。
【００５５】
このようにした作られたスピナーの性能を、ガラスウール繊維化用途で評価した。より正確には、スピナーを、以下の玄武岩様ガラス組成物を繊維化するための工業ライン上に配置した。
【表１Ａ】
0005461418.tif 000002
【００５６】
これは、高いイオン含有量および0.15のレドックス値により、通常のガラスと比較して相対的に酸化性のガラスである。その液相温度は1140℃である。
【００５７】
スピナーは、停止するまで、一日あたり10トンおよび12.5トンの2つの異なる産出量で使用され、停止の決定は、目に見える損傷で示されるようにスピナーが破壊されるか、または製造される繊維の品質が悪化したことを理由としてなされる。
【００５８】
産出量の変化はさておき、繊維化の条件はスピナー毎に同一に維持された：スピナーに入る鉱物組成物の温度はおよそ1200〜1240℃であり、スピナーの外形沿いの金属の温度は1160〜1210℃であった。
【００５９】
スピナーの寿命を、それらの操作条件の関数として表１に与える。この表において、明確性のため、および迅速な比較を容易にするために、本発明によるスピナー(例１および２)について得られた寿命は、同一の産出量条件下で参照スピナー(例３)について得られた寿命と対応させている。
【表１】
0005461418.tif 000003
【００６０】
表１は、本発明によるスピナーが、比較の動作条件下で、常により長い寿命を持つことを示す。
【００６１】
上記繊維化プロセスにおいて使用された後のスピナーの構成合金の固相温度は、その後、通常のDTA(示唆熱分析)を用いて測定された。
【００６２】
「固相温度」という用語は、本明細書内で平衡状態での合金の融点を意味すると理解される。異なる分析方法が原因で、表２に与えられた固相温度について得られる値がWO 2005/052208において先に得られた値と僅かに異なることに留意すべきである。しかしながら、本発明による合金と参照の合金との間の融点の相対差異は、使用される方法に関係が無い。
【００６３】
結果を表２に与える。
【表２】
0005461418.tif 000004
【００６４】
この表は、本発明による合金の固相温度が、全ての場合において先行技術の合金のものよりもおよそ10℃超高く、これはより高い耐火性に反映されていることを示す。繊維化プロセスにおけるスピナーの動作温度と、スピナーの構成合金の融点との間が比較的近いので、このような向上は極めて重要であり、それだけで本発明の合金において観察される優れた高温機械的強度性能を証明することができた。
【００６５】
本発明による例１および先行技術による例３の合金の高温機械的強度性能は、1250℃下、31 MPaの負荷で200時間の三点曲げで実行される、クリープ耐性試験において測定された。試験は、各合金について、幅30 mm厚さ3 mm寸法の一連の平行六面体試験片で実施され、37 mm隔てられた支持体の間の中間点に負荷が適用された。結果を表３に与える。この表は、各合金について得られた三点曲げクリープ曲線の傾斜を示し、当該傾斜は試験片のクリープ変形速度(μm/h)を示す。
【００６６】
表３は、各合金について得られた全ての結果を要約し、全ての一連の試験片上で観察される平均クリープ速度、ならびにその最大値および最小値を与える。
【表３】
0005461418.tif 000005
【００６７】
表３に与えられたデータと比較することによって、本発明による合金は顕著に向上した高温での応力クリープ耐性を持つことがわかるであろう。本発明の合金の固相温度の上昇と共に、このクリープ耐性についての向上は、先述したような玄武岩様ガラスを繊維化するための工業ライン上で使用される場合、本発明による合金から作られたスピナーの寿命の増大をもたらす。