CN103992125B - 一种陶瓷流槽的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种陶瓷流槽的制备方法，包括如下原料：取15-27％的金属硅粉、73-85％的碳化硅粉以及其总质量0.5-2％的粘结剂；向上述原料中加入质量为金属硅粉和碳化硅粉总质量5-8％的水，混合均匀备用；按照流槽外形模具，将制备好的原料成型；将成型好的流槽放入干燥室中进行干燥；将干燥后的流槽放入氮化炉内，通入氮气，氮化烧成；将烧成的流槽出窑，得到陶瓷流槽。本发明以氮化硅结合碳化硅材料制作流槽,利用陶瓷材料的耐高温、耐磨特性一次成型制成合适的流槽形状，制备的陶瓷流槽在使用过程中不再需要冷却水来冷却。具有寿命长，不存在与水接触爆炸的风险。
Description
技术领域
本发明涉及一种流槽的制备方法，尤其涉及一种陶瓷流槽的制备方法。
背景技术
在金属铜的冶炼过程中，需要将冶炼好的铜液从冶炼炉导向铜水包或铸铜模具，以便于下一步金属铜的提纯。从冶炼炉到铜水包或铸铜模具之间距离一般为3～20多米左右，需要有一个流槽来导引铜液的流动。铜液温度一般高达1200～1300℃以上，且比重大，侵蚀性强，很少有合适的材料能够长期保证流槽正常使用。
文献“中国专利CN201828155U”公布了一种铜液流槽，流槽为铜质，特点在于流槽和槽盖之间有硅酸铝棉作密封垫。具有防止铜液氧化和铜液飞溅槽壁的特点。
文献“中国专利CN202452841U”公布了一种铜流槽，特点在于流槽的冷却水管为一体化结构，流槽截面为U形，且底部堆焊有耐高温耐磨合金材料。
文献“中国专利CN1571910A”公布了一种熔体流槽，流槽为铜或铜合金制成。特点在于流槽中有冷却槽道，且流槽底部开有横向和纵向槽，槽中设置有耐火材料。在熔体流动过程中，能够保证熔体不与水接触，且保证流槽具有一定的耐磨性。
文献“中国专利CN101094739A”公布了一种用于铸造熔融铜的流槽。流槽衬砌有耐火材料，至少部分流槽被绝热盖覆盖。绝热盖中有电阻器元件，并设置有气体燃烧器，用于加热下部的流槽，保证熔融铜不会凝固。
文献“中国专利CN202793018U”公布了一种埋管式热渣流槽铜水套。它是由金属铜制做成半圆柱形的流槽，内有多组冷却水管道分别与外部冷却水连接。
现在使用的是用金属铜制做的铜流槽，铜流槽中有冷却水管。在使用过程中，铜流槽中始终通有冷却水来降低铜流槽的温度，保证铜液流经铜流槽时不会与铜流槽发生粘连。但铜流槽存在巨大的缺点：首先铜流槽的磨损很严重，需要不停地检查，如发生冷却水泄露，必须马上更换，否者会发生严重的爆炸事故。其次，铜流槽的造价昂贵，使用成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术缺点，提供一种成本低的陶瓷流槽的制备方法，能够解决现有铜冶炼炉所用的铜质流槽寿命短，需要通水冷却，具有较大危险性的弱点。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：包括以下步骤：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及粘结剂，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与粘结剂的质量比为100：0.5-2，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为73-85:15-27，碳化硅粉的粒度为15-400目,金属硅粉的粒度为200-400目；
2)称取一定量的水，其中,碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100:5-8，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及粘结剂混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料进行成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽依次进行干燥和烧成，得到铜冶炼炉用陶瓷流槽。
所述的粘结剂为纸浆废液或木质素磺酸盐。
所述的步骤3)中采用干压法或捣打成型法进行成型。
所述的步骤4)中流槽在干燥室中进行干燥。
所述的步骤4)中烧成的具体过程为：将干燥后的流槽放到氮化炉内，然后给氮化炉中通入氮气，在1180-1380℃下烧成，烧成总时间为96-120小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以碳化硅粉、金属硅粉及粘结剂为原材料制作陶瓷流槽，利用陶瓷材料的耐高温及耐磨的特性一次成型制成合适的流槽形状，本发明制备的陶瓷流槽在使用过程中不再需要冷却水来进行冷却，使用寿命长，不存在与水接触爆炸的风险，简化了设备冷却装置，大大降低了使用成本，耐高温特性保证了流槽在铜液的高温下工作不会发生变化，高硬度保证流槽具有很强的耐磨性，以上两点使得铜冶炼炉用陶瓷流槽具有长寿命的特点，与金属铜的接触角较小，保证铜液不会与流槽发生粘连作用，保证铜液在流槽中顺畅的流动。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与纸浆废液的质量比为100：0.5，碳化硅粉与金属硅粉质量百分比为85：15，金属硅粉的粒度为200目以细，碳化硅粉的粒度为15目以细；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：8，然后将水、碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用干压法进行成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后再放入氮化炉内，通入氮气，在1380℃氮化96小时烧成，得到陶瓷流槽。
实施例2：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总量与纸浆废液的质量比为100：0.7，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为83：17，金属硅粉的粒度为240目，碳化硅粉的粒度为80目；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：6，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用捣打成型法成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后放入氮化炉内，通入氮气，在1330℃氮化101小时烧成，得到陶瓷流槽。
实施例3：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与纸浆废液的质量比为100：0.9，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为80：20，金属硅粉的粒度为280目，碳化硅粉的粒度为150目；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：7，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及纸浆废液混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用干压法成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后放入氮化炉内，通入氮气，在1300℃氮化108小时烧成，得到陶瓷流槽。
实施例4：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐，其中，碳化硅粉、金属硅粉的总质量与木质素磺酸盐的质量比为100：1.2，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为78：22，金属硅粉的粒度为320目，碳化硅粉的粒度为250目；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：5，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用干压法成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后再放入氮化炉内，通入氮气，在1320℃范围内氮化114小时烧成，得到陶瓷流槽。
实施例5：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐，其中碳化硅粉、金属硅粉的总量与木质素磺酸盐的质量比为100：1.8，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为75：25，金属硅粉的粒度为360目，碳化硅粉的粒度为300目；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：6，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用捣打成型法成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后再放入氮化炉内，通入氮气，在1230℃范围内氮化118小时烧成，得到陶瓷流槽。
实施例6：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐，其中碳化硅粉、金属硅粉的总量与木质素磺酸盐的质量比为100：2.0，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为73：27，金属硅粉的粒度为400目，碳化硅粉的粒度为400目；
2)称取一定量的水，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100：8，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及木质素磺酸盐混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料采用捣打成型法成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽在干燥室中干燥后再放入氮化炉内，通入氮气，在1180℃范围内氮化120小时烧成，得到陶瓷流槽。
使用本发明制作的陶瓷流槽在实际使用过程中,在连续使用或一小时一次放铜液的间歇使用频率下，一般使用时间可达73～80天以上，而原来使用的铜流槽使用时间为35天左右就可能因为穿孔漏水而必须更换，因此具有明显的进步。
Claims (4)
1.一种陶瓷流槽的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)称取一定量的碳化硅粉、金属硅粉及粘结剂，其中，碳化硅粉和金属硅粉的总质量与粘结剂的质量比为100：0.5-2，碳化硅粉与金属硅粉的质量百分比为73-85:15-27，碳化硅粉的粒度为15-400目,金属硅粉的粒度为200-400目；
2)称取一定量的水，其中,碳化硅粉和金属硅粉的总质量与水的质量比为100:5-8，然后将水与碳化硅粉、金属硅粉及粘结剂混合均匀，得原料；
3)按照流槽外形模具对步骤2)得到的原料进行成型，得流槽；
4)将步骤3)得到的流槽依次进行干燥和烧成，得到陶瓷流槽；烧成的具体过程为：将干燥后的流槽放到氮化炉内，然后给氮化炉中通入氮气，在1180-1380℃下烧成，烧成总时间为96-120小时。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷流槽的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂为纸浆废液或木质素磺酸盐。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷流槽的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中采用干压法或捣打成型法进行成型。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷流槽的制备方法，其特征在于：所述的步骤4)中流槽在干燥室中进行干燥。
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