[发明专利]耐火的熔融浇铸制品

说明书

本发明涉及一种基于二氧化锆的耐火的熔融浇铸制品。

由于二氧化锆(ZrO₂)的耐腐蚀性，其特别适用于制备耐火制品。

基于二氧化锆的耐火制品的重要应用领域例如是铸钢领域，其中该 相应制品作为连续铸造喷嘴(Stranggussdüse)、闸板和作为在特别高要求 领域的磨损部件使用。

在玻璃槽中也使用基于二氧化锆的耐火的熔融浇铸制品。

二氧化锆有三种变体。在低温下二氧化锆以单斜变体形式存在，在 约1170℃下经可逆转变成四方(tetragonal)变体。在约2300℃下发生进一 步可逆转变成二氧化锆的立方(kubisch)变体。

因为单斜低温变体的体积大于该两高温变体的体积，所以基于二氧 化锆的制品在高于或低于该转变温度下会发生体积收缩或体积膨胀。在 制备和应用基于二氧化锆的耐火制品时，这会导致制品中的裂纹。

由于此原因，已知的是，通过添加氧化物，特别是下列氧化物：氧 化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化钇(Y₂O₃)或其它稀土的氧化物如氧化铈 (CeO₂)以稳定基于二氧化锆的耐火制品。这些添加剂可制得直到室温仍 是亚稳定的高温变体，由此降低了异常的热膨胀并因此可制得二氧化锆 材料。

但这种稳定化的缺点是在该制品使用时会失去稳定性。用于稳定所 用的氧化物会迁移到腐蚀环境(例如由玻璃和渣组成的熔体)中，这造 成制品体积减小。通过体积减小增加了对耐火制品的腐蚀性侵蚀。

在高二氧化锆含量的熔融浇铸产品情况下的稳定化是不可能的，因 为该产品除含二氧化锆外还含玻璃相，而用于稳定化的氧化物会迁移进 该玻璃相。

基于此原因，在制备基于二氧化锆的耐火的熔融浇铸制品时现今仍 未实施二氧化锆的稳定化来降低裂纹风险。相反，在熔融浇铸产品情况 下在高于或低于该转变温度下所出现的二氧化锆制品的体积变化现今 是通过该玻璃相缓冲的。在熔融浇铸的制品中的二氧化锆嵌入富二氧化 硅的玻璃相中，该玻璃相在加热和冷却时起二氧化硅变体改变的缓冲剂 的作用。

但该玻璃相经常不能在基于二氧化锆的制品的加热和冷却时足够 地缓冲该体积变化，以致特别是在制备制品时出现裂纹，该裂纹在应用 时会导致制品裂开。

此外，制品中玻璃相的含量对其磨损也起重要作用。

特别在用于制备基于二氧化锆的熔融浇铸的制品的熔体冷却时也 存在问题。由于在熔体冷却和其凝固期间会出现大的温差，所以导致不 利的结晶行为，这时由于固体析出形成相互分离的含熔体区。在继续凝 固时由此产生在凝固熔体或制品上分散地分布的缩孔。由该缩孔显著恶 化了该制品的品质或甚至使该制品不可使用。

本发明的目的在于提供一种具有改进的腐蚀性能和磨损性能的基 于二氧化锆的耐火的熔融浇铸制品。此外，本发明的目的还在于，在二 氧化锆熔体冷却期间抑制分散分布的缩孔。

本发明的目的是通过提供基于二氧化锆的耐火的熔融浇铸的制品 实现的，其中氧化锆晶体由氧化镁稳定化且由含氧化镁的结晶相的至少 一种所包围。

与现有技术中同样基于二氧化锆的熔融浇铸的制品不同，本发明基 于的基本思路是通过加入氧化镁(MgO)达到二氧化锆的稳定化。该通过 加入氧化镁稳定二氧化锆是由本发明的知识实现的，由此可使该用于稳 定的氧化镁至腐蚀环境的迁移变缓或甚至实际上受阻，因为通过氧化镁 稳定的二氧化锆晶体嵌入至少一种含氧化镁的结晶相中或由该结晶相 所包围。

这可能是通过降低经稳定的二氧化锆和邻近的结晶相之间的浓度 梯度而产生该稳定二氧化锆的氧化镁的缓慢移动。

在本申请的制品中，该含氧化镁的结晶相包围通过MgO稳定的二 氧化锆晶体，并且有助于二氧化锆的稳定或保持该稳定化。与现有技术 已知的基于二氧化锆的熔融浇铸制品相比，本申请的基于二氧化锆的耐 火的熔融浇铸制品有明显改进的腐蚀特性和磨损特性。可明显降低熔体 冷却时在制品上形成裂纹的趋势。

同时本发明的制品可接近或甚至实际上完全不出现分散分布的缩 孔。其原因是本申请制品特别有利的结晶行为，与通常的体系(ZrO₂-SiO₂) 相比，这可能是由于本申请的体系(MgO稳定的ZrO₂-含氧化镁的结晶 相)有更小的熔化区间(Schmelzintervall)。