[发明专利]锆基烧结制品

说明书

技术领域

本发明涉及由锆石制造的新型烧结物料、制造其的方法以及其在玻璃熔炉中的应用。

背景技术

耐火制品包括熔铸制品和烧结制品。

相比于烧结制品，熔铸制品通常包括丰富的晶间玻璃相，该晶间玻璃相填充结晶颗粒的晶格。因此，烧结制品和熔铸制品在其各自应用中所遇到的问题，以及用于解决该问题的技术方案通常是不同的。另外，由于在制造方法中的主要区别，先验地，用于制造熔铸制品的组合物不能被用于制造烧结制品，反之亦然。

烧结制品的获得是通过混合适宜的起始原料，然后定形该未加工的混合物，并于一定温度烧制由此形成的未加工形式，且保持足够的时间以获得该未加工形式的烧结物。

取决于烧结制品的化学组成和其制备方式，可以将该烧结制品用于多种工业产业。

先验地，一种适合于一个特定用途的烧结制品因而不具有用于另一用途所必需的特性，其中温度，腐蚀性，或者磨损情况都是不同的。

作为一个实例，美国专利US-A-3 899 341描述了由锆石(50～90％)和氧化锆制备的烧结制品。所述氧化锆被部分稳定以限制制品的弹性形变，该形变导致裂缝。然而，US-A-3 899 341所述的制品被设计成用于与熔融的钢相接触。因此，先验地，该烧结制品不适合用于与熔融态玻璃接触。

对于烧结制品，由锆石(锆的硅酸盐：ZrO₂.SiO₂或ZrSiO₄)和可能地由氧化锆(锆的氧化物：ZrO₂)所制造的致密制品可以被用于其直接与熔融态玻璃相接触的地方，尤其是与非碱性玻璃相接触。

因此，欧洲专利EP-A-0 952 125描述了准备用于玻璃熔炉的并且由锆石(5～40％)和氧化锆所制造的烧结制品。这些制品还包括钛、铝和钇的氧化物以使得可以制造大块无缝产物。这些制品中的SiO₂含量小于14％。其ZrO₂+HfO₂的含量大于82％。

国际专利申请WO-A-02/44102描述了用于制造玻璃板的“isopipes”。按重量计，isopipes包括大于95％的锆石和其蠕变特性不充足除非其也包括了介于0.2％和0.4％之间的氧化钛。为了说明现有技术，WO-A-02/44102引用了US-A-5 124 287。

US-A-5 124 287描述了含有75％～95％的锆石和氧化钛的组合物，其意图与熔融态玻璃相接触。该文献指出氧化钛的存在有利于使烧结后所获得的产物增密。在最终产物中，氧化锆必须是未被稳定的，因此优选在起始的混合物中使用未被稳定的氧化锆。然而，使用已被稳定的氧化锆，例如带有诸如氧化钇或氧化钙之类的氧化锆稳定剂，并不是问题，因为对这些混合物加热导致破坏所述氧化锆的稳定。

在应力(压缩、张力或弯曲)作用下物料的蠕变可以被定义为一种物料在该负荷作用下发生弹性形变的能力，即永久地形变。耐火陶瓷的蠕变通常是热激活的，即温度的提高往往是增加该物料的蠕变率。

对于应用于某些玻璃，尤其是当定形玻璃板时，必须尽可能地限制蠕变至最小程度，因为蠕变可以在耐火块上造成一定形变以至导致很难与玻璃板的尺寸规格相一致，并且造成玻璃制造者的巨大损失。

发明内容

因此，需要一种具有改进的蠕变强度的制品，该制品能被用于玻璃熔炉。本发明的目的在于满足这一需要。

为此目的，本发明提出一种烧结制品，其由含有75％～99％锆石，并具有下述重量平均的化学组成的始料而制造，基于氧化物的重量百分数计：

·60％≤ZrO₂+HfO₂≤75％；

·27％≤SiO₂≤34％；

·0.2％≤TiO₂≤1.5％；

·0.3％＜Y₂O₃≤3.5％；和

·其它氧化物：≤1％；

总计100％。

如下所说明，相比于以前所描述的制品，所述烧结耐火制品具有改进的蠕变强度。

优选地，本发明的制品优选地表现出一种或多种下述可选择的特性：

·基于氧化物的重量百分比计，在始料中锆石的量为80％或更多；

·基于氧化物的重量百分比计，氧化锆的含量大于5％，优选大于10％，和/或小于15％；

·氧化锆至少部分地被氧化钇所稳定，按重量百分比计，被稳定的氧化锆在氧化锆中大于10％，优选大于20％；