[发明专利]低成本的熔融浇铸氧化铝－二氧化锆－二氧化硅产品及其应用

说明书

本发明特别涉及氧化铝-二氧化锆-二氧化硅(AZS)产品，其价格低于目前可从市场上购买到的常见AZS产品，这些产品的性质适合非极端的使用条件，如在玻璃熔炉尾部区域和/或在炉子某些上部结构中起主导作用的条件。与实际使用的常见AZS产品相比，本发明产品中二氧化硅含量较高，而氧化锆含量较低。

熔融并浇铸在模具中的产品(也被称作电熔体)可以通过适合在电弧炉中的原料混合物经熔化得到，或采用任何其他适合这些产品的熔化技术得到。然后熔化液体被倒入能够直接得到成形工件的模具中。一般地，该产品再经过控制的冷却循环，以便降到室温而不破裂。本领域技术人员将这种操作称为退火。

几十年前人们便已了解AZS产品。US-A-2438552描述适用于这类产品的第一批改进中的一种。这些发明人提出添加Na₂O(1-2.2％)和MgO/CaO(0.2-0.8％)，以便解决有关含有45-70％Al₂O₃；14-40％ZrO₂和9-12％SiO₂的产品的可行性问题。

实际销售的AZS产品，如申请人的ER-1681、ER-1685或ER-1711都含有45-50％Al₂O₃、32-40％ZrO₂、12-16％SiO₂和约1％Na₂O。

这些产品极好地适合制造玻璃熔炉。目前的AZS材料原则上用于与熔化玻璃接触的区域以及用于玻璃熔炉的上部结构。但是，从耐腐蚀的观点来看，处在实验室中的某些炉子上部结构尚具有较小吸引力。

另外，炉子尾部区域，如燃烧器管道或炉顶、交流换热器室的壁和堆砌块，由于不与熔化玻璃接触，从耐腐蚀的观点来看也是尚具有较小吸引力的区域。由于目前的AZS产品成本过高，所以它们仅仅很罕见地被用于这些区域。

相反地，处在这些炉子区域中的材料随着交流换热器使用循环承受温度的剧烈变化。事实上，在交流换热器的堆砌室运行期间，来自炉子的热气体由高处进入堆砌块，释放出热量。在此期间，冷空气在前面循环中进入其他加热堆砌块下面，从堆砌块高处放出热量，由此直至到达燃烧器为止。

因此，需要一种低成本的耐火材料，其性质适合于具有较小吸引力的运行条件，如在玻璃熔化炉后面区域和/或在性能较差的炉子的某些上部结构中起主导作用的条件。

为了提供较廉价的产品，本申请人设想降低原料成本。可以通过一方面降低作为该组合物中贵重元素的氧化锆含量、另一方面通过使用二次材料(生产废料或回收的废料)达到这一点。

然而，这种有吸引力的解决办法带来某些可行性问题以及与材料化学分析结果变化和与例如因使用废产品而导致杂质含量可能升高相关的材料使用性能问题。

令人惊奇地，申请人发现，化学分析的范围能够保证工件可行性以及在上述玻璃熔炉区域中材料的良好使用性能。

更确切地，本发明涉及熔融浇铸AZS产品，其特征在于通过化学分析以重量计含有：

Al₂O₃：45-65％

ZrO₂：10.0-29.0％

SiO₂：20.0-24.0％

SiO₂/(Na₂O＋K₂O)：4.5-8.0

其他物质：0.5-4.0％。

SiO₂/(Na₂O＋K₂O)重量比优选地是6.0-0.7。

ZrO₂含量优选地是14.0-25.0％(重量)。

Al₂O₃含量优选地是50-65％(重量)。

本发明的AZS产品特别优选地具有下述化学分析结果(以重量计)：

Al₂O₃：50-65％

ZrO₂：14.0-25.0％

SiO₂：＞20.0-24.0％

SiO₂/(Na₂O＋K₂O)：6.0-7.0

其他物质：0.5-4.0％