CN101602607B - 水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法 - Google Patents

水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法 Download PDF

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Abstract

一种水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板及烧制方法，由碳化硅、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和有机液体结合剂组成，本发明由复合氮化物结合碳化硅制成挂板，复合氮化物结合碳化硅是指氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(Si2N2O)和赛伦(sialon，Si6-zAlzOzN8-z，0＜z≤4.2)复合结合的碳化硅材料，因其各个成分均具有耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等性能，从而有效的提高了挂板的各项性能指标，且其制作简单，价格低廉，市场前景可观，使复合氮化物结合碳化硅的挂板可以更好的代替合金钢，极大的降低了企业的生产成本。

Description

水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法
技术领域
本发明涉及一种水泥窑预热器用的挂板，具体的说是一种水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法。
背景技术
目前，我国的水泥行业使用的预热器旋风筒，大部分采用的是耐热不锈钢挂件，其缺点是：一是钢材的价格昂贵；二是使用寿命短，由于钢材的耐高温耐腐蚀耐磨性均受一定条件的限制，其使用寿命较短，在正常的状态下使用寿命只有一年左右。为此给企业的生产造成了严重的负担，而且因停工检修和更换内筒，严重影响了企业的生产时间。为了给企业节约成本，因此急需一种能够代替合金钢的挂板及制造方法。本发明为一种复合氮化物结合碳化硅挂板，复合氮化物结合碳化硅是指氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(Si2N2O)和赛伦(sialon，Si6-zAlzOzN8-z，0＜z≤4.2)复合结合的碳化硅材料，并且因其结合更具有耐高温、高强度、超硬度、耐磨损、抗腐蚀等优良性能，从而使得复合氮化物结合碳化硅挂板代替合金钢得到广泛的应用，极大的降低了企业的生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题的不足，提供一种水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法。并生产一种水泥行业所使用的预热器旋风筒的内筒，以降低生产成本，提高其耐磨、耐腐蚀性能，延长使用寿命。
本发明为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法，复合氮化物结合碳化硅挂板的材料由碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和结合剂组成，各物料的重量份数及加入比例是：碳化硅粉65-85份、硅粉10-20份、二氧化硅微粉2-8份、三氧化二铝微粉1-7份、结合剂3-4份；
本发明，所述碳化硅粉的颗粒度及加入比例是：
0-0.5mm    15-25％
0.5-1mm    10-15％
1-3mm      40-45％
本发明，所述二氧化硅微粉的颗粒度为≤5μm，所述三氧化二铝微粉的颗粒度为≤5μm，所述硅粉的颗粒度为-300目；
本发明，所述碳化硅粉(α-SiC)的纯度＞98.5％，所述硅粉(Si)的纯度＞98％，所述二氧化硅微粉(SiO2)的纯度＞98％，所述三氧化二铝微粉(Al2O3)的纯度＞98％；
本发明，所述的结合剂为有机液体结合剂，如聚乙烯醇溶液、亚硫酸或纸浆废液等。
本发明，所述的硅粉最好在14％左右，二氧化硅微粉最好在6％左右，三氧化二铝微粉最好在3％左右。
制备步骤如下所述：
步骤一：
首先按上述配比干混合碳化硅颗粒，后加入所述比例的结合剂、硅粉、二氧化硅微粉和三氧化二铝微粉，混合均匀后，挤压成型制成挂板坯，备用；
步骤二：
将挂板坯送入干燥窑烘干，干燥窑的控制温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备用；
步骤三：
将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法是：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1400-1500℃，烧结时间1-3小时；
4、保温处理，以烧结终止的温度自然降温，5-8小时止；
步骤四：
出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
本发明的有益效果是：
1、采用了不同粒度的碳化硅粉，使得挂板堆积密度增大、强度提高，热稳定性更好，抗腐蚀性增强，因而延长了使用寿命长。
2、该配方使用效果好，有效提高挂板的各项性能指标。
3、制作工艺简单，且价格低廉，市场前景可观。
4、使复合氮化物结合碳化硅的挂板可以更好的代替合金钢，极大的降低了企业的生产成本。
具体实施方式
本发明一种水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法，其具体的实施方式为：
实施例1：
挂板的材料为：碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和聚乙烯醇溶液。各物料的重量份数比为：粒度在0mm-0.5mm的碳化硅15％，粒度在0.5mm-1mm的碳化硅10％，粒度在1mm-3mm的碳化硅45％，硅粉15％，二氧化硅微粉5％，三氧化二铝微粉7％，聚乙烯醇3％。
在湿泥机内，首先按上述比例干混碳化硅颗粒，而后加入相应比例的聚乙烯醇，再后加上述比例的剩余各种粉料，混合均匀后，挤压成型，制成挂板坯，将挂板坯送入干燥窑烘干，干燥窑的控制温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法是：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1400℃，烧结时间1小时，保温时间为5小时；
4、出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
实施例2：
挂板的材料为：碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和亚硫酸。各物料的重量份数比为：粒度在0mm-0.5mm的碳化硅25％，粒度在0.5mm-1mm的碳化硅15％，粒度在1mm-3mm的碳化硅40％，硅粉10％，二氧化硅微粉4％，三氧化二铝微粉3％，亚硫酸3％。
在湿泥机内，首先按上述比例干混碳化硅颗粒，而后加入相应比例的亚硫酸，再后加上述比例的各种粉料，混合均匀后，挤压成型，制成挂板坯，将挂板坯送入干燥窑烘干，干燥窑的控制温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法是：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1450℃，烧结时间2小时，保温时间为6小时；
4、出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
实施例3：
挂板的材料为：碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和纸浆废液。各物料的重量份数比为：粒度在0mm-0.5mm的碳化硅17％，粒度在0.5mm-1mm的碳化硅10％，粒度在1mm-3mm的碳化硅40％，硅粉20％，二氧化硅微粉2％，三氧化二铝微粉7％，纸浆废液4％。
在湿泥机内，首先按上述比例干混碳化硅颗粒，而后加入相应比例的纸浆废液，再后加上述比例的各种粉料，混合均匀后，挤压成型，制成挂板坯，将挂板坯送入干燥窑烘干，干燥窑的控制温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法是：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1500℃，烧结时间3小时，保温时间为8小时；
4、出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
实施例4：
挂板的材料为：碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和纸浆废液。各物料的重量份数比为：粒度在0mm-0.5mm的碳化硅15％，粒度在0.5mm-1mm的碳化硅15％，粒度在1mm-3mm的碳化硅43％，硅粉14％，二氧化硅微粉6％，三氧化二铝微粉3％，纸浆废液4％。
在湿泥机内，首先按上述比例干混碳化硅颗粒，而后加入相应比例的纸浆废液，再后加上述比例的各种粉料，混合均匀后，挤压成型，制成挂板坯，将挂板坯送入干燥窑烘干，干燥窑的控制温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法是：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1500℃，烧结时间3小时，保温时间为8小时；
4、出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
本发明是一种水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的制造方法，复合氮化物结合碳化硅是指氮化硅(Si3N4)、氧氮化硅(Si2N2O)和赛伦(sialon，Si6-zAlzOzN8-z，0＜z≤4.2)复合结合的碳化硅材料。氮化物结合的碳化硅有：氮化硅结合的碳化硅Si3N4-SiC；氧氮化硅结合的碳化硅Si2N2O-SiC；赛伦结合的碳化硅sialon-SiC。因氮化硅、赛隆和氧氮化硅等氮化物具有较高的强度、良好的抗热冲击性和抗氧化性，可作为SiC的结合相，氮化物结合SiC耐火材料具有较高的热稳定性和化学稳定性，而且可以在较低温度(1200-1450℃)下通过反应烧结的方法生产，制作简单，该产品具有高温强度高、体积稳定、导热性能好、抗酸、碱及多种熔融金属侵蚀能力强等特点，从而使得挂板代替合金钢并得到广泛的应用，极大的降低了企业的生产成本。

Claims (1)

1.水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板的烧制方法，其特征在于：复合氮化物结合碳化硅挂板的材料由碳化硅粉、硅粉、二氧化硅微粉、三氧化二铝微粉和结合剂组成，各物料的重量份数及加入比例是：碳化硅粉65-85份、硅粉10-20份、二氧化硅微粉2-8份、三氧化二铝微粉1-7份、结合剂3-4份；
所述碳化硅粉的颗粒度及加入比例是：
0-0.5mm    15-25％
0.5-1mm    10-15％
1-3mm      40-45％
所述二氧化硅微粉的颗粒度为≤5μm，所述三氧化二铝微粉的颗粒度为≤5μm，所述硅粉的颗粒度为-300目；
所述碳化硅粉采用α-SiC，其纯度＞98.5％，所述硅粉(Si)的纯度＞98％，所述二氧化硅微粉(SiO2)的纯度＞98％，所述三氧化二铝微粉(Al2O3)的纯度＞98％；
所述的结合剂是聚乙烯醇溶液、亚硫酸或纸浆废液中的一种；
制备步骤如下：
步骤一：
首先按照上述配比混合三种粒度的碳化硅粉，后加入上述比例的结合剂、硅粉、二氧化硅微粉和三氧化二铝微粉，混合均匀后，制成挂板坯，备用；
步骤二：
将挂板坯送入干燥窑内烘干，烘干温度为100℃，烘干时间24小时，出窑，备用；
步骤三：
将烘干后的挂板坯送入烧结窑，烧结方法为：
1、将烘干的挂板坯送入烧结窑后，封闭窑门，抽真空；
2、向烧结窑内注入氮气，压力控制在1个大气压；
3、点火、烧结，烧结温度为1400-1500℃，烧结时间1-3小时；
4、保温处理，以烧结终止的温度自然降温，5-8小时止；
步骤四：
出窑，制得水泥窑预热器用复合氮化物结合碳化硅挂板。
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