CN106242597A - 耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法 - Google Patents

耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。其特征在于，由以下重量份组成制成：氧化铝粉27‑29份、硅灰0.7‑2.1份、板状刚玉粉5‑6份、60目白刚玉颗粒33‑37份、14目‑150目电熔莫来石 5‑6份、结合剂2.5‑3.5份、悬浮剂3.4‑4.7份。制备步骤如中，现将将白刚玉、电熔莫来石、结合剂与水混合搅拌；再加入氧化铝粉、硅灰、板状刚玉粉、悬浮剂，继续混合搅拌；混合好的物料密封发酵20 h~30h；压制成型、烘干低温烧制即得。本发明主要通过组分搭配和粒径配合，使烧结后的支柱砖形成特殊的表面晶相，能够在长期的反复升降温中，保持低显气孔率和高的抗压强度。

Description

耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法
技术领域
耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法，属于耐火材料技术领域。
背景技术
支柱主要应用于耐磨陶瓷球或衬砖高温烧制时，隧道窑窑车上支撑棚板，可按需求增加层数，可充分利用窑内空间，节能高产的作用。现用支柱主要成分为氮化硅结合碳化硅，但是现用支柱再高温使用时会产生玻璃相，并产生大量气泡，这些气泡会粘结到产品上，产生大量废品。
现用支柱导致产品废品率增高主要原因如下。
碳化硅材料由于在高温条件下碳化硅材料表面产生了一层非常薄的、致密的、结合牢固的黑色SiO2膜。这层膜会随着使用时间增长产生气泡，由于使用时不断的升降温，产生气泡量不断增加，当制品装载在窑车上与支柱接触时，气泡会粘接到产品表面，甚至会渗透到产品内部，导致产品废品率高10%~30%。
其次，现有支柱在生产过程时采用压制成型，产品上下结构密度不均匀，在烧制过程中需要加氮气烧结，在氮化率一样的情况下产品也很难保证均匀性。造成产品产生大量缺陷，使产品断裂韧性降低。
最后，黑色气泡与白色产品粘接后很难去除，需要大量的人工打磨，面积大的废除后，很难再二次使用，造成能源浪费。
目前需要一种不粘结产品，且产品稳定性好，使用寿命高的产品。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种稳定性好，不粘接起泡粘结制品的耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该耐磨陶瓷用支柱砖，其特征在于，由以下重量份组成制成：氧化铝粉27-29份、硅灰0.7-2.1份、板状刚玉粉5-6份、60目白刚玉颗粒33-37份、14目-150目电熔莫来石 5-6份、结合剂2.5-3.5份、悬浮剂3.4-4.7份。
本发明的组分以白刚玉和板状刚玉为主，替代传统的碳化硅材料支柱砖，白刚玉是以工业氧化铝粉为原料，于电弧中经2000℃以上高温熔炼后冷却制成，经粉碎 整形，磁选去铁，筛分成多种粒度，其质地致密、硬度高，粒形成尖角状。板状刚玉是一种纯净的、不添加如MgO、B2O3等添加剂而烧成收缩彻底的烧结刚玉，具有结晶粗大、发育良好的α- Al2O3晶体结构，Al2O3的含量在99%以上，板状刚玉为板片状晶体结构，气孔小且闭气孔较多而气孔率与电熔刚玉大体相当，纯度高，体积稳定性好，极小的重烧收缩，用以生产的耐材或浇注料高温处理后具有良好的热震稳定性和抗弯强度。本发明在此基础上加入适量的结合剂，可使产品在制备过程中成型后的半成品有初级强度，随着烘干强度会增加，可直接装窑码垛，降低烧成成本。本发明还加入悬浮剂，可使产品成型时，上下结构均匀，抗压性能提高，同时能够控制干燥速率，该干燥速率下使组分间结合成特定的状态，使结合剂的增强效果达到最好的发挥，烧结成型更加稳定。本发明主要通过组分搭配和粒径配合，使烧结后的支柱砖形成特殊的表面晶相，能够在长期的反复升降温中，保持低显气孔率和高的抗压强度，使用寿命增长。
为了使本发明的上述效果达到最佳效果，本发明提供一种优选的方案：所述的重量份组成为：氧化铝粉28份、硅灰1.2份、板状刚玉粉5.5份、60目白刚玉颗粒35份、14目-150目电熔莫来石5.5份、结合剂3.1份、悬浮剂4.2份。在该优选条件下，本产品的显气孔率、抗压强度和稳定性，可以达到最佳状态，使本产品更适用于反复高温和低温的大温差交替环境。
所述的结合剂为糊精。糊精更适合本以刚玉为主的组分，分散均匀，结合牢固，可使产品在制备过程中成型后的半成品的初级强度提高，装窑码垛的数量也更大。能更好的配合本发明的主要组分，得到本发明所需的干燥速率，从而能形成本发明所需的烧前组分结合状态，以得到本发明所需的晶型，达到降低显气孔率的目的。
所述的悬浮剂为聚乙烯醇。选用聚乙烯醇，能在产品成型时，控制干燥速率，上下结构更均匀，因更适应糊精的粘结稳定速率，所以烧结后抗压性能达到本发明最强。
一种权利要求上述的耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
1）将60目白刚玉颗粒、14目-150目电熔莫来石按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将结合剂与水混合后，加入到混料机内，充分混合5 min -20min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉、硅灰、板状刚玉粉、悬浮剂混合5 min -20min；
4）将混合好的物料密封发酵20 h -30h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在15℃-200℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1370℃-1450℃，保温5h-15h。
本发明的制备过程中先将白刚玉、电熔莫来石按比例混合，再加入结合剂制浆，将结合剂与白刚玉、电熔莫来石充分混合，结合剂充分分散，使产品更均匀，提高抗压强度；本发明加入适量的悬浮剂可以快速干燥，节约时间50%，提高生产效率，适应结合剂的粘结速率，使半成品的强度更高，装窑码垛的数量更大。制备方法中混合物料经过20 h ~30h的发酵，结合剂在发酵后，能更充分的发挥作用，使本产品无论是半成品强度还是产品的抗压强度都有较大的提升且产品的显气孔率大大降低。
步骤2）所述的结合剂为糊精，所述的混合搅拌的时间为8 min -13 min，步骤3）所述的混合搅拌的时间为8 min -13 min。在本发明的悬结合剂为糊精时，两次搅拌的时间缩短为8 min -13 min，即可达到所需最佳的搅拌效果；当搅拌5min时，即可满足基本生产所需。
步骤3）所述的悬浮剂为聚乙烯醇，步骤4）所述的密封发酵的时间为20 h~21 h。悬浮剂适合的情况下，可以在最短的时间内达到所需的发酵效果。
步骤6）所述的烘干温度为60℃ -75℃。在悬浮剂和结合剂优选的条件下，选择在60℃-75℃的温度下烘干，能保证本产品的热震性、抗裂性（均匀性）和稳定性达到最佳效果。同时，因为本发明的组分具有更快的干燥效果，干燥过程中，为了降低加温成本，本发明可以适应最低15℃的干燥温度。
本发明的组分可以使得本发明的制备方法在更低的最高温度下保温烧成，配合本发明的物料配方，可以形成所需的特定晶相；步骤7）所述的烧制曲线的最高温为1385℃-1390℃。在该温度下，本产品的显气孔率、抗折强度和稳定性达到最佳效果。
烧制成的产品为白色，且在高温使用时不会产生气泡，不与产品粘结，杜绝现有技术所带来的废品20%-40%。
与现有技术相比，本发明耐磨陶瓷用支柱砖及其制备方法所具有的有益效果是：本发明的组分以白刚玉和板状刚玉为主，替代传统的碳化硅材料支柱砖，本发明在此基础上加入适量的结合剂，可使产品在制备过程中成型后的半成品有初级强度，随着烘干强度会增加，可直接装窑码垛，降低烧成成本。本发明还加入悬浮剂，可使产品成型时，上下结构均匀，抗压性能提高，同时能够控制干燥速率，该干燥速率下使组分间结合成特定的状态，使结合剂的增强效果达到最好的发挥，烧结成型更加稳定。本发明主要通过组分搭配和粒径配合，使烧结后的支柱砖形成特殊的表面晶相，能够在长期的反复升降温中，保持低显气孔率和高的抗压强度，使用寿命增长。
具体实施方式
下面结具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。
实施例1
1）将60目白刚玉颗粒35份、14目-150目电熔莫来石5.5份按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将3.1份糊精与水混合后，加入到混料机内，充分混合8min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉28份、硅灰1.2份、板状刚玉粉5.5份、聚乙烯醇4.2份混合8min；
4）将混合好的物料密封发酵20 h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在65℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1385℃，保温7h。
实施例2
1）将60目白刚玉颗粒34份、14目-150目电熔莫来石5.7份按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将3.3份糊精与水混合后，加入到混料机内，充分混合10min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉28.5份、硅灰0.9份、板状刚玉粉5.7份、聚乙烯醇3.8份混合10min；
4）将混合好的物料密封发酵21h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在60℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1387℃保温8h。
实施例3
1）将60目白刚玉颗粒36份、14目-150目电熔莫来石5.3份按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将2.7份糊精与水混合后，加入到混料机内，充分混合13min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉27.5份、硅灰1.6份、板状刚玉粉5.2份、聚乙烯醇4.5份混合13min；
4）将混合好的物料密封发酵24h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在75℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1390℃保温9h。
实施例4
1）将60目白刚玉颗粒33份、14目-150目电熔莫来石6份按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将2.5份糊精与水混合后，加入到混料机内，充分混合20min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉29份、硅灰0.7份、板状刚玉粉6份、聚乙烯醇3.4份混合20min；
4）将混合好的物料密封发酵26h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在200℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1370℃保温15h。
实施例5
1）将60目白刚玉颗粒37份、14目-150目电熔莫来石5份按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将3.5份糊精与水混合后，加入到混料机内，充分混合5min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉27份、硅灰2.1份、板状刚玉粉5份、聚乙烯醇4.7份混合5min；
4）将混合好的物料密封发酵30h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在15℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1450℃，保温5h。
对比例1
基本物料配比和制备步骤同实施例1所示，不同的是未经过步骤4）的发酵过程。
对比例2
基本物料配比和制备步骤同实施例1所示，不同的是利用树脂粉代替糊精。
对比例3
基本物料配比和制备步骤同实施例1所示，不同的是利用木质素代替聚乙烯醇。
性能测试，根据国家检测标准检测
显气孔率、体密度：GB/T 2997—2000
常温抗压强度：GB/T 5072—2008
热震：YB/T376.1—1995
蠕变：GB/T5073—2005
由实施例和对比例1相交可以看出本发明的公寓周采用发酵手段能够大大的提高支柱砖强度，而结合剂采用糊精、悬浮剂采用聚乙烯醇能保证本发明的实现，其他类似的物料替代后效果会有所下降。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.耐磨陶瓷用支柱砖，其特征在于，由以下重量份组成制成：氧化铝粉27-29份、硅灰0.7-2.1份、板状刚玉粉5-6份、60目白刚玉颗粒33-37份、14目-150目电熔莫来石 5-6份、结合剂2.5-3.5份、悬浮剂3.4-4.7份。
2.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷用支柱砖，其特征在于，所述的重量份组成为：氧化铝粉28份、硅灰1.2份、板状刚玉粉5.5份、60目白刚玉颗粒35份、14目-150目电熔莫来石5.5份、结合剂3.1份、悬浮剂4.2份。
3.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷用支柱砖，其特征在于：所述的结合剂为糊精。
4.根据权利要求1所述的耐磨陶瓷用挡球板，其特征在于：所述的悬浮剂为聚乙烯醇。
5.一种权利要求1~4任一项所述的耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
1）将60目白刚玉颗粒、14目-150目电熔莫来石按比例混合，放到混料机混合均匀；
2）将结合剂与水混合后，加入到混料机内，充分混合5 min -20min；
3）再向混料机内加入氧化铝粉、硅灰、板状刚玉粉、悬浮剂混合5 min -20min；
4）将混合好的物料密封发酵20 h -30h；
5）将发酵好的物料放置模具中，用摩擦压力机压制成型；
6）半成品脱模后在15℃-200℃烘干；
7）烘干后进行烧成，烧制曲线的最高温控制在1370℃-1450℃，保温5h-15h。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于：步骤2）所述的结合剂为糊精，所述的混合搅拌的时间为8 min -13 min，步骤3）所述的混合搅拌的时间为8 min -13 min。
7.根据权利要求5所述的一种耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的悬浮剂为聚乙烯醇，步骤4）所述的密封发酵的时间为20 h~21 h。
8.根据权利要求5所述的一种耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于：步骤6）所述的烘干温度为60℃ -75℃。
9.根据权利要求5所述的一种耐磨陶瓷用支柱砖的制备方法，其特征在于：步骤7）所述的烧制曲线的最高温为1385℃-1390℃。
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