[发明专利]耐火陶瓷制品

说明书

本发明涉及一种耐火陶瓷制品。

本发明涉及一种耐火陶瓷制品。

在本发明的意义上，术语“耐火陶瓷制品”尤其是指具有600℃以上的使用温度的耐火制品，并且优选根据DIN 51060:2000-6的耐火材料，即具有示温锥当量大于SK 17的材料。特别地，可以根据DIN EN 993-12:1997-06确定示温锥当量。

当使用时，耐火制品经常暴露于高温下的侵蚀性液体和气体，例如炉渣以及玻璃-或金属熔体。这些可能通过裂纹和孔渗入耐火制品，这可能导致制品腐蚀。为了改善耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，因此常常期望提供具有尽可能少且小的孔的尽可能无裂纹制品。然而，由于耐火陶瓷制品的脆性，这种高密度且基本无裂纹的耐火制品通常仅具有相对小的抗热冲击性。

因此，由现有技术已知用于降低耐火制品的脆性或改善其抗热冲击性和微结构弹性(Gefügeelastizität)的技术。

因此，例如已知通过所谓的增弹剂降低基于刚玉（Al₂O₃）、氧化镁（MgO）和/或氧化镁尖晶石（MgO·Al₂O₃）的耐火制品的脆性并由此改善制品的抗热冲击性，所述增弹剂被合并到制品的基质中。这些增弹剂的作用方式是基于这样的事实，即它们具有与耐火制品的主要组分不同的热膨胀系数，以便在制品的热处理和其随后的冷却过程中，在增弹剂和主要组分之间出现应力。以此在制品中形成微裂纹，其在对制品机械作用的情况下补偿一部分断裂能量，由此可以降低制品的脆性断裂的风险。然而，使用这样的增弹剂的缺点是由于产生的微裂纹，制品的耐腐蚀性可能下降。

用碳改善基于氧化镁或刚玉的耐火制品的微结构柔性也是已知的。然而，这样的MgO-C-砖或Al₂O₃-C-砖的问题是碳在高温下、特别是在氧化气氛中的小的热稳定性。

本发明的目的在于提供具有高耐腐蚀性的耐火陶瓷制品。特别地，本发明提供的制品的耐腐蚀性应高于现有技术已知的耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，为了改善抗热冲击性、微结构弹性和断裂韧性，其具有如上所述的增弹剂。

根据本发明提供具有以下特征的耐火陶瓷制品来实现目的：

- 制品包含MAX相形式的晶粒；

- MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒。

本发明基于意料之外的基本发现，即只要这些制品包含MAX相形式的晶粒并且这些MAX相形式的晶粒包含直径为至少10μm的晶粒，耐火陶瓷制品的耐腐蚀性就可改善。

特别地，根据本发明已确定，可以相对冶金炉渣和金属熔体改善具有直径为至少10μm的MAX相形式的这样的晶粒的耐火陶瓷制品的耐腐蚀性。

在这方面，根据本发明，已特别意料之外地确定，当这些制品具有直径为至少10μm的MAX相形式的晶粒时，耐火陶瓷制品的耐腐蚀性，特别是相对这样的冶金炉渣和金属熔体则急剧增加。本发明人认为，MAX相形式的晶粒，特别是相对炉渣和金属熔体的耐腐蚀性，自至少10μm的直径起急剧增加，并且这样的晶粒的该耐腐蚀性影响到包含这样的晶粒的耐火陶瓷制品。

以已知的方式，MAX相是指层状碳化物和氮化物的材料类，其具有类似于石墨的分层结构并且对应通式M_{n + 1} AX_n，其中：

n = 1、2或3；

M =前过渡金属，特别是Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf或Ta的形式；

A =第A族元素（特别是第IIIA族和第IVA族或第13和14族的元素），特别是Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Ti或Pb的形式；和

X = C和/或N。