TWI309638B - Batch composition for producing a refractory ceramic moulded body, moulded body formed therefrom and use thereof - Google Patents

Description

1309638 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於製造耐熱陶瓷模製體之批次組合物， 由該批次組合物製成之未烘焙或經烘焙模製體及其可能用 途。 【先前技術】 耐熱陶究產物分成，例如，驗性及非驗性產物，驗性產 物包括彼等以MgO(鎂氧）(magnesia)為主者，如鎂氧或鎂氧 鉻鐵礦（chromite)產物。 此類型（特別為純鎂砂（magnesitic)類型）顯示優良抗磨耗 性，但相對於冶金礦渣，通常顯示不令人滿意的滲透性， 如一般在製造不銹鋼之方法中。此等方法稱為八〇1)(=氬_氧 脫碳法）或VOD(=真空-氧-脫碳法）。散裂性質能亦不能令人 滿意。 除此等純鎂砂類型外，烘焙（即，燒結）（亦稱為碳結合） 碑係為已知，其包含至少相當大比例白雲石 (dolomite)[CaMg (CO3)2]的。白雲石之Mg〇或CaO含量根據其沉澱物變化。 約為60重量％ iCaO和40重量％ 2MgO。亦發現以其鈣化 合物形式的Si02、Fe2〇3、Al2〇3&Mn〇(<3重量％)作為二級 成刀。羅什卡（Routschka)”耐熱材料i，(Refractory咖㈣㈣㈤而 3-8027-3 144-1)，第4.2.6.1章節給出〇.5至l5重量％之典型

Si〇2含量、0.5至1.0重量％之典型Fe2〇3含量及〇 2至〇 8重量 %之典型ai2o3含量。

〇 \9〇\9〇346 D〇C 1309638 視批人組合物是否僅包含白雲石或主要包含白雲石（鎂 氧添加劑除外）而定，自其形成的模製件作為白雲石或鎮白 石（magdol)產物描述。白雲石作為批次組合物組分分別指經 烘焙的白雲石或經燒結的白雲石，即，含CaO+MgO之組分。 白雲石或鎂白石磚之磨耗顯著高於純鎂氧磚。但，此種 含CaO+MgO之模製件具有顯著較低滲透趨向並顯示較小 散裂。 德國專利第100 10 918 A1號揭示用於製造耐熱陶瓷模製 體之批次組合物，其包括以下個別組分： a) 80至97重置％之溶融鎂氧、燒結鎂氧或其混合物，其 具有>93重量％iMg〇含量及<8毫米之晶粒大小， b) 3至20重量％晶粒級分 < 丨毫米之Ca〇。 一重要方面為，氧化鈣作為鎂砂主要組分的獨立組分加 入0 自該批次組合物形成的模製件（成形產物）如同已知鎂氧 和鎂白石產物間之折衷。在使用適合產物時，取得抗磨耗 的預料改良及較低滲透趨向；但可能發生散裂。 【發明内容】 本發明一個目的為改良與其散裂趨向有關自德國專利第 100 10 918 A1號瞭解的模製體，而無需免除優良抗磨耗及 腐蝕性（如同純鎂砂模製體）及抗滲透性。 本發明自以下考慮出發：面對火（熔體）的耐熱陶瓷模製 件側尤其處在散裂危險。該側暴露於最高溫度（部份超過 1700°C )。研究目標為改良與其壓力軟化有關的產物性能（根

O:\90\90346.DOC 1309638 據DIN-EN 993-8，1997)且使結構更柔韌。這由以下檢測取 得。允許小部分熔融相，而不會不利影響耐熱度。以此方 式，可補償尤其MgO的熱膨脹。避免熱機械應力。防止或 至少降低散裂。 因此，本發明離開德國專利第丨〇〇丨〇 9丨8 A丨號將最高純 度之CaO加入批次組合物作為獨立組分之教示。相反，其 特別將含CaO之組分用於能夠將各種無關氧化物（例如， Fe2〇3)併入批次組合物之批次組合物。以此方式，在焙燒 自批次組合物製成的模製件期間，鐵酸二鈣格外作為二級 相生成。鐵酸一躬在較尚溫度（操作溫度）對模製件給予一定 結構彈性，所以，可較佳補償或降低應力。氧化鐵亦在焙 燒5玄產物期間作為礦化劑β 【實施方式】 根據本發明’氧化鐵含量（在批次組合物中）可在1和8重 量％之間。 因此’本發明有意離開先前技藝中在批次組合物中使用 盡可能少Fe2〇3(在任何例均<ι ·〇重量％ )之規範。 調節FhCb含量的一個可能性（例如）包括使用富含氧化鐵 的白雲石。因此，同時在分批組合物中併入Mg0級分。另 一 MgO級分由純鎂砂組分提供，例如，熔融鎂氧或燒結的 鎂氧。 自根據德國專利第1 〇〇 1 〇 9 1 8 A1號批次組合物的另一實 質不同標準在於選擇單獨組分的晶粒大小。而在先前技藝 中’含CaO之組分應以 <丨毫米之晶粒級分使用，在本發明

O:\90\90346.DOC l3〇9638 中，批次組合物中的含MgO之組分和含CaO組分均可以<8 毫米之晶粒大小存在。根據一具體實施例中，含CaO之組 分可具有>2毫米且/或<5毫米之晶粒大小。這不排除可使用 具有<1毫米或甚至<0.3毫米之細粒級分之含CaO組分或 CaO級分。這可獨立於批次組合物之粗組分（>2毫米）組成。 對於含MgO之組分，假如已未作為白雲石報告，晶粒大 小主要在<4宅米之範圍。例如，1 /5至1 /2之該MgO組分可 <0.3毫米，其餘>〇·3毫米。 在其最一般具體實施例中，本發明關於一種製造耐熱陶 瓷模製體之批次組合物，其包括晶粒大小<8毫米之至少一 種含MgO組分及至少一種含Ca〇組分且具有以下氧化物分 析值： a) 50至 90重量 ％ iMg〇， b) 8至40重量％之(^〇， c) l至8重量％之卩62〇3， d) 至高10重量％之其他物質。 a)至d)之總和應得到1〇〇重量％。黏著劑、水等單獨計算 可將自該組合物形成的模製件分類為包括來自分批… :的含CaO-和Fe2〇3_添加劑之鎮氧產物，其中此等添加: :予至今僅用具有高Ca〇含量的產物取得的燒結產物柄 :二外如可用由該批次組合物製成的模製件取得極佳肩 純白雲石模製體的優良抗滲透性及 屬: 體為所有成料㈣°拉製

O:\90\90346DOC 1309638 附圖為根據本發明具有所給特定倍數的磚之拋光部分。 磚結構由具有約3重量％ 2Fe203含量之粗白雲石晶粒（1) 決定。可在此等粗（在拋光部分：暗）晶粒之間識別較小MgO 晶粒（2)，並在此等之間識別MgO-CaO熔融添加劑（3)。 在1 550°C燒結的所示產物具有以下特性： 視密度 DIN-EN 993-1 ： 1995 克/釐米\g/cm3) 3.05 開孔孔隙度 DIN-EN 993-1 ： 1995 體積％ 13 氣體滲透性 DIN-EN 993-4 ： 1995 nPm 4 冷壓縮強度 DIN-EN 993-5 ： 1998 兆帕 70 壓力軟化Τ0.5 DIN-EN 993-8 ： 1997 °C 1650 批次組合物之實例為： 燒結鎂氧υ(〇.3-4毫米） 33 重 量 % 燒結鎂氧η(<0·3毫米） 12 重 量 % CaO+MgO燒結材料2\2-5毫米） 35 重 量 % CaO+MgO熔融材料（<0.3毫米） 20 重 量 %

υ具有96重量％MgO 2)具有41重量％2CaO及3.8重量％Fe203 總MgO含量為約71重量％，總CaO含量為約26重量％， 總Fe203含量為約1.6重量％。 自該材料混合物（批次組合物）在1400 °C燒結的磚顯示 1520°C之TQ.5值及極佳抗散裂性。 如上所述，含MgO之組分可包括（例如）晶粒級分<5毫米 的燒結鎂氧。一些MgO由自燒結白雲石的2至8毫米級分粗 晶粒提供。 亦可由所謂MgO+CaO熔融材料（共熔材料）在批次組合物 申併入MgO和CaO級分[(3)在拋光的部分]。 O:\90\90346.DOC -10- 1309638 如果沒 Fe2〇3級分 式。 有燒結的白雲石用於在批次 ’則可由外來組分加入氧化鐵，例如 組合物中取得所需 以規模形 氧化鐵含量一般>1.4重量％，例如，15至2重量％，但可 調節到>2重量％之數值，例如，2至4重量％ ’其中3重量％ 之上限通常足以取得所需結構柔韌性。結構柔韌性亦 有以下特徵： ' 根據DIN EN 993-8(1997)的壓力軟化檢驗得到14〇(Γ(^σ noot間之Τ〇5數值，其中在15〇〇χ；和i65〇tt間之數值較 佳。 可將其他無關氧化物調節到<2重量％或 < 重量％之數 值’如 Al2〇3、MnO及 Si03。 至於使含MgO之組分作為純鎂砂組分併入，含Mg〇之組 分應具有>90重量％之純度，尤其>95重量％。 可選擇含Ca〇組分之平均晶粒大小（心）大於含Mg〇組分 之平均晶粒大小（U，其中指具有>9〇重量％純度之含Mg〇 組分’尤其指>95重量％。 根據-具體實施例中，前述比亦與各晶粒大小心相關應 用。 在所給氧化物分析内，未烘焙陶瓷模製體可用該#Mg〇_ 及含Ca〇-組分製造，其中一般將黏著劑加到批次組合物。 例如，黏著劑可為含碳的臨時性黏著劑，如石蠟。 可直接自該未烘焙產物製造烘焙的模製體，其中烘焙製 程一般在習知加熱爐中於高於1400X：之溫度進行。

O:\90\90346DOC 1309638 焙的模製體具有>3克/釐米3之視密度。視密度產生根據一具 體實施例得到的相對較低開孔孔隙度，如<14體積％。其中 <13.5體積％或<13體積％之數值可能有利。 孔隙度及視密度為產生所需抗滲透性的原因。產物具有 優良抗散裂性及高抗腐蝕性。它們亦適用於鋼製造和旋轉 爐（例如’水泥生產）中的困難應用領域。在此例中，Fe2〇3 έ量亦可咼於4重量％ ’例如，6或8重量％，藉以使結構柔 早刃性在較低應用溫度仍進一步增加。 【圖式簡單說明】 附圖為根據本發明具有所給特定倍數的磚之拋光部分 【圖式代表符號說明】 1 桓白雲石晶粒 2 較小MgO晶粒 3 MgO-CaO熔融添加劑

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Claims (1)

130陶 拾、申請專利範圍： 1. 一種製造耐熱陶瓷模製體之批次組合物，其包括晶粒大 小<8毫米之至少一種含MgO組分及至少一種含CaO組分 且具有以下氧化物分析值： a) 50 至 90 重量 ％2MgO， b) 8 至 40重量 ％2CaO， c) 1 至 8重量 ％2Fe2〇3， d) 至高1〇重量％之其他物質。 其中a)至d)之總和為1〇〇重量％。 2 -根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該至少一種 含CaO組分具有>2毫米之晶粒大小。 3 ·根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該至少一種 含CaO組分具有<5毫米之晶粒大小。 4. 根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該至少一種 含MgO組分具有>90重量％ MgO之純度。 5. 根據申請專利範圍第4項之批次組合物，其中該具有>9〇 重量％純度之含MgO組分具有<5毫米之晶粒大小。 6. 根據申請專利範圍第4項之批次組合物，其中該具有>9〇 重量％純度之含MgO組分具有<2毫米之晶粒大小。 7. 根據申請專利範圍第4項之批次組合物，其中該具有>90 重量％純度之含MgO組分具有<〇.3毫米之晶粒級分。 8·根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該含Ca〇組 分之平均晶教大小大於具有>9〇重量％純度的含 MgO組分之平均晶粒大小（u。 O:\90\90346DOC 1309638 9.根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該含CaO組 分之晶粒大小（d95)大於具有>90重量％純度的含MgO組 分之晶粒大小（d95)。 1 〇·根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該至少一種 含C aO組分具有< 1毫求之晶粒大小。 11. 根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其中該至少一種 含CaO組分具有<〇·3毫米之晶粒大小。 12. 根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其具有>15重量 %2Fe2〇3 含量。 1 3 _根據申請專利範圍第1項之批次組合物，其具有>2重量％ 之Fe203含量。 14.根據申请專利範圍第1項之批次組合物，其具有 MgO-CaO-溶融晶粒組分之級分。 15.根據申請專利範圍第丨項之批次組合物，其中該氧化物分 析顯示至少 種以下氧化物：MnO、Ti02、Zr02、Si02。 16· 一種自根據申請專利範圍第1至15項中任一項之批次組 合物及黏著劑製成的未烘焙陶瓷模製體。 17. -種自根據申請專利範圍第16項之未烘焙陶瓷模製體在 >1400 C溫度烘焙後製成的經烘焙陶瓷模製體。 其具有>3克/釐米 根據申請專利範圍第16項之模製體， 之視密度。 之模製體，其具有<14體積％之 根據申請專利範圍苐17項之模製體 開孔孔隙度。

，其具有根據DIN EN O:\90\90346 DOC 1309638 993-8(1997)的 1400°(：和 1700°(：間之檢驗值丁0.5。 21. —種根據申請專利範圍第17項之模製體於旋轉窯襯裏之 用途。 O\90\90346.DOC