CN113195992A - 耐火制品及其形成方法 - Google Patents

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朱利奥·塞萨尔·T·斯帕达恰
南希·F·勒瓦
艾伦·R·凯斯
克雷格·J·约佐
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Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
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Abstract

本发明提供一种耐火制品，所述耐火制品包括：本体，所述本体具有限定所述本体的第一外表面的至少一部分的第一部分，所述第一部分包括碳化物；并且进一步包括限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分的第二部分，所述第二部分包括氧化物；以及所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少10W/mK的热导率差(ΔTC)；以及不大于400℃的平均壳体温度。

Description

耐火制品及其形成方法
技术领域
本申请总体上涉及耐火制品，并且更具体地涉及包括第一部分和第二部分的耐火制品。
背景技术
耐火制品(诸如窑具和建筑材料)需要在恶劣的条件下使用。例如，炉壁可以由耐火材料建造，理想的做法是在炉内保持一个特定的温度，而外侧应足够冷却，以减少或消除健康和安全问题。建筑材料也承受着巨大的机械应力，并可能作为承重物体。因此，某些耐火制品必须足够坚固，以满足必要的建筑公差。本行业持续要求改善的耐火制品。
附图说明
实施例以举例的方式示出，并且不受附图的限制。
图1包括含有用于形成根据实施例的耐火制品的过程的流程图。
图2A包括根据实施例的耐火制品的透视图。
图2B包括图2A的耐火制品的一部分的横截面图示。
图3包括根据实施例的耐火制品的透视图。
图4包括根据实施例的耐火制品的透视图。
图5包括包含根据实施例的耐火制品的炉的图示。
图6包括根据实例1的耐火制品的图像的图示。
图7包括根据实施例的耐火制品的透视图。
本领域的技术人员应当认识到，为简单和清楚起见，图中示出的各元件并不一定按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可相对于其他元件进行放大，以帮助增进对本发明实施例的理解。
具体实施方式
提供结合附图的以下描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其他教导内容。
如本文所用，术语″包括/包含(comprises/comprising/includes/including)″、″具有(has/having)″或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包含特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非有明确的相反的说明，否则″或″是指包括性的″或″而非排他性的″或″。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且，使用″一个″或″一种″来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文描述单个实施例时，可以使用多于一个实施例来代替单个实施例。类似地，在本文描述了多于一个实施例的情况下，单个实施例可以取代多于一个实施例。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于未描述的有关特定材料和加工方法的某些详细信息的方面，此类详细信息可以包括常规方法，其可以在制造领域的参考书及其他来源中找到。
以下内容涉及耐火制品和形成耐火制品的方法。这种耐火制品可适用于各种高温应用，包括例如窑具和/或建筑材料。
图1包括示出了用于形成根据实施例的耐火制品的过程的流程图。如图所示，可以通过在步骤101将第一材料放入生产工具中来开始所述过程。如图1中所示，可以通过在步骤101将第一材料放入生产工具中来启动所述过程。所述过程可以进一步包括在步骤103将第二材料放入生产工具中。所述过程还可以包括在步骤105形成坯体。步骤107可以包括形成耐火制品。
第一材料可以是干混合物或湿混合物，其中湿混合物包括至少一种液体添加剂。例如，第一材料可以包括组合在一起的一种或多种干粉组分。在又一个实施例中，第一材料可以是湿混合物，包括包含在液体载体(诸如以浆料的形式)中的固体材料。根据实施例，第一材料可以包括陶瓷材料，诸如氧化物、碳化物、硼化物、氮化物或它们的任意组合。在特定情况下，第一材料可以包括粉末材料，所述粉末材料包括碳化物，诸如碳化硅。
第一材料可以被放入生产工具中的空腔中。在某些情况下，可以通过将第一材料沉积到生产工具中的空腔中来将第一材料放入生产工具中，使得第一材料在生产工具的空腔的一部分中形成层。
生产工具可以是具有所需尺寸和形状的空腔的物体，以促进形成所需的耐火制品。例如，生产工具可以包括模具。在至少一个实施例中，坯体和最终成形的耐火制品可以在相同的生产工具中形成。在可选实施例中，生产工具可以是用于形成坯体和/或最终成形的耐火制品的容器或系统。例如，生产工具可以是增材制造室(例如，三维打印室)，其中坯体由较小部件的受控成形形成。因此，生产工具不一定限于模具。
在将第一材料放入生产工具之后，所述过程可以在步骤103通过将第二材料放入生产工具而继续。第二材料可以包括干混合物或湿混合物。第二材料可以沉积到包含第一材料的相同空腔中。更具体地，第二材料可以沉积为覆盖第一材料的层。例如，第二材料可以覆盖第一材料并与第一材料直接接触。在至少一个实施例中，将第一材料和第二材料放入生产工具中的过程可以包括选择性地将第一材料分层为第一层，并且将第二材料沉积到生产工具的与第一材料直接接触并覆盖第一材料层的层相同的空腔中。应当理解，沉积到空腔中的材料的顺序可以根据成形过程而改变。
第二材料可以包括氧化物、碳化物、硼化物、氮化物或它们的任意组合。在一个特定实施例中，第二材料包括氧化物化合物，诸如氧化铝、二氧化硅等。在某些情况下，第二材料可以包括硅酸盐，诸如铝硅酸盐化合物。这种铝硅酸盐化合物的实例可以包括莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)。在至少一个实施例中，第二材料可以包括由莫来石组成的陶瓷粉末材料。
在某些意义上，所述过程可以包括以受控的方式在生产工具中沉积多个材料。例如，所述过程可以进一步包括将第三材料放入生产工具中的任选过程，其中第三材料可以设置在第一材料与第二材料之间。在更特定的情况下，第三材料可以设置在第一材料与第二材料之间并邻接第一材料与第二材料。与第一材料或第二材料一样，第三材料可以是干材料或湿材料，并且可以具有如本文所述的那些材料的任何属性。
对于那些利用第三材料的实施例，可在坯体和最终成形的耐火制品中形成不同的第三部分。第三部分可以设置在第一部分与第二部分之间。此外，应当了解，在第一材料和第二材料上进行的任何过程都是在第三材料上进行的。还应理解，坯体可以包括任何数量的相对于彼此分层的不同部分。
根据一个特定实施例，第三材料可以是第一材料和第二材料的混合物。第一材料和第二材料的相对比率可以根据预期的应用而改变。例如，第三材料可以包括第一材料和第二材料的混合物，其混合比Mr＝(M1/M2)至少为0.1，其中M1表示第一材料在混合物中的含量(重量％)，而M2表示第二材料在混合物中的含量(重量％)。例如，混合比(Mr)可为至少0.2，诸如至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。此外，在一个非限制性实施例中，混合比(Mr)可为不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当了解，混合比(Mr)可在包括上述任何最小值与最大值的范围内。
第一材料和第二材料(以及任何数量的其他任选材料)可以在步骤105形成坯体。所述坯体可以具有包括所述第一材料的第一部分和包括所述第二材料的第二部分。用于形成坯体的某些合适的过程可以包括模塑、铸造、压制、干燥、冷却、加热、辐照或它们的任意组合。在一个特定实施例中，形成坯体的过程可以包括在生产工具中压制第一材料和第二材料的组合以形成坯体。此过程的一些合适的实例可以包括冷压制、温压制、热压制或它们的任意组合。
在一个实施例中，形成坯体和耐火制品的过程可以在单个加工容器(例如，生产工具)中的单个成形过程中完成。相反，最终成形的耐火制品可以直接由沉积在生产工具中的原料形成，从而可以不一定形成独立的坯体并将其从加工容器中取出。一个实例包括在相同加工容器中形成坯体并烧制坯体的增材制造过程。此外，应当理解，其他方法可以形成独立的坯体，所述坯体在用于形成最终成形的耐火制品的过程之前经受一个或多个过程和/或处理。
在步骤105形成坯体之后，所述过程可在步骤107通过由坯体形成耐火制品而继续。形成耐火制品的过程可以包括烧制坯体。在一个特定实施例中，形成耐火制品可以包括在至少1200℃，诸如至少1300℃、至少1400℃或甚至至少1500℃的烧制温度下烧制坯体。在另一实施例中，烧制温度可以不大于2000℃，诸如不大于1900℃、或不大于1800℃、或不大于1700℃。应当了解，烧制温度可以在上述任何最小值与最大值之间的范围内，包括例如在至少1200℃至不大于2000℃的范围内。
烧制过程可以在特定的气氛中进行。例如，烧制气氛可以包括选自惰性、氧化性、还原性或富氮气氛条件所组成的组的至少一种气氛条件。在一个特定实施例中，烧制期间的气氛条件可以是富氮气氛，使得气氛的至少大部分(即，至少51体积％)或至少60体积％或至少80体积％或甚至至少99体积％是氮。在特定实施例中，烧制期间的气氛可以包括条件的组合，所述条件包括例如在富氮气氛中进行的烧制过程的第一部分，以及此后可以在惰性或氧化气氛中进行烧制过程的第二部分。
根据实施例，形成耐火制品的过程可以包括共同烧制分别与第一材料和第二材料相关联的坯体的第一部分和第二部分。在共同烧制过程中，第一部分和第二部分可以通过颈缩和晶粒生长机制相互结合。此外，如在其他实施例中所述，一个或多个部分(例如，第三部分)可以设置在第一部分与第二部分之间，以促进耐火制品的形成和性能的改善。
如图2A所示，耐火制品200可以具有本体201。图2A的本体201被示出为具有隔间三维形状，然而应当了解，根据预期的应用，耐火制品的其他尺寸和形状也是合适的。本体201可以包括限定本体201的外表面的表面203、204、205、206、207和208(203-208)。如进一步所示，本体201可以包括第一部分210、第二部分211和(任选地)第三部分212，其中第三部分212可以设置在第一部分210与第二部分211之间。在一个实施例中，第一部分210可以包括本体201的外表面的至少一部分，包括例如整个表面204和表面203、205、206、208的部分。在另一实施例中，第二部分211可以包括本体201的外表面的至少一部分，包括例如表面207和表面203、205、206、208的部分。值得注意的是，完全由第一部分210限定的表面204可以与完全由第二部分211限定的表面207相对。这种布置对于在本体201的相对侧处提供所需的热特性可能是有利的。在某些情况下，外表面204可以被称为本体201的第一外表面，并且外表面207可以被称为本体的第二外表面。
如进一步所示，本体201可以包括长度(1)、厚度(t)和高度(h)。厚度通常在横向于部分的方向上延伸，使得部分210、211和212的最小尺寸可以由它们的厚度限定，如图2B所提供。所提到的本体201的长度(1)、高度(h)或厚度(t)应当理解为所提到的本体201的平均长度(1)、平均高度(h)或平均厚度(t)。一般来说，长度大于或等于高度，高度大于或等于厚度。
第一部分210可以具有第一平均厚度(T1)。第二部分211可以包括第二平均厚度(T2)。此外，第三部分212可以具有第三平均厚度(T3)。每个部分的平均厚度可以从本体的合适的横截面来评估，使得可以进行适当数量的随机选择的测量并取其平均值。图2B的实施例示出了本体被制造成使得部分210、211和212在本体201的厚度方向上变化。应当理解，可选择的本体可以形成为使得部分在本体的长度或宽度的方向上变化。例如，简要地参考图4，本体401具有在长度480的方向上延伸的变化部分。宽度481和厚度482的尺寸不限定延伸通过本体401的所有部分410、411和412的方向。
根据实施例，本体201的外表面的至少一部分可以由第一部分210限定。例如，第一部分210可以限定不大于本体201的总外表面积的90％，诸如不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。此外，在一个非限制性实施例中，第一部分210可以限定并占本体201的总外表面积的至少1％，诸如至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。应当了解，第一部分210可以在包括上述任何最小与最大百分比的范围内限定本体201的总外表面积的百分比。
此外，第一外表面204的至少一部分可以由第一部分210限定。例如，第一外表面204的至少50％可以由第一部分210限定，诸如至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少99％。在一个特定实施例中，基本上所有第一外表面204都可以由第一部分210限定。第一外表面204可以与耐火制品的热表面相关联，其可最接近高温环境(例如，炉的内壁)。在一个特定实施例中，第一部分可以与本体201的第二外表面207完全隔开，使得第二外表面可以没有第一部分和第一材料。
根据实施例，第一部分210可以包括碳化物。例如，第一部分210可以包括碳化硅。在另一实施例中，第一部分210可以包括选自氧、氮、化合物(例如，氧化物或氮化物)或它们的任意组合所组成的组的至少一种材料。在更特定的情况下，第一部分210可以包括多相材料，所述多相材料包括初生相，所述初生相包括碳化硅；以及二次相，所述二次相包括氧、氮、其化合物或它们的任意组合。与二次相相比，初生相的含量可能更高(体积％)。在特定实施例中，第一部分210可以包括氮化物结合的碳化硅，并且更具体地，可以基本上由氮化物结合的碳化硅组成。在另一实施例中，第一部分210可以包括氧氮化物结合的碳化硅，并且更特别地，第一部分210可以基本上由氧氮化物结合的碳化硅组成。在又一个实施例中，第一部分210可以基本上由碳化硅组成。
根据实施例，第一部分210可以包括一定含量的多晶氧化物材料，所述多晶氧化物材料可以促进耐火制品性能的改善。例如，第一部分210可以包括大部分含量(至少51体积％)的多晶材料。例如，第一部分210可以包括占第一部分210的总体积的至少60体积％的多晶材料，或占第一部分210的总体积的至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％的多晶材料。在实施例中，第一部分210可以基本上由多晶体材料组成。此外，在至少一个非限制性的实施例中，第一部分210可以包括不大于99体积％，诸如不大于95体积％、或不大于90体积％、或不大于85体积％的多晶体材料。应当了解，第一部分210的多晶体材料含量可以在包括上述任何最小与最大百分比的范围内。
对于那些具有第一部分210的实施例，所述第一部分包括至少包括初生相和二次相的多相材料，所述材料可以具有初生相至二次相的特定含量，所述特定含量可以促进耐火制品的性能的改善。例如，第一部分210的含量比Cr1＝(SC2/PC1)可以为至少0.1，其中PC1是初生相的含量(体积％)，而SC2是二次相的含量(体积％)。在其他情况下，第一部分的含量比(Cr1)可以为至少0.001、或至少0.01、或至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。在一个非限制性实施例中，第一部分210的含量比可以不大于1000，诸如不大于100、或不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0。应当了解，含量比(Cr)可在包括上述任何任何最小值与最大值的范围内。
根据另一实施例，第一部分210可以具有特定的平均热导率，所述特定的平均热导率可以促进耐火制品性能的改善。例如，第一部分20在1200℃下的平均热导率可以为至少10W/mK，诸如至少11W/mK、或至少12W/mK、或至少13W/mK、或至少14W/mK、或至少15W/mK、或至少16W/mK、或至少17W/mK、或至少18W/mK。在又一个实施例中，第一部分210的平均热导率可以不大于30W/mK、或不大于28W/mK、或不大于26W/mK、或不大于24W/mK、或不大于22W/mK、或不大于20W/mK、或不大于18W/mK、或不大于16W/mK。应当了解，第一部分210可以具有在包括上述任何任何最小值与最大值之间的范围内，包括例如在至少10W/mK至不大于30W/mK的范围内的平均热导率。平均热导率是根据ASTM E1461(闪蒸法热扩散率)测量的。
在又一个实施例中，第一部分210可以包括具有特定平均微晶尺寸的材料，所述特定平均微晶尺寸可以促进性能的改善。例如，第一部分210可以具有包括多晶材料的初生相，所述多晶材料的平均微晶尺寸为至少1微米，诸如至少10微米、或至少25微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少250微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少2毫米、或至少3毫米、或至少4毫米、或至少5毫米、或至少6毫米、或至少7毫米、或至少8毫米、或至少9毫米。在另一非限制性实施例中，第一部分210可以具有包括多晶材料(例如，碳化硅)的初生相，所述多晶材料的平均微晶尺寸不大于10毫米，诸如不大于9毫米、或不大于8毫米、或不大于7毫米、或不大于6毫米、或不大于5毫米、或不大于4毫米、或不大于3毫米、或不大于2毫米、或不大于1毫米、或不大于800微米、或不大于500微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于50微米。应当了解，第一部分210可以包括初生相，所述初生相包括碳化硅，所述碳化硅具有在包括上述任何最小值与最大值的范围内的平均微晶尺寸，诸如在至少1微米至不大于10毫米的范围内。平均微晶尺寸可以根据未校正截距法来测量。
本文提到的平均微晶尺寸也可称为平均晶域尺寸或平均晶粒尺寸，其中晶域、微晶或晶粒是指由晶界限定的单晶区域，且通常与另一相邻的微晶、晶粒或晶域邻接或连接。
第一部分210可以具有可促进耐火制品性能改善的平均厚度。例如，第一部分210可以具有本体201的总厚度(t)的至少10％的平均厚度(T1)，诸如本体201的总厚度(t)的至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。在又一个实施例中，第一部分210的平均厚度(T1)可以不大于本体201的总厚度(t)的90％，诸如不大于本体201的总厚度(t)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％。应当了解，第一部分210的平均厚度(T1)可以在包括上述任何最小与最大百分比的范围内。评估第一部分210的平均厚度(T1)的合适过程可以包括剖开本体201以获得如图2B所示的横截面部分，并在至少三个随机选择的区域测量第一部分210的厚度。
此外，应当理解，对于那些部分在长度尺寸(例如，图4的实施例)或宽度尺寸上有所不同的实施例，第一部分的尺寸与本体的尺寸之间可以存在相同的相对关系。例如，在某些情况下，耐火制品可以形成为使得部分在本体的长度方向上变化。第一部分210可以具有为本体总长度的至少10％的平均长度，诸如本体总长度(1)的至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。此外，对于这样的实施例，第一部分的平均长度可以不大于本体201的总长度的90％，诸如不大于本体的总长度(1)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％。应当了解，第一部分的平均长度可以在包括上述任何最小与最大百分比的范围内。同样的情况可以适用于第二和第三部分相对于本体总长度的平均长度。
还将理解，在某些实施例中，部分可以在本体的宽度尺寸上变化。在这种情况下，第一部分的平均宽度可以是本体的总宽度的至少10％，诸如本体的总宽度(w)的至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。此外，对于这样的实施例，第一部分的平均宽度可以不大于本体201的总宽度的90％，诸如不大于本体的总宽度(w)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％。应当了解，第一部分的平均宽度可以在包括上述任何最小与最大百分比的范围内。同样的情况可以适用于第二和第三部分相对于本体总宽度(w)的平均宽度。
在另一实施例中，第一部分210的平均厚度(T1)可以是至少1毫米、或至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米。在另一实施例中，第一部分210的平均厚度(T1)可以不大于10米，诸如不大于5米、或不大于3米、或不大于1米、或不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米。应当理解，第一部分210的平均厚度可以在包括上述任何最小值与最大值的范围内。
根据另一实施例，第二部分211可以包括促进耐火制品的性能改善的某种材料。例如，第二部分211可以包括含氧化物的化合物，包括例如氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)或它们的任意组合。在更特定的实施例中，第二部分可以包括铝硅酸盐，诸如莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)。在至少一个实施例中，第二部分211基本上由莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)组成。
根据实施例，第二部分211可以包括一定含量的多晶氧化物材料，所述多晶氧化物材料可以促进耐火制品性能的改善。例如，第二部分211可以包括大部分含量(至少51体积％)的多晶氧化物材料。例如，第二部分可以包括占第二部分的总体积的至少60体积％的多晶氧化物材料，或占第二部分的总体积的至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％的多晶氧化物材料。在一个实施例中，第二部分可以基本上由多晶氧化物材料组成。此外，在至少一个非限制性的实施例中，第二部分211可以包括不大于99体积％的多晶材料，诸如不大于95体积％、或不大于90体积％、或不大于85体积％。应当了解，第二部分211的多晶材料含量可以在包括上述任何最小与最大百分比中的范围内。
在更特定的实施例中，第二部分可以包括占第二部分211的总体积的大部分含量(至少50体积％)的多晶莫来石。在其他情况下，第二部分211中的多晶莫来石的百分比可以更大，诸如多晶莫来石占第二部分的总体积的至少60体积％，或多晶莫来石占第二部分的总体积的至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％。在至少一个实施例中，第二部分211可以基本上由多晶莫来石组成。在又一个实施例中，第二部分211可以基本上不含非晶相材料。
第二部分211可以具有多晶相，所述多晶相具有可促进性能改善的特定平均微晶尺寸(即，晶粒尺寸)。例如，第二部分211可以包括多晶材料，所述多晶材料的平均微晶尺寸为至少1微米，诸如至少10微米、或至少25微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少250微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少2毫米、或至少3毫米、或至少4毫米、或至少5毫米、或至少6毫米、或至少7毫米、或至少8毫米、或至少9毫米。在另一非限制性实施例中，第二部分211可以具有多晶相(例如，莫来石)，所述多晶相的平均微晶尺寸不大于10毫米，诸如不大于9毫米、或不大于8毫米、或不大于7毫米、或不大于6毫米、或不大于5毫米、或不大于4毫米、或不大于3毫米、或不大于2毫米、或不大于1毫米、或不大于800微米、或不大于500微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于50微米。应当了解，第二部分211可以包括多晶相，所述多晶相的平均微晶尺寸在包括上述任何最小值与最大值的范围内，诸如在至少1微米至不大于10毫米的范围内。平均微晶尺寸可以根据未校正截距法来测量。
在另一方面，本体201的第二部分211可以限定本体201的总外表面积的一定百分比，其可以促进耐火制品的性能改善。例如，第二部分211可以限定不大于本体201的总外表面积的90％，诸如不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于15％、或不大于10％、或不大于8％、或不大于5％、或不大于3％。此外，另一个非限制性的实施例，第二部分211可以限定本体201的总外表面积的至少1％，诸如至少2％、或至少3％、或至少5％、或至少8％、或至少10％、或至少12％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％。应当了解，第二部分211可以限定本体201的总外表面积的百分比，所述百分比在包括上述任何最小与最大百分比的范围内。
此外，第二外表面207的至少一部分可以由第二部分211限定。例如，第二外表面207的至少50％可以由第二部分211限定，诸如至少60％、或至少70％、或至少80％、或至少90％、或至少99％。在一个特定实施例中，基本上所有的第二外表面207都可以由第二部分211限定。第二外表面207可以与耐火制品的冷却表面相关联，所述冷却表面可以离高温环境(例如，炉的外壁)最远。本体201的第二外表面207的至少一部分可以与第一外表面204相对。此外，第二部分211可以与本体201的第一外表面204完全隔开，使得第一外表面204可以没有第二部分211和第二材料。
根据另一实施例，第二部分211可以具有特定的平均热导率，所述特定的平均热导率可以促进耐火制品性能的改善。例如，第二部分211的平均热导率可以不大于10W/mK，诸如不大于8W/mK、或不大于7W/mK、或不大于6W/mK、或不大于5W/mK、或不大于4W/mK、或不大于2W/mK、或不大于1W/mK。在又一个实施例中，第二部分211的平均热导率可以为至少0.5W/mK、或至少1W/mK、或至少2W/mK、或至少3W/mK、或至少4W/mK、或至少5W/mK、或至少6W/mK、或至少7W/mK、或至少8W/mK。应当了解，第二部分211的平均热导率可以在包括上述任何最小值与最大值的范围内，包括例如在至少0.5W/mK与不大于10W/mK的范围内。平均热导率是根据ASTM E1461来测量的。
在至少一个实施例中，耐火制品200可以具有本体201，所述本体可以在第一部分210与第二部分211之间具有一定的热导率差，所述热导率差可以促进性能的改善。例如，本体201可以具有不大于200W/mK的热导率差ΔTC＝TC1-TC2，其中TC1是第一部分210的平均热导率，而TC2是第二部分211的平均热导率。在其他情况下，热导率差ΔTC可以不大于180W/mk、或不大于160W/mk、或不大于140W/mk、或不大于120W/mk、或不大于100W/mk、或不大于90W/mk、或不大于80W/mk、或不大于70W/mk、或不大于60W/mk、或不大于50W/mk、或不大于45W/mk、或不大于40W/mk、或不大于35W/mk、或不大于30W/mk、或不大于25W/mk、或不大于22W/mk、或不大于20W/mk。在又一个实施例中，热导率差(ΔTC)可以为至少10W/mK，诸如至少13W/mK、或至少14W/mK、或至少15W/mK、或至少16W/mK、或至少17W/mK、或至少18W/mK、或至少20W/mK、或至少25W/mK、或至少30W/mK、或至少35W/mK、或至少40W/mK、或至少45W/mK、或至少50W/mK、或至少55W/mK、或至少60W/mK、或至少70W/mK、或至少80W/mK、或至少90W/mK、或至少100W/mK。应当了解，耐火制品可以具有包括上述任何最小与最大值的范围内的热导率差。热导率差可以在第一外表面204与第二外表面207的表面处测量，因此也可以认为是第一外表面204与第二外表面207之间的热导率差。
在又一个实施例中，耐火制品可以在第一部分210与第二部分210之间具有特定的热膨胀系数差，所述热膨胀系数差可以促进耐火制品性能的改善。例如，本体201可以具有不大于5×10-6/℃的热膨胀系数差(ΔCTE＝CTE1-CTE2)，其中CTE1是第一部分的平均热膨胀系数，而CTE2是第二部分211的平均热膨胀系数。在其他情况下，热膨胀系数差(ΔCTE)可以不大于4.8×10-6/℃、或不大于4.6×10-6/℃、或不大于4.4×10-6/℃、或不大于4.2×10-6/℃、或不大于4×10-6/℃、或不大于3.8s 10-6/℃、或不大于3.6×10-6/℃、或不大于3.4×10-6/℃、或不大于3.2×10-6/℃、或不大于3×10-6/℃、或不大于2.9×10-6/℃、或不大于2.8×10-6/℃、或不大于2.7×10-6/℃、或不大于2.6×10-6/℃、或不大于2.5×10-6/℃、或不大于2.4×10-6/℃、或不大于2.3×10-6/℃、或不大于2.2×10-6/℃、或不大于2.1×10-6/℃、或不大于2×10-6/℃、或不大于1.9×10-6/℃、或不大于1.8×10-6/℃、或不大于1.7×10-6/℃、或不大于1.6×10-6/℃、或不大于1.5×10-6/℃、或不大于1.4×10-6/℃、或不大于1.3×10-6/℃、或不小于1.2×10-6/℃、或不小于1.1×10-6/℃、或不大于1×10-6/℃、或不大于0.9×10-6/℃、或不大于0.8×10-6/℃、或不大于0.7×10-6/℃、或不大于0.6×10-6/℃、或不大于0.5×10-6/℃、或不大于0.4×10-6/℃、或不大于0.3×10-6/℃、或不大于0.2×10-6/℃、或不大于0.1×10-6/℃。CTE是根据ASTM C832(在负荷作用下耐火材料的热膨胀和蠕变的测量方法，本文中将被称为″热膨胀系数″，在达到1500℃时是有效值)测量的。在另一个实施例中，热膨胀系数差(ΔCTE)可以是至少0.001×10-6/℃、或至少0.01×10-6/℃、或至少0.1×10-6/℃、或至少0.5×10-6/℃、或至少1×10-6/℃。应当了解，热膨胀系数的差异可以在包括上述任何最小与最大数值的范围内。
耐火制品可以形成为使得第二部分211具有相对于本体201的总厚度(t)的特定平均厚度(T2)。例如，第二部分211可以具有本体201的总厚度的至少5％的平均厚度(T2)，诸如本体201的总厚度(t)的至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少50％、或至少55％、或至少60％。此外，在至少一个非限制性实施例中，第二部分211可以具有不大于本体201的总厚度(t)的90％的平均厚度，诸如不大于本体201的总厚度(t)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。应当了解，第二部分211相对于本体201的总厚度(t)的平均厚度可以在包括上述任何最小与最大值中的范围内。
如上文关于第一部分210所指出的，可选实施例可具有相对于本体的长度或宽度变化的部分。在这种情况下，相对于本体的总长度的相对平均长度可以具有与上述第二部分的相对平均厚度相对于本体的总厚度相同的百分比。例如，在各部分沿长度尺寸变化的实施例中，第二部分的相对平均长度可以是本体总长度的至少5％，诸如本体总长度(1)的至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少50％、或至少55％、或至少60％。此外，在至少一个非限制性实施例中，第二部分的平均长度可以不大于本体总长度(1)的90％，诸如不大于本体的总长度(1)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。可以了解，第二部分相对于本体总长度(1)的平均长度可以在包括上述任何最小与最大值中的范围内。
在另一方面，本体可以具有沿宽度尺寸变化的部分。在这样的实施例中，第二部分的相对平均宽度可以是本体总宽度(w)的至少5％，诸如本体总长度(1)的至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少50％、或至少55％、或至少60％。此外，第二部分的平均宽度可以不大于本体总宽度(w)的90％，诸如不大于本体的总宽度(w)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。应当了解，第二部分相对于本体总宽度(w)的平均宽度可以在包括上述任何最小值与最大值的范围内。
在至少一个方面中，将第一部分210的相对平均厚度(T1)控制为第二部分211的平均厚度(T2)可以促进形成改善的工厂制品。例如，第一部分210可以具有第一平均厚度(T1)，第二部分211可以具有第二平均厚度(T2)，并且本体201可以具有至少0.1，诸如至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10的厚度比Tr＝(T1/T2)。此外，在至少一个非限制性的实施例中，厚度比Tr＝(T1/T2)可以不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当理解，厚度比可以在包括上述任何最小与最大数值的范围内。
应当理解，前述比率同样适用于那些具有在宽度的长度方向上变化的部分的实施例。例如，对于那些本体具有沿本体长度变化的部分的实施例，第一部分可以具有平均长度(L1)，第二部分可以具有平均长度(L2)，并且所述部分可以具有至少为0.1，诸如至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10的长度比Lr＝(L1/L2)。此外，在至少一个非限制性实施例中，长度比Lr＝(L1/L2)可以不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当了解，长度比可在包括上述任何最小值与最大值之间的范围内。
对于本体具有在本体宽度方向上变化的部分的那些实施例，所述第一部分可以具有平均宽度(W1)，所述第二部分可以具有平均宽度(W2)，并且所述部分可以具有至少为0.1，诸如至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10的宽度比Wr＝(W1/W2)。此外，在至少一个非限制性实施例中，宽度比Wr＝(W1/W2)可以不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当了解，宽度比可在包括上述任何最小值与最大值的范围内。
第二部分可以具有可促进改善的耐火制品的特定平均厚度(T2)。例如，第二部分211可以具有至少1毫米的平均厚度(T2)，诸如至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米。在另一个实施例中，第二部分211的平均厚度(T2)可以不大于3米，诸如不大于2米、或不大于1米、或不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米。应当了解，第二部分211的平均厚度(T2)可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。
如本文所述，本体201可以包括第三部分212。在某些情况下，第三部分212可以设置在第一部分210与第二部分211之间，并且更特别地，所述第三部分可以与第一部分210和第二部分211邻接并直接接触。
在一个方面，第三部分212可以包括氧化物和碳化物中的至少一种。例如，第三部分212可以包括材料的组合，包括氧化物和碳化物。在另一实施例中，第三部分212可以包括至少第一相，所述第一相包括来自碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(Si2ON2)、二氧化硅(SiO2)、莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氮氧化硅铝(SiAlON)或它们的任意组合所组成的组的材料。在更特定的实施例中，第三部分212可以包括包含氮化物结合的碳化硅的第一相和包含莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)的第二相。
第三部分212可以具有由含量比限定的第一相与第二相的特定比率，所述比率可以促进耐火制品性能的改善。例如，第三部分212可以具有含量比Cr＝(C1/C2)，其至少为0.1，其中C1表示所述第一相的含量(体积％)，C2表示所述第二相的含量(体积％)，诸如至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。在另一个实施方案中，含量比Cr＝(C1/C2)可以不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当了解，第三部分212的含量比可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。
第三部分212具有用于改善耐火制品性能的特定平均热导率。例如，第三部分212可具有不大于50W/mK，诸如不大于45W/mK、或不大于40W/mK、或不大于30W/mK、或不大于25W/mK、或不大于20W/mK、或不大于18W/mK、或不大于15W/mK的平均热导率。在另一非限制性实施例中，第三部分212的平均热导率可以为至少1W/mK，诸如至少2W/mK、或至少3W/mK、或至少4W/mK、或至少5W/mK、或至少6W/mK、或至少7W/mK、或至少8W/mK、或至少10W/mK、或至少12W/mK、或至少14W/mK、或至少16W/mK、或至少18W/mK、或至少20W/mK、或至少25W/mK。应当了解，第三部分212的平均热导率可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。第三部分的热导率可根据ASTM E1461进行测量。
在某些情况下，第三部分212可以包括特定的组成和微结构。第三部分212可以包括第一相，所述第一相包含碳化硅并具有可促进改善性能的平均微晶尺寸(即，晶粒尺寸)。例如，第三部分211可以包括具有至少1微米的平均微晶尺寸的多晶第一相，诸如至少10微米、或至少25微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少250微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少2毫米、或至少3毫米、或至少4毫米、或至少5毫米、或至少6毫米、或至少7毫米、或至少8毫米、或至少9毫米。在另一非限制性实施例中，第三部分212的第一相可以具有不大于10毫米的平均微晶尺寸，诸如不大于9毫米、或不大于8毫米、或不大于7毫米、或不大于6毫米、或不大于5毫米、或不大于4毫米、或不大于3毫米、或不大于2毫米、或不大于1毫米、或不大于800微米、或不大于500微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于50微米。应当了解，第三部分212可以包括多晶第一相，所述多晶第一相具有在包括上述任何最小值与最大值的范围内的平均微晶尺寸，诸如在至少1微米至不大于10毫米的范围内。平均微晶尺寸可根据未校正截距法来测量。
在另一实施例中，第三部分212可以具有第二相，所述第二相包括氧化物材料，所述氧化物材料具有可促进改善的性能的平均微晶尺寸(即，晶粒尺寸)。例如，第三部分211可以包括具有至少1微米的平均微晶尺寸的多晶第二相，诸如至少10微米、或至少25微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少250微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少2毫米、或至少3毫米、或至少4毫米、或至少5毫米、或至少6毫米、或至少7毫米、或至少8毫米、或至少9毫米。在另一非限制性实施例中，第三部分212的第二相可以具有不大于10毫米的平均微晶尺寸，诸如不大于9毫米、或不大于8毫米、或不大于7毫米、或不大于6毫米、或不大于5毫米、或不大于4毫米、或不大于3毫米、或不大于2毫米、或不大于1毫米、或不大于800微米、或不大于500微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于50微米。应当了解，第三部分212可以包括多晶第二相，所述多晶第二相具有在包括上述任何最小值和最大值的范围内的平均微晶尺寸，诸如在至少1微米至不大于10毫米的范围内。平均微晶尺寸可根据未校正截距法来测量。
在又一个方面中，第三部分212可以具有平均厚度(T3)，其促进耐火制品性能的改善。例如，第三部分212可以具有本体201的总厚度(t)的至少1％的平均厚度，诸如本体201的总厚度(t)的至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％。在另一个实施例中，第三部分212可以具有不大于本体201的总厚度(t)的90％的平均厚度(T3)，诸如不大于本体201的总厚度(t)的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％、或不大于5％。应当了解，第三部分212的平均厚度(T3)可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。如本文所述，对于那些具有在长度方向上变化的部分的实施例，第三部分相对于本体总长度的相对平均长度可以与上面所述厚度相同。此外，对于那些具有在宽度方向上变化的部分的实施例，第三部分相对于本体的总宽度的相对平均宽度可以与上述厚度相同。
在另一方面，第三部分212可具有可促进耐火制品性能改善的特定平均厚度。例如，第三部分可以具有不大于1米的平均厚度，诸如不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米、或不大于50毫米、或不大于20毫米、或不大于10毫米、或不大于1毫米、或不大于500微米、或不大于100微米。在另一个非限制性的实施方案中，第三部分212可以具有至少1微米的平均厚度(T3)，诸如至少10微米、或至少20微米、或至少30微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米。应当了解，第三部分212的平均厚度(T3)可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。
在某些情况下，本体201可以形成为具有不同部分相对于彼此的特定厚度。例如，本体201可以具有第二厚度比2nd Tr＝(T1/T3)，其中T1是第一部分210的平均厚度，T3是第三部分212的平均厚度。第二厚度比可以是至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。在另一个实施方案中，第二厚度比也许不大于10，诸如不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。应当了解，第二厚度比可以在包括上述最小与最大值的任何范围内。如本文所述，对于那些具有在长度方向上变化的部分的实施例，第二长度比2nd Lr＝(L1/L3)可以具有上述第二厚度比的任何相同的值。此外，对于那些具有在宽度方向上变化的部分的实施方案，第二宽度比2nd Wr＝(W1/W3)可以具有上述第二厚度比的任何相同值。
本体可以进一步包括由第二部分与第三部分的相对厚度限定的第三厚度比。例如，本体201可以具有至少0.1的第三厚度比3rd Tr＝(T2/T3)，其中T2是第二部分211的平均厚度，T3是第三部分212的平均厚度。在另一个实施例中，第三厚度比可以是至少0.2，诸如或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。在另一个非限制性实施例中，本体201的第三厚度比可以不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。可以了解，第三厚度比可以在包括上述任何最小与最大值的范围内。如本文所述，对于那些具有在长度方向上变化的部分的实施例，第三长度比3rd Lr＝(L2/L3)可以具有上述第三厚度比的任何相同值。此外，对于那些具有在宽度方向上变化的部分的实施方案，第三宽度比3rd Wr＝(W2/W3)可以具有上述第三厚度比的任何相同值。
在其他方面，本体可以具有不大于400℃的平均壳体温度。根据壳体温度测试，壳体平均温度限定了通过壳体厚度传导的热量。在至少一个实施例中，本体201可以具有不大于395℃的平均壳体温度，诸如不大于390℃、或不大于385℃、或不大于380℃、或不大于375℃、或不大于370℃、或不大于365℃、或不大于360℃、或不大于355℃、或不大于350℃、或不大于345℃、或不大于340℃、或不大于335℃、或不大于330℃、或不大于325℃。此外，在一个非限制性实施例中，本体201可具有至少100℃、或至少150℃、或至少200℃、或至少250℃的平均壳体温度。应当了解，本体201可以具有在包括上述任何最小值与最大值的范围内的平均壳体温度。
图2A和2B的实施例不应解释为限制耐火物品本体的形状、大小和/或相对尺寸。例如，图3包括替代实施例的图示。耐火制品300包括本体301，所述本体包括第一部分310、第二部分311和设置在第一部分310与第二部分311之间的第三部分312。本体301可以包括孔315，所述孔至少部分地延伸到本体301的深度中，并且在某些情况下延伸通过本体301的整个厚度(t)。
图4包括根据实施例的具有替代性形状的再造制品的透视图说明。例如，制品400可以包括本体401，所述本体具有第一部分410、第二部分411和设置在第一部分410与第二部分411之间的第三部分412。本体401可以进一步包括外表面417和从本体401延伸，特别是从外表面417延伸的唇部416。唇部416可以是延伸通过本体201的整个圆周的环形唇部。本体401可以进一步包括孔415，所述孔可以是部分地或完全地延伸通过本体的长度L的中心开口的形式。
本文实施例的耐火制品可用于高温应用，诸如铸造厂或炉。例如，在至少一个实施例中，再制造制品的本体可以是炉壁的一部分。图5包括炉的一部分的图像，包括作为炉壁502的一部分的燃烧器块501，以及根据实施例的耐火制品503。耐火制品503可以具有本文实施例中的任何特征。
图7包括根据另一个实施例的耐火制品的透视图说明。如图所示，耐火制品700可以具有本体701。图7的本体701被示出为具有近似立方体的三维形状，然而应当了解，根据预期的应用，耐火制品的其他尺寸和形状也是合适的。本体701可以包括多个外表面，包括第一外表面702和第二外表面703。耐火制品700的本体701可以具有本文实施例的任何耐火制品的任何一个特征或特征的组合。
本体701可具有限定第一外表面702的第一部分704和限定第二外表面703的第二部分705。在一个特定实施例中，第二外表面703包括至少一个安装元件710。在另一实施例中，第二外表面703可以包括多个安装元件710。
至少一个安装元件710适于将本体701固定在炉壁上。更特别地，至少一个安装元件710可以是互补安装组件的一部分，所述互补安装组件包括本体701的至少一个安装元件710和炉壁(未示出)的安装元件。在一个实施例中，至少一个安装元件710包括突起、凹槽、狭槽、夹具、紧固件或它们的任意组合中的至少一个。在图7所示的实施例中，安装元件710示出为延伸到第二外表面703的本体701中的凹槽。在某些情况下，所述至少一个安装元件710与所述本体成一体，诸如图7所示的凹槽。此外，在另一实施例中，至少一个安装元件710可以是可释放地固定的部件，诸如可释放地固定到本体701的第二外表面703的托架、夹具或紧固件。
至少一个安装元件710在本体上的位置可以消除对常规耐火制品中使用的中间安装部件的需要。至少一个安装元件710可以在第二外表面703上，并且更特别地可以在第二外表面703内成一体。在一个特定实施例中，多个安装元件710可以在第二外表面703上彼此间隔开。例如，如图7所示，多个安装元件围绕接合第二外表面和本体701的外侧表面712的周缘711间隔开。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
实施例
实施例1.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括氧化物；
所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少为10W/mK的热导率差(ΔTC)；以及
不大于400℃的平均壳体温度。
实施例2.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分并且具有占所述本体的总厚度的至少5％的平均厚度，其中所述第二部分包括氧化物；以及
所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少为10W/mK的热导率差。
实施例3.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括大部分含量(体积％)的多晶氧化物材料；以及
所述第一外表面与所述第二外表面之间在300K时至少为10W/mK的热导率差。
实施例4.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括碳化硅。
实施例5.根据实施例1、2和3中中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括选自氧、氮、其化合物或它们的任意组合所组成的组的至少一种材料。
实施例6.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括：包含碳化硅的初生相，以及包括含氮组合物的二次相。
实施例7.根据实施例6的耐火制品，其中第一部分具有至少为0.1的含量比Cr1＝(SC2/PC1)，其中PC1为初生相的含量(体积％)，SC2为二次相的含量(体积％)，其中第一部分的含量比(Cr1)可以是至少0.001、或至少0.01、或至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10。
实施例8.根据实施例6的耐火制品，第一部分具有不大于1000的含量比Cr1＝(SC2/PC1)，其中PC1是初生相的含量(体积％)，SC2是二次相的含量(体积％)，其中所述第一部分(Cr1)的含量比可以为不大于100、或不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3。
实施例9.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括氮化物结合的碳化硅。
实施例10.根据实施例1、2和3中任一项的耐火制品，其中所述第一部分基本上由氮化物结合的碳化硅组成。
实施例11.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括氧氮化物结合的碳化硅。
实施例12.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分基本上由氧氮化物结合的碳化硅组成。
实施例13.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分基本上由碳化硅组成。
实施例14.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括至少10W/mK、或至少11W/mK、或至少12W/mK、或至少13W/mK、或至少14W/mK、或至少15W/mK、或至少16W/mK、或至少17W/mK、或至少18W/mK、或至少20W/mK、或至少25W/mK、或至少30W/mK、或至少35W/mK、或至少40W/mK、或至少45W/mK、或至少50W/mK、或至少55W/mK、或至少60W/mK、或至少65W/mK、或至少70W/mK、或至少80W/mK、或至少90W/mK、或至少100W/mK的平均热导率。
实施例15.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括不大于200W/mK、或不大于180W/mK、或不大于160W/mK、或不大于140W/mK、或不大于120W/mK、或不大于100W/mK、或不大于90W/mK、或不大于80W/mK、或不大于70W/mK、或不大于60W/mK、或不大于50W/mK、或不大于45W/mK、或不大于40W/mK、或不大于35W/mK、或不大于30W/mK、或不大于25W/mK、或不大于22W/mK、或不大于20W/mK的平均热导率。
实施例16.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括初生相，所述初生相包括碳化硅，所述碳化硅具有在至少1微米至不大于10毫米范围内的平均微晶尺寸。
实施例17.根据实施例1和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括所述本体的总厚度的至少5％的平均厚度。
实施例18.根据实施例2和17中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括本体总厚度的至少10％、或本体总厚度的至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％的平均厚度。
实施例19.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括不大于本体总厚度的90％、或不大于本体总厚度的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％的平均厚度。
实施例20.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括至少1毫米、或至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米的平均厚度。
实施例21.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括不大于10米、或不大于5米、或不大于3米、或不大于1米、或不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米的平均厚度。
实施例22.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分限定不大于所述本体的总外表面积的90％、或不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。
实施例23.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分限定了本体的总外表面积的至少1％、或至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。
实施例24.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括氧化铝和二氧化硅。
实施例25.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括铝硅酸盐。
实施例26.根据实施方式1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)。
实施例27.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分基本上由莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)组成。
实施例28.根据实施例1和2中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括大部分含量(体积％)的多晶氧化物材料。
实施例29.根据实施例3和28中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括占所述第二部分的总体积的至少60体积％的多晶氧化物材料、或占所述第二部分的总体积的至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％的多晶氧化物材料。
实施例30.根据实施例3和28中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分基本上由多晶氧化物材料组成。
实施例31.根据实施例3和28中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括占所述第二部分的总体积的至少60体积％的多晶莫来石，或占所述第二部分的总体积的至少70体积％、或至少80体积％、或至少90体积％、或至少95体积％的多晶莫来石。
实施例32.根据实施例3和28中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分基本上由多晶莫来石组成。
实施例33.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分基本上不含非晶相材料。
实施例34.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括不大于10W/mK、或不大于8W/mK、或不大于7W/mK、或不大于6W/mK、或不大于5W/mK、或不大于4W/mK、或不大于2W/mK、或不大于1W/mK的平均热导率。
实施例35.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括至少0.5W/mK、或至少1W/mK、或至少2W/mK、或至少3W/mK、或至少4W/mK、或至少5W/mK、或至少6W/mK、或至少7W/mK、或至少8W/mK的平均热导率。
实施例36.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其进一步包括不大于200W/mk的热导率差ΔTC＝TC1-TC2，其中TC1是所述第一部分的平均热导率，TC2是所述第二部分的平均热导率，其中热导率差ΔTC不大于180W/mk、或不大于160W/mk、或不大于140W/mk、或不大于120W/mk、或不大于100W/mk、或不大于90W/mk、或不大于80W/mk、或不大于70W/mk、或不大于60W/mk、或不大于50W/mk、或不大于45W/mk、或不大于40W/mk、或不大于35W/mk、或不大于30W/mk、或不大于25W/mk、或不大于22W/mk、或不大于20W/mk。
实施例37.根据实施例1、2和3中任一项上述的耐火制品，其进一步包括至少12W/mK的热导率差ΔTC＝TC1-TC2，其中TC1是所述第一部分的平均热导率，TC2是所述第二部分的平均热导率，其中热导率差为至少13W/mK、或至少14W/mK、或至少15W/mK、或至少16W/mK、或至少17W/mK、或至少18W/mK、或至少20W/mK、或至少25W/mK、或至少30W/mK、或至少35W/mK、或至少40W/mK、或至少45W/mK、或至少50W/mK、或至少55W/mK、或至少60W/mK、或至少70W/mK、或至少80W/mK、或至少90W/mK、或至少100W/MK。
实施例38.根据实施例1、2和3中任一项实数的耐火制品，其进一步包括热膨胀系数差(ΔCTE＝CTE1-CTE2)，其中CTE1是第一部分的平均热膨胀系数，CTE2是第二部分的平均热膨胀系数，所述热膨胀系数差不大于5×10-6/℃、或不大于4.8×10-6/℃、或不大于4.6×10-6/℃、或不大于4.4×10-6/℃、或不大于4.2×10-6/℃、或不大于4×10-6/℃、或不大于3.8×10-6/℃、或不大于3.6×10-6/℃、或不大于3.4×10-6/℃、或不大于3.2×10-6/℃、或不大于3×10-6/℃、或不大于2.9×10-6/℃、或不大于2.8×10-6/℃、或不大于2.7×10-6/℃、或不大于2.6×10-6/℃、或不大于2.5×10-6/℃、或不大于2.4×10-6/℃、或不大于2.3×10-6/℃、或不大于2.2×10-6/℃、或不大于2.1×10-6/℃、或不大于2×10-6/℃、或不大于1.9×10-6/℃、或不大于1.8×10-6/℃、或不大于1.7×10-6/℃、或不大于1.6×10-6/℃、或不大于1.5×10-6/℃、或不大于1.4×10-6/℃、或不大于1.3×10-6/℃、或不大于1.2×10-6/℃、或不大于1.1×10-6/℃、或不大于1×10-6/℃、或不大于0.9×10-6/℃、或不大于0.8×10-6/℃、或不大于0.7×10-6/℃、或不大于0.6×10-6/℃、或不大于0.5×10-6/℃、或不大于0.4×10-6/℃、或不大于0.3×10-6/℃、或不大于0.2×10-6/℃、或不大于0.1×10-6/℃。
实施例39.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括多晶相，所述多晶相具有在至少1微米至不大于10毫米的范围内的平均微晶尺寸。
实施例40.根据实施例1和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括所述本体的总厚度的至少5％的平均厚度。
实施例41.根据实施例2和40中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括本体总厚度的至少6％、或至少7％、或至少8％、或至少9％、或至少10％、或至少15％、或至少20％、或至少25％、或至少30％、或至少35％、或至少40％、或至少50％、或至少55％、或至少60％的平均厚度。
实施例42.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括不大于本体总厚度的90％、或不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于％、或不大于10％的平均厚度。
实施例43.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括第一平均厚度(T1)，并且所述第二部分包括第二平均厚度(T2)，并且其中所述本体包括至少为0.1、或至少为0.2、或至少为0.3、或至少为0.4、或至少为0.5、或至少为0.6、或至少为0.7、或至少为0.8、或至少为0.9、或至少为1、或至少为1.1、或至少为1.2、或至少为1.3、或至少为1.4、或至少为1.5、或至少为1.6、或至少为1.7、或至少为1.8、或至少为1.9、或至少为2、或至少为2.2、或至少为2.5、或至少为2.7、或至少为3、或至少为3.2、或至少为3.5、或至少为4、或至少为5、或至少为6、或至少为7、或至少为8、或至少为9、或至少为10的厚度比Tr＝(T1/T2)。
实施例44.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括第一平均厚度(T1)，所述第二部分包括第二平均厚度(T2)，并且其中所述本体包括不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3的厚度比Tr＝(T1/T2)。
实施例45.根据实施例1和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括至少为1毫米的平均厚度。
实施例46.根据实施例2和45中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米的平均厚度。
实施例47.根据实施例2和45中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括不大于3米、或不大于2米、或不大于1米、或不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米的平均厚度。
实施例48.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分限定不大于所述本体的总外表面积的90％，或不大于80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％。
实施例49.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分限定了本体的总外表面积的至少1％、或至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％、或至少60％、或至少70％、或至少80％。
实施例50.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其进一步包括设置在所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分。
实施例51.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括氧化物和碳化物中的至少一种。
实施例52.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括氧化物和碳化物。
实施例53.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分至少包括由选自碳化硅(SiC)、氮化硅(Si3N4)、硅氧氮化物(Si2ON2)、二氧化硅(SiO2)、莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)、氧化铝(Al2O3)、硅铝氧氮化物(SiAlON)或它们的任意组合所组成的组的的材料的第一相。
实施例54.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括包含氮化物结合的碳化硅的第一相和包含莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)的第二相。
实施例55.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括第一含量(C1)(体积％)的第一相和第二含量(C2)(体积％)的第二相，并且其中所述第三相包括至少为0.1、或至少为0.2、或至少为0.3、或至少为0.4、或至少为0.5、或至少为0.6、或至少为0.7、或至少为0.8、或至少为0.9、或至少为1、或至少为1.1、或至少为1.2、或至少为1.3、或至少为1.4、或至少为1.5、或至少为1.6、或至少为1.7、或至少为1.8、或至少为1.9、或至少为2、或至少为2.2、或至少为2.5、或至少为2.7、或至少为3、或至少为3.2、或至少为3.5、或至少为4、或至少为5、或至少为6、或至少为7、或至少为8、或至少为9、或至少为10的含量比Cr＝(C1/C2)。
实施例56.根据实施例50的所述耐火制品，其中所述第三部分包括第一含量(C1)(体积％)的第一相和第二含量(C2)(体积％)的第二相，并且其中所述第三相包括不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3的含量比Cr＝(C1/C2)。
实施例57.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括不大于50W/mk、或不大于45W/mk、或不大于40W/mk、或不大于30W/mk、或不大于25W/mk、或不大于20W/mk、或不大于18W/mk、或不大于15W/mk的平均热导率。
实施例58.根据实施例50的所述耐火制品，其中所述第三部分包括至少1W/mK、或至少2W/mK、或至少3W/mK、或至少4W/mK、或至少5W/mK、或至少6W/mK、或至少7W/mK、或至少8W/mK、或至少10W/mK、或至少12W/mK、或至少14W/mK、或至少16W/mK、或至少18W/mK、或至少20W/mK、或至少25W/mK的平均热导率。
实施例59.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括第一相，所述第一相包括碳化硅，所述碳化硅具有在至少1微米至不大于10毫米的范围内的平均微晶尺寸。
实施例60.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括第二相，所述第二相包括氧化物，所述氧化物具有在至少1微米至不大于10毫米的范围内的平均微晶尺寸。
实施例61.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括本体总厚度的至少1％、或至少5％、或至少10％、或至少20％、或至少30％、或至少40％、或至少50％的平均厚度。
实施例62.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括不大于所述本体总厚度的90％、或不大于所述本体总厚度的80％、或不大于70％、或不大于60％、或不大于50％、或不大于40％、或不大于30％、或不大于20％、或不大于10％、或不大于5％的平均厚度。
实施例63.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括不大于1米、或不大于800毫米、或不大于500毫米、或不大于200毫米、或不大于100毫米、或不大于50毫米、或不大于20毫米、或不大于10毫米、或不大于1毫米、或不大于500微米、或不大于100微米的平均厚度。
实施例64.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第三部分包括至少1微米、或至少10微米、或至少20微米、或至少30微米、或至少50微米、或至少100微米、或至少200微米、或至少500微米、或至少1毫米、或至少5毫米、或至少10毫米、或至少25毫米、或至少50毫米、或至少100毫米、或至少200毫米、或至少500毫米的平均厚度。
实施例65.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第一部分包括第一平均厚度(T1)，并且所述第三部分包括第三平均厚度(T3)，并且其中所述主体包括至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10的第二厚度比2nd Tr＝(T1/T3)。
实施例66.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第一部分包括第一平均厚度(T1)，并且所述第三部分包括第三平均厚度(T3)，并且其中所述本体包括不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3的第二厚度比2ndTr＝(T1/T3)。
实施例67.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第二部分包括第二平均厚度(T2)，并且所述第三部分包括第三平均厚度(T3)，并且其中所述本体包括至少为0.1、或至少为0.2、或至少为0.3、或至少为0.4、或至少为0.5、或至少为0.6、或至少为0.7、或至少为0.8、或至少0.9、或至少1、或至少1.1、或至少1.2、或至少1.3、或至少1.4、或至少1.5、或至少1.6、或至少1.7、或至少1.8、或至少1.9、或至少2、或至少2.2、或至少2.5、或至少2.7、或至少3、或至少3.2、或至少3.5、或至少4、或至少5、或至少6、或至少7、或至少8、或至少9、或至少10的第三厚度比3rd Tr＝(T2/T3)。
实施例68.根据实施例50所述的耐火制品，其中所述第二部分包括第二平均厚度(T2)，并且所述第三部分包括第三平均厚度(T3)，并且其中所述本体包括不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6、或不大于5、或不大于4、或不大于3、或不大于2.5、或不大于2、或不大于1.8、或不大于1.5、或不大于1.2、或不大于1、或不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或不大于0.4、或不大于0.3的第三厚度比3rdTr＝(T2/T3)。
实施例69.根据实施例2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述本体包括不大于400℃的平均壳体温度。
实施例70.根据实施例1和69中任一项所述的耐火制品，其中所述本体包括不大于395℃、或不大于390℃、或不大于385℃、或不大于380℃、或不大于375℃、或不大于370℃、或不大于365℃、或不大于360℃、或不大于355℃、或不大于350℃、或不大于345℃、或不大于340℃、或不大于335℃、或不大于330℃、或不大于325℃的平均壳体温度。
实施例71.根据实施例1和69中任一项所述的耐火制品，其中所述本体包括至少100℃、或至少150℃、或至少200℃、或至少250℃的平均壳体温度。
实施例72.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述本体是炉壁的一部分。
实施例73.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述本体进一步包括延伸通过所述本体的中心开口。
实施例74.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述本体进一步包括从所述本体的主表面延伸的环形唇部。
实施例75.一种包括实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品的炉。
实施例76.一种系统，所述系统包括：
一种炉，其包括限定用于加热材料的容积的炉壁，其中所述炉壁包括至少一种耐火材料，所述耐火材料包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括氧化物；
所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少为10W/mK的热导率差；以及
不大于400℃的平均壳体温度。
实施例77.一种形成耐火制品的方法，所述方法包括：
将第一材料放入生产工具中；
将第二材料放入所述生产工具中；
形成具有包括所述第一材料的第一部分和包括所述第二材料的第二部分的坯体；以及
由所述坯体形成耐火制品，其中所述耐火本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括氧化物。
实施例78.根据实施例77所述的方法，其中将所述第一材料放入所述生产工具中包括将所述第一材料沉积到所述生产工具中的空腔中，并且其中将所述第二材料放入所述生产工具中包括将所述第二材料沉积到所述第一材料上到所述生产工具的空腔中。
实施例79.根据实施例77所述的方法，其中所述第一材料是一种干粉混合物。
实施例80.根据实施例77所述的方法，其中所述第一材料是包括包含在液体载体中的颗粒材料的湿混合物。
实施例81.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料是一种干粉混合物。
实施例82.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料是湿混合物，所述湿混合物包括包含在液体载体中的颗粒材料。
实施例83.根据实施例77所述的方法，其中所述第一材料包括选自碳化硅(SiC)、金属硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、或它们的任意组合所组成的组的至少一种材料。
实施例84.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料包括氧化物。
实施例85.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料包括氧化铝。
实施例86.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料包括二氧化硅。
实施例87.根据实施例77所述的方法，其中所述第二材料包括铝硅酸盐。
实施例88.根据实施例77所述的方法，其中所述过程进一步包括将第三材料放入所述生产工具中，其中所述第三材料设置在所述第一材料与所述第二材料之间。
实施例89.根据实施例88所述的方法，其中所述第三材料是干粉混合物。
实施例90.根据实施例88所述的方法，其中所述第三材料是湿混合物，所述湿混合物包括包含在液体载体中的颗粒材料。
实施例91.根据实施例88所述的方法，其中所述第三材料包括所述第一材料与所述第二材料的混合物。
实施例92.根据实施例77所述的方法，其中形成所述坯体包括选自模塑、铸造、压制、干燥、冷却、加热、辐照、增材制造、或它们的任意组合所组成的组的至少一种过程。
实施例93.根据实施例88所述的方法，其中形成所述坯体和所述耐火制品是在单一过程容器中以单一形成过程完成的。
实施例94.根据实施例77所述的方法，其中形成所述耐火制品包括在至少1200℃至不大于2000℃的范围内的烧制温度下烧制坯体。
实施例95.根据实施例77所述的方法，其中形成所述耐火制品包括在选自惰性、氧化性、还原性、或富氮气氛条件、或它们的任意组合所组成的组的至少一种气氛条件下烧制所述坯体。
实施例96.根据实施例77所述的方法，其中形成所述耐火制品包括共同烧制所述第一部分和第二部分。
实施例97.根据实施例77所述的方法，其中形成所述耐火制品包括在所述第一部分与所述第二部分之间形成扩散区，所述扩散区由烧结期间来自所述第一部分和第二部分的物质的相互扩散限定，其中所述扩散区限定所述本体的第三部分。
实施例98.根据实施例1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二外表面包括至少一个安装元件。
实施例99.根据实施例98所述的耐火制品，其中所述至少一个安装元件包括突起、凹槽、狭槽、夹具、紧固件或它们的任意组合中的至少一个。
实施例100.根据实施例98所述的耐火制品，其中所述至少一个安装元件与本体成一体。
实施例101.根据实施例98所述的耐火制品，其中所述至少一个安装元件是互补安装组件的一部分，所述互补安装组件包括所述本体的所述至少一个安装元件和炉壁的安装元件。
实施例102.根据实施例98所述的耐火制品，其中所述本体包括在所述第二外表面上彼此间隔开的多个安装元件。
实施例103.根据实施例102所述的耐火制品，其中所述多个安装元件围绕接合所述本体的第二外表面和外侧面的周缘间隔开。
实例
实例1
用以下比例的粉末成分制成第一干粉混合物：84.2％黑碳化硅；0.5％碳化硼；9.0％金属硅；6.0％硅灰；0.2％石灰石。黑碳化硅粉末可从Saint Gobain公司获得。至少约90％的黑碳化硅粉末颗粒的尺寸在约50微米至约5毫米的范围内。
将甲基纤维素在水中的有机粘合剂溶液加入到第一粉末混合物中，同时在高强度混合器中混合，直到获得基本均匀的质量。加入的有机粘合剂溶液的量足以使混合物具有可塑性。粘合剂是暂时的，因为它在干燥和烧制步骤中被部分或完全消除。
然后将混合的第一材料放入模具的空腔中，并在加压冲压下压实。
从Washington Mills获得第二材料，其主要组分为莫来石粉末。第二粉末的平均粒径约为0.38毫米。将氧化铝和粘土粉末加入到混合物中，得到79％的氧化铝和20％的二氧化硅的最终组成。将有机粘合剂混合物和水加入到粉末中，同时在高强度混合器中混合，直到获得基本均匀的质量。
形成第三材料，所述第三材料包括第一材料和第二材料以1∶1的比例(即50重量％的第一材料和50重量％的第二材料)的混合物。
将第三材料沉积到第一材料上的模具空腔中，并以与第一材料相同的方式压实。将第二材料沉积到模具的空腔中到第三材料上，并以与第一和第三材料相同的方式压实。结果是包括设置在第一材料与第二材料之间的第一材料、第二材料和第三材料的组合的坯体。将坯体从模具中取出，在烧制前于93℃下干燥以去除水分。
然后将干燥的坯体放入窑中烧制。烧制是在氮气气氛(＞99％的氮气)中进行的，峰值温度为1430℃。在氮气气氛中进行充分的烧制后，将气氛改变为氧化性气氛。
图6包括实例1的耐火制品的透视图图像。所述耐火制品包括第一部分601，所述第一部分由氧氮化硅结合的碳化硅组成，包括18重量％的氧氮化硅和80重量％的碳化硅。本体的总平均厚度约为28.5厘米，第一部分601的平均厚度约为16厘米。第一部分601在1200℃时的热导率约为19.2W/mK，在达到1500℃时的热膨胀系数约为5×10-6/℃。碳化硅的第一相包括平均晶粒尺寸约为0.23毫米的晶体。
第二部分602主要由莫来石组成。第二部分602的平均厚度约为11厘米。第二部分602在1200℃时的热导率约为1.73W/mK，在达到1500℃时的热膨胀系数约为4.6×10-6/℃。莫来石包括平均晶粒尺寸约为0.38毫米的微晶。外表面607完全由第二部分602制成。
第三部分603由相对含量为1∶1的氧氮化物结合的碳化硅和莫来石的混合物组成。第三部分603的平均厚度约为1.3厘米。第三部分603的热膨胀系数约为4.8×10-6/℃。莫来石包括平均晶粒尺寸约为0.38毫米的微晶。碳化硅相包括平均晶粒尺寸约为0.23毫米的微晶。第三部分603设置在第一部分601和第二部分602之间并邻接第一部分601和第二部分602。第三部分603与外表面605和607间隔开。
本发明的实施例代表了与现有技术的不同之处。通过利用本文实施例的一个或多个特征，对本文实施例的耐火制品的测试显示出显著的和意想不到的性能。值得注意的是，在不期望被某一特定理论束缚的情况下，应注意到，与传统的耐火材料制品相比，本文实施例中的耐火材料制品的某些特征有利于改善热性能(例如，抗热震性、热导率等)和机械性能(例如，通过限制增长和翘曲来证明的尺寸稳定性)的结合。
需注意，并非所有上述一般说明或实例中的行为都是必需的，可能不一定需要具体行为的一部分，并且除描述的那些行为外，还可执行一个或多个进一步的行为。此外，所列行为的次序不一定是执行它们的次序。
上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。另外，本领域技术人员将理解，包括模拟电路的一些实施例可以类似地使用数字电路来实现，反之亦然。
本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被认为是说明性的而不是限制性的。上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。
提供本公开的摘要以符合专利法，并且以其将不被用于解释或限制权利要求的范围或含义的理解来提交。此外，在附图的上述具体实施方式中，出于简化本公开的目的，可以将各种特征组合在一起或在单个实施例中描述。本公开不应理解为体现这样的意图：受权利要求书保护的实施例要求比每项权利要求中所明确列举的更多的特征。而是，如以下权利要求所反映的，发明主题可涉及少于本发明所公开的实施例的任一者的所有特征。因此，将随附权利要求并入到附图的具体实施方式中，其中每项权利要求如单独要求保护的主题那样独立存在。

Claims (15)

1.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括氧化物；
所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少为10W/mK的热导率差(ΔTC)；以及
不大于400℃的平均壳体温度。
2.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分并且具有占所述本体的总厚度的至少5％的平均厚度，其中所述第二部分包括氧化物；以及
所述第一外表面与所述第二外表面之间的至少为10W/mK的热导率差。
3.一种耐火制品，所述耐火制品包括：
本体，所述本体包括：
第一部分，所述第一部分限定所述本体的第一外表面的至少一部分，其中所述第一部分包括碳化物；
第二部分，所述第二部分限定所述本体的与所述第一外表面相对的第二外表面的至少一部分，其中所述第二部分包括大部分含量(体积％)的多晶氧化物材料；以及
所述第一外表面与所述第二外表面之间在300K时至少为10W/mK的热导率差。
4.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括碳化硅。
5.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括选自氧、氮、其化合物或它们的任意组合所组成的组的至少一种材料。
6.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括：包含碳化硅的初生相，以及包括含氮组合物的二次相。
7.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括氮化物结合的碳化硅。
8.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括氧氮化物结合的碳化硅。
9.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第一部分包括至少10W/mK且不大于200W/mK的平均热导率。
10.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括不大于10W/mK的平均热导率。
11.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括氧化铝和二氧化硅。
12.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二部分包括多晶莫来石(3Al2O3-2SiO2或2Al2O3-SiO2)。
13.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其进一步包括不大于5×10-6/℃的热膨胀系数差(ΔCTE＝CTE1-CTE2)，其中CTE1是所述第一部分的平均热膨胀系数且CTE2是所述第二部分的平均热膨胀系数。
14.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其进一步包括设置在所述第一部分与所述第二部分之间的第三部分，其中所述第三部分包括氧化物和碳化物中的至少一种。
15.根据权利要求1、2和3中任一项所述的耐火制品，其中所述第二外表面包括与所述本体一体制成的至少一个安装元件。
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