JP6546294B2 - 耐火物品及びそれを製造する方法 - Google Patents

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Description

本出願は、概ね耐火物品に関する。
プッシャープレート等の耐火物品は過酷な条件下での使用が求められる。例えば、プッシャープレートは、キルン内で、数時間以内に室内温度と１，４００℃〜１，５００℃の高温との間で急激な熱サイクルを受ける場合がある。このような温度勾配は耐火物品内で高い熱応力を誘発し、熱応力は耐火物品を変形させ、熱衝撃によって破損させる可能性がある。したがって、産業界は耐火物品の改善を求め続けている。
実施形態は、一例として例示され、添付の図面に制限されない。
本明細書の実施形態に係わる、耐火物品の上面図である。 本明細書の実施形態に係わる、耐火物品の上面図である。 本明細書の実施形態に係わる、耐火物品の上面図である。 様々な含有量のジルコニアを有する耐火物品試料の平均線膨張率のプロットである。 ヒートサイクル処理後の反った試料の画像である。
当業者は、図の要素は、簡潔かつ明瞭にするために図示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解する。例えば、図面のいくつかの要素の寸法は、本発明の実施形態の理解を向上させるのを助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。
以下の説明は図面と組み合わせて、本発明において開示の教示の理解を助けるために提供される。以下の考察は、教示の特定の実施と実施形態に焦点を当てる。この焦点は、教示を説明する際に支援するために提供されており、教示の範囲又は適用を限定するものとして解釈されるべきではない。しかし、他の教示は、本出願で確かに使用され得る。
本明細書で使用する場合、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、又はそれらのあらゆる他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図している。例えば、多くの特徴を備える方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴だけに限定される必要はなく、明確には記載されない別の特徴、又は、そのような方法、物品、若しくは装置に固有ではない別の特徴を含み得る。更に、特に断わらない限り、「又は」は、包括的「又は」を指し、排他的「又は」を指さない。例えば、条件Ａ又はＢが、次の、「Ａが真（又は存在する）及びＢが偽（又は存在しない」）、「Ａが偽（又は存在しない）及びＢが真（又は存在する）」、並びに「Ａ及びＢ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場合である。
また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書に記載された要素及び構成要素を記載するために用いられる。これは、単に便宜上、本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、１つ又は少なくとも１つを含むと解釈されるべきであり、他の意味であることが明白でない限り、単数形もまた複数形を含み、或いは逆もまた同様である。例えば、１つの実施形態を本明細書に記載する場合、１つの実施形態の代わりに２つ以上の実施形態を使用することができる。同様に、２つ以上の実施形態が本明細書に記載されている場合、１つの実施形態を２つ以上の実施形態に置き換えることができる。
別段の定義がない限り、本明細書中で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって、一般に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び実施例は例示に過ぎず、限定されることを意図しない。特定の材料及び加工行為に関する特定の詳細が記載されていない限り、そのような詳細は、製造技術の参考書及び他の情報源に見出され得る従来のアプローチを含み得る。
本明細書に開示の実施形態は、ムライト及びジルコニアを含む複合粒子を有する第３の相を含む本体を含む耐火物品に関する。耐火物品は、炉又はキルン内で焼成される製品を保持又は支持することを意図した物品を含み得る。耐火物品のいくつかの適切な例としては、プッシャープレート、鞘、バット、フレーム、セッター等を挙げることができる。第３の相は、本体の総重量に対して少なくとも１重量％及び３２重量％以下を含む範囲内で存在することができる。例えば２〜４インチ／分の非常に速い押し込み速度に起因する温度変化等の過酷な焼成条件に遭遇した場合に、耐火物品は非常に過酷な温度変化に耐え、改善された寸法安定性（即ち、小さい線膨張率又は小さい膨張及び小さい反り）及び破損に対する耐性を有することが意図される。即ち、本明細書の耐火物品は、過酷な焼成条件で容易に使用できるように、特定の組成及び／又は微細構造を有するように形成され、適切な耐熱衝撃性と改善された寸法安定性の組合せを提供する。より具体的には、本明細書の実施形態の耐火物品は、物品を焼成する場合に物品を保持するように構成されたプッシャープレートの形態であってもよく、そのようなプッシャープレートは、焼成される製品が損傷しないように耐熱衝撃性及び寸法安定性を有さなければならない。焼成中の部品への損傷は、製造業者にとって製造時間及びの利益の点で著しい損失を意味する可能性がある。
耐火物品を形成するプロセスは、原料粉末の混合物を形成することによって開始されるプロセスを含み得る。混合物は、アルミナ、ムライト、並びにムライト及びジルコニアの粒子を含む複合材料の原料粉体を含み得る。混合物はまた、いくらかの水分及び１つ又は複数の結合剤を含み得る。成分が適切に均質になるように混合物を混合し、次いで１つ又は複数のプロセス、例えば、プレス、成形、キャスティング、押出又はそれらの組み合わせ等、を含む適切なプロセスを用いてグリーン体に形成する。本明細書で述べるように、耐火物品はプレートの形態であってもよいので、任意のプレス操作は、金型の使用もできる一軸又は静水圧プレス操作でもよい。グリーン体を形成する前に、混合物をふるいにかけて一定の大きさの凝集体を除去することができる。
グリーン体は、一般に、３．０ｇ／ｃｃ〜３．３ｇ／ｃｃの密度を有するように形成される。更に、最終耐火物本体は、少なくとも３．０ｇ／ｃｃ〜３．３ｇ／ｃｃ以下の範囲の密度を有し得る。
成形後、グリーン体を２５℃〜３００℃の範囲の温度で２時間〜７２時間乾燥させる。乾燥工程の後、グリーン体を約１５００℃〜１７００℃の空気雰囲気中で焼成する。焼成された製品は、本明細書の実施形態の１つ又は複数の特徴を有する耐火物品である。
一実施形態では、耐火物品は、過酷な焼成条件での熱安定性と寸法安定性との適切な組み合わせを容易に得るために、特定の含有量のアルミナを含む本体を含むことができる。例えば、耐火物品は、本体の総重量に対して含有量が少なくとも６０重量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含み得る。例えば、アルミナの含有量は、少なくとも６１重量％、又は少なくとも６２重量％、又は少なくとも６３重量％、又は少なくとも６４重量％、又は少なくとも６５重量％、又は少なくとも６６重量％、又は少なくとも６７重量％、又は少なくとも６８重量％、又は少なくとも６９重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも７１重量％、又は少なくとも７２重量％、又は少なくとも７３重量％、又は少なくとも７４重量％、又は少なくとも７５重量％、又は少なくとも７６重量％、又は少なくとも７７重量％、又は少なくとも７８重量％、又は少なくとも７９重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも８１重量％、又は少なくとも８２重量％、又は少なくとも８３重量％、又は少なくとも８４重量％、又は少なくとも８５重量％、又は少なくとも８６重量％、又は少なくとも８７重量％、又は少なくとも８８重量％、又は少なくとも８９重量％、又は少なくとも９０重量％、又は少なくとも９１重量％、又は少なくとも９２重量％、又は少なくとも９３重量％、又は少なくとも９４重量％である。別の非限定的実施形態では、アルミナの含有量は、本体の総重量に対して９５重量％以下であることができる。例えば、本体中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有量は、９４重量％以下、又は９３重量％以下、又は９２重量％以下、又は９１重量％以下、又は９０重量％以下、又は８９重量％以下、又は８８重量％以下、又は８７重量％以下、又は８６重量％以下、又は８５重量％以下、又は８４重量％以下、又は８３重量％以下、又は８２重量％以下、又は８１重量％以下、又は８０重量％以下、又は７９重量％以下、又は７８重量％以下、又は７７重量％以下、又は７６重量％以下、又は７５重量％以下、又は７４重量％以下、又は７３重量％以下、又は７２重量％以下、又は７１重量％以下、又は７０重量％以下、又は６９重量％以下、又は６８重量％以下、又は６７重量％以下、又は６６重量％以下であることができる。アルミナの含有量は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、アルミナの含有量は、本体の総重量に対して少なくとも６０重量％及び９５重量％以下を含む範囲内、例えば少なくとも６５重量％及び８６重量％以下を含む範囲内、又は少なくとも８８重量％及び９３重量％以下を含む範囲内等、であることができる。
別の実施形態では、本体は、アルミナを含む第１の相を含み得る。更に別の実施形態では、本体の第１の相はアルミナ粒子を含み得る。特に、第１の相は本質的にアルミナ粒子からなり、アルミナ粒子は本質的にアルミナからなる。特定の一実施形態では、アルミナ粒子は、少なくとも１ミクロンの平均粒子径（Ｄ５０ａｇ）、例えば、少なくとも２ミクロン、又は少なくとも３ミクロン、又は少なくとも５ミクロン、又は少なくとも１０ミクロン、又は少なくとも２０ミクロン、又は少なくとも５０ミクロン、又は少なくとも８０ミクロン、又は少なくとも１００ミクロン、又は少なくとも２００ミクロン、又は少なくとも３００ミクロン、又は少なくとも４００ミクロン、又は少なくとも５００ミクロン、又は少なくとも６００ミクロン、又は少なくとも７００ミクロン、又は少なくとも８００ミクロン、又は少なくとも９００ミクロン、又は少なくとも１ｍｍ等、を有し得る。別の特定の一実施形態では、アルミナ粒子は、２ｍｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０ａｇ）、例えば、１．５ｍｍ以下、又は１ｍｍ以下、又は９００ミクロン以下、又は８００ミクロン以下、又は７００ミクロン以下、又は６００ミクロン以下、又は５００ミクロン以下等、を有し得る。アルミナ粒子は、少なくとも１ミクロン及び２ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒径（Ｄ５０ａｇ）を有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、本体は、シリカ（ＳｉＯ２）、より具体的には、本明細書に記載されるような熱的及び機械的特性を容易に改善し得る含有量のシリカを含み得る。別の実施形態では、シリカは、本体の総重量に対して少なくとも２重量％の含有量を有し得る。例えば、本体中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有量は、少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９重量％、又は少なくとも１９．５重量％であることができる。別の非限定的実施形態では、シリカの含有量は、本体の総重量に対して２０重量％以下であることができる。例えば、本体中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有量は、１９重量％以下、又は１８．５重量％以下、又は１８重量％以下、又は１７．５重量％以下、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％以下、又は１１．５重量％以下、又は１１重量％以下、又は１０．５重量％以下、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下であることができる。シリカの含有量は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、シリカの含有量は、本体の総重量に対して少なくとも２重量％及び２０重量％以下を含む範囲内、例えば、３重量％〜１９重量％の範囲内、又は４．５重量％〜１７．５重量％の範囲内等、であることができる。
一実施形態によれば、本体は、アルミナ及びシリカを含むムライトを含む第２の相を含み得る。更なる実施形態では、第２の相はムライト粒子を含み得る。特に、ムライト粒子は化学量論ムライトを含み得る。とりわけ、第２の相のムライト粒子は、本質的にジルコニアを含まないことができる。より詳細には、ムライト粒子は本質的に化学量論ムライトからなることができる。更に別の実施形態では、ムライト粒子は非化学量論ムライトを含み得る。更に、本質的に本体内の全てのシリカは第２の相内に含まれ、より具体的にはムライト粒子のムライト中に存在し得る。少なくとも１つの特定の実施形態では、本体は遊離シリカを全く含まなくてもよく、より具体的には本質的に遊離シリカを含まなくてもよい。追加的又は代替的に、少なくとも１つの例において、本体はシリカを含有するアモルファス相を本質的に含まなくてもよい。
更なる実施形態において、ムライト粒子は、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、又はそれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、ムライト粒子は、本質的に３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２からなることができる。別の特定の実施形態では、ムライト粒子は、本質的に２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２からなることができる。
一実施形態では、第２の相のムライト粒子は、少なくとも０．１ｍｍの平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）、例えば、少なくとも０．５ｍｍ、又は少なくとも０．７ｍｍ、又は少なくとも０．９ｍｍ等、を有し得る。別の一実施形態では、ムライト粒子は３ｍｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）、例えば、２．９ｍｍ以下、又は２．７ｍｍ以下、又は２．６ｍｍ以下等、を有し得る。ムライト粒子は、本明細書に開示の任意の最小値及び任意の最大値を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）を有することができることが理解されるであろう。例えば、ムライト粒子は、少なくとも０．１ｍｍ及び３ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）、例えば１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内等、を有し得る。
一実施形態では、本体は、本明細書に記載されているように熱特性及び寸法特性を容易に改善することができる特定の含有量のジルコニア（ＺｒＯ２）を含み得る。一実施形態によれば、ジルコニアは、本体の総重量に対して本体内に少なくとも０．１重量％の含有量を有し得る。例えば、本体中のジルコニアの含有量は、少なくとも０．２重量％、又は少なくとも０．３重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも０．６重量％、又は少なくとも０．８重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９重量％、又は少なくとも１９．５重量％であることができる。別の非限定的実施形態では、ジルコニアの含有量は、本体の総重量に対して２０重量％以下であることができる。例えば、本体中のジルコニア（ＺｒＯ２）の含有量は、１９重量％以下、又は１８．５重量％以下、又は１８重量％以下、又は１７．５重量％以下、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％以下、又は１１．５重量％以下、又は１１重量％以下、又は１０．５重量％以下、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下、又は２重量％以下、又は１．５重量％以下、又は１重量％以下である。ジルコニアの含有量は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、ジルコニアの含有量は、本体の総重量に対して少なくとも０．１重量％及び２０重量％以下を含む範囲内、例えば、少なくとも０．１重量％〜１５重量％以下の範囲内、又は少なくとも０．１重量％〜１０重量％以下の範囲内、又は０．１重量％〜８重量％以下の範囲内、又は少なくとも０．１重量％〜６重量％以下の範囲内、又は少なくとも０．１重量％〜４重量％以下の範囲内、又は０．１重量％〜３重量％未満の範囲内、又は更には少なくとも０．１重量％〜２．５重量％以下の範囲内等、であることができる。
一実施形態によれば、本体は、ムライト及びジルコニアを含む複合粒子を含む第３の相を含み得る。第３の相は、第１の相及び第２の相とは組成及び形態が異なる。特定の実施形態では、本体中の大部分のジルコニアは、複合粒子を含む第３の相内に含まれ得る。例えば、本体中のジルコニアの少なくとも５５％、例えば少なくとも６０％、又は少なくとも６５％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも８５％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％等、は複合粒子を含む第３の相内に含有され得る。別の特定の一実施形態では、本質的に本体中の全てのジルコニアは、複合粒子を含む第３の相内に含まれ得る。別の実施形態では、第３の相は本質的に複合粒子からなることができる。更に、少なくとも１つの実施形態では、複合粒子は、本質的にムライトとジルコニア、より具体的には溶融ムライト−ジルコニア粒子からなることができる。少なくとも１つの実施形態では、複合粒子は、ムライトを大部分、及びジルコニアを小量含み得る。例えば、複合粒子は、ムライト粒子内にジルコニア粒子を実質的に均一に分散させることができ、より具体的には、複合粒子内でジルコニア粒子がムライト粒子よりも小さいことができる。
本発明の実施態様によれば、複合粒子は、少なくとも０．１ｍｍの平均粒子径（Ｄ５０ｃｇ）、例えば、少なくとも０．５ｍｍ、又は少なくとも０．７ｍｍ、又は少なくとも０．９ｍｍ等、を有し得る。別の実施形態では、複合粒子は、３ｍｍ以下の平均粒子径（Ｄ５０ｃｇ）、例えば、２．９ｍｍ以下、又は２．７ｍｍ以下、又は２．５ｍｍ以下等、を有し得る。複合粒子の平均粒子径（Ｄ５０ｃｇ）は、本明細書に開示の任意の最小値及び任意の最大値を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、複合粒子の平均粒子径（Ｄ５０ｃｇ）は、少なくとも０．１ｍｍ及び３ｍｍ以下を含む範囲内、例えば０．５ｍｍ〜２．９ｍｍの範囲内、又は０．７ｍｍ〜２．７ｍｍの範囲内、又は０．９ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内等、であることができる。
本発明の別の実施形態によれば、複合粒子を含む第３の相は、本体の総重量に対して少なくとも１重量％の含有量を有し得る。例えば、複合粒子を含む第３の相の含有量は、本体の総重量に対して少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９％、又は少なくとも１９．５重量％、又は少なくとも２０重量％、又は少なくとも２０．５重量％、又は少なくとも２１重量％、又は少なくとも２１．５重量％、又は少なくとも２２重量％、又は少なくとも２２．５重量％、又は少なくとも２３重量％、又は少なくとも２３．５重量％、又は少なくとも２４重量％、又は少なくとも２４．５重量％、又は少なくとも２５重量％、又は少なくとも２５．５重量％、又は少なくとも２６重量％、又は少なくとも２６．５重量％、又は少なくとも２７重量％、又は少なくとも２７．５重量％、又は少なくとも２８重量％、又は少なくとも２８．５重量％、又は少なくとも２９重量％、又は少なくとも２９．５重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも３０．５重量％、又は少なくとも３１重量％、又は少なくとも３１．５重量％、又は少なくとも３２重量％、又は少なくとも３２．５重量％、又は少なくとも３３重量％、又は少なくとも３３．５重量％、又は少なくとも３４重量％、又は少なくとも３４．５重量％、又は少なくとも３５重量％であることができる。
別の非限定的実施形態では、複合粒子を含む第３の相の含有量は、本体の総重量に対して３５重量％以下であることができる。例えば、第３の相の含有量は、３５重量％以下、又は３４．５重量％以下、又は３４重量％以下、又は３３．５重量％以下、又は３３重量％以下、又は３２．５％以下、又は３２重量％以下、又は３１．５重量％以下、又は３１重量％以下、又は３０．５重量％以下、又は３０重量％以下、又は２９．５重量％以下、又は２９重量％以下、又は２８．５重量％以下、又は２８重量％以下、又は２７．５重量％以下、又は２７重量％以下、又は２６．５重量％以下、又は２６重量％以下、又は少なくとも２５．５重量％、又は少なくとも２５重量％、又は少なくとも２４．５重量％、又は２４重量％以下、又は２３．５重量％以下、又は２３重量％以下、又は２２．５重量％以下、又は２２重量％以下、又は２１．５重量％以下、又は２１重量％以下、又は２０．５重量％以下、又は２０重量％以下、又は１９．５重量％以下、又は１９重量％以下、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％以下、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下、又は２重量％以下であることができる。複合粒子を含む第３の相の含有量は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、複合粒子を含む第３の相の含有量は、本体の総重量に対して少なくとも１重量％及び３５重量％以下を含む範囲内、例えば２重量％〜３４重量％の範囲内、又は６重量％〜２８．５重量％の範囲内、又は７重量％〜２５．５重量％の範囲内、又は７．５重量％〜１６重量％の範囲内等、であることができる。
一実施形態では、本体は、本明細書の実施形態の任意の相、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。特定の実施形態では、本体は、アルミナ粒子を含む第１の相、ムライト粒子を含む第２の相、及びムライト及びジルコニアを含む複合粒子を含む第３の相を含み得る。別の実施形態では、本体は、他の相と比較して、より大きな含有量の１つの相を含み得る。例えば、本体は、ムライト粒子を含む第２の相の含有量と比較して、より大きな含有量のアルミナ粒子を含む第１の相を含み得る。別の例では、本体は、アルミナ粒子を含む第１の相の含有量と比較して、より大きな含有量のムライト粒子を含む第２の相を含み得る。更に別の実施形態では、本体は、複合粒子を含む第３の相の含有量と比較して、より大きな含有量のアルミナ粒子を含む第１の相を含み得る。更に別の実施形態では、本体は、複合粒子を含む第３の相の含有量と比較して、より大きな含有量のムライト粒子を含む第２の相を含み得る。いくつかの用途では、本体は、アルミナ粒子を含む第１の相の含有量と比較して、より大きな含有量の複合粒子を含む第３の相を含み得る。別のいくつかの用途では、本体は、ムライト粒子を含む第２の相の含有量と比較して、より大きな含有量の複合粒子を含む第３の相を含み得る。
一実施形態によれば、本体は、本体の総重量に対して特定の含有量のクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）、例えば特に低い含有量のクロミア等、を含むことができ、そしてそれは、本明細書に記載されるように熱的及び機械的特性を容易に改善し得る。一実施形態では、クロミアの含有量は、本体の総重量に対して０重量％より大きいことができる。別の実施形態では、クロミアの含有量は０．０１重量％以下であることができる。例えば、本体はクロミアを本質的に含まなくてもよい。本明細書で使用される場合、「本質的に含まない」とは、容易に検出され得ない量、又は耐火物品の特性に顕著な影響を与えない少量を意味する。
一実施形態では、本体は、例えば、アルカリ土類元素、アルカリ土類元素を含む組成物（例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ等）、アルカリ元素、アルカリ元素を含む組成物（例えば、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ等）、希土類元素、希土類元素を含む組成物、ホウ素、炭素、窒素、炭化物、窒化物、シリサイド、ホウ化物、アモルファス相及び／若しくは又は組成物、フリー金属元素、金属合金、金属間化合物、有機材料、ポリマー、繊維、補強材料のいずれか１つ又は組み合わせ等を含む特定の材料を本質的に含み得ないが、これらに限定するものではない。ほとんど全ての例において、本体が、本質的に任意の前述材料を含まないので、本体は、本体の総重量に対して０．５重量％未満、例えば、０．２重量％以下、又は更に０．１重量％以下等、のこのような材料を含み得る。
更なる実施形態では、本体は、本体の総体積に対する気孔率を含み得る。例えば、気孔率は、本体の総体積に対して少なくとも８体積％、例えば、少なくとも９体積％、少なくとも１０体積％、少なくとも１２体積％、少なくとも１４体積％、又は更に少なくとも１６体積％であることができる。別の例では、気孔率は、本体の総体積に対して３０体積％以下、例えば、２８体積％以下、又は２６体積％以下、又は２４体積％以下、又は２２体積％以下、又は更に２０体積％以下であることができる。気孔率は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、気孔率は、本体の総体積に対して少なくとも８体積％及び３０体積％以下の範囲内、例えば、９体積％〜２８体積％の範囲内、又は１２体積％〜２６体積％の範囲内等、であることができる。
一実施形態では、本体は、１０００℃に加熱された試料を氷水で急冷することに基づいて、初期ＭＯＲの少なくとも５５％の耐熱衝撃性を有すことができる。少なくとも一実施形態では、耐熱衝撃性は、少なくとも６０％、又は少なくとも６５％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも７７％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも８２％、又は少なくとも８４％、又は少なくとも８６％、又は少なくとも８７％、又は少なくとも８８％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９２％、又は少なくとも９４％であることができる。少なくとも１つの非限定的実施形態では、耐熱衝撃性は、初期ＭＯＲの９９％以下であることができる。
一実施形態では、本体は、長さ≧幅≧高さである長さ、幅及び高さを有する耐火物品であることができる。別の実施形態では、本体は、本体の主面に形成された少なくとも１つの溝を含み得る。特定の実施形態では、溝は、本体の側面と交差することができ、本体の底面に沿って延在する。
図１は、本明細書の実施形態の耐火物品の上面図である。耐火物品は、主面１１０と、側面１１２と、主面１１０に配置された溝１０２、１０４、１０６、１０８とを含む本体１００を備える。図２は、本明細書の実施形態の耐火物品における溝の代替構成の上面図であり、１つの側面に沿って１〜４つ以上の溝を形成することができる。場合によっては、溝の少なくとも一部の先端、例えば図２に例示される先端等は、耐火物品の熱的及び／又は機械的特性を容易に改善するように、球又は円のような円形に拡張することができる。
一実施形態によれば、溝は、耐火物品の熱的及び／又は機械的特性を容易に改善することができる特定の長さを有し得る。
一実施形態では、溝は、本体の長さの少なくとも１％の長さ、例えば、本体の長さの少なくとも３％、又は少なくとも５％、又は少なくとも８％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも１５％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも２５％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも３５％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも４５％、又は少なくとも５０％の長さ等、を有し得る。別の実施形態では、溝の長さは、本体の長さの８０％以下、又は７０％以下、又は６０％以下、又は５０％以下、又は４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下であることができる。溝の長さは、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、溝の長さは、本体の長さの少なくとも１％及び本体の長さの８０％以下を含む範囲内、例えば、本体の長さの３％〜４５％の範囲内、又は５％〜４０％の範囲内、又は８％〜４０％の範囲内等、であることができる。
別の実施形態によれば、溝は、耐火物品の熱的及び／又は機械的特性を容易に改善することができる幅を有し得る。例えば、幅は、本体の長さの少なくとも０．５％、例えば、少なくとも１％、又は少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも４％、又は少なくとも５％、又は少なくとも６％、又は少なくとも７％、又は少なくとも８％、又は少なくとも９％、又は少なくとも１０％等、であることができる。更に別の実施形態では、溝の幅は、本体の長さの５０％以下、例えば、４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１０％以下、又は９％以下、又は８％以下、又は７％以下、又は６％以下、又は５％以下、又は４％以下、又は３％以下、又は２％以下等、であることができる。溝の幅は、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、溝の幅は、本体の長さの少なくとも０．５％及び本体の長さの５０％以下を含む範囲内、例えば、２％〜４０％の範囲内、又は３％〜３０％の範囲内、又は７％〜２０％の範囲内等、であることができる。
更なる実施形態では、溝は、耐火物品の熱的及び／又は機械的特性を容易に改善することができる特定の深さを有し得る。例えば、溝は、本体の全高に対する割合である深さ、例えば、本体の高さの少なくとも１％、又は少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも４％、又は少なくとも５％、又は少なくとも６％、又は少なくとも７％、又は少なくとも８％、又は少なくとも９％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも５０％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも９０％等、を有し得る。少なくとも１つの実施形態では、溝は、本体の全高さ（即ち、本体の高さの１００％）にわたって延在する深さを有し、溝は本体の厚さ又は高さ全体にわたって切られている。別の実施形態では、溝の深さは、本体の高さの９０％以下、例えば、８０％以下、又は７０％以下、又は６０％以下、又は５０％以下、又は４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１０％以下、又は８％以下、又は５％以下、又は２％以下等、であることができる。溝の深さは、本明細書に開示の任意の最小百分率及び任意の最大百分率を含む範囲内であることができると理解されるであろう。例えば、溝の深さは、本体の高さの少なくとも１％及び本体の高さの１００％以下を含む範囲内、例えば、２％〜９０％の範囲内、又は３％〜８０％の範囲内、又は１０％〜５０％の範囲内等、であることができる。
図３は、本体３００と溝３０２とを含む耐火物品の上面図である。本体３００は、長さ３００１、幅３００３、及び高さ３００５を有する。長さ３００１、幅３００３、及び高さ３００５は、本明細書の実施形態に従い得る。溝３０２はまた、長さ３０２１、幅３０２３、及び深さ３０２５を有する。長さ３０２１、幅３０２３、及び深さ３０２５は、上に開示したものと同様であることができる。
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一部が本明細書に記載されている。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単なる例示であり、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、以下に列挙される任意の１つ又は複数の実施形態に従い得る。
実施形態１
本体を含む耐火物品であって、
本体は、
本体の総重量に対して少なくとも６０重量％及び９５重量％以下を含む範囲内の含有量のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、
本体の総重量に対して少なくとも２重量％及び２０重量％以下を含む範囲内の含有量のシリカ（ＳｉＯ２）と、
本体の総重量に対して少なくとも０．１重量％及び２０重量％以下を含む範囲内の含有量のジルコニア（ＺｒＯ２）と、
ムライト及びジルコニアを含む複合粒子を含む第３の相であって、
本体の総重量に対して少なくとも１重量％及び３５重量％以下を含む範囲内で存在する第３の相と、を含む耐火物品。
実施形態２
本体中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有量は、少なくとも６１重量％、又は少なくとも６２重量％、又は少なくとも６３重量％、又は少なくとも６４重量％、又は少なくとも６５重量％、又は少なくとも６６重量％、又は少なくとも６７重量％、又は少なくとも６８重量％、又は少なくとも６９重量％、又は少なくとも７０重量％、又は少なくとも７１重量％、又は少なくとも７２重量％、又は少なくとも７３重量％、又は少なくとも７４重量％、又は少なくとも７５重量％、又は少なくとも７６重量％、又は少なくとも７７重量％、又は少なくとも７８重量％、又は少なくとも７９重量％、又は少なくとも８０重量％、又は少なくとも８１重量％、又は少なくとも８２重量％、又は少なくとも８３重量％、又は少なくとも８４重量％、又は少なくとも８５重量％、又は少なくとも８６重量％、又は少なくとも８７重量％、又は少なくとも８８重量％、又は少なくとも８９重量％、又は少なくとも９０重量％、又は少なくとも９１重量％、又は少なくとも９２重量％、又は少なくとも９３重量％、又は少なくとも９４重量％である、実施形態１の耐火物品。
実施形態３
本体中のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の含有量は、９４重量％以下、又は９３重量％以下、又は９２重量％以下、又は９１重量％以下、又は９０重量％以下、又は８９重量％以下、又は８８重量％以下、又は８７重量％以下、又は８６重量％以下、又は８５重量％以下、又は８４重量％以下、又は８３重量％以下、又は８２重量％以下、又は８１重量％以下、又は８０重量％以下、又は７９重量％以下、又は７８重量％以下、又は７７重量％以下、又は７６重量％以下、又は７５重量％以下、又は７４重量％以下、又は７３重量％以下、又は７２重量％以下、又は７１重量％以下、又は７０重量％以下、又は６９重量％以下、又は６８重量％以下、又は６７重量％以下、又は６６重量％以下である、実施形態１の耐火物品。
実施形態４
本体は、アルミナを含む第１の相を含む、実施形態１の耐火物品。
実施形態５
本体は、アルミナ粒子を含む、実施形態１の耐火物品。
実施形態６
アルミナ粒子は、少なくとも１ミクロン及び２ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ａｇ）を有する、実施形態５の耐火物品。
実施形態７
本体中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有量は、少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９重量％、又は少なくとも１９．５重量％である、実施形態１の耐火物品。
実施形態８
本体中のシリカ（ＳｉＯ２）の含有量は、１９重量％以下、又は１８．５重量％以下、又は１８重量％以下、又は１７．５重量％以下、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％以下、又は１１．５重量％以下、又は１１重量％以下、又は１０．５重量％以下、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下である、実施形態１の耐火物品。
実施形態９
本体は、アルミナ及びシリカを含むムライトを含む第２の相を含む、実施形態１の耐火物品。
実施形態１０
第２の相は、ムライト粒子を含む、実施形態９の耐火物品。
実施形態１１
ムライト粒子は化学量論ムライトを含み、ムライト粒子は本質的に化学量論ムライトからなる、実施形態１０の耐火物品。
実施形態１２
ムライト粒子は、３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２、２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２、又はそれらの組み合わせを含む、実施形態１０の耐火物品。
実施形態１３
ムライト粒子は、本質的に３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２からなる、実施形態１２の耐火物品。
実施形態１４
ムライト粒子は、本質的に２Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２からなる、実施形態１２の耐火物品。
実施形態１５
第２の相のムライト粒子は、本質的にジルコニアを含まない、実施形態１２の耐火物品。
実施形態１６
ムライト粒子は非化学量論ムライトを含む、実施形態１０の耐火物品。
実施形態１７
ムライト粒子は、少なくとも０．１ｍｍ及び３ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）を有する、実施形態１０の耐火物品。
実施形態１８
本体中のジルコニア（ＺｒＯ２）の含有量は、少なくとも０．１重量％、又は少なくとも０．２重量％、又は少なくとも０．３重量％、又は少なくとも０．５重量％、又は少なくとも０．６重量％、又は少なくとも０．８重量％、又は少なくとも１重量％、又は少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９重量％、又は少なくとも１９．５重量％である、実施形態１の耐火物品。
実施形態１９
本体中のジルコニア（ＺｒＯ２）の含有量は、１９重量％以下、又は１８．５重量％以下、又は１８重量％以下、又は１７．５重量％以下、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％以下、又は１１．５重量％以下、又は１１重量％以下、又は１０．５重量％以下、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下、又は２重量％以下、又は１．５重量％以下、又は１重量％以下である、実施形態１の耐火物品。
実施形態２０
本体中のジルコニアの大部分は、複合粒子を含む第３の相内に含まれる、実施形態１の耐火物品。
実施形態２１
本体中のジルコニアの少なくとも５５％、少なくとも６０％、又は少なくとも６５％、又は少なくとも又は少なくとも７０％、又は少なくとも７５％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも８５％、又は少なくとも９０％、又は少なくとも９５％は、第３の相内に含まれる、実施形態２０の耐火物品。
実施形態２２
本質的に全ての本体中のジルコニアは、第３の相内に含まれる、実施形態２０の耐火物品。
実施形態２３
第３の相は、本質的に複合粒子からなる、実施形態１の耐火物品。
実施形態２４
第３の相の複合粒子は、少なくとも０．１ｍｍ及び３ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ｃｇ）を有する、実施形態１の耐火物品。
実施形態２５
本体は、少なくとも１．５重量％、又は少なくとも２重量％、又は少なくとも２．５重量％、又は少なくとも３重量％、又は少なくとも３．５重量％、又は少なくとも４重量％、又は少なくとも４．５重量％、又は少なくとも５．５重量％、又は少なくとも６重量％、又は少なくとも６．５重量％、又は少なくとも７重量％、又は少なくとも７．５重量％、又は少なくとも８重量％、又は少なくとも８．５重量％、又は少なくとも９重量％、又は少なくとも９．５重量％、又は少なくとも１０重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１２重量％、又は少なくとも１２．５重量％、又は少なくとも１３重量％、又は少なくとも１３．５重量％、又は少なくとも１４重量％、又は少なくとも１４．５重量％、又は少なくとも１５重量％、又は少なくとも１５．５重量％、又は少なくとも１６重量％、又は少なくとも１６．５重量％、又は少なくとも１７重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１９重量％、又は少なくとも１９．５重量％、又は少なくとも２０重量％、又は少なくとも２０．５重量％、又は少なくとも２１重量％、又は少なくとも２１．５重量％、又は少なくとも２２重量％、又は少なくとも２２．５重量％、又は少なくとも２３重量％、又は少なくとも２３．５重量％、又は少なくとも２４重量％、又は少なくとも２４．５重量％、又は少なくとも２５重量％、又は少なくとも２５．５重量％、又は少なくとも２６重量％、又は少なくとも２６．５重量％、又は少なくとも２７重量％、又は少なくとも２７．５重量％、又は少なくとも２８重量％、又は少なくとも２８．５重量％、又は少なくとも２９重量％、又は少なくとも２９．５重量％、又は少なくとも３０重量％、又は少なくとも３０．５重量％、又は少なくとも３１重量％、又は少なくとも３１．５重量％、又は少なくとも３２重量％、又は少なくとも３２．５重量％、又は少なくとも３３重量％、又は少なくとも３３．５重量％、又は少なくとも３４重量％、又は少なくとも３４．５重量％、又は少なくとも３５重量％の第３の相の含有量を含む、実施形態１の耐火物品。
実施形態２６
本体中のムライト−ジルコニアの含有量は、３５重量％以下、又は３４．５重量％以下、又は３４重量％以下、又は３３．５重量％以下、又は３３重量％以下、又は３２．５重量％以下、又は３２重量％以下、又は３１．５重量％以下、又は３１重量％以下、又は３０．５重量％以下、又は３０重量％以下、又は２９．５重量％以下、又は２９重量％以下、又は２８．５重量％以下、又は２８重量％以下、又は２７．５重量％以下、又は２７重量％以下、又は２６．５重量％以下、又は２６重量％以下、又は少なくとも２５．５重量％、又は少なくとも２５重量％、又は少なくとも２４．５重量％、又は２４重量％以下、又は２３．５重量％以下、又は２３重量％以下、又は２２．５重量％以下、又は２２重量％以下、又は２１．５重量％以下、又は２１重量％以下、又は２０．５重量％以下、又は２０重量％以下、又は１９．５重量％以下、又は１９重量％以下、又は少なくとも１８．５重量％、又は少なくとも１８重量％、又は少なくとも１７．５重量％、又は１７重量％以下、又は１６．５重量％以下、又は１６重量％以下、又は１５．５重量％以下、又は１５重量％以下、又は１４．５重量％以下、又は１４重量％以下、又は１３．５重量％以下、又は１３重量％以下、又は１２．５重量％以下、又は１２重量％、又は少なくとも１１．５重量％、又は少なくとも１１重量％、又は少なくとも１０．５重量％、又は１０重量％以下、又は９．５重量％以下、又は９重量％以下、又は８．５重量％以下、又は８重量％以下、又は７．５重量％以下、又は７重量％以下、又は６．５重量％以下、又は６重量％以下、又は５．５重量％以下、又は５重量％以下、又は４．５重量％以下、又は４重量％以下、又は３．５重量％以下、又は３重量％以下、又は２．５重量％以下、又は２重量％である、実施形態１の耐火物品。
実施形態２７
本体は、
アルミナ粒子を含む第１の相と、
ムライト粒子を含む第２の相と、
ムライト及びジルコニアを含む複合粒子を含む第３の相と、を含む、実施形態１の耐火物品。
実施形態２８
本体は、第２の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第１の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態２９
本体は、第１の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第２の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３０
本体は、第３の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第１の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３１
本体は、第３の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第２の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３２
本体は、第１の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第３の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３３
本体は、第２の相の含有量と比較して、より大きな含有量の第３の相を含む、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３４
本体は、本体の総体積に対して少なくとも１０体積％及び３０体積％以下の範囲内の気孔率を有する、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３５
本体は、初期ＭＯＲの少なくとも５５％の耐熱衝撃性を有する、実施形態２７の耐火物品。
実施形態３６
本体は長さ、幅及び高さを有し、長さ≧幅＞高さである、実施形態１の耐火物品。
実施形態３７
本体は、本体の主面に形成された少なくとも１つの溝を備える、実施形態１の耐火物品。
実施形態３８
溝は、本体の側面と交差し、本体の底面に沿って延在する、実施形態３７の耐火物品。
実施形態３９
溝は、本体の長さの少なくとも１％の長さ、又は少なくとも３％、又は少なくとも５％、又は少なくとも８％、又は少なくとも１０％、又は少なくとも１５％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも２５％、又は少なくとも３０％、又は少なくとも３５％、又は少なくとも４０％、又は少なくとも４５％、又は少なくとも５０％の長さを含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４０
溝は、本体の長さの８０％以下の長さ、又は７０％以下、又は６０％以下、又は５０％以下、又は４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下の長さを含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４１
溝は、本体の長さの少なくとも０．５％の幅、又は少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも４％、又は少なくとも５％、又は少なくとも６％、又は少なくとも７％、又は少なくとも８％、又は少なくとも９％、又は少なくとも１０％の幅を含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４２
溝は、本体の長さの５０％以下の幅、又は４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１０％以下、又は９％以下、又は８％以下、又は７％以下、又は６％以下、又は５％以下、又は４％以下、又は３％以下、又は２％以下の幅を含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４３
溝は、本体の全高と実施的に同じである深さを有する、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４４
溝は、本体の高さの少なくとも１％の深さ、又は少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも４％、又は少なくとも５％、又は少なくとも６％、又は少なくとも７％、又は少なくとも８％、又は少なくとも９％、又は少なくとも１０％の深さを含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４５
溝は、本体の高さの９０％以下の深さ、又は８０％以下、又は７０％以下、又は６０％以下、又は５０％以下、又は４０％以下、又は３０％以下、又は２０％以下、又は１０％以下、又は８％以下、又は５％以下、又は２％以下の深さを含む、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４６
本体は、本質的にクロミア（Ｃｒ２Ｏ３）を含まない、実施形態１の耐火物品。
実施形態４７
本体は、アルカリ土類元素、アルカリ元素、希土類元素、ホウ素、炭化物、窒化物、シリサイド、アモルファス相、フリー金属元素、有機材料、ポリマー、繊維、補強材料、又はこれらの組み合わせを本質的に含まない、実施形態３７の耐火物品。
実施形態４８
更に、本体は、少なくとも３．０ｇ／ｃｃ〜３．３ｇ／ｃｃ以下の範囲内の密度を有する、実施形態１の耐火物品。
実施形態４９
本体は、少なくとも８体積％及び３０体積％以下の気孔率を有する、実施形態１の耐火物品。
実施例１
（それぞれ試料ＣＳ１として識別される）２つの従来の試料は、７８．９％のアルミナ、７％のシリカ、１３．４％のジルコニア、及び０〜０．００３重量％のクロミア及びいくらかの量のムライト−ジルコニア粒子を有した。２つの従来の試料の原寸は同一であった。１つの試料は使用せず、もう１つの試料を、２２℃と１，２００〜１，４００℃との間で急加熱速度と急冷却速度（２”／分の押し込み速度）で、いくつかの熱サイクル下で試験した。熱サイクルを実施した後、プレートのサイズを比較すると、熱サイクルを受けた試料は、長さと幅の寸法が約３／１６インチの著しい膨張が測定された。
実施例２
上記の実施例１と同じ組成を有するように、従来の耐火試料（試料ＣＳ１）を形成した。実施形態による耐火物品を試料Ｓ１として形成した。試料Ｓ１は、非常に粗いものから非常に細かいものまで異なる平均粒子径を有する異なる７種類のアルミナを含む混合物から形成され、典型的な耐火物粒度分布である所望の粒度分布を有する適切なアルミナ粉末を生成する。混合物は、５００ミクロンと５ｍｍとの間の範囲内に最大の粒子径を有するムライト粉体も含み、更に、５００ミクロンと５ｍｍとの間の範囲内に最大の粒子径を有する溶融ムライトジルコニア粒粉体を含んでいた。更に、混合物は、油圧プレスを使用するために、乾燥混合物の調製に適した最小含水量と最小の有機バインダー含有量を含んでいた。
混合物を大型のスチール製ふるいを用いてふるいにかけ、凝集体を除去した。適切な量の混合物を所望のサイズの金型に入れる。混合物を金型内で平らにし、約３００〜９００トンの力で１〜６０秒間加圧してグリーン体を形成する。グリーン体の適切な形成を確実にするために、グリーン体の密度を調べる。
そして、グリーン体を、室温と３００℃との間の温度で２〜７２時間空気中で乾燥する。乾燥後、本体を、約１５００℃〜１７００℃の範囲の温度で空気中で焼成する。焼成後、本体を冷却して最終耐火物製品を形成する。
試料ＣＳ１及びＳ１は、４インチ／分の速い押し込み速度でプッシャーキルン内で使用される。試料ＣＳ１及びＳ１の耐熱衝撃性は実質的に同じであると予想されるが、試料Ｓ１は、試料ＣＳ１と比較して、より小さい膨張及び小さい反りにより寸法安定性が改善したと予想される。
実施例３
別の試料（試料ＣＳ２）を、実施例１に記載した試料ＣＳ１と同じ組成を有するように調製した。試料ＣＳ２は、３インチ／分の押し込み速度で、２２℃と１，４００℃との間で数回の熱サイクルの後に反りが発生した。実施例２の試料Ｓ１は、同じ条件で試験され、試料ＣＳ２と比較してより小さい反り及び小さい膨張でより良好な寸法安定性を示すことが予想される。更に、試料ＣＳ２は著しい亀裂を示した。試料Ｓ１はＣＳ２に比べて割れが少ないと予想される。
実施例４
試料Ｓ１を形成するために実施例２に記載したのと同じ方法で、実施形態による耐火物品試料Ｓ２〜Ｓ７を形成した。試料の組成は、以下の表１に開示されている。
実施例５
ジルコニアを含まない、又はそれぞれ１重量％、２重量％、４重量％、６重量％、９重量％及び１２重量％のジルコニアを含むことを目標とした耐火物品試料を形成した。試料の組成は、以下の表２に開示されている。実施例２に記載したのと同じ方法で試料を形成した。試料は、長さが最大約９インチ、幅が１．２５〜１．５インチであった。以下により詳細に開示されるように、様々な加熱急冷サイクル用試料に対して熱急冷試験を実施した。
試料を炉に入れ、１，４５０℃に加熱し、１，４５０℃で３〜４時間保持した。次に試料を炉内で冷却した。炉内の温度を８００℃に下げ、すべての試料を炉から取り出し、空気中に置いて試料を急冷し、次のサイクルを開始する前に室温まで冷却した。試料を３０回迄の加熱急冷サイクルで処理し、試料の長さを試験の前及び各サイクル後に測定して、試料の線膨張率を測定した。各試料の線膨張率は、ＬＧ＝（Ｌｃ−Ｌｓ）／Ｌｓ×１００％の式によって測定された。ここでＬＧは、試験サイクル後の試料の線膨張率であり、Ｌｃはサイクル後に測定された長さであり、Ｌｓは試験前の試料の出発長さである。平均線膨張率は、同じ組成を有する１〜３個の試料についての線膨張率の平均であり、加熱急冷サイクル数に対してプロットされ、図４に含まれている。
全ての試料は、熱処理により膨張を示し、加熱急冷サイクルが増加し及びジルコニアの含有量が増加するにつれて、膨張は増加した。例えば、試料Ａは、サイクル２で最小の膨張率を示し、サイクル４で平均線膨張率が０．０２７％、サイクル３０で０．２６％であった。試料Ｂ、Ｃ及びＤのすべては、サイクル４で約０．０７％の平均線膨張率であるが、サイクル３０ではそれぞれ０．５％、０．６％及び０．８７％であった。試料Ａは、他の試料と比較して、各サイクルで最小の膨張率を示した。試料Ｂ〜Ｄは、試料Ｅ〜Ｇよりも膨張率が小さく、試料Ｂは試料Ｃよりも膨張率が小さく、順に試料Ｃは試料Ｄよりも膨張率が小さいことが示された。試料Ｇは、他の試料と比較して最も大きな膨張率を示した。
実施例６
試料Ｇの組成及び１２×１２×１インチの寸法を有する追加のプッシャープレート試料を形成した。これらの試料を、２２℃と１，２００〜１，４００℃との間の数回の熱サイクルにより、３〜４インチ／分の押し込み速度で、プッシャーキルン内で試験した。サイクルごとに約３０分〜１時間、１，２００〜１，４００℃に試料を保持した。熱サイクルを行った後、試料には著しい反りが生じた。図５は、反った試料の１つの例示的な画像である。
実施例７
試料Ｅ及びＦの組成をそれぞれ有する更なる耐火プレート試料を形成した。試料の元の寸法は１２×１２×１インチであった。実施例６に記載したのと同じ熱サイクル条件下で試料を試験した。熱サイクルを実施した後、試料の反り、長さ及び幅を測定し、表３に示した。
プレートの長さ、幅及び対角線の変化を測定するために、熱サイクル処理の前及び後に試料の寸法を測定した。各試料の長さ、幅、及び対角線の変化の最大値を表３の反りとして使用した。テーパゲージを用いて試料の表面に沿って、長さ、幅、及び対角線を測定した。試料Ｂ及びＣは、寸法安定性（例えば、小さい反り）及び耐熱衝撃性の特性が改善された組み合わせを提供することが予想される。
本実施形態は、最新技術からの逸脱を意味する。本明細書の実施形態の耐火物品に関する試験は、本明細書の実施形態で定義された特定の組成及び微細構造の利用による顕著かつ予想外の性能を明らかにする。本明細書のいくつかの実施形態は、非常に苛酷な熱サイクル下での熱特性（例えば、耐熱衝撃性）と機械的特性（例えば、制限された膨張率及び反りによって示される寸法安定性）の改善された組み合わせを実証することができ、プッシャープレート又はセッターなどの耐火物品を非常に苛酷な熱条件下で使用するある程度の製造業者が、改善された効率及びスループットで耐火物品を再使用できるようになることが留意されている。
一般的な説明又は実施例において上で説明された活動の全てが必要であるとは限らず、特定の活動の一部が必要でなくてもよく、説明された活動に加えて１つ又は複数の更なる活動が行われてもよい。更に、活動が列挙される順序は、必ずしもそれらが実施される順序ではない。
恩恵、他の利点、及び問題に対する解決策は、特定の実施形態に関して上述されている。しかし、任意の恩恵、利点、又は解決策を生じる、若しくはより顕著になり得る恩恵、利点、問題に対する解決策、及び任意の特徴は、任意の、又は全ての特許請求の範囲における重要な、必須の、又は本質的な特徴と解釈されるべきではない。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一部が本明細書に記載されている。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単なる例示であり、本発明の範囲を限定しないことを理解するであろう。更に、当業者は、アナログ回路を含むいくつかの実施形態は、デジタル回路を使用して同様に実施することができ、逆も同様であることを理解するであろう。
本明細書で説明される実施形態の仕様及び例示は、様々な実施形態の構造を一般的に理解することを意図している。本明細書及び例示は、本明細書に記載の構造又は方法を使用する装置及びシステムの、全ての構成要素及び特徴の、網羅的及び包括的な説明として役立つことを意図しない。別々の実施形態を組み合わせて単一の実施形態でも提供することができる。反対に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈において説明される様々な特徴を、別々に又は部分的な組み合わせでも提供することができる。更に、範囲内において述べられた値の参照は、その範囲内の各々の及び全ての値を含む。この明細書を読んだ後、当業者は、多くの他の実施形態を、理解することができる。別の実施形態は、構造上の置換、論理の置換、又は他の変更は、本開示の範囲から離れることなく行われ得るように、開示から使用され、及び導出される。従って、開示は、制限的と言うよりも、むしろ例示的として見なされるべきである。恩恵、他の利点、及び問題に対する解決策は、特定の実施形態に関して上述されている。しかし、任意の恩恵、利点、又は解決策を生じる、若しくはより顕著になり得る恩恵、利点、問題に対する解決策、及び任意の特徴は、任意の、又は全ての特許請求の範囲における重要な、必須の、又は本質的な特徴と解釈されるべきではない。
開示の要約は、特許法に準拠するために提供され、特許請求の範囲又は意味を解釈又は制限するために使用されない了解の下に提出されたものである。更に、上記の図面の詳細な説明では、開示内容を簡素化する目的で、様々な特徴を一緒にまとめるか、又は単一の実施形態に記載し得る。この開示は、特許請求の実施形態が、各請求項に明示的に記載されているものよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、任意の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴を対象とし得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、図面の詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別々に特許請求される主題を定義するものとして独立している。

Claims (12)

  1. 本体を含む耐火物品であって、
    前記本体は、
    アルミナを含む第１の相と、
    ジルコニアを含まないムライト粒子を含む第２の相と、
    ムライト及びジルコニアを含む複合粒子を含む第３の相であって、前記本体の総重量に対して少なくとも１重量％及び３５重量％以下を含む範囲内で存在する前記第３の相と、を含み、
    アルミナ（Ａｌ ２ Ｏ ３ ）の含有量が前記本体の前記総重量に対して少なくとも６０重量％及び９５重量％以下を含む範囲内であり、
    シリカ（ＳｉＯ ２ ）の含有量が前記本体の前記総重量に対して少なくとも２重量％及び２０重量％以下を含む範囲内であり、
    ジルコニア（ＺｒＯ ２ ）の含有量が前記本体の前記総重量に対して少なくとも０．１重量％及び３重量％以下を含む範囲内である、耐火物品。
  2. 前記本体は、アルミナ粒子を含む、請求項１に記載の耐火物品。
  3. 前記アルミナ粒子は、少なくとも１ミクロン及び２ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ａｇ）を有する、請求項２に記載の耐火物品。
  4. 前記ムライトは、アルミナ及びシリカを含む、請求項１に記載の耐火物品。
  5. 前記ムライト粒子は、少なくとも０．１ｍｍ及び３ｍｍ以下を含む範囲内の平均粒子径（Ｄ５０ｍｇ）を有する、請求項１に記載の耐火物品。
  6. 前記本体中のジルコニア（ＺｒＯ２）の前記含有量は、少なくとも０．１重量％及び２．５重量％以下を含む範囲内である、請求項１に記載の耐火物品。
  7. 前記本体中のジルコニア（ＺｒＯ２）の前記含有量は、少なくとも０．１重量％及び２重量％未満を含む範囲内である、請求項１に記載の耐火物品。
  8. 前記本体中の前記ジルコニアの少なくとも５５％は、前記複合粒子を含む前記第３の相内に含まれる、請求項１に記載の耐火物品。
  9. 前記本体中の全ての前記ジルコニアは、前記第３の相内に含まれる、請求項１に記載の耐火物品。
  10. 熱衝撃後のＭＯＲは、前記本体の初期ＭＯＲの少なくとも５５％である、請求項１に記載の耐火物品。
  11. 前記本体は、第１主面と、前記第１主面と反対の第２主面と、前記第１および第２主面の間に延びる側面と、を備え、少なくとも１つの溝が前記本体の前記第１主面に形成される、請求項１に記載の耐火物品。
  12. 前記耐火物品は、プッシャープレート、またはセッターを含む、請求項１に記載の耐火物品。
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