粗陶瓷耐火制品及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术涉及包括至少一种粒状耐火材料的粗陶瓷耐火制品，其显气孔率在22体积％至45体积％之间，尤其是在23体积％至29体积％之间，并且该耐火材料的颗粒级配中粒径为0.1～0.5mm的中等颗粒份额在10重量％至55重量％之间，尤其在35重量％至50重量％之间，其中，所述颗粒级配的剩余部分是粒径小于0.1mm的粉状颗粒成分和/或者粒径大于0.5mm的粗颗粒成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括至少一种耐火材料的粗陶瓷耐火制品。此外本专利技术还涉及所述制品的制备及其应用。
技术介绍
根据本专利技术的粗陶瓷耐火制品是陶瓷烧成或者不烧成的成型尤其是压制的、在陶瓷工厂中生产的或者使用者制作的整体产品，其可以在工业烧成或熔炼设备中使用，或者在其它工业燃烧设备中使用，例如可以在大型工业炉中用作耐火内衬。本专利技术范围内的“耐火”这一概念并不局限于ISO 836或DIN 51060的定义，其限定了测温锥等值＞1500℃。此概念也涉及用于保护内部温度介于600～2000℃、尤其介于1000～1800℃之间的设备中的设备结构的制品。本领域技术人员都知道耐火材料基于例如在“Gerald Routschka/Hartmut Wuthnow，实践手册“耐火材料”，第5次出版，Vulkan出版社(以下仅称作“实践手册”，第1～7页”中提及和分类的六种耐火基本氧化物以及碳和耐火碳化合物，此外这本书还说明了耐火材料制品的主要应用。本专利技术涉及按照实践手册第15～20页的本身已知的粗陶瓷耐火制品的制备。特别是，根据本专利技术的成型的、尤其是压制的耐火制品具有与用途相配的冷态耐压强度，尤其在其制备时和制备之后以及甚至在温度变化之后也有足够高的冷态耐压强度以适于其操作性。此外它们还可保证应用温度下的热稳定性、耐腐蚀性、抗热冲击能力、良好的结构弹性、合适的荷重软化温度、低透气度和很高的热弯曲强度。除此之外，根据本专利技术的制品还适合作为工作衬，也就是适合作为朝向火侧或设备内侧的衬里，并且符合相应的要求，但是与迄今为止为此目的所使用的制品相比具有更小的热导率。DE 10 2006 040 269 B4公开了由不同耐火材料构成的粗陶瓷耐火制品，可以作为工作衬使用，并且因为显气孔率高而具有比较小的热导率。这些已知的
制品以及大多数市场上有售的其它具有很小气孔率的耐火工作衬制品均有在温度升高时体积膨胀并且在随后温度降低时通常可逆收缩的特性，通常要在其制备之后以及在使用之前例如根据DIN-EN 993-19进行检验。该特性也被称作“可逆热膨胀”。在耐火砌体或者耐火的整体衬里中加上相应的所谓的伸缩缝，就可以抵消该行为。(本专利技术范围内的整体表示衬里由一种可以加工的无定形现拌料、例如由耐火混凝土现拌料现场制作而成)但是当温度波动的时候，大多数已知的粗陶瓷耐火制品原位、也就是在燃烧设备中于使用的过程中不只是可逆改变其体积，而且也会不可逆改变其体积，因为会发生所谓的不可逆后收缩。发生这种后收缩的原因例如有不完全烧结、相转变、或者是在成型或未成型的制品中的化学反应。后收缩是产生迄今为止无法避免的不可逆体积变化的原因，会使得设备衬里的耐火制品之间的接缝打开。这会导致工作衬砌体或者耐火的整体工作衬块体或衬里松动和不稳定。通过测定不可逆的长度变化，可根据DIN-EN 993-10检测耐火制品的后收缩。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，至少明显地减小适用于工作衬的、有后收缩倾向的粗陶瓷耐火制品的后收缩，并且对其例如规定的冷态耐压强度(机械)、原位热负荷和机械负荷过程中的规定强度(热机械)、原位对化学侵蚀的耐抗性(热化学)之类的应用特性没有无法容忍的影响。此外与迄今为止常用的具有较高热导率的工作衬里相比，尤其还保证比较小的热导率。迄今为止多数通过工作层和绝热层构成的多层炉衬布置来减小耐火衬里的热导率。尤其在例如水泥回转窑之类的运动设备中，多层炉衬有很大的机械敏感性或者易于破裂。此外安装也很麻烦。为了在运行过程中避免由所谓的夹层炉衬引起的不确定性，安装没有绝热层的工作衬并不罕见。但是因此就会带来使得设备外壳材料承受负荷的较高温度和较高的热损失。因此本专利技术的目标还在于提供尤其是通过压制成型的、通过较高气孔率减小了热导率的粗陶瓷耐火制品，所述耐火制品与以上所述的一样机械、热机械和热化学适合作为工作衬，并且可保证至少可以与具有较低气孔率的粗陶瓷耐火制品媲美的所需特性，同时还至少也减小了后收缩。可通过权利要求1、10和19的特征解决本专利技术的任务。本专利技术的有益实
施方式在这些权利要求的从属权利要求中示出。本专利技术所提供的耐火制品虽然气孔率很高，但是就烧成收缩率和后收缩率来看体积稳定性好于工作衬的现有技术，适合作为工作衬。根据本专利技术的耐火制品与现有技术相比，例如与DE 10 2006 040 269 B4所述的耐火制品相比，明显减少了大于0.5mm的粗颗粒的份额，但是提高了粒度为0.1～0.5mm的中等颗粒的份额，也优选提高了小于0.1mm的所谓的粉状颗粒的份额。在本专利技术范围内，所述的“粗颗粒”指的是大于0.5且例如8mm以下尤其是例如6mm以下的粒径范围，所述“中等颗粒”指的是0.1～0.5mm的粒径范围，小于0.1mm的部分是粉状颗粒或细颗粒部分。利用该颗粒级配除了改善了所述的新型的烧成收缩、后收缩和气孔率特性之外，也改善了以.此制备的可以压制或可以成型的、含有至少一种粘结剂和/或者至少一种添加剂和/或者一种掺和料和/或者水的物料的加工特性，所述物料用以制作不烧成和/或者烧成的根据本专利技术的耐火制品。根据本专利技术的成型的、尤其是压制的粗陶瓷耐火制品不论材料组成如何，其特征在于，显气孔率为22～45体积％，尤其为23～29体积％，以及例如通过适当筛分完成的耐火材料的颗粒级配，或者若为多种混合使用的耐火材料，则为材料混合物的颗粒级配，其中粒度为0.1～0.5mm的中等颗粒的份额为30～55重量％，尤其为35～50重量％，制品的颗粒级配的其余部分是粉状颗粒和/或者粗颗粒。在使用相应的筛网进行筛分之后，优选地，根据本专利技术的颗粒级配具有材料的正常粒径分布，或者如果使用了多种耐火材料，则具有材料混合物的正常粒径分布，其特征如下：小于0.1mm：20～61重量％，尤其为25～55重量％0.1～0.5mm：30～55重量％，尤其为35～50重量％大于0.5mm小于例如8mm，尤其小于6mm：9～25重量％，尤其为10～25重量％在陶瓷耐火制品中，所找到的颗粒级配极限值通常是最佳极限值，正如本领域技术人员所了解的一样，有一些耐火材料或者材料混合物的极限值与按照本专利技术所述解决本专利技术所述任务的等效和等值制品相比可以向下和/或者向上偏差±10％。所注明的重量百分比“重量％”(以下也称作质量百分比“质量％”)仅仅涉
及耐火材料或耐火材料混合物的颗粒级配，不涉及通常少量加入的本专利技术所述耐火制品的其它成分的粒度，例如粘结剂和/或者化学添加剂或者矿物性掺合料，例如抗氧化剂，其总用量最多为10重量％。根据本专利技术的成型的尤其是压制的粗陶瓷耐火制品尽管气孔率很高，但是仍然可以作为燃烧工业炉设备中的工作衬用来替换迄今为止通常使用的所谓的致密压制耐火制品，因为其具有所需的机械、热机械和热化学工作衬特性。之所以令人惊奇，是因为一般均知道，如果要保证所需的应用特性，本专利技术所研究的大多数常见的成型的和压制的粗陶瓷耐火制品只有大约21体积％以下的显气孔率(关于气孔率，可参见实践手册第127页，图表4.43，氧化镁-尖晶石砖、尖晶石砖、氧化镁-氧化锆砖和氧化镁-锆石砖的气孔率)。因此这些常见的成型的粗陶瓷压制耐火制品也称作致密耐火制品，与此相对的是气孔率较高的隔热耐火制品，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括至少一种粒状耐火材料的粗陶瓷耐火制品，其特征在于，显气孔率在22体积％至45体积％之间，尤其是在23体积％至29体积％之间，并且该耐火材料的颗粒级配中粒径为0.1～0.5mm的中等颗粒份额在10重量％至55重量％之间，尤其在35重量％至50重量％之间，其中，所述颗粒级配的剩余部分是粒径小于0.1mm的粉状颗粒成分和/或者粒径大于0.5mm的粗颗粒成分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.10 DE 102013020732.01.包括至少一种粒状耐火材料的粗陶瓷耐火制品，其特征在于，显气孔率在22体积％至45体积％之间，尤其是在23体积％至29体积％之间，并且该耐火材料的颗粒级配中粒径为0.1～0.5mm的中等颗粒份额在10重量％至55重量％之间，尤其在35重量％至50重量％之间，其中，所述颗粒级配的剩余部分是粒径小于0.1mm的粉状颗粒成分和/或者粒径大于0.5mm的粗颗粒成分。2.根据权利要求1所述的制品，其特征在于以下颗粒级配：小于0.1mm的粉状颗粒：20～61重量％，尤其为25～55重量％0.1～0.5mm的中等颗粒：30～55重量％，尤其为35～50重量％大于0.5mm、尤其小于8mm、优选小于6mm的粗颗粒：9～25重量％，尤其为10～25重量％。3.根据权利要求1和/或者2所述的制品，其特征在于，所述制品以通过在混合器中造粒产生的例如颗粒直径为0.1～5mm、尤其是0.5～4mm的混合粒子形式存在，并且/或者以例如颗粒直径为2～15mm、尤其是3～6mm的团聚颗粒形式存在，或者以成型体形式存在，尤其以压制成型体形式存在，或者所述制品是燃烧或可以燃烧的大型工业炉的未成型的整体衬里。4.根据权利要求1～3中任一项或多项所述的制品，其特征在于，所述制品包含至少一种众所周知的用于耐火制品、尤其是用量最多为9重量％，优选最多为6重量％的粘结剂，并且/或者包含至少一种众所周知的用于耐火制品、尤其是用量最多为10重量％，优选最多为6重量％的添加剂，并且/或者包含至少一种众所周知的用于耐火制品、尤其是用量最多为10重量％，优选最多为6重量％的掺和料。5.根据权利要求4所述的制品，其特征在于，所述制品包含水和/或者柏油和/或者沥青和/或者优选至少一种通常用于耐火制品的合成树脂粘结剂、例如酚醛树脂、呋喃树脂或者线型酚醛清漆树脂和/或者木质素磺酸盐作为粘结剂。6.根据权利要求1～5中任一项或多项所述的制品，其特征在于，所述制品经过陶瓷烧成或不烧成，或者经过加热且不烧成。7.根据权利要求1～6中任一项或多项所述的制品，以不烧成生坯压制成
\t型体的形式，其特征在于，生坯密度在1.80g/cm3至2.80g/cm3之间，尤其是在2.00g/cm3至2.70g/cm3之间，以及抗压强度在1.5MPa至7MPa之间，尤其是在2MPa至4MPa之间，并且例如残余水分在0.1重量％至0.6重量％之间，尤其是在0.2重量％至0.5重量％之间。8.根据权利要求1～7中任一项或多项所述的制品，其特征在于，所述制品经过陶瓷烧成，并且具有在30MPa至100MPa之间，尤其是在45MPa至80MPa之间的冷态耐压强度。9.根据权利要求1～8中任一项或多项所述的制品，其特征在于，所述材料是选自以下组中的至少一种材料：氧化镁、白云石、铝酸镁尖晶石、铁铝尖晶石、镁橄榄石、镁铁尖晶石、铬矿、氧化锆、铝酸钙、六铝酸钙、氧化铝和/或者硅酸铝原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯于尔根·克利舍特，卡斯滕·费尔默，霍尔格·维尔辛，
申请(专利权)人：耐火材料控股有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE