CN107257780A - 耐火制品和制备方法 - Google Patents

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O·奇蒂
W·S·陶瓦鲁
D·J·勒舍瓦利耶
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Abstract

一种耐火制品包括陶瓷的主体，所述陶瓷具有对于所述主体的总重量以至少70wt％并且不大于99wt％的量存在的铝硅酸盐，并且所述主体进一步包括掺杂物，所述掺杂物包括含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物，并且所述掺杂物以在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。

Description

耐火制品和制备方法
技术领域
本发明涉及烧结的耐火产品，其特别适合于生产玻璃炉上部构造。
背景技术
在耐火产品之中，存在众所周知用于构造玻璃熔炉的烧结产品和熔合产品。不同于烧结产品，熔合产品通常包含结合结晶的晶粒的晶粒间玻璃体相。因此烧结产品和熔合产品提出的问题以及用于克服这些问题的技术解决方案一般不同。经开发用于制造熔合产品的组合物因此并非可凭经验按原样使用用于制造烧结产品，且反之亦然。
通过混合适当的原料然后粗成形此混合物并且在足够的温度下燃烧所得粗部分并持续足够的时间来实现此粗部分的烧结而获得烧结产品。根据烧结产品的化学组成，其被设计用于非常多的行业。
许多烧结产品特别适合于制造玻璃炉，主要用于上部构造，其意指在拱顶下方未与烧结玻璃接触的壁，和用于玻璃炉的拱顶。
在其中构成玻璃的原料被火焰燃烧器熔融的炉中，持续需要改进能效。本发明旨在满足此需要。
发明内容
根据一个方面，耐火制品包括包括陶瓷的主体，所述陶瓷具有对于主体的总重量以至少70wt％并且不大于99wt％的量存在的铝硅酸盐，并且主体进一步包括掺杂物，所述掺杂物包括含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物，并且掺杂物以在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。
附图说明
图1包括根据实施例的某些样品的辐射率。
图2包括根据实施例的某些样品的辐射率。
图3包括根据实施例的样品的辐射率光谱。
图4包括根据实施例的样品的辐射率光谱。
具体实施方式
根据本文实施例的产品可含有二氧化铪HfO2，其可天然存在于氧化锆的来源中。在根据实施例的制品中氧化锆的质量含量可小于或等于5％，一般不大于2％。氧化锆或“ZrO2”通常意指氧化锆和这些痕量的二氧化铪。因此HfO2未包括在“其它类型的氧化物”中。“杂质”意指不可避免的成分，其必然与原料一起引入或由与这些成分反应产生。这些杂质不是必要成分但仅容许。
颗粒的“尺寸”为其最大尺寸dM和其最小尺寸dm的平均值：(dM+dm)/2。颗粒的“最大尺寸”对应于所述颗粒可通过的最小标准筛子开口。颗粒的混合物的“平均尺寸”为将此混合物的颗粒划分成数目相等的第一和第二群体的尺寸，这些第一和第二群体仅含有具有分别大于或小于平均尺寸的尺寸的那些颗粒。
本文提及“烧粘土”为从被烧结并压碎成所需晶粒尺寸的产品获得的晶粒的混合物。烧结产品可专门制备或为制造丢弃或甚至使用过的产品，其因此可再循环。
除非另外说明，否则本发明描述的所有百分比为基于氧化物的质量百分比。在根据本发明的烧结产品中，在根据本发明的含量下，铁(以Fe2O3的形式表示)和/或氧化钛(以TiO2的形式表示)的存在，与其它成分组合，允许获得特别较适合在玻璃熔炉的拱顶中使用的耐火产品。然而，在过度高的含量下，这些氧化物的存在可为不利的，并且因此这类材料的过量可受限制。
用于形成本文实施例的制品(其可为设计用于在玻璃熔炉中应用的耐火制品)的方法，可包括以下步骤。举例来说，在步骤a)，基于制品的预期最终组成选择原料。原料经称重、以所需含量合并并且混合在一起以形成混合物。混合物可包括粘合剂，如有机粘合剂和/或抗絮凝剂。
接下来，在步骤b)，可将在步骤a)制备的混合物倒入模具中然后成形以便形成粗制部分。模具可成形，使得最终形成的制品呈现质量大于5kg，优选地大于10kg的块体的形式。这类块体较适合于所讨论的应用，尤其用作玻璃熔炉的部分。
可使用各种成形方法。举例来说，成形可包括模制、冲压、加压(例如，均衡加压、单轴加压等)、浇铸(例如，铸浆成型、凝胶浇铸、振动浇铸等)或这些技术的任何的组合。在一个实施例中，成形由在超过100MPa的压力下均衡加压引起。此技术可实现更具反应性的烧结，获得更致密的烧结产品。烧结产品的明显孔隙度可低于15％，如低于10％或低于5％或低于2％或甚至低于1％。成形方法可形成生坯或粗部分，其在形成最终制品之前将进行进一步加工(例如，烧结)。
在步骤c)，烧结粗部分。优选地在1400℃和2500℃之间的温度下在还原或氧化氛围中执行烧结。在至少一个实施例中，在还原氛围中在大气压下进行烧结。
在完成烧结时，形成根据本文实施例的烧结制品。烧结制品可呈块体的形式，其可为单块片。可替代地，烧结制品可为在另一部分上的涂层。在再另一个实施例中，烧结制品可为复合主体。复合主体可包括芯和覆盖芯的涂层，如本文实施例中所述。涂层可在形成粗部分之后但在烧结之前形成。因此，芯和涂层可共烧结或同时烧结。另外，在替代实施例中，芯可首先形成并烧结，并且其后可施加涂层并以单独操作从芯的烧结来烧结。
制品的主体可具有各种尺寸，(例如小于50mm、小于40mm、小于30mm的厚度的表面层举例来说约20mm)，值得注意的是暴露于火焰的照射的区域。主体的形状不具限制性。主体的至少一种尺寸(厚度、长度或宽度)可为至少150mm、优选地至少200mm、至少400mm、至少600mm、至少800mm或至少1000mm或甚至又至少1600mm。在一个实施例中，主体的厚度、长度和宽度为至少150mm，如至少200mm或至少300mm或至少400mm。
优选地，制品形成炉如玻璃熔炉的上部构造的一部分(拱顶)。本公开不是仅限于以说明性和非限制性实例的方式描述和提供的实施例。
根据一个实施例，制品可包括主体，所述主体包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物，所述至少一种掺杂物选自由以下组成的群组：含Ni化合物、含Ni氧化物化合物、含Fe化合物、含Fe氧化物化合物、含Mg化合物、含Mg氧化物化合物、含Mg和含Al氧化物化合物、含La化合物、含La氧化物化合物、含Cr化合物、含Cr氧化物化合物、含Mn化合物、含Mn氧化物化合物、含Ce化合物、含Ce氧化物化合物、含Sn化合物、含Sn氧化物化合物、含Ti化合物、含Ti氧化物化合物、含Zr化合物、含Zr氧化物化合物、尖晶石和其组合。应了解，主体可包括掺杂物材料的组合并且不限于一种掺杂物。然而，本文存在仅利用单种掺杂物材料的实施例。
在又一实施例中，主体可具有按重量计的大部分含量的铝硅酸盐。举例来说，主体的铝硅酸盐的含量可为对于主体的总重量至少约51wt％，如至少55wt％或至少60wt％或至少65wt％或至少70wt％或至少75wt％或至少80wt％或至少85wt％或至少88wt％或至少89wt％或至少90wt％或至少91wt％或至少92wt％或至少93wt％或至少94wt％或至少95wt％或至少96wt％或至少97wt％或至少98wt％。另外，在至少一个非限制性实施例中，主体的铝硅酸盐的含量可为对于主体的总重量不大于99wt％，如不大于98wt％或不大于97wt％或不大于96wt％或不大于95wt％或不大于94wt％或不大于93wt％或不大于92wt％或不大于91wt％或不大于90wt％或不大于89wt％或不大于88wt％或不大于87wt％或不大于86wt％或不大于85wt％。应了解，主体的铝硅酸盐的含量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。应进一步了解，在本文中所有组合物将具有总计为100％的物质的总含量。
根据一个特定实施例，铝硅酸盐可包括多铝红柱石(3Al2O3 2SiO2)，并且更具体地说铝硅酸盐可基本上由多铝红柱石组成。基本上由一种物质组成的材料可包括一些杂质，但这类杂质并不实质上改变材料的操作。
在至少一个实施例中，主体的至少一种掺杂物的含量可为对于主体的总重量至少约1wt％，如至少2wt％至少2.5wt％至少3wt％至少3.5wt％、至少4wt％、至少4.5wt％、至少5wt％、5.5最小6wt％、至少6.5wt％、至少7wt％至少7.5wt％至少8wt％至少8.5wt％、至少9wt％、至少9.5wt％、至少9.8wt％。另外，在另一种情况下，主体的至少一种掺杂物的含量可为对于主体的总重量不大于20wt％，如不大于18wt％、不大于17wt％、不大于16wt％、不大于15wt％、不大于14wt％、不大于13wt％、不大于12wt％、不大于11wt％、不大于10wt％、不大于9wt％、不大于8wt％、不大于7wt％、不大于6wt％、不大于5wt％、不大于4wt％、不大于3wt％。应了解，主体的至少一种掺杂物的含量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。
在一个实施例中，至少一种掺杂物可包括选自由以下组成的群组的材料：NiFe2O4、Fe3O4、MgAl2O4和Fe3O4、La2O3、LaCrO3、Cr2O3、MnO2、CeO2、NiO、SnO2、TiO2、ZrB2、(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4和其组合。更具体地说，主体可具有单种掺杂物，其可包括上文提到的掺杂物中的任一种。另外，在另一个实施例中，主体可包括多种掺杂物，其包括本文提到的掺杂物的任何组合。
在再另一个实施例中，主体在0.5微米到5微米的波长范围内的平均相对辐射率可为至少0.5，如至少0.6、至少0.65、至少0.7、至少0.8、至少0.83、至少0.85、至少0.87、至少0.88、至少0.89、至少0.9。在一个非限制性实施例中，在0.5微米到5微米波长内的平均相对辐射率可不大于0.99，如不大于0.98。应了解，平均相对辐射率可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。此外，平均相对辐射率可为对于在电磁波谱的红外部分中的波长范围的，因此提供反射热量的效率的指示。
在再另一个实施例中，主体在0.5微米到5微米的波长范围内的最小辐射率可为至少0.5，其中最小辐射率被定义为在波长范围内沿辐射率谱图曲线的最低点。在再另一个实施例中，最小辐射率可为至少0.6，如至少0.65、至少0.7、至少0.8、至少0.83、至少0.85、至少0.87、至少0.88、至少0.89、至少0.9。在一个非限制性实施例中，在0.5微米到5微米的波长范围内的最小辐射率可不大于0.99，不大于0.98。应了解，最小辐射率可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。
本文提及辐射率可为在具体温度下的辐射率值，所述温度包括例如，但不限于25℃、100℃、500℃、1000℃或1600℃。可使用由布鲁克(Bruker)制造的两种傅里叶变换红外(Fourier transform infrared，FTIR)光谱仪(Vertex Vertex 80v和70)测量辐射率，所述光谱仪用于在1000到16000cm-1的光谱范围中执行发射测量。样品的厚度为约4mm并且在样品上分析区域的典型直径为2mm。通过CO2激光(Diamond K500，相干公司(Coherent INC.))提供样品加热。波束沿循路径通过分光器和用于进行加热样品的两面的一组反射镜。通过两种光谱仪同时测量两种辐射热流通量：由样品发射的通量和由黑体发射的通量。黑体为Pyrox PY8炉，其具有铬酸镧LaCrO3圆柱形腔、穿透有横向孔，并且辐射率等于1。在垂直于表面的方向上测量加热样品的发射(即，正交辐射率)。红外光谱仪还用作用于测量样品温度的高温计。使用的方法为来自Christiansen的点。
在至少一个实施例中，主体的熔融温度可为至少1100℃或至少1200℃或至少1300℃或至少或至少1400℃或至少1500℃或至少1600℃或至少1700℃或至少1800℃或至少1900℃或至少2000℃或至少2100℃或至少2200℃。另外，在至少一个实施例中，熔融温度可不大于3200℃或不大于3000℃或不大于2900℃或甚至不大于2800℃。应了解，主体的熔融温度可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。
主体特别可适用作耐火制品，如玻璃炉的一部分。在至少一个实施例中，主体可为用作玻璃炉上部构造的一部分的耐火制品。
主体可形成为具有特定理论密度以有利于合适的性能，包括(但不限于)至少50％或至少60％或至少70％或至少80％或至少90％或至少95％或至少97％或至少99％的理论密度。在一个实施例中，理论密度可不大于99％，如不大于98％、不大于97％、不大于95％、不大于90％或甚至不大于88％。应了解，主体的理论密度可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。
在某些情况下，主体可基本上不含某些元素或含有这类元素的物质。举例来说，主体可基本上不含Sn、La、Cr、Mn、Ni、Zr、B、Ce、Ti、其氧化物化合物、锆和其组合。本文提及基本上不含的主体中的材料的含量包括不大于痕量的材料或以杂质含量存在的含量的材料，如小于1wt％、小于0.5wt％、小于0.1wt％或甚至小于0.01wt％。
在另一个实施例中，主体可基本上不含碳化物、氮化物、硼化物和其组合。此外，应了解，在至少一种情况下，主体可基本上由氧化物和/或含氧化物的化合物组成。
主体可包括不同相的组合，包括多晶、单晶和/或非晶相。举例来说，主体可包括铝硅酸盐材料的相和包括掺杂物材料的相。另外，在某些情况下，一个或多个相可存在于主体中，其包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的组合。具有铝硅酸盐和至少一种掺杂物的组合的这类相可为化合物中所含有的元素中的一种或多种的固溶体。另外，在其它情况下，包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的相可形成完全不同组成和离散的相。
在一个实施例中，主体可包括可不同于包含铝硅酸盐的相的包括氧化铝的相。根据一个实施例，主体的包括氧化铝的相的含量可小于包含铝硅酸盐的相的含量。
此外，在又一个实施例中，主体可包括不同于包含铝硅酸盐的相的二氧化硅的相。在此类情况下，主体的二氧化硅的含量可小于包含铝硅酸盐的相的含量。
在一个特定实施例中，主体可具有包括含Mg化合物和含Fe化合物的组合的至少一种掺杂物，其以对于主体的总重量在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。掺杂物的至少一部分可包括尖晶石材料，其可具有MX2O4的尖晶石结构，其中M和X为阳离子元素，并且更具体地说可选自Ni、Al、Sn、Mg、Fe和其组合的群组。尖晶石可具有八面体或立方晶体结构。更具体地说，包括含Mg化合物和含Fe化合物的掺杂物可以对于主体的总重量在包括至少1wt％并且不大于10wt％范围内的量存在，如对于主体的总重量在包括至少2wt％并且不大于8wt％范围内，或甚至对于主体的总重量在包括至少3wt％并且不大于6wt％范围内。
在又一个实施例中，主体可包括可包括包括尖晶石化合物和含Fe氧化物化合物的混合物或化合物的掺杂物。在这类情况下，掺杂物可为化合物摩尔比(尖晶石化合物:含Fe氧化物化合物)为至少0.1:1的混合物，如至少0.2:1、至少0.3:1、至少0.4:1、至少0.5:1、至少0.6:1、至少0.7:1、至少0.8:1或甚至至少0.9:1。另外，在一非限制性实施例中，混合物的摩尔比(尖晶石化合物:含Fe氧化物化合物)可不大于9:1、不大于8:1、不大于7:1、不大于6:1、不大于5:1、不大于4:1、不大于3:1或甚至不大于2:1。应了解，前述摩尔比可在包括上文提到的最小和最大比率中任一者的范围内。在一特定实施例中，混合物的摩尔比(尖晶石化合物:含Fe氧化物化合物)可为约1:1。
对于包括为尖晶石化合物和含Fe氧化物化合物的混合物的掺杂物另一个实施例，混合物可限定至少0.1:1的摩尔比(含Fe氧化物化合物:尖晶石化合物)，如至少0.2:1、至少0.3:1、至少0.4:1、至少0.5:1、至少0.6:1、至少0.7:1、至少0.8:1或至少0.9:1。另外，在某些情况下，摩尔比(含Fe氧化物化合物:尖晶石化合物)可不大于9:1，如不大于8:1、不大于7:1、不大于6:1、不大于5:1、不大于4:1、不大于3:1、不大于2:1。应了解，前述摩尔比可在包括上文提到的最小和最大比率中任一者的范围内。在一个实施例中，混合物的摩尔比(含Fe氧化物化合物:尖晶石化合物)可为约1:1。
本文提及包含某些组分(例如，铝硅酸盐和一种或多种掺杂物)的制品是参考由本文实施例所公开的任何组分以任何含量形成的制品。举例来说，本文实施例的制品可由铝硅酸盐和至少一种掺杂物形成，所述至少一种掺杂物选自由以下组成的群组：含Ni化合物、含Ni氧化物化合物、含Fe化合物、含Fe氧化物化合物、含Mg化合物、含Mg氧化物化合物、含Mg和含Al氧化物化合物、含La化合物、含La氧化物化合物、含Cr化合物、含Cr氧化物化合物、含Mn化合物、含Mn氧化物化合物、含Ce化合物、含Ce氧化物化合物、含Sn化合物、含Sn氧化物化合物、含Ti化合物、含Ti氧化物化合物、含Zr化合物、含Zr氧化物化合物、尖晶石和其组合。还应了解，制品可由提到含量的如本文实施例中所述的组分形成，使得用于形成制品的初始混合物可包括那些含量的提到存在于制品中的组分。
在某些情况下，主体可呈具有覆盖芯的涂层的复合主体的形式。也就是说，本文实施例还包括复合材料，所述复合材料可包括主体或芯和覆盖主体的至少一部分的涂层。涂层可覆盖至少大部分的芯，如芯的至少60％、至少80％或甚至整个外表面区域。此外，涂层可具有足够的厚度以耐受某些机械力从而限制或消除对芯的损坏。涂层还可足够坚固以大体上消除由于暴露腐蚀性化学物质的芯的腐蚀。
位于涂层下面的芯可包括任何材料，包括(但不限于)无机材料、有机材料、金属、金属合金、金属陶瓷、陶瓷、玻璃、多晶材料、单晶材料和其组合。芯可包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化合物和其组合。芯可基本上由任何前述材料组成。另外，芯可包括在本文实施例中提到的任何材料，包括例如，包括至少一种掺杂物的铝硅酸盐材料。
值得注意的是，涂层可具有包括本文提到的组合物的主体的任何属性，如如在本文实施例中提及的铝硅酸盐和至少一种掺杂物。举例来说，涂层可包括包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的材料，所述至少一种掺杂物选自由以下组成的群组：含Ni化合物、含Ni氧化物化合物、含Fe化合物、含Fe氧化物化合物、含Mg化合物、含Mg氧化物化合物、含Mg和含Al氧化物化合物、含La化合物、含La氧化物化合物、含Cr化合物、含Cr氧化物化合物、含Mn化合物、含Mn氧化物化合物、含Ce化合物、含Ce氧化物化合物、含Sn化合物、含Sn氧化物化合物、含Ti化合物、含Ti氧化物化合物、含Zr化合物、含Zr氧化物化合物、尖晶石或其任何组合。
在一个实施例中，涂层可包括大部分含量按重量计的铝硅酸盐。涂层的铝硅酸盐的含量可为对于主体的总重量至少约51wt％，如至少55wt％至少60wt％至少65wt％至少70wt％、至少75wt％、至少80wt％、至少85wt％、至少88wt％、至少89wt％、至少90wt％至少91wt％至少92wt％至少93wt％、至少94wt％、至少95wt％、至少96wt％、至少97wt％、至少98wt％。另外，在至少一个实施例中，涂层的铝硅酸盐的含量可为对于主体的总重量不大于99wt％，不大于98wt％、不大于97wt％、不大于96wt％、不大于95wt％、不大于94wt％、不大于93wt％、不大于92wt％、不大于91wt％、不大于90wt％、不大于89wt％、不大于88wt％、不大于87wt％、不大于86wt％、不大于85wt％。应了解，涂层的铝硅酸盐的含量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。
涂层可包含包括多铝红柱石(3Al2O3 2SiO2)的铝硅酸盐，并且更具体地说铝硅酸盐可基本上由多铝红柱石组成。
在至少一个实施例中，涂层的至少一种掺杂物的含量可为对于涂层的总重量至少约1wt％，如至少2wt％至少2.5wt％至少3wt％至少3.5wt％、至少4wt％、至少4.5wt％、至少5wt％、5.5最小6wt％、至少6.5wt％、至少7wt％至少7.5wt％至少8wt％至少8.5wt％、至少9wt％、至少9.5wt％、至少9.8wt％。另外，在另一种情况下，涂层的至少一种掺杂物的含量可为对于涂层的总重量不大于20wt％，如不大于18wt％、不大于17wt％、不大于16wt％、不大于15wt％、不大于14wt％、不大于13wt％、不大于12wt％、不大于11wt％、不大于10wt％、不大于9wt％、不大于8wt％、不大于7wt％、不大于6wt％、不大于5wt％、不大于4wt％、不大于3wt％。应了解，主体的铝硅酸盐的含量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。
在一个实施例中，至少一种掺杂物可包括选自由以下组成的群组的材料：NiFe2O4、Fe3O4、MgAl2O4和Fe3O4、La2O3、LaCrO3、Cr2O3、MnO2、CeO2、NiO、SnO2、TiO2、ZrB2、(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4或其任何组合。涂层可包括来自本文提到的任何掺杂物的单种掺杂物。另外，涂层可包括多种掺杂物。
在再另一个实施例中，涂层的在0.5微米到5微米的波长范围内的平均相对辐射率可为至少0.5、至少0.6、至少0.65、至少0.7、至少0.8、至少0.83、至少0.85、至少0.87、至少0.88、至少0.89、至少0.9。在一个非限制性实施例中，在0.5微米到5微米波长内的平均相对辐射率可不大于0.99，如不大于0.98。应了解，平均相对辐射率可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。此外，平均相对辐射率可为对于在电磁波谱的红外部分中的波长范围的，因此提供反射热量的效率的指示。涂层可具有如本文实施例中所述的最小辐射率。
在至少一个实施例中，涂层的熔融温度可为至少1100℃或至少1200℃或至少1300℃或至少或至少1400℃或至少1500℃或至少1600℃或至少1700℃或至少1800℃或至少1900℃或至少2000℃或至少2100℃或至少2200℃。另外，在至少一个实施例中，熔融温度可不大于3200℃或不大于3000℃或不大于2900℃或甚至不大于2800℃。应了解，涂层的熔融温度可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。
涂层特别可适用作耐火制品，如玻璃炉的一部分。在至少一个实施例中，涂层可为用作玻璃炉上部构造的一部分的耐火制品的一部分。此外，整个复合材料，包括主体和覆盖主体的涂层，可为耐火制品，其可用作玻璃炉的一部分，并且更具体地说玻璃炉的上部构造的一部分。
涂层可经形成为具有特定理论密度以有利于合适的性能，包括(但不限于)至少50％或至少60％或至少70％或至少80％或至少90％或至少95％或至少97％或至少99％的理论密度。在一个实施例中，理论密度可不大于99％，如不大于98％、不大于97％、不大于95％、不大于90％或甚至不大于88％。应了解，涂层的理论密度可在包括上文提到的最小和最大值中任一者的范围内。
在某些情况下涂层可基本上不含Sn、La、Cr、Mn、Ni、Zr、B、Ce、Ti、其氧化物化合物、锆和其组合。本文提及基本上不含的涂层中的材料的含量包括不大于痕量的材料或以杂质含量存在的含量的材料，如小于1wt％、小于0.5wt％、小于0.1wt％或甚至小于0.01wt％。举例来说，在至少一种情况下，涂层可基本上不含碳化物、氮化物、硼化物和其组合。此外，应了解，在至少一种情况下，涂层可基本上由氧化物和氧化物化合物组成。
涂层可包括不同相的组合，包括多晶、单晶和/或非晶相。举例来说，涂层可包括铝硅酸盐材料的相和包括掺杂物材料的相。另外，在某些情况下，一个或多个相可存在于包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的组合的涂层中。具有铝硅酸盐和至少一种掺杂物的组合的这类相可为化合物中所含有的元素中的一种或多种的固溶体。另外，在其它情况下，包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的相可形成完全不同组成和离散的相。
在一个实施例中，涂层可包括可不同于包含铝硅酸盐的相的包括氧化铝的相。根据一个实施例，涂层的包括氧化铝的相的含量可小于包含铝硅酸盐的相的含量。
此外，在又一个实施例中，涂层可包括不同于包含铝硅酸盐的相的二氧化硅的相。在这类情况下，涂层的二氧化硅的含量可小于包含铝硅酸盐的相的含量。
本文实施例可进一步包括制备制品的方法，其包含形成包括铝硅酸盐和至少一种掺杂物的混合物，所述至少一种掺杂物选自由以下组成的群组：含Ni化合物、含Ni氧化物化合物、含Fe化合物、含Fe氧化物化合物、含Mg化合物、含Mg氧化物化合物、含Mg和含Al氧化物化合物、含La化合物、含La氧化物化合物、含Cr化合物、含Cr氧化物化合物、含Mn化合物、含Mn氧化物化合物、含Ce化合物、含Ce氧化物化合物、含Sn化合物、含Sn氧化物化合物、含Ti化合物、含Ti氧化物化合物、含Zr化合物、含Zr氧化物化合物、尖晶石和其组合，和在包括至少1200℃并且不大于2800℃范围内的温度下烧结混合物。
在至少一个实施例中，形成可包括选自由以下组成的群组的方法：加压、混合、模制、浇铸、冲压、印刷、沉积、干燥、涂布和其组合。
如所提到，本文实施例还可包括具有主体的耐火制品，所述主体包括包含铝硅酸盐和掺杂物的陶瓷。耐火制品可具有本文实施例的任何属性。在一种特定情况下，耐火制品可包括包括陶瓷的主体，所述陶瓷包含以对于主体的总重量至少70wt％并且不大于99wt％的量存在的铝硅酸盐和包含含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的掺杂物，所述掺杂物可以在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。
如应了解，陶瓷可呈包括大体上均匀地分散贯穿整个主体体积的铝硅酸盐和掺杂物材料的单块主体的形式。在另一情况下，主体可为包括芯和覆盖芯的涂层的复合材料，其中涂层可包括陶瓷材料。位于涂层下面的芯或主体还可包括本文实施例的任何材料。在至少一个实施例中，芯和涂层可包括在芯的组成和涂层的组成之间相同的至少一种元素。对于另一个实施例，芯和涂层可包括相对于每种相应组成相同的至少一种化合物。举例来说，根据一个实施例，芯和涂层可各自包括铝硅酸盐材料。在另一个实施例中，芯和涂层可各自包括大部分含量的一种或多种相同氧化物化合物。对于一个实施例，芯和涂层可各自包括多铝红柱石。对于又一个实施例，芯可基本上由一种或多种氧化物化合物组成并且涂层可基本上由一种或多种氧化物化合物组成。举例来说，芯可基本上由多铝红柱石组成。芯和涂层可直接彼此粘合而不需任何中间层。更具体地说，芯和涂层可共烧结，使得组分烧结-粘合。
在至少一个实施例中，制品可为具有包括本文实施例的任何特征的主体的耐火制品。举例来说，耐火制品的主体可包括可包括多铝红柱石的铝硅酸盐。更具体地说，铝硅酸盐材料可基本上由多铝红柱石组成。
根据另一个实施例，耐火制品的主体可包括包含铝硅酸盐材料的第一相。主体可包括特定含量的第一相，如对于主体的总重量至少1wt％的第一相，或甚至至少5wt％、至少10wt％、至少15wt％、至少20wt％、至少25wt％、至少30wt％、至少35wt％、至少40wt％、至少45wt％、至少50wt％、至少55wt％、至少60wt％、至少65wt％、至少70wt％、至少75wt％、至少80wt％、至少85wt％、至少90wt％或甚至至少95wt％。对于至少一个实施例，主体可包括大部分含量的第一相。在至少一个非限制性实施例中，主体可包括对于主体的总重量不大于99.8wt％的第一相，如不大于99wt％、不大于98.5wt％、不大于98wt％、不大于97wt％、不大于96wt％不大于95wt％、不大于94wt％、不大于93wt％、不大于92wt％不大于91wt％、不大于90wt％、不大于89wt％、不大于88wt％不大于87wt％、不大于86wt％、不大于85wt％、不大于84wt％不大于83wt％、不大于82wt％、不大于81wt％、不大于80wt％不大于75wt％、不大于70wt％、不大于65wt％、不大于60wt％不大于55wt％。应了解，主体的第一相的量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。
第一相可包括特定材料，如多铝红柱石。在一个实施例中，第一相可包括至少10％多铝红柱石，如至少20％多铝红柱石、至少30％多铝红柱石、至少40％多铝红柱石、至少50％多铝红柱石、至少60％多铝红柱石、至少70％多铝红柱石、至少80％多铝红柱石、至少90％多铝红柱石、至少95％多铝红柱石或甚至至少98％多铝红柱石。根据特定实施例，第一相可基本上由多铝红柱石组成。
第一相可具有掺杂物的至少一种物质和在主体中的一种或多种掺杂物的多于一种物质。举例来说，第一相可包括包括掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。在某些情况下，第一相可包括包括铝硅酸盐的至少一种元素和掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。在又一个实施例中，第一相可包括包括铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
在更特定情况下，第一相可包括固溶体。对于至少一个实施例，第一相可包括铝硅酸盐的固溶体，并且更具体地说多铝红柱石和掺杂物的至少一种物质。对于一实施例，第一相可包括铝硅酸盐材料如多铝红柱石的固溶体和包括掺杂物的至少一种物质的第一化合物。第一化合物可包括氧化物。
第一相可占主体的大部分，但对于所有本文实施例不需要一定总是这种情况。第一相可形成延伸贯穿整个主体体积的大体上连续相。
主体可包括不同于第一相的其它相。举例来说，主体可包括不同于第一相的第二相。在至少一个实施例中，相较于第二相的含量(Cp2)，主体可包括较大的第一相含量(Cp1)，如以重量％或体积％为单位测量。根据一个实施例，主体可将第一相相对于第二相的含量的比率定义为比率(Cp1:Cp2)，其值可为至少1.1:1或至少1.2:1或至少1.3:1或至少1.4:1或至少1.5:1或至少1.6:1或至少1.7:1或至少1.8:1或至少1.9:1或至少2:1、至少3:1、至少4:1、至少5:1、至少6:1、至少7:1、至少8:1、至少9:1、至少10:1。另外，在一非限制性实施例，主体的比率(Cp1:Cp2)可不大于100:1，如不大于90:1或不大于80:1或不大于70:1或不大于60:1或不大于60:1或不大于50:1或不大于40:1或不大于30:1或不大于20:1或不大于10:1或不大于8:1或不大于6:1或不大于5:1或不大于4:1或不大于3:1或不大于2.5:1。应了解，主体的比率(Cp1:Cp2)可在包括上文提到的最小和最大比率中任一者的范围内。
根据一特定实施例，第二相可基本上不含铝硅酸盐材料，并且更具体地说可基本上不含多铝红柱石。第二相可具有至少掺杂物掺杂物的至少一种物质，如来自一种或多种掺杂物的至少一种元素。在某些情况下，第二相可包括包括一种或多种掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。在特定情况下，第二相可包括具有铝硅酸盐的至少一种元素和掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。更具体地说，第二相可包括包括铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
主体可包括特定含量的第二相，如对于主体的总重量至少1wt％的第二相，或甚至至少2wt％、至少3wt％、至少4wt％、至少5wt％、至少6wt％、至少7wt％、至少8wt％、至少9wt％、至少10wt％、至少11wt％、至少12wt％、至少13wt％、至少14wt％、至少15wt％、至少16wt％、至少17wt％、至少18wt％、至少19wt％、至少20wt％、至少21wt％、至少25wt％、至少30wt％、至少35wt％、至少40wt％、至少45wt％、至少50wt％或甚至至少55wt％。另外，在至少一个非限制性实施例中，主体可包括对于主体的总重量不大于60wt％的第二相，如不大于55wt％、不大于50wt％、不大于45wt％、不大于40wt％、不大于35wt％、不大于30wt％、不大于25wt％、不大于20wt％、不大于19wt％、不大于18wt％、不大于17wt％、不大于16wt％、不大于15wt％、不大于14wt％、不大于13wt％、不大于12wt％、不大于11wt％、不大于10wt％、不大于9wt％、不大于8wt％、不大于7wt％、不大于6wt％、不大于5wt％、不大于4wt％、不大于3wt％或甚至不大于2wt％。应了解，主体的第二相的含量可在包括上文提到的最小和最大百分比中任一者的范围内。在至少一个实施例中，主体可包括小部分含量的第二相。
根据一个特定实施例，耐火制品可具有包括掺杂物的主体，所述掺杂物可包括含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的组合，以对于主体的总重量在包括至少1wt％并且不大于10wt％范围内的量存在。更具体地说，掺杂物可以对于主体的总重量在包括至少2wt％并且不大于8wt％范围内的量存在，如对于主体的总重量至少3wt％并且不大于6wt％。在一种特定情况下，掺杂物可包括(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4，并且可基本上由(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4组成。
在某些情况下，制品可具有主体，所述主体的铝硅酸盐的含量为对于主体的总重量至少约51wt％，如至少55wt％至少60wt％至少65wt％至少70wt％、至少75wt％、至少80wt％、至少85wt％、至少88wt％、至少89wt％、至少90wt％至少91wt％至少92wt％至少93wt％、至少94wt％、至少95wt％、至少96wt％、至少97wt％或甚至至少98wt％。另外，在至少一个非限制性实施例中，制品可具有主体，所述主体的铝硅酸盐的含量为对于主体的总重量不大于99wt％，如不大于98wt％、不大于97wt％、不大于96wt％、不大于95wt％、不大于94wt％、不大于93wt％、不大于92wt％、不大于91wt％、不大于90wt％、不大于89wt％、不大于88wt％、不大于87wt％、不大于86wt％或甚至不大于85wt％。应了解，主体的铝硅酸盐的含量可在包括上文提到的最小和最大比率中任一者的范围内。
在又一个实施例中，主体可具有特定含量的掺杂物，其可包括掺杂物的总含量(即，单种掺杂物的含量或多于一种掺杂物的总和)。主体的掺杂物的含量可为对于主体的总重量至少约1wt％，如至少2wt％至少2.5wt％至少3wt％至少3.5wt％、至少4wt％、至少4.5wt％、至少5wt％、5.5最小6wt％、至少6.5wt％、至少7wt％至少7.5wt％至少8wt％至少8.5wt％、至少9wt％、至少9.5wt％、至少9.8wt％。另外，在至少一个非限制性实施例中，掺杂物的含量可为对于主体的总重量不大于20wt％，如不大于18wt％、不大于17wt％、不大于16wt％、不大于15wt％、不大于14wt％、不大于13wt％、不大于12wt％、不大于11wt％、不大于10wt％、不大于9wt％、不大于8wt％、不大于7wt％、不大于6wt％、不大于5wt％、不大于4wt％、不大于3wt％。
对于至少一个非限制性实施例，耐火制品的主体可基本上由氧化物组成。耐火制品的主体可包括不同于包含铝硅酸盐的相(如本文实施例中所提供的第一相和或第二相)的氧化铝的相。在至少一个实施例中，主体可包括不同于第一相和/或第二相的第三相，其可包括氧化铝，并且更具体地说可基本上由氧化铝组成。第三相的含量可与对于根据本文实施例的第二相给定的含量相同。在至少一个实施例中，主体的二氧化硅的含量小于包含铝硅酸盐的相的含量。此外，耐火制品的主体的氧化铝的含量可小于第二相的含量。另外，主体的氧化铝的含量可大于第二相的含量。
主体还可包括包括二氧化硅的材料的相，并且更具体地说基本上由二氧化硅组成的第四相。第四相可不同于第一相、第二相和第三相。第四相的存在不要求第二相或第三相的存在。第三相的存在不要求第二相或第四相的存在。在主体内第四相的含量可与对于根据本文实施例的第二相给定的含量相同。在至少一个实施例中，主体的二氧化硅的含量可小于包含铝硅酸盐的相(例如，第一相)的含量。此外，耐火制品的主体的二氧化硅的含量可小于第二相的含量。另外，主体的二氧化硅的含量可大于第二相的含量。另外，耐火制品的主体的二氧化硅的含量可小于第三相的含量。在另一个实施例中，主体的二氧化硅的含量可大于第三相的含量。
一个或多个本文实施例可证实对于特定范围辐射波长的平均相对辐射率与熔融温度组合的引人注目的组合特别适合于用作耐火物体。具体地说，应注意利用主要包含铝硅酸盐材料(例如，多铝红柱石)与NiFe2O4尖晶石的掺杂物或以50/50mol比率的MgAl2O4和Fe3O4尖晶石掺杂物组合的主体提供引人注目的结果。值得注意的是，对于主体的总重量，这类掺杂物的含量可在2wt％和12wt％之间的范围内。
许多不同方面和实施例是可能的。在本文中描述那些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域技术人员将了解，那些方面和实施例仅仅是说明性的，并且不限制本发明的范围。实施例可根据如下所列实施例中的任何一个或多个。
实施例
实施例1.一种耐火制品，其包含：
包括陶瓷的主体，所述陶瓷包含：
对于所述主体的总重量，以至少70wt％并且不大于99wt％的量存在的铝硅酸盐；和
包含含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的掺杂物，以在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。
实施例2.根据实施例1所述的耐火制品，其中所述陶瓷呈包括所述铝硅酸盐和掺杂物的单块主体的形式。
实施例3.根据实施例1所述的耐火制品，其中所述主体为包括芯和作为覆盖芯的涂层的陶瓷的复合材料。
实施例4.根据实施例3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括至少一种相同的元素。
实施例5.根据实施例3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括至少一种相同的化合物。
实施例6.根据实施例5所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括铝硅酸盐。
实施例7.根据实施例3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层均可包括大部分含量的所述相同氧化物化合物中的一种或多种。
实施例8.根据实施例7所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括多铝红柱石。
实施例9.根据实施例3所述的耐火制品，其中所述芯基本上由氧化物组成。
实施例10.根据实施例3所述的耐火制品，其中所述芯基本上由多铝红柱石组成。
实施例11.根据实施例1所述的耐火制品，其中所述铝硅酸盐包含多铝红柱石。
实施例12.根据实施例1所述的耐火制品，其中所述铝硅酸盐基本上由多铝红柱石组成。
实施例13.根据实施例1所述的耐火制品，其中所述主体包括包含所述铝硅酸盐的第一相。
实施例14.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述主体包括大部分含量的所述第一相。
实施例15.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包含多铝红柱石。
实施例16.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包含至少10％多铝红柱石。
实施例17.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相基本上由多铝红柱石组成。
实施例18.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包含所述掺杂物的至少一种物质。
实施例19.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包含包括所述掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。
实施例20.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种元素和所述掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。
实施例21.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和所述掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
实施例22.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包括所述多铝红柱石的固溶体和所述掺杂物的至少一种物质。
实施例23.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述第一相包括所述多铝红柱石的固溶体和包括所述掺杂物的至少一种物质的第一化合物。
实施例24.根据实施例23所述的耐火制品，其中所述第一化合物包括氧化物。
实施例25.根据实施例13所述的耐火制品，其中所述主体包括不同于所述第一相的第二相。
实施例26.根据实施例25所述的耐火制品，其中相较于所述第二相的含量(Cp2)，所述主体包括较大的所述第一相含量(Cp1)。
实施例27.根据实施例26所述的耐火制品，其中所述主体的比率(Cp1:Cp2)为至少1.5:1并且不大于5:1。
实施例28.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述第二相基本上不含多铝红柱石。
实施例29.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述第二相包含所述掺杂物的至少一种物质。
实施例30.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述第二相包含包括所述掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。
实施例31.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述第二相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种元素和所述掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。
实施例32.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述第二相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和所述掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
实施例33.根据实施例25所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述主体包括至少1wt％并且不大于60wt％的所述第二相。
实施例34.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体包括小部分含量的所述第二相。
实施例35.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述掺杂物包括含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的组合，对于所述主体的总重量，所述组合以在包括至少1wt％并且不大于10wt％范围内的量存在。
实施例36.根据实施例35所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述掺杂物以在包括至少3wt％并且不大于6wt％范围内的量存在。
实施例37.根据实施例1所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述主体的所述铝硅酸盐的含量为至少约51wt％并且不大于99wt％。
实施例38.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述掺杂物包含(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4。
实施例39.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体的在0.5微米到5微米波长内的平均相对辐射率为至少0.8。
实施例40.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体的熔融温度为至少1600℃。
实施例41.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体为玻璃炉的一部分。
实施例42.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体基本上不含Sn、La、Cr、Mn、Ni、Zr、B、Ce、Ti、其氧化物化合物、锆和其组合。
实施例43.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体基本上不含碳化物、氮化物、硼化物和其组合。
实施例44.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体基本上由氧化物组成。
实施例45.根据实施例25所述的耐火制品，其中所述主体包含不同于包含所述铝硅酸盐的相的氧化铝的相，并且其中所述主体的氧化铝的含量小于包含所述铝硅酸盐的相的含量，并且其中所述主体包含不同于包含所述铝硅酸盐的相的二氧化硅的相，并且其中所述主体的二氧化硅的含量小于包含所述铝硅酸盐的相的含量。
实例
实例1
形成二十个样品以形成具有由多铝红柱石制成的主体并且包括如在下表1中概述的掺杂物的不同耐火制品。每个样品通过形成包括所需量的掺杂物(即，分数X)与电熔多铝红柱石、约15wt％氧化铝(d50为约5微米)、约4wt％烟雾状二氧化硅(d50为约0.5微米并且SSA为14m2/g)的混合物，使得总含量为100％。“标准多铝红柱石”样品由约81wt％电熔多铝红柱石、约15wt％氧化铝(d50为约5微米)和约4wt％烟雾状二氧化硅(d50为约0.5微米并且SSA为14m2/g)形成。所有其它样品包括特定量的掺杂物，如在下表1中所标识，并且这类含量的掺杂物取代来自样品的相同量的多铝红柱石。每个样品在1700℃下烧结10小时。
对于在表1中呈现的数据，应注意辐射率如在本文描述中所提到的测量。对于室温测量，测量为半球面反射。在0.4μm和2.5μm之间的波长范围内，使用Perking Elmer Lambda950光谱仪测量反射。在2μm和25μm之间的波长范围内，使用FTIR光谱仪测量反射率。垂直于样品的表面(即，法线入射)接收辐射，并且经由累计球测量反射信号(即，半球面反射)。在两种光谱仪中球体的开口的直径为20mm。将样品置于开口上用于反射测量(如果需要，分别透射测量)并且样品需要大于开口。反射率为记录信号与入射信号的比率。辐射率通过下式导出：辐射率＝1-反射率。样品足够厚以避免透射。如果需要，还可在光谱仪中借助累计球测量扩散透射率。在透射信号不可忽略的情况下，辐射率通过下式导出：辐射率＝1-反射率-透射率。
对于高温测量，用高功率CO2激光加热样品，并且在垂直于表面的方向上测量加热样品的发射(即，正交辐射率)。在所述波长范围内计算样品的平均辐射率，而无需加权因子。黑体平均值为用普朗克函数(Planck function)沿波长范围的加权平均值。普朗克函数得到在给定波长和给定温度下的光谱黑体发射(即，辐射率为1的表面的发射)。在1600C下普朗克函数通过以下函数给出：
值得注意的是，以上方程中的变量包括h＝6,62.10-34J.s，其普朗克常数，c＝2,99.108m.s-1，其光速在真空中的速度，KB＝1,38.10-23m2.kg.s-2。K-1为玻尔兹曼常数(Boltzmann constant)并且λ为以m为单位的波长，并且T为以开尔文(Kelvin)为单位的温度。以cm-1为单位波数为波长的倒数。
表1
下表2提供由在上表1中提到的实例1样品批次制备的材料的一些熔点。熔融温度进一步提供样品的耐火能力的指示。
表2
在多铝红柱石中的掺杂物 分数X％质量 熔融温度
NiFe2O4 10.0％ 1850℃但NIS
Fe3O4 10.0％ 1595℃
Fe2O3 10.0％ 1350℃
(MgAl2O4)50％mol,(Fe3O4)50％mol 5％ 1600℃
LaCrO3 10.0％ 2450℃
Cr2O3 10.0％ ～2300℃
MnO2 10.0％ 1347℃
CeO2 10.0％ 2400℃
NiO 10.0％ 1957℃但NIS
SnO2 10.0％ 1625℃但vol.
ZrB2 10.0％ 3000℃
图1和图2提供实例1的某些样品的辐射率与波长的曲线。值得注意的是，含有Fe2O3(10％)、Fe3O4(10％)、NiFeO4(10％)和(MgAl2O4),(Fe2O3)(5％)的样品展现测试的样品中最高平均辐射率。图2进一步展现对于掺杂有含铁掺杂物的某些样品，掺杂物对辐射率的影响。值得注意的是，仅具有5％的(MgAl2O4),(Fe2O3)的样品与具有两倍含铁掺杂物含量的其它样品表现得一样好。
应注意，含有5％(MgAl2O4),(Fe2O3)的样品根据以下方法形成。通过混合50％mol的尖晶石粉末(MgAl2O4)和50％mol的Fe3O4粉末来预烧结而合成粉末。粉末由阿法埃莎(Alfa Aesar)供应。通过单轴加压将混合物制备成球粒，并且然后在1500℃和1650℃之间的温度下烧结。然后将球粒挤压到325目筛尺寸。然后将此粉末作为添加剂以5wt％添加在多铝红柱石配制物中。
实例2
形成代表包括芯和涂层的复合主体的两种新样品。通过第一电熔42.3wt％氧化铝、27.0wt％镁和30.6wt％Fe2O3粉末的混合物形成第一样品。然后将熔合浇铸材料挤压成晶粒尺寸低于325目筛尺寸的粉末。然后将筛分的粉末放置于液体载剂中以形成喷涂到多铝红柱石块体上的浆液。涂层的厚度为约100到300微米。图3包括第一样品的发射光谱。
通过电熔59.7wt％氧化铝、31.3wt％镁和11.9wt％Fe2O3粉末的混合物形成第二样品。然后将熔合浇铸材料挤压成晶粒尺寸低于325目筛尺寸的粉末。然后将筛分的粉末放置于液体载剂中以形成喷涂到多铝红柱石块体上的浆液。涂层的厚度为约100到300微米。图4包括第二样品的发射光谱。
然后根据上文提到的条件测试样品1和2。具体地说，可使用由布鲁克制造的两种傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪(Vertex Vertex 80v和70)测量辐射率，所述光谱仪用于在1000到16000cm-1的光谱范围中执行发射测量。样品的厚度为约4mm并且在样品上分析区域的典型直径为2mm。通过CO2激光(Diamond K500，相干公司)提供样品加热。波束沿循路径通过分光器和用于进行加热样品的两面的一组反射镜。通过两种光谱仪同时测量两种辐射热流通量：由样品发射的通量和由黑体发射的通量。黑体为Pyrox PY8炉，其具有铬酸镧LaCrO3圆筒形凹穴、穿透有横向孔，并且辐射率等于1。在垂直于表面的方向上测量加热样品的发射(即，正交辐射率)。红外光谱仪还用作用于测量样品温度的高温计。使用的方法为来自Christiansen的点。第一样品和第二样品的发射光谱分别在图3和4中示出。如所提到，在测量的波长范围和温度内两种样品的发射光谱适用于耐火操作中。
值得注意的是，两种样品展现合适的性能和超过所关注温度范围的宽的谱带辐射率。
应了解，本文提及实施例的制品的任何材料包括基本上由提到的任何材料形成制品。此外，应了解前述描述还考虑本文实施例的任何制品可基本上不含描述的任何材料以及在任何制品的情况下未描述的那些材料。
上文所公开的主题应视为说明性而非限制性的，并且所附权利要求书旨在覆盖落入本发明的真实范围内的所有这类修改、增强和其它实施例。因此，在法律允许的最大程度上，本发明的范围由以下权利要求和其等效物的最广泛容许解释判定，并且不应受前述实施方式约束或限制。
提供本公开的摘要以遵守专利法，并且应理解，其将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。此外，在前述具体实施方式中，出于精简本发明的目的，可将各种特征分组在一起或描述于单一实施例中。不应将本公开解释为反映以下意图：所要求的实施例需要比在每一权利要求中所明确叙述更多的特征。更确切地，如以下权利要求书所反映，本发明的主题可涉及少于所公开的实施例中的任一者的全部特征。因此，将以下权利要求并入具体实施方式中，其中每一项权利要求就其自身来说如同单独界定所要求的主题一般。

Claims (45)

1.一种耐火制品，包含：
包括陶瓷的主体，所述陶瓷包含：
对于所述主体的总重量，以至少70wt％并且不大于99wt％的量存在的铝硅酸盐；和
包含含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的掺杂物，以在包括至少1wt％并且不大于12wt％范围内的量存在。
2.根据权利要求1所述的耐火制品，其中所述陶瓷呈包括所述铝硅酸盐和掺杂物的单块主体的形式。
3.根据权利要求1所述的耐火制品，其中所述主体为包括芯和作为覆盖所述芯的涂层的所述陶瓷的复合材料。
4.根据权利要求3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括至少一种相同的元素。
5.根据权利要求3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括至少一种相同的化合物。
6.根据权利要求5所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括铝硅酸盐。
7.根据权利要求3所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层均可包括大部分含量的所述相同氧化物化合物中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的耐火制品，其中所述芯和所述涂层可包括多铝红柱石。
9.根据权利要求3所述的耐火制品，其中所述芯基本上由氧化物组成。
10.根据权利要求3所述的耐火制品，其中所述芯基本上由多铝红柱石组成。
11.根据权利要求1所述的耐火制品，其中所述铝硅酸盐包含多铝红柱石。
12.根据权利要求1所述的耐火制品，其中所述铝硅酸盐基本上由多铝红柱石组成。
13.根据权利要求1所述的耐火制品，其中所述主体包括包含所述铝硅酸盐的第一相。
14.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述主体包括大部分含量的所述第一相。
15.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包含多铝红柱石。
16.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包含至少10％多铝红柱石。
17.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相基本上由多铝红柱石组成。
18.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包含所述掺杂物的至少一种物质。
19.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包含包括所述掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。
20.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种元素和所述掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。
21.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和所述掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
22.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包括所述多铝红柱石的固溶体和所述掺杂物的至少一种物质。
23.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述第一相包括所述多铝红柱石的固溶体和包括所述掺杂物的至少一种物质的第一化合物。
24.根据权利要求23所述的耐火制品，其中所述第一化合物包括氧化物。
25.根据权利要求13所述的耐火制品，其中所述主体包括不同于所述第一相的第二相。
26.根据权利要求25所述的耐火制品，其中相较于所述第二相的含量(Cp2)，所述主体包括较大的所述第一相含量(Cp1)。
27.根据权利要求26所述的耐火制品，其中所述主体的比率(Cp1:Cp2)为至少1.5:1并且不大于5:1。
28.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述第二相基本上不含多铝红柱石。
29.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述第二相包含所述掺杂物的至少一种物质。
30.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述第二相包含包括所述掺杂物的至少一种元素的至少一种化合物。
31.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述第二相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种元素和所述掺杂物的至少一种元素的氧化物化合物。
32.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述第二相包括包括所述铝硅酸盐的至少一种阳离子元素和所述掺杂物的至少一种阳离子元素的化合物。
33.根据权利要求25所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述主体包括至少1wt％并且不大于60wt％的所述第二相。
34.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体包括小部分含量的所述第二相。
35.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述掺杂物包括含Mg氧化物化合物和含Fe氧化物化合物的组合，对于所述主体的总重量，所述组合以在包括至少1wt％并且不大于10wt％范围内的量存在。
36.根据权利要求35所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述掺杂物以在包括至少3wt％并且不大于6wt％范围内的量存在。
37.根据权利要求1所述的耐火制品，其中对于所述主体的总重量，所述主体的所述铝硅酸盐的含量为至少约51wt％并且不大于99wt％。
38.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述掺杂物包含(Mg,Fe)(Al,Fe)2O4。
39.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体的在0.5微米到5微米波长内的平均相对辐射率为至少0.8。
40.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体的熔融温度为至少1600℃。
41.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体为玻璃炉的一部分。
42.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体基本上不含Sn、La、Cr、Mn、Ni、Zr、B、Ce、Ti、其氧化物化合物、锆和其组合。
43.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体基本上不含碳化物、氮化物、硼化物和其组合。
44.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体基本上由氧化物组成。
45.根据权利要求25所述的耐火制品，其中所述主体包含不同于包含所述铝硅酸盐的相的氧化铝的相，并且其中所述主体的氧化铝的含量小于包含所述铝硅酸盐的相的含量，并且其中所述主体包含不同于包含所述铝硅酸盐的相的二氧化硅的相，并且其中所述主体的二氧化硅的含量小于包含所述铝硅酸盐的相的含量。
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