CN102898165B - 一种环形炉用SiSiC 质高温陶瓷炉底板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板的制备方法，取30~50份SiC大颗粒、15~35份SiC小颗粒、30~45份SiC细粉和1~10份炭粉，然后再加入4~9份结合剂混碾成型，然后在烘干炉中经110℃、保温32~72h烘干，再在烧结炉中在1700~1850℃和真空度小于100Pa的条件下保温6~36小时，机械加工后制得环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。本发明工艺简单、成本低，其制品具有耐高温、抗蠕变性能好、高温强度大、抗热震性好的特点。
Description
【技术领域】
本发明属于高温陶瓷技术领域，具体涉及一种环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板及其制备方法。
【背景技术】
在冶金及机械制造工厂的环形炉中，炉底板是承载钢卷和钢件进行热加工生产的关键结构部件。现有的环形炉底板一般都是采用高温合金材料制造。长时间在950℃左右甚至超过1000℃的高温与荷重的工况条件下，制作金属炉底板的高温合金材料的耐高温性能特别是高温强度和抗蠕变性能难以满足实际工况的要求，金属材料的高温蠕变率大而造成炉底板逐渐弯曲变形，材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏，蠕变及开裂等因素造成高温合金材料制备的金属炉底板之使用寿命较低，更重要的是已经变形的炉底板会影响所承载钢卷和钢件的热处理质量和成品率，降低生产效益。与耐热钢相比，高温陶瓷材料具有高温强度高、抗蠕变性能好、热膨胀率小等优点，不仅可以有效提高底板的使用寿命、降低底板使用成本，而且可以保证所承载钢卷和钢件的热处理质量和成品率，提高经济效益。基于上述情况，本技术团队分别研发了环形炉用SiC-Si3N4质高温陶瓷炉底板和SiSiC质高温陶瓷炉底板。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有环形炉金属炉底板的缺陷，目的是提供一种工艺简单、使用性能好的环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板的制备技术，用该技术制备的高温陶瓷炉底板耐高温、抗蠕变性能好、高温强度大、抗热震性好，能够有效地解决金属炉底板的耐高温性能差、材料的高温蠕变率大而造成炉底板弯曲变形、材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏及使用寿命较低问题。
为实现上述目的，本发明提供一种环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板的制备方法，采用以下步骤：
(1)配料：以重量份计称取30~50份SiC大颗粒、15~35份SiC小颗粒、30~45份SiC细粉和1~10份炭粉，然后再加入4~9份结合剂，所述结合剂选自酚醛树脂、硅溶胶或水玻璃；加入混碾机中混合碾制成便于成型的泥料；
(2)成型：将步骤(1)的泥料装入模型中进行成型制成炉底板湿坯；
(3)干燥：将所述湿坯装入烘干炉中经110℃、保温32~72h烘干后制成炉底板生坯；
(4)渗硅反应烧结：将所述生坯置于反应烧结炉中在1700~1850℃和真空度小于100Pa的条件下保温6~36小时进行高温渗硅反应烧结制得炉底板毛坯；
(5)将毛坯进行机械加工制得环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。
在本发明中，所述的SiC大颗粒、SiC小颗粒和SiC细粉的纯度为SiC≥92wt%，所述大颗粒的粒度为1~3mm，小颗粒的粒度小于1mm，细粉的粒度小于0.074mm。
所述炭粉的纯度为C≥90wt%，粒度小于0.074mm。
在本发明中，步骤（2）的成型方法是捣打成型或振动成型。
本发明还涉及上述制备方法得到的环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。
下面将更详细的描述本发明的技术方案。
本发明提供一种环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板的制备方法，采用以下步骤：
(1)配料：以重量份计称取30~50份SiC大颗粒、15~35份SiC小颗粒、30~45份SiC细粉和1~10份炭粉，然后再加入4~9份结合剂，所述结合剂选自酚醛树脂、硅溶胶或水玻璃；加入混碾机中混合碾制成便于成型的泥料。
在本发明中，所述的SiC大颗粒、SiC小颗粒和SiC细粉的纯度 为SiC≥92wt%，所述大颗粒的粒度为1~3mm，小颗粒的粒度小于1mm，细粉的粒度小于0.074mm。所述炭粉的纯度为C≥90wt%，粒度小于0.074mm。
在本发明中，酚醛树脂（phenolic resin，简称PF）主要用于生产压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料、人造板、铸造、耐火材料等，是市场上能够购买获得产品。
硅溶胶（Silica solution）是一种胶体溶液，无臭、无毒，是二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO2·nH2O。
水玻璃是硅酸钠的水溶液，具有粘结力强、强度较高、耐酸性、耐热性好、耐碱性等特点。
所述混碾机是市场上常见的混合设备，例如国营河南远大机械制造公司生产销售的轮式混碾机。
(2)成型：将步骤(1)的泥料装入模型中进行成型制成炉底板湿坯；成型方法是捣打成型或振动成型。
(3)干燥：将所述湿坯装入烘干炉中经110℃、保温32~72h烘干后制成炉底板生坯；
(4)渗硅反应烧结：将所述生坯置于反应烧结炉中在1700~1850℃和真空度小于100Pa的条件下保温6~36小时进行高温渗硅反应烧结制得炉底板毛坯；
(5)将毛坯进行机械加工制得环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。
本发明与现有技术相比具有以下主要优点：
该制备方法工艺简单、成本低，所制备的环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板具有耐高温、抗蠕变性能好、高温强度大、抗热震性好等特点，用其取代耐热钢质炉底板，能满足环形炉生产的工况要求，能够有效地解决金属炉底板的耐高温性能差、材料的高温蠕变率大而造成炉底板弯曲变形、材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏及使用 寿命较低问题。
【具体实施方式】
在本发明中如无特殊说明，各组分间均采用重量比。
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
在以下实施例中如无特殊说明，所用原料均符合以下要求：SiC大颗粒、SiC小颗粒和SiC细粉的纯度为SiC≥92wt%，所述大颗粒的粒度为1~3mm，小颗粒的粒度小于1mm，细粉的粒度小于0.074mm。炭粉纯度为C≥90wt%，粒度小于0.074mm。
实施例1
称取SiC大颗粒30kg、SiC小颗粒20kg、SiC细粉45kg和碳粉10kg，加入4kg酚醛树脂，在混碾机中混合碾制成泥料。将泥料装入模具中，采用常规的捣打成型方法成型制得炉底板湿坯。
将湿坯装入烘干炉中经110℃、保温32h，再在烧结炉中在1700℃和真空度小于30Pa的条件保温36h制得底板毛坯。
将毛坯进行机械加工处理，制得SiSiC质高温陶瓷炉底板。
实施例2
称取SiC大颗粒50kg、SiC小颗粒15kg、SiC细粉30kg和碳粉5kg，加入6kg酚醛树脂，在混碾机中混合碾制成泥料。将泥料装入模具中，采用常规的捣打成型方法成型制得炉底板湿坯。
将湿坯装入烘干炉中经110℃、保温72h，再在烧结炉中在1850℃和真空度小于80Pa的条件保温20h制得底板毛坯。
将毛坯进行机械加工处理，制得SiSiC质高温陶瓷炉底板。
实施例3
称取SiC大颗粒50kg、SiC小颗粒18kg、SiC细粉25kg和碳粉1kg，加入9kg硅溶胶，在混碾机中混合碾制成泥料。将泥料装入模具中，采用常规的捣打成型方法成型制得炉底板湿坯。
将湿坯装入烘干炉中经110℃、保温72h，再在烧结炉中在1850 ℃和真空度小于20Pa的条件保温6h制得底板毛坯。
将毛坯进行机械加工处理，制得SiSiC质高温陶瓷炉底板。
实施例4
称取SiC大颗粒40kg、SiC小颗粒20kg、SiC细粉35kg和碳粉5kg，加入5kg水玻璃，在混碾机中混合碾制成泥料。将泥料装入模具中，采用常规的捣打成型方法成型制得炉底板湿坯。
将湿坯装入烘干炉中经110℃、保温50h，再在烧结炉中在1800℃和真空度小于100Pa的条件保温12h制得底板毛坯。
将毛坯进行机械加工处理，制得SiSiC质高温陶瓷炉底板。
本具体实施方式工艺简单、成本低，所制备的环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板具有耐高温、抗蠕变性能好、高温强度大、抗热震性好等特点，用其取代耐热钢质炉底板，能满足环形炉生产的工况要求，能够有效地解决金属炉底板的耐高温性能差、材料的高温蠕变率大而造成炉底板弯曲变形、材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏及使用寿命较低问题。
Claims (5)
1.一种环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板的制备方法，其特征在于采用以下步骤：
(1)配料：以重量份计称取30～50份SiC大颗粒、15～35份SiC小颗粒、30～45份SiC细粉和1～10份炭粉，然后再加入4～9份结合剂，所述结合剂选自硅溶胶或水玻璃；加入混碾机中混合碾制成便于成型的泥料；其中，所述大颗粒的粒度为1～3mm，小颗粒的粒度小于1mm，细粉的粒度小于0.074mm；
(2)成型：将步骤(1)的泥料装入模型中进行成型制成炉底板湿坯；
(3)干燥：将所述湿坯装入烘干炉中经110℃、保温32～72h烘干后制成炉底板生坯；
(4)渗硅反应烧结：将所述生坯置于反应烧结炉中在1700～1850℃和真空度小于100Pa的条件下保温6～36小时进行高温渗硅反应烧结制得炉底板毛坯；
(5)将毛坯进行机械加工制得环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的SiC大颗粒、SiC小颗粒和SiC细粉的纯度为SiC≥92wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述炭粉的纯度为C≥90%，粒度小于0.074mm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的成型方法是捣打成型或振动成型。
5.根据权利要求1～4项中任一项权利要求所述的制备方法得到的环形炉用SiSiC质高温陶瓷炉底板。
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