[发明专利]氧化锆-尖晶石熔融颗粒和由所述颗粒获得的耐火产品

说明书

本发明涉及熔融颗粒，所述颗粒包含氧化锆‑尖晶石共晶的基质，该基质包裹基本上由氧化锆相或尖晶石相组成的内含体。所述颗粒具有以下总体化学组成，以由氧化物形式的重量百分比表示：•大于45.0％且小于95.0％的ZrO₂，•大于3.0％且小于40.0％的Al₂O₃，•大于1.0％且小于20.0％的MgO，ZrO₂，Al₂O₃和MgO一起占所述颗粒重量的至少95.0％。

本发明涉及主要由氧化锆和尖晶石组成的用于陶瓷应用的熔融颗粒。本发明还涉及制备这种颗粒的方法，以及涉及由所述颗粒形成或包含它们的陶瓷材料和/或产品。

本发明还涉及熔融颗粒用于制备特别用于但不仅仅用于冶金领域中的耐火产品，特别是用于制备耐火部件(其用于制备或转化金属或金属合金)的用途。它们也可以用作为用于金属部件的涂层，也可以用于在陶瓷部件和金属之间的接触的情况中。

因此，根据本发明的熔融颗粒用于制备耐火产品和材料，特别是用于冶金中的那些类型的耐火产品和材料。

在说明书的后续部分中，为了方便并根据在陶瓷领域中的习惯，将参考相应的简单氧化物来描述包含元素Al，Mg和Zr(或其它)的所述氧化物，即Al₂O₃，MgO和ZrO₂。因此，在下面的描述中，除非另外提及，否则在根据本发明的颗粒的总化学组成中不同元素的比例参照相应简单氧化物的重量给出，以相对于存在于所述颗粒中的全部氧化物的重量百分比进行表示，即使它们不必然地以这种简单形式存在于所述颗粒中。相反，在本说明书中，在所述颗粒中氧化物的真实存在的组成用“相”或“氧化物相”表示。

然而，在本说明书的后面部分中，绝不限于此，更详细地描述了根据本发明的颗粒的用途及其在用于冶金(即用于金属或金属合金的制备，特别地用于制备浇注喷嘴的套环或作为滑动门板中的嵌入物)的耐火产品的特定领域中的优势。然而，很清楚的是，这些颗粒，由于它们提供的优点，能够有利地用于陶瓷领域的许多其他应用中，特别是在其中任何需要高热稳定性和耐腐蚀性(特别是在大于1000℃的温度下)的领域中。

特别地，用于制备或处理金属或其合金的许多炉区域需要使用耐高温的耐火产品。

例如，滑动门板(或英文术语为“slide gate”)是在钢的连续浇注期间使用的部件，以打开或关闭分配器或通过滑动喷嘴(英文术语为sliding nozzle)与铸模流体连通的铸桶的排出口。

浇注喷嘴和滑动门板目前包括由氧化锆组成的部分，其最通常是部分稳定化的氧化锆。

专利申请CN101786889描述了例如由包含12至87％的氧化锆，10至85％的镁铝尖晶石和3至15％的选自刚玉，锆石，莫来石或它们的混合物的附加材料的砖(与有机粘合剂结合)形成的喷嘴。

所述基础砖块通过在大于1400℃的温度下烧结尖晶石、纯度大于94％的氧化锆和上述附加材料的初始混合物来获得。

然而，申请人公司进行的研究表明，这些产品在使用过程中可能失去其初始耐温度性能，特别是具有需要更换它们的裂缝。

非常特别的是，根据申请人公司评估的研究结果，这种耐久性的降低看起来与构成耐火材料的材料的结构改变直接相关，更特别地与氧化锆，甚至部分稳定化的氧化锆的晶体学转变直接相关(在它所经受的连续温度周期期间)。特别地，申请人公司已发现氧化锆的立方晶或四方晶形式(甚至当氧化锆进行部分稳定化时)逐渐转变为单斜晶形。

已知地，马氏体类型的这种转变导致组成颗粒的微裂纹化，并因此导致材料在返回到较低温度时的退化。

因此，目前仍然需要用于制备这种耐火材料(特别是在冶金领域中)的原材料(特别地呈颗粒形式)，其允许在成形之后改善所述耐火材料的热稳定性。