CN102239124A - 套管块 - Google Patents

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J·P·佛卡德
O·赛特
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Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
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Abstract

一种耐火物品，该物品包括一种套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块是由一种组合物形成的，该组合物包括一种主要组分，该主要组分包括氧化锡。用于形成该套管块本体的组合物可以进一步包括至少一种添加剂，该添加剂选自下组的添加剂，该组由以下各项组成：腐蚀抑制剂、烧结助剂、以及改变电阻率的物种、或它们的组合。

Description

套管块
技术领域
以下内容是针对套管块，并且具体是由基于氧化锡的组合物形成的套管块。
背景技术
在典型的形成玻璃纤维的操作中，在加热炉中将原始批次的成分熔化并均匀化，并且进料到耐火材料衬里的前炉中(该前炉在其底表面中具有一个或多个开口)。该前炉中每个开口装配有一个绝缘的耐火块，经常称为流动块，该流动块具有从中延伸穿过的一个开口或孔以允许熔化的玻璃流动穿过该流动块。将一个第二耐火块(称为套管块)安置在该流动块之下用于接收来自该流动块的熔化的玻璃。一个或多个开口延伸穿过该套管块从而允许熔化的玻璃通过套管块的本体到达一个置于该套管块之下的套管。该套管可以在其中具有多个开孔以接收来自套管块的孔的熔化的玻璃。通过使穿过套管的底部中的开孔的熔融材料的流变细而由熔化的玻璃形成了连续的纤维。
该套管典型地是由耐火金属制成的(例如，铂或铂和铑的组合)，虽然套管块典型地是由基于氧化锆(即，包含氧化锆的那些本体)、基于锆石(即，包含硅酸锆的那些本体)或基于氧化铬的陶瓷材料制成的。套管块是前炉的特别重要的部件。套管块应当具有抗热负荷和化学侵蚀的高度的完整性，特别是因为替换套管块是劳动力密集的任务，它要求将熔化的玻璃在前炉中冷却并且影响生产持续数天或甚至一周。
鉴于以上障碍及忧虑，工业上持续地要求套管块的改进。
发明内容
根据一个第一方面，一种耐火物品包括一个套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块是由一种组合物形成的，该组合物包括一种主要组分，该主要组分包括氧化锡，以及选自下组的添加剂的至少一种添加剂，该组由以下各项组成：腐蚀抑制剂、烧结助剂、以及改变电阻率的物种或它们的组合。
根据另一个方面，一种耐火物品包括一个套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块包括一种基于氧化锡的组合物，该组合物包括不大于约1wt％的Cr2O3。该套管块进一步包括当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，不大于约2E-5Kgm-2s-1的腐蚀速率。与在室温下所测量的内在MOR值相比较，在加热到1000℃并且淬火之后该套管本体可以具有基于MOR值不小于约60％的抗热震性。
附图说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
图1包括根据一个实施方案使用套管块的一种直接的熔体纤维成形过程的一个示意图。
图2包括根据一个实施方案的套管块的透视图。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施方式
以下披露是针对一种耐火物品，并且更具体地说，一种套管块，该套管块具有用于玻璃炉的前炉中的流动块与套管之间的一种基于氧化锡的组合物。该流动块包括用于使熔化的玻璃从前炉内的玻璃罐中离开的多个开口。熔化的玻璃流动穿过该流动块进入套管块，该套管块具有一个开口，用于使熔化的玻璃从中流动穿过。该套管块被附连到一个套管上，该套管典型地是一种耐火的金属物品(例如铂)，该物品具有多个孔，这些孔延伸穿过该物品用于从其中拉伸出熔化的玻璃的多个线股或纤维。该套管块用作加料器与套管之间的隔离件，并且是一种可半替换的零件，典型地从约6个月至每两年的任何时刻进行替换，这取决于该材料的某些特征。
在此所描述的套管块是由一种组合物(其中主要组分是氧化锡)形成的、基于氧化锡的陶瓷体。事实上，该组合物典型地包含至少约80wt％的氧化锡。某些组合物可以包括更大量的氧化锡，例如该组合物可以包括至少约90wt％、95wt％、或甚至至少约98wt％的氧化锡。根据一个具体的实施方案，氧化锡作为主要组分以约80wt％和98wt％之间的一个量存在于组合物中。
用作主要组分的氧化锡粉末可以呈现多种不同的形式，包括例如新的氧化锡粉末以及煅烧的氧化锡粉末。煅烧的氧化锡已经进行了热处理并且可以称作熟料或焙烧的氧化锡。这样，根据一个实施方案，氧化锡的主要组分可以包括煅烧的氧化锡与新的氧化锡粉末的一种组合。总体上，这种氧化锡粉末的组合包括最小量为氧化锡粉末的总重量的至少约50wt％的数量级的新的氧化锡。在其他实施方案中，该主要组分中新的氧化锡粉末的量是更大的，例如至少约60wt％、至少约65wt％，并且更特别地，在约60wt％至80wt％新的氧化锡之间的范围内。
氧化锡粉末的主要组分中煅烧过的氧化锡粉末的量典型地小于新的氧化锡的量，例如在氧化锡粉末的总重量的不大于约50wt％的数量级。其他实施方案可以使用更低量值的煅烧过的氧化锡，例如不大于约30wt％、不大于约20wt％或在约5wt％与约20wt％之间的范围内。煅烧过的氧化锡粉末可以包括少量的其他氧化物物质(例如，杂质氧化物种类)，这些其他氧化物物质能以高达2wt％的量值存在。就提供了其他添加剂而言，存在于煅烧过的氧化锡粉末中的杂质氧化物的种类没有在本文描述的组合物中进行说明。
用于形成套管块的组合物可以进一步包括多种添加剂，包括例如腐蚀抑制剂类、烧结助剂类、以及改变电阻率的物种。可以将腐蚀抑制剂加入该组合物以该井最终形成的套管块对由熔化的玻璃造成的侵蚀以及腐蚀的耐受性。根据一个实施方案，这些腐蚀抑制剂种类是选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：ZrO2和HfO2、或它们的组合。
虽然该组合物可以不必包括腐蚀抑制剂，包括腐蚀抑制剂的某些组合物典型地包括少量的这些氧化物，例如不大于约4wt％。在某些其他实施方案中，加入该组合物中的腐蚀抑制剂的量可以更少，例如不大于约3wt％、不大于约2wt％、或甚至不大于约1wt％。在一个具体的实施方案中，该组合物包括约0.5wt％与约4wt％，并且更特别地，约0.5wt％与约2wt％之间的腐蚀抑制剂。
在具体的实施方案中，该组合物使用ZrO2作为特定的腐蚀抑制剂种类。在这类实施方案中，该组合物典型地包括不大于约3wt％(例如小于约2.5wt％)的量的ZrO2，并且特别地，在约1wt％与2.25wt％之间的范围内。
某些其他实施方案可以掺入烧结助剂作为添加剂，该烧结助剂在烧结期间通过促进该物品的致密化而改进套管块物品的形成。某些适合的烧结助剂可以包括多种氧化物，例如CuO、ZnO、Mn2O3、CoO、Li2O、或它们的组合。
对于包括一种或多种烧结助剂的组合物，这类添加剂的总量以少量的形式存在于该组合物中。例如，适合的烧结助剂的量可以是少于约1wt％，例如在不大于约0.8wt％的数量级上，不大于约0.6wt％，或甚至不大于约0.4wt％。某些实施方案使用的烧结助剂的总量在约0.1wt％与约0.6wt％之间的范围内，并且更特别地在约0.1wt％与约0.4wt％之间的范围内。
在具体的实例中，可以使用烧结助剂的一种组合。例如，在一个具体实施方案中，该组合物可以包括CuO和ZnO的一个组合。在这类实施方案中，使用CuO和ZnO是特别适合的。CuO和ZnO的特定组合的总量是不大于约1wt％，这样使得它可以在约0.05wt％与约0.7wt％之间的范围内，或甚至在0.05wt％与约0.5wt％之间的范围内。
关于CuO和ZnO的各自的量，总体上该组合物所包括的CuO的量为小于0.5wt％(例如小于0.4wt％、或小于0.3wt％)，并且在约0.05wt％与约0.5wt％之间的范围内。当使用ZnO和CuO的特定的组合时，组合物中ZnO的量总体上是小于约0.3wt％，小于约0.2wt％，或甚至小于约0.17wt％。在某些实施方案中，ZnO可以于0.05与约0.2wt％之间的范围内存在。
在某些实例中，该本体可以包含一种单一的烧结助剂。例如，一些可替代的实施方案可以仅使用CuO，这样使得用于形成最终形成的套管块的组合物包括不大于约1wt％的CuO。事实上，某些组合物可以包括的CuO的量为不大于约0.8wt％，不大于约0.6wt％，以及特别地在约0.3wt％与约0.8wt％之间的范围内。
其他组合物可以仅使用Mn2O3作为单一的烧结助剂。这类组合物可以包括的Mn2O3的量为不大于约1wt％，例如不大于约0.8wt％或甚至不大于约0.6wt％。某些实施方案使用的Mn2O3的量在约0.3wt％与约0.8wt％之间的范围内。
如以上所指出的，该组合物可以进一步包括其他添加剂，例如改变电阻率的物种。改变电阻率的物种适合用于改变最终形成的套管块的电阻率。如以下将更为详细描述的，改变套管块的电阻率可以有助于形成具有特定电导率的套管块。
适合的改变电阻率的物种可以包括多种氧化物，例如Sb2O3、As2O3、Nb2O3、Bi2O3、以及Ta2O5、或它们的组合。总体上，对于包括改变电阻率的物种的组合物而言，这类添加剂是以少量存在的。例如，该组合物可以包括不大于约2wt％，或不大于约1.5wt％，不大于约1wt％，或甚至不大于约0.5wt％的改变电阻率的物种。某些组合物可以包括的改变电阻率的物种的量在约0.25wt％与约2wt％之间的范围内，并且更特别地在约0.5wt％与约1.5wt％之间的范围内。
根据一个实施方案，Sb2O3是特别适合的改变电阻率的物种。对于使用Sb2O3作为改变电阻率的物种的组合物而言，Sb2O3能够按以下各项的一个量存在：不大于约2wt％，例如不大于约1.5wt％，例如在约0.1wt％至1.5wt％之间的范围内，并且更特别地，在约0.2wt％与约1.2wt％之间的范围内。
值得注意的是，该组合物包括少量的Cr2O3。对于该组合物特别希望的是掺入少量的氧化铬，因为这一物种具有形成六价铬的可能性，六价铬对于人类是不安全的并且危险的。这样，该组合物总体上包括小于约1wt％的Cr2O3。其他组合物可以包括更少的，例如不大于约0.5wt％、不大于约0.3wt％、不大于约0.2wt％、或甚至不大于约0.1wt％的Cr2O3。某些实施方案使用Cr2O3的量在约0.01wt％与约0.3wt％之间的范围内。
可以将这些添加剂组合成粉末用于和氧化锡粉末一起形成一种干粉混合物。然后可以通过不同的成型操作(包括例如压制、模制、或在湿混合物的情况下浇铸)使该混合物形成陶瓷坯体。根据一个实施方案，将该混合物压制(例如通过等静压压制)以形成陶瓷坯体。在形成陶瓷坯体之后，可以通过在高温下(典型地在至少约1400℃的数量级)烧结该陶瓷坯体来制造最终形成的套管块，直至获得基本上致密的并且烧结的陶瓷体。在烧结和冷却之后，可以将套管块本体进行机加工从而在其中形成多个洞(即孔)，这样使得该套管块适合使用。应当理解的是，取决于成型过程可以使用其他的工艺特征，例如等静压压制可以是冷等静压压制或者可以包括施用热量，例如它是热等静压压制。
现在参考基于氧化锡的套管块本体的某些特征，该物品总体上被成形为使得它具有低的表观孔隙率。例如，该套管块可以被成形为使得它具有的表观孔隙率不大于约4vol％。在其他实施方案中，该表观孔隙率可以更低，例如不大于约2vol％，例如不大于约1vol％，并且特别是在约0.1vol％与约2vol％之间的范围内。
这样，这些套管块是特别致密的物品，典型地具有的密度为至少约6.5g/cm3。在其他实例中，该密度可以是更大的，例如至少约6.55g/cm3、至少约6.6g/cm3、或甚至至少约6.65g/cm3。在一个具体的实施方案中，该套管块被成形为使得它的密度在约6.5g/cm3与约7.0g/cm3之间的范围内。形成这类致密的物品有助于形成一种刚性的、致密的本体(该本体不易被熔化的玻璃穿透)并且避免污染流动穿过该套管块的熔化的玻璃以及从套管块本体中释放颗粒(例如结石(stones))，这种颗粒的释放可能导致堵塞下面的铂套管中的孔，这可能中断制造。
当在高温下暴露于熔化的玻璃时在此所述的基于氧化锡的套管块本体证实具有优秀的耐腐蚀性，这适合用于减少颗粒产生并且减少污染流动穿过该套管块的熔化的玻璃。根据一个实施方案，当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，在此所述的套管块具有的腐蚀速率为不大于约2E-5Kgm-2s-1。在其他实例中，该腐蚀速率是更低的，例如不大于约1.75E-5Kgm-2s-1、不大于约1.5E-5Kgm-2s-1、或甚至不大于约1.4E-5Kgm-2s-1。事实上，当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，该腐蚀速率典型地是在约0.5E-5Kgm-2s-1与约1.5E-5Kgm-2s-1之间的范围内。
如通过在室温下测量的MOR(破裂模数)所证实的，在此所述的套管块具有优秀的内在强度。具有适合的内在强度的套管块对于本体内的机械应力(这些应力可能导致裂缝以及本体潜在地失效)是具有耐受性的。根据一个实施方案，该套管块具有的内在MOR为不小于约30MPa，例如至少约40MPa、至少约50MPa、或甚至在至少约60MPa的数量级。在此所述的某些实施方案形成了套管块，这些套管块具有的内在MOR在约50MPa与约110MPa之间的范围内。
除了套管块的内在强度之外，该基于氧化锡的套管块本体还证实具有改进的抗热震性。假定在超过1000℃的温度下熔化的玻璃正流动穿过套管块的内部，当套管块暴露于高温度梯度时，它们必须具有适合的抗热震性，虽然套管块的外表面暴露于环境温度(该环境温度可以是600℃的数量级)。在一些实例中，套管块本体的内部与外部之间的热梯度可以高达800℃。
在此所述的基于氧化锡的套管块在将该套管块材料加热到1000℃持续给定的持续时间、并且此后将该套管块材料淬火之后，总体上具有基于所测量的MOR值不小于约60％的抗热震性。可以将加热并且淬火之后材料的MOR值与室温下测量的内在MOR值进行比较(例如与之相除)以提供一个百分比，该百分比表明由于热震事件(即加热和淬火)造成的MOR的改变。这样，60％的抗热震性表明在规定温度下加热和淬火之后该本体能够维持其内在MOR值的60％。在其他实施方案中，当加热到1000℃持续30分钟并且淬火时，这些套管块的抗热震性是更大的，例如它是不小于约65％、不小于70％、不小于约75％、或甚至不小于约80％。根据一个具体的实施方案，当加热到在1000℃持续30分钟并且淬火时，在此所述的套管块本体的抗热震性是在约60％至95％之间的范围内，并且更特别地，在约70％至90％之间的范围内。
除了在此所述的特征之外，该基于氧化锡的套管块还可以被成形为使得它们在一定程度上是导电的。根据一个实施方案，在高于100℃的温度下该套管块可以具有不大于1ohm-cm的电阻率。在其他实施方案中，在大于100℃的温度下该电阻率可以更低，例如不大于约0.1ohm-cm、不大于约0.01ohm-cm、或甚至不大于约0.001ohm-cm。具体的实施方案可以使用多种套管块，在大于100℃的温度下这些套管块具有0.001ohm-cm至1ohm-cm之间的范围内的电阻率，并且更特别的是在约0.001ohm-cm至0.1ohm-cm之间的范围内。
参考图1，提供了根据一个实施方案使用套管块的一个直接的熔体纤维成形过程的一个示意图。玻璃熔化罐100包括一个前炉101，熔化的玻璃103包含在该前炉中以准备以纤维的形式来抽取。如所展示的，熔化的玻璃103穿过一个流动块105离开前炉，该流动块具有一个中央开口106，该中央开口用于使熔化的玻璃103从中流动穿过。熔化的玻璃103流动穿过一个开口108，该开口延伸穿过该套管块107，该套管块与流动块105直接接触从而允许熔化的玻璃103从中流动穿过。虽然套管块107被描绘为具有一个开口108，应当理解的是取决于操作的机械原理可以使用不同数目和不同安排的开口。当离开套管块107时，熔化的玻璃103流动穿过一个套管109，该套管被置于套管块107之下并且与其直接相接触。该套管109典型地具有延伸穿过本体的多个小开口110以有助于使来自套管109的下侧的多个玻璃纤维111变细并且将它们拉出。可以使用纤维卷绕机构113来将玻璃纤维111拉出。取决于操作的规模，前炉可以包括多个套管109并且可以包括多个套管块107.
在操作期间，可以通过将熔化的玻璃103在前炉101内进行冷却来替换套管109。具体而言，替换套管109不像替换套管块109那样劳动力密集(如从图1中所示的安排清楚显示的)。总体上，替换套管109包括将熔化的玻璃103在流动块105和套管块107中进行冷却直至玻璃固化并且可以将套管109安全地移去并且替换。该冷却操作总体上包括用冷水喷射前炉区域，并且具体是流动块105和套管块107。这是引起流动块105和套管块107显著热震的一种操作。
如可以理解的，替换套管块105要求更多的劳动，因为熔化的玻璃103必须或者被冷却到它与流动块105一起固化的温度或者在一些实例中从前炉101中排出熔化的玻璃103。因此，替换套管块107可能花费数天或甚至一周，因为可能不得不使加热炉停产，将玻璃排出，将零件替换掉，并且将加热炉重新启动并且将玻璃重新加热。
图2包括根据一个实施方案的套管块的透视图。具体地，该套管块200具有一个本体203，该本体总体上是包括长度(l)、宽度(w)以及高度(h)的矩形形状。该套管块本体203包括一个凸出部205，该凸出部从套管块本体203的外表面延伸出并且围绕套管块200的周长而延伸。该凸出部205可以帮助将该套管块200安置在前炉中并且将该套管块200固定就位。
根据一个具体的实施方案，将该套管块200成型为使得长度大于或等于宽度，并且宽度大于或等于高度。该套管块200可以是大的陶瓷物品，该物品具有的长度(l)为至少约300mm、例如至少约400mm、至少约600mm、或甚至至少约800mm的数量级。具体的实施方案使用了多种套管块，这些套管块具有约400mm至约1000mm之间的范围内的长度。宽度(w)可以具有至少约50mm、例如至少约100mm、至少约300mm、或甚至至少约400mm的数量级的维度。具体的实施方案使用了多种套管块，这些套管块具有约100mm至约400mm之间的范围内的宽度。套管块200的高度(h)可以具有至少约10mm、例如至少约20mm、至少约50mm、或甚至至少约100mm的维度。具体的实施方案使用了多种套管块，这些套管块具有约20mm至约100mm之间的范围内的厚度。
如基于以上所述的维度可以理解的，该套管块本体203可以具有一个大的体积，因此导致套管块本体203的内表面与外表面之间的大的热梯度。根据一个实施方案，该套管块本体203具有至少约400cm3、例如至少约600cm3、至少约800cm3、或甚至至少约1000cm3的体积。特定的套管块具有在约600cm3与约1000cm3之间的范围内的体积。
如图2中所进一步展示的，该套管块200可以具有一个开口201，该开口在平行于高度(h)的维度的方向上延伸穿过本体203。根据一个具体的实施方案，开口201可以被成形为使得它具有一种圆形、椭圆形、或卵形的截面轮廓。总体上，该开口201可以具有多种尺寸，例如适合于熔化的玻璃流动穿过套管块的本体203的一个宽度(w)。这样，根据一个具体的实施方案，该开口201具有至少约4cm的宽度。在另一个实施方案中，宽度可以是更大的，例如至少约8cm、至少约10cm，并且特别是在4cm与约20cm之间的范围内。
实例1
以下表1展示了5个样品(样品A、B、C、D、以及E)的耐腐蚀性数值，从而将根据在此所述的组合物形成的、基于氧化锡的套管块本体的性能与常规的套管块材料以及常规的、基于氧化锡的电极本体进行比较。样品A包括一种由根据一种实施方案的组合物形成的、基于氧化锡的套管块本体，该组合物包括96.7的SnO2(10wt％煅烧过以及86.7wt％新的)0.2wt％的ZnO、0.1wt％的CuO、1wt％的Sb2O3、以及2wt％的ZrO2。样品B是由常规的电极组合物形成的，该组合物包括98.5％的SnO2以及1.5％的其他氧化物添加剂。样品C、D、以及E代表常规的套管块材料。样品C是由一种组合物形成的，该组合物包括90wt％的ZrO2和HfO2、6wt％的SiO2、2wt％的Y2O3、0.8wt％的Al2O3、0.6wt％的TiO2、0.2wt％的Na2O、0.1wt％的Fe2O3、以及0.3wt％的其他物质。样品D是由一种组合物形成的，该组合物包括69.2wt％的ZrO2和HfO2、28.8wt％的SiO2、1.1wt％的TiO2、0.2wt％的Al2O3、以及0.6wt％的其他物质。最后，样品E是由一种组合物形成的，该组合物包括91.2wt％的Cr2O3、3.5wt％的ZrO2、3.8wt％的TiO2、以及1.5wt％的其他物质。
表1中所提供的腐蚀速率的值是基于在特定温度下暴露于玻璃持续特定的持续时间之后样品的体积损失而表达的。这样，在将这些样品浸入一种玻璃(该玻璃具有的构成为：0-10wt％的B2O3、16-25wt％的CaO、12-16wt％的Al2O3、52-62wt％的SiO2、0-5wt％的MgO、0-2wt％的碱类、0-1.5wt％的TiO2、0.05-0.8wt％的Fe2O3、以及0-1wt％的氟化物)之前，对这些样品各自的体积进行测量。根据ASTM D578-05对腐蚀速率进行测试。在1450℃的温度下将这些样品浸入玻璃中并且保持在该玻璃中持续90小时的持续时间。当玻璃连续地流动穿过该套管块本体时，将这些样品在浸于该玻璃之内时进行旋转以更精确地重建在玻璃熔化炉内所经历的动态腐蚀条件。在将这些样品各自暴露于该玻璃90小时之后，将这些样品移出，测量它们的体积，并且记录腐蚀速率，如表1中所提供。
表1
如表1的数据所展示的，样品A证实了比除样品E之外的所有样品都更低的腐蚀速率。事实上，在以mm/年为单位来比较腐蚀速率时，样品A证实了具有常规的基于氧化锡的电极本体的一半的腐蚀速率以及样品C和D的常规的套管块材料的小于三倍的腐蚀速率。因此，由在此所述的组合物形成的套管块证实具有比具有高氧化锆含量的常规套管块材料更优秀的腐蚀速率。此外，虽然样品E证实了与样品A相比较更好的腐蚀速率，但是样品A不含有氧化铬(不计算小于0.5wt％的痕量)，从而使得在降低六价铬形成的可能性的情况下该套管块更适合人工操作。此外，样品A具有更好的玻璃接触特性(可能是由于更小的表面孔隙率)，这使得该组合物在玻璃内产生结石(这可能损坏或弄断被拉伸的小直径纤维)的可能性更小。
实例2
以下表2提供了内在强度的数据，这些数据是使用如在室温下的MOR对根据实例1的如上所述的样品A、B、C、D、以及E的套管块材料进行三点弯曲测试而进行测量的。如表2中的数据所展示的，样品A具有与样品D类似的内在强度，并且比样品E的内在强度大两倍以上。这样一种内在强度适合用作套管块。
表2
Figure BDA0000066266720000101
另外，与样品C和D的常规组合物相比较，表2中展示的数据进一步指明了样品A的抗热震性。至于表2中提供的抗热震性数据，使这些样品各自经受了所指明的温度(即1000℃和1200℃)持续30分钟的一段时间，并且在此之后，将这些样品各自进行淬火。通过将这些样品暴露于周围空气用于在加热之后立即冷却来实施淬火过程。如表2的数据所展示的，在1000℃下经历热震过程之后，样品A证实了16％的小的降低，因此维持了其内在强度的84％。其他样品(主要是样品C和D)证实了更差的性能，在强度上具有更大的降低并且具有更差的抗热震性。如表2的数据进一步展示的，在1200℃的温度下进行抗热震性测试之后，样品A的材料证实了在强度上更大的降低。然而，这种强度上的降低是与样品D同量的(该降低大于样品C的强度的降低)，从而提供了一个证据，即样品A的组合物适合用作套管块材料。
以上实例1和2中所提供的数据证实，在本文的实施方案中披露的组合物适合用来形成套管块。事实上，在此所述的组合物证实了耐腐蚀性与抗热震性的一种组合，该组合比常规的包含氧化锆的材料更优秀。在过去几年中使用新的低硼含量的玻璃已经导致前炉中以及因此套管块中玻璃的成型温度的增加。与套管块相接触的玻璃的温度经常增加100℃或更多并且因此标准的基于锆石的材料的腐蚀速率得以显著地降低。虽然基于氧化铬的陶瓷具有适合的耐腐蚀特性，这类材料具有相当大的缺点，包括在高温下(＞1000℃)在某些碱性组分的存在下形成有害的六价铬的可能性。另外，基于氧化铬的组合物具有差的玻璃接触特性，并且更可能在熔化的玻璃内产生结石或内含物，这可能阻碍玻璃纤维形成过程，尤其是对于生产非常细的纤维(15μm或更小)的情况。
与在此所述的实施方案相联系进行描述的套管块的基于氧化锡的组合物代表了与现有技术的偏离。典型的套管块是由基于氧化锆、基于锆石、或基于氧化铬的组合物制造的，其中锆或铬是主要组分。虽然基于氧化铬的套管块证实具有适合的热学性能，这些组合物的形成六价铬的可能性使得它们是危险的并且对于工业中连续使用是特别不希望的。基于氧化锆以及基于锆石的组合物也已经被用于套管块中，并且虽然这类材料具有耐火特征，但这些组合物不如基于氧化铬的组合物有能力。因此，与基于氧化铬的套管块材料相比，基于氧化锆以及基于锆石的套管块要求定期的维护以及更频繁的替换。虽然已经使用了基于氧化锡的组合物，这类用途总体上限于用于玻璃熔化的电极应用，这要求与套管块所要求的那些材料特性显著不同的材料特性。
以上披露的主题应当被认为是示意性的、而非限制性的，并且所附权利要求是旨在涵盖落在本发明的真正范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上详述的说明所约束或限制。
披露的摘要是遵循专利权法而提供的，并且按以下理解而提交，即它将不被用于解释或者限制权利要求的范围或含义。另外，在以上附图的详细说明中，为了使披露精简而可能将不同的特征集合在一起或者在一个单独的实施方案中描述。本披露不得被解释为反映了一种意图，即提出权利要求的实施方案要求的特征多于在每一项权利要求中清楚引述的特征。相反，如以下的权利要求反映出，发明主题可以是针对少于任何披露的实施方案的全部特征。因此，以下的权利要求被结合在附图的详细说明之中，而每一项权利要求自身独立地限定了分别提出权利要求的主题。

Claims (20)

1.一种耐火物品，包括：
一种套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块是由一种组合物形成的，该组合物包括：
一种主要组分，该主要组分包括氧化锡；以及
至少一种添加剂，该添加剂选自下组的添加剂，该组由以下各项组成：一种腐蚀抑制剂、一种烧结助剂、以及一种改变电阻率的物种、或它们的组合。
2.如权利要求1所述的耐火物品，其中该组合物包含每种添加剂中至少一种，该每种添加剂包括该腐蚀抑制剂、该烧结助剂、以及该改变电阻率的物种。
3.如权利要求1所述的耐火物品，其中氧化锡构成该组合物的至少约80wt％。
4.如权利要求1所述的耐火物品，其中该腐蚀抑制剂包括一种氧化物。
5.如权利要求4所述的耐火物品，其中该腐蚀抑制剂是选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：ZrO2以及HfO2、或它们的组合。
6.如权利要求1所述的耐火物品，其中该组合物包括不大于约4wt％的该腐蚀抑制剂。
7.如权利要求1所述的耐火物品，其中该烧结助剂是一种氧化物。
8.如权利要求7所述的耐火物品，其中该烧结助剂是选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：CuO、ZnO、Mn2O3、CoO以及Li2O、或它们的组合。
9.如权利要求1所述的耐火物品，其中该组合物包括不大于约1wt％的该烧结助剂。
10.如权利要求9所述的耐火物品，其中该组合物包括量值为在约0.1wt％与约0.4wt％之间的范围内的该烧结助剂。
11.如权利要求1所述的耐火物品，其中该改变电阻率的物种包括一种氧化物。
12.如权利要求1所述的耐火物品，其中该改变电阻率的物种是选自下组的氧化物，该组由以下各项组成：Sb2O3、As2O3、Nb2O3、Bi2O3、以及Ta2O5、或它们的组合。
13.如权利要求12所述的耐火物品，其中该组合物包括量值为在约0.5wt％与约1.5wt％之间的范围内的该改变电阻率的物种。
14.如权利要求1所述的耐火物品，其中该组合物包括量值为不大于约2wt％的Sb2O3。
15.如权利要求1所述的耐火物品，其中该开口具有选自下组的形状的一种截面形状，该组由以下各项组成：圆形、椭圆形、以及卵形。
16.一种耐火物品，包括：
一种套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块包括一种基于氧化锡的组合物，该组合物包括不大于约1wt％的Cr2O3并且当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，具有不大于约2E-5Kgm-2s-1的腐蚀速率。
17.如权利要求16所述的耐火物品，其中与在室温下所测量的内在MOR值相比较，在加热到1000℃并且淬火之后该套管块本体包括基于MOR值不小于约60％的抗热震性。
18.如权利要求16所述的耐火物品，其中当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，该套管块包括不大于约1.75E-5Kgm-2s-1的腐蚀速率。
19.如权利要求16所述的耐火物品，其中与在室温下所测量的内在MOR值相比较，在加热到1000℃并且淬火之后该套管块具有基于MOR值不小于约60％的抗热震性。
20.一种耐火物品，包括：
一种套管块，该套管块具有一个本体，该本体包括一个开口，该开口延伸穿过该本体，其中该套管块包含一种基于氧化锡的组合物，该组合物包括不大于约1wt％的Cr2O3，并且其中当在1450℃下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候，该本体具有不大于约2E-5Kgm-2s-1的腐蚀速率，并且与在室温下所测量的内在MOR值相比较，在加热到1000℃并且淬火之后该本体具有基于MOR值不小于约60％的抗热震性。
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