JP2005200295A - ガラス製造装置に用いられる耐クリープ性耐火材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐クリープ性を有するジルコン耐火材料の組成物は、主成分としてZrSiO4を98.75〜99.68重量%含有し、副成分としてZrO2を0.01〜0.15重量%、TiO2を0.23〜0.50重量%、およびFe2O3を0.08〜0.60重量%を含有する。
【選択図】なし
Description
最初に全ての試料をスラリーとして調製した。この実験段階について、プロセスは、ナルゲン(Nalgene)ボトル中に小さなバッチを調製する工程を含んだ。バッチ材料は、30%から15%に及ぶ水と共に、表3のリストからの70%から85%に及ぶ酸化物固形物を含んだ。最初に、ボトルに水を加え、次いで、酸化物粉末を量の降順で加えた。次いで、有機物(例えば、結合剤と分散剤)を加えた。結合剤(例えば、Carbowax PEG8000)はバッチの水中に溶解し、分散剤(例えば、Darvan C)は、流体混合物を製造するために水による粉末の湿潤を助ける。
ナルゲンボトルを小さなロールミル上に配置し、一晩または15から18時間に亘り転がせた。これは、添加剤のジルコンとの良好な均質な混合物を確実にするのに必要であった。一般に、いくつかの粉砕媒質が任意の凝集塊を破壊するのに必要であるが、これらの実験に使用されている粉末については、その必要はないようであった。
スラリーは、Niro Mobil Minor噴霧乾燥機を用いて乾燥させた。スラリーの固形物が沈降するのを防ぐために、スラリー容器を、容器の底部の近くに支柱を位置させる軸に支柱形状の羽根を有するLightninミキサの下に配置し、スラリーを連続的に混合した。スラリーを、蠕動ポンプを用いて、噴霧乾燥機のノズルに汲み上げた。噴霧ノズルは、スラリーが中央の供給管を通過するように構成された二つの流体ノズルであり、供給管の周りには空気を噴霧する同心環があった。この空気が、スラリーを小さな液滴に分裂させ、次いで、液滴が、予熱された流入空気を用いて乾燥機のチャンバ内で乾燥された。大きなバッチについては、回転ノズルまたはホイールを備えた大型乾燥機を用いても差し支えない。これらの乾燥した顆粒は、収集のために底部に沈降させた。各試料に設定した基本的な噴霧乾燥パラメータは、以下の表4に示した範囲に入った。
加圧成形前に、噴霧乾燥させた顆粒を篩にかけて、噴霧乾燥プロセスから収集されたであろう任意の大きな凝集塊を除去した。成形型セットは、顆粒状粉末を保持したゴム製バッグの周りに流体を流動させることができる有孔金属缶からなっていた。このバッグはネオプレンから製造された。バッグは、開口端に位置する栓を有し、ここで、成形型が充填された。栓は、静水圧加圧成形の前に空気を排気できる注ぎ口を有した。バッグを充填するために、中にバッグが挿入された缶を、振動テーブル上に配置し、粉末をゆっくりと連続して注ぎ入れた。所望のレベルまで充填したときに、栓を挿入し、空気を真空ポンプで排気し、排気管を密封した。次いで、成形型を静水圧プレス中に挿入した。
全ての試料を研究所のガス焼成ビックリー(Bickley)炉内で焼成した。試料を、第二の上昇した炉床上に配置し、良好な温度均一性を与えた。試料を適所に配置する前に、ジルコン・グログの層を炉床に配置して、試料を平らに載置した。ジルコンの焼成スケジュールは、試料のサイズに応じて、長くても短くても差し支えない。現行の試料は、直径が1から3インチ(約2.5から7.5cm)であり、長さが5から18インチ(約12.5から45cm)であった。これらのサイズについて、図4に示したスケジュールは、1580℃の最高温度で使用した。ジルコン耐火材料の試料または片が大きくなると、図4に示したものよりも長い焼成スケジュールが必要になるであろうと考えられる。
噴霧乾燥に適したスラリーを開発するためだけに使用した。
この試料は、全体に渡って均一であるが、非常に多孔質のようであった。この物体を緻密なスポンジのように見せる細孔は、全体に渡って連続していたようであった。低倍率では元の噴霧乾燥した顆粒の形跡はわずかしかなかった。緻密な材料の塊があったが、結合は、多くの点接触があり、一般に不十分であった。評価:−3、従来の組成物よりもずっと悪かった。
この試料は、噴霧乾燥されない不十分なスラリーの性質のために加工しなかった。
この試料は非常に多孔質であり、細孔サイズが広い範囲にあった。細孔は、多孔度から予測されたように、非常に開いているようであった。固形物領域は、元の顆粒のパターンを示した。緻密な領域があり、おそらく、元の噴霧乾燥した顆粒が位置した所であった。これらは、互いに強力に結合していなかった。評価:−4、従来の組成物よりもずっと悪かった。
この試料はかなり緻密なようであったが、非常に均一ではなかった。細孔には大きなものと小さなものがあり、それらの多くが相互に連結しており、潜在的に弱い区域を示していた。元の噴霧乾燥した顆粒の形跡はほとんどなかった。連続した結合がある程度あったが、それらは均一ではなく、あるものは、大きな良好に結合した領域というよりもむしろ、小さな接触区域であった。この構造は、高密度のために、良好なクリープ特性を示すかもしれないが、結合と細孔の分布のために予測できたほど良好ではないかもしれない。評価:−1、従来の組成物に近いが、結合は、あるべきほど良好ではなかった。
良好な細孔分布を有するこの試料においては、均一性は良好であったが、ある程度塊があった。元の顆粒のかすかな残りがいくつか見られた。結合は全体に渡って強力なようであった。細孔は、ある程度は開放されており、ある程度は離れているようであった。一般に、細孔は、標準的な物体についてよりも粗いようであったが、良好に連続的に結合しているようであった。評価:+1、密度が低く、多孔度が高くても、標準的な物体よりもわずかに良好であった。
この試料は、良好に分布した均一な細孔構造を有したが、細孔は一般に、標準的な物体のものよりも大きかった。一般に、試料は、いくつかの離れた細孔を有するようであり、連結や結合の多くを示す領域はあまりなかった。元の噴霧乾燥した顆粒の形跡がある程度あった。これは緻密な区域間の良好な結合に影響しなかつた。残りのガラス質相は、隔離したポケット内にあるようであった。わずかに大きい細孔と元の顆粒を示す緻密な区域にもかかわらず、この試料は均一であり、良好に結合していた。評価:+2、主により均一な細孔構造と良好な結合のために、標準的な物体よりも良好であった。
この試料は、全体に渡って良好に均一な細孔分布を有し、多くが小さな細孔であったが、大きな細孔もいくつか存在した。大きな細孔間はある程度連結されていたが、そのほとんどが、顆粒の輪郭はそれほどはっきりしていなかったが、元の顆粒であったものに沿っていた。ガラス質相はほんのわずかしか存在せず、これは、おそらく、ガラス中のシリカと反応してより多くのジルコンを形成する傾向にあるバッチ中のジルコニアの添加のためであろう。固形物区域は、物体の全体に渡って良好な結合を示した。全体の構造は、大きな細孔がいくつか存在しても良好に見えた。評価:+2、この物体は標準的な物体よりも良好であり、構造の結合が良好である。
この試料は、多くの小さな細孔といくつかの大きな細孔の混合を示した。元の顆粒の輪郭が容易に見えた。元の顆粒全体に渡って小さな結合がたくさん形成されており、良好に結合した区域においてはほとんどなかった。これは、細孔の多くが開放しており、全体の結合はおそらく不十分であるか弱いことを示した。ガラス質相はほとんどが、大きな緻密な区域内のポケット内にあるようであった。多くの結合は、隣接する顆粒の表面上のジルコン粒子間の点接触よりも多そうではなかった。評価:−2、高密度は良好に思われたが、微小構造は、標準的な物体のものと比較して不十分に見えた。
この試料は、閉じているであろう多くの小さな細孔と、場所によっては相互連結していた大きな細孔の混ざった多孔性を有した。元の噴霧乾燥した顆粒の輪郭が残っており、大きな細孔がこれらの顆粒の間にあった。緻密な区域(元の顆粒)内の結合は、元の顆粒間の良好な結合のために強力なようであった。ガラス質相はほとんど存在しないようであった。多くの小さな細孔があった場合、結合は、点接触で小さいようであった。全体的に、物体は、標準的な試料ほど均一ではなく、クリープ試験においてわずかに悪い点があったかもしれない。評価:−1、この物体は、標準的な物体に近いクリープ結果を示したが、結合はそれほど良好ではなかった。
この試料の細孔構造は、非常に海綿状のようであった。噴霧乾燥した顆粒が容易に分かった。顆粒は、他の試料中に見られたほど緻密ではなかった。顆粒間の結合は、ほとんどの区域において不十分であった。より高い倍率で、顆粒内の個々の粒子は容易に判別され、不十分な緻密化であることを示した。この物体は、クリープ試験において良好に機能しないであろう。評価:−3、この物体は、標準的な試料と比較して、非常に不十分であると評価される。
この物体は、Carbowax結合剤が2%までうまく減少できるか否かを見るために用いた。この物体において、良好な結合の区域があったが、不十分な結合と広範囲に亘る多孔性の他の区域もあった。不十分に結合した区域において、接触地点で小さな結合しかないようであったが、開いた多孔性が多かった。一般に、この物体は、標準的な物体と比較したときに、不十分であった。評価:−2、この物体の細孔分布は好ましくなく、全体の結合は十分ではなかった。
この物体中の多孔性は、高いけれども、かなり良好に分布していた。元の顆粒の境界を識別するように見えた大きな細孔がいくつかあった。また、相互連結した細孔の大きな区域があった。緻密な区域間の結合は、小さな接触であるが均一な傾向にあった。構造は全体に均一ではなく、著しく微細な多孔性の区域があった。評価:−1、この試料の構造は、標準的な試料に近かったが、より均一な緻密化が必要であった。
この試料は多孔性を示し、そのいくつかが標準的な物体の細孔よりも大きかった。細孔は良好に分布していたようであった。元の噴霧乾燥した顆粒のいくつが見えたが、ほとんどは消えていた。緻密な区域間の結合は良好のようであったが、狭い接触点の結合がわずかにあった。大きな細孔がいくつかあったが、それらは、物体内で連結したり並んだりして物体を弱くするようではなかった。ガラス質相は小さく離れていたようであった。評価:+1、微小構造は、一般に、標準的な物体と同じかそれより良好のようであった。
この物体は、かなり良好に分布した多孔性を有し、細孔サイズは一般に、標準的な物体のものよりもわずかに大きかった。大きな細孔がまばらに存在した。構造の緻密な部分は全体に渡って非常に良好に結合していた。明らかな元の顆粒表面は少量しか残っていなかった。残留したガラス質相は小さく離れていたようであった。全体の結合は、標準的な物体におけるよりも良好のようであった。評価:+2、良好な結合は、この物体が標準的な物体よりも良好な耐クリープ性を示すはずであることを示唆した。
この試料は、微小構造から明らかなより多い多孔性を有し、一般に標準的な物体における細孔よりも大きい細孔を有した。この試料は開いた細孔構造を有するようであったが、細孔が密集した区域はないようであった。物体全体に渡って良好な連続した結合があるようであった。噴霧乾燥した顆粒の残留した形跡はわずかしかなかった。ガラス質相は最小であり、かなり離れていた。一般に、弱い地帯はなかった。低密度が、クリープに影響を与える唯一の事項であったが、おそらく良好な結合がこれを補償した。少ないFe2O3が、低密度と高多孔度の原因であったと考えられる。評価:+1、この物体は、標準的な物体よりも良好なクリープ性能を有するはずである。
この物体は非常に均一であり、ほとんどの細孔が標準的な物体と同様にかなり小さく、少ししか大きな細孔がない。噴霧乾燥した粒子の残りの兆候はほとんどなかった。多いジルコニアが、焼結を制御して、より均一な構造を生じたのであろう。材料は全体に渡って非常に良好に結合していた。わずかな量のガラス質相が存在し、これは離れていたようであった。この微小構造は、標準的な物体よりもずっとより均一であった。評価:+4、この物体は良好なクリープ結果を示すはずである。
この物体は、高レベルのFe2O3のために、非常に緻密であった。しかしながら、これはおそらく、高温で高レベルのガラス質相を生成し、したがって、大きな細孔が形成された。細孔は、ほとんどが閉じているようであり、均一に分布していた。緻密な区域が一緒になり、構造体の全体に渡って非常に良好に結合した区域を形成した。元の噴霧乾燥した顆粒の兆候はほとんどなかった。細孔のいくつかの骨張った構造は、接触し、互いに結合したが、間に不規則な細孔を残した元のジルコン粒子のためのようであった。全体に、これは、非常に強力に結合した物体に見えた。評価:+3、この物体は、良好なクリープ性を示すはずである。
この物体は非常に不均一な多孔性を有し、大きな開いた多孔性であった。細孔は、一般に、標準的な物体におけるよりも大きかった。伸長された/細長い細孔がいくつかと細孔の群集がいくつかあった。元の噴霧乾燥した顆粒の輪郭は非常に明確であった。結合は不均一であり、隣接した粒子への結合がむしろ不十分であった緻密な区域があった。ガラス質相は、ZrO2の添加のために限られており、緻密な区域内のポケット内に位置していた。一般に、高多孔度、その分布および全体に渡る弱い結合のために、これは弱い物体であり、おそらく、耐クリープ性は良好ではないであろう。評価:−2、良好な候補となる組成物ではない。
この物体は、不均一な分布と大きな細孔の高い多孔度を有した。細孔の多くは、おそらくクリープに悪影響を及ぼすように相互連結されていた。細孔分布のために、元の噴霧乾燥した顆粒の残りの多くを抽出するのは難しかった。結合は不十分であり、良好に結合した区域はほんのわずかしか存在しなかった。高レベルのZrO2は、結合の成長を阻害したようであった。わずかに明るい地点が存在し、これらは、おそらくガラス質相中のシリカと反応しなかった残留ジルコンであった。残りのガラス質材料は、緻密な区域中の離れた小さなポケットとして現れた。評価:−3、この物体は、おそらく高いクリープ結果を示すであろう。
この試料は、不均一に分布した高い多孔度を有し、いくつかの細孔が大きかった。緻密な区域には著しい焼結および結合の形成が見られたが、相互連結した細孔は、良好な連続結合を分断したようであった。元の噴霧乾燥した顆粒の残りはほとんどが、細孔分布により隠れたかまたは消失した。ガラスはほとんど残らなかったが、残ったものは、離れたポケット内にあるようであった。評価:−2、この物体は良好な候補ではない。
この試料は非常に高い多孔度を有した。細孔は、標準的な物体におけるよりも大きく、そのような低密度に予測されるように縦横に相互連結されていた。緻密化されていたが、離れた区域においてであった。これらの区域は、それらの隣接区域には良好に結合していなかった。ガラス質相は粒子の境界に見られ、多くがそこにあるようであった。この物体はおそらく高いクリープレベルを示すであろう。評価:−3、この物体のクリープ速度は高すぎて候補にはならないであろう。
これらの試料は全て、41と同じものとして記載できる。これらの試料のいずれにおいても、焼成後にグログの存在は明らかではなかった。評価:−3。
この物体は、バッチ41からのものであるが、41の試料よりもずっと大きな試料であった。この組成は、標準体とほぼ同じであった。これは、非常に多孔質であり、全体に渡って非常に不均一である広い範囲の細孔サイズを有していた。細孔の集塊と筋があり、これらは構造を弱くし得る。元の噴霧乾燥した顆粒のいつかが目視で観察された。結合は、よく発達し連続であるようには見えなかった。多くの結合は、粒子間の小さな接触よりも大きくはなかった。ガラス質相があったが、主に離れていた。細孔構造は、物体の全体に渡って非常に開いていた。評価:−2、この試料は、標準的な物体よりもずっと悪く、おそらく、クリープ試験において非常に不十分となるであろう。
この試料は良好な密度および多孔度を有した。細孔は、標準的な物体におけるよりもわずかに大きかったが、均一に分布していた。結合は、いくつかの接触点と緻密な区域間の大きな結合との混合であった。結合強度に影響し得る高多孔度の大きな区域はないようであった。少量のガラスが存在したが、離れたポケット内にあった。元の噴霧乾燥した顆粒はもはや、この物体においては明白ではなかった。全体の構造は、標準体よりもわずかに良いように見えた。評価:+1.5、この試料は、見込みがあり、おそらくクリープ試験において良好であろう。
この試料は、標準的な試料よりも大きい密度を有したが、高い多孔度も有した。細孔はサイズが大きく、密度に関するこの高い多孔度は、それらは良好に連結されているが、より小さな細孔を有する標準的な試料はおそらく、多孔度試験においては見られなかった多くの閉じた細孔を有していたことを示す。この物体の緻密な区域は、よく発達しており、互いに良好に結合していた。まばらに大きな細孔があったが、細孔は弱い区域を形成するような様式では連結されていなかった。元の噴霧乾燥した顆粒、焼成された材料においては明白ではなかった。少量のガラスがあったが、ポケット内に隔離され、粒子の境界にはなかった。評価:+3、多孔性のサイズは大きく、細孔は極めて相互連結されていたが、全体に渡る良好な結合は、この試料に良好なクリープ結果を与えるはずである。
この試料は、均一な細孔サイズおよび分布と共に、良好な密度を有した。わずかに大きな細孔があったが、細孔の集塊にその多くを含まなかった。結合は強力なようであり、弱い点接触結合はわずかしかなかった。ガラス質相は良好に隔離されているようであった。評価:+2.5、良好な結合と共に密度と多孔度が良好であり、この物体は標準的な物体よりも良好なクリープを示すはずである。
この試料は良好に分布した多孔性を有したが、大きなものではなかったが細孔の集塊がいくつかあった。大きな細孔は全くなかったようである。結合は良好なようであり、いくつかの区域が、点接触結合のために少ない結合を示した。大きな弱い区域を示すものはなかった。Siが多いガラス質相があるかもしれない。全体に、構造は標準体と同じくらいに見えたが、密度が高かった。評価:+1、この物体は、標準的な物体と同じ位のクリープを有するはずである。
この試料は良好な密度を有し、多孔性のほとんどが良好に分布されていた。大きな細孔はわずかしかなかったが、それらは分布しており、集塊となっていなかった。結合は全体に渡って良好であり、ほとんど固形物の結合であり、点接触はわずかしかなかった。ガラス質相は隔離されていた。元の顆粒の兆候はほとんど全くなかった。評価:+2.5、良好な密度、良好な結合、良好に機能するはずである。
この試料は、暗いコアを示し、表面近くが明るかった。これは試料37Aと似ており、両方とも0.60%のFe2O3を有し、これはおそらく、試料中の鉄の還元によるものであろう。明るい区域と暗い区域の両方は、均一な細孔分布を有し、細孔の集塊は全く有さなかった。結合は強力なようであり、小さな接触点結合はわずかしかなかった。試料はより研磨されていなかったので、ガラス質材料を評価することは難しかった。しかしながら、EDXから、それは最小であるようであった。高密度、良好な結合および高い弾性率により、これは良好な試料のようであった。明るい区域と暗い区域の両方は同じに見えた。評価:+3、この試料はクリープ試験においてよいはずである。
この試料は、この時点までに見られた最高の密度を有した。細孔は小さく、測定した多孔度から、大部分は隔離されていた。この試料は、より大きな円柱サイズとして加圧成形された。この試料は0.60%のFe2O3も含有していた。その結果、外側部分は、鉄のために薄い淡黄色または黄褐色であり、一方で、中心は濃かった。このことは、鉄とおそらくは、チタニアが焼成中に部分還元され、開いた細孔構造がないために、冷却の際に容易には再酸化されなかったことを示している。しかしながら、微小構造は、両方の区域において良好に結合していた。クリープに影響しないほど良好に隔てられたガラス質相の小さなポケットがあるようであった。良好に酸化し続けるより遅い焼成スケジュールが濃い内部を薄くするのに役立つはずである。還元された中央を割り引いても、微小構造がうまく形成されたようである。評価:+3.5、この試料は標準体よりもずっと良好であった。良好なクリープ結果を生じるはずである。
この試料は、細孔サイズと分布においてかなり均一なようであり、まばらに大きな細孔があっただけである。この構造体は、最小の小さな接触結合により非常に良好に結合していた。多孔度は、初期試料35におけるよりも低く、それは両者が噴霧乾燥した顆粒の同じバッチから加圧成形されたにもかかわらずである。これらの二者の一つの違いは、成形型を装填したときにより均一な充填を助けるように振動テーブルを使用したことである。元の噴霧乾燥した顆粒の残りの外観はほとんど見られなかった。ガラス質相はわずかしか存在せず、隔てられたいた。評価:+3、この物体は、試料35および標準的な試料よりも良好なクリープ性能を有するはずである。
この試料は、この時点までに製造された最も緻密な試料の一つである。非常に低い多孔度を有し、これはほとんどが微細で均一に分布していた。全体に渡る結合は良好に結合した区域からなり、点接触結合は非常にわずかしかなかった。細孔の集塊が過剰な区域はなかった。初期の試料と異なる一つの特徴は、中央の色が、表面に近い材料と比較して濃かったことである。これは、不完全な結合剤の燃え尽きのため、粉末のより緻密な圧密のため、またはより低い多孔度のためにわずかに還元され、材料が最高焼成温度から冷却されたときに再酸化できないためであったかもしれない。これを補償するために、より遅い焼成スケジュールを用いて、結合剤が燃え尽き、最高温度からの冷却の際に再酸化する時間を見越すことができるであろう。このことは性能に影響を与えないはずである。隔てられたポケット内に位置するガラス質相は非常にわずかしかなかった。評価:+4.5、この試料は、これまでに見られた最高の微小構造および結合を有した。この試料は、その密度と高い弾性率のために、非常に低いクリープ速度を示すはずである。
この試料は非常に多孔性であり、最高構造は全体に渡って開いていたが、均一であった。良好な結合もあったが、多孔度が高く、広範囲に亘り弱い点接触の結合があった。微小構造は海綿状に見えた。元の噴霧乾燥した顆粒の著しい兆候があった。良好な結合の形成を妨げたようである、顆粒が接触する場所にガラス質相がある程度あった。評価:−1、この試料の微小構造は、非常に良好とは考えられなかったが、連続で均一な結合は、標準体に近いクリープを生じるかもしれない。
この試料は、標準体と等しいが、大きな試料43Lよりも小さな密度を有した。細孔は標準体におけるよりも大きく、著しく集塊があった。結合が良好な区域があったが、ある区域では小さかった。不均一な細孔構造により、細孔の集塊がある弱い結合が生じた。この兆候は、大きな静水圧加圧成形により、より小さな加圧成形よりも、焼成後により均一な構造が得られることを示すようであった。評価:+2、この物体は、標準体よりも良好であるが、おそらく試料43Lほどは良好ではないクリープ結果を示し得るであろう。
この試料は、それほど均一に分布していない細孔を有した。ある程度の集塊があった。結合は、連続であったけれども、他のいくつかの物体におけるほど強力ではないようであった。結合区域は小さかった。そうであっても、標準的な試料よりも良好に結合していたようであった。多くの区域は、著しい点接触結合を有した。評価:+1、標準的な試料に等しい能力を有した。
この試料は、細孔分布から良好であるようであった。全体に渡って均一であり、大きな細孔はなかったが、サイズの差はあった。また、著しくガラスがあるようであった。ガラスは、構造体全体に渡ってポケット内にほとんどが隔てられていたが、緻密化プロセスを妨げたかもしれない。多くの点接触結合が明らかであった。評価:+1、良好で均一な微小構造であったが、おそらく、標準的な試料と等しいか、わずかに良好であった。
この試料は均一な細孔分布を示し、限られたサイズの集塊はほとんどなかった。大きな細孔は見られなかった。結合は非常に強力に見えたが、点接触結合はほとんどなかった。細孔は、標準的な試料よりもわずかに大きかったが、集塊中において相互結合されていなかった。ガラスは隔てられていた。評価:+2.5、標準的な試料よりもうまくいくはずである。
この試料は、非常に均一な構造を有した。細孔は、標準的な試料におけるよりもわずかに大きかった。それらの細孔は、弱い区域をもたらす集塊は全く示さなかった。結合が良好に形成され、点接触はわずかしかなかった。わずかにガラス質相があったようであるが、隔てられた区域にあり、構造に影響しなかった。評価:+3.5、全体的な構造は、標準的な試料よりも良好であり、クリープにおいてうまくいくではずである。
細孔が良好に分布していた。わずかに大きい細孔がいくつか観察された。局部的な集塊があったが、少なく、小さかった。結合は非常に良好であった。わずかに点接触結合があった。この試料において、ガラス質相はTiとFeが多く、これはおそらく存在する量が非常に小さいという兆候である。その他の点では、ガラスは小さな隔てられた区域にあった。評価:+2.5、この試料は標準的な試料よりも良好に思えた。クリープ試験を行い、この試料についての6.17E−7は、標準的な試料についての14.04E−7と比較して半分未満であった。
スラリーはうまくいかず、これらのバッチはさらに加工しなかった。
この試料は均一な細孔分布を有した。結合は、一般に、それほど強力ではなかった。多いZrO2が結合を減少させたか、または少ないTiO2は、良好な緻密化または二者の組合せにとって十分ではないようであった。結合は、区域毎にいくぶん不規則であった。それでも、クリープ速度は、たったの6.47E−7または標準的な試料の約半分であった。評価:+1、この試料は標準的な試料よりも良好である。
試料53−SU1−T:
この試料は、顆粒が装填され、振動をかけられたときの成形型の頂部を表すブロック端からの大きな拡大ブロックから切断した。この物体の微小構造は非常に均一であり、細孔の集塊や細孔の筋などの弱い区域はなかった。細孔サイズは小さく均一であり、細孔は、良好に分布し、互いから離れていた。これが小さな測定多孔度の理由であり、一方で、計算した多孔度は約7.9%である。少量のガラス質相がポケット内に良好に隔てられ、顆粒の境界全体に渡っていなかった。結合は、連続しており、優れていた。これにより、高い弾性率となった。評価:+4.5、この試料は標準的な試料よりもずっと良好な微小構造を有した。この試料は、その密度と弾性率により、クリープ試験において、標準的な試料よりもずっとうまくいくはずである。
成形型が装填されているときの向きでブロックの底部から採取したこの試料は、試料SU1−Tと実質的に同じ微小構造および性質を有した。それらには小さな違いが二つあった。第一の違いは、研磨部分の品質に関係し、このため表面が均一に平らに見えなかった。第二の違いは、細孔がそれほど均一ではなかったことである。結合はまだ優れているようであり、ガラス質相は隔てられていた。評価:+4.5、わずかに違って見えるけれども、大きなブロックのこの部分は、ブロックの頂部からの試料と同じはずである。
105 ガラスシート
110 溶融容器
115 清澄容器
120 混合容器、撹拌チャンバ
125 供給容器、ボウル
126 溶融ガラス
135 成形容器、アイソパイプ
Claims (37)
- 以下の元素:
98.75〜99.68重量%のZrSiO4、
0.01〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、および
0.08〜0.60重量%のFe2O3、
を含む組成を有するジルコン耐火材料。 - 前記ZrSiO4が、0.23〜0.50重量%の前記TiO2、および0.08〜0.60重量%の前記Fe2O3を勘定に入れずに、所定の量のTiO2およびFe2O3を含むことを特徴とする請求項1記載のジルコン耐火材料。
- 前記ジルコン耐火材料を製造するのに全てが用いられるZrSiO4、ZrO2、TiO2およびFe2O3を含むバッチ材料に結合剤および分散剤が加えられ、焼結プロセス中に前記結合剤および前記分散剤が燃え尽きて前記ジルコン耐火材料が形成されたことを特徴とする請求項1記載のジルコン耐火材料。
- 前記結合剤がポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項3記載のジルコン耐火材料。
- 前記分散剤が高分子電解質であることを特徴とする請求項3記載のジルコン耐火材料。
- 前記分散剤がポリメタクリル酸アンモニウムと水であることを特徴とする請求項3記載のジルコン耐火材料。
- 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
98.75〜99.65重量%のZrSiO4、
0.02〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、および
0.10〜0.60重量%のFe2O3、
を有することを特徴とする請求項1記載のジルコン耐火材料。 - 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
98.95〜99.55重量%のZrSiO4、
0.03〜0.15重量%のZrO2、
0.30〜0.45重量%のTiO2、および
0.12〜0.45重量%のFe2O3、
を有することを特徴とする請求項1記載のジルコン耐火材料。 - 前記ジルコン耐火材料がガラス製造装置に用いられるものであることを特徴とする請求項1記載のジルコン耐火材料。
- ジルコン耐火材料を製造する方法であって、
0.01〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、
0.08〜0.60重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を含む複数のバッチ材料を混合し、
前記混合したバッチ材料を所定の形状に形成し、
前記形成された混合バッチ材料を焼成して、前記ジルコン耐火材料を形成する、
各工程を有してなることを特徴とする方法。 - 前記形成工程が、
前記混合されたバッチ材料を噴霧乾燥し、
前記噴霧乾燥されたバッチ材料を加圧成形して、前記形成された混合バッチ材料を形成する、
各工程を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記ZrSiO4が、配合された0.23〜0.50重量%の前記TiO2、および0.08〜0.60重量%の前記Fe2O3を勘定に入れずに、所定の量のTiO2およびFe2O3を含むことを特徴とする請求項10記載の方法。
- 前記ジルコン耐火材料を製造するのに全てが用いられるZrSiO4、ZrO2、TiO2およびFe2O3を含むバッチ材料に結合剤および分散剤を加え、
焼結プロセス中に前記結合剤および前記分散剤を燃え尽きさせて前記ジルコン耐火材料を形成することを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記結合剤がポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 前記分散剤が高分子電解質であることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 前記分散剤がポリメタクリル酸アンモニウムと水であることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
0.02〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、
0.10〜0.60重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を有することを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
0.03〜0.15重量%のZrO2、
0.30〜0.45重量%のTiO2、
0.12〜0.45重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を有することを特徴とする請求項10記載の方法。 - 前記ジルコン耐火材料がガラス製造装置に用いられることを特徴とする請求項10記載の方法。
- ガラス製造装置であって、
バッチ材料を溶融するための少なくとも一つの容器、および
前記溶融されたバッチ材料を受け入れ、ガラスシートを形成するための成形容器、
を備え、前記成形容器の少なくとも一部が、以下の元素:
0.01〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、
0.08〜0.60重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を含む組成を有するジルコン耐火材料から製造されていることを特徴とするガラス製造装置。 - 前記少なくとも一つの容器が、溶融、清澄、混合または供給容器を含むことを特徴とする請求項20記載のガラス製造装置。
- 前記ZrSiO4が、配合された0.23〜0.50重量%の前記TiO2、および0.08〜0.60重量%の前記Fe2O3を勘定に入れずに、所定の量のTiO2およびFe2O3を含むことを特徴とする請求項20記載のガラス製造装置。
- 前記ジルコン耐火材料を製造するのに全てが用いられるZrSiO4、ZrO2、TiO2およびFe2O3を含むバッチ材料に結合剤および分散剤が加えられ、焼結プロセス中に前記結合剤および前記分散剤が燃え尽きて前記ジルコン耐火材料が形成されることを特徴とする請求項20記載のガラス製造装置。
- 前記結合剤がポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項23記載のガラス製造装置。
- 前記分散剤が高分子電解質であることを特徴とする請求項23記載のガラス製造装置。
- 前記分散剤がポリメタクリル酸アンモニウムと水であることを特徴とする請求項23記載のガラス製造装置。
- 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
0.02〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、
0.10〜0.60重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を有することを特徴とする請求項20記載のガラス製造装置。 - 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
0.03〜0.15重量%のZrO2、
0.30〜0.45重量%のTiO2、
0.12〜0.45重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を有することを特徴とする請求項20記載のガラス製造装置。 - ガラスシートであって、
バッチ材料を溶融し、溶融ガラスを形成するための少なくとも一つの容器、および
前記溶融されたガラスを受け入れ、前記ガラスシートを形成するためのアイソパイプ、
を備え、前記アイソパイプの少なくとも一部が、少なくとも以下の元素:
98.75〜99.68重量%のZrSiO4、
0.01〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、および
0.08〜0.60重量%のFe2O3、
を含む組成を有するジルコン耐火材料から製造されているガラス製造装置により形成されたことを特徴とするガラスシート。 - 前記少なくとも一つの容器が、溶融、清澄、混合または供給容器を含むことを特徴とする請求項29記載のガラスシート。
- 前記ZrSiO4が、配合された前記TiO2および前記Fe2O3を勘定に入れずに、所定の量のTiO2およびFe2O3を含むことを特徴とする請求項29記載のガラスシート。
- 前記ジルコン耐火材料を製造するのに全てが用いられるZrSiO4、ZrO2、TiO2およびFe2O3を含むバッチ材料に結合剤および分散剤が加えられ、焼結プロセス中に前記結合剤および前記分散剤が燃え尽きて前記ジルコン耐火材料が形成されることを特徴とする請求項29記載のガラスシート。
- 前記結合剤がポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項32記載のガラスシート。
- 前記分散剤が高分子電解質であることを特徴とする請求項32記載のガラスシート。
- 前記分散剤がポリメタクリル酸アンモニウムと水であることを特徴とする請求項32記載のガラスシート。
- 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
98.75〜99.65重量%のZrSiO4、
0.02〜0.15重量%のZrO2、
0.23〜0.50重量%のTiO2、および
0.10〜0.60重量%のFe2O3、
を有することを特徴とする請求項29記載のガラスシート。 - 前記ジルコン耐火材料が以下の組成:
98.95〜99.55重量%のZrSiO4、
0.03〜0.15重量%のZrO2、
0.30〜0.45重量%のTiO2、
0.12〜0.45重量%のFe2O3、および
残りの量のZrSiO4、
を有することを特徴とする請求項29記載のガラスシート。
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