JP2022511790A

JP2022511790A - 耐火性物品

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Publication number: JP2022511790A
Application number: JP2021530825A
Authority: JP
Inventors: イー．エスユーニン、エフゲニー
Original assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Current assignee: Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: KR20210084650A; WO2020112568A1; EP3887739A1; MX2021006273A; EP3887739A4; US20200172442A1; CN113195993A; US20230080408A1; US11542202B2; JP7402877B2

Abstract

本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部を有する本体を含み、中央開口部は、凸状湾曲を有する受け面を有する、耐火性物品。一実施形態では、本体は、本体の上面の一部から延在する結合突起と、本体の底面の一部上の結合凹部とを含むことができる。

Description

本開示は、耐火性物品に関する。

セラミック処理は、適切な構成要素を調達して一緒に組み合わせて初期混合物にすること、及び鋳造、成形、プレス、噴霧などの１つ又は複数の成形プロセスを使用して初期混合物形状を得ることを含む、複雑で時間のかかる作業であり得る。初期形状体は、一般にグリーン（すなわち、未完成）体と呼ばれる。グリーン体をセラミック体に変換するために、一般に、１つ以上の制御された加熱プロセスを使用して、本体に所望の組成及び／又は微細構造を与えることができる。典型的には、そのような加熱プロセスは、約７００℃以上などのかなり高い温度を使用する可能性がある。さらに、そのような加熱プロセスは、数時間、さらには数日間続く場合がある。

炉用支持具などの耐火性物品を使用して、加熱プロセス中にグリーン体を適切に支持することができる。業界は、炉用支持具の改良を求め続けている。

実施形態は、例として示されており、添付の図に限定されない。

一実施形態による、耐火性物品の斜視図を含む。一実施形態による、耐火性物品の側面図を含む。一実施形態による、耐火性物品の一部の断面図を含む。一実施形態による、耐火性物品の斜視図を含む。一実施形態による、耐火性物品の一部の断面図を含む。一実施形態による、耐火性物品の一部の断面図を含む。一実施形態による、複数の耐火性物品を使用するシステムの斜視図を含む。

図面と組み合わせた以下の説明は、本明細書に開示される教示を理解するのを支援するために提供される。以下の説明は、本教示の具体的な実装形態及び実施形態に焦点を合わせるであろう。本出願で開示される教示に基づいて他の実施形態が使用されてもよい。

用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、又はその任意の他の変形は、非排他的包含を含むことを意図している。例えば、特徴のリストを備える方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されず、そのような方法、物品、又は装置に明示的にリスト化されていないか又は固有ではない他の特徴を含んでもよい。さらに、明示的に特段の定めがない限り、「又は（ｏｒ）」は、包含的な「又は」を指し、排他的な「又は」を意味しない。例えば、条件Ａ又はＢは、Ａは真（又は存在する）かつＢは偽（又は存在しない）、Ａは偽（又は存在しない）かつＢは真（又は存在する）、及びＡとＢとの両方が真（又は存在する）のいずれか１つによって満たされる。

また、「１つ（ａ）」又は「１つ（ａｎ）」の使用は、本明細書に記載の要素及び構成要素を説明するために使用される。これは単に便宜上及び本発明の範囲の全体的な意味を与えるために行われている。この説明は、他を意味することが明確でない限り、１つ、少なくとも１つ、又は複数も含む単数形、又はその逆を含むように読む必要がある。例えば、本明細書で単一の物品が説明される場合、単一の物品の代わりに複数の物品が使用され得る。同様に、本明細書で複数の物品が説明される場合、それら複数の物品に代えて単一の物品が使用され得る。

特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び例は、例示的なものにすぎず、限定的であることを意図しない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料及び処理行為に関する多くの詳細は、従来のものであり、耐火性技術内の教科書及び他のソースにおいてみることができる。

以下の実施形態は、一般に耐火性物品に関する。例示的な耐火性物品は、高温環境で製品を支持するように設計された様々なタイプの炉用支持具を含むことができるが、これらに限定されない。

本明細書の実施形態の耐火性物品は、混合、成形、鋳造（例えば、スリップキャスティング又は排泥鋳込み成形）、プレス、乾燥、冷却、焼成、又はそれらの任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない様々な適切な方法によって形成することができる。一実施形態によれば、耐火性物品を形成するプロセスは、原材料成分を含む混合物を形成することを含むことができ、次いで、これらはグリーン体に形成される。本明細書で使用される場合、「グリーン体」は、最終的に形成された耐火性物品の形成前に１つ又は複数の処理ステップを受ける本体を指す。グリーン体を形成した後、高温環境でグリーン体を焼成して、グリーン体を最終的に形成された耐火性物品に変化させることをさらに含んでもよい。

ここで、図１～図３の耐火性物品を参照すると、耐火性物品１００は、上面１０２、底面１０３、及び側面１０４を含む本体１０１を有することができ、側面１０４は上面１０２と底面１０３との間に延在する。本体１０１は、第１の内側面１２５、第２の内側面１２６、及び第１の内側面１２５と第２の内側面１２６との間に延在する受け面１２７によって画定された中央開口部１１０をさらに含んでもよい。中央開口部１１０は複数の側面を有するものとして示されているが、中央開口部は、平坦な側面を含まないように、例えば円形の輪郭を含む任意のサイズ及び形状を有することができることが理解されよう。図１の実施形態にさらに示されるように、本体１０１は、上面１０２の一部分から延在する結合突起１２０を含むことができる。本体は、底部本体１０１の底面１０３の一部に結合凹部（図２参照）１３１をさらに含むことができる。

本体１０１は、炭化物、ホウ素、窒化物、酸化物、又はその任意の組み合わせの群からの材料などのセラミックを含むことができる。特定の例では、本体１０１は、本質的にセラミックで構成され得る。より具体的な例では、本体は、炭化ケイ素などの超硬材料を含むことができる。例えば、本体は、本質的に炭化ケイ素で構成され得る。さらに別の実施形態では、本体はアルファ相炭化ケイ素を含んでもよく、より具体的には、本質的にアルファ相炭化ケイ素で構成されてもよい。一特定の実施形態では、本体１０１は、窒素結合炭化ケイ素を含んでもよく、より具体的には、本質的に窒素結合炭化ケイ素で構成されてもよい。そのような材料のいくつかの適切な例としては、例えば、Ｎ－ＤＵＲＡＮＣＥ^{（登録商標）}又はＨＥＸＯＬＯＹ^{（登録商標）}を挙げることができる。

別の実施形態では、本体１０１、より具体的には、側面１０４は、楕円形の輪郭を有することができ、それにより、本体は全体的に弓形の形状である。図１～図３の実施形態は、円形の輪郭を有する側面１０４を示すことが理解されるであろう。しかしながら、本明細書の実施形態は、それほど厳密に限定されず、他の弓形又は楕円形が利用されてもよい。

本明細書の実施形態の本体は、本体に意図的に含まれる開口及び穴を除いて、完全に中実であってもよい。すなわち、本体１０１は、５０％超、７５％超、９０％超、又は９５％超の理論密度を有することができる。さらに他の例では、本体１０１は、本体１０１に含まれる１つ又は複数の空隙を含むことができる。そのような空隙は、限定はしないが、排泥鋳込み成形などの選択成形プロセスの結果であり得る。

特定の実施形態では、中央開口部１１０は、上面１０２及び結合突起１２０と交差し、したがってそのような要素の部分を生成することができる。例えば、図１及び図２に示すように、上面１０２は、中央開口部１１０によって分離された第１の上面部分１２１及び第２の上面部分１２２を含むことができる。さらに、中央開口部１１０の位置に基づいて、結合突起１２０は、第１の上面部分１２１上の第１の結合突起部１２３と、第２の上面部分１２２上の第２の結合突起部１２４とを含むことができる。図示のように、中央開口部１１０は、第１の結合突起部１２３を第２の結合突起部１２４から分離してもよい。

一実施形態によれば、結合突起１２０は、断面視でテーパ形状を有することができる。例えば、図２及び図３を参照すると、第１の結合突起部１２３は、本体の垂直軸１８３に沿ってほぼ垂直に延在する側壁１４１を有することができる。さらに、側壁は、垂直軸１８３に対して完全に平行でなくてもよく、側壁１４１は、垂直軸１８３に対して傾斜して、テーパ状の断面形状を生成する。そのような形状は、第１の結合突起部１２３と例えば、別の耐火体の結合凹部など、別の耐火体との適切な結合を容易にすることができる。第２の結合突起部１２４は、垂直軸１８３に対して傾斜することができる側壁１４２を有してもよく、テーパ状の断面形状を画定してもよい。

一実施形態では、結合凹部１３１は、底面１０３の一部に延在し、空洞を画定することができる。結合凹部１３１は、耐火性物品の形成及び使用の改善を容易にすることができるテーパ角１３２を有することができる。一実施形態では、結合凹部１３１のテーパ角１３２は、例えば、９１°超、９２°超、９５°超、９８°超、１００°超、又は１０５°超など、９０°超とすることができる。さらに、一実施形態では、テーパ角１３２は、１５０°以下、１４０°以下、１３０°以下、１２０°以下、１１０°以下、又は１００°以下など、１６０°以下とすることができる。テーパ角１３２は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。

別の実施形態では、結合凹部１３１は深さ１３３を有することができ、結合突起１２０は高さ１４４を有することができる。結合凹部１３１の結合突起１２０の高さ１４４に対する相対的な深さ１３３（又はその部分１２３、１２４のいずれか）は、耐火性物品の動作の改善を容易にするように制御することができる。例えば、結合凹部１３１の深さ１３３は、高さ１４４の１８０％以下、１５０％以下、１２０％以下又は１００％以下など、高さ１４４の２００％以下であってもよい。さらに、少なくとも一実施形態では、結合凹部１３１の深さ１３３は、８０％超、９０％超、１００％超、１１０％超又は１２０％超など、高さ１４４の少なくとも５０％とすることができる。結合凹部１３１の、結合突起１２０の高さ１４４に対する相対的な深さ１３３は、上述の最小～最大のパーセンテージのうちのいずれかを含む範囲内とすることができることが理解されよう。

一実施形態によれば、高さ１４４は、少なくとも１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内、少なくとも２ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲内、少なくとも３ｍｍ以上１２ｍｍ以下を含む範囲内、又は少なくとも５ｍｍ以上１０ｍｍ以下を含む範囲内とすることができる。

別の実施形態では、深さ１３３は、少なくとも２ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲内、少なくとも２ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内、少なくとも３ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲内、又は少なくとも５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内など、少なくとも１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内とすることができる。

別の実施形態では、結合凹部１３１は幅１３４を有することができ、結合突起１２０は幅１４５を有することができ、本体１０１は、耐火性物品の使用の改善を容易にすることができる幅１３４と幅１４５との特定の関係を有するように形成することができる。例えば、結合凹部１３１の幅１３４は、結合突起１２０の幅１４５よりも少なくとも２％大きくてもよい。他の実施形態では、幅１４５に対する相対的な幅１３４は、少なくとも１０％大きい、少なくとも１５％大きい、又は少なくとも２０％大きいなど、幅１３４が幅１４５よりも少なくとも５％大きいように、大きくてもよい。さらに、別の非限定的な実施形態では、結合凹部１３１の幅１３４は、幅１４５よりも８０％未満大きい、５０％未満大きい、３０％未満大きい又は１５％未満大きいなど、結合突起１２０の幅１４５よりも９０％以下大きくすることができる。結合突起１２０の幅１４５に対する結合凹部１３１の幅１３４は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。

別の実施形態では、結合凹部１３１は、少なくとも５ｃｍ、少なくとも８ｃｍ、又は少なくとも１５ｃｍなど、少なくとも２ｃｍの幅を有することができ、結合凹部１３１は、１００ｃｍ以下、又は５０ｃｍ以下など、２００ｃｍ以下の幅１３４を有することができる。結合凹部１３１の幅１３４は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。

さらに、結合突起１２０は、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ、又は少なくとも５ｃｍなど、少なくとも１ｃｍの幅１４５を有することができる。さらに、結合突起１２０は、１５０ｃｍ以下、９０ｃｍ以下、又は４０ｃｍ以下の幅１４５を有することができる。結合突起１２０は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内の幅１４５を有することができることが理解されよう。

図１～図３の実施形態にさらに示されるように、結合凹部１３１は、空洞の形態で作られる。より具体的には、結合凹部１３１は止まり穴であってもよい。例えば、結合凹部１３１は、側壁１３６及び上面１３８を有することができ、側壁１３６の少なくとも一部は、結合突起１２０の一部と同じ又は類似の輪郭を有する。より具体的には、側壁１３６は、本明細書で説明するように、鈍角のテーパ角１３２を画定する上面１３８に対してテーパ状であってよい。側壁１３６のこのような角度付けは、結合凹部への結合突起の相補的な取り付けによって互いに結合されたときの複数の耐火性物品の互いに対する相対移動を含む、形成並びに性能の改善を容易にすることができる。一実施形態では、結合突起に対する結合凹部の相対的なサイズ及び形状は、互いに接触を維持しながら、１つの耐火性物品の互いに対する独立した回転及び相対移動を容易にすることができ、したがって複雑な構造、特に炉用支持具の棚の効率的な組み立てを容易にし、ダウンタイムを短縮し、生産性を向上させる。

一実施形態によれば、中央開口部１１０は、第１の内側面１２５、第２の内側面１２６、及び第１の内側面１２５と第２の内側面１２６との間に延在する受け面１２７によって画定され得る。１つの特定実施形態では、受け面１２７の少なくとも一部は、少なくとも一方向に非平坦輪郭を有することができる。例えば、受け面１２７は凸状湾曲を有することができる。具体的に図３を参照すると、受け面１２７は、受け面の一部が上方に湾曲するように湾曲面を有するものとして示されている。特定の理論に縛られることを望むものではないが、そのような表面輪郭は、故障につながる可能性がある、加熱及び冷却を含む処理中に、構成要素を損傷したり、本体に不必要な緊張を生じさせたりすることなく、物体が互いに対して移動できるように、耐火性物品と中央開口部１１０に収容された物体との間の限定された接触を容易にすると理論付けられている。具体的には、受け面１２７は、長手方向軸１８１によって画定される長手方向に沿って延びる湾曲を有してもよい。

一実施形態によれば、受け面１２７は、少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも７５ｃｍ、少なくとも９０ｃｍ、少なくとも１１０ｃｍ又は少なくとも１５０ｃｍなど、少なくとも１０ｃｍの曲率半径を有することができる。さらに、別の非限定的な実施形態では、受け面１２７は、８００ｃｍ以下、６００ｃｍ以下、４００ｃｍ以下、２００ｃｍ以下又は１５０ｃｍ以下など、１０００ｃｍ以下の曲率半径を有してもよい。受け面１２７の曲率半径は、上述の最小値及び最大値のうちのいずれかを含む範囲内とすることができることが理解されよう。

別の実施形態では、受け面１２７全体は、中央開口部１１０の長手方向に凸状湾曲を有することができる。図３に示すように、受け面１２７全体が湾曲されてもよく、凸状湾曲（すなわち、上向きに湾曲している）を画定する。受け面１２７は、例えば、起伏部、隆起した島、パターン化された表面、溝及び隆起部などを含むがこれらに限定されない、物体との限定された接触を容易にすることができる他の非平坦輪郭を有することができることが理解されよう。

特定の事例では、受け面１２７は、横軸１８０（図２を参照）によって画定される横方向などの別の方向に実質的に平坦であってよい。そのような実施形態では、受け面１２７は、一方向から見て非平坦であり、別の方向から見て実質的に平面であり得る。図２の実施形態には示されていないが、受け面１２７はまた、横軸１８０によって画定されるように横方向に湾曲してもよいことが理解されよう。例えば、受け面１２７の少なくとも一部は、中央開口部１１０の横方向に沿って凸状湾曲を有してもよい。より具体的には、一実施形態では、横方向の受け面全体が凸状湾曲を有してもよい。

中央開口部１１０は、第１の内側面１２５と受け面１２７との間の角度として定義される第１の入口角度１５１を有することができる。少なくとも一実施形態では、第１の入口角度１５１は、少なくとも９３°、少なくとも９５°、少なくとも９８°又は少なくとも１００°など、９０°より大きくてもよい。さらに、別の非限定的な実施形態では、第１の入口角度１５１は、１４０°以下、１２０°以下、１１０°以下又は１００°以下など、１６０°以下であってもよい。第１の入口角度１５１は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。

中央開口部１１０は、第２の内側面１２６と受け面１２７との間の角度として定義される第２の入口角度１５２を有することができる。少なくとも一実施形態では、第２の入口角度１５２は、少なくとも９３°、少なくとも９５°、少なくとも９８°又は少なくとも１００°など、９０°より大きくてもよい。さらに、別の非限定的な実施形態では、第２の入口角度１５２は、１４０°以下、１２０°以下、１１０°以下又は１００°以下など、１６０°以下であってもよい。第２の入口角度１５２は、上述の最小値～最大値のうちのいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されるであろう。

図１～図３にさらに示すように、中央開口部１１０は、本体の大部分を貫通してもよい。例えば、中央開口部１１０は、本体１０１の直径の大部分にわたって延在してもよく、直径は、側面１０４上の互いに対向する点間の長手方向軸１８１に沿った距離によって画定されてもよい。図１～図３に示されるものなど、より具体的な実施形態では、中央開口部１１０は、本体１０１の直径全体にわたって延在してもよく、本体１０１の両側の２つの異なる位置で側面と交差する。そのような場合、中央開口部１１０は、本体１０１を完全に貫通する穴又は開口を画定する。

図４、図５及び図６は、別の実施形態による耐火性物品の例示を含む。本体４０１は、上面４０２、底面４０３、及び上面４０２と底面４０３との間に延在する側面４０４を含む。図４～図６に示すように、耐火性物品４００は、図１～図３に示す耐火性物品１００と同じいくつかの特徴を有することができる。より具体的には、本体４０１は、中央開口部４１０から離間した二次開口部４６０を含むことができる。二次開口部４６０は、棚又は貯蔵構造の作成を容易にするために、その中に１つ又は複数の構造的構成要素を収容するために使用することができる。一特定の実施形態では、二次開口部４６０は、底面４０３と中央開口部４１０との間に配置することができる。さらに別の実施形態では、二次開口部４６０は、本体（図示せず）内に終端面を有する止まり穴とすることができる。さらに、二次開口部４６０は、本体４０１全体を貫通し、互いに対向する２つの位置で側面４０４と交差する穴を画定することができることが理解されよう。

一実施形態によれば、二次開口部４６０は、二次開口部４６０のサイズ及び形状を画定する上面４６１、第１の側面４６２、第２の側面４６３、及び受け面４６４を含むことができる。具体的な例では、二次開口部４６０は湾曲を有することができ、より具体的には、二次開口部４６０を画定する１つ又は複数の表面（例えば、上面４６１、第１の側面４６２、第２の側面４６３、及び受け面４６４）は湾曲を有することができる。一実施形態によれば、二次開口部４６０の受け面４６４は、凸状湾曲を有することができる。凸状湾曲は、長手方向４８１に全体的に延在してもよい。さらに、受け面４６４は、横軸４８０に沿って横方向４８０に延在する凸状湾曲を有してもよい。さらに、図６に示すなどの代替の実施形態では、受け面４６４は、横軸４８０によって画定される横方向に実質的に平坦であってもよい。二次開口部４６０は、四辺形の断面形状を有するものとして示されているが、目的の用途に応じて、任意の適切なサイズ及び形状を使用することができることが理解されよう。

二次開口部４６０は、９０度のオフセットを画定する、中央開口部４１０の方向に垂直な方向に延在するものとして示されている。他の実施形態は、０度～３５９度の間の任意のオフセット角度を有することができる。すなわち、中央開口部４１０及び二次開口部４６０は、互いに比較して本体を通って同じ方向に延在してもよい。さらに、他の例では、中央開口部４１０及び二次開口部４６０は、互いに比較して本体を通る任意の変形の異なる方向で延在してもよい。

本明細書の実施形態の任意の耐火体は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、スピネル、又はそれらの任意の組み合わせの群からの酸化物などの他の材料の特定の内容物を含むことができる。これらの材料は、任意の相対的な組み合わせで組み合わせることができる。

特定の実施形態では、耐火体は、本体の全体積に対して約６０ｖｏｌ％以下の多孔度を有する材料を含むことができる。さらに他の例では、多孔度は、約５０ｖｏｌ％以下、３０ｖｏｌ％以下、１５ｖｏｌ％以下、１０ｖｏｌ％以下、約５ｖｏｌ％以下、約４ｖｏｌ％以下、約３ｖｏｌ％以下、約２ｖｏｌ％以下、又はさらに約１ｖｏｌ以下であり得る。一特定の実施形態では、本体は、多孔性を本質的に含まなくてもよい。

さらなる実施形態では、耐火体は、ＡＳＴＭＣ８８５－８７に従って測定して、２０℃で約５ギガパスカル（ＧＰａ）以上の弾性係数（ＭＯＥ）を有することができる。さらに別の実施形態では、ＭＯＥは、約２０ＧＰａ以上、約５０ＧＰａ以上、約７５ＧＰａ以上、約９０ＧＰａ以上、約１００ＧＰａ以上、約１１０ＧＰａ以上、約１２０ＧＰａ以上、約１３０ＧＰａ以上、約１４０ＧＰａ以上、約１５０ＧＰａ以上、約１７５ＧＰａ以上、約２００ＧＰａ以上、約２５０ＧＰａ以上、約３００ＧＰａ以上、さらには約３５０ＧＰａ以上であってもよい。別の実施形態では、耐火体は、約４５０ＧＰａ以下、又はさらには約４００ＧＰａ以下など、２０℃で約５００ＧＰａ以下の弾性係数を有することができる。２０℃での弾性係数は、例えば、少なくとも１５０ＧＰａ以上３００ＧＰａ以下の間など、上記の値のいずれかの間及びそれらを含む範囲内であり得る。

またさらなる実施形態では、耐火体は、ＡＳＴＭＣ１３３に従って測定して、１２５０℃で約１．５メガパスカル（ＭＰａ）以上の破壊係数（ＭＯＲ）を有することができる。さらに別の実施形態では、ＭＯＲは、約１０ＭＰａ以上、約２５ＭＰａ以上、約５０ＭＰａ以上、約７５ＭＰａ以上、約１００ＭＰａ以上、約１５０ＭＰａ以上、約２００ＭＰａ以上、約２５０ＭＰａ以上、約３００ＭＰａ以上、又はさらに約３５０ＭＰａ以上であり得る。少なくとも１つの非限定的な実施形態では、耐火体は、約４５０ＭＰａ以下、又はさらには約４００ＭＰａ以下など、１２５０℃で約５００ＭＰａ以下の破壊係数を有することができる。１２５０℃での破断弾性率は、例えば、少なくとも９０ＭＰａ以上３２０ＭＰａ以下など、上記の値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。

別の態様では、耐火体は、ＡＳＴＭＣ８３２に従って測定して、約９．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下の熱膨張係数（ＣＴＥ）など、特定のＣＴＥを有することができる。さらに別の実施形態では、ＣＴＥは、約８．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、約７．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、約７．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、約６．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ・℃^－１以下、約６．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、約５．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、約５．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下、又はさらに約４．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下など、約８．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下であってもよい。別の実施形態では、耐火体は、約２．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上、約３．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上、約３．５×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上、又はさらに約４．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上など、約１．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上のＣＴＥを有することができる。ＣＴＥは、例えば、少なくとも４．０×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以上４．８×１０^－６ｍｍ／ｍｍ℃^－１以下など、上記の値のいずれかを含む範囲内であり得ることが理解されよう。

特定の実施形態では、耐火体は、ＡＳＴＭＣ１１１３に従って測定して約０．５Ｗ／ｍＫ以上、例えば約５Ｗ／ｍＫ以上、約１０Ｗ／ｍＫ以上、約１５Ｗ／ｍＫ以上、約２０Ｗ／ｍＫ以上、約２５Ｗ／ｍＫ以上、約３０Ｗ／ｍＫ以上、又はさらには約４０Ｗ／ｍＫ以上など、１２００℃で特定の熱伝導率を有することができる。別の実施形態では、１２００℃での熱伝導率は、約９０Ｗ／ｍＫ以下、約８０Ｗ／ｍＫ以下、約７０Ｗ／ｍＫ以下、約６０Ｗ／ｍＫ以下、またはさらには約５０Ｗ／ｍＫ以下など、約１００Ｗ／ｍＫ以下であってもよい。１２００℃での熱伝導率は、例えば、少なくとも３０Ｗ／ｍＫ以上４１Ｗ／ｍＫ以下など、上述の値のいずれかを含む範囲内とすることができることが理解されよう。

さらに他の実施形態では、耐火体は、約１２００℃以上、約１３００℃以上、約１４００℃以上、約１５００℃以上、約１６００℃以上、約１７００℃以上、約１８００℃以上、約１９００℃以上、約２０００℃以上など、約１１００℃以上の最大動作温度（すなわち、本体は溶融せず、動作可能なままである）によって定義される、最大使用可能温度を有することができる。耐火体は、少なくとも１７５０℃以上２１００℃以下の範囲内の最高使用可能温度を有してもよい。

図７は、一実施形態による、複数の耐火性物品を使用するシステムの斜視図を含む。システム７０１は、梁７０５及び７０６によって分離され接合された複数の耐火性物品７０２、７０３及び７０４を含む。梁７０５及び７０６は、耐火性物品７０２、７０３及び７０４の間に延在し、それらに結合することができる。そのようなシステム７０１は、他の最先端のシステムと比較して、向上した安定性及び汎用性を有する。本明細書の実施形態の特徴の特定の組み合わせは、システムを構築する間のシステムの調整、特に１つ又は複数の梁と係合している間の隣接する耐火性物品間の相対回転を可能にし、建設者が耐火体の向きを調整して安定した構造を確保することを可能にする。

特定の実施形態では、耐火体は、その物理的及び／又は化学的特性を高めることができるコーティング又は表面処理を有することができる。特定の実施形態では、本体は、例えば、レーザ溶融又はアブレーション、機械的サンドブラスト及び／又は化学的ピッキングなどの技術を使用して処理することができる。さらなる実施形態では、本体は、亜鉛めっき、クロメート又はホスフェート処理、及び／又は陽極酸化によって処理することができる。

多くの異なる態様及び実施形態が可能である。それらの態様及び実施形態のいくつかが本明細書に記載される。本明細書を読んだ後、当業者は、それらの態様及び実施形態が例示にすぎず、本発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。実施形態は、以下にリスト化される実施形態のうちのいずれか１つ以上に従うことができる。

実施形態１
本体であって、
上面と、
底面と、
前記上面と底面との間に延在する側面であって、前記側面は、楕円形の輪郭を備える、側面と、
前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部と、を含む本体、を備える、耐火性物品。

実施形態２
本体であって、前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部を有し、前記中央開口部が、第１の内側面、第２の内側面、及び前記第１の内側面と第２の内側面との間に延在する受け面によって画定され、前記受け面の少なくとも一部が凸状湾曲を備える、本体、を備える、耐火性物品。

実施形態３
本体であって、
上面と、
底面と、
前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部であって、前記結合凹部は、９０度より大きいテーパ角を有する空洞を画定する、結合凹部と、を含む本体、を備える、耐火性物品。

実施形態４
前記本体は、セラミックを含む、実施形態１、２及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態５
前記本体は、本質的にセラミックで構成される、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態６
前記本体は、炭化物、ホウ素、窒化物、酸化物、又はその任意の組み合わせの群から選択されたセラミックを含む、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態７
前記本体は、炭化ケイ素を含む、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態８
前記本体は、本質的に炭化ケイ素で構成される、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態９
前記本体は、アルファ相炭化ケイ素を含む、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１０
前記本体は、本質的にアルファ相炭化ケイ素で構成される、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１１
前記本体は、上面、底面、及び前記上面と底面との間に延在する側面を含み、前記上面の一部から延在する結合突起と、前記底面の一部上の結合凹部とをさらに備える、実施形態２の耐火性物品。

実施形態１２
前記側面は、楕円形の輪郭を備える、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１３
前記側面は、円形の輪郭を備える、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１４
前記上面は、第１の上面部分及び第２の上面部分を備え、前記中央開口部は、前記第１の上部部分と第２の上部部分とを分離する、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１５
前記結合突起は、前記第１の上面部分上の第１の結合突起部と、前記第２の上面部分上の第２の結合突起部とを含み、前記中央開口部は、前記第１の結合突起部と前記第２の結合突起部とを分離する、実施形態１４の耐火性物品。

実施形態１６
前記結合突起は、断面視でテーパ形状を備える、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１７
前記底面の一部上に結合凹部があり、前記結合凹部は、９０度より大きいテーパ角を有する空洞を画定する、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１８
前記結合凹部は、９０度より大きい、９１度より大きい、９２度より大きい、９５度より大きい、９８度より大きい、１００度より大きい、又は１０５度より大きいテーパ角を有する空洞を画定する、実施形態１及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態１９
前記結合凹部は深さを有し、前記結合突起は高さを有し、前記深さが、前記高さの２００％以下、前記高さの１８０％以下、前記高さの１５０％以下、前記高さの１２０％以下、又は前記高さの１００％以下である、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態２０
前記結合凹部は深さを有し、前記結合突起は高さを有し、前記深さが前記高さの５０％より大きい、８０％より大きい、９０％より大きい、１００％より大きい、１１０％より大きい、又は１２０％より大きい、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態２１
前記高さは、少なくとも１ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲内である、実施形態１９の耐火性物品。

実施形態２２
前記深さは、少なくとも１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲内である、実施形態１９の耐火性物品。

実施形態２３
前記結合凹部は幅を有し、前記結合突起は幅を有し、前記結合凹部の幅は、前記結合突起の幅よりも少なくとも２％大きい、少なくとも５％大きい、少なくとも１０％大きい、少なくとも１５％大きい、又は少なくとも２０％大きい、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態２４
前記結合凹部の前記幅は、前記結合突起の前記幅より９０％以下大きい、前記結合突起の幅より８０％未満大きい、５０％未満大きい、３０％未満大きい、又は１５％未満大きい、実施形態２３の耐火性物品。

実施形態２５
前記結合凹部は、少なくとも２ｃｍ、少なくとも５ｃｍ、少なくとも８ｃｍ又は少なくとも１５ｃｍの幅を備える、実施形態２３の耐火性物品。

実施形態２６
前記結合凹部は、２００ｃｍ以下、１００ｃｍ以下又は５０ｃｍ以下の幅を備える、実施形態２３の耐火性物品。

実施形態２７
前記結合突起は、少なくとも１ｃｍ、少なくとも２ｃｍ、少なくとも３ｃｍ又は少なくとも５ｃｍの幅を備える、実施形態２３の耐火性物品。

実施形態２８
前記結合突起は、１５０ｃｍ以下、９０ｃｍ以下又は４０ｃｍ以下の幅を備える、実施形態２３の耐火性物品。

実施形態２９
前記結合凹部は、空洞である、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３０
前記結合凹部は、止まり穴である、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３１
前記結合凹部は、側壁及び上面を備え、前記側壁の少なくとも一部は、前記結合突起の一部と同じ輪郭を有する、実施形態１、３、及び１１のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３２
前記中央開口部は、第１の内側面、第２の内側面、及び前記第１の内側面と第２の内側面との間に延在する受け面によって画定され、前記受け面の少なくとも一部は、凸状湾曲を備える、実施形態１及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３３
前記受け面は、前記中央開口部の長手方向に沿って少なくとも１０ｃｍの曲率半径を有する、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３４
前記受け面全体が、前記中央開口部の長手方向に沿って凸状湾曲を備える、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３５
前記受け面の少なくとも一部は、前記中央開口部の横方向に沿って凸状湾曲を備える、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３６
前記受け面全体が、前記中央開口部の横方向に沿って凸状湾曲を備える、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３７
前記受け面は、前記中央開口部の横方向に沿って実質的に平坦である、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３８
前記中央開口部は、第１の内側面と前記受け面との間に第１の入口角度を画定し、前記第１の入口角度は９０度より大きい、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態３９
前記中央開口部は、第２の内側面と前記受け面との間に第２の入口角度を画定し、前記第２の入口角度は９０度より大きい、実施形態２及び３２のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態４０
前記中央開口部は、前記本体の直径の大部分にわたって延在する、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態４１
前記中央開口部は、前記本体の前記直径全体にわたって延在し、２つの異なる位置で前記側面と交差する、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態４２
前記本体は、前記中央開口部から離間した二次開口部をさらに備える、実施形態１、２、及び３のいずれか１つの耐火性物品。

実施形態４３
前記二次開口部は、前記底面と前記中央開口部との間に配置されている、実施形態４２の耐火性物品。

実施形態４４
前記二次開口部は、前記本体内に終端面を有する止まり穴である、実施形態４２の耐火性物品。

実施形態４５
前記二次開口部は、前記本体全体を貫通し、穴を画定する、実施形態４２の耐火性物品。

実施形態４６
第１の耐火性物品であって、
上面と、
底面と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部と、を含む第１の本体を備える第１の耐火性物品と、
第２の耐火性物品であって、
上面と、
底面と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部と、を含む第２の本体を備える第２の耐火性物品と、を備え、
前記第１の本体の前記結合突起は、前記第２の本体の前記結合凹部内に配置され、前記第１の本体及び前記第２の本体は、係合しながら互いに対して回転するように構成される、高温貯蔵システム。

実施形態４７
前記第１の耐火性物品は、実施形態１～４１の任意の特徴又は特徴の組み合わせを有する、実施形態４６の高温貯蔵システム。

実施形態４８
前記第２の耐火性物品は、実施形態１～４１の任意の特徴又は特徴の組み合わせを有する、実施形態４６の高温貯蔵システム。

実施形態４９
前記第１の本体及び第２の本体は、係合しながら、かつ前記第１の本体の中央開口部に収容された少なくとも１つの耐火性物品をさらに有しながら、互いに対して回転するように構成されている、実施形態４６の高温貯蔵システム。

実施形態は、実施形態の方法及びシステムを説明及び定義するために様々な事項において組み合わせることができる特徴の組み合わせを提供する。説明は、特徴の階層を説明することを意図するものではなく、本発明を定義するために１つ又は複数の方法で組み合わせることができる異なる特徴を説明することを意図している。前述において、具体的な実施形態及び特定の構成要素の連結に関する言及は、例示である。結合又は連結される構成要素に関する言及は、本明細書に記載される方法を実行するため理解されるであろう、上記構成要素間の直接的連結、又は１つ又は複数の介在する構成要素を介した間接的な連結のいずれかを開示することを意図していると理解されよう。

このように、上に開示した主題は、例示であると考えられ、限定的なものではなく、添付の特許請求の範囲は、これら全ての改変、改善及び他の実施形態を包含し、本発明の真の範囲内に含まれることを意図している。したがって、法律で許される最大限の範囲で、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物の最も広い許容可能な解釈によって判定されるべきであり、前述の詳細な説明によって制限又は限定されないものとする。

本開示は、特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈あるいは制限するために使用されるべきではないという理解のもと、提出されている。これに加え、上述の開示において、本開示内容を合理化する目的で、様々な特徴を１つの実施形態でまとめてグループ分けし、又は記載してもよい。本開示は、本明細書の実施形態が特許請求の範囲に提供される特徴を限定するという意図を反映していると解釈されるべきではなく、さらに、本明細書に記載された特徴のいずれかを組み合わせて本発明の主題を説明することができる。しかしながら、本発明の主題は、開示されている実施形態のいずれかの全ての特徴よりも少ないものに関していてもよい。

Claims

本体であって、
上面と、
底面と、
前記上面と底面との間に延在する側面であって、前記側面は、楕円形の輪郭を備える、側面と、
前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部と、を含む本体、を備える耐火性物品。
本体であって、前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部を有し、前記中央開口部が、第１の内側面、第２の内側面、及び前記第１の内側面と第２の内側面との間に延在する受け面によって画定され、前記受け面の少なくとも一部が凸状湾曲を備える、本体、を備える、耐火性物品。
本体であって、
上面と、
底面と、
前記本体の少なくとも一部を貫通する中央開口部と、
前記上面の一部から延在する結合突起と、
前記底面の一部上の結合凹部であって、前記結合凹部は、９０度より大きいテーパ角を有する空洞を画定する、結合凹部と、を含む本体、を備える耐火性物品。
前記本体はセラミックを含む、請求項１、２、及び３のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記本体は炭化ケイ素を含む、請求項１、２、及び３のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記本体はアルファ相炭化ケイ素を含む、請求項１、２、及び３のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記本体は、上面と、底面と、前記上面と底面との間に延在する側面とを含み、前記上面の一部から延在する結合突起と、前記底面の一部上の結合凹部と、をさらに備える、請求項２に記載の耐火性物品。
前記上面は、第１の上面部分と第２の上面部分とを備え、前記中央開口部は、前記第１の上部部分と前記第２の上部部分とを分離する、請求項１、３及び７のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記結合突起は、前記第１の上面部分上の第１の結合突起部と、前記第２の上面部分上の第２の結合突起部とを含み、前記中央開口部は、前記第１の結合突起部と前記第２の結合突起部とを分離する、請求項８に記載の耐火性物品。
前記結合突起は、断面視でテーパ形状を備える、請求項１、３及び７のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記結合凹部は、９０度より大きいテーパ角を有する空洞を画定する、請求項１、３及び７のいずれか一項に記載の耐火性物品。
第１の耐火性物品及び第２の耐火性物品を含む請求項１、３、及び５のいずれか一項に記載の複数の前記耐火性物品を備え、前記第１の耐火性物品の前記結合突起は、前記第２の耐火性物品の前記結合凹部内に配置され、前記第１の耐火性物品の前記本体及び前記第２の耐火性物品の前記本体は、係合しながら互いに対して回転するように構成される、高温貯蔵システム。
前記結合凹部は深さを有し、前記結合突起は高さを有し、前記深さは前記高さの５０％より大きく、前記高さの２００％以下である、請求項１、３、及び７のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記結合凹部は幅を有し、前記結合突起は幅を有し、前記結合凹部の前記幅は前記結合突起の前記幅よりも少なくとも２％大きく、前記結合突起の前記幅よりも９０％以下大きい、請求項１、３、及び５のいずれか一項に記載の耐火性物品。
前記本体は、前記中央開口部から離間し、前記底面と前記中央開口部との間に配置された二次開口部をさらに備える、請求項１、２、３、及び７のいずれか一項に記載の耐火性物品。