專利名稱：用于干燥耐火材料的粉末的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于干燥的耐火沖壓材料或“DVC”，“干燥的可振動混合物”或“干燥的耐火”類型的粉末，該粉末尤其是旨在用于制造加熱爐的襯里，例如特別是用于熔融金屬的感應(yīng)爐的襯里。本發(fā)明還涉及從根據(jù)本發(fā)明的粉末獲得的固結(jié)產(chǎn)品并且涉及用于制造此種產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
用于熔融金屬的加熱爐的襯里應(yīng)該尤其具有
良好的耐開裂性；對于該熔融的金屬良好的滲透耐受性；以及良好的抗熱震性。為此目的，使用了通過固結(jié)熱處理DVC類型的粉末獲得的產(chǎn)品，例如在EP1224153中描述的。DVC類型的粉末是不同于混凝土、可以“干”用的粉末，也就是說無需添加水或液體粘結(jié)劑，或者很少地添加非常少量的水或液體粘結(jié)劑(典型地小于3%)，不同于混凝土。這就是為什么與混凝土不同，DVC類型的粉末通常不含任何能夠通過加水而凝結(jié)的粘結(jié)劑。因此從關(guān)于混凝土的文件研究得出的可能的傳授內(nèi)容不能既定地轉(zhuǎn)移到這種類型的粉末上。將DVC類型的粉末成形通常由環(huán)境溫度下的簡單壓縮而引起，這種固結(jié)是由隨后的固結(jié)熱處理引起的。同樣常見的是，DVC類型的粉末是由耐火顆粒以及可熱活化的粘結(jié)劑的微粒構(gòu)成的。固結(jié)熱處理的溫度在該可熱活化的粘結(jié)劑與該耐火顆粒的熔點(diǎn)之間。在該固結(jié)熱處理過程中，該可熱活化的粘結(jié)劑因此可以從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變成使得能附著到這些耐火顆粒上并且在后者之間粘結(jié)的粘性液體狀態(tài)。從固態(tài)轉(zhuǎn)變成這種粘性液態(tài)的變化被稱為該粘結(jié)劑的“活化”。該可熱活化的粘結(jié)劑因此還被選擇為能夠在接近該加熱爐的工作溫度的溫度下處于這種粘性液態(tài)，特別是在該第一升溫的過程中。這種粘性液態(tài)因此有利地使之有可能降低該固結(jié)的產(chǎn)品的剛度，從而有利于其變形并且因此增加了其適應(yīng)局部的熱機(jī)械應(yīng)力的能力。在隨后的升溫過程中，這種液態(tài)可以進(jìn)行改變，并且可以尤其通過精細(xì)顆粒的富集而變?yōu)閯傂?。Saikia等人的第4屆冶金行業(yè)耐火材料進(jìn)展國際座談會的文章“空心誘導(dǎo)爐襯里中的尖晶石結(jié)構(gòu)(Spinel formation in coreless induction furnace linings)，，第827-840(2004)頁描述了基于氧化鋁和/或MgAl2O4尖晶石的DVC類型的粉末。從這些粉末獲得的這種燒結(jié)的產(chǎn)品對于正在熔融的金屬的腐蝕具有良好的耐受性。然而，它們具有有限的熱震穩(wěn)定性，尤其因?yàn)樵谌廴谳p質(zhì)合金或鋁合金的情況下有嚴(yán)重的熱震。這種熱震創(chuàng)造了開裂，這些開裂是被正在熔融的金屬滲透的有害現(xiàn)象的原因。
JP 3183656描述了基于結(jié)晶的硅石的DVC類型的粉末。從這些粉末獲得的燒結(jié)的產(chǎn)品具有良好的抗熱震性的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在反復(fù)的溫度升高和降低過程中。然而，這些燒結(jié)的產(chǎn)品具有有限的耐腐蝕性以及有限的對于正在熔融的金屬的腐蝕耐受性。它們還具有在其安裝過程中的健康問題，尤其是由于潛在的晶態(tài)硅石粉塵的存在。為了提高該抗熱震性，已知的是加入精細(xì)分散的單斜氧化鋯顆?；蚰獊硎?氧化鋯和/或氧化鋁-氧化鋯料粒。氧化鋯熱膨脹的事件創(chuàng)造了微裂縫的網(wǎng)絡(luò)，這些裂縫有利于開裂蔓延能的吸收。為此目的，已知的是加入精細(xì)的硅石顆粒。對于以下粉末存在持續(xù)的需要，該粉末使之有可能制造固結(jié)的產(chǎn)品，尤其是燒結(jié)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具有良好的抗熱震性以及良好的對于正在熔融的金屬的滲透的耐受性。
本發(fā)明的一個(gè)目的是滿足這種需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及包含大于70%，優(yōu)選地大于80%，大于90%的耐火顆粒的粉末，所述粉末的顆粒根據(jù)其是否具有小于或等于100 μ m還是大于100 μ m的尺寸而分別被歸類為“基質(zhì)”部分或“聚集體”部分，所述粉末包括，以相對于該粉末的重量按重量計(jì)百分比基于所述ATZ顆粒的氧化物的百分比，大于40%的耐火顆粒，稱為“ATZ顆?！保哂幸韵禄瘜W(xué)組成10% 彡 Al2O3 彡 55%，35% ( TiO2 ( 80%,1% ( MgCHCr2O3 ( 10%,8% ( ZrO2 ( 20%,SiO2 ( 8%,從O. 1%至18%的可熱活化的粘結(jié)劑顆粒，特別是無機(jī)粘結(jié)劑和/或至少一種樹月旨，稱為“可熱活化的粘結(jié)劑顆粒”。如在說明書的其余部分更詳細(xì)地可見的，諸位發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的粉末導(dǎo)致了一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有特別好的對熱震以及滲透的耐受性。諸位發(fā)明人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種產(chǎn)品有利地具有減小的膨脹系數(shù)，這限制了裂縫的出現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的粉末還可以包括一個(gè)或多個(gè)以下最佳的特征優(yōu)選地，該基質(zhì)代表大于10%，大于15%，優(yōu)選大于20%，和/或小于40%，優(yōu)選地小于35%重量的該粉末，到100%的余量按定義而言由該聚集體構(gòu)成。該粉末包括大于45%，或甚至大于50%，和/或小于80%，小于70%或甚至小于65%的ATZ顆粒。ATZ顆粒的組成使得Al2O3的含量大于20%，大于25%，大于30%或甚至大于35%和/或小于50%，小于45%,小于40% ;和/或TiO2的含量大于40%，和/或小于70%，小于65%，小于60%，小于55% ;和/或MgCHCr2O3的含量大于2%和/或小于8% ;和/或Cr2O3的含量小于O. 5%，小于O. 2% ;或甚至基本上是零；和/或
ZrO2的含量大于10%和/或小于15% ;和/或SiO2的含量小于5%，或甚至小于2% ;或甚至基本上是零；和/或Fe2O3 ≤1%。在實(shí)施方案中，這些ATZ顆粒中的SiO2含量大于1%。這些ATZ顆粒包括處于鈦酸鋁類型的固溶體形式的氧化物相，該相包括鈦，鋁，鐵，鎂和/或鉻，以及鋯，所述氧化物相代表這些ATZ顆粒的氧化物的總重量的至少60%，優(yōu)選至少70%，或甚至至少75%的。作為基于所述硅酸鹽相的重量百分比，這些ATZ顆粒包含少數(shù)(minor)的硅酸鹽相，該相優(yōu)選地包含大于40%,或甚至大于50%的娃石。作為基于少數(shù)相的重量百分比，這些ATZ顆粒包含少數(shù)相，該相優(yōu)選地包含大于80%,或甚至大于90%的二氧化鈦TiO2和/或氧化鋯ZrO2。這些ATZ顆粒是熔融的顆粒，也就是說通過以下方法獲得，該方法包括將原料熔化然后通過冷卻將該熔化的材料硬化。這些ATZ顆粒是根據(jù)法國專利申請F(tuán)R 08/54582中描述和/或提出權(quán)利要求的那些，將該申請通過引用結(jié)合在此。該粉末包括大于10%，大于20%，或甚至大于30%和/或小于50%，或甚至小于40%的具有大于Imm尺寸的顆粒。該粉末包括大于10%，大于20%，或甚至大于30%和/或小于50%，或甚至小于40%的具有在O. Imm與Imm之間尺寸的顆粒。該粉末具有以下特征這些顆粒的最大尺寸小于5mm，并且具有大于300 μ m尺寸的顆粒的量值大于50%并且小于70%，并且基質(zhì)的量大于15%,優(yōu)選地大于20%,并且小于40%,并且具有小于75 μ m的尺寸的顆粒的量大于10%并且小于35%。該粉末優(yōu)選地包括大于1%，大于2%,大于3%,大于4%,大于5%,和/或小于15%,小于12%，小于10%，或甚至小于8%，或甚至小于6%的該可熱活化的粘結(jié)劑。作為基于該可熱活化的粘結(jié)劑的重量的按重量計(jì)百分比，大于80%，大于90%，或甚至基本上100%的該可熱活化的粘結(jié)劑顆粒是處于基質(zhì)中。優(yōu)選地,該可熱活化的粘結(jié)劑具有的熔點(diǎn)大于5° C，優(yōu)選地大于15° C，優(yōu)選地大于20° C，或甚至大于30° C，大于50° C，大于70° C，大于80° C，大于150° C，和或小于 1500° C，小于 1300° C，小于 1200° C。優(yōu)選地，該可熱活化的粘結(jié)劑具有的熔點(diǎn)在150° C與1200° C之間。優(yōu)選地，該可熱活化的粘結(jié)劑不是金屬。 該可熱活化的粘結(jié)劑選自由以下各項(xiàng)組成的組氧化硼、硼酸、硼酸鹽、冰晶石、氟化鹽、硅酸鹽化合物、磷酸鹽化合物、長石、氯化鎂、硬硼鈣石、粘土、高嶺土、無定形硅石、特別是氣相白炭黑、樹脂、陶瓷玻璃料、以及其混合物。該樹脂可以特別是選自酚醛樹脂、呋喃樹脂、丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、硅氧烷樹脂、醇酸樹脂、聚乙烯樹脂、及其混合物。在具體的實(shí)施方案中，該樹脂是選自在該固結(jié)熱處理過程中可以轉(zhuǎn)化成聚合物的微粒產(chǎn)品。優(yōu)選地，該可熱活化的粘結(jié)選自由以下各項(xiàng)組成的組硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸鈣、硼酸、氧化硼、粘土、氟化鹽、以及其混合物。優(yōu)選地，該可熱活化的粘結(jié)選自由以下各項(xiàng)組成的組硼酸、氧化硼、粘土、氟化鹽、以及其混合物。優(yōu)選地，該可熱活化的粘結(jié)劑是無機(jī)的。該粉末包括大于2%,大于3%,或甚至大于4%和/或小于10%,小于8%或甚至小于7%的粘土。該粉末包括大于O. 5%,大于1%,和/或小于5%,小于4%或甚至小于3%的硼酸。 該粉末包括大于O. 1%，大于O. 5%，和/或小于5%，小于3%或甚至小于2%的KBF4。該粉末包含使之有可能降低或甚至消除該粉末的安裝過程中的粉塵的試劑。這種“防塵劑”可以選自由油，特別是礦物油、煤油、有機(jī)聚合物及其混合物組成的組。優(yōu)選地，這種試劑是煤油。優(yōu)選地，該防塵劑的量在O. 1%與1%之間。該粉末包含至少一種使之有可能減小正在熔融的金屬對所述粉末和/或從所述粉末獲得的固結(jié)產(chǎn)品的潤濕性的試劑。優(yōu)選地，這種“抗?jié)駝边x自碳化硅、硫酸鋇、SiAlON化合物、氮化物。優(yōu)選地，這種試劑選自碳化硅和硫酸鋇。更優(yōu)選地，這種抗?jié)駝┦橇蛩徜^。優(yōu)選地，這種抗?jié)駝┮跃哂行∮诨虻扔贗OOym的尺寸的微粒的形式引入。優(yōu)選地，該抗?jié)駝┑牧吭?%與15%之間，優(yōu)選地在5%與10%之間。該耐火顆粒以及該可熱活化的粘結(jié)劑的顆粒一起代表大于81%，大于85%，大于90%，大于93%，或甚至大于95%，或甚至大于98%的粉末重量。該粉末是大于95%，或甚至大于98%，或甚至實(shí)質(zhì)上100%由耐火顆粒、可熱活化的粘結(jié)劑顆粒、可選的防塵劑顆粒以及可選的防濕劑顆粒構(gòu)成的，到100%的可能的余量是由雜質(zhì)構(gòu)成的，例如源自研磨步驟的鐵。這些雜質(zhì)代表小于3%，小于2%，或甚至小于1%。該粉末不含除了可選地一種樹脂之外的水硬性粘合劑或有機(jī)粘結(jié)劑。在實(shí)施方案中，該粉末既不含水硬性粘合劑，也不含無機(jī)粘結(jié)劑。在第一實(shí)施方案中，該粉末既不含水硬性粘合劑，也不含除了可選地樹脂之外的有機(jī)粘結(jié)劑。在第二實(shí)施方案中，該粉末既不含水硬性粘合劑，也不含無機(jī)粘結(jié)劑。其顆粒被稱為“料粒”的聚集體還可以包括一個(gè)或多個(gè)以下的最佳特征具有大于300 μ m的尺寸的料粒的量值大于30%，大于40%，或甚至大于50%和/或小于70%ο作為基于該聚集體重量的百分比，大于60%，大于70%，大于75%的聚集體料粒是ATZ顆粒。聚集體的ATZ顆粒用“ATZ料粒”表示。該粉末包括大于30%，或甚至大于40%，或大于50%，和/或小于80%，小于70%，或甚至小于65%的ATZ料粒。該粉末包括大于20%，或甚至大于25%，大于30%，和/或小于50%，小于45%或甚至小于40%的具有大于Imm的尺寸的ATZ料粒。該聚集體包括除了 ATZ料粒之外由選自以下各項(xiàng)的材料制成的耐火料粒氧化鋁、氧化鎂、氧化鉻、硅石、鋁土礦、莫來石、氧化鋯、部分地穩(wěn)定的氧化鋯、穩(wěn)定的氧化鋯、莫來石-氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯、氧化鎂-氧化鋁尖晶石、鋯石、堇青石、鈦酸鋁、含有30%與50%之間的氧化鋁、優(yōu)選35%與45%之間的氧化鋁的含粘土的耐火粘土、硅灰石、氧化鋁-氧化鋯-硅石(或“AZS”)材料，氧化鋁-氧化鋯-硅石-氧化鉻(或“AZS-Cr”)材料、鋁土礦、氧化鋁強(qiáng)化的氧化鋯、以及其混合物。優(yōu)選地，所述另外的耐火料粒是由選自以下各項(xiàng)組成的組的材料制成的氧化鋁，莫來石，包含30%與50%之間的氧化鋁、優(yōu)選35%與45%之間的氧化鋁的含粘土的耐火粘土，鋁土礦及其混合物。優(yōu)選地，這些另外的耐火料粒是由選自以下各項(xiàng)組成的組的材料制成的氧化鋁、莫來石及其混合物。優(yōu)選地，這些ATZ料粒以及另外的耐火料粒一起代表大于80%，大于90%或甚至基本上100%的該聚集體的耐火料粒。
這些料粒、特別是ATZ料粒的最大尺寸，小于或等于IOmm,優(yōu)選地小于或等于8mm,優(yōu)選地小于或等于6mm,或甚至小于或等于4mm。這些另外的耐火耐火料粒的最大尺寸小于5mm,優(yōu)選地小于4mm,優(yōu)選地小于2mm,優(yōu)選地小于1mm。該聚集體包括基于該粉末按重量計(jì)的百分比小于20%，小于10%，或甚至小于5%，或甚至基本上沒有所述可熱活化的粘結(jié)劑的顆粒(稱為“粘結(jié)劑料?！?。其顆粒被稱為“精細(xì)顆?！钡幕|(zhì)還可以包括一個(gè)或多個(gè)以下的最佳特征具有大于75 μ m的尺寸的精細(xì)顆粒的量在10%與35%之間。該基質(zhì)包括小于1%和/或小于10%，小于5%或甚至小于3%的ATZ顆粒，稱為“精細(xì)ATZ顆?！?作為基于該粉末的重量百分比)。在實(shí)施方案中，該基質(zhì)實(shí)質(zhì)上不含ATZ顆粒。除了精細(xì)ATZ顆粒之外，該基質(zhì)包括選自由以下各項(xiàng)組成的組的耐火材料制成的另外的精細(xì)耐火顆粒氧化鋁、氧化鎂、氧化鉻、硅石、鋁土礦、莫來石、氧化鋯、部分地穩(wěn)定的氧化鋯、穩(wěn)定的氧化鋯、莫來石-氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯、氧化鎂-氧化鋁尖晶石、鋯石、堇青石、鈦酸鋁、含有30%與50%之間的氧化鋁、優(yōu)選35%與45%之間的氧化鋁的含粘土的耐火粘土、硅灰石、氧化鋁-氧化鋯-硅石(或“AZS”)材料，氧化鋁-氧化鋯-硅石-氧化鉻(或“AZS-Cr”)材料、鋁土礦、氧化鋁強(qiáng)化的氧化鋯、以及其混合物。優(yōu)選地，所述另外的精細(xì)耐火顆粒是由選自以下各項(xiàng)組成的組的耐火材料制成的氧化鋁，莫來石，包含30%與50%之間的氧化鋁、優(yōu)選35%與45%之間的氧化鋁的含粘土的耐火粘土，鋁土礦及其混合物。更優(yōu)選地，所述另外的精細(xì)耐火料粒是由選自由以下各項(xiàng)組成的組的耐火材料制成的氧化鋁、莫來石及其混合物。優(yōu)選地，這些精細(xì)ATZ顆粒以及另外的精細(xì)耐火顆粒一起代表大于80%，大于90%，或甚至基本上100%的該基質(zhì)的耐火顆粒。這些另外的精細(xì)耐火顆粒的量大于5%,大于10%,優(yōu)選地大于15%,和/或小于40%,小于30%，或甚至小于25%。作為基于該可熱活化的粘結(jié)劑的重量的百分比，大于80%，或甚至大于90%，或甚至基本上100%的該可熱活化的粘結(jié)劑屬于該基質(zhì)。這些精細(xì)的可熱活化的粘結(jié)劑顆粒的量優(yōu)選地大于1%，大于3%，大于5%，和/或優(yōu)選地小于15%，優(yōu)選地小于10%。
本發(fā)明還涉及通過對根據(jù)本發(fā)明的粉末固結(jié)熱處理獲得的一種產(chǎn)品，特別是處于塊或襯里的形式。該產(chǎn)品優(yōu)選地包括大于1%，大于2%,大于3%,大于4%,大于5%,和/或小于15%,小于12%，小于10%，或甚至小于8%，或小于6%的該可熱活化的粘結(jié)劑和/或得自所述固結(jié)熱處理的所述可熱活化的粘結(jié)劑的轉(zhuǎn)化產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種用于制造根據(jù)本發(fā)明的固結(jié)產(chǎn)品的方法，包括以下順序的步驟a)由根據(jù)本發(fā)明的粉末制備一種原料；(I)該原料包括根據(jù)本發(fā)明的粉末并且所述原料中的液相代表小于3%，優(yōu)選小于2%,更優(yōu)選實(shí)質(zhì)上0%的該原料重量；或 (2)該原料由包含水和/或臨時(shí)性粘結(jié)劑的混合物構(gòu)成，如以下描述的；b)通過壓制、沖壓或振動使所述原料成形；c)在高于該可熱活化的粘結(jié)劑的熔點(diǎn)溫度以上并且該耐火顆粒的熔點(diǎn)以下的溫度，對該成形的原料進(jìn)行固結(jié)熱處理?？梢詫?shí)施該方法來制造感應(yīng)爐坩堝的側(cè)壁和底部。此種坩堝的側(cè)壁和底部一起構(gòu)成了該加熱爐的“襯里”。在情況(I)中，所述原料中的水或甚至液相優(yōu)選地代表小于2%的原料重量。更優(yōu)選地，并且特別對于空心感應(yīng)爐襯里，該原料不含水或臨時(shí)性粘結(jié)劑。坩堝的底部，或“底板”通過將該原料傾倒入該感應(yīng)爐的腔室中生產(chǎn)，該原料優(yōu)選地由根據(jù)本發(fā)明的粉末構(gòu)成。如此構(gòu)成的這個(gè)層然后進(jìn)行例如沖壓或振動。在勻平操作之后將模具臨時(shí)性地置于如此獲得的層上，該操作使之有可能消除該底板的致密化較差的上層。為了生產(chǎn)坩堝的側(cè)壁，然后在加熱爐腔室與所述腔室中放置的模具之間繼續(xù)傾倒該原料，優(yōu)選地直至該原料在該模具的整個(gè)高度上包圍該模具。所述腔室可以尤其是由絕緣材料的層構(gòu)成的。優(yōu)選地，該原料是通過振動壓實(shí)的。該壓實(shí)可以在傾倒該原料時(shí)進(jìn)行。然后升溫可以活化該可熱活化的粘結(jié)劑，也就是說使得能夠?qū)⒃摽蔁峄罨恼辰Y(jié)劑顆粒熔化成粘性的形式，并且因此確保了該耐火顆粒之間的內(nèi)聚力。在步驟c)中，固結(jié)熱處理優(yōu)選地在高于工作溫度的溫度下進(jìn)行。在固結(jié)熱處理過程中達(dá)到的最大溫度下的保持時(shí)間優(yōu)選地大于30分鐘，優(yōu)選地大于一小時(shí)和/或小于十小時(shí)，優(yōu)選地小于三小時(shí)。該固結(jié)熱處理可以是燒結(jié)。冷卻之后，該可熱活化的粘結(jié)劑在這些耐火顆粒之間形成了粘結(jié)劑相。因此獲得了稱為“固結(jié)的”產(chǎn)品。典型地，此種固結(jié)的產(chǎn)品的表面多孔性在10%與30%之間。如果沒有在該坩堝的側(cè)壁以及底部的整個(gè)厚度上達(dá)到該活化溫度，則該坩堝的一部分，特別是在該加熱爐的感應(yīng)器附近可能不進(jìn)行固結(jié)。該固結(jié)加處理步驟之后，將該模具移除或消除并且該坩堝準(zhǔn)備用于熔融金屬。這種用于制造固結(jié)的產(chǎn)品的過程還可以用于制造旨在與其他塊進(jìn)行組裝的多個(gè)獨(dú)立的塊。然后優(yōu)選地是，根據(jù)任項(xiàng)(2)，向該粉末中加入臨時(shí)性粘結(jié)劑和/或水。然后獲得了一種混合物，該混合物可以傾倒入模具中并且使之有可能在步驟b)之后獲得在環(huán)境溫度下具有“冷”強(qiáng)度的預(yù)成型件。本發(fā)明還涉及此種混合物。優(yōu)選地，該混合物中的臨時(shí)性粘結(jié)劑的量大于O. 5%和/或小于6 %，并且水的量大于2%和/或小于6%，或甚至小于5%，作為相對于加入該臨時(shí)性粘結(jié)劑和水之前的粉末的重量、按重量計(jì)的百分比。可以使用通常用于制造粘結(jié)的陶瓷塊的臨時(shí)性粘結(jié)劑，例如糊精、木素磺酸鈣、CMC、或 PEG。本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的固結(jié)的產(chǎn)品在應(yīng)用中的用途，其中使所述固結(jié)的產(chǎn)品的至少一個(gè)部件經(jīng)受低于該最大固結(jié)熱處理溫度的工作溫度T工P
本發(fā)明還涉及一種用于熔融金屬的加熱爐，該加熱爐包括至少一個(gè)由根據(jù)本發(fā)明的固結(jié)的產(chǎn)品構(gòu)成的區(qū)域，特別是旨在與正在熔融的金屬接觸的區(qū)域。該加熱爐可以特別是用于熔融鋁、鋁合金，例如像根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NF EN 1706參考號42200的合金，鎂合金、鋅合金或銅合金的加熱爐。當(dāng)然，耐火料粒的性質(zhì)被確定為使得所述料粒的熔點(diǎn)高于其預(yù)期經(jīng)受的所述區(qū)域的溫度。最后，本發(fā)明涉及一種用于制造加熱爐、特別是一種用于熔融金屬的加熱爐的方法，其中將根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品制成的至少一個(gè)塊進(jìn)行組裝，或者其中生產(chǎn)了包含根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)品的坩堝，特別是在旨在與正在熔融的金屬接觸的區(qū)域中。定義術(shù)語“粉末”應(yīng)理解為意思是干燥的微粒的混合物。術(shù)語“顆粒”是指粉末的固體組分要素。基質(zhì)的顆粒被稱為“精細(xì)顆?！辈⑶揖奂w的顆粒被稱為“料?！?。顆粒的“尺寸”通常通過粒度分布的表征給出。激光粒度分析器使該尺寸的測量能小于或等于5mm。粉末的百分位數(shù)或“百分位等級”10 (D10),50 (D50),90 (D9tl)和99. 5 (D99.5)是對應(yīng)于該粉末的顆粒的累積顆粒大小分布曲線上按重量計(jì)分別為10%、50%、90%和99. 5%的百分比的顆粒大小，這些顆粒大小根據(jù)逐漸增加的順序進(jìn)行歸類。例如，按重量計(jì)10%的粉末顆粒具有小于Dltl的尺寸，并且按重量計(jì)90%的顆粒具有大于Dltl的尺寸。這些百分位數(shù)可通過使用激光顆粒尺寸分析儀產(chǎn)生的顆粒大小分布來確定。表達(dá)“最大尺寸”是指所述粉末的百分位數(shù)99. 5 (D99.5)。表達(dá)“粒度中值”是指百分位數(shù)D5tl，也就是說將這些顆粒分成按質(zhì)量計(jì)相等的第一以及第二群體的尺寸，這些第一以及第二群體僅包含具有分別大于或小于該粒度中值的顆粒。術(shù)語“雜質(zhì)”應(yīng)理解為意思是與原料一起偶然地并且不可避免地引入的、或從與這些組分的反應(yīng)中產(chǎn)生的不可避免的組分。這些雜質(zhì)不是必要的組分，但是僅是容許的組分。優(yōu)選地，這些雜質(zhì)的量小于2%，小于1%，小于O. 5%或甚至實(shí)質(zhì)上為零。表達(dá)“耐火材料”應(yīng)理解為是指具有高于1500° C熔點(diǎn)的材料。該定義通常由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員使用并且引用自1979年由Septima Paris出版的G. Aliprandi的^Materiaux refractaires et ceramiques techniques (elements de ceramurgie et detechnologie)[工程耐火材料和陶瓷材料(陶瓷學(xué)和技術(shù)組分)]”。該著作還在第297至301頁給出了耐火材料，尤其是氧化物、碳化物和氮化物的實(shí)例。表達(dá)“可熱活化的 粘結(jié)劑”應(yīng)理解為意思是一種組分，該組分在溫度增加的作用下將會液化成適合用于使混合在其中的耐火粉末的顆粒進(jìn)行聚集的粘性形式。舉例而言，熔點(diǎn)分別處于150° C與300° C之間、約530° C和1010° C的硼酸、四氟硼酸鉀以及冰晶石熔體給出了能夠使根據(jù)本發(fā)明的粉末的顆粒聚集的粘性相，也就是說能夠?qū)е陆Y(jié)構(gòu)化(自支撐)的產(chǎn)品。術(shù)語“硼酸鹽”應(yīng)理解為意思是基于硼并且基于帶正電的元素的含氧陰離子化合物?；谂鸬暮蹶庪x子可以是硼酸鹽含氧陰離子B02_，二硼酸鹽含氧陰離子B2054_，三硼酸鹽含氧陰離子B305_，四硼酸鹽含氧陰離子B4O廣。四硼酸鈉Na2B4O7、三硼酸鋰LiB3O5、二硼酸鎂Mg2B2O5是硼酸鹽的例子。這些硼酸鹽還可以是水合的,例如像硼砂Na2B4O7. 10H20。術(shù)語“暫時(shí)性”應(yīng)理解為意思是“在該固結(jié)熱處理過程中從該產(chǎn)物中消除”?！癕g0+Cr203”通常應(yīng)理解為是指“MgO和/或Cr2O3'當(dāng)存在另一個(gè)具有更高重量含量的相時(shí)，則一個(gè)相被稱為“少數(shù)”。所有的百分比通過相對于粉末的重量按重量計(jì)表達(dá)，除非另外指明(具體地，ATZ顆粒的組成表達(dá)為基于這些顆粒的氧化物的百分比)。通常，關(guān)于物質(zhì)的狀態(tài)的特征(熔點(diǎn)、粘度、等)是在I巴下提供的，除非另外指明。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的粉末通過僅僅將耐火顆粒以及可熱活化的粘結(jié)劑顆粒進(jìn)行混合而形成。對于基質(zhì)以及聚集體，可以考慮根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所使用的所有耐火顆粒，條件是該粉末包含大于40%的ATZ顆粒，S卩，作為基于這些氧化物的重量百分比，具有以下化學(xué)組成10% 彡 Al2O3 彡 55%，35% 彡 TiO2 彡 80%，1% ( MgCHCr2O3 ( 10%,8% ^ ZrO2 ^ 20%,SiO2 彡 8%。MgO和/或Cr2O3的存在是必須的，以穩(wěn)定這些ATZ顆粒的少數(shù)相。高于10%的金屬被熔化、并且特別是鋁被熔化，有“粘附”產(chǎn)品的危險(xiǎn)。這種現(xiàn)象被稱為“阻塞”。在這些ATZ顆粒中存在ZrO2是必須的，使得該產(chǎn)品具有與目標(biāo)應(yīng)用相容的機(jī)械強(qiáng)度。諸位發(fā)明人還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，如果這些ATZ顆粒不含至少8%的氧化鋯，則由此導(dǎo)致的機(jī)械強(qiáng)度損失不能通過獨(dú)立于這些ATZ顆粒地添加氧化鋯而進(jìn)行補(bǔ)償。在這些ATZ顆粒中SiO2的存在被限制為8%以避免以上提及的“粘附”(阻塞)的危險(xiǎn)。優(yōu)選地，為了限制正在融化的金屬浴污染的危險(xiǎn)，F(xiàn)e2O3和/或堿金屬氧化物K2CHNa2O和/或CaO的含量是小于或等于I %，或甚至小于O. 5%。優(yōu)選地，這些氧化物是雜質(zhì)。該可熱活化的粘結(jié)劑具體地必須隨著工作溫度的變化而進(jìn)行選擇。更確切地說，這種粘結(jié)劑必須是在工作溫度下可活化的。舉例而言，沒有考慮使用冰晶石作為該可熱活化的粘結(jié)劑用于其中工作溫度將會低于950° C的應(yīng)用。該可熱活化的粘結(jié)劑還必須選擇為具有低于該ATZ顆粒的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)。在該固結(jié)熱處理過程中，該可熱活化的粘結(jié)劑因此可以從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變成使得能附著到這些ATZ顆粒上并且在后者之間粘結(jié)的粘性液體狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的粉末可以通過將具有適當(dāng)?shù)牧６纫约敖M成的原料進(jìn)行混合而制造。用于壓實(shí)根據(jù)本發(fā)明的粉末的所有已知的手段都是可能的。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的粉末的粒度分布適合于有利其壓緊。可以使用壓緊模型，例如Fuller-Bolomey模型或Andreasen來確定最適當(dāng)?shù)牧６确植肌?實(shí)例使用以下原料融化的ATZlO料粒，基于這些氧化物按重量計(jì)的百分比，具有以下化學(xué)組成
權(quán)利要求
1.ー種粉末，包含作為相對于該粉末重量的按重量計(jì)的百分比大于70%的耐火顆粒，所述粉末的顆粒根據(jù)其是否具有小于或等于100 μ m還是大于100 μ m的尺寸而分別被歸類為稱為“基質(zhì)”的部分或稱為“聚集體”的部分，以相對于該粉末重量的按重量計(jì)的百分比計(jì)，所述粉末包括 從O. 1%至18%的可熱活化的粘結(jié)劑的顆粒，稱為“可熱活化的粘結(jié)劑顆?！?，以及大于40%的耐火顆粒，稱為“ATZ顆?！保谒鯝TZ顆粒的氧化物按重量計(jì)的百分比，該耐火顆粒具有以下化學(xué)組成10% く Al2O3 く 55%,35% く TiO2 く 80%,1% く MgCHCr2O3 く 10%,8% く ZrO2 く 20%,SiO2 く 8%ο
2.如前ー權(quán)利要求所述的粉末，其中該可熱活化的粘結(jié)劑是無機(jī)粘結(jié)劑和/或至少ー種樹脂。
3.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，包括大于50%的ATZ顆粒。
4.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該ATZ顆粒的組成使得，作為基于所述ATZ顆粒的氧化物的重量百分比，Al2O3的含量大于35%。
5.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該ATZ顆粒的組成使得，作為基于所述ATZ顆粒的氧化物的重量百分比，TiO2的含量大于40%并且小于55%。
6.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該ATZ顆粒的組成使得 MgCHCr2O3的含量大于2%并且小于8% ;和/或 Cr2O3的含量小于O. 5% ;和/或 ZrO2的含量小于15% ;和/或 SiO2的含量小于5% ;和/或 Fe2O3 ^ 1%, 作為基于所述ATZ顆粒的氧化物的重量百分比。
7.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該ATZ顆粒的組成使得，基于所述ATZ顆粒的氧化物的重量百分比，SiO2的含量小于2%。
8.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中這些ATZ顆粒是熔融的顆粒。
9.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該基質(zhì)代表小于40%的該粉末重量，并且其中，作為基于該聚集體重量的百分比，大于60%的該聚集體料粒是ATZ顆粒。
10.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中該可熱活化的粘結(jié)劑選自氧化硼、硼酸、硼酸鹽、冰晶石、氟化鹽、硅酸鹽化合物、磷酸鹽化合物、長石、氯化鎂、硬硼鈣石、粘土、高嶺土、無定形硅石、特別是氣相白炭黒、酚醛樹脂、呋喃樹脂、陶瓷玻璃料、以及其混合物。
11.如前ー權(quán)利要求所述的粉末，其中該可熱活化的粘結(jié)劑選自硼酸鈉、硼酸鉀、硼酸鈣、硼酸、氧化硼、粘土、氟化鹽、以及其混合物。
12.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，其中這些ATZ顆粒包含 處于鈦酸鋁類型的固溶體形式的氧化物相，該相包括 鈦，招， 鐵， 鎂和/或鉻，以及 鋯， 所述氧化物相代表這些ATZ顆粒的氧化物的總重量的至少60% ;和/或少數(shù)的硅酸鹽相，所述少數(shù)的硅酸鹽相包含作為基于所述硅酸鹽相的重量百分比大于40%的硅石；和/或 少數(shù)相，所述少數(shù)相包含作為基于所述少數(shù)相的重量百分比大于80%的ニ氧化鈦TiO2和/或氧化鋯ZrO2。
13.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，由耐火顆粒，可熱活化的粘結(jié)劑顆粒，可選地防塵劑顆粒，可選地選自碳化硅、硫酸鋇、SiAlON、以及氮化物的抗?jié)駝╊w粒，以及雜質(zhì)組成。
14.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，既不含水硬性粘合劑也不含有機(jī)粘結(jié)劑。
15.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末,包含 在5%與15%之間的選自碳化硅、SiAlON、氮化物的抗?jié)駝?或在O. 1%與1%之間的防塵劑，該防塵劑選自油類，特別是礦物油、煤油、有機(jī)聚合物及其混合物。
16.如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，作為按重量計(jì)百分比，耐火顆粒、可熱活化的粘結(jié)劑顆粒、可選地防塵劑顆粒和可選地抗?jié)駝╊w粒大于95%，并且到100%的余量由雜質(zhì)組成。
17.—種產(chǎn)品，通過將以下項(xiàng)進(jìn)行固結(jié)熱處理獲得 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末或 混合物，該混合物包括如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的粉末，以及 暫時(shí)性粘結(jié)劑，其含量大于O. 5%并且小于6%，和/或 水，其含量大于2%并且小于6%, 其百分比是相對于加入該臨時(shí)性粘結(jié)劑和水之前的粉末重量而言按重量計(jì)的， 該可熱活化的粘結(jié)劑在該耐火顆粒之間形成了粘結(jié)劑相。
18.一種用于熔融金屬的加熱爐，包括至少ー個(gè)g在與正在進(jìn)行熔融的金屬進(jìn)行接觸的區(qū)域，所述區(qū)域是由如前ー權(quán)利要求所述的固結(jié)的產(chǎn)品構(gòu)造的。
19.如前ー權(quán)利要求所述的加熱爐，其中該可熱活化的粘結(jié)劑被選擇為在該加熱爐的第一升溫過程中處于粘性的狀態(tài)。
20.一種用于制造固結(jié)的產(chǎn)品的方法，包括以下逐次的步驟 a)由如權(quán)利要求I至16中任一項(xiàng)所述的粉末來制備原料， (1)該原料包括如權(quán)利要求I至16中任一項(xiàng)所述的粉末并且所述原料中的液相代表小于該原料重量的3% ;或 (2)該原料由混合物構(gòu)成，該混合物包含如權(quán)利要求I至16中任一項(xiàng)所述的粉末以及 暫時(shí)性粘結(jié)劑，其含量大于O. 5%并且小于6%，和/或 水，其含量大于2%并且小于6%,其百分比是相對于加入該臨時(shí)性粘結(jié)劑和水之前的粉末重量而言按重量計(jì)的，b)通過壓制、沖壓或振動使所述原料成形； c)在高于該可熱活化的粘結(jié)劑的熔點(diǎn)以上的溫度，對該成形的原料進(jìn)行固結(jié)熱處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉末，以相對于該粉末重量的重量百分比計(jì)，含有大于70%的耐火顆粒；所述粉末的顆粒根據(jù)其小于或等于100μm還是大于100μm而分別被歸類為稱為“基質(zhì)”的部分或稱為“聚集體”的部分，以相對于該粉末重量的重量百分比計(jì)，所述粉末包括在0.1%與18%之間的可熱活化的粘結(jié)劑的顆粒，稱為“可熱活化的粘結(jié)劑顆粒”以及大于40%的耐火顆粒，稱為“ATZ顆?！保谒鯝TZ顆粒的氧化物的重量百分比，該耐火顆粒具有以下化學(xué)組成10%≤Al2O3≤55%；35%≤TiO2≤80%；1%≤MgO+Cr2O3≤10%；8%≤ZrO2≤20%；SiO2≤8%。
文檔編號C04B35/46GK102686534SQ201080059264
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者埃里克·喬治, 奧利維爾·弗朗西 申請人:法商圣高拜歐洲實(shí)驗(yàn)及研究中心