[发明专利]制作耐火制品的方法

说明书

提供了一种制造耐火制品的方法。所述方法包括：a)混合粘合剂体系、耐火装料、和第二胶体粘合剂以形成水性浆料；b)将所述水性浆料浇铸到模具中；c)将含有所述水性浆料的模具在低于所述浆料浇铸温度的温度中放置足够长的时间，以形成生坯强度制品；以及d)在至少450℃的温度下对所述生坯强度制品烧制足够长的时间，以形成热均质，从而形成耐火制品。通过本方法制得的耐火制品独特地结合了孔结构和机械性能这两项特征。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月4日提交的美国临时专利申请No.62/886,707的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种制造耐火制品的方法。本发明尤其涉及一种制造耐火制品的方法，其包括由水性浆料形成生坯强度制品。通过本发明的方法制得的耐火制品独特地结合了孔结构和机械性能这两项特征。

背景技术

放置在高温，侵蚀性或腐蚀性环境等的恶劣环境中的物品通常由耐火材料制成。这种耐火制品可用于防止受到不同工艺中高温下的气体、液体或固体的影响，以进行感测、熔融、运输、铸造等操作。耐火制品在金属工业，玻璃工业，石化工业和水泥工业等中是必不可少的。制成的耐火制品的孔隙率可以较低(例如，＜35％)或较高(例如，≥35％)，通常将其称为显气孔率。显气孔率是指连接到耐火制品表面的孔(或开孔)。

在耐火设计中，通常会在强度和孔隙率之间有所取舍。通常，具有高孔隙率的耐火制品具有优异的绝缘性能(这是因为其中包含大量空气)和低体积密度，但与较低孔隙率的制品相比，其耐腐蚀性且强度较低。多孔性可能是理想的，因为可以例如减轻制品的重量，提高浮力，使整个系统的能量损失最小化，允许流体或气体流动的路径以及减慢裂纹的扩大，从而增加制品的使用时间。

然而，孔隙率的益处在很大程度上在于对孔结构的某种程度的控制，即对制品中孔的尺寸、形状和分布的控制。常规的低成本烧结技术通常无法精准地控制孔隙率，以及类似制品或者甚至是同一制品的材料性能往往会发生变化。控制烧制的制品中孔结构的主要挑战之一是从液体中均匀地提取水。水的提取物不均匀会导致整个制品的收缩率可变，这可能导致一些不良结果，例如形成大的集中的孔或空隙，几何翘曲以及制品的内部应力或破裂。

本领域技术人员可以采用许多方法来使收缩率变化最小，但是大多数方法需要严格控制加工参数(例如，特定的混合器、精密模具、受控的环境室等)，干燥时间长或对制品的设计或浆料组合物设限以使得制造稳定性更高。

一种用于控制成型过程中去除水分的有趣方法是通过使用含水冷冻铸造。该方法涉及在水冻结时模拟冰晶形成的结构，以生产具有特定孔隙率的多孔陶瓷。尽管该方法有潜力，但它也有一些局限性。一个主要限制是，使用这种方法形成的制品通常具有层状孔隙率，其中孔的长轴明显长于孔的短轴。理论上，如果仅在一个方向上需要强度，则该层状结构可在强度和密度之间进行更好地折中。然而，在实践中，在形状复杂以及在制造环境中对产量有要求的情况下，难以实现孔与单轴负载方向的对准。这再次在制造(成型期间的断裂)和使用中都带来问题。如果没有按照计划精确负载，则具有层状孔隙结构的耐火制品易碎且容易开裂。而且，在现实生活的大部分应用中，都是在多个方向进行负载的。

因此，在本领域中仍然需要解决上述问题的制造耐火制品的方法。

发明内容

本发明涉及一种制造耐火制品的方法。为了说明发明构思的各个方面，公开了该方法的若干示例性实施例。

根据本发明，提供了一种制造耐火制品的方法。该方法包括：a)混合粘合剂体系、耐火装料、和第二胶体粘合剂以形成水性浆料；b)将水性浆料浇铸到模具中，其中水性浆料处于浆料浇铸温度下；c)将含有水性浆料的模具在低于浆料浇铸温度的温度中放置足够长的时间，以形成生坯强度制品；d)在至少450℃的温度下对生坯强度制品烧制足够长的时间，以形成热均质，从而形成耐火制品。