用于制造未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的配料、制造焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品的方法、焙燒的耐火陶 ...的制作方法
【專利說(shuō)明】用于制造未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的配料、制造焙燒的耐火 陶瓷產(chǎn)品的方法、焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品以及未成型的耐火 陶瓷產(chǎn)品的用途
[0001] 本發(fā)明涉及用于制造未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的配料、制造焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品的 方法、焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品以及未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的用途。
[0002] 已知配料表示可通過(guò)其借助陶瓷焙燒制造焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品的來(lái)自一種或多 種組分的組合物。本發(fā)明意義上所用的術(shù)語(yǔ)"耐火陶瓷產(chǎn)品"特別表示具有大于600°C的 工作溫度的陶瓷產(chǎn)品，且優(yōu)選根據(jù)DIN 51060的耐火材料，即熔錐當(dāng)量（Kegelfallpunkt)〉 SK17的材料。
[0003] 特別可根據(jù)DIN EN 993-12測(cè)定熔錐當(dāng)量。
[0004] 特別地，耐火陶瓷產(chǎn)品也已知為未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品，即所謂"耐火物料"的形 式。
[0005] 特別地，未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品或耐火物料也用作修補(bǔ)和維護(hù)物料。這些用途之 一是使用耐火物料作為用于修補(bǔ)受高應(yīng)力的爐區(qū)域的噴射料。耐火物料的另一用途是其用 作中間包物料。中間包物料用于在鑄鋼時(shí)為中間包（即中間盛鋼桶或鑄鋼分配器）加內(nèi)襯。
[0006] 耐火物料的另一些用途在于其用作搗打料或回填料。
[0007] 在它們的耐火性能方面對(duì)例如噴射料或中間包物料的要求很高。因此，由噴射料 制成的產(chǎn)品必須形成抗侵蝕和腐蝕的致密基質(zhì)。由中間包物料制成的內(nèi)襯必須具有高的孔 隙率，以由此獲得良好的隔絕并因此降低中間包中的熱損失。但是同時(shí)，噴射料和中間包物 料還應(yīng)形成高耐火的粘合基質(zhì)，這通常只能借助易燒結(jié)的配料組合物獲得。為此，在該配料 中需要大量粘合劑或其它低熔點(diǎn)組分。這些組分在該物料的通常為大約1400°C至1700°C 的主要工作溫度下降低其耐火性。
[0008] 本發(fā)明的目的是提供用于制造未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的配料，通過(guò)其可制造焙燒 的耐火陶瓷產(chǎn)品，其中該配料特別應(yīng)用作噴射料、中間包物料、搗打料或回填料。此外，可由 該配料制成的焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品應(yīng)具有尤其抗侵蝕和腐蝕的良好的磨損性能，以及同時(shí) 具有良好的耐火性。當(dāng)該配料應(yīng)當(dāng)用作中間包物料時(shí)，由其制成的產(chǎn)品還應(yīng)具有高的孔隙 率。
[0009] 本發(fā)明的另一目的是提供制造此類焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品的方法。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是提供具有上述性能的焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明提供一用于制造未成型的耐火陶瓷產(chǎn)品的配料來(lái)實(shí)現(xiàn)一開(kāi)始提及的 目的，該配料包含： -55質(zhì)量％至95質(zhì)量％的至少一種基于氧化鎂的原料，和 -5質(zhì)量％至45質(zhì)量％的至少一種基于菱鎂礦的原料， 各自基于所述配料的總質(zhì)量計(jì)；其中 -所述基于菱鎂礦的原料的碳酸鈣總含量小于10質(zhì)量％ ; 基于所述基于菱鎂礦的原料的總質(zhì)量計(jì)。
[0012] 令人驚訝地在本發(fā)明范圍中已經(jīng)確定，可由基于氧化鎂的配料制造噴射料、中間 包物料、搗打料或回填料，其中同時(shí)，當(dāng)該配料具有包含特別低的碳酸鈣總含量的基于菱鎂 礦的一種或多種原料時(shí)，可由該配料制成的焙燒的耐火陶瓷產(chǎn)品具有優(yōu)異的磨損性能和同 時(shí)優(yōu)異的耐火性。
[0013] 由這樣的配料制成的噴射料、中間包物料、搗打料或回填料的這些有利性能估計(jì) 歸因于以下事實(shí)：本發(fā)明配料的基于菱鎂礦的原料主要由碳酸鎂(MgCO3)構(gòu)成。使用本發(fā) 明配料時(shí)在超過(guò)大約600°C的工作溫度時(shí)，該菱鎂礦原料的碳酸鎂離解成MgO和CO2。由此 產(chǎn)生的苛性MgO以極高的反應(yīng)性為特征。由于所產(chǎn)生的苛性MgO的這種高反應(yīng)性，在由該 配料制成的耐火陶瓷產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中形成MgO-MgO直接鍵合，這帶來(lái)該產(chǎn)品的高耐火性。在 低于大約1500 °C并例如對(duì)于工作溫度和在此進(jìn)行的中間包物料的焙燒而言典型的焙燒溫 度下，由于菱鎂礦原料分解成MgO和CO2而造成高的孔隙率，這在使用由該物料制成的焙 燒產(chǎn)品中帶來(lái)優(yōu)異的隔絕。同時(shí)，通過(guò)所產(chǎn)生的苛性MgO的燒結(jié)導(dǎo)致該產(chǎn)品高程度的燒結(jié) 和因此伴隨著產(chǎn)生致密基質(zhì)，這使得該焙燒產(chǎn)品針對(duì)礦渣侵蝕和滲入是耐受的。該焙燒產(chǎn) 品因此具有良好的抗侵蝕和腐蝕性。特別地，由本發(fā)明配料制成的焙燒產(chǎn)品對(duì)酸性和高鋁 (hochaluminatisch)礦渣具有極好的抵抗力。
[0014] 對(duì)本發(fā)明特別重要的是該基于菱鎂礦的原料的碳酸鈣總含量為特別低，且根據(jù)本 發(fā)明小于10質(zhì)量％，相對(duì)于基于菱鎂礦的原料的總質(zhì)量計(jì)。這是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明已經(jīng)確定， 基于菱鎂礦的原料中較高的碳酸鈣（CaCO3)含量可使基于這類配料所制成的產(chǎn)品的侵蝕和 腐蝕性能及其耐火性變差。
[0015] 因此根據(jù)本發(fā)明，該基于菱鎂礦的原料的碳酸鈣總含量為小于10質(zhì)量％，即例如 還為小于9質(zhì)量％、8質(zhì)量％、7質(zhì)量％、6質(zhì)量％、5質(zhì)量％、4質(zhì)量％、3質(zhì)量％、2質(zhì)量％、2. 5質(zhì) 量％、2. 2質(zhì)量％、2. 0質(zhì)量％、1. 8質(zhì)量％、1. 6質(zhì)量％、1. 4質(zhì)量％、1. 2質(zhì)量％、I. 0質(zhì)量％或 0.8質(zhì)量％，各自基于本發(fā)明配料中基于菱鎂礦的原料的總質(zhì)量計(jì)?；诹怄V礦的原料中的 這些碳酸鈣含量基于這些原料中的碳酸鈣總含量計(jì)。因此如果本發(fā)明配料例如具有各種基 于菱鎂礦的原料，例如可以設(shè)定這些基于菱鎂礦的原料具有不同的碳酸鈣含量，其在這些 原料的某些中還可以為多于10質(zhì)量％(基于該原料計(jì))，僅僅只要基于菱鎂礦的原料的碳酸 鈣總含量小于上文提到的含量。
[0016] 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，基于菱鎂礦的原料以生菱鎂礦（Rohmagnesit)的形式，尤 其還僅以生菱鎂礦的形式存在。
[0017] 如果基于菱鎂礦的原料僅以生菱鎂礦的形式存在，生菱鎂礦以高純度，且尤其以 如上所示的僅低的碳酸1丐含量存在。
[0018] 該配料中基于菱鎂礦的原料的含量可以為至少5質(zhì)量％，即例如還為至少6、8、10、 12、14、16或18質(zhì)量％。例如，該配料中基于菱鎂礦的原料的含量可以為最多45質(zhì)量％，即 例如還為最多 43、42、40、38、36、34、32、30、28、26、24、22 或 21 質(zhì)量 ％。
[0019] 如果不另有說(shuō)明，本文中作出的質(zhì)量％的含量各自基于本發(fā)明配料或本發(fā)明焙燒 產(chǎn)品的總質(zhì)量計(jì)。
[0020] 優(yōu)選地，該基于菱鎂礦的原料以低的粒度，特別以〈3毫米、〈2毫米或〈1毫米 的粒度存在。例如可以設(shè)定，基于菱鎂礦的原料的至少50質(zhì)量％在該配料中以〈1毫米、 〈0.5毫米或甚至〈0.1毫米的粒度存在(各自相對(duì)于基于菱鎂礦的原料的總質(zhì)量計(jì))。也 可以設(shè)定，該基于菱鎂礦的原料以具有〈1毫米、〈〇. 5毫米或〈0. 1毫米的粒度d9。（即具 有這樣的粒度，其中相應(yīng)組分的至少90質(zhì)量％低于該給定的粒度，基于這些相應(yīng)組分的總 質(zhì)量計(jì)）存在。
[0021] 基于氧化鎂的原料可以例如以下列原料至少之一的形式存在：燒結(jié)氧化鎂或橄欖 石（（Mg, Fe)2Si04)。
[0022] 與基于菱鎂礦的原料一樣，基于氧化鎂的原料也可以以相對(duì)低的粒度，例如以〈3 毫米、〈2毫米或〈1毫米的粒度存在。例如，基于氧化鎂的原料可以以〈1毫米的粒度d9。 存在。特別地，當(dāng)該配料應(yīng)當(dāng)用作中間包物料時(shí)，可以設(shè)定該基于氧化鎂的原料以〈1毫 米、〈0. 5毫米或〈0. 3毫米的粒度d9。存在。
[0023] 基于氧化鎂的原料以至少55質(zhì)量％的含量，即例如還以至少56、58、60、62、64、66、 68、70、72、74、76、78或79質(zhì)量％的含量存在于所述配料中。例如，基于氧化鎂的原料可以 以最多95質(zhì)量％的含量，即例如還以最多92、90、88、86、84、82或81質(zhì)量％的含量存在于 該配料中。
[0024] 如上所述，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)證實(shí)，基于菱鎂礦的原料中較高的碳酸鈣含量對(duì)由該 配料制成的產(chǎn)品的性能具有負(fù)面影響。就此而言，可以設(shè)定基于氧化鎂的原料中的氧化鈣 含量也為相對(duì)低的。例如可以設(shè)定，基于氧化鎂的原料中的氧化鈣總含量為小于5質(zhì)量％， 即例如還為小于4、3、2或1質(zhì)量％，各自基于該配料中的基于氧化鎂的原料的總質(zhì)量計(jì)。
[0025] 對(duì)于整個(gè)配料而言，可以設(shè)定該配料中的CaO含量可以為小于5質(zhì)量％，即例如還 為小于4質(zhì)量％、3質(zhì)量％、2質(zhì)量％、1. 8質(zhì)量％、1. 6質(zhì)量％、1. 4質(zhì)量％、1. 2質(zhì)量％、1質(zhì)量％、 〇. 8質(zhì)量％、0. 6質(zhì)量％、0. 4質(zhì)量％、0. 2質(zhì)量％或0. 1質(zhì)量％。
[0026] 為了將本發(fā)明配料中的碳酸鈣或CaO含量保持盡可能低，可以設(shè)定本發(fā)明配料沒(méi) 有或只有少含量的石灰石和白云石。例如，可以設(shè)定這些原料在該配料中的總質(zhì)量為小于 5質(zhì)量％，即例如還為小于4、3、2或1質(zhì)量％。
[0027] 可以設(shè)定本發(fā)明配料包含一種或多種增塑劑，例如下列增塑劑至少之一：粘土或 膨潤(rùn)土作為其它組分。該配料可具有至少0. 5質(zhì)量％的含量，即例如還至少1質(zhì)量％或1. 3 質(zhì)量％的含量的增塑劑。例如，該配料可具有最多4質(zhì)量％，即例如還最多3質(zhì)量％、2質(zhì)量％ 或1.7質(zhì)量％的增塑劑含量。
[0028] 該配料可以例如具有燒結(jié)助劑，例如硼酸作為其它組分。該配料可以以至少0. 2 質(zhì)量％的含量，即例如還以至少〇. 3質(zhì)量％或0. 4質(zhì)量％的含量具有燒結(jié)助劑。例如，該配 料具有最多1. 5質(zhì)量％的含量，即例如還最多1. 3質(zhì)量％、1質(zhì)量％或0. 7質(zhì)量％的含量的 燒結(jié)助劑。
[0029] 該配料可具有至少一種粘合劑，例如下列粘合劑至少之一：水玻璃或六偏磷酸鈉 作為其它組分。例如，該配料可具有至少〇. 5質(zhì)量％的含量，即例如還至少1質(zhì)量％、1. 3質(zhì) 量％或1. 5質(zhì)量％的含量的粘合劑。例如，該配料可具有最多5質(zhì)量％，即例如還最多4質(zhì) 量％或3. 5質(zhì)量％的粘合劑含量。
[0030] 該配料可具有紙纖維或纖維素纖維作為其它組分，特別是作為成孔劑和增粘劑。 例如，該配料可以以至少0. 2質(zhì)量％的含量，即例如還以至少0. 3質(zhì)量％、0. 4質(zhì)量％、0. 5質(zhì) 量％、0. 7質(zhì)量％或0. 9質(zhì)量％的含量具有紙纖維和/或纖維素纖維。例如，該配料可具有 最多2. 0質(zhì)量％的含量，即例如還最多1. 5質(zhì)量％或1. 2質(zhì)量％的含量的紙纖維和/或纖 維素纖維。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明可以設(shè)定，除了尤其燒結(jié)氧化鎂、橄欖石和生菱鎂礦形式的基于氧化 鎂和菱鎂礦的原料以外，本發(fā)明配料還可以以例如小于10質(zhì)量％的含量，即例如還以小于 9、8、7、6或5質(zhì)量％的含量具有少量的其它組分。根據(jù)本發(fā)明思想的延續(xù)可以設(shè)定，除了燒 結(jié)氧化鎂、橄欖石和生菱鎂礦形式的原料以及其它組分水玻