[发明专利]用于制造耐火辊子和其它支撑体的陶瓷材料

说明书

本发明涉及含“氧化物”如堇青石(Mg，Fe)₂Al₄Si₅O₁₈和／或莫来石3Al₂O₃·2SiO₂，以及“非氧化物”如各种类型的碳化物和／或氮化物的陶瓷材料，所述陶瓷材料被用于特别是耐火辊和其他挤出支撑件的制造。

用于烧制瓷砖的辊道窑炉已经使用了约1／4世纪，效果很好。在这些年中，有关窑炉结构和陶瓷材料的技术的发展使得辊子的直径减小(20-25mm)，长度增加(可高达5m)，从而使这种窑炉的产量不断提高。这种技术的主要优点在于这些窑炉可以对在其中进行处理的材料的所有工艺阶段提供高水平的机械化。

这个优点带来了显著的经济效益和工作条件的改善。目前辊道窑炉不仅用于瓷砖生产而且还可以有更多种的应用以及能适应从承受载荷上讲，条件苛刻的生产环境，例如用于烧制卫生瓷，陶管和熔渣砖(clinker)。在这种窑炉中，待烧制的材料在辊床上滑动，辊子通过绕轴心的旋转来驱动。因此这些材料就如同通过传送带从温度逐渐增加(例如可到800-1000℃)的预热区被传送到最高温度的区(例如可达900-1300℃)，经过处理转变的材料以后到达急冷区，在此区中只需经过几米的直线距离就被骤冷，到达窑炉的出口区。所有用于这些窑炉的耐火陶瓷都必须具备足够的用于特殊用途所需的物理，化学和机械性质。例如，对这些窑炉中所用的陶瓷辊子的基本要求包括窄的尺寸容限，在窑炉中的所有区域直线性的保持，高温下良好的抗弯性，即使存在明显的温度变化时也不变形，高的温度变化抗力，以及在各种环境中具有良好的化学稳定性，所述环绕在高温蒸气的存在具有相当强的侵蚀性。

对其它的耐火陶瓷产品也是公知的，如用于工业耐火窑炉支撑件以及多种类型和功能的设备，例如砖、纤维、燃烧器喷嘴、杆件和耐火片，或者是热交换器管和吹风机。包括在极高的使用温度下这些产品都必须具备相当优异的化学，物理和机械稳定性。这些产品在生产循环中的所有步骤(成型，干燥，烧制，修整)，在目前所知的各种操作类型和模式(挤压成型，压力成型，普通和压力注浆成型)，都为本领域中的熟练技术人员所熟知。

基于堇青石和／或莫来石的陶瓷产品都是已知的，这些矿物经常与刚玉，硅酸锆和其他本领域熟练技术人员熟知的合成相结合在一起。已经知道堇青石和莫来石可用在属于传统酸性和碱性技术陶瓷一类的陶瓷中，而且，通过传统的烧制技术来制造。

最后，已知道碳化物和／或氮化物基的陶瓷产品中这些相经常是与金属，与合金以及与本领域熟练技术人员熟知的其它合成陶瓷相结合在一起。已知这些相用于获得属于所谓的“非氧化物”一类的陶瓷材料，并且需要在制造含有这些相的陶瓷产品时，对其化学组成和工艺参数加以特别控制。

在本说明书和后面的权利要求中，术语“陶瓷材料”的意思是一种经过在高温下烧结无机粉料而获得并具有包含一相或多相的大体结晶结构的合成材料，术语“陶瓷产品”的意思是一种具有工业用途的基本由陶瓷材料组成的具有片段状或粉粒状的制成品，术语“氧化物”的意思是任何可以形成具有化学稳定性和惰性的陶瓷材料一部分的相，它在常温和工业窑炉通常的操作温度之间具有晶体结构，并且由至少一种金属，一种半金属或非金属元素(S．I．Tompkieff，“a New Periodic Table of the Elements”[《新元素周期表》]，伦敦，Chapman and Hall，1954)，例如磷，砷，碳，硒与氧化学键合而组成。

这种定义的范围包括例如二氧化硅和所有那些在矿物学上属于硅酸盐的晶相(例如，莫来石和堇青石)，钙和镁的碳酸盐，尖晶石，钙、镁和铝的磷酸盐，刚玉，锆石，金红石等。满足前述“氧化物”定义以及一般形成本发明在实施过程中所用到的部分相的各种材料可从M．Fleisher和J．A．Mandarino的书中得到：”Glossary ofMineral Species 1991”[《矿石种类术语表》]，第6次编辑，1991，The Minerallogical Record Inc．[矿物学档案公司]，Tucson[图森]。