TWI572579B

TWI572579B - 包括β氧化鋁的耐火物體及其製造和使用方法

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Publication number: TWI572579B
Application number: TW101113308A
Authority: TW
Inventors: 奧利維西緹
Original assignee: 聖高拜陶器塑膠公司
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2017-03-01
Also published as: RU2013148633A; RU2656647C1; KR101929733B1; CN108726849B; MY185000A; US20120263929A1; KR20140018965A; EP2697177B1; WO2012142348A4; US9216928B2; WO2012142348A3; WO2012142348A2; CN108726849A; CN103492327A; TW201240941A; JP2014515721A; EP2697177A4; JP5762623B2; EP2697177A2

Description

包括β氧化鋁的耐火物體及其製造和使用方法

本揭露總體上涉及一包括ß氧化鋁的耐火物體以及其製造和使用方法。

包含氧化鎂的鹼性矽鋁酸鹽玻璃(alkali alumino-silicate glass)一直用於機械性能更加重要的應用中。可以使用一熔融拉拔法來形成該等玻璃，其中液體玻璃流過由鋯石材料製成的一玻璃溢流形成塊的唇緣，並且在該玻璃溢流形成塊的底部融化形成一玻璃板材。在與鹼性矽鋁酸鹽玻璃接觸時，鋯石(ZrSiO₄)在接近玻璃形成溫度的溫度下分離成ZrO₂以及SiO₂。更高的SiO₂含量在其溶解在玻璃中時可能導致氣泡的形成。ZrO₂可以在介面處產生ZrO₂固體結節，然後該等固體結節可以被釋放到玻璃中，從而形成缺陷。因此，該玻璃溢流形成塊具有降低的壽命，因為當鋯石材料從玻璃溢流形成塊的本體受到侵蝕的同時製造的玻璃被一所不希望的、不利地影響了其特性的元素所污染。

提供與該等附圖相結合的以下說明用來幫助理解在此揭露的傳授內容。以下討論將集中在該等傳授內容的具體實現方式和實施方式上。提供這種集中用來說明描述該等傳授內容並且不應該將其解釋為對該等傳授內容的範圍或適用性的一種限制。

如在此所用的，術語“包括(comprises)，”、“包括了(comprising)，”、“包含(includes)，”、“包含了(including)，”、“具有(has)，”、“具有了(having)，”或它們的任何其他變形均旨在覆蓋一非排他性的涵蓋意義。例如，包括一系列特徵的一種工藝、方法、物品、或裝置並非必須僅限於那些特徵，而是可以包括未明確列出的或這種工藝、方法、物品、或裝置所固有的其他特徵。另外，除非有相反意義的明確陳述，“或者”指的是一包含性的或者而不是一排他性的或者。例如，條件A或B是藉由以下的任一項而得到滿足：A係真(或者存在)且B係假(或者不存在)，A係假(或者不存在)且B係真(或者存在)，以及A和B均為真(或者存在)。

使用“一種/一個/一(a/an)”來描述在此說明的要素和組成部分。這樣做僅是為了方便並且為了給出本發明範圍的一般性意義。這種說法應該被閱讀為包括一個或至少一個，並且單數還包括複數，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，當在此說明的是一單個器件時，可以使用多於一個的器件代替一個單個器件。類似地，當在此說明的是多於一個的器件時，可以用單個器件來代替這一器件。

術語“氧化鋁”旨在表示一化合物Al₂O₃，該化合物可以表達為具有Al₂O₃作為此類化合物的分子式內的一構成組，或其任一組合。氧化鋁的實例包括：a-Al₂O₃、ß氧化鋁、莫來石、鋁酸鈉、另一適合的基於Al₂O₃的化合物、或它們的任一組合。

除非明確地說明了相反意思，否則術語“ß氧化鋁”係指任何單獨的ß氧化鋁化合物、多種單獨的ß氧化鋁化合物中的全部或任何子集、或者多種ß氧化鋁化合物的任一組合(例如，該等ß氧化鋁化合物的一混合物)。示例性的ß氧化鋁化合物在本說明書中描述。

當指提及一數值時，術語“平均化的”旨在表示一平均值、一幾何平均數、或一中間值。

與元素週期表內的列相對應的族數使用了如在第81版(2000-2001)的化學和物理CRC手冊(CRC Handbook of Chemistry and Physics)中可見的“新符號”公約。

除非另有定義，在此使用的所有技術和科學術語具有與在此說明的該等特徵所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。該等材料、方法和實例僅是解說性的並且無意加以限制。就在此未經說明之範圍而言，關於具體材料和加工行為的許多細節是常規的並且可以在用作耐火材料的陶瓷材料領域之內的教科書以及其他來源中找到。

根據在此說明的多個實施方式，一耐火物體可以包括ß氧化鋁並且具有一或多種特性，這種或該等種特性更適合於形成包括鋁、矽、以及鎂(“Al-Si-Mg玻璃”)的玻璃。在一實施方式中，由於當該ß氧化鋁暴露於一熔融的鹼性Al-Si-Mg玻璃中時，ß氧化鋁較不可能形成Mg-Al氧化物層，因此，該ß氧化鋁實質上防止了多個Mg-Al顆粒被攜帶進入到正在形成的玻璃中。在閱讀本說明書之後，熟練的業內人士將會理解並非在所有的實施方式中都要求所有的特性，並且因此多種特性的說明意味著展示而非限制在此說明的概念。

該耐火物體可以具有一本體或一覆蓋在該本體上面的塗層，其中該本體或塗層包括一含ß氧化鋁的陶瓷材料。該陶瓷材料可以包含至少10 wt%的Al₂O₃總含量，無論是處於a-Al₂O₃、ß氧化鋁、另一氧化鋁化合物、還是它們的任一組合的形式。這種燒結的陶瓷材料可以具有至少約50 wt%、約60 wt%、約70 wt%、約80 wt%、約85 wt%、約90 wt%、約93 wt%、約95 wt%、約97 wt%的Al₂O₃總含量，無論是處於a-Al₂O₃、ß氧化鋁、另一氧化鋁化合物、還是它們的任一組合的形式。在該陶瓷材料中，Al₂O₃總含量的至少約40 wt%、至少約50 wt%、至少約75 wt%、至少約90 wt%、或至少約95 wt%係來自ß氧化鋁。

該ß氧化鋁可以包括第1族元素、第2族元素、稀土元素、Pb、或它們的任一組合。為了本說明書的目的，稀土元素包括Sc和鑭系元素。在一實施方式中，該摻雜劑可以包括Na₂O、K₂O、Li₂O、Cs₂O、MgO、BaO、SrO、PbO、Sc₂O₃、La₂O₃、Pr₂O₃、Nd₂O₃、ZnO、或它們的任一組合。該摻雜劑可以添加到該a-Al₂O₃中並且幫助將該a-Al₂O₃轉化成ß氧化鋁，並且因此該摻雜劑可以被稱為ß轉化材料。在另一實施方式中，可以將摻雜劑添加到ß氧化鋁以便改變該ß氧化鋁的特性，如機械強度、擴散、等等。

在一實施方式中，ß氧化鋁包括具有的分子式為11 Al₂O₃ ^．X A₂O的ß’氧化鋁，其中A係1族元素，並且X係處於1到1.6的範圍內。在另一實施方式中，ß氧化鋁包括具有的分子式為5 Al₂O₃ ^．1 Z的ß”氧化鋁，其中Z係A₂O並且A係一價態的一元素，或Z係MO並且M係二價態的一元素。在另一實施方式中，ß氧化鋁包括具有的分子式為15 Al₂O₃ ^．4MgO 1 A₂O的ß'''氧化鋁，其中A係一第1族元素。ß’氧化鋁具有的Al₂O₃總含量係處於約87 mol%到約92 mol%的範圍內，ß”氧化鋁具有的Al₂O₃總含量係約83 mol%，並且ß'''氧化鋁具有的Al₂O₃總含量係約75 mol%。

該陶瓷材料可以包括另一摻雜劑，如一燒結劑。在一具體的實例中，該燒結劑可以幫助減低孔隙率，如果該耐火物體稍後暴露於一腐蝕環境中的話，這可以幫助改進抗腐蝕能力。一示例性的燒結劑可以包括Ta₂O₅、Nb₂O₃、Nb₂O₅、TiO₂、Fe₂O₃、MnO、CuO、另一適合的燒結劑、或者它們的任一組合。在一具體的實施方式中，當如前面說明的這種具體的摻雜劑也可以用作一燒結劑(如Ta₂O₅、Nb₂O₃、或者Nb₂O₅)時，則不使用一單獨的燒結劑。

該陶瓷材料可以包含又另一摻雜劑，該摻雜劑可以幫助保持該陶瓷材料中的粒徑，避免其變得過大。這樣一摻雜劑可以包括稀土元素的氧化物，Ta₂O₅、Nb₂O₃、Nb₂O₅、MgO、ZrO₂、HfO₂、或它們的任一組合。在一具體的實施方式中，該稀土元素氧化物可以包括Y₂O₃、Sc₂O₃、Yb₂O₃、Pr₂O₃、Sm₂O₃、Gd₂O₃、La₂O₃、Ce₂O₃、Dy₂O₃、或它們的任一組合。

在一實施方式中，該ß轉化材料的或其相應的摻雜劑的或多種摻雜劑組合的量值，當作為該本體或該塗層的陶瓷材料內的金屬氧化物(例如，Na₂O，BaO)來表達時，可以是至少約2.1 mol%、至少約2.5 mol%、或至少約4.5 mol%。在另一實施方式中，該量值可以是不大於約26 mol%、不大於約17 mol%、或不大於約13 mol%。在另一實施方式中，該金屬氧化物的含量可以表達為與a-Al₂O₃相比較的一個mol%。具體地說，當使用Na₂O、K₂O、La₂O₃、以及Sc₂O₃中的任何一或多種時，該ß氧化鋁可以包括至少約2.1 mol%的該等金屬氧化物。

關於其他摻雜劑，在該本體或塗層的陶瓷材料內的任何這種摻雜劑的量值，當作為金屬氧化物來表達時，可以是至少約0.02 wt%、至少約0.11 wt%、至少約0.2 wt%、或至少約0.5 wt%。在另一實施方式中，該量值可以是不大於約5 wt%、不大於約4 wt%、不大於約3 wt%、不大於約2 wt%、或者不大於約1.5 wt%。

在一具體的實施方式中，一些雜質可能不會存在或保持在一相對低的量值，因為此類雜質可能允許燒結陶瓷的粒徑變得不可接受的大。TiO₂、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、或它們的任一組合的濃度可以是不大於約2 wt%、不大於約1.5 wt%、不大於約0.9 wt%、或不大於約0.5 wt%。

該等摻雜劑起始材料可以具有任何氧化態，如M²⁺、M³⁺、M⁴⁺、M⁵⁺或它們的任一組合，其中M係該摻雜劑內的一金屬元素。可以將該摻雜劑作為以上任何一種氧化物來引入。例如，該摻雜劑可以是Na₂O、K₂O、Li₂O、MgO、BaO、SrO、La₂O₃、Sc₂O₃等。可替代地，與金屬氧化物相對，上述元素中的任一種可以作為的硼化物、碳化物、碳酸鹽、硝酸鹽、鹵化物、磷酸鹽、硫酸鹽、或類似物來添加。此外，一或多種摻雜劑可以作為一種氧化物與硼化物、碳化物、碳酸鹽、硝酸鹽、鹵化物、磷酸鹽、硫酸鹽、或它們的任一組合相結合地添加。在又一實施方式中，該摻雜劑可以處於一金屬鋁酸鹽的形式，如鋁酸鈉、鋁酸鉀、或類似物。在一實施方式中，該摻雜劑起始材料可以是一粉末，它處於具有的平均的粒子尺寸不大於約30 μm的粒子的形式，在另一實施方式中，該平均的粒子尺寸係不大於約20 μm，並且在另外一實施方式中，該平均的粒子尺寸係不大於約15 μm。在一實施方式中，該平均的粒子尺寸係至少約0.1 μm，在另一實施方式中，該平均的粒子尺寸係至少約0.5 μm，並且在另外一實施方式中，該平均的粒子尺寸係至少約1 μm。

陶瓷材料可以由a-Al₂O₃、ß氧化鋁、鋁酸鈉、另一氧化鋁化合物、ß轉化材料、或它們的任一組合來形成。當該起始材料包括a-Al₂O₃時，一ß轉化材料(例如，Na₂O)可以添加的量值為足以將該a-Al₂O₃轉化為ß氧化鋁。當該起始材料包括ß氧化鋁時，可以使用一ß轉化材料。

該方法和起始材料可以取決於該陶瓷材料係被用於該耐火物體的本體還是塗層、以及是否使用了燒結技術、鑄造技術、或其組合。

在一實施方式中，該耐火物體的本體可以包括使用一燒結技術形成的陶瓷材料。在一具體的實施方式中，可以形成一生坯並且然後將其燒結以便形成該耐火物體。起始材料可以包括金屬氧化物的粉末。氧化鋁粉末可以處於具有的平均顆粒尺寸不大於約50 μm的顆粒的形式。在一實施方式中，該平均顆粒尺寸係不大於約20 μm，在另一實施方式中，該平均顆粒尺寸係不大於約12 μm，並且在另外一實施方式中，該平均顆粒尺寸係不大於約9 μm或不大於約3 μm。在一實施方式中，該平均顆粒尺寸係至少約0.1 μm，在另一實施方式中，該平均顆粒尺寸係至少約0.5 μm，並且在另外一實施方式中，該平均顆粒尺寸係至少約0.9 μm。

在一實施方式中，該等粉末可以被乾磨或濕磨以獲得一希望的顆粒尺寸。可以使用一行星式球磨機或多個輥。Al₂O₃乾磨(“Al₂O₃乾”)可以包括將一耐火材料塊在具有a-Al₂O₃容器以及a-Al₂O₃研磨介質的一行星式球磨機中研磨。ZrO₂乾磨(“ZrO₂乾”)係與Al₂O₃乾磨相同的，除了該a-Al₂O₃容器以及a-Al₂O₃研磨介質被一ZrO₂容器以及ZrO₂研磨介質所代替之外。Al₂O₃濕磨(“Al₂O₃濕”)可以包括在多個輥上使用Al₂O₃容器以及a-Al₂O₃研磨介質或ZrO₂研磨介質和水來研磨耐火材料塊。粉碎更粗的粉末的一球磨過程以及使用一帶有更精細介質的磨碎機或球磨機進行精細研磨的額外步驟，還可以用於將該粉末的顆粒尺寸減少到所要求的尺寸。在另一實施方式中，可以噴磨該等粉末中的一或多種。還可以使用多種研磨技術的任一組合。在閱讀了本說明書之後，熟練的業內人士將會認識到在不背離在此說明的該等概念的情況下可以使用其他材料。

在研磨之後，在這種研磨的粉末上收集顆粒分佈數據。該顆粒分佈可以包括10百分位數(10^th percentile)、50百分位數(50^th percentile)、以及90百分位數(90^th percentile)的顆粒尺寸。如在此使用的，一D10值表示10百分位數，一D50值表示50百分位數，並且一D90值表示90百分。因此，D50對應於中值。在一實施方式中，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D10值係不大於約9微米、不大於約3微米、不大於約2微米、或不大於約0.9微米。在另一實施方式中，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D50值係不大於約20微米、不大於約12微米、不大於約9微米、不大於約3微米、不大於約2微米、或不大於約0.9微米。在另外一實施方式中，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D90值係不大於約90微米、不大於約40微米、不大於約30微米、不大於約9微米、不大於約2微米。該粉末可以具有的比表面積係至少約0.5 m²/g、至少約0.9 m²/g、至少約1.1 m²/g、或至少約1.5 m²/g。

如果需要或希望的話，可以使用的一另外的材料可以包括：粘合劑、溶劑、分散劑、增稠劑、抗絮凝劑、另一適合的成分、或者它們的任一組合。在一實施方式中，該另外的材料可以包括非金屬的化合物。在另一實施方式中，該另外的材料可以包括一有機化合物、水、或者類似物。

可以將該等粉末和另外的材料進行組合並且成型以便將一生坯形成為一希望的形狀。在一實施方式中，該等粉末和另外的材料可以與水進行混合以便形成一漿料。成型可以使用一技術來完成，如滑移澆鑄、單軸壓製、等靜壓、凝膠灌製、振動壓鑄、或者它們的任一組合。該形狀可以是直線的、圓柱形的、球形的、橢圓體的、或幾乎任何其他形狀。在一具體的實施方式中，該生坯可以處於直線塊的形狀，這個直線塊被稱為一毛坯，這個毛坯可以在隨後被機加工以便形成一玻璃溢流形成塊。在另一實施方式中，該生坯能夠被結構化，其方式為與最終的耐火物體更緊密地匹配從而減少任何另外的機械加工的程度。例如，當該耐火物體包括一玻璃溢流形成塊時，該生坯的形狀可以更緊密地採取該玻璃溢流形成塊的形狀，以便減少隨後機加工的量以及將要丟棄的陶瓷材料。更具體地說，該生坯可以具有與一楔形部分相鄰的直線部分。該直線部分對應于其中將要形成一玻璃溢流槽的區域。在另一實施方式中，該生坯可以被成型為具有與該楔形部分相鄰的玻璃溢流槽。

在形成該生坯之後，在一烘箱、加熱器、加熱爐、或者類似物中將該生坯進行加熱以便形成包括一燒結的陶瓷材料的耐火物體。這種加熱方法可以包括一初始加熱，其中濕氣、溶劑、或者另一揮發性組分被蒸乾，有機材料被蒸發、或者它們的任一組合。這種初始加熱可以進行的溫度的範圍係約100℃到約300℃，持續的時間段的範圍係約2小時至約400小時。在這種初始加熱之後，燒結可以進行的溫度範圍係約1400℃到約1700℃，持續的時間段的範圍是約10小時至約100小時以便形成該耐火物體的本體。在一具體的實施方式中，該燒結可以在不大於約1650℃或不大於約1600℃的溫度下進行。在燒結的過程中，可能發生一些收縮，並且該本體可能小於該生坯。

該燒結可以在一開放容器(如一開放的馬弗爐)或一密閉容器(如一密閉的馬弗爐)中進行。一密閉容器可以幫助避免該ß氧化鋁變成a-Al₂O₃。在該ß氧化鋁中使用的一些摻雜劑，如Na₂O，可以在用於燒結的相對高的溫度的過程中揮發掉。當損失該摻雜劑時，該ß氧化鋁會變成a-Al₂O₃。當使用一密閉容器時，其周圍可以包括一與該耐火物體分開的源，這個源提供了一額外量的金屬元素，該等元素可以在該耐火物體的燒結過程中說明減少變化成a-Al₂O₃的ß氧化鋁的量值。例如，當該ß氧化鋁包括Na時，該密閉容器可以包括一源，這個源提供了一額外量值的Na以便在燒結該ß氧化鋁時幫助減少Na₂O的揮發損失。該額外量的Na能夠以一種飽和氣氛的NaOH、Na鹽、鋁酸鈉、ß氧化鋁(位於該本體之外)、或類似物的形式提供。

如果將該耐火物體的本體進行燒結，該本體的表面部分可以具有一些轉化為a-Al₂O₃的ß氧化鋁，或者可以具有與該本體的中心處的ß氧化鋁含量相比更低的ß氧化鋁含量。該表面部分可以是至少約2 μm厚、至少約20 μm厚、至少約50 μm厚、或至少約110 μm厚、或者甚至更厚，如一直到4 mm厚。可以將該表面部分去除，這樣該本體的一暴露的表面具有比如果不去除該表面部分的情況相比更高的ß氧化鋁。

可以使用一鑄造技術，如熔融鑄造，來形成該耐火物體的本體。可以使用a-Al₂O₃、ß氧化鋁、鋁酸鈉、另一種氧化鋁化合物、另一ß轉化材料源(例如，Na₂O)或它們的任一組合。將該等起始材料進行組合並進行加熱以便形成一熔融的組合物。在一實施方式中，該加熱可以作為電弧加熱來進行。然後將該熔融的組合物澆鑄到一模具中，並且允許該熔融的組合物冷卻以便形成該本體。然後將該本體從該模具中去除並且可以向下機加工以形成隔熱管(isopipe)。

在如圖1所展示的一實施方式中，一耐火物體100的本體可以是一耐火塊102，具有直線形狀，具有長度(l)、寬度(w)、以及高度(h)。在一實施方式中，尺寸l、w、或h的任一者可以是至少約0.02 m、至少約0.05 m、至少約0.11 m、至少約0.5 m、至少約1.1 m、至少約2.0 m、至少約4.0 m、至少約5.0 m、至少約6.0 m或更大。在如圖1所展示的實施方式中，耐火塊102可以是一毛坯，由該毛坯可以形成一玻璃溢流形成塊。

可以將該耐火塊102進行機加工以便產生一不同的形狀、一更光滑的表面、或兩者。可以將耐火塊102機加工以便形成一玻璃溢流形成塊200，如圖2中所展示的。該玻璃溢流形成塊200也是一耐火物體，它包括一玻璃溢流槽部分202以及一楔形部分204。該玻璃溢流槽部分202包括一槽，該槽具有一深度，這個深度沿著該玻璃溢流形成塊200的長度減少。圖3包括示例性形狀的楔形部分204的截面視圖。更具體地說，該楔形部分可以包括一楔狀2042、一凹狀2044、或者一凸狀2046。可以使用其他形狀來滿足對於特殊應用的需要或要求。

在一實施方式中，一包括本體420而沒有任何塗層的耐火物體400展示在圖4中。在又另一實施方式中，該耐火物體可以包括一塗層，該塗層包括覆蓋了一本體的具有不同組成的ß氧化鋁。圖5包括一耐火物體500的圖示，該耐火物體包括一本體520以及一塗層540。該本體520可以包括實質上無或比該塗層含量更低的ß氧化鋁。該本體520的組成可以在用於熔融玻璃的溫度下與可以使用的其他組合物相比蠕變率更低、機械完整性更佳、更接近ß氧化鋁的熱膨脹係數(“CTE”)、另一適合的特徵、或它們的任一組合的基礎上進行選擇。該本體520可以包括a-Al₂O₃、a-Al₂O₃和ß氧化鋁的一混合物、鋯石、莫來石、SiC、它們的任一組合。在一具體的實施方式中，該本體 520可以包括至少約50 wt%、至少約75 wt%、至少約85 wt%、至少約90 wt%、或至少約95 wt%的a-Al₂O₃。本體520的上述材料中的任一種可以包括一或多種用於燒結劑、顆粒尺寸控制、另一希望的特徵、或它們的任一組合的摻雜劑。

該塗層540可以藉由以下方式來形成：ß氧化鋁粉末(由一漿料的沉積來形成)的汽相沉積(化學的或物理的)、電漿噴霧、火焰噴射，另一適合的塗覆技術等等。如果需要或希望的話，可以將該塗層540退火。在一實施方式中，該塗層540可以具有的厚度係至少約100 μm、至少約250 μm、或至少約500 μm。在另一實施方式中，該塗層540可以具有的厚度係不大於約5000 μm、不大於約1500 μm、或不大於約900 μm。

在一實施方式中，該塗層可以是一具有實質上均勻組成的單層，如圖5中的塗層540。在另一實施方式中，該塗層可以包括多個具有不同組成的層。圖6包括一耐火物體600的一部分的圖示，該耐火物體包括本體520以及塗層640。該塗層640包括多個層642、644、以及646。在該多個層內多個層的數目可以包括：2、3、4、5、9、11、或甚至更多。該多個層可以幫助調節在該本體520的組成與該ß氧化鋁之間的CTE失配。更具體地，該層642可以具有的CTE係比該層646的CTE更接近該本體520的CTE，並且該層644可以具有的CTE係比本體520的CTE更接近該層646的CTE。

在另一實施方式中，當該本體520包括a-Al₂O₃時，該塗層640的相對的表面可以在接近本體520的表面附近具有一更高的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率並且在相對的表面附近具有一更低的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率。在如圖6所展示的實施方式中，該等層642、644、以及646可以具有不同的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率，這樣使得該層644的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率係小於該層642的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率且大於該層646的a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率。

在一具體的實施方式中，該本體可以包括至少80 wt%的a-Al₂O₃，並且位於該耐火物體600的暴露表面上的層646可以包括至少80 wt%的ß氧化鋁。在一具體的實施方式中，層646實質上是至少約95 wt%的ß氧化鋁並且實質上不包括a-Al₂O₃。層644可以具有與層646相比含量更低的ß氧化鋁，並且該層642可以具有與該層644相比含量更低的ß氧化鋁以及含量更高的a-Al₂O₃。在另一實施方式中，一個層可以具有隨著厚度的變化而連續改變的組成，這樣該ß氧化鋁的含量隨著厚度的增加而增加。當該本體520大部分係一非氧化鋁的材料時，該塗層可以包括ß氧化鋁以及與該ß氧化鋁和本體520相容(即，不會不利地發生相互作用)的本體材料或又另一材料。

在一完成的耐火物體中，一暴露的表面，無論該本體(沒有塗層)或該塗層，可以包括氧化鋁，其中該ß氧化鋁構成該耐火物體內Al₂O₃總含量的至少約50%、至少約75%、至少約85%、至少約90%、至少約95%。

該耐火物體可以具有一或多種特別值得注目的特性。此類特性可以包括在該耐火物體的本體或塗層與一Al-Si-Mg玻璃之間很小的或沒有顯著形成的Mg-Al氧化物層。還涉及了其他特性，如密度和孔隙率。

當一熔融的鹼性Al-Si-Mg玻璃與該ß氧化鋁相接觸時，沒有形成顯著量的Mg-Al氧化物層。因此，ß氧化鋁可以與a-Al₂O₃進行比較，其中當將熔融的鹼性Al-Si-Mg玻璃暴露於a-Al₂O₃中時可以形成Mg-Al氧化物層。Mg-Al氧化物層的形成實質上可以導致Mg-Al氧化物層的一部分進入該熔融的玻璃中並且在正在形成的玻璃板材上產生缺陷。因此，該ß氧化鋁和玻璃可以形成一相對乾淨的介面，在該兩者之中沒有形成一中間層。

耐火物體的密度和孔隙率可以使用ASTM C20-00標準測試方法(2005再核准的)來確定。ß氧化鋁的密度部分地取決於該ß氧化鋁中的摻雜劑。例如，一包括Na的ß氧化鋁可以具有比包括一稀土元素(如Sc、La等等)的ß氧化鋁更小的密度。在一實施方式中，該密度可以是至少約2.50 g/cc、至少約2.60 g/cc、至少約2.80 g/cc、或者至少約3.00 g/cc。在另一實施方式中，該密度可以是不大於約3.90 g/cc、不大於約3.70 g/cc、或不大於約3.50 g/cc。在一實施方式中，該孔隙率被表達為一體積百分比(“vol%”)。在一實施方式中，該耐火物體的孔隙率係至少約0.1 vol%、至少約1 vol%、或至少約5 vol%。在另一實施方式中，其孔隙率係不大於約20 vol%、不大於約10 vol%、不大於約7 vol%、不大於約2 vol%。

該耐火物體，當處於玻璃溢流形成塊的形式時，在藉由熔融法來形成一玻璃板材中可以是有用的。圖7和圖8包括在一玻璃板材302的形成過程中該玻璃溢流形成塊的對應的透視圖以及截面視圖。將該玻璃溢流形成塊加熱至範圍在約1050℃到約1300℃內的一溫度。該玻璃溢流形成塊包括玻璃溢流槽部分202以及楔形部分204，如在前面說明的。在如所展示的實施方式中，該玻璃溢流形成塊還包括末端擋板206，該等擋板總體上限定了有待形成的玻璃板材302的寬度。該玻璃溢流形成塊進一步包括一入口208，這個入口接收一熔融玻璃組合物。在該玻璃溢流槽部分202內的一槽接收該熔融玻璃組合物直到該槽填滿。此後，該熔化玻璃組合物流過該玻璃溢流槽部分202的相對的唇緣。該熔融玻璃組合物然後沿著該玻璃溢流槽部分202和該楔形部分204的相對的外表面來流動。在與玻璃溢流槽部分202相對的楔形部分204的末端處，該熔融玻璃組合物沿著該等相對的外表面融合在一起以便形成玻璃板材302。在另一實施方式中，可以形成另一類型的玻璃物體。

在一實施方式中，該玻璃板材302可以具有的厚度係至少約20 μm、至少約30 μm、或至少約50 μm。在另一實施方式中，該玻璃板材302可以具有的厚度係不大於約5 mm、不大於約3 mm、或者大於約1.1 mm。關於其寬度，這種方法允許該等末端擋板206被設置為允許該玻璃板材 302的任何所希望的寬度。例如，該玻璃板材302可以具有的寬度係至少約0.5 m、至少約1.1 m、至少約2.0 m、至少約4.0 m、或者更大。

在一具體的實施方式中，該熔融玻璃組合物包括一Al-Mg-Si玻璃。在一更具體的實施方式中，該熔融玻璃組合物實質上是與所說明的相同的。參見圖8，當該耐火物體的表面暴露於一包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中時，不沿著該耐火物體的表面形成Mg-Al氧化物。

許多不同的方面和實施方式係可能的。在此說明的是那些方面和實施方式中的一些。在閱讀本說明書之後，熟練的技術人員將理解，那些方面和實施方式僅是說明性的而並非限制本發明的範圍。

在一第一方面，一耐火物體可以包括Al₂O₃，並且至少約50%的Al₂O₃包括ß氧化鋁，其中該耐火物體可以用於玻璃熔融法中。

在一第二方面，一耐火物體可以具有的Al₂O₃總含量係按重量計至少10%。當該耐火物體的表面暴露於一包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中時，可以不沿著該耐火物體的表面形成Mg-Al氧化物。該耐火物體可以用於一玻璃熔融法中。

在一第三方面，一形成耐火物體的方法可以包括製備包括Al₂O₃的一本體，並且至少約50%的Al₂O₃包括ß氧化鋁。該方法還可以包括將該生坯進行燒結以便形成該耐火物體。該耐火物體可以用於一玻璃熔融法中。

在第三方面的一實施方式中，燒結係在不大於約1700℃的溫度下、不大於約1650℃、或不大於約1600℃的溫度下進行的。在一具體的實施方式中，燒結係在一開放容器中或一密閉容器中進行的。在一更具體的實施方式中，燒結係在一包括蒸氣的環境中進行的，該蒸氣包括由與該耐火物體分開的一源提供的一第1族元素、第2族元素、一稀土元素、Pb、或它們的任一組合。

在該第三方面的再另一實施方式中，該方法進一步包括研磨多種粉末，該等粉末被提供以形成該耐火物體。研磨該多種粉末可以產生一研磨的粉末，這種研磨的粉末包括該多種粉末中的每一種。在一具體的實施方式中，研磨係作為乾磨、濕磨、或它們的任一組合來進行的。在另一具體實施方式中，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D10值係不大於約9微米、不大於約3微米、不大於約2微米、或不大於約0.9微米。此外，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D50值係不大於約20微米、不大於約12微米、不大於約9微米、不大於約3微米、不大於約2微米、或不大於約0.9微米。而且，這種研磨的粉末的顆粒尺寸的D90值係不大於約90微米、不大於約40微米、不大於約30微米、不大於約9微米、不大於約2微米。在一另外的具體的實施方式中，這種研磨的粉末包括a-Al₂O₃、ß氧化鋁、或它們的任一組合。在又另一具體的實施方式中，在研磨之後，這種研磨的粉末可以具有的比表面積係至少約0.5 m²/g、至少約0.9 m²/g、至少約1.1 m²/g、或至少約1.5 m²/g。

在一第四方面，一形成耐火物體的方法可以包括將一粉末熔化以便形成一熔融組合物，其中該粉末包括a-Al₂O₃以及ß轉化材料；ß氧化鋁；或它們的任一組合。該方法還可以包括由該熔融組合物來填充一模具，其中該模具具有與該耐火物體相對應的一圖案，並且冷卻該耐火物體，其中該耐火物體包括ß氧化鋁並且能夠用於一玻璃熔融法中。

在上述該等方面和實施方式的一實施方式中，該ß轉化材料包括以第1族元素、第2族元素、一稀土元素、Pb、或它們的任一組合。在另一實施方式中，該方法進一步包括將該耐火物體燒結。

在上述該等方面和實施方式的任一個的另外一個實施方式中，該方法進一步包括將該耐火物體成型為一玻璃溢流形成塊。

在一第五方面，一種用於形成耐火物體(它被用於形成一玻璃物體)的方法可以包括形成一含耐火材料的本體並且在該本體上形成一塗層。該塗層可以包括ß氧化鋁，並且該塗層和耐火材料具有不同的組成。

在一第六方面，一種形成玻璃物體的方法可以包括：提供一耐火物體，該耐火物體包括一玻璃溢流形成塊，該玻璃溢流形成塊包括在該玻璃溢流形成塊的表面處的ß氧化鋁；並且使包括一Al-Si-Mg氧化物的玻璃材料流入該玻璃溢流形成塊中並且在該玻璃溢流形成塊的唇緣上流動。該玻璃材料可以接觸該ß氧化鋁。在該玻璃材料流動的過程中，不會沿著該ß氧化鋁在該玻璃溢流形成塊的表面上形成Mg-Al氧化物。

在第六方面的一實施方式中，該玻璃物體係處於玻璃板材的形式。在一具體的實施方式中，該玻璃板材具有的厚度係至少約20 μm、至少約30 μm、或至少約50 μm。在另一具體實施方式中，該玻璃板材具有的厚度係不大於約5 mm、不大於約3 mm、或者大於約1.1 mm。在又另一具體實施方式中，該玻璃板材具有的寬度係至少約0.2 m、至少約0.5 m、至少約0.7 m、至少約1.1 m、至少約2.0 m、至少約2.4 m、或至少約2.8 m。在另一實施方式中，該玻璃物體包括一鹼性玻璃。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的具體實施方式中，當該耐火物體的表面暴露於一包括Al-Si-Mg氧化物的熔融玻璃中時，不沿著該耐火物體的表面形成Mg-Al氧化物。在另一具體實施方式中，該耐火物體包括一玻璃溢流形成塊。在又另一實施方式中，該玻璃溢流形成塊具有的截面的形狀係從該玻璃溢流形成塊的底部逐漸變小。在一具體的實施方式中，該玻璃溢流形成塊具有楔形的截面形狀。在又一實施方式中，該耐火物體可以具有的Al₂O₃總含量為至少約80%、至少約90%、或至少約95%。在另外一實施方式中，該ß氧化鋁構成了該耐火物體內氧化鋁總含量的至少約50%、至少約70%、至少約90%、至少約95%。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的具體的實施方式中，該耐火物體包括一本體以及沿著該本體的至少一部分的一塗層，其中該塗層包括該ß氧化鋁。在一更具體的實施方式中，該塗層具有的厚度係不大於約5000 μm、不大於約1500 μm、或不大於約900 μm。在另一更具體的實施方式中，該塗層具有的厚度係至少約100 μm、至少約250 μm、或至少約500 μm。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的具體的實施方式中，該塗層包括一個單一的層或多個層。在一更具體的實施方式中，該塗層具有一實質上均勻的組合物。在另一更具體的實施方式中，該多個層包括一內層和一外層，其中該內層被佈置在該本體與該外層之間，並且該內層的熱膨脹係數係處於該本體與該外層的熱膨脹係數之間。在另外一更具體的實施方式中，該塗層具有一第一表面以及與該第一表面相對的一第二表面，其中該第一表面比該第二表面更接近該本體。該塗層可以在該第一表面附近具有一第一a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率，並且在該第二表面附近具有一第二a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率。在一實施方式中，該第一a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率係大於該第二a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率。在一甚至更具體的實施方式中，該塗層具有一個與該第一表面和該第二表面分開的中間區域，其中該中間區域具有的中間a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率係小於該第一a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率並且大於該第二a-Al₂O₃：ß氧化鋁的比率。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的具體的實施方式中，該本體包括：鋯石、莫來石、SiC、a-Al₂O₃、ß氧化鋁、或它們的任一組合。在一更具體的實施方式中，該本體包括至少約40 wt%、至少約50 wt%、至少約70 wt%、至少約90 wt%、或至少約95 wt%的a-Al₂O₃。在另一具體的實施方式中，該耐火物體包括一第一摻雜劑，該第一摻雜劑包括一第1族元素、第2族元素、一稀土元素、Pb、或它們的任一組合。在一更具體的實施方式中，該第一摻雜劑包括：Na、K、Li、Cs、Mg、Ba、Sr、Pb、Sc、La、Pr、Nd、或它們的任一組合。在另一更具體的實施方式中，該耐火物體包括不大於約26 mol%、不大於約17 mol%、或不大於約13 mol%的該第一摻雜劑。在另外一更具體的實施方式中，該耐火物體包括至少約2.1 mol%、至少約2.5 mol%、或至少約4.5 mol%的該第一摻雜劑。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的一另外的具體實施方式中，該耐火物體包括一燒結劑。在一更具體的實施方式中，該燒結劑包括：Ta、Nb、Ti、Fe、Mn、Cu、或它們的任一組合。在另一具體的實施方式中，該耐火物體包括一第二摻雜劑，該第二摻雜劑包括：稀土元素、Ta、Nb、Mg、Zr、Hf、或它們的任一組合。在一更具體的實施方式中，該稀土元素包括：Y、Sc、Yb、Pr、Sm、Gd、La、Ce、Dy、或它們的任一組合。在另外一具體的實施方式中，該燒結劑不同於該第二摻雜劑。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的具體實施方式中，該耐火物體具有的密度係至少約2.50 g/cc、至少約2.60 g/cc、至少約2.80 g/cc、或至少約3.00 g/cc。在另一具體的實施方式中，該耐火物體具有的密度係不大於約3.90 g/cc、不大於約3.70 g/cc、或不大於約3.50 g/cc。在又另一實施方式中，該耐火物體具有的孔隙率係至少約0.1 vol%、至少約1 vol%、或至少約5 vol%。在又另一具體的實施方式中，該耐火物體具有的孔隙率係不大於約20 vol%、不大於約10 vol%、不大於約7 vol%、不大於約2 vol%。

在此處說明的該等實施方式或方面中的任一個的一具體的實施方式中，該耐火物體包括TiO₂、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O、或它們的任一組合，其濃度為不大於約2 wt%、不大於約1.5 wt%、不大於約0.9 wt%、或不大於約0.5 wt%。在另一具體的實施方式中，該耐火物體沒有塗層。在另外一具體的實施方式中，該耐火物體具有的長度係至少約0.5 m、至少約1.1 m、至少約2.0 m、至少約4.0 m、至少約5.0 m、或至少約6 m。

實例

在此說明的該等概念將會在以下實例中進一步進行說明，該等並沒有限制在申請專利範圍中說明的該等特徵的範圍。為了方便的目的，在該實例部分中的數值可以是近似的或四捨五入的。

包括多種不同燒結的陶瓷材料的耐火物體係使用以下方法和以下原料進行製備的。表1包括了多個樣品中的組成，它們所有都主要包含氧化鋁。痕量級的雜質可以存在但並不記錄，因為此類雜質典型並不顯著影響此類樣品的性能。

具有不同ß氧化鋁的耐火材料的樣品具有在表1中列出的組成和特性。

使該等樣品與一熔融玻璃組合物在1150℃下接觸120小時，在該等樣品和該熔融玻璃組成物之間沒有任何顯著的相對移動(靜態試驗)。該熔融玻璃組合物包括：61.9 wt% SiO₂、17.5 wt% Al₂O₃、12.6 wt% Na₂O、3.5 wt% K₂O、以及3.5 wt% MgO。

圖9包括Jargal-M^TM-牌耐火材料和該玻璃在靜態試驗之後的掃描電子顯微鏡(“SEM”)圖像。其中玻璃92接觸了該ß氧化鋁94，在該玻璃92與該ß氧化鋁94之間不存在層。在其中ß氧化鋁94不處於該a-Al₂O₃ 96部分之間的該等位置處，在該a-Al₂O₃ 96與玻璃92之間形成了一尖晶石層98(如圖9展示的，在橢圓形之內)。

圖10包括Jargal-H^TM-牌耐火材料101和該玻璃103在靜態試驗之後的SEM圖像。如在圖10中所展示的，玻璃103接觸了該ß氧化鋁101，在該玻璃103與該ß氧化鋁101之間不存在層。該SEM圖像中既不存在分開的a-Al₂O₃相也不存在尖晶石層。

圖11包括使用MgO耐火材料111以及玻璃113在靜態試驗之後的ß氧化鋁SEM圖像。如在圖11中所展示的，玻璃113接觸了該耐火材料111，並且在該玻璃113與該耐火材料111之間不存在層。該SEM圖像中既不存在分開的a-Al₂O₃相也不存在尖晶石層。

不同於a-Al₂O₃，尖晶石層不會在靜態試驗過程中形成在該ß氧化鋁與該熔融玻璃組合物之間。因此，使用ß氧化鋁耐火材料形成的玻璃將不會受到尖晶石層的影響，因為沒有形成尖晶石層。

使用不同的製備和燒結條件形成了另外的多個樣品。使用了三個不同的研磨條件。Al₂O₃乾磨(“Al₂O₃乾”)包括將一耐火材料塊在具有a-Al₂O₃容器以及a-Al₂O₃研磨介質的一行星式球磨機中研磨30分鐘。ZrO₂乾磨(“ZrO₂ Dry”)係與Al₂O₃乾磨相同的，除了該a-Al₂O₃容器以及a-Al₂O₃研磨介質被一ZrO₂容器以及ZrO₂研磨介質所代替之外。Al₂O₃和ZrO₂乾磨兩者都是在無液體(如水)的條件下進行的。Al₂O₃濕磨(“Al₂O₃濕”)包括在多個輥上使用一Al₂O₃容器以及一a-Al₂O₃研磨介質或和水來研磨耐火材料塊。表2包括該等粉末在研磨之後的顆粒分佈數據。

濕磨提供了更小的顆粒和更緊密分佈的顆粒大小，如全部顆粒的90%具有的顆粒尺寸為1.39微米或更小。在研磨之後，在這種研磨的粉末內的氧化鋁的41%係a-Al₂O₃ 並且59%係ß氧化鋁。

該等樣品係使用來自不同研磨條件下的粉末並且使用不同的燒結條件來製成的。一些樣品經受x-射線衍射分析和化學分析以便獲得用於確定該燒結的材料內多少Al₂O₃係a-Al₂O₃以及ß氧化鋁的資訊。

在研磨之後，將該等粉末等靜壓以便形成具有的平均質量係約25 g的粒料。該等粒料係使用以下列出的四種不同的燒結條件之一來燒結的。

在一開放中容器1600℃持續10小時，其中該環境係空氣；在一密閉容器中1600℃持續10小時，其中該環境係空氣並且用Jargal-M^TM-牌耐火材料塊進行填充以便用NaOH來使該氣氛飽和；在一開放中容器1700℃持續10小時，其中該環境係空氣；在一密閉容器中1700℃保持10小時，其中該環境係空氣並且用Jargal-M^TM牌耐火材料(“JM”)塊進行填充以便用NaOH來使該氣氛飽和。

圖12包括一組樣品的表，這組係用Jargal-M^TM牌耐火材料或Jargal-H^TM牌耐火材料塊形成的。樣品1到20係用被研磨成粉末的Jargal-M^TM牌的熔融鑄造塊形成的，並且樣品21到23係用被研磨成粉末的Jargal-H^TM牌的熔融鑄造塊形成的。對於Jargal-M^TM-牌耐火材料樣品，一些樣品係僅Al₂O₃乾研磨的(樣品1和2)，其他樣品係Al₂O₃乾研磨的和ZrO₂乾研磨的(樣品3到8)，並且另外的樣品係Al₂O₃乾研磨的、ZrO₂乾研磨的、以及Al₂O₃濕研磨的(樣品9到20)。一些樣品包括約1 wt% ZnO(樣品7、8、以及17到20)或約1 wt% MgO(樣品5、6、以及13到16)。對樣品13和14的孔隙率和密度再次進行測試。樣品21到23(Jargal-H^TM牌耐火材料)係經濕磨的。樣品21並不包括任何添加的ZnO或MgO，樣品22包括約1 wt% MgO，並且樣品23包括約1 wt% ZnO。

一些評論意見是鑒於圖12的表中的該等數據來做出的。對於Jargal-M^TM-牌耐火材料的評論意見係在對於Jargal-H^TM牌耐火材料(“JH”)的評論意見之前呈現的。

關於Jargal-M^TM牌耐火材料，出乎意料的是，與該等乾磨的樣品相比，該等濕磨的樣品保留了顯著更多的ß氧化鋁。該等未研磨的粉末具有約59%的ß氧化鋁。當其中ß氧化鋁係約57%時，含MgO的濕磨樣品具有最低的ß氧化鋁損失。與在不含任何Mg和Zn的該等濕磨樣品相比較，含ZnO的濕磨樣品具有更低的ß氧化鋁損失。與該等濕磨樣品相比較，該乾磨樣品損失的Al₂O₃超過兩倍。

對於Jargal-M^TM牌耐火材料，與濕磨的樣品相比較，僅乾磨的該等樣品的孔隙率更高並且密度更低。與經乾磨的該等樣品相比較，經濕磨的該等樣品由於不同的研磨條件而具有更小的尺寸分佈。當將該等乾磨樣品彼此之間進行比較時，僅Al₂O₃乾磨的該等樣品具有與Al₂O₃乾磨的和ZrO₂乾磨的樣品相比大約相同的孔隙率和密度。

對於Jargal-M^TM牌耐火材料，MgO的添加幫助減少了經濕磨的樣品的孔隙率。對於含MgO的、經濕磨的樣品當在約1600℃下進行燒結時的孔隙率係不大於約0.04 vol%，並且當在約1700℃下進行燒結時的孔隙率係不大於約1.75 vol%。將該等含MgO的、經濕磨的樣品與其他經濕磨的樣品進行比較，其中當在約1600℃下進行燒結時孔隙率係至少約0.36 vol%，並且當在約1700℃下進行燒結時孔隙率係至少約4.95 vol%。該等數據不足以對在不同的經濕磨的樣品之間的密度做出評論。MgO或ZnO的添加看起來不會對乾磨的樣品的孔隙率和密度產生顯著的影響。

關於該等使用Jargal-M^TM牌耐火材料濕磨的樣品，在更低的燒結溫度(約1600℃)下燒結的樣品與在更高的溫度(約1700℃)下燒結的樣品相比較具有更低的孔隙率和更高的密度。對於在約1700℃下燒結的濕磨樣品的孔隙度具有比在約1600℃下燒結的濕磨樣品高至少5倍的孔隙率。具體地說，樣品12具有的孔隙率係比樣品10孔隙率高約7.8倍，這兩者不包括任何添加的ZnO或MgO並且它們都是使用Jargal-M^TM牌耐火材料在一密閉容器中進行燒結的。關於該等含MgO的、經濕磨的樣品，樣品15具有的孔隙率係比樣品13孔隙率高約39倍(密度和孔隙率的重新試驗)。關於該等含ZnO的、經濕磨的樣品，樣品19具有的孔隙率係比樣品17孔隙率高約12倍。注意，當所有其他參數都保持不變時，在三個不同組的每個組內的其他樣品在不同的燒結溫度下具有甚至更大的孔隙率差異。關於密度，在約1600℃與約1700℃燒結的差異藉由該等數據可見；然而，該差異並不是如孔隙率一樣大的。

關於使用Jargal-M^TM牌耐火材料乾磨的樣品，該燒結溫度似乎並沒有對孔隙率或密度產生顯著的影響。

添加Jargal-M^TM牌耐火材料到密閉的燒結環境中似乎對其孔隙率有很小的影響。對於該等經濕磨的樣品，與具有同一組成和燒結條件的樣品相比，添加Jargal-M^TM牌耐火材料似乎具有更低的孔隙率。例如，樣品9具有的孔隙率係約0.36 vol%，樣品10具有的孔隙率係約0.72 vol%，並且樣品15具有的孔隙率係約1.54 vol%，且樣品16具有的孔隙率係約1.75 vol%。該等經乾磨的樣品的數據沒有表現出在Jargal-M^TM牌耐火材料的添加與孔隙率之間有任何關聯。

Jargal-M^TM牌耐火材料的添加似乎不會與經乾磨和濕磨樣品兩者的密度有關聯。

關於該等使用Jargal-M^TM牌耐火材料濕磨的樣品，在更低的燒結溫度(約1600℃)下燒結的樣品與在更高的溫度(約1700℃)下燒結的樣品相比具有更低的孔隙率和更高的密度。對於在約1700℃下燒結的濕磨樣品的孔隙率具有比在約1600℃下燒結的濕磨樣品高出至少5倍的孔隙率。具體地說，樣品11具有的孔隙率係樣品10孔隙率的約6.9倍高，這兩者並不包括任何添加的ZnO或MgO。關於該等含MgO的、經濕磨的樣品，樣品15具有的孔隙率係比樣品13孔隙率高約39倍(重新試驗)。關於該等含 ZnO的、經濕磨的樣品，樣品19具有的孔隙率係比樣品18孔隙率高約39倍。注意，在三個不同組的每個組內的其他樣品在不同的燒結溫度下具有甚至更大的孔隙率差異。經乾磨的樣品並沒有在不同的溫度下進行燒結，並且因此，燒結溫度對孔隙率和密度的影響係未知的。

對於Jargal-H^TM牌耐火材料的評論意見與Jargal-M^TM牌耐火材料的相比較是非常不同的。在燒結過程中的收縮係約16%。然而，添加MgO到Jargal-M^TM牌耐火材料中具有更低的孔隙率和更高的密度，對於Jargal-H^TM牌耐火材料，看到的是相反的效果。具體地說，樣品22(約1 wt% MgO)具有的孔隙率係約4.00 vol%而密度係3.05 g/cc。樣品21(未摻雜的)具有的孔隙率係約0.39 vol%而密度係3.23 g/cc。關於孔隙率和密度，與樣品22相比較，樣品23(約2 wt% ZnO)介於樣品21與樣品22之間但更接近樣品21。樣品23具有的孔隙率係約0.67 vol%而密度係3.19 g/cc。可以將具有Jargal-H^TM牌耐火材料的更多樣品進行測試以便確定燒結溫度(例如，1700℃)和燒結環境(例如，用Jargal-M^TM牌或Jargal-M^TM牌耐火材料塊密閉)對孔隙率和密度的影響。

根據在此說明的技術來形成另外的樣品24-27。具體地說，藉由將具有表3中指出的組成的粉末進行組合來製備樣品。藉由將ß-氧化鋁粉末和任何添加劑粉末(如，Ta₂O₅、Y₂O₃、或ZnO)與水進行混合以形成一漿料而形成該等樣品。在前面將ß-氧化鋁粉末進行噴磨，這樣該等顆粒具有的D50係在約2.9微米與約3.8微米的範圍內。在樣品31的情況下，還將ß-氧化鋁粉末進行濕磨。然後將該漿料與所使用的粘合劑和其他添加劑一起進行噴霧乾燥，並用於藉由等靜壓形成一生坯，具有的尺寸為2 x 2 x 5英寸。然後在一適當的週期上將該生坯在空氣中燒製約15天並且然後在1560℃到1640℃範圍內的溫度下燒結在29小時到31小時範圍內的一段時間。包括樣品24-27的ß-氧化鋁粉末包括的Al₂O₃係處於約93.2 wt%與約94.4 wt%之間的範圍內，Na₂O係處於約5.3 wt%與約6.5 wt%之間的範圍內，SiO₂係處於約0.07 wt%和約0.13 wt%的範圍內。此外，樣品24-27的ß-氧化鋁包括一組合含量係在約1.6 wt%與2.4 wt%範圍內的CaO、MgO、以及Fe₂O₃。

表4表明樣品24-27的密度和孔隙率數據，並且表5表明樣品24和27的部分的晶相組成。使用X-射線衍射技術獲得了晶相數據。表4表明用Ta₂O₅製備的樣品24比樣品25、26、以及27更密集且更少氣孔。另外，表5中的數據表明一反應層形成在該等對應樣品的部分上，其中該ß-氧化鋁在該等對應樣品的製備過程中轉化成剛玉。該反應層在正在測量的樣品24和27的該等部分中是約4 mm深。在該反應層之下，該等樣品的Al₂O₃組成保留在ß-氧化鋁相中。

圖13係一X-射線衍射圖像，展示了在具有樣品24組成的樣品的一部分與一鹼性Al-Mg-Si玻璃131的一部分之間的一介面的截面視圖。圖13展示了Ta₂O₅，為白色碎片，如示例性的白色碎片133。鑒於圖13中所述的樣品，當暴露於熔融鹼性Al-Mg-Si玻璃中時，ß氧化鋁相135並沒有轉化成剛玉。而且，圖13中所展示的樣品的一部分上缺少一Mg-Al氧化物層。另外，圖13展示了多個孔，如示例性的孔137。

圖14係一X-射線衍射圖像，展示了圖13樣品本體的一部分的截面視圖。圖14的視圖展示了與Al-Mg-Si玻璃的介面隔開的、該樣品的一部分。圖14中所展示的樣品部分包括Ta₂O₅碎片，如示例性的碎片141，以及ß-氧化鋁相143。另外，圖14中所展示的樣品部分包括多個孔，如示例性的孔145。

應注意，並非要求在一般性說明或該等實例中的以上說明的所有該等活動，也可以不要求一項特定活動的一部分、並且除了所描述的那些之外可以進行一或多種另外的活動。仍進一步地，列出該等活動的順序並不必須是按照進行它們的順序。

以上已經對於多個具體的實施方式說明了多種益處、其他的優點、以及問題的解決方案。然而，該等益處、優點、問題的解決方案、以及可以致使任何益處、優點、或者解決方案發生或變得更突出的任何一項或多項特徵不得被解釋為係任何或所有權利要求中的一關鍵性的、所要求的、或者必不可少的特徵。

在此描述的該等實施方式的說明和展示旨在提供不同的實施方式的結構的一般理解。該等說明和展示不旨在作為使用在此描述的該等結構或方法的裝置和系統的所有元件和特徵的一全面的和綜合的描述。分開的實施方式也可以按一單一的實施方式的組合被提供，並且與此相反，為了簡潔起見，在一單一的實施方式的背景中描述的多個不同特徵還可以分別地或以任何子組合的方式來提供。另外，所提及的以範圍來說明的數值包括在該範圍之內的每一個值。對於熟練的技術人員，僅在閱讀本說明書之後可以清楚許多其他實施方式。其他實施方式可以被使用並且從本揭露衍生，這樣無需背離本揭露的範圍即可進行一結構代換、邏輯代換、或另一變更。因此，本揭露內容應被認為係說明性的而不是限制性的。

92‧‧‧玻璃

94‧‧‧ß氧化鋁

96‧‧‧a-Al₂O₃

98‧‧‧尖晶石層

100‧‧‧耐火物體

101‧‧‧ß氧化鋁

102‧‧‧耐火塊

103‧‧‧玻璃

111‧‧‧耐火材料

113‧‧‧玻璃

131‧‧‧鹼性Al-Mg-Si玻璃

133‧‧‧白色碎片

135‧‧‧ß氧化鋁相

137‧‧‧孔

141‧‧‧碎片

143‧‧‧ß-氧化鋁相

145‧‧‧孔

200‧‧‧玻璃溢流形成塊

202‧‧‧玻璃溢流槽部分

204‧‧‧楔形部分

206‧‧‧末端擋板

208‧‧‧入口

302‧‧‧玻璃板材

2042‧‧‧楔狀

2044‧‧‧凹狀

2046‧‧‧凸狀

400‧‧‧耐火物體

420‧‧‧本體

500‧‧‧耐火物體

520‧‧‧本體

540‧‧‧塗層

640‧‧‧塗層

642‧‧‧層

644‧‧‧層

646‧‧‧層

藉由參見附圖可以更好地理解本揭露，並且使其許多特徵和優點對於本領域的普通技術人員變得清楚。

圖1係一簡圖，展示了一耐火物體的具體實施方式。

圖2係一簡圖，展示了一玻璃溢流形成塊的具體實施方式。

圖3係一簡圖，展示了一特定組的玻璃溢流形成塊的不同截面的透視圖。

圖4係包括一本體的耐火物體的圖示。

圖5係包括在一本體上的塗層的耐火物體的圖示。

圖6係包括在一本體上的塗層的耐火物體的圖示，其中該塗層包括多個不連續的層。

圖7係一簡圖，展示了由該玻璃溢流形成塊形成了一特殊的玻璃板材。

圖8係一簡圖，展示了在玻璃生產的過程中一玻璃溢流槽的截面設置。

圖9到圖11係多種不同的含ß氧化鋁的耐火材料在暴露於一熔融的鹼性Al-Mg-Si玻璃之後的截面部分的SEM圖像。

圖12係一表，該表包括使用不同的研磨和燒結條件形成的耐火物體的組成、物理特性以及腐蝕特性的數據。

圖13係一X-射線衍射圖像，展示了在含ß氧化鋁的耐火材料樣品的一部分與一鹼性Al-Mg-Si玻璃之間的一介面的截面視圖。

圖14係一X-射線衍射圖像，展示了從該介面上移除的、圖13樣品本體的一部分的截面視圖。

在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。

500‧‧‧耐火物體

520‧‧‧本體

540‧‧‧塗層

Claims

一種包括玻璃溢流形成塊之耐火物體，其中該形成塊包括Al₂O₃，其中該Al₂O₃包括α-Al₂O₃及β氧化鋁；其中該Al₂O₃的至少75%包括β氧化鋁，且其中該耐火物體具有至少0.1vol%且不大於20vol%之孔隙率。
如請求項1之耐火物體，其中該形成塊包括一本體及一沿著至少一部分該本體之塗層，其中該塗層包含該β氧化鋁。
如請求項2之耐火物體，其中該塗層具有至少100μm且不大於5000μm之厚度。
如請求項2之耐火物體，其中該塗層包含複數層。
如請求項4之耐火物體，其中該複數層包含一內層和一外層，其中該內層被配置於該本體與該外層之間，且該內層之熱膨脹係數係介於該本體與該外層的熱膨脹係數之間。
如請求項2之耐火物體，其中：該塗層具有第一表面及與該第一表面相對之第二表面；該第一表面比該第二表面更靠近該本體；該塗層具有在該第一表面附近之第一α-Al₂O₃：β氧化鋁之比率，及在該第二表面附近之第二α-Al₂O₃：β氧化鋁之比率；且該第一α-Al₂O₃：β氧化鋁之比率係大於該第二α-Al₂O₃：β氧化鋁之比率。
如請求項6之耐火物體，其中：該塗層具有一個與該第一表面和該第二表面分開的中間區域；且該中間區域具有的中間α-Al₂O₃：β氧化鋁的比率係小於該第一α-Al₂O₃：β氧化鋁的比率並且大於該第二α-Al₂O₃：β氧化鋁的比率。
如請求項1之耐火物體，其中該形成塊包含至少80%之Al₂O₃總含量。
如請求項1之耐火物體，其中該β氧化鋁構成了該耐火物體內Al₂O₃總含量的至少70%。
如請求項1之耐火物體，其中該形成塊進一步包含鋯石、莫來石(mullite)、SiC或任何彼等之組合。
如請求項1之耐火物體，其中該耐火物體包括第一摻雜劑，該第一摻雜劑包括第1族元素、第2族元素、稀土元素、Pb或任何彼等之組合。
如請求項1之耐火物體，其中該耐火物體包含至少2.1mol%且不大於26mol%之該第一摻雜劑。
如請求項1之耐火物體，其中該耐火物體包含第二摻雜劑，該第二摻雜劑包括稀土元素、Ta、Nb、Mg、Zr、Hf或任何彼等之組合。
如請求項1之耐火物體，其中該耐火物體包含TiO₂、CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Na₂O或任何彼等之組合，其濃度係不大於2wt%。