挥发。
[0090] 可浇注耐火材料的选择将取决于各种因素，比如期望的工作温度、容器尺寸等等。 此外，各种结合材料中的任一种被类似地包含在可浇注组合物的一些实施例中，包括铝酸 钙水泥、胶态硅石、氧化铝、高表面积氧化铝、高表面积硅石、硫酸盐、树脂、磷酸盐和氮结合 剂。实际上，由于拉伸预成形件提供了期望的环向应力，所以拉伸预成形件在结合材料和可 浇注组合物的其他成分的选择上提供了更大的灵活性。
[0091] 图8-图10描述了可使用上文中描述的任一材料而如上文中描述的制造的缠绕纤 维预成形件（130)的再另一个实施例。纤维预成形件（130)被配置成一体结合到图11-图 14所示的耐火坩埚（110)中。耐火坩埚（110)适于在玻璃熔化中使用，并且该耐火坩埚包 括具有椭圆形截面形状（见图12)的下部（118)和可移除的盖子（116)(在图11中以截面 示出）。下部（118)的侧壁（119)限定了内部容器（112)，该内部容器可用于例如在高温下 熔化玻璃、金属或者其他材料。图13-图15描述了拉伸预成形件（130)在耐火坩埚（110) 中的定位，其中，在图12中以虚线示出了拉伸预成形件。
[0092] 比如图11所示的耐火坩埚可用于例如熔化或处理金属（例如，锌、铝、铜等等）或 者玻璃。词语坩埚也旨在宽泛地解释以便包含各种罐、器皿和用于保持被加热到高温的材 料的类似类型的容器中的任一种。整体耐火坩埚（在这里可互换地称为罐或者容器）通常 包括单个端部敞开的柱形容器或者器皿。意图容纳数百镑的用于加热处理的物质的器皿可 由多种可浇注耐火材料浇铸，并且可使用在这里描述的拉伸预成形件进行加强。耐火坩埚 和类似的耐火器皿通常具有的高度比其宽度大数倍，并且典型地是柱形的，但其在形状上 也可为卵形至正方形。由于所使用的高温，器皿的内部和外部之间的大温度差由于一侧加 热方法的性质而通常在使用期间出现。因此，这些器皿在自支撑坩埚的情况下将经常在拉 力面上失效，或者在比如无芯感应炉的受约束环境中在坩埚的内部热壁上失效。再次，穿过 容器壁的厚度的温度差例如将在陶瓷耐火形状上产生机械拉力。在从内部向外加热的坩埚 的情况下，过大的机械力可从内表面建立，或者在外坩埚壁上的过大的机械力可由于高温 蠕变和无支撑的或独立式的耐火容纳器皿的加载而出现。两种情况都导致裂纹扩展和器皿 的失效。虽然短切金属纤维加强材料的添加有助于防止裂纹扩展和器皿失效，但这些金属 纤维显著地增加了重量、可在高于大约2400华氏度的高工作温度下熔化并且失效，在这种 温度或更高温度工作的高频无芯炉的情况下是易感的，或者是完全不期望的或者化学不兼 容的（例如，在例如玻璃熔化的情况下）。
[0093] 在无支撑设计中或者在设计成容纳在无芯感应炉和类似物中的器皿中，在这里描 述的拉伸预成形件可减小、延缓或者甚至防止容器壁失效。
[0094] 纤维预成形件（130)包括容器形状的管状段（133)、端壁部分（138)和敞开的上端 部（136)。纤维预成形件（130)被配置成用于加强和支撑耐火坩埚（110)。纤维预成形件 (130)被设定尺寸并且被配置成配合在坩埚（110)的下部（118)的侧壁（119)内或周围。 由于在下部（118)的前上端部处延伸穿过坩埚侧壁的敞开（120)，预成形件（130)的管状 段（133)具有的高度H小于坩埚的下部（118)的高度（见图13)。如前文所述，预成形件 (130)位于侧壁内。在制造之后，缠绕的纤维预成形件通常位于耐火容器的外部上或者位于 容器的壁内（即，包封在耐火材料内）。在一些实施例中，拉伸的、缠绕的纤维预成形件位于 耐火i甘埚（110)的下部（118)的侧壁（119)的外一半、外三分之一、外四分之一、外五分之 一或者甚至外十分之一内。
[0095] 预成形件（130)不仅包括具有敞开的上端部（136)的管状段（133)，也具有纤维 网底壁（138)，因此提供了通常具有杯形形状的缠绕的纤维预成形件（130)。预成形件的底 壁（138)被定位在坩埚的下段（118)的底壁（121)内，定位在与在侧壁（119)(例如，底壁 (121)的底部一半）内的预成形件的管状段（133)相同或不同的深度处。管状段（133)具 有的椭圆形截面与坩埚的下部（119)的椭圆形截面形状匹配。
[0096] 如前文所述，拉伸预成形件（130)通过使用例如多轴纤维缠绕机绕旋转芯轴缠绕 丝束而由纤维丝束形成。在这种情况下，心轴具有椭圆形的截面形状，并且丝束（多个丝 束）也围绕心轴的一个端部缠绕以在预成形件（130)上提供底壁（138)。可使用各种缠绕 模式中的任一种，并且所示出的仅是一个示例性的实施例。成角度的过渡段设置在心轴的 外周界与其端部之间，这样使得成角度的（即，锥形的）过渡段（135)设置在预成形件的管 状段（133)与底端部（138)之间以便配合坩埚的成角度的底部边缘（见图13)。
[0097] 虽然已经在上文中详细讨论了多个装置及其部件，但是应该理解的是，所讨论的 部件、特征、构造和使用该装置的方法没有被限制在上文提供内容中。特别地，在上下文中 讨论的该装置中的一个的部件、特征、构造和使用方法可并入任何其他装置中。而且，不限 制下文中提供的进一步的说明，额外的且可替换的适合的部件、特征、构造和使用该装置的 方法以及本文的教导可组合和互换的各种方法将根据本文的教导而对于本领域技术人员 是显而易见的。
[0098] 虽然在本公开内容中已经示出并描述了各种型式，但在本文描述的方法和系统的 另外的适应性可由本领域普通技术人员通过适当的修改实现而不背离本发明的范围。已经 提到了多种可能的修改，并且其他的修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的。例如， 上文中讨论的实例、型式、几何图形、材料、尺寸、比率、步骤等等是说明性的并且不是必需 的。因此，本发明的范围应依据下文中的权利要求而考虑并且被理解为不被限制在由说明 书和附图中示出并描述的结构和操作的细节上。
【主权项】
1. 一种加强的耐火容器，包括： (a) 浇铸耐火容器，所述浇铸耐火容器具有限定了内部容积的侧壁，所述侧壁具有内表 面和外表面，所述浇铸耐火容器由可浇注耐火组合物铸造；以及 (b) 缠绕且连续的纤维拉伸加强结构，所述加强结构与所述浇铸耐火容器的侧壁成一
2. 根据权利要求1所述的加强的耐火容器，其中，所述加强结构包括拉伸纤维预成形 件，所述拉伸纤维预成形件至少部分地嵌入所述浇铸耐火容器的侧壁的外表面内。
3. 根据权利要求1所述的加强的耐火容器，其中，所述加强结构包括拉伸纤维预成形 件，所述拉伸纤维预成形件被包封在所述浇铸耐火容器的侧壁内。
4. 根据权利要求3所述的加强的耐火容器，其中，所述拉伸纤维预成形件位于所述浇 铸耐火容器的所述侧壁的外半部内。
5. 根据权利要求4所述的加强的耐火容器，其中，所述浇铸耐火容器包括端部敞开的 柱形环，所述柱形环具有外径Dkk和侧壁厚度T KK，并且所述拉伸纤维预成形件包括管状部 分，所述管状部分的高度小于等于所述柱形环的高度，并且所述管状部分的内径为D tb，其 中： (Drr_1/2Trr) < DTB< D RR。
6. 根据任一前述权利要求所述的加强的耐火容器，其中，所述浇铸耐火容器包括下部， 所述下部包括底壁和所述侧壁，所述侧壁和所述底壁一起限定所述内部容积，并且所述连 续的纤维加强结构包括具有管状段以及位于所述管状段的一个端部处的底壁的纤维预成 形件，其中，所述纤维预成形件的所述管状段与所述浇铸耐火容器的侧壁成一体并且所述 纤维预成形件的底壁与所述浇铸耐火容器的底壁成一体。
7. 根据权利要求6所述的加强的耐火容器，其中，所述浇铸耐火容器包括玻璃熔化罐。
8. 根据权利要求6所述的加强的耐火容器，其中，所述纤维预成形件的所述管状段至 少部分地嵌入所述浇铸耐火容器的侧壁的所述外表面内并且所述纤维预成形件的底壁至 少部分地嵌入所述浇铸耐火容器的底壁内。
9. 根据权利要求6所述的加强的耐火容器，其中，所述纤维预成形件的所述管状段被 包封在所述浇铸耐火容器的侧壁内并且所述纤维预成形件的底壁被包封在所述浇铸耐火 容器的底壁内。
10. 根据任何前述的1所述的加强的耐火容器，其中，所述加强结构包括拉伸纤维预成 形件，所述拉伸纤维预成形件具有一个或多个缠绕丝束的连续纤维，所述纤维从由碳纤维、 玻璃纤维、SiC基纤维和氧化物纤维构成的组中选择。
11. 根据权利要求10所述的加强的耐火容器，其中，所述丝束通过至少部分固化的结 合剂而保持在适当位置中。
12. 根据任一前述权利要求所述的加强的耐火容器，其中，所述缠绕且连续的纤维拉伸 加强结构包括具有管状段的拉伸预成形件，所述管状端具有敞开式编织纤维壁。
13. -种制造加强的耐火容器的方法，所述方法包括： (a) 对一束或多束连续纤维进行纤维缠绕，以便形成具有管状段的纤维预成形件； (b) 将所述纤维预成形件的所述管状段定位在模具中，所述模具被配置成对耐火容器 进行浇铸，所述耐火容器具有限定了内部容积的侧壁，所述侧壁具有内表面和外表面；以及 (C)将可浇注耐火组合物添加到所述模具中并且允许所述组合物固化，使得所述纤维 预成形件与所述耐火容器的所述侧壁成一体。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述纤维预成形件被设定尺寸并且被定位在 所述模具内，使得所述纤维预成形件至少部分地嵌入所述耐火容器的所述侧壁的所述外表 面内。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述纤维预成形件被设定尺寸并且被定位在 所述模具内，使得所述纤维预成形件被包封在所述耐火容器的所述侧壁内。
16. 根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述一束或多束连续纤维围绕 心轴以螺旋模式缠绕。
【专利摘要】一种加强的耐火容器具有：浇铸耐火容器，该浇铸耐火容器包括限定了内部容积的侧壁，该侧壁具有内表面和外表面，该浇铸耐火容器由可浇注耐火组合物浇铸；以及缠绕的、连续的纤维拉伸加强结构，该加强结构与该浇铸耐火容器的侧壁成一体。还提供了一种制造加强的耐火容器的方法。
【IPC分类】F27D1-00, B22D41-02
【公开号】CN104755868
【申请号】CN201380051356
【发明人】达娜·戈斯基, 道格拉斯·K·多扎, 安东尼·S·迪萨亚, 邓肯·劳里
【申请人】联合矿产有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年8月1日
【公告号】CA2880812A1, EP2880390A2, US20140038119, WO2014022725A2, WO2014022725A3