CN101429046A - 夹心棚板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及“夹心棚板及其制备方法”属于窑具的生产领域。夹心棚板，采用两层刚玉－莫来石夹一层碳化硅层的结构形式，克服了碳化硅层易粘结污染陶瓷的缺点，同时又具有刚玉－莫来石热震稳定性的功能。夹心棚板采用分层布料，机压成型的方式制成坯体，为使两种材料的烧成温度一致，在碳化硅材料层中加入了促烧物质，使其烧成温度与刚玉－莫玉石的烧成温度相近，这样夹心棚板的三层烧成温度一致，不会造成过烧或生烧的现象。
Description
技术领域
本发明涉及窑具生产领域，特别是涉及一种窑具夹心棚板及其制备方法。
背景技术
棚板是用于摆放将要烧制的陶坯和经过初步烧成后的陶坯，由于烧制时，棚板将与陶坯一起进窑烧制，因此，对棚板的材料要求比较高。1、棚板需要耐高温，低膨胀率。棚板要与陶坯一起进窑烧制，要经受窑内高于1000℃高温，烧制过程中其体积稳定性好，不再膨胀或收缩，否则易造成棚板上的陶坯变形；2、壁薄体轻，强度高。棚板上要放置待烧制的陶坯，所以要求其强度高，承重能力大，其壁薄体轻可以减小窑体的承重，节能；3、能经受快速烧成。现代陶瓷工业均采用快速节能烧成新技术，因此对窑具棚板也提出了同样的要求。
目前，国内窑具材料仍以粘土质为主，高铝质窑具的用量也不少，但寿命为十多次到数十次，还有少量碳化硅棚板窑具。碳化硅有良好的高温物理性能：热导率高、热膨胀系数小、在高温下不会发生塑性变形，它的使用温度远远高于其它类型窑具，可在1400-1700℃使用，但其容易氧化挥发，使材料膨胀、松散甚至开裂，因为碳化硅本身就是一新型黑色陶瓷材料，易与陶制品反应，污染陶瓷制品，而且产品成本高，价格贵，成型困难，因此很难大规模推广使用。国内制造碳化硅窑具一般以粘土、高铝料为主，配以氧化铝结合碳化硅，但它的主要缺点还是抗氧化能力差，易于膨胀，使用寿命短。
发明内容
本发明针对上述领域中的缺陷，提供一种夹心棚板，其抗氧化能力好，耐热冲击性好，使用寿命可达几十次甚至上百次。
同时本发明还提供该夹心棚板的制备方法。
夹心棚板，其特征在于：该棚板分为三层，上、下层为刚玉-莫来石层，夹层为碳化硅层。
该夹心棚板的制备方法，包括如下步骤：(1)配备刚玉-莫来石坯料和碳化硅坯料，(2)调整两坯料使两种材质能在同一烧成制度下完好烧结，(3)分层布料，(4)机压成型，(5)保护干燥，(5)夹制立码，(6)高温烧制。
所述步骤2中的方法采用在碳化硅坯料中加入促烧物质使其烧成温度向刚玉-莫来石的烧成温度靠拢。
所述促烧物质为硅微粉或含钾、钠的化合物，其加入量为碳化硅粉料重量的1-5％。
所述保护干燥为于密封室内，湿度为70-90％，温度50-80℃下干燥16-24小时，再在湿度为40-60％，温度为110℃-150℃下干燥24-36小时。
所述保护干燥采用干燥托支撑，所述干燥托为栅栏式封闭板面，所述板面大于坯体表面。
所述栅栏间距为80-120mm。
所述夹制立码时一摞坯体的厚度为100-200mm。
所述夹制立码时用铅锤和水平尺检测其平整度。
所述机压成型后的坯体需检测其密实度的均匀性。
本发明夹心棚板采用夹心结构，即两层刚玉-莫来石层夹一层碳化硅层，刚玉莫来石质系列耐火材料制品纯度高、主晶相(刚玉或莫来石)含量高、耐高温、耐冲刷、化学稳定性好，是一种耐侵蚀优质高级耐火材料，广泛用于陶瓷、钢铁、建材、有色冶炼、轻工和化工等行业用高温窑炉炉衬。产品既具有刚玉材质高温性能，又综合了莫来石的热震稳定性(耐温度急变性)长处，具有很好的抗高温蠕变性，高温机械强度大。
碳化硅材料热导率高，热膨胀系数小，高温下不发生变形，因此将碳化硅层置于夹层中，用上下两层刚玉-莫来石包裹在内，不与外界接触，减少了与烧成制品的反应和污染，又解决了其容易氧化挥发的问题，两者优势互补，使得本发明夹心棚板其抗氧化能力增强，使用寿命延长。
该夹心棚板的总厚度与普通棚板相同，其三层的厚度没有严格限制，可以根据所支撑的陶瓷品的情况来决定。
因为该棚板由两种材质做成，两种材料的烧成温度不一致，因此在生产过程中需要调整两种材料中的组分使两者的烧成温度一致，优选将高烧成温度的材质碳化硅加入促烧物质使其烧成温度靠近刚玉莫来石材质的烧成温度，本发明选用硅微粉或含钾、钠的化合物，其添加量为碳化硅粉重量的1-5％，这样二者的烧成温度相近，保持在1500-1550℃之间。因此夹心棚板的三层烧成温度一致，不会造成过烧或生烧的现象。
本发明采用分层布料，机压成型方式制成坯体。
由于坯体在进窑烧制之前，必须经过保护干燥，如保护干燥条件不合适，易造成该大尺寸薄板发生变形、开裂。如干燥过快，失水过快，易使坯体出现裂纹，如干燥过慢，影响工作效率，烧制时坯料水分含量大，烧制过程中棚板易开裂。如果在保护干燥时未发现板面弯曲，又由于各薄板的弯曲度不同，弯曲位置不同，夹制立码时很容易造成薄板弯曲处开裂，因此保护干燥的条件非常重要。
保护干燥时是将坯体置于干燥托上支撑，其板面应大于坯体，平整度好，否则易造成坯体的周边不平整，干燥托为栅栏式封闭板面，易利用水分散失，栅条间距优选80-120mm。太宽的话，坯体在栅栏间隙处易发生凹陷，间距太小，不利于水分散失。
夹制立码是用夹板条将一摞大尺寸薄板夹住，以立码的方式放入窑内烧制，防止了在烧制过程中大尺寸薄板发生变形。大尺寸薄板一摞的厚度优选100-200mm，太薄的话，坯体张数少，操作效率低，变形几率大，太厚的话，易造成生烧。夹制立码时用铅锤和水平尺检测其平整度。成型后的坯体需检测其密实度的均匀性，密实度不好的地方，也就是板面的薄弱环节，在后续的干燥、烧制过程中易开裂，变形。所有这些检测手段均是防止不合格的产品流入下个程序，以免产生资源浪费。
该夹心棚板解决了碳化硅易氧化的问题，同时又具有刚玉-莫来石的高温性能，热震性好等优点，适用于一些功能性陶瓷、粉末冶金，电子陶瓷的支撑，该夹心棚板中间是碳化硅，外包有刚玉-莫来石，因此不怕粘结，不会污染需烧制的高档陶瓷制品。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明。
所有原料均为市售。
实施例1
备料：刚玉-莫来石坯料，含水量为6％；碳化硅坯料，含水量为7％，预制备的夹心棚板300mm×500mm，板厚12mm，三层厚度分别为5mm，3mm，4mm。
制备方法：
(1)在碳化硅坯料中加入碳化硅粉量重量3％的硅微粉，搅拌均匀，
(2)分层布料，下层刚玉-莫来石厚度4mm，中间层碳化硅3mm，上层刚玉-莫来石厚度5mm.布料时用布料器将坯料刮平整。
(3)机压成型，机压吨位为500吨。
(4)检测坯体密实度的均匀性，保证后续产品质量。
(5)保护干燥，将坯体平放在干燥托上，干燥托的栅栏条间距为100mm，将干燥室密封，调节湿度为80％，温度为50℃，保护干燥18个小时，再在湿度为50％，温度为150℃下干燥30个小时。
(6)码窑，用条板夹制干燥过的坯体，将10张坯体夹成一摞，立码，用铅锤和水平尺检测，保证立码的垂直度。
(7)高温烧制，温度1500℃下保温10小时烧成。
实施例2
备料：刚玉-莫来石坯料，含水量为7％；碳化硅坯料，含水量为6％，预制备的夹心棚板500mm×600mm，板厚50mm，三层厚度分别为20mm，15mm，15mm。
(1)在碳化硅坯料中加入碳化硅粉量重量1％的磷酸钾，搅拌均匀，
(2)分层布料，下层刚玉-莫来石厚度15mm，中间层碳化硅15mm，上层刚玉-莫来石厚度20mm.布料时用布料器将坯料刮平整。
(3)机压成型，机压吨位为800吨。
(4)检测坯体密实度的均匀性，保证后续产品质量。
(5)保护干燥，将坯体平放在干燥托上，干燥托的栅栏条间距为120mm，将干燥室密封，调节湿度为70％，温度为80℃，保护干燥16个小时，再在湿度为40％，温度为120℃下干燥24个小时。
(6)码窑，用条板夹制干燥过的坯体，将4张坯体夹成一摞，立码，用铅锤和水平尺检测，保证立码的垂直度。
(7)高温烧制，温度1520℃下保温12小时烧成。
实施例3
备料：刚玉-莫来石坯料，含水量为6％；碳化硅坯料，含水量为7％，预制备的夹心棚板400mm×400mm，板厚25mm，三层厚度分别为10mm，8mm，7mm。
(1)在碳化硅坯料中加入碳化硅粉量重量5％的碳酸钠，搅拌均匀，
(2)分层布料，下层刚玉-莫来石厚度7mm，中间层碳化硅8mm，上层刚玉-莫来石厚度10mm.布料时用布料器将坯料刮平整。
(3)机压成型，机压吨位为600吨。
(4)检测坯体密实度的均匀性，保证后续产品质量，密实度的均匀性不符合标准的话，可以返工。
5)保护干燥，将坯体平放在干燥托上，干燥托的栅栏条间距为80mm，将干燥室密封，调节湿度为90％，温度为70℃，保护干燥24个小时，再在湿度为60％，温度为110℃下干燥36个小时。
(6)码窑，用条板夹制干燥过的坯体，将4张坯体夹成一摞，立码，用铅锤和水平尺检测，保证立码的垂直度。
(7)高温烧制，温度1550℃下保温8小时烧成。
Claims (10)
1、夹心棚板，其特征在于：该棚板分为三层，上、下层为刚玉-莫来石层，夹层为碳化硅层。
2、权利要求1所述的夹心棚板的制备方法，包括如下步骤：(1)配备刚玉-莫来石坯料和碳化硅坯料，(2)调整两坯料使两种材质能在同一烧成制度下完好烧结，(3)分层布料，(4)机压成型，(5)保护干燥，(5)夹制立码，(6)高温烧制。
3、根据权利要求2所述的制备方法，所述步骤2中调整两坯料使两种材质能在同一烧成制度下完好烧结的方法采用在碳化硅坯料中加入促烧物质使其烧成温度向刚玉-莫来石的烧成温度靠拢。
4、根据权利要求3所述的制备方法，所述促烧物质为硅微粉或含钾、钠的化合物，其加入量为碳化硅粉料重量的1-5％。
5、根据权利要求2所述的制备方法，所述保护干燥为于密封室内，湿度为70-90％，温度50-80℃下干燥16-24小时，再在湿度为40-60％，温度为110℃-150℃下干燥24-36小时。
6、根据权利要求2所述的制备方法，所述保护干燥采用干燥托支撑，所述干燥托为栅栏式封闭板面，所述板面大于坯体表面。
7、根据权利要求6所述的制备方法，所述栅栏间距为80-120mm。
8、根据权利要求2所述的制备方法，所述夹制立码时一摞坯体的厚度为100-200mm。
9、根据权利要求2所述的制备方法，所述夹制立码时用铅锤和水平尺检测其平整度。
10、根据权利要求2所述的制备方法，所述双面机压成型后的坯体需检测其密实度的均匀性。
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