(57)【要約】この発明は、耐熱性セラミック成形体の製造物のための組成物、その組成物から形成される非焼成または焼成の成形体、及び、用途、に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭｇＯを含む少なくとも一つの成分と、ＣａＯを含む少なくとも一つの成分とを備え、
それらの粒子サイズが８ｍｍより小さく、以下の酸化物成分比を有している：
ａ）５０〜９０重量パーセントのＭｇＯ、
ｂ）８〜４０重量パーセントのＣａＯ、
ｃ）１〜８重量パーセントのＦｅ２Ｏ３、
ｄ）最大１０重量パーセントの他の酸化物、
ａ）〜ｄ）の全体の和が１００重量パーセントとなる、
耐熱性セラミック成形体の製造のための組成物。
【請求項２】
少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、２ｍｍより大きい粒子サイズを有している、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、５ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
少なくとも一つのＭｇＯ含有成分は、９０重量パーセントより大きいＭｇＯの純度を有している、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、５ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、２ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、０．３ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項４に記載の組成物。
【請求項８】
ＣａＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）は、９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）よりも大きい、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
ＣａＯ含有成分の粒子サイズ（ｄ９５）は、９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分の粒子サイズ（ｄ９５）よりも大きい、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、１ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、０．３ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が、１．５重量パーセントより大きい、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
Ｆｅ２Ｏ３の含有量が、２重量パーセントより大きい、請求項１に記載の組成物。
【請求項１４】
ＭｇＯ−ＣａＯの溶融粒子成分を、ある割合で有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
酸化物成分比は、ＭｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２の酸化物の少なくとも一つを示す、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
請求項１に記載の組成物と接着剤とからなる、非焼成セラミック成形体。
【請求項１７】
請求項１６に記載の非焼成セラミック成形体から、１４００℃より高い温度での焼成で製造された、焼成セラミック成形体。
【請求項１８】
見かけの密度が３ｇ／ｃｍ３より大きい、請求項１７に記載の成形体。
【請求項１９】
開放空隙率が１４容量パーセントより小さい、請求項１７に記載の成形体。
【請求項２０】
１４００〜１７００℃の間の温度で、ドイツ工業標準規格のＥＮ９９３−８（１９９７）による試験値Ｔ０．５で製造された、請求項１７に記載の成形体。
【請求項２１】
回転式の窯の裏層のための、請求項１７に記載の成形体の適用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐熱性セラミック成形体の製造のための組成物、この組成物から形成された非焼成または焼成の成形体および用途、に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性セラミック製品は、例えば、塩基性（basic）及び非塩基性（non-basic）の製品に細分される。塩基性の製品は、マグネシア製品やマグネシア−亜クロム酸塩製品といった、ＭｇＯ（マグネシア）に基づくものを含む。
【０００３】
特に純粋な磁石のこのようなタイプは、優れた摩耗抵抗を示すが、しかし頻繁に、例えば、ステンレス鋼の製造の工程において典型的となるように、冶金スラグに対して、不十分な溶浸の挙動を示す。このような工程はＡＯＤ（argon-oxygen decarb processes：アルゴン酸素脱炭工程）やＶＯＤ（vacuum-oxygen decarburisation processes：真空酸素脱炭工程）として知られている。その分離の挙動も、また不十分である。
【０００４】
これらの純粋な磁性体のタイプではないが、焼成（炭素で固められたものも含む）レンガは、その焼成の形体中に少なくとも相当な比率のドロマイト［ＣａＭｇ（ＣＯ３）２］を含むことを知られている。堆積物に依存して、ドロマイトのＭｇＯやＣａＯの含有量は変化する。大きさのオーダーの点から見ると、６０重量パーセントのＣａＯと４０重量パーセントのＭｇＯに達する。カルシウム化合物の形体でのＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ（３重量パーセントより小さい）は、２次成分として現れる。Routschka“Feuerfeste Werkstoffe”（耐熱材料）、ＩＳＢＮ３−８０２７−３１４４−１＞、４．２．６．１節は、０．５〜１．５重量パーセントの典型的なＳｉＯ２の含有量、０．５〜１．０重量パーセントの典型的なＦｅ２Ｏ３の含有量、そして、０．２〜０．８重量パーセントの典型的なＡｌ２Ｏ３の含有量、を示す。
【０００５】
その組成物がもっぱらドロマイトからなるのか、（マグネシアの添加とは別に）主にドロマイトからなるのか、に依存して、それらから形成された成形部品は、ドロマイト製品またはマグドル(magdol)製品と呼ばれる。組成物の成分としてのドロマイトは、焼成ドロマイトや焼結ドロマイトを意味する。言い換えれば、それぞれのケースで、ＣａＯとＭｇＯとを含む成分を意味する。
【０００６】
ドロマイトまたはマグドルのレンガの摩耗は、純粋なマグネシアレンガの場合に比べてかなり大きい。しかしながら、ＣａＯやＭｇＯを含むこのような成形部品は、実質的に低い溶浸傾向を有し、容易に自身を分離しにくい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
独国特許出願公開第１００  １０  ９１８号明細書の中で、耐熱性セラミック成形体の製品のための組成物は、以下の独立した成分を含んでいることが開示されている。
ａ）８０〜９７重量パーセントの溶融マグネサイト、焼結マグネサイト、または、９３重量パーセントより大きく粒子サイズが８ｍｍより小さいＭｇＯ成分とこれらとの混合物、
ｂ）粒子片が１ｍｍより小さい３〜２０重量パーセントのＣａＯ
【０００８】
本質的な側面は、カルシウム酸化物は、磁石主要成分の独立成分として追加されることである。
【０００９】
この組成物から形成される成形部品は、既知のマグネシア及びマグドル製品の間の中間的なものである。対応する製品を使用するときに、摩耗耐久性及びより低い溶浸傾向における期待された改良は達成される；しかしながら、分離もまた発生しうる。
【００１０】
この発明は、良好な摩耗及び溶浸抵抗（純粋な磁性の成形体の場合のように）及び溶浸抵抗の性質に先立つことなしに、自身を脱離するためのこれらの傾向に関する独国特許出願公開第１００  １０  ９１８号明細書から既知の成形体を改良するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、この文脈では、以下の考慮に基づいている。火（溶融物）に面している耐熱性セラミック成形体の側面は、それ自身を脱離する特別な危険を冒している。この側面は、最も高い温度（部分的に１７００℃以上）にさらされる。その結果、加圧下で（ＤＩＮ（ドイツ工業標準規格）−ＥＮ  ９９３−８、１９９７に従って）その製品を軟化させることに関して製品の性質を改良すること、及び、その構造をより柔軟にすることが、発明の目的であった。これは、以下の手段によって達成される。溶融相（molten phase）の小さい割合は、耐熱性の性質に否定的に影響することなく、認められる。この方法では、特に、ＭｇＯの熱膨張が補償され得る。熱力学的な張力は避けられる。脱離（いわゆる“スポーリング（spalling）”）は防止または少なくとも減少させることが可能である。
【００１２】
その結果、この発明は、その組成物に対する最大限の純度の独立した成分としてＣａＯを追加することの独国特許出願公開第１００  １０  ９１８号明細書の教示から逸脱することになる。すなわち、ＣａＯを含有する成分は、制御されたやり方でその組成物中に使用され、その成分はＦｅ２Ｏ３のような異質の酸化物をその組成物中に導入することができる。このようにして、２カルシウムフェライトが、他の物に混じって、その組成物から製造される成形体の焼成の間に、二次的相として形成される。２カルシウムフェライトは、応力がより良好に吸収され得るように、及び／または減少され得るように一定の構造上の弾性で高温（利用温度）で成形体を提供する。さらに、鉄酸化物は、レンガを焼成するときに、鉱化剤としての挙動を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明によれば、（その組成物の）鉄酸化物の含有量は、１〜８重量パーセントの間であってもよい。
【００１４】
その結果として、この発明は、その組成物中においていかなる場合も１．０重量％より小さい程微量なＦｅ２Ｏ３を考慮する、という技術常識の要求から、明らかに外れている。
【００１５】
Ｆｅ２Ｏ３成分を調整し得る一つの方法は、例えば、酸化鉄中のドロマイトに富むものを使用することからなる。このようにして、ある割合のＭｇＯは、その組成物に同時に導入される。さらなる割合のＭｇＯは、例えば、溶融マグネシアまたは焼結マグネシアといった純粋な磁性成分によって、提供される。
【００１６】
独国特許出願公開第１００  １０  ９１８号明細書によれば、その組成物に関するさらなる本質的な相違は、独立した成分の粒子サイズの選定からなる。この技術水準においてはＣａＯを含む成分が１ｍｍより小さい粒子破片で使用される一方で、本発明の場合にはＭｇＯを含む成分及びＣａＯを含む成分の双方が８ｍｍより小さい粒子サイズ中の組成物中に存在しうる。一つの実施形態によれば、ＣａＯを含む成分は、２ｍｍより大きく、及び／または、５ｍｍより小さい粒子サイズを有しうる。これは、１ｍｍより小さいか又はさらに０．３ｍｍよりも小さい微粒子のある割合でのＣａＯを含む成分またはＣａＯ片をも使用する可能性を妨げない。これは、粗い成分（２ｍｍより大きい）とは無関係な組成物の成分であり得る。
【００１７】
ＭｇＯを含む成分にとって、ドロマイトを考慮に入れなければ、その粒子サイズは特に４ｍｍより小さい範囲である。例えば、このＭｇＯ成分の１／５から１／２は０．３ｍｍより小さいものであり、残りは０．３ｍｍより大きいものでありうる。
【００１８】
最も一般的な実施形態においては、本発明は、耐熱性セラミック成形体の製造のための組成物に関し、粒子サイズが８ｍｍより小さいＭｇＯ及びＣａＯを含有する少なくとも一つの成分を備え、以下の酸化物成分比を有している：
ａ）５０〜９０重量パーセントのＭｇＯ、
ｂ）８〜４０重量パーセントのＣａＯ、
ｃ）１〜８重量パーセントのＦｅ２Ｏ３、
ｄ）最大１０重量パーセントの他の酸化物。
【００１９】
ａ）〜ｄ）の全体の和が１００重量パーセントとなる。水などの、あらゆる接着剤（binder）は分離して計算される。
【００２０】
この組成物から形成される成形部品は、その組成物からＣａＯやＦｅ２Ｏ３を含む添加物を備えるマグネシア製品として、分類されうる。この添加物は、高いＣａＯ含有量を有する製品でのみ前もって得られる性質を有する焼成製品を提供する。さらに、純粋なマグネシアレンガの場合のように、この組成物から作られた成形部品が優れた溶浸の性質を獲得することが可能である。これらの性質は、それらが純粋なドロマイトの成形体の場合にのみ以前に知られていた、良好な溶浸抵抗と改善された構造弾性とに結びついている。レンガ、パネル、リングなどのような全ての成形部品は、成形体である。
【００２１】
添付の図は、拡大して表示した本発明によるレンガの研磨面を示す。
【００２２】
レンガの構造は、約３重量パーセントのＦｅ２Ｏ３の含有量を有する、粗いドロマイト粒子（１）によって決定される。これらの粗い（研磨面中における：濃い）粒子の間で、比較的小さいＭｇＯ粒子（２）は認識でき、また、ＭｇＯ−ＣａＯ溶融追加物（３）も認識できる。
【００２３】
１５５０℃で焼成された図示の製品は、以下の特徴的な値を示す。
【００２４】
【表１】
2006513125.tif 000002
【００２５】
その組成物の例は：
焼結したマグネシア１）（０．３〜４ｍｍ）            ３３重量パーセント
焼結したマグネシア１）（０．３ｍｍより小さい）      １２重量パーセント
ＣａＯ及びＭｇＯの焼結材２）（２〜５ｍｍ）          ３５重量パーセント
ＣａＯ及びＭｇＯの溶融材（０．３ｍｍより小さい）   ３０重量パーセント
１）ＭｇＯが９６重量パーセント。
２）ＣａＯが４１重量パーセント及びＦｅ２Ｏ３が３．８重量パーセント。
【００２６】
ＭｇＯ含有量の総計は約７１重量パーセント、ＣａＯ含有量の総計は約２６重量パーセント、Ｆｅ２Ｏ３含有量の総計は約１．６重量パーセントである。
【００２７】
この作業物質の混合（組成物）から１４００℃で焼成されたレンガは、１５２０℃でのＴ０．５の値と脱離に対する優れた抵抗、を有する。
【００２８】
上述したように、ＭｇＯ含有成分は、例えば、粒子片のサイズが５ｍｍより小さい焼結マグネシアによりなってもよい。ＭｇＯの一部は、２〜８ｍｍの破片中の焼結ドロマイトの粗い粒子によって供給される。
【００２９】
所定割合のＭｇＯ＋ＣａＯは、いわゆるＭｇＯ及びＣａＯの溶融材（共溶鉱炉）［研磨相の図中の（３）］を介して、組成物中にもまた導入され得る。
【００３０】
いかなる焼結ドロマイトもその組成物中のＦｅ２Ｏ３の要求される比率を得るために利用できない場合、酸化鉄は、例えば薄片の形で異質の（別の）成分として混合され得る。
【００３１】
原則として、酸化鉄の含有量は、例えば１．５〜２重量パーセントのように、１．４重量パーセントより大きくなるであろう。しかしながら、例えば、２〜４重量パーセント、所望の構造的な柔軟性を得るのにしばしば十分な３重量パーセントの上限のように、２重量パーセントよりも大きい値にも調整され得る。構造的な柔軟性は、以下のように特徴づけられることも可能である。
【００３２】
ＤＩＮ（ドイツ工業標準規格）  ＥＮ  ９９３−８（１９９７）に従って加圧下で軟化させる試験は、１４００℃から１７００℃の間、好ましくは１５００℃から１６５０℃の間のＴ０．５の値を提供する。
【００３３】
Ａｌ２Ｏ３、ＭｎＯ及びＳｉＯ２といった、他の異質の酸化物は、２重量パーセントまたは１重量パーセントより小さい値に、それぞれの場合で、調整され得る。
【００３４】
ＭｇＯ含有成分は、純粋な磁性成分として導入される場合、９０重量パーセント、特に、９５重量パーセントより大きい純度を有するべきである。
【００３５】
ＣａＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）は、ＭｇＯ含有成分が９０重量パーセント、特に、９５重量パーセントの純度を有することを目的として、ＭｇＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）よりも大きいものを選択され得る。
【００３６】
一実施形態によれば、上述した比率もそれぞれの場合に、“ｄ９５”の粒子サイズに関しても適用される。
【００３７】
示した酸化物成分比の範囲内で、非焼成セラミック成形体は、上述したＭｇＯ及びＣａＯを含有する成分、及び、通常その組成物に混合される接着剤を、使用することで製造されてもよい。その接着剤は、例えば、パラフィンのような炭素含有の一時的な接着剤であってもよい。
【００３８】
この非焼成の製品から、焼成成形体は、標準的なオーブン中において１４００℃を超える温度で発生する焼成過程で、直接的に製造され得る。
【００３９】
その組成物の成分、それらの粒子サイズ、そして、焼成温度は、焼成成形体が３ｇ／ｃｍ３より大きい生の密度（raw density）を有するような方法で選択され得る。生の密度は、実施形態によれば、１４容量パーセントより小さく、目的としては１３．５または１３容量パーセントより小さい値として示される、比較的低い開放空隙率(open porosity)をもたらす。
【００４０】
その空隙率及び生の（見かけの）密度は、要求される溶浸抵抗に関与する。それらの製品は、脱離するのに良い抵抗を有し、腐食に高い抵抗を有する。それらは、例えば、セメントの製造などの、製鋼業そして回転式オーブンの、異なる分野の応用にも好適である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、４重量パーセント以上、例えば、６または８重量パーセントであってもよい。構造上の柔軟性は低い適用温度でさらに増大する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】拡大して表示した本発明によるレンガの研磨面を示す。
【符号の説明】
【００４２】
１  ドロマイト粒子
２  ＭｇＯ粒子
３  ＭｇＯ−ＣａＯ溶融追加物
【図１】
2006513125.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの純粋な磁性成分と、ＣａＯを含む少なくとも一つの成分とを備え、
それらの粒子サイズが８ｍｍより小さく、以下の酸化物成分比：
ａ）５０〜９０重量パーセントのＭｇＯ、
ｂ）８〜４０重量パーセントのＣａＯ、
ｃ）１〜８重量パーセントのＦｅ２Ｏ３、
ｄ）最大１０重量パーセントの他の酸化物、
を有し、ａ）〜ｄ）の全体の和が１００重量パーセントとなり、
焼成後に、１４００〜１７００℃の間の温度で、ドイツ工業標準規格のＥＮ９９３−８（１９９７）による試験値Ｔ０．５を示す、耐熱性セラミック成形体。
【請求項２】
見かけの密度が３ｇ／ｃｍ３より大きい、請求項１に記載の成形体。
【請求項３】
開放空隙率が１４容量パーセントより小さい、請求項１に記載の成形体。
【請求項４】
純粋な磁性成分は、９０重量パーセントより大きいＭｇＯの純度を有している、請求項１に記載の成形体。
【請求項５】
成形体を構成するＦｅ２Ｏ３に、組成物の用途に従って、
少なくとも一つの純粋な磁性成分と、ＣａＯを含む少なくとも一つの成分とを備え、
それらの粒子サイズが８ｍｍより小さく、以下の酸化物成分比：
ａ）５０〜９０重量パーセントのＭｇＯ、
ｂ）８〜４０重量パーセントのＣａＯ、
ｃ）１〜８重量パーセントのＦｅ２Ｏ３、
ｄ）最大１０重量パーセントの他の酸化物、
を有し、ａ）〜ｄ）の全体の和が１００重量パーセントとなり、
１４００℃より高い温度で焼成後に、ジ・カルシウムフェライト（dicalciumferrite）を二次相として形成し、
１４００〜１７００℃の間の温度で、ドイツ工業標準規格のＥＮ９９３−８（１９９７）による試験値Ｔ０．５を示す、耐熱性セラミックの製造方法。
【請求項６】
組成物中の少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、２ｍｍより大きい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
組成物中の少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、５ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項８】
組成物中の９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、５ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項９】
組成物中の９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、２ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１０】
組成物中の９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分は、０．３ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１１】
組成物中のＣａＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）は、組成物中の９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分の平均粒子サイズ（ｄ５０）よりも大きい、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１２】
組成物中のＣａＯ含有成分の粒子サイズ（ｄ９５）は、組成物中の９０重量パーセントより大きい純度のＭｇＯ含有成分の粒子サイズ（ｄ９５）よりも大きい、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１３】
組成物中の少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、１ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１４】
組成物中の少なくとも一つのＣａＯ含有成分は、０．３ｍｍより小さい粒子サイズを有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１５】
組成物中のＦｅ２Ｏ３の含有量が、１．５重量パーセントより大きい、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１６】
組成物中のＦｅ２Ｏ３の含有量が、２重量パーセントより大きい、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１７】
組成物中のＭｇＯ−ＣａＯの溶融粒子成分を、ある割合で有する、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１８】
組成物中の酸化物成分比は、ＭｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｉＯ２の酸化物の少なくとも一つを示す、請求項５に記載の製造方法。
【請求項１９】
純粋な磁性成分は、９０重量パーセントより大きい純度を有している、請求項５に記載の製造方法。
【請求項２０】
回転式の窯の裏層への、請求項１に記載の成形体の適用。
【国際調査報告】
2006513125.tif 000004
2006513125.tif 000005
2006513125.tif 000006
2006513125.tif 000007
2006513125.tif 000008
2006513125.tif 000009