CN112304100A - 一种反应烧结碳化硅窑专用立柱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种反应烧结碳化硅窑专用立柱及其制备方法，立柱包括立柱主体和若干个垫板；立柱主体为圆管状；立柱主体上开设若干个孔组，用于与窑车支架连接；立柱主体的内腔的壁面上设有若干个加强筋；垫板固定在安装孔的下侧面上。制备方法，包括步骤一：量取原料；步骤二：混合原料；步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,加入去离子水捏合，混合料呈泥状后取出；步骤四：制作立柱主体和垫板的坯体；步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；步骤六：立柱主体坯体上安装孔；步骤七：安装垫板；立柱结构合理，密度高，壁厚均匀；抗压强度高；耐高温1250℃长期使用运行不变形不开裂，不弯曲，不倒塌。

Description

一种反应烧结碳化硅窑专用立柱及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷窑炉技术领域，尤其涉及一种反应烧结碳化硅窑专用立柱及其制备方法。
背景技术
承重立柱是用于卫生瓷、日用瓷、微晶玻璃、发泡陶瓷等各种窑炉的窑车支架，它起着重要的承重支撑作用，各主梁、副梁、棚板、被烧结制品等都在它的支撑下完成烧结。目前，发泡陶瓷行业大都是单层或二层支撑立柱，而且都是方型或巨型立柱，结构比较单一，不能满足实际使用的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种反应烧结碳化硅窑专用立柱及其制备方法，立柱主体由现有的方型改为圆型，结构合理，抗压强度强度高，维持了强度并节省了材料；采用挤出成型工艺加工，壁厚均匀；耐高温。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，包括
立柱主体，立柱主体为圆管状；立柱主体上开设若干个孔组，用于与窑车支架连接；立柱主体的内腔的壁面上设有若干个加强筋；
和若干个垫板，垫板固定在安装孔的下侧面上。
作为优选的技术方案，多个孔组在立柱主体的轴向上均匀分布。
作为优选的技术方案，每个孔组包括两个安装孔，两个安装孔在立柱主体的位置相互对应，且在立柱主体的径向上相互连通。
作为优选的技术方案，安装孔为方孔，安装孔的棱角进行倒圆角，形成第一圆角连接部。
作为优选的技术方案，位于垫板两侧的两个第一圆角连接部与垫板之间预留缝隙。
作为优选的技术方案，垫板的两个端部的形状与安装孔的下侧面的形状相适应；垫板连接面的两个侧边楞进行倒圆角，形成第二圆角连接部。
作为优选的技术方案，垫板的材料与立柱主体的材料相同。
作为优选的技术方案，加强筋的横截面为圆弧形，且加强筋与立柱主体一体成型。
上述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱的制备方法，包括以下步骤
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例分别为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：2.5~3份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：3.5~4份；
步骤二：混合原料；
将量取的原料充分混合；
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入12~13份的去离子水捏合，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
泥状料通过挤出成型工艺制作出立柱坯体，立柱坯体包括立柱主体和两条加强筋；
泥状料通过注浆成型工艺制作出垫板坯体；
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时；然后恒温12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时；然后恒温48小时；
步骤六：立柱坯体上开安装孔；
步骤七：安装垫板；
把垫板和安装孔的连接面上涂上步骤三中制备的混合料，然后将垫板粘结到安装孔的下侧面上，垫板与安装孔的两个棱角之间各留有缝隙。
作为优选的技术方案，步骤五中，在雕刻机上，立柱坯体一次装夹、定位后，雕刻机头完成同一孔组内的两个安装孔的加工。
现有技术中普遍采用横截面为方形或矩形的立柱主体，在烧结运行过程中，当立柱主体运行到窑炉喷火咀的位置时会挡住火焰，火焰无法喷射到窑车内，无法对制品进行烧结；故而使得火焰喷射到窑车内的有效时长减少，进入窑车内的热量相应减少，影响烧结质量；为了保证烧结质量，相应的就需要延长烧结时间，窑炉的能耗高。本申请创新性地提出横截面为圆形的立柱主体，当立柱主体经过窑炉喷火咀的位置时，火焰会顺着立柱主体的外侧圆弧面喷射，绕过立柱主体喷射到窑车内，从而提高热量的应用效率，减少能耗，提高烧结质量。反应烧结碳化硅窑专用立柱，结构合理，密度高，壁厚均匀；抗压强度高；耐高温1250℃长期使用运行不变形不开裂，不弯曲，不倒塌。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是反应烧结立柱的结构示意图；
图2是图1中B区域的局部放大视图；
图3是图1中A-A截面的剖视图；
图4是图3中C区域的局部放大视图；
图5是立柱主体挤出模具的结构示意图；
图6是图5中D-D截面的剖视图；
图7是立柱主体在雕刻机上的装夹示意图；
图8是立柱主体上安装孔的加工过程示意图。
具体实施方式
一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，如图1和图3所示，包括立柱主体1，立柱主体1为管状，内部设有沿其轴向延伸的内腔；立柱主体1的横截面为圆形。
立柱主体1上开设多个孔组3，多个孔组3在立柱主体1的轴向上均匀分布，实际使用中，可根据需要设置孔组3的个数；如图2所示的，立柱主体1上设有三个孔组3。
每个孔组3包含两个安装孔31，两个安装孔31在立柱主体1的位置相互对应，且在立柱主体1的径向上相互连通。使用时，窑车支架的一端同时穿过同一孔组3的两个安装孔31，增大立柱主体1与窑车支架的连接强度，保证使用的稳定。
如图1所示的，安装孔31为方孔，适用于方梁；当实际使用中采用其它形状的梁时，安装孔31可根据需要进行调整，例如梁的连接部位为圆柱形时，安装孔31可为圆形孔；梁的连接部位为梯形时，安装孔31可为梯形孔等。
为了使立柱主体1达到抗压要求, 防止安装孔31在高温承重下开裂，确保立柱主体1的强度，如图2所示，安装孔31的棱角分别进行倒圆角，形成第一圆角连接部11，去除应力、防止从角上开裂。
为了确保立柱主体1强度不降低，内腔的壁面上设有若干个加强筋4。最佳的，如图3和图4所示，内腔的壁面设置两个加强筋4，两个加强筋4与两个安装孔31在立柱主体1的周向上间隔设置,即两个加强筋4位于安装孔31的左右两侧。
加强筋4的横截面优选为圆弧形，加强筋4的厚度一致性好；最佳的，加强筋4与立柱主体1一体成型。
还包括多个垫板2，垫板2的材料同立柱主体1的材料相同。垫板2固定在安装孔31的下侧面上, 增加了窑车支架与立柱主体1的抗压接触面；如图2和图3所示，垫板2为长条形板，最佳的，垫板2的厚度为8mm。垫板2的两个端部为圆弧形，与安装孔31的下侧面形状相适应，保证垫板2与安装孔31的下侧面接触面积最大。垫板2的连接面的侧面边楞进行倒圆角，形成第二圆角连接部21。每个垫板2同时固定在同一孔组3的两个安装孔31内，为避免立柱主体1在承重时垫板2受力过大，底部两角因应力过大造成开裂，在垫板2与第一圆角连接部11之间预留缝隙，缝隙的最小宽度为1.5mm,如此可实现的第一圆角连接部11与第二圆角连接部21之间不接触，确保了垫板2受力后向下压而两侧的第一圆角连接部11不受力。
上述立柱的制备方法，包括以下步骤
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例分别为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：2.5~3份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：3.5~4份；
步骤二：混合原料；
将量取的原料充分混合；
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入12~13份的去离子水捏合，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
泥状料通过挤出成型工艺制作出立柱坯体，立柱坯体包含有立柱主体1和两条加强筋4。
具体的，将捏合好的泥状料加入到真空螺杆挤出机内，通过模具挤出成型，模具如图5和图6所示，模具由外模体5和芯模6组成，在芯模6和外模体5之间形成挤出通道。挤出形成的立柱坯体包含有立柱主体1和两条加强筋4；由于采用挤出成型工艺，成型后的立柱主体1和加强筋4的壁厚均匀，强度高，性能稳定、可靠。
泥状料通过注浆成型工艺制作出垫板坯体。
具体的，通过石膏模具采用注浆成型制作出垫板2的坯体。
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时；然后恒温12小时,即低温干燥室温度维持在40度，时间为12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时；然后恒温48小时,即高温干燥室温度维持在70度，时间为48小时；
步骤六：立柱坯体上开安装孔；
开安装孔31时，要求位于立柱主体1同一侧的三个安装孔31位于一条直线上，确保对称，且同一孔组3内的两个安装孔31的高度一致。如图7和图8所示，开安装孔31的操作在雕刻机72上进行，立柱坯体在雕刻机72上完成装夹、定位后，利用雕刻机头75在立柱本体1上雕刻形成安装孔31。立柱坯体的装夹可如图7所示的，通过端头定位夹71对立柱坯体的端部定位，通过V形固定块73实现对立柱主体1的支撑，通过多个定位夹74实现立柱主体1的夹紧。
立柱坯体在雕刻机72上完成一次装夹、定位后，完成同一孔组3内的两个安装孔31的加工。如图8所示的，先对位于上侧的安装孔31进行加工，完成后雕刻机头75穿过该安装孔31加工下侧的另一个安装孔31，无需翻转立柱坯体，确保同一孔组3内的两个安装孔31处于同一径向线上，避免由于两个安装孔31相互错位导致窑车支架无法安装。完成一个孔组3的加工后重新对立柱主体1装夹、定位，完成其它的孔组3的加工。
步骤七：安装垫板2；
把垫板2和安装孔31的连接面上涂上步骤三中制备的浆液；然后将垫板2粘结到安装孔31的下侧面上，垫板2与安装孔31的两个竖直的侧面之间各留有缝隙,缝隙的最小宽度为1.5mm。
其中，垫板2两端的朝下的侧面上涂抹步骤三中制备的浆液，安装孔31的朝上的侧面上也均匀涂上浆液。
实施例一：
立柱的制备方法，包括以下步骤
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例分别为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：2.5份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：3.5份。
步骤二：混合原料；
将量取的原料加入到V型混料机内搅拌60分钟后停机取出。
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入12份的去离子水捏合50分钟，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
将捏合好的泥状料加入到真空螺杆挤出机内，通过模具挤出成型，挤出形成的立柱坯体包含有立柱主体1和两条加强筋4；
通过石膏模具采用注浆成型制作出垫板2的坯体。
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时，然后恒温12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时，然后恒温48小时。
步骤六：立柱坯体开安装孔；一次性完成多个安装孔31的开孔。
步骤七：安装垫板2；
把垫板2和安装孔31的连接面上涂上步骤三中形成的浆液；然后将垫板2粘结到安装孔31的下侧面上，垫板2与安装孔31的两个竖直的侧面之间各留有1.5mm的缝隙。
实施例二：
立柱的制备方法，包括以下步骤
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例分别为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：3份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：4份。
步骤二：混合原料；
将量取的原料加入到V型混料机内搅拌60分钟后停机取出。
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入12份的去离子水捏合60分钟，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
将捏合好的泥状料加入到真空螺杆挤出机内，通过模具挤出成型，挤出形成的立柱坯体包含有立柱主体1和两条加强筋4；
通过石膏模具采用注浆成型制作出垫板2的坯体。
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时，然后恒温12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时，然后恒温48小时。
步骤六：立柱坯体开安装孔；
一次性完成多个安装孔31的开孔。
步骤七：安装垫板2；
垫板2的连接面上涂抹步骤三中制备的浆液，安装孔31的连接面上也均匀涂上浆液；然后将垫板2粘结到安装孔31的下侧面上，垫板2与安装孔31的两个竖直的侧面之间各留有1.5mm的缝隙。
冬季温度低，采用上述制备方案，提高羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮K30的份数，同时提高混料时间，有利于保证制品的强度。
实施例三：
立柱的制备方法，包括
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：2.5份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：3.5份。
步骤二：混合原料；
将量取的原料加入到V型混料机内搅拌60分钟后停机取出。
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入13份的去离子水捏合50分钟，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
将捏合好的泥状料加入到真空螺杆挤出机内，通过模具挤出成型，挤出形成的立柱坯体包含有立柱主体1和两条加强筋4；
通过石膏模具采用注浆成型制作出垫板2的坯体。
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时，然后恒温12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时，然后恒温48小时。
步骤六：立柱坯体开安装孔；一次性完成多个安装孔31的开孔。
步骤七：安装垫板2；
把垫板2和安装孔31的连接面上涂上步骤三中制备的浆液；然后将垫板2粘结到安装孔31的下侧面上，垫板2与安装孔31的两个竖直的侧面之间各留有1.5mm的缝隙。
夏季气温高，水分蒸发快，适当的增大去离子水的重量份比例，以保证产品质量。
经检测，本发明所得到的制品密度达到了3.06g/cm³，提高了抗压强度。立柱由方型改为圆型，确保强度不降低并节省了材料。本发明采用了挤出成型工艺，达到了壁厚均匀，加强筋4大大提高了立柱的抗压强度。为了确保立柱主体1的6个安装孔31的中心面为同一平面，达到孔的对称度及孔高度的一致性要求，6个安装孔31一次性加工完成。为避免立柱在承重时受力过大，造成安装孔31的底部两角因应力过大造成开裂，在垫板2两侧和安装孔31的两个第一圆角连接部11处留有一条1.5mm宽的缝隙，确保了垫板2受力后向下压而安装孔31的两侧不受力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：包括
立柱主体（1），立柱主体（1）为圆管状；立柱主体（1）上开设若干个孔组（3），用于与窑车支架连接；立柱主体（1）的内腔的壁面上设有若干个加强筋（4）；
和若干个垫板（2），垫板（2）固定在安装孔（31）的下侧面上。
2.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：多个孔组（3）在立柱主体（1）的轴向上均匀分布。
3.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：每个孔组（3）包括两个安装孔（31），两个安装孔（31）在立柱主体（1）的位置相互对应，且在立柱主体（1）的径向上相互连通。
4.如权利要求3所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：安装孔（31）为方孔，安装孔（31）的棱角进行倒圆角，形成第一圆角连接部（11）。
5.如权利要求4所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：位于垫板（2）两侧的两个第一圆角连接部（11）与垫板（2）之间预留缝隙。
6.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：垫板（2）的两个端部的形状与安装孔（31）的下侧面的形状相适应；垫板（2）连接面的两个侧边楞进行倒圆角，形成第二圆角连接部（21）。
7.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：垫板（2）的材料与立柱主体（1）的材料相同。
8.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱，其特征在于：加强筋（4）的横截面为圆弧形，且加强筋（4）与立柱主体（1）一体成型。
9.如权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅窑专用立柱的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
步骤一：量取原料；各物料的重量份比例分别为
粒径为1000目的碳化硅微粉：12份；
粒径为5000目的碳化硅微粉：6份；
粒径为650目的碳化硅微粉：25份；
粒径为300目的碳化硅微粉：45份；
碳粉：13份；
粒径为80目的羧甲基纤维素钠：2.5~3份；
粒径为120目的聚乙烯吡咯烷酮K30：3.5~4份；
步骤二：混合原料；
将量取的原料充分混合；
步骤三：将混合好的原料倒入捏合机内,开启捏合机后再加入12~13份的去离子水捏合，混合料呈泥状后取出；
步骤四：制作立柱坯体和垫板坯体；
泥状料通过挤出成型工艺制作出立柱坯体，立柱坯体包括立柱主体（1）和两条加强筋（4）；
泥状料通过注浆成型工艺制作出垫板坯体；
步骤五：立柱坯体和垫板坯体依次进行常温干燥、低温干燥和高温干燥；
常温干燥：立柱坯体和垫板坯体自然晾干2~3小时；
低温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入低温干燥室，低温干燥室的温度由室温升到40度，温升时间为2小时；然后恒温12小时；
高温干燥：将立柱坯体和垫板坯体放入高温干燥室，高温干燥室的温度由40度升到70度，温升时间为4小时；然后恒温48小时；
步骤六：立柱坯体上开安装孔（31）；
步骤七：安装垫板（2）；
把垫板（2）和安装孔（31）的连接面上涂上步骤三中制备的混合料，然后将垫板（2）粘结到安装孔（31）的下侧面上，垫板（2）与安装孔（31）的两个棱角之间各留有缝隙。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于：步骤五中，在雕刻机（72）上，立柱坯体一次装夹、定位后，雕刻机头（75）完成同一孔组（3）内的两个安装孔（31）的加工。
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