JP2003535970A - ミネラルウールの製造方法、その方法及び他の用途のためのコバルト合金 - Google Patents
ミネラルウールの製造方法、その方法及び他の用途のためのコバルト合金Info
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Abstract
Description
を有するコバルト合金で作られる工具を用いて繊維化することによって、ミネラ
ルウールを製造する方法、並びに高温において使用できるコバルト合金、特にガ
ラスその他の鉱物物質の製造及び/又は高温変換をする物品、例えばミネラルウ
ールを製造する機械部品の生産のためのコバルト合金に関する。
ーツアセンブリにガラス滴を連続的に投入するものである。「スピナーディッシ
ュ」と呼ばれるマスターパーツが、「バンド」と呼ばれるその壁のうちの1つで
ガラスを受け止める。バンドには多数の孔が開けられており、ガラスが遠心力に
よってこの孔を通って、溶融したフィラメントの形であらゆる側に飛び出してゆ
く。スピナーディッシュの外側上方には環状のバーナーが配置され、これが、バ
ンドの外壁を抱くように下向きのガスの流れを生じ、飛び出したフィラメントを
下向きに偏向させて細くする。その後フィラメントはガラスウールの形で「固化
」する。
の時の熱衝撃、及び定常使用時のパーツに沿った温度勾配の発生)、機械的に(
遠心力、ガラスの通過による侵食)、そして化学的に(溶融ガラスによる、及び
スピナーディッシュのまわりのバーナーから吹き出す高温ガスによる酸化と腐食
)強いストレスを受ける。その劣化の主な様態は:高温クリープによる垂直な壁
の変形、水平又は垂直なクラック、あるいは侵食による繊維化するオリフィスの
摩耗、などであり、その場合部品を交換するしかない。したがって、その構成材
料は、生産時に工程の技術的及び経済的な制約と両立するように十分長く上記の
ストレスに耐えなければならない。このために、ある程度の延性、クリープ強度
、及び耐腐食性及び/又は耐酸化性を示す材料が求められる。
びタングステンカーバイドによって強化された超合金が用いられている。これは
、最高で約1000〜1050℃という温度まで使用できる。
大きなガラスからミネラルウールを製造するためには、コバルトに基づく超合金
を用いることが提案されている。これは耐火元素であり(融点は1495℃)、
ニッケルに基づくマトリックスに比べて高温での機械的強度が大きい合金のマト
リックスを提供する。
よる強化効果を得るために炭素とタングステンを含む。またこれらは、固溶体と
してニッケルを含み、ニッケルは全ての温度でコバルトの面心立方結晶格子を安
定させる。
質が改良されたコバルトに基づく合金が開示されている。これは本質的に次の元
素を含む(合金の重量パーセントで): 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 残りはコバルトと不可避的な不純物であり、炭素に対するタンタルのモル比は
0.4〜1程度である。
状組織(ネットワーク)を形成することを意図しており、この炭化物は本質的に
Cr7C3及び(Cr、W)23C6の形のクロム炭化物とタンタル炭化物TaCか
ら成る。この選択は合金の高温における機械的性質と耐酸化性を改良して、溶融
ガラスを1080℃という温度で繊維化することを可能にする。
スや同様の物質を比較的高い温度で繊維化できるようにすることであった。
繊維化スピナーディッシュに溶融鉱物物質の流れを導入し、溶融鉱物物質のフィ
ラメントがそれらのオリフィスを通って飛び出すようにし、そのフィラメントが
ガスの作用で細くされてウールになるようにする内部遠心法によって、ミネラル
ウールを製造する方法であって、前記スピナーディッシュ内での鉱物物質の温度
が少なくとも1100℃であること、及び繊維化スピナーディッシュが(合金の
重量パーセントで表して)以下の元素を含むコバルト合金から作られていること
を特徴とする方法である: Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 3〜4% C 0.2〜1.5% W 0〜8% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 残りはコバルトと不可避不純物からなり、炭素に対するタンタルのモル比は少な
くとも0.3である。
とを特徴とする。このような合金組成では、粒子内及び粒間の強化は本質的にタ
ンタルを利用しており、タンタルは特に粒界に炭化物TaCの形で存在する。
優れた機械的性質を示し、それによって合金は、遠心法による繊維化において、
きわめて劇しい酸化媒質(ガラス、熱い空気)の存在にもかかわらず、非常に高
いストレスに耐えることができる。
維化温度では、機械的強度がスピナーディッシュの寿命を決定する主要な因子で
あるということを観測できたためである。他の合金、特に国際公開WO99/1
6919号明細書に係わる合金は、優れた耐酸化性とガラスによる腐食に対する
耐食性を有するが、その機械的性質は1100℃より高い温度、特に1150℃
より高い温度で不十分であり、スピナーディッシュが急速に破壊されるというこ
とが判明している。
い温度で、機械的強度と耐酸化性との間の優れた妥協を示す合金を使用すること
を特徴とする。この妥協は、粒間領域が、高い融点を有し且つ非常に高い温度で
の粒間クリープを防止して機械的な強化機能を果たす析出したタンタル炭化物に
富んでいる合金を用いることによって得られる。さらに合金の高いタンタル含有
量は、酸化挙動にも下記の顕著な影響を及ぼす: −マトリックス内においては、固溶体又は細かい粒間炭化物(TaC)の形で
存在するタンタルは酸化物(Ta2O5)を形成し、それが酸化クロム(Cr2O3 )の自己不動態化表面層と混合して、合金に対する更なる付着と結合を提供する
; −粒界においては、スピナーディッシュの表面に近い粒間タンタル炭化物が酸
化してTa2O5を生じ、Ta2O5のクラスターが「栓」となって、これが粒間ス
ペースへの腐食性の媒質(液体ガラス、高温ガス)の侵入を阻止する。
れているので高温で安定している。
よりも高温、より特に1140℃又はそれよりも高温のガラス又は同様な鉱物組
成物を繊維化することを可能にする。
関して)Tliq〜Tlog2.5までの温度範囲内で繊維化され得る。ここでTlog2.5
とは、溶融組成物が102.5ポイズ(dPa・s)という粘度を有する温度であ
る。1150℃より高い温度で繊維化するためには、該当する組成物は、本発明
によれば、そのTliqが少なくとも1140℃であることが好ましい。
る。これらは、繊維化部品の構成金属に対して腐食性が比較的小さいからである
。
て酸化性であり、表面に形成されるCr2O3保護酸化物層を修復又は再構成でき
るものが有利に用いられる。このために、鉄を本質的に第二鉄(酸化物Fe2O3 )の形で含む組成物、特にIIとIII の酸化状態のモル比が、比FeO/(FeO
+Fe2O3)で表したときに約0.1〜0.3であるもの、特にこの比が0.1
5〜0.20であるものが好ましい。
量の鉄を含み、酸化鉄含有量(「全鉄」含有量と呼ばれ、通常等価なFe2O3の
形で表される全鉄含有量に該当する)が少なくとも3%、好ましくは少なくとも
4%、そして特に約4〜12%、特に少なくとも5%である。上記レドックス範
囲内では、これは第二鉄(Fe2O3)だけの含有量で少なくとも2.7%、好ま
しくは少なくとも3.6%に該当する。
書から知られ、有利には次の成分を含む: 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又は≧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%
れる化合物を2又は3%まで含むことができる。
2%未満という高いアルミナ含有量、シリカとアルミナという網状構造形成物質
の合計で57〜75%、好ましくは60%超及び/又は好ましくは72%未満、
特に70%未満となる高い含有量と、10〜17%の高いアルカリ含有量(R2
O;ナトリウムとカリウム)、及びR2O≦13.0%のときに0〜5%、特に
0〜2%というMgO含有量との組み合わせによって、この組成物は非常に広い
温度範囲にわたって繊維化可能であるという顕著な特性を有し、さらに得られる
繊維に酸性pHでの生物可溶性を付与する。個々の実施の形態により、アルカリ
含有量は好ましくは12%より大きく、特に13.0%より大きく、より特に1
3.3%より大きく、及び/又は好ましくは15%未満、特に14.5%未満で
ある。
カリ含有量の増加によって著しく低下しないことが観測されたので特に有益であ
ると判明した。この顕著な効果によって、繊維化の粘度に対応する温度と結晶す
る相の液体化温度との差を大きくすることが可能になり、したがって繊維化の条
件をかなり改良することが可能になり、特に新しい系統の生物可溶性ガラスを内
部遠心法で繊維化することが可能になる。
8%であり、それによってミネラルウールのブランケットが耐火性を発揮するこ
とが可能になる。
l2O3≧0.6、特に(Na2O+K2O)/Al2O3≧0.7を満たし、これは
液体化温度よりも高い繊維化のための粘度に対応する温度を得るのに有利である
ように思われる。
5%、特に12%より大きく、好ましくは15%より大きく、及び/又は好まし
くは23%未満、特に20%未満、さらに17%未満であり、それが0〜5%の
マグネシア含有量、好ましくは2%未満のマグネシア、特に1%未満のマグネシ
ア含有率、及び/又は0.3%より大きいマグネシア含有量、特に0.5%より
大きなマグネシア含有量と組み合わせられる。
含有量に対して、マグネシア含有量は5〜10%である。
ると、自然のpHでの生物可溶性を増加させることができる。随意に、組成物は
酸化ホウ素を含むことができ、特に放射成分での熱伝導係数を減少させ、また自
然のpHでの生物可溶性を増加させることによってミネラルウールの熱的性質を
改良することができる。随意に、TiO2も、例えば3%まで、組成物に含有さ
せることができる。他の酸化物、例えばBaO、SrO、MnO、Cr2O3、及
びZrO2なども、それぞれ約2%までの含有量で組成物に存在してもよい。
度と、Tliqで表される結晶相の液体化温度との差は、これらの組成物では好ま
しくは少なくとも10℃である。この差Tlog2.5−Tliqは、その範囲内で繊維
化が可能な、特に内部遠心法による繊維化が可能である本発明の組成物の「作業
範囲」を定める。この差は、好ましくは少なくとも20又は30℃であり、より
好ましくは50℃よりも大きく、特に好ましくは100℃よりも大きい。
できる。
ッケルは、合金の重量の約6〜12%という通常の範囲の比率、有利には8〜1
0%という比率で用いられる。
てその一部は固溶体で存在するが、本質的にCr23C6という炭化物の形でも存
在し、粒子内に細かく分散して、粒内クリープに対する抵抗を与える。また、C
r7C3又はCr23C6タイプの炭化物の形で粒界に存在して、粒と粒との間のス
リップを阻止して合金の粒間強化にも寄与する。以下で詳しく説明する熱処理に
よって、Cr7C3炭化物を、高温で比較的安定なCr23C6炭化物に転換するこ
とができる。クロムは、酸化媒質にさらされる表面に保護層を形成する酸化クロ
ムの前駆物質として耐腐食性に寄与する。この保護層を形成し維持するための最
小限の量のクロムが必要である。しかし、多すぎるクロム含有量は、高温応力と
両立しないほど硬さを高め延性を低下させるので、高温での機械的強度及び靱性
に有害である。
くは約26〜32重量%、有利には約28〜30重量%になる。
なので結晶格子を局所的に歪ませ、機械的な負荷がかかったときに転位の移動を
妨げ又は防いで、マトリックスの固有の強度に寄与する。さらにタンタルは炭素
と共に炭化物TaCを形成することができる。これは第一に粒内に細かい分散物
として存在して粒内クリープを阻止し、また第二に粒界に存在し、おそらくクロ
ム炭化物に補われるようにして粒間強化に寄与する。
タンタル含有量は約3%であり、上限は多分約10%に選ばれる。タンタル含有
率は、好ましくは約4〜10%、特に4.2〜10%、非常に有利には4.5〜
10%であり、さらに特に5〜10%である。タンタルの量は、より有利には約
5.5〜9重量%、特に約6〜8.5重量%である。
である。
の強化を達成するためには炭素含有量は少なくとも0.2%であるが、強化され
たものの密度が高くなりすぎて合金が硬くなり機械加工しにくくなるのを避ける
には、炭素含有量は最高で1.2%に制限される。含有量が高くなって合金の延
性が失われると、合金は加えられた歪み(例えば、熱的な原因によるもの)に対
して破断せずに耐えることができなくなり、またクラック伝播に十分抵抗するこ
とができなくなる。
.05重量%である。
に調整される。
化物であるようなものである。これは、炭化物形成反応をTaC形成に有利なよ
うにシフトさせるのに十分な高いタンタル含有量を選ぶことによって達成される
。
よりも大きく、好ましくは約1〜1.2であるように選ぶことが有利である。
てもほとんど影響されないことを治金学的に観測しており、タンタル炭化物Ta
Cは高温で著しく安定である。おそらくマトリックス内のTaとCに起因するT
aC炭化物のわずかな「分解」のみが観測され、機械的な性質には何も影響はな
い。したがって、粒間強化がTaCタンタル炭化物だけから成る合金では、非常
な高温の極端な使用条件においても、強化の永続性が保証される。
で栓として作用するクラスターを形成する条件では、酸化媒質が物質内部に侵入
するのを阻止して合金の耐酸化性にも寄与する。酸化媒質は工具表面に保持され
、ここではスピナーディッシュの表面領域にTa2O5が形成され、それがCr2
O3と合金の結合に有利に働くために、クロム酸化物の保護層が基底合金と良く
付着していると考えられる。
量の炭素を用いることが可能になるので、材料の機械加工性も損なわれない。
〜0.55重量%であり、好ましくは約0.35〜0.5重量%である。
たがって粒界におけるクラック伝播をもたらさない粒間析出強化相を得ることを
可能にする。
化物を含むだけでなく、これらがきわめて大量に存在する。これは、全ての粒間
炭化物に対するTaCの比率が所望の量のタンタル炭化物を与えるように、比較
的高い炭素含有率を選ぶことによって達成され得る。
%、特に約0.95〜1%になるようにすることが有利である。
50℃より高い高温で使用するのに害になるとは言えない。これは、これより高
い温度では、M23C6炭化物の一部が固溶体に溶解し、それによって粒間析出相
が次第に不連続になり、クラック伝播を妨げるようになるからである。
い値、好ましくは0.35でよく、全ての粒間炭化物のうちのTaCの比率は約
50体積%であり、残りはM23C6タイプの炭化物からなっている。ここでMは
本質的にクロムである。
くい又は酸化されてT2O5になる十分な量のTaCが存在するので、粒間強化は
1200〜1300℃でも有効である。さらに、粒界におけるクロムの存在は、
耐腐食性に有効なクロムの拡散源になる。
の場合、タングステンはマトリックス内に固溶体で存在し、ここでコバルト結晶
格子を歪ませる効果によって、固有の機械的強度を改善する。また、Ta/Cモ
ル比が0.9よりも小さい場合、それはクロムと一緒に、粒間M23C6炭化物を
形成するのを助ける(これは(Cr,W)23C6と呼ばれる)。
強度に有害な影響を及ぼす可能性があることが明らかである。
Close Compact)相の一つであるσ−CoCr相から成る新しい粒間相を形成す
る微細構造を有することが明らかにされたからである。この相は、結晶化された
コバルトの固溶体に入り込もうとする過剰に高濃度の元素のために形成される。
本発明による合金はすでに比較的高い比率のタンタルによって特徴づけられてい
るので、さらにタングステンが、クロム、ニッケル及び炭素と共に存在すると、
マトリックスの元素の一部が粒界で又はマトリックス内でも結合するにいたる。
さらに、タングステンを含む合金を約1300℃という非常に高い温度にさらす
と、局所的な化学的な組成が共晶のようにして粒界を溶かすに至るということが
示されている。タングステンが存在しない場合、粒界における融点はもっと高く
、この局所的な溶融は1300℃では見られない;したがって、このような溶融
は観測されず、粒界は1300℃でも無傷にとどまる。
、又は実質的にタングステンを含まない合金が用いられるが、一般に治金学的な
意味で認められている微量の金属不純物程度の少量のタングステンは許容される
ことは言うまでもない。この合金は非常に高い作業温度のために特に好ましく、
特に鉱物組成物がスピナーディッシュに少なくとも1150℃という温度で入る
場合、より特に鉱物組成物の液体化温度が1140℃又はそれよりも高い場合に
好ましい。しかし、この合金はスピナーディッシュで1000℃程度の比較的低
い温度で興味ある機械的性質を示し、特に耐クリープ性が改善される。これは、
スピナーディッシュの寸法又はディッシュの回転速度に関して新しい繊維化条件
を可能にする。ある非常に好ましい方法では、タングステンを含まない合金がタ
ンタル炭化物だけで強化され、粒間強化物の密度がほんのわずかしか変化しない
。
般に、これは次のものを含む: −シリコン、合金の精錬及び鋳造のときの溶融金属の脱酸素剤として、1重量
%未満の量; −マンガン、やはり脱酸素剤、0.5重量%未満の量; −ジルコニウム、イオウや鉛など望ましくない元素をトラップするため、0.
1重量%未満の量; −鉄、材料の性質を損なうことなく3重量%までの量; −合金の不可欠な構成要素と共に不純物として導入される累積的な量の他の元
素(「不可避不純物」)、有利には合金組成の1重量%未満。
とが好ましい。
するコバルト合金であって、クロム、ニッケル、タンタル及び炭素を含み、タン
グステンを含まないこと、及び本質的に次の元素から構成されることを特徴とす
る(比率は合金に対する重量パーセントで表される): Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 3〜10% C 0.2〜1.2% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 残りはコバルトと不可避不純物であり、Ta/Cモル比は少なくとも0.3、好
ましくは少なくとも0.35である。
まないことで特徴づけられる。これによって、主にタンタルに基づいていて高温
で高い強度を保証する、析出した又は固溶体の強化相を形成することが可能にな
る。
できる。
常に有利には4.5〜10%である。
1.2である。したがって、炭素含有量は重量で、有利には0.3〜0.55%
であり、好ましくは約0.35〜0.5%である。
〜1%、特に約0.95〜1%である。その場合Ta/Cモル比は、有利には0
.3〜0.5であり、有利には0.35〜0.45である。
いう高温でのプロセスを実行するのに特に有利であるが、もちろんスピナーディ
ッシュが約900〜1100℃という温度に加熱されるミネラルウール製造のよ
り標準的なプロセスでも用いることができる。
好ましくは約0.3〜0.5、有利には少なくとも0.35、特に0.35〜0
.45である。
ことができる。
ような希土類などのきわめて反応性の高い元素を含まない場合、標準的な手段を
用いた従来の溶融と鋳造、特に少なくとも部分的に不活性の雰囲気における誘導
加熱による溶融と砂鋳型での鋳造によって、非常に容易に形成することができる
。
℃で作業することを可能にするものであるので、前述の合金ほどは好ましいもの
ではない。上述のように、これらの合金は、工具が900〜1100℃の温度に
熱せられるプロセスでも使用できる。
を可能にする次のような二段階熱処理によって、特別な微細構造を有利に達成す
ることができる: −溶解段階、これは1100〜1250℃という温度、特に約1200〜12
50℃という温度での、特に1〜4時間、有利には約2時間にわたるものでよい
アニール(焼き鈍し)処理から成る;及び −炭化物析出段階、これは850〜1050℃という温度、特に約1000℃
という温度での、特に5〜20時間、有利には約10時間にわたるものでよいア
ニール(焼き鈍し)処理から成る。
において、上述の本発明の目的である合金から物品を製造する方法である。
処理段階の後、及び熱処理段階の後に含む。
に戻して行うことができる。
性若しくは腐食性の環境で使用されるあらゆる種類の部品を製造することができ
る。本発明による合金から、特に鋳造作業によって製造されるこれらの物品も本
発明の対象になる。
ばミネラルウールの製造のための繊維化スピナーディッシュの製造が特にあげら
れる。
ラス産業一般に適用でき、それによって特に繊維ガラス糸及びガラス器の生産の
ための炉、紡糸口金(スピナレット)、又はフィーダー部品又は付属品を生産す
ることができる。
性環境において、特に高温で、高い機械的強度を発揮しなければならないときに
、これらを製造するために応用できる。
る温度で運転)、熱交換器又は反応器の作業又は運転で用いられる耐火合金で作
られる任意のタイプの固定又は可動部品を製造するために、用いることができる
。例えばこれらは、高温ファンの羽根、焼成支持体、炉装填設備等でよい。また
、これらの合金は、高温酸化性雰囲気で使用することを意図した任意のタイプの
抵抗加熱要素を製造するために、及び陸上車両、海上船舶、又は航空機のエンジ
ン、又は車両以外の他の用途、例えば発電所におけるエンジンで用いられるター
ビン部品を製造するのにも用いることができる。
00℃の温度の酸化性雰囲気における使用も本発明の対象である。
する。
融装填物を生成し、単純に砂型で鋳造して成形した: Cr 28.3% Ni 8.68% C 0.37% Ta 5.7% W 0% 残留成分:Fe <3% Si <1% Mn <0.5% Zr <0.1% その他(全体)<1% 残りはコバルトからなる。
時間の二次炭化物析出段階から成る熱処理を行った。これらの各温度保持の最後
には、周囲温度までの空冷を行った。
顕微鏡写真と電子顕微鏡写真によって明らかにされたが、それは面心立方構造の
コバルトマトリックスで構成され、クロムとタンタルを固溶体で含み、ニッケル
の存在で安定化され、粒内及び粒界に炭化物の析出が存在している。この構造は
、250倍の倍率での走査電子顕微鏡(SEM)による合金の写真を示す図1に
見られる:用いられた倍率の顕微鏡写真では見られない粒界が、細い線1によっ
て描かれている。境界1によって画定される粒の内部で、粒内の相は、マトリッ
クスに一様に析出して小さな点の形で見られるCr23C6及びTaCタイプの細
かい二次炭化物2から成る。粒界には、もっぱらタンタル炭化物(TaC)3で
構成される濃い不連続な粒間相があり、これは一般に細長い形をした良く分離し
た島として現れる。
ル比による。
の温度で5時間加熱され、その後で微細構造を固定するために水中で急冷させた
。
界の構造が熱処理でほんのわずかしか影響されなかったこと、すなわち合金の溶
融及び依然として多数あるTaC炭化物の溶融の開始が認められないことが示さ
れた。
50、1300℃)において、いろいろな負荷(21MPa、31MPa、45
MPa)を用いて、三点曲げクリープ抵抗試験で評価された。試験は、幅が30
mm、厚さが3mmの直方体の試験片について行われ、負荷は37mm離れた支
持点の間の中央に加えられ、上記の温度のそれぞれで順次、三つの負荷が増加す
る順に加えられた。別の一連の測定は、一定の負荷で温度を変化させて行った。
結果は図2に示されており、同図は同じグラフで、各テストについて試験片の変
形(μm)を時間(時間)の関数として示している。表1は、三点クリープ曲線
の傾斜を、温度、及び加えられた応力及び負荷を与えられている時間に対して示
している。
性質を示し、1300℃でも適当な耐クリープ性を示した。
で評価された。ここでは放物型(parabolic)酸化定数Kpとして96.5×10-12 g2・cm-4・s-1という値、放物型蒸発定数Kvとして3.96×10-19g
・cm-2・s-1という値が得られた。
1000℃で103MPaという負荷の下での三点曲げクリープ抵抗試験で評価
された。その結果は、以下で比較例と照らし合わせて報告する。
ネラルウール製造の用途で評価した。直径200mmの、通常の形の繊維化スピ
ナーディッシュを鋳造によって製造し、上記のように熱処理し、そして以下の組
成のガラスを繊維化するために産業的な条件で使用した。スピナーディッシュの
温度は1150〜1210℃であった。
べて比較的酸化性の強いガラスである。その液体化温度は1140℃である。
ないということから見てスピナーディッシュが損復したと見なされて運転の停止
が決定されるまで、日産2.3トン(メートル法)で使用された。スピナーディ
ッシュに入る鉱物組成物の温度は約1200〜1240℃であった。スピナーデ
ィッシュの輪郭に沿った金属の温度は1160〜1210℃であった。こうして
測定されたスピナーディッシュの寿命(時間)は390時間であった。
によって多くの熱衝撃を受けたが、クラックは現れなかった。これは1100〜
1200℃におけるこの合金の良い延性を証している。
力(スピナーディッシュの幾何形状に起因する機械的条件)で、この合金が良い
耐クリープ性を有することによる。
が、非常に高い温度でミネラルウールを製造するのに好適な条件を作り出した。
同じ条件の下で試験した。この合金は次の組成を有する: Cr 29% Ni 8.53% C 0.38% Ta 2.95% W 5.77% 残留成分:Fe <3% Si <1% Mn <0.5% Zr <0.1% その他(全体) <1% 残りはコバルトからなる。
いて、約50%の(Cr、W)23C6炭化物(細い共晶区域の形で4で示されて
いる)と、50%のTaC炭化物(3で示されている)の存在を示している。
に実施例1より劣る。図4は、5時間にわたって1200℃にし、そして水で急
冷した後の比較例1の合金試験片のSEM顕微鏡写真である。
で現れて急冷によって固化したことが認められる。
例1の合金の強度よりも小さいことが検証された。これらの結果は、31MPa
の下で1200℃におけるクリープ抵抗の比較結果を示す図5のグラフ、103
MPaの下で1000℃におけるクリープ抵抗の比較結果を示す図6のグラフ、
及び表1にまとめられている。
である:Kp=92.4×10-12g2・cm-4・s-1及びKv=4.86×10-9 g・cm-2・s-1。
的性質も示している:これはODSタイプの超合金であって、ニッケル−クロム
のマトリックスを有し、酸化イットリウムなどの酸化物相によって強化されてい
る。
妙な方法によって、例えば、金属とセラミック粉末を機械的に合成して機械的合
金を作り、圧力下で焼結し、複雑な熱−機械的加工と非常に高い温度での熱処理
を行って作るので、結果的に製造コストが非常に高くなる。
である。
性を有するということに注意すべきである:1200℃におけるクリープ曲線の
傾斜は、コバルト合金の場合の15倍も大きい。
は2〜3倍大きいが、比較例1の合金に比べればかなりの改良になる。
仕方で評価した。この合金は次の組成を有する: Cr 28.5% Ni 8.9% C 0.5% Ta 8.5% W 0% 残留成分:Fe <3% Si <1% Mn <0.5% Zr <0.1% その他(全体) <1% 残りはコバルトからなる。
物TaCから成る(Ta/Cモル比=1.13)。
仕方で評価した。この合金は次の組成を有する: Cr 29% Ni 8.86% C 0.98% Ta 6% W 0% 残留成分:Fe <3% Si <1% Mn <0.5% Zr <0.1% その他(全体) <1% 残りはコバルトからなる。
化物の他にクロム炭化物Cr23C6が存在する。高い炭素含有量は高濃度の炭化
物を生じ、Ta/Cモル比が0.39なので、ほぼ50%Cr23C6に対し50
%TaCとなる。
る: Cr 28.2% Ni 8.74% C 0.37% Ta 5.84% W 5.6% 残留成分:Fe <3% Si <1% Mn <0.5% Zr <0.1% その他(全体) <1% 残りはコバルトからなる。
バルト固溶体とタンタル炭化物(TaC)6との共晶のきわめて密な粒間網状構
造を示している。この微細構造を、適当な金属学的なエッチングを行ってから光
学顕微鏡で観測すると、いろいろなタイプのMC炭化物が存在しているように見
える。これは多分、タングステンがこれらの炭化物の形成に寄与したためであろ
う。
7をはっきりと示しているが、これはTCP(Topologically Close Compact)
相の一つ(合金を脆くすることが知られているσ−CoCr相)から成る。
実施例1の合金の微細構造には見られない。この実施例4では、28%のクロム
、8%のニッケル、及び6%のタンタルに加えられる5.6%のタングステンの
存在によって、固溶体に移行する元素の全体的な含有量が、ある種の可溶性限界
を超えると考えられる。
得られた値は次の通りである:Kp=190×10-12g2・cm-4・s-1及びKv =4.17×10-9g・cm-2・s-1。
はクリープ速度が約7〜8μm・h-1であった。これは実施例1〜3までの合金
に比べて少し劣るが、比較例1の合金に比べると顕著な改良になっている。
用できるということを意味している。
Claims (24)
- 【請求項1】 溶融鉱物物質の流れを、繊維化スピナーディッシュに注ぎ、
ここでこのスピナーディッシュの周縁バンドには多数のオリフィスが開けられて
おり、これらのオリフィスを通って溶融鉱物物質のフィラメントが流出し、これ
らのフィラメントをガスの作用で細くしてウールする、内部遠心法によってミネ
ラルウールを製造する方法であって、前記スピナーディッシュ内の前記鉱物物質
の温度が少なくとも1100℃であること、及び前記繊維化スピナーディッシュ
がコバルトに基づく合金で作られており、この合金が(合金の重量に対する重量
分率で)次の元素: Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 3〜10% C 0.2〜1.2% W 0〜8% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 を含み、残りはコバルトと不可避不純物からなり、タンタルの炭素に対するモル
比が少なくとも0.3であることを特徴とする、ミネラルウールを製造する方法
。 - 【請求項2】 前記鉱物組成物が、少なくとも3重量%、特に少なくとも5
重量%の、Fe2O3として表される第二鉄含有率を有することを特徴とする、請
求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記鉱物組成物が以下の重量分率で: 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で表される) 0〜15%、好ましくは4〜12% B2O3 0〜8%、好ましくは0〜4% TiO2 0〜3% を含み、R2O≦13.0%のとき、MgOは0〜5%、特に0〜2%であるこ
とを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記スピナーディッシュの合金の組成が、5.5〜9重量%
のタンタルを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法
。 - 【請求項5】 前記スピナーディッシュの合金の組成が、0.9又はそれよ
りも大きいTa/Cモル比を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか
1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記スピナーディッシュの合金の組成が、0.3〜0.55
重量%の炭素を含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記合金の組成が、0.8〜1.2重量%の炭素を含むこと
を特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 前記スピナーディッシュの合金の組成が、約0.3〜0.5
のTa/Cモル比を有することを特徴とする、請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記スピナーディッシュの合金の組成がタングステンを含ま
ないことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 前記溶融鉱物物質が約1140℃又はそれよりも高い液体
化温度を有することを特徴とする、請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 クロム、ニッケル、タンタル及び炭素を含む、酸化性媒質
中において高温機械的強度を示すコバルトに基づく合金であって、タングステン
を含まないこと、及び本質的に以下の元素(比率は合金の重量分率に関して示さ
れる): Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 3〜10% C 0.2〜1.2% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 から構成されており、残りはコバルトと不可避不純物からなり、Ta/Cモル比
が少なくとも0.3であることを特徴とする、コバルトに基づく合金。 - 【請求項12】 前記元素の比率が以下の範囲: Cr 26〜32% Ni 8〜10% Ta 4.5〜9% C 0.3〜1.1% にあることを特徴とする、請求項11に記載の合金。
- 【請求項13】 タンタル対炭素モル比が少なくとも0.9であることを特
徴とする、請求項11又は12に記載の合金。 - 【請求項14】 炭素含有率が約0.3〜0.55%であることを特徴とす
る、請求項13に記載の合金。 - 【請求項15】 炭素含有率が約0.8〜1.2%であることを特徴とする
、請求項11又は12に記載の合金。 - 【請求項16】 Ta/Cモル比が約0.3〜0.5であることを特徴とす
る、請求項11又は12に記載の合金。 - 【請求項17】 クロム、ニッケル、タンタル及び炭素を含む、酸化性媒質
中で高温機械的強度を示すコバルトに基づく合金であって、本質的に以下の元素
(比率は合金の重量分率に関して示される): Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 4.2〜10% W 4〜8% C 0.8〜1.2% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 から構成されており、残りはコバルトと不可避不純物からなり、Ta/Cモル比
は少なくとも0.3、好ましくは少なくとも0.35、有利には約0.35〜0
.5であることを特徴とする合金。 - 【請求項18】 特にガラスの生産又は高温変換に用いることができる物品
であって、請求項11〜17のいずれか1項に記載の合金から、特に鋳造作業に
よって作られる物品。 - 【請求項19】 鋳造作業によって得られる請求項18に記載の物品。
- 【請求項20】 前記合金が鋳造された後に、熱処理を行なわれている、請
求項19に記載の物品。 - 【請求項21】 前記合金が鋳造された後に、鍛造工程を行なわれている、
請求項19に記載の物品。 - 【請求項22】 ミネラルウールを製造するための繊維化スピナーディッシ
ュから成る、請求項18〜21のいずれか1項に記載の物品。 - 【請求項23】 溶融合金を適当な型で鋳造すること、及び1100〜12
50℃の温度での第1のアニール工程と850〜1050℃の温度での第2のア
ニール工程を含む鋳造された物品の熱処理を行うことを含む、請求項20に記載
のスピナーディッシュの製造方法。 - 【請求項24】 以下の元素(合金の重量分率に関して): Cr 23〜34% Ni 6〜12% Ta 3〜10% C 0.2〜1.2% W 0〜8% Fe 3%未満 Si 1%未満 Mn 0.5%未満 Zr 0.1%未満 を含み、残りはコバルトと不可避不純物からなり、タンタルの炭素に対するモル
比が少なくとも0.3であるコバルトに基づく合金で作られた物品の、少なくと
も1100℃の温度の酸化性雰囲気中での使用。
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