(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形体生成用の耐火性バッチまたは耐火性材料であって、
少なくとも１種類の耐火性金属酸化物と；
樹脂またはピッチを含むバインダーと；
少なくとも１種類の炭素担体と；
延性溶融スパン繊維であるステンレス鋼よりなる補強繊維と；を含んでおり、
前記成形体の使用温度において、前記延性溶融スパン繊維よりなる前記補強繊維には、前記耐火性金属酸化物の被膜が形成され、前記耐火性バッチまたは前記耐火性材料がプレスされて成形体が形成された際、前記補強繊維が圧縮エネルギーまたは変形エネルギーをほとんど蓄積せず、その結果、残留応力によって前記補強繊維が元の形状に戻ろうとする力が前記補強繊維に発生することがないことを特徴とする耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２】
前記耐火性金属酸化物は、主として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含んでいることを特徴とする請求項１記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項３】
前記耐火性金属酸化物は、９７％以上の純度の天然酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼結物か、あるいは、９７％以上の純度の合成酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼結物であることを特徴とする請求項１または２記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項４】
前記耐火性金属酸化物は、主として、ドロマイトを含んでいることを特徴とする請求項１記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項５】
前記耐火性金属酸化物は、天然ドロマイトの焼結物か、あるいは、合成ドロマイトの焼結物であることを特徴とする請求項４記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項６】
前記耐火性金属酸化物は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であることを特徴とする請求項１記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項７】
前記耐火性金属酸化物は、板状のアルミナであることを特徴とする請求項６記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項８】
前記バインダーは、１種類の成分からなる合成樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項９】
前記バインダーは、２種類の成分からなる合成樹脂を含んでいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１０】
前記バインダーは、ピッチを含んでいることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１１】
前記耐火性バッチまたは耐火性材料は、前記ピッチ用の架橋剤を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１２】
前記耐火性バッチまたは耐火性材料は、酸化防止剤をさらに含み、
前記酸化防止剤は、金属製の酸化防止剤であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１３】
前記金属製の酸化防止剤は、シリコン、アルミニウム及びマグネシウムのうちのいずれか１つであるか、あるいは、シリコン、アルミニウム及びマグネシウムのうちのいずれかの組み合わせであることを特徴とする請求項１２記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１４】
前記耐火性金属酸化物の粒径は、０〜１０ｍｍの範囲で分布していることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１５】
前記耐火性バッチまたは前記耐火性材料における前記耐火性金属酸化物の含有量は、７０〜１００重量％であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１６】
前記バインダーは、レゾール樹脂および／またはノボラック樹脂であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１７】
前記合成樹脂の含有量は、１〜５重量％であることを特徴とする請求項８に記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１８】
前記ピッチの含有量は、１〜５重量％であることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項１９】
前記炭素担体の含有量は、３０重量％以下であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２０】
前記金属製の酸化防止剤の含有量は、０〜１０重量％であることを特徴とする請求項１２に記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２１】
前記補強繊維は、溶融オーバーフロープロセスを利用して生成されたステンレス鋼の繊維を含んでいることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２２】
前記補強繊維は、溶融抽出プロセスを利用して生成されたステンレス鋼の繊維を含んでいることを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２３】
前記補強繊維は、５〜２５０μｍの直径を有しているとともに、４〜１００ｍｍの長さを有していることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２４】
前記繊維は、略鎌状の断面または略三日月状の断面を有していることを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２５】
前記繊維は、クロム系ステンレス鋼および／またはクロムニッケル系ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１ないし２４のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２６】
前記耐火性バッチまたは耐火性材料は、溶融オーバーフロープロセスを利用して生成された繊維を、３重量％まで含んでいることを特徴とする請求項１ないし２５のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２７】
前記耐火性バッチまたは耐火性材料は、溶融抽出プロセスを利用して生成された繊維を、５重量％まで含んでいることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料。
【請求項２８】
成形体であって、
当該成形体は、請求項１ないし２７のいずれかに記載の耐火性バッチまたは耐火性材料で構成され、
前記成形体は、その使用温度において、前記ステンレス鋼の補強繊維を含んでおり、該ステンレス鋼の補強繊維の表面には、前記耐火性バッチまたは耐火性材料に含まれる前記耐火性金属酸化物の被膜または堆積物が堆積しており、
一旦前記被膜が形成されると、冷却されても該被膜が保持されることを特徴とする成形体。
【請求項２９】
前記成形体は、ライニングを備えた転炉、鋳鋼用取鍋、冶金プロセス用の取鍋、その他鉄鋼加工処理用の装置に用いられることを特徴とする請求項２８に記載の成形体。
【請求項３０】
請求項２８に記載の成形体を生成するための成形体の製造方法において、
前記耐火性金属酸化物の構成物を、複数のフラクションに分級し、
前記複数のフラクションから、所望の粒径範囲を揃え、
前記ステンレス鋼の補強繊維を、均一な混合物が得られるまで、前記複数のフラクションのうちの１部または複数部に分級された前記耐火性金属酸化物の構成物と混合するか、あるいは、前記複数のフラクションに分級された前記耐火性金属酸化物の構成物のすべてと混合し、
得られた前記ステンレス鋼の補強繊維と前記耐火性金属酸化物との混合物に対して、乾燥した前記炭素担体を混合し、
前記耐火性金属酸化物、前記ステンレス鋼の補強繊維、および前記乾燥炭素担体の混合物に対して、１種類または２種類の構成成分を含む合成樹脂を混合し、
得られた混合物をプレスして成形体を形成し、
その後、該成形体に対して、１２０〜２００℃で、硬化処理を施すことを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項３１】
請求項２８に記載の成形体を生成するための成形体の製造方法において、
前記耐火性金属酸化物の構成物を、複数のフラクションに分級し、
前記複数のフラクションから、所望の粒径範囲を揃え、
前記ステンレス鋼の補強繊維を、均一な混合物が得られるまで、前記複数のフラクションのうちの１部または複数部に分級された前記耐火性金属酸化物の構成物と混合するか、あるいは、前記複数のフラクションに分級された前記耐火性金属酸化物の構成物のすべてと混合し、
得られた前記ステンレス鋼の補強繊維と前記耐火性金属酸化物との混合物に対して、乾燥した前記炭素担体を混合し、
加熱可能な混合機内のピッチに対して、前記耐火性金属酸化物と前記ステンレス鋼の補強繊維と前記乾燥炭素担体の混合物を添加し、
これらの混合物全体を均質化し、
前記ピッチ用の架橋剤を前記混合物に添加し、
前記混合物をプレスして成形体を形成し、
その後、前記架橋剤によりピッチが架橋するまで、前記成形体に対して、２００〜３００℃で、ベーキング処理を行うことを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項３２】
前記ステンレス鋼の繊維は、残っている前記フランクションに分級された前記耐火性金属酸化物の構成物とさらに混合されることを特徴とする請求項３０または３１に記載の成形体の製造方法。
【請求項３３】
前記１種類または２種類の構成成分を含む合成樹脂と、酸化防止剤を含む補助剤とが、前記耐火性金属酸化物と、前記ステンレス鋼の補強繊維と、前記乾燥炭素担体との前記混合物に混合されることを特徴とする請求項３０に記載の成形体の製造方法。
【請求項３４】
前記耐火性金属酸化物と、前記ステンレス鋼の補強繊維と、前記乾燥炭素担体と、酸化防止剤を含む補助成分との混合物が、前記ピッチに混合されることを特徴とする請求項３１に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッチ（英：batch  ／  独：gemenge）、特に、請求項１に記載されたような耐火性成形体（refractory shaped body）の製造に用いられるバッチに関する。また、本発明は、請求項２９に記載されたような成形体に関し、さらに、請求項３１に記載されたような成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄や鋼の製造業においては、反応容器及び輸送容器が、耐火性材料（耐火物／refractory material）か、あるいは、ラミング耐火物（ramming compounds）でレンガ張り（brick-lined）される。この種の容器は、具体的には、銑鉄から粗鋼が得られるベーシックな酸素炉や、下部吹き込み転炉などの転炉（converters）である。また、二次的な冶金プロセス（鋼精製）のための鋳鋼用取鍋や処理用取鍋、さらには、鋼鋳造システムの下流ユニットにも同様の耐火張り（耐火ライニング）が設けられている。
【０００３】
この場合、鋼鋳造用取鍋は、例えば、アルミナを多く含有するもので内張りされることが可能であり、また、ＭｇＯやドロマイトをベースとするアルカリ性のライニングを備えることが可能である。
【０００４】
特に、転炉や鋼製取鍋においては、炭素担体を多く含有する耐火性材料からなるライニングが、一般的に使用される。この炭素担体は、合成樹脂状のものであってもよく（いかなるタイプの合成樹脂でも可）、また、タールやピッチや黒鉛でもよく、さらに、これらの混合物であってもよい。
【０００５】
炭素担体による作用は多岐にわたるが、特に重要な機能は、表面の湿潤性を低くし、且つ開いた孔を閉じることによって、成形体のスラグ化を最小に留めることにある。
【０００６】
この種の耐火性成形体は、使用する過程において、様々な処理、操作によって損耗する。
【０００７】
損耗が生ずるメカニズムの一つとしては、スラグが含侵した成形体の比較的薄い表面層が、溶解、摩擦、及びスポーリングによって、損耗しきってしまうことにある。このメカニズムは、熱化学的損耗（thermochemical wear）として知られている。
【０００８】
また、他のメカニズムとしては、過度の熱機械的応力に起因する未変化レンガ領域のスポーリングの結果として生ずる加工熱的損耗があり、これは、熱機械的損耗（thermomechanical wear）として知られている。
【０００９】
さらに、炭素を含有する成形体も、加熱側における層の脱炭の結果として、損耗する。
ＭｇＯは、もっとも頻繁に使用されている耐火性原料である。
【００１０】
ＭｇＯをベースとする成形体は、一般に、高い耐火性と、スラグ（特に高アルカリ性スラグ）に対する優れた耐性とによって特徴付けられる。例えば、ＭｇＯをベースとする成形体は、熱化学的応力に対して、優れた効果を発揮する。一方、このような成形体の欠点は（これは、具体的には、熱衝撃の挙動との関係で述べることもできる）、ＭｇＯの熱膨張係数が比較的高いことであり、また、その弾性係数が高いことである。さらに、ＭｇＯは、比較的高い熱伝導率を持っている。
【００１１】
炭素担体を多く含有する耐火性成形体または耐火性バッチ（すなわち、スラグインヒビター（slug inhibitor））としては、具体的には、ピッチ結合成形体（pitch-bonded shaped bodies）が知られており、特に、マグネサイトをベースとするものが知られている。このようなマグネサイトのレンガ（マグネシアレンガ）や、この代わりとなるドロマイトのレンガは、タールまたはピッチ結合を使って生成される。
【００１２】
ピッチ含有バインダを用いるためには、まず、粗砕マグネサイト焼結混合物（coarse-grained magnesite sinter mixtures）を、サイロにおいて、なるべく早く約１００℃以上に予熱する。そして、予熱された粗砕マグネサイト焼結混合物に対して、ピッチ及び任意の炭素添加物、さらに必要に応じて架橋物質を、加熱可能な攪拌機内で（高温状態で）混和する。そして、プレス処理で成形体を形成した後、これらを、ベーキング炉（tempering furnace）において約３００℃で熱処理する。ベーキング処理（tempering）によって、レンガの強度が増し、さらに、揮発性が高い炭化水素の放出によるスポーリングに対する（特に、転炉の加熱段階における）感受性が著しく減少する。なお、この種のバッチにおいては、用いる原料は、とりわけ、酸化鉄およびケイ酸塩の含有量ができる限り少量であることが必要であって、さらに、高焼結密度を有しているとともに大きな結晶（ペリクレース）を有していることが必要である。
【００１３】
炭素含有量を増加させるとともに熱伝導率を大きくして、それによって、熱が（特に水冷された外壁側へ）急速に放散され得るようにするために、耐火性原料を黒鉛と混合するとともに、該耐火性原料に樹脂またはピッチ結合を与えることは知られている。
【００１４】
また、セラミック結合で生成されるのではなく、結合タール（bonding tar）だけで生成される成形体（すなわち未焼成の成形体）が知られている。また、耐火性酸化物成分（例えば、マグネサイト）に加えて、板状の黒鉛（graphite platelets）による連続結合を含む成形体が開発された。さらに、すす状の炭素を用いた成形体の開発も行われ、その結果、より長い寿命を有する成形体を提供することも可能になった。また、比較的大量の黒鉛を用いる場合には、合成樹脂（レゾール樹脂、ノボラック樹脂）が、この種の成形体のバインダとして特に適していることが明らかになった。
【００１５】
そのため、耐化学性（耐薬品性）との関係で、耐火性酸化物の利点と黒鉛の利点とを組合わせる試みが行われた。この試みは、タール結合の焼成ドロマイトレンガや、タール結合の焼成マグネサイトレンガに対して行われた。また、ピッチ結合の２成分レンガや、樹脂結合の２成分レンガに対しても行われた。
【００１６】
一般に、樹脂結合及び黒鉛を有する成形体は、冷却状態で成分の混合を行い、これらの混合物を高圧下で成形した後、さらに、これらを約２００℃で硬化（hardening）することによって生成される。ここで、硬化のメカニズムは、１成分樹脂（レゾール樹脂）、および硬化剤を有する２成分樹脂（ノボラック樹脂）のうちのいずれが使用されるかによって左右される。
【００１７】
樹脂の含有量は、通常、２〜５％程度である。また、黒鉛の含有量は、７〜２０％程度とすることが可能であり、通常は約１５％である。
【００１８】
炭素含有レンガの有効性を改善するために、抗酸化剤を（特に、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ等の金属製の抗酸化剤（酸化防止剤））を添加することも可能である。
【００１９】
転炉の操作中においては、鋼屑が銑鉄に加えられて、溶融される。この鋼屑は、転炉に投入されると該転炉の中に落下するので、操作中の転炉には負荷がかかる。特に、耐火ライニングには、直接的な衝撃によって過大な負荷がかかる。また、急冷後の加熱（あるいは再加熱）による温度変化によって生じた応力によって、機械的損耗が生じる可能性がある。この損耗の存在は、スポーリングによって認められる。さらに、損耗は、強い流れの領域、例えば、銑鉄衝撃ポイント（すなわち、キャスティングジェット（casting jet）の衝撃領域や、及びノズル内領域）における浸食によって生ずる。
【００２０】
また、その他の鋼製造分野や鋼処理分野においても、耐火ライニングはかなり損耗している（例えば、冶金取鍋におけるキャスティングジェット衝撃領域）。上述した各設備の有効寿命は、実質的には、上述した基本となる衝撃領域における損耗によって決定される。
【００２１】
このような耐火ライニング（特に、耐火性成形体の機械的耐性）を改善する目的で、ドイツ特許出願（DE196 43 111 A1）には、生成過程において成形体に補強体を導入することが提案されており、このような補強体によって、成形体の衝撃負荷に対する抵抗性をより向上させることが可能になっている。この補強体には、具体的には、高耐火性を備えた鋼材からなるワイヤ材が含まれている。また、所定のＺ形状の補強材が、一実施態様として提案されている。
【００２２】
この種のスチールワイヤや、成形体に組み込まれたスチールウール（steel wool）状のスチール繊維の強度について試験したところ、上述したような機械的性能の改善は達成され得ないということが分かった。
【００２３】
また、複数本のスチールワイヤと混合した材料は、所望の圧縮レベルまで（あるいは、要求される圧縮レベルまで）圧縮することはできない。一方、加圧によって（特にスチールウールを用いた場合には）望ましくない圧縮層が形成され、さらに、不均一性が早ければ混合中に認められる。鋼製の補強部材（スチール補強材）は、加圧操作中にレンガ内で実質的に弾性変形する延伸スチールワイヤ（drawn steel wire）である。すなわち、変形エネルギーが延伸スチールワイヤに蓄積されるようになっており、それによって、加圧後に、該延伸スチールワイヤの復元力によって、レンガが再び外方へ変形する（すなわち、元の形状（加圧前の形状）に戻ろうとする）。
【００２４】
したがって、レンガ材料を満足行くように圧縮することもできないし、また、十分な寸法精度を有する成形体を得ることもできない。また、これに伴って、最終成形体に、適当な圧粉体強さを付与することもできない。さらに、この種の最終成形体は、安全に扱うことができない。その理由は、圧縮後の復元力によってワイヤ部材が成形材料の表面から突き出てしまうので、それによって、成形体を取り扱う者を傷つける危険性があるからである。
【００２５】
さらに、スチール製の補強材は使用中に溶解し始めてしまう。スチール部材を備えた使用後の成形体に対する試験によれば、スチールワイヤが完全に溶解しており、しかも、溶融した材料がレンガの微細構造中に（特に、粒子境界面沿いや、隙間の中に）細かく分散していた。この結果から、たとえ短期間の使用であっても、使用後においては、スチールワイヤは、もはや凝集部材（cohesive elements）としては存在していないことが分かった。従って、もしレンガにおいて用いられることがあるとしても、この種のスチールワイヤや繊維は、おそらく、粉体状態におけるレンガの強度改善に貢献する可能性があるぐらいである。つまり、成形体がある一定の閾値温度を超えるか、あるいは、成形体が実際に使用されてしまうと、もはやスチール繊維は有効に作用することができないのである。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、特に成形体生成用の耐火性バッチであって、補強材を含み、前記成形体の目的に合った高い圧粉体強度を有し、耐損耗性（特に、衝撃やショックによる負荷に起因する損耗に対する抵抗性）を備え、さらに、耐熱衝撃性を有する耐火性バッチを提供することにある。
【００２７】
また、本発明の他の目的は、前記耐火性バッチを用いて製造される成形体を提供することにある。
【００２８】
さらに、本発明の他の目的は、前記成形体を製造するための製造方法を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的は、下記（１）〜（３６）に記載の本発明によって達成される。
【００３０】
（１）耐火性バッチまたは耐火性材料、特に成形体生成用の耐火性バッチまたは耐火性材料であって、
少なくとも１種類の耐火性金属酸化物と；
樹脂やピッチなどのバインダーと；
必要に応じて酸化防止剤と；
少なくとも１種類の炭素担体と；
ステンレス鋼よりなる補強繊維と；を含んでおり、
使用温度において、前記補強繊維には、前記耐火性金属酸化物の被膜が形成されるようになっていることを特徴とする耐火性バッチまたは耐火性材料。
【００３１】
（２）前記耐火性金属酸化物は、主として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含んでいることを特徴する上記（１）記載のバッチ。
【００３２】
（３）前記耐火性金属酸化物は、高純度の天然酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼結物か、あるいは、高純度の合成酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の焼結物であることを特徴する上記（１）又は（２）記載のバッチ。
【００３３】
（４）前記耐火性金属酸化物は、主として、ドロマイトを含んでいることを特徴する上記（１）記載のバッチ。
【００３４】
（５）前記耐火性金属酸化物は、天然ドロマイトの焼結物か、あるいは、合成ドロマイトの焼結物であることを特徴する上記（４）記載のバッチ。
【００３５】
（６）前記耐火性金属酸化物は、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）であることを特徴する上記（１）記載のバッチ。
【００３６】
（７）前記耐火性金属酸化物は、板状のアルミナであることを特徴する上記（６）記載のバッチ。
【００３７】
（８）前記バインダーは、１種類の成分からなる合成樹脂を含んでいることを特徴する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のバッチ。
【００３８】
（９）前記バインダーは、２種類の成分からなる合成樹脂を含んでいることを特徴する上記（１）ないし（７）のいずれかに記載のバッチ。
【００３９】
（１０）前記バインダーは、ピッチを含んでいることを特徴する上記（１）ないし（９）のいずれかに記載のバッチ。
【００４０】
（１１）前記バッチは、前記ピッチ用の架橋試薬を含んでいることを特徴する上記（１０）記載のバッチ。
【００４１】
（１２）前記酸化防止剤は、金属製の酸化防止剤であることを特徴する上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載のバッチ。
【００４２】
（１３）前記金属製の酸化防止剤は、シリコン、アルミニウム及びマグネシウムのうちのいずれか１つであるか、あるいは、シリコン、アルミニウム及びマグネシウムのうちのいずれかの組み合わせであることを特徴する上記（１２）記載のバッチ。
【００４３】
（１４）前記耐火性金属酸化物の粒径は、ほぼ０〜１０ｍｍであることを特徴する上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載のバッチ。
【００４４】
（１５）前記耐火性金属酸化物の粒径は、ほぼ０〜１０ｍｍの範囲で分布していることを特徴する上記（１）ないし（１４）のいずれかに記載のバッチ。
【００４５】
（１６）前記バッチにおける前記耐火性金属酸化物の含有量は、ほぼ７０〜１００重量％であることを特徴する上記（１）ないし（１５）のいずれかに記載のバッチ。
【００４６】
（１７）前記バインダーは、レゾール樹脂および／またはノボラック樹脂であることを特徴する上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載のバッチ。
【００４７】
（１８）前記合成樹脂の含有量は、ほぼ１〜５重量％であることを特徴する上記（１）ないし（１７）のいずれかに記載のバッチ。
【００４８】
（１９）前記ピッチの含有量は、ほぼ１〜５重量％であることを特徴する上記（１）ないし（１８）のいずれかに記載のバッチ。
【００４９】
（２０）前記炭素担体の含有量は、ほぼ０〜３０重量％であることを特徴する上記（１）ないし（１９）のいずれかに記載のバッチ。
【００５０】
（２１）前記金属製の酸化防止剤の含有量は、ほぼ０〜１０重量％であることを特徴する上記（１）ないし（２０）のいずれかに記載のバッチ。
【００５１】
（２２）さらに、
溶融オーバーフロープロセスを利用して生成されたステンレス鋼の繊維を含んでいることを特徴する上記（１）ないし（２１）のいずれかに記載のバッチ。
【００５２】
（２３）さらに、
溶融抽出プロセスを利用して生成されたステンレス鋼の繊維を含んでいることを特徴する上記（１）ないし（２２）のいずれかに記載のバッチ。
【００５３】
（２４）前記繊維は、ほぼ５〜２５０μｍの直径を有しているとともに、ほぼ４〜１００ｍｍの長さを有していることを特徴する上記（１）ないし（２３）のいずれかに記載のバッチ。
【００５４】
（２５）前記繊維は、略鎌状の断面または略三日月状の断面を有していることを特徴する上記（１）ないし（２４）のいずれかに記載のバッチ。
【００５５】
（２６）前記繊維は、クロム鋼および／またはクロムニッケル鋼からなることを特徴する上記（１）ないし（２５）のいずれかに記載のバッチ。
【００５６】
（２７）前記バッチは、前記溶融オーバーフロープロセスを利用して生成された繊維を、ほぼ３重量％まで含んでいることを特徴する上記（１）ないし（２６）のいずれかに記載のバッチ。
【００５７】
（２８）前記バッチは、前記溶融抽出プロセスを利用して生成された繊維を、ほぼ５重量％まで含んでいることを特徴する上記（１）ないし（２７）のいずれかに記載のバッチ。
【００５８】
（２９）成形体、特に、ライニングを備えた転炉、鋳鋼用取鍋、冶金プロセス用の取鍋、その他鉄鋼加工処理用の装置に用いられる成形体であって、
上記（１）ないし（２８）のいずれかに記載のバッチを用いて製造されることを特徴とする成形体。
【００５９】
（３０）前記成形体は、使用温度において、ステンレス鋼の繊維を含んでおり、
該ステンレス鋼の繊維の表面には、前記バッチに含まれる前記耐火性金属酸化物の被膜または堆積物が堆積しており、
一旦被膜が形成されると、冷却されても該被膜が保持されるようになっていることを特徴する上記（２９）記載の成形体。
【００６０】
（３１）成形体の製造方法、特に、上記（１）ないし（２８）のいずれかに記載のバッチを用いて、上記（２９）または（３０）に記載の成形体を生成するための成形体の製造方法において、
前記耐火性金属酸化物の構成物を、複数の粒子フラクションに分級し、
前記複数の粒子フラクションから、所望の粒径範囲の粒子を集め、
前記ステンレス鋼の繊維を、均一な混合物が得られるまで、前記複数の粒子フラクションのうちの１部または複数部と混合するか、あるいは、前記複数の粒子フラクションのすべてと混合し、
必要であれば、残っている粒子フランクションと混合し、
前記ステンレス鋼の繊維と前記耐火性金属酸化物との混合物に対して、乾燥した前記炭素担体を混合することを特徴とする成形体の製造方法。
【００６１】
（３２）前記耐火性金属酸化物、前記ステンレス鋼の繊維、および前記乾燥炭素担体の混合物に対して、１種類または２種類の構成成分を含む合成樹脂と、必要に応じて酸化防止剤などの補助剤とを混合し、
得られた混合物をプレスして成形体を形成し、
その後、該成形体に対して、ほぼ１２０〜２００℃で、硬化処理を施すことを特徴とする上記（３１）に記載の成形体の製造方法。
【００６２】
（３３）必要に応じて、加熱可能な混合機内のピッチに対して、前記耐火性金属酸化物とステンレス鋼の繊維と乾燥炭素担体の混合物を添加し、
これらの混合物全体を均質化し、
前記ピッチ用の架橋剤を前記混合物に添加し、
前記混合物をプレスして成形体を形成し、
その後、前記架橋剤によりピッチが架橋するまで、前記成形体に対して、ほぼ２００〜３００℃で、ベーキング処理を行うことを特徴とする上記（３２）に記載の成形体の製造方法。
【００６３】
（３４）プレス成形された成形体を製造するために用いられることを特徴とする上記（１）ないし（２８）のいずれかに記載のバッチ。
【００６４】
（３５）ラムで成形された成形体を製造するために用いられることを特徴とする上記（１）ないし（２８）のいずれかに記載のバッチ。
【００６５】
（３６）ラミング耐火物用の混合物として用いられることを特徴とする上記（１）ないし（２８）のいずれかに記載のバッチ。
【００６６】
上述した本発明によれば、耐火性バッチまたは耐火性材料は、少なくとも１種類の耐火性金属酸化物と；樹脂やピッチなどのバインダーと；必要に応じて酸化防止剤（特に、金属製の酸化防止剤）と；すす及び／又は黒鉛（グラファイト）などの炭素担体と；ステンレス鋼よりなる補強繊維（補強材）と；を含んでおり、前記補強繊維は、使用温度において、耐火性金属酸化物の被膜を形成するようになっている。
【００６７】
また、上述した本発明によれば、補強材は、特に問題なく（具体的には、クラスタや層、その他不均質なものを形成することなく）、バッチの残りの成分と混じり合うことが可能であり、しかも、混合中において他の成分と正常に結合するようになっている。
【００６８】
また、本発明によれば、成形体を生成するために、ある程度変形可能かまたは展伸する材料が、補強材用の材料として選択されるようになっている。なお、ここでいう「ある程度」とは、バッチがプレスされて成形体が形成された際に、前記補強材が圧縮エネルギー（または変形エネルギー）をほとんど蓄積しない程度をいう。このような材料を選択すれば、復元力（残留応力によって補強材が元の形状に戻ろうとする力）が、補強材に発生することはない。従って、補強材は、成形体の微細構造を壊すことなく、加圧成形された成形体の微細構造の中に押し込まれる（すなわち、成形体の微細構造中に保持される）。
【００６９】
また、本発明によれば、バッチ（具体的には、成形体）の加熱中において表面にスケール層（layer of scale）を形成する材料が、補強材用の材料として選択されるようになっている。これにより、例えば、補強材に表面酸化が生じても、そのような表面酸化が材料の内側深くに進行しないようになっている。その結果、酸化の進行によって補強材が破壊することを防止することが可能になる。
【００７０】
また、本発明によれば、補強材用の材料としては、液体相への転移が可能な限りゆっくりと進行する材料であって、しかも、可能な限り高い温度でのみ液体相への転移が生じる材料が選択されるようになっている。これにより、可能な限り長期にわたって、補強材は、その固有の安定性を保つことが可能になる。
【００７１】
また、本発明によれば、耐火性酸化物材料の被膜（またはシーム）が、補強材の薄いスケール層の面に形成されるようになっている。なお、この耐火性酸化物材料の被膜は、耐火コートが補強材を覆うことによって形成されるものである。
【００７２】
また、上述したような補強材および該補強材に形成された被膜が混合されれば、タイプ、寸法、形状、数、及び分散性との関係で制御された方法によって、成形体に不完全性（imperfections）を与えることが可能になる。
【００７３】
また、本発明のバッチによれば、補強材の材料は、サイズや形状を考慮して所定の方法で選択されるようになっている。その結果、本発明のバッチを用いて生成された成形体の機械的特性及び熱機械的特性を、比翼的に向上させることが可能になる。すなわち、低温度域や中間温度域に関しては、強度（特に、引張り強さ）を向上させることが可能なる。また、高温度域に関しては、衝撃等による負荷に対する耐性を著しく向上させることが可能になるとともに、熱衝撃に対する耐性も著しく向上させることが可能になる。
【００７４】
なお、上述した耐熱衝撃性の向上は、前述した不完全性（imperfections）が一定の制御下において形成されていることに起因するものである。
【００７５】
また、上述した衝撃負荷に対する耐性（すなわち、耐損耗性）は、以下の事実に起因するものである。すなわち、前記補強材は高温度域において液状であるが、前述した耐火コート（被覆層）のおかげで、液状の補強材が、クッションのように（すなわち、ショックアブソーバのように）作用するのである。その結果、上述した衝撃等を吸収することが可能になる。
【００７６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００７７】
図１は、本発明のバッチ（英：batch  ／  独：gemenge）を用いて生成された成形体の部分断面図であり、本発明において用いられる補強材（補強繊維）が示されている。
【００７８】
本発明の耐火性バッチは、耐火性金属酸化物を含んでいる。この金属酸化物は、具体的には、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＭｇＯ（ペリクレース）、あるいはドロマイトであってもよい。これらの原料は、周知の不純物とともに存在している。
【００７９】
これらの原料は所望の粒度分布に従って分級される。そして、適当な粒度の原料を組み合わせることによって、所望の粒度を達成することができるようになっている。なお、粒度の範囲は、具体的には、ほぼ０〜１０ｍｍであり、通常は、ほぼ０〜６ｍｍである。また、バッチにおける耐火性金属酸化物の含有量は、ほぼ７０〜１００重量％である。
【００８０】
使用する耐火性金属酸化物が酸化マグネシウムである場合には、好ましくは、酸化鉄、シリケート及びホウ素の含有量は低い方がよく、また、高い焼結密度を有しているほうがよい。また、好ましくは、できる限り大きいペリクレース結晶含んでおり、また、ＭｇＯ濃度はほぼ９７％以上である。
【００８１】
さらに、本発明のバッチは、バインダ成分を含んでいる。このバインダ成分は、１成分からなる合成樹脂（レゾール樹脂）の形態であってもよく、あるいは２成分からなる合成樹脂（ノボラック樹脂）の形態であってもよい。本発明によれば、ピッチによる結合（pitch bonding）も好ましく、この場合には、硬化剤（硝酸塩、硫黄）とともにピッチがバインダ成分として使用される。合成樹脂が使用される場合には、合成樹脂は、全バッチのうちのほぼ１〜５重量％であり、特に、ほぼ２〜３重量％である。
【００８２】
また、本発明のバッチは炭素担体（具体的には、黒鉛及び／又はすす状態の炭素担体）を含んでおり、この場合、バッチ全体に占める炭素担体の含有量は、ほぼ０〜３０重量％、特に、ほぼ１１〜１５重量％である。さらに、バッチは、抗酸化剤（酸化防止剤）、特に、シリコンやアルミナやマグネシウムなどの金属製の抗酸化剤を含んでいてもよく、この場合、抗酸化剤の含有量はほぼ０〜１０％である。炭化後における炭素含有量は、トータルでほぼ０〜３０％である。
【００８３】
特別に選択された溶融スパンステンレス鋼繊維（melt-spun stainless steel）部材が、本発明のバッチに使用される。特に、溶融抽出プロセス（melt extract process / ＭＥプロセス）または溶融オーバーフロープロセス（melt overflow process / ＭＯプロセス）を利用して製造される溶融スパンステンレス鋼繊維が使用される。
【００８４】
前記ＭＥプロセスでは、構造的な面を備え、水冷された回転する銅製ドラムを、溶融したステンレス鋼に浸す。そして、回転する銅製ドラムが、るつぼの外方へ向かって、遠心力で溶融材料を飛散させる。このプロセスでは、繊維状の溶融材料が凝固した後に、それらを回収するようになっている。上記ＭＥプロセスを利用して得られる繊維は、例えば、約２０ｍｍの長さでおよそ５００μｍの直径を有している。
【００８５】
前記ＭＯプロセスでは、水冷された回転する銅製ドラムが、溶融材料が入ったるつぼの開口部の下方に配置され、さらに、溶融材料が回転しているドラムにゆっくりと注がれる。このようなＭＯプロセスによれば、ＭＥプロセスの場合よりも、より細長い繊維を生成することができる。なお、このＭＯプロセスを利用して得られた繊維は、例えば、ファブリック用の繊維として用いることが可能な長い繊維である。そして、ＭＯプロセスによって生成された繊維は、略鎌状の断面（あるいは、略三日月状の断面）を有している（図１参照）。なお、本発明に関する実験により、以下の点が判明した。すなわち、通常通りにＭＯプロセスによって生成された繊維の長さよりも短ければ、ＭＯプロセスを利用して生成された繊維は、特に本発明に適している。使用される繊維は、長さが約４〜１００ｍｍである場合には直径は約５〜２５０μｍである。
【００８６】
本発明によれば、前記繊維を形成するために用いられる材料としては、クロム鋼（例えば「クロムニッケル鋼４３０」のグレードのクロム鋼）、及び／又は、クロムニッケル鋼（例えば「クロムニッケル鋼３１０」のグレードのクロムニッケル鋼）が用いられる。バッチは、ＭＯプロセスにより生成された繊維を３重量％程度まで含有しているか、あるいは、ＭＥプロセスにより生成された繊維を５重量％程度まで含有している。なお、バッチは、ＭＯプロセスにより生成された繊維およびＭＥプロセスにより生成された繊維の２種類の繊維からなる混合物を含んでいてもよい。
【００８７】
バッチを生成するために、粒径の範囲（grain range）には、様々な粒径のフラクション（fractions／粒状体（分級物））が含まれている。すなわち、粒径の範囲は、様々な粒径のフラクションから構成することが可能であり、また、所望の粒径の範囲（desired grain range）からダストや微粒子・超微粒子フラクションを最初に分離することが可能である。
【００８８】
そして、最初に、攪拌機内のダストや微粒子・超微粒子フラクション（例えば、粒度は、ほぼ０〜１００μｍ）に対して、繊維（または補強材）が徐々に混和される。この混合は、所望量の補強材が添加されるまで行われる。さらに、混合物が均質に混ざり合うまで前記混合が続けられ、その後、黒鉛やすす等の乾燥炭素担体が添加される。続いて、この初期混合物に対して、残っている耐火性金属酸化物の粗いフラクションを、耐火性金属酸化物の全量が繊維及び黒鉛と均質に混ざり合うまで徐々に混和する。なお、前記初期混合物を、既に攪拌機に投入されている耐火性金属酸化物の残った粗いフラクションに添加してもよい。
【００８９】
樹脂結合の成形体を生成する場合には、さらに、樹脂が冷撹拌機に添加されるとともに、均質に混合するまで混合が行われる。樹脂と硬化剤の混合物を用いる場合には、予め樹脂と硬化剤とを混合し、その後これらの２成分を一緒に添加する。あるいは、最初に樹脂だけを添加し、その後に硬化剤を添加してもよい。この場合には、それぞれ場合において、均質になるまで混合を行う。また、樹脂（またはバインダ）との混合を行うために、耐火性金属酸化物、補強材、および黒鉛の混合物を、別個の専用攪拌機に投入して、この攪拌機において樹脂との混合を行ってもよい。なお、好ましくは、バッチは、加圧補助剤等の通常用いられる成分に加えて、抗酸化剤を含んでいる。
【００９０】
次に、出来上がったバッチの混合物をプレス機に導入する。このプレス機は、耐火物の生産分野において一般的に用いられているものであり、例えば、１８０Ｎ／ｍｍ2の圧力でプレスすることによって、成形体が得られる。
【００９１】
次に、得られた樹脂結合の成形体に対して約１２０〜２００℃の温度で硬化処理を施す。なお、この硬化処理の工程は一般的に利用されている技術である。
【００９２】
本発明バッチに対してピッチを用いる場合（すなわち、ピッチ結合が行われる場合）には、固形成分の混合（最終混合）までの工程が行われる。この場合、この固形成分には、必要とされるあらゆる助剤成分（例えば、抗酸化剤や、その他の周知の助剤成分）が含まれる。次に、この初期混合物は加熱された攪拌機に投入され、この攪拌機において、混合物とピッチとを混合し、均質化する。この場合、特に、ピッチ含有量は、ほぼ１〜５％が好ましい。ピッチの均質化の終了後か、あるいは、この均質化の過程において、このピッチ用の架橋剤（特に硫黄及び／又は硝酸塩）が添加される。そして、一般的なプレス機（特に加熱されたプレス機）における圧縮の後、形成された成形体に対して、２００〜３００℃の温度でベーキング処理（tempering）を施す。その結果、架橋剤の作用により、ピッチが架橋形成する。
【００９３】
次に、上述のように生成された成形体を炉、転炉、あるいは冶金用取鍋の中の適当な位置に配置する。
【００９４】
成形体を加熱、操作する過程において、耐火性金属酸化物の層（シーム）が繊維の周りに形成される。なお、この耐火性金属酸化物の層は、補強材を被覆（コート）するものである。
【００９５】
図１は、本発明のバッチを用いて形成された成形体の拡大された部分断面図である。この図に示す実施例において、耐火性金属酸化物は、ＭｇＯ（ペリクレース）である。そして、この図の中心には、補強材（すなわちステンレス鋼繊維）の断面を確認することができる。図１に示すように、この繊維は、略鎌状の（または略三日月状の）断面を有しているが、この形状は２００時間を上回る使用の後でも変化していない。そして、繊維の周囲及び近傍には、耐火性金属酸化物（ＭｇＯ）の被膜（またはシーム）を確認することができる。図１には示されていないが、長さ方向における繊維の形状はほとんど変化していない。従って、この耐火性金属酸化物（ＭｇＯ）の被膜（またはシーム）は、成形体中における繊維の形状、配置の点で該繊維を安定、固定していると考えられる。このように繊維を覆い尽くしている耐火性金属酸化物のシームは、高温度域において生じた液状の繊維とともに、一種の細長いクッションを形成している。
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００９６】
【実施例】
（実施例１）
ＭｇＯの焼結物を分級した。
【００９７】
全体量を基準にして１％の割合で攪拌機に投入されたダストや微粒子・超微粒子のフラクション（＝ほぼ１０〜２０重量％）に対して、溶融オーバーフロープロセスを利用して得られた直径約１００μｍ、長さ約６ｍｍのクロム鋼繊維を加えた。そして、均質化した後に、約１０％のフレーク状黒鉛を添加して均質化した。
【００９８】
残りのＭｇＯ焼結物のフラクションの中から、マグネサイト炭素レンガの典型的な粒子分布曲線を持つ粒子組成物（粒度範囲）を、攪拌機で一緒に混ぜ合わせた。
【００９９】
次に、耐火性金属酸化物の粗いフラクションに対して、繊維及び黒鉛と共に微細なフラクションを混ぜ合わせた。均質化を行った後、別の攪拌機において２％のレゾール合成樹脂を添加し、混合物が均質化されるまで混合を行った。このようにして得られたバッチを、１８０ＭＰａの圧力で液圧プレスによって圧縮した。プレス処理後におけるプレス部分の体積あるいは長さには、何ら変化は認められなかった。
【０１００】
このようにして得られた成形体を次に２００℃で硬化させ、さらに、実際に使用した。上述した本発明のバッチから得られた成形体を鋳鋼用取鍋で使用した場合には、鋳造噴射衝撃（キャスティングジェット衝撃）の領域における損耗がおよそ１０〜１５％減少した。
【０１０１】
（実施例２）
上記実施例１と同様にして、ＭｇＯの焼結物を分級した。
【０１０２】
全体量を基準にして１重量％の量で攪拌機に投入されたダストや微粒子・微粒子のフラクション（＝ほぼ１０〜２０重量％）に対して、溶融オーバーフロープロセスを利用して得られた直径約１００μｍ、長さ約２０ｍｍのクロム鋼（「クロム鋼４３０」のグレード）より成る繊維を加えた。均質化の後に、約５％の黒鉛を添加して均質化を行った。
【０１０３】
分級された残りのＭｇＯ焼結物のフラクションから、前記実施例１と同様に、マグネサイト炭素レンガの典型的な粒子分布曲線を持つ粒子組成物（粒子範囲を、攪拌機で一緒に混ぜ合わせた。これ以降のステップは、上記実施例１と同様であった。
【０１０４】
図２は、ステンレス鋼繊維を備えない標準的な成形体の特性と、ステンレス鋼繊維を備える成形体の特性との比較を、図式的に示している。この図２に示すように、本発明のバッチを用いて生成された成形体は、優れた効果を有している。
【０１０５】
上述した本発明の耐火性バッチ、特に成形体の生成に用いられるバッチでは、特定の鋼製補強材が選択されるようになっているので、耐火性原料、炭素担体及び補強材を単一の塊（single mass）として処理することが容易である。なお、補強材は、プレス処理によって変形応力が徐々に蓄積され、プレス後においては形状が変わるようになっている。
【０１０６】
また、本発明によれば、混合中における非均一性の形成や、プレス処理中における層の形成が抑制される。
【０１０７】
さらに、本発明によれば、補強材を形成する材料として特定の材料が選択されるようになっているので、その結果、補強材の周囲にセラミック被膜（すなわち、耐火性被膜）を形成することが可能になる。これにより、補強材は、高温域においても元の形状を保持するようになっている。
【０１０８】
さらに、本発明によれば、補強材は、成形体内の微細構造中に、多くの不完全性（imperfections）やクッションを形成するようになっている。これにより、まず第１に、耐熱衝撃性を著しく高めることが可能になる。そして、第２に、成形体の微細構造内におけるショックアブソーバとなって、鉄屑等が転炉に衝突した際に生じる衝撃等を吸収することが可能になる。
【０１０９】
したがって、上述した本発明によれば、衝撃等によって生じる損耗に対する優れた耐性を有しているとともに、熱機械的応力や機械的応力に対する優れた耐性を有する成形体の生成を可能にする耐火性バッチを提供することができる。
【０１１０】
なお、上記した本発明による効果は、本発明の耐火性バッチを、吹き付け用耐火物の混合物や、ラミング耐火物用の混合物として用いた場合であっても達成され、また、モルタルとして用いた場合であっても達成されることに留意されたい。
【０１１１】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、補強材は、特に問題なく（具体的には、クラスタや層、その他不均質なものを形成することなく）、バッチの残りの成分と混じり合うことが可能であり、しかも、混合中において他の成分と正常に結合するようになっている。
【０１１２】
また、本発明によれば、成形体を生成するために、ある程度変形可能かまたは展伸する材料が、補強材用の材料として選択されるようになっている。なお、ここでいう「ある程度」とは、バッチがプレスされて成形体が形成された際に、前記補強材が圧縮エネルギー（または変形エネルギー）をほとんど蓄積しない程度をいう。このような材料を選択すれば、復元力（残留応力によって補強材が元の形状に戻ろうとする力）が、補強材に発生することはない。従って、補強材は、成形体の微細構造を壊すことなく、加圧成形された成形体の微細構造の中に押し込まれる（すなわち、成形体の微細構造中に保持される）。
【０１１３】
さらに、本発明によれば、バッチ（具体的には、成形体）の加熱中において表面にスケール層（layer of scale）を形成する材料が、補強材用の材料として選択されるようになっている。これにより、例えば、補強材に表面酸化が生じても、そのような表面酸化が材料の内側深くに進行しないようになっている。その結果、酸化の進行によって補強材が破壊することを防止することが可能になる。
【０１１４】
さらに、本発明によれば、補強材用の材料としては、液体相への転移が可能な限りゆっくりと進行する材料であって、しかも、可能な限り高い温度でのみ液体相への転移が生じる材料が選択されるようになっている。これにより、可能な限り長期にわたって、補強材は、その固有の安定性を保つことが可能になる。
【０１１５】
さらに、本発明によれば、耐火性酸化物材料の被膜（またはシーム）が、補強材の薄いスケール層の面に形成されるようになっている。なお、この耐火性酸化物材料の被膜は、耐火コートが補強材を覆うことによって形成されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッチを用いて生成された成形体の部分断面図である。
【図２】ステンレス鋼繊維を備えない標準的な成形体の特性と、ステンレス鋼繊維を備える成形体の特性との比較を、図式的に示す図である。
【図１】
0004473412.tif 000002
【図２】
0004473412.tif 000003