CN112876267B - 一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺，包括以下步骤：备料：莫来石、氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁；将球磨混合得到混合物料；将混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；将坯体干燥后二次成型，自然晾晒烘干，再放到高温梭式窑内烧结，得到毛坯料；外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。本发明制备的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的致密度高，强度和硬度大，耐热性、抗蠕变性和抗热剥落性高，使用寿命长，并且生产方法简单易操作，经济效益高，适合工业化生产。

Description

一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
技术领域
本发明涉及陶瓷材料加工技术领域，具体涉及一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺。
背景技术
辊道窑由于具有烧成温差小、烧成周期短、成品率高、能耗低和易于控制等特点，在建筑卫生陶瓷、玻璃等行业得到广泛应用。在玻璃钢化的辊道窑炉中，辊棒是最关键的耐火材料，在窑炉中起着承载和传送产品的作用，辊棒的强度和高温力学性能决定了辊道窑的使用温度和装载量。陶瓷辊棒由于具有软化温度高、高温强度大的特点日益成为辊道窑传动和承载的首选。陶瓷辊棒的最大特点是耐高温、规整度和平直度好，有较好的热稳定性，造价低，但其高温强度较低，脆性大，使用寿命短。
中国专利CN106495676A公开了一种钢化玻璃加热炉用石英陶瓷空心辊棒的制备方法，包括以下原料：采用化学纯度SiO2≥99％的熔融石英原料，所述熔融石英按颗粒与级配的质量百分比计为：粒度为：1～0.5mm—40～50％；粒度为：0.3～0.1mm—20～30％；粒度为：＜0.01mm—20～30％，经过磨料、胶体料浆的配制、成型、干燥、烧成步骤获取石英陶瓷空心辊棒。但该专利制备的钢化玻璃加热炉用石英陶瓷空心辊棒的致密度低，使用寿命短。
中国专利CN110002859A公开了一种耐腐蚀陶瓷辊棒，其主要由以下重量份的原料制成：高岭土20-30份，耐火粘土5-10份，氧化铝60-70份，助烧剂1-5份，矿化剂1-3份；所述高岭土、耐火粘土、氧化铝、助烧剂、矿化剂的重量份总和为100份；所述氧化铝为氧化铝细粉与氧化铝微粉中的一种或其混合物。但该专利仅采用不同粒径同一种类的氧化铝微粉进行制备，制造得到的陶瓷辊棒的强度不佳。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石20份～40份、氧化铝20份～45份、耐火粘土6份～18份、高岭土8份～20份、硅酸锆3份～10份、滑石0.8份～2.0份、五氧化二钒0.4份～2.5份、氮化硼1.2份～2.8份和氧化镁0.4份～1.8份；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨6小时～10小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在60MPa～95MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒36小时～48小时后放到干燥炉中烘干，再放到高温梭式窑内，升温至1200℃，保温4.5小时～7小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
其中，在1100℃时高岭土会充分分解产生一次莫来石和方石英，因此在1000℃～1150℃温度范围内将升温速率控制在0.2℃/min，可以保证莫来石的形成量，提高陶瓷辊的硬度和强度；莫来石、高岭土、耐候粘土，以及含有的杂质之间发生反应，产生大量的玻璃相，虽然玻璃相的产生不利于莫来石的生长，但适量的玻璃相会加速莫来石晶体的产生，改善莫来石的结构，并对原料的空隙进行填充，提高陶瓷辊的致密性；氮化硼和氧化镁的适量添加控制烧结过程中玻璃相的含量，改善玻璃相结构，提高陶瓷辊的强度；五氧化二钒的加入可以对产品的微观结构进行适宜的调控，但考虑成本，将其添加量控制在0.4份～2.5份之间。
进一步地，步骤S10中，上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石。
进一步地，步骤S10中，上述轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为10～30:70～90。
进一步地，步骤S10中，上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝。
进一步地，步骤S10中，上述电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为30～50:50～70。
进一步地，步骤S20中，上述混合物料的粒径小于500目。
进一步地，步骤S40中，上述烘干的温度为90℃～105℃。
进一步地，步骤S40中，上述升温的具体过程为：先以0.5℃/min～1.5℃/min的升温速度从常温升温至400℃，恒温30min，再以2.5℃/min～4℃/min的升温速度升温至1000℃，恒温50分钟～120分钟，再以0.2℃/min的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃/min的升温速度升温至终温。
本发明的另一发明目的在于提供一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊，根据上述的制造工艺制造而成。
从上述的技术方案可以看出，本发明的优点是：
1.本发明钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造过程中，通过控制烧结升温速度来增加莫来石的形成量，提高陶瓷辊的硬度和强度；
2.本发明钢化玻璃窑炉用陶瓷辊选用适宜比例的莫来石、氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁，通过添加适量氮化硼和氧化镁的控制烧结过程中玻璃相的含量，改善玻璃相结构，提高陶瓷辊的强度；选用不同粒径的轻烧莫来石、电熔莫来石，以及电熔氧化铝、普通氧化铝来改善产品的结构，提高原料的空隙填充率，提高陶瓷辊的致密性；
3.本发明制备的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的致密度高，强度和硬度大，耐热性、抗蠕变性和抗热剥落性高，使用寿命长，并且生产方法简单易操作，经济效益高，适合工业化生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石30kg、氧化铝32kg、耐火粘土12kg、高岭土14kg、硅酸锆6.5kg、滑石1.4kg、五氧化二钒1.5kg、氮化硼2.0kg和氧化镁1.1kg；上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石，轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为20:80；上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝，电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为40:60；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨8小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在80MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒42小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为98℃，再放到高温梭式窑内，先以1.0℃/min的升温速度从常温升温至400℃，恒温30min，再以3.2℃/min的升温速度升温至1000℃，恒温85分钟，再以0.2℃/min的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃/min的升温速度升温至1200℃，保温6小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
实施例2
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石20kg、氧化铝20kg、耐火粘土6kg、高岭土8kg、硅酸锆3kg、滑石0.8kg、五氧化二钒0.4kg、氮化硼1.2kg和氧化镁0.4kg；上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石，轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为10:90；上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝，电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为30:70；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨6小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在60MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒36小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为90℃，再放到高温梭式窑内，先以0.5℃/min的升温速度从常温升温至400℃，恒温30min，再以2.5℃/min的升温速度升温至1000℃，恒温50分钟，再以0.2℃/min的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃/min的升温速度升温至1200℃，保温4.5小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
实施例3
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石40kg、氧化铝45kg、耐火粘土18kg、高岭土20kg、硅酸锆10kg、滑石2.0kg、五氧化二钒2.5kg、氮化硼2.8kg和氧化镁1.8kg；上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石，轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为30:70；上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝，电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为50:50；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨10小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在95MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒48小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为105℃，再放到高温梭式窑内，先以1.5℃/min的升温速度从常温升温至400℃，恒温30min，再以4℃/min的升温速度升温至1000℃，恒温120分钟，再以0.2℃/min的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃/min的升温速度升温至1200℃，保温7小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
实施例4
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石25kg、氧化铝40kg、耐火粘土16kg、高岭土10kg、硅酸锆5kg、滑石1.0kg、五氧化二钒2.0kg、氮化硼1.5kg和氧化镁0.8kg；上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石，轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为15:85；上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝，电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为35:65；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨7小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在90MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒46小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为95℃，再放到高温梭式窑内，先以0.8℃/min的升温速度从常温升温至380℃，恒温20min，再以3.5℃/min的升温速度升温至1050℃，恒温60分钟，再以0.3℃/min的升温速度升温至1100℃，再以1.5℃/min的升温速度升温至1250℃，保温5小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
对比例1
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石30kg、氧化铝32kg、耐火粘土12kg、高岭土14kg、硅酸锆6.5kg、滑石1.4kg、五氧化二钒1.5kg、氮化硼2.0kg和氧化镁1.1kg；上述莫来石为粒径≤1mm的电熔莫来石；上述氧化铝为粒径≤1mm普通氧化铝；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨8小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在80MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒42小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为98℃，再放到高温梭式窑内，先以1.0℃/min的升温速度从常温升温至400℃，恒温30min，再以3.2℃/min的升温速度升温至1000℃，恒温85分钟，再以0.2℃/min的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃/min的升温速度升温至1200℃，保温6小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
对比例2
一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊及其制造工艺
钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石30kg、氧化铝32kg、耐火粘土12kg、高岭土14kg、硅酸锆6.5kg、滑石1.4kg、五氧化二钒1.5kg、氮化硼2.0kg和氧化镁1.1kg；上述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石，轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为20:80；上述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝，电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为40:60；
步骤S20，将上述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨8小时，加入上述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；上述混合物料的粒径小于500目；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在80MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒42小时后放到干燥炉中烘干，烘干的温度为98℃，再放到高温梭式窑内，先以2.0℃/min的升温速度从常温升温至1200℃，保温6小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
试验例
为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用试验进一步说明。
试验方法：对本发明实施例、对比例制造的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊进行性能测试，结果如表1所示。
表1.产品性能测试结果
Figure BDA0002991061050000101
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，备料：莫来石20份～40份、氧化铝20份～45份、耐火粘土6份～18份、高岭土8份～20份、硅酸锆3份～10份、滑石0.8份～2.0份、五氧化二钒0.4份～2.5份、氮化硼1.2份～2.8份和氧化镁0.4份～1.8份；所述莫来石为粒径≤10μm的轻烧莫来石和粒径≤1mm的电熔莫来石；所述氧化铝为粒径≤10μm的电熔氧化铝和粒径≤1mm普通氧化铝；
步骤S20，将所述重量份的氧化铝、耐火粘土、高岭土、硅酸锆、滑石、五氧化二钒、氮化硼和氧化镁放入到球磨机中球磨6小时～10小时，加入所述重量份的莫来石继续球磨混合30分钟，得到混合物料；
步骤S30，将步骤S20得到的混合物料进行喷雾干燥，喷雾粉料加水搅拌，练泥后挤出成型，得到坯体；
步骤S40，将坯体干燥后放至等静压容器，在60MPa～95MPa的压力下进行二次成型，自然晾晒36小时～48小时后放到干燥炉中烘干，再放到高温梭式窑内，升温至1200℃，保温4.5小时～7小时，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料；所述升温的具体过程为：先以0.5℃0m00～1.5℃0m00的升温速度从常温升温至400℃，恒温30m00，再以2.5℃0m00～4℃0m00的升温速度升温至1000℃，恒温50分钟～120分钟，再以0.2℃0m00的升温速度升温至1150℃，再以2.5℃0m00的升温速度升温至终温；
步骤S50，将钢化玻璃窑炉用陶瓷辊毛坯料外圆磨至规定尺寸，得到钢化玻璃窑炉用陶瓷辊。
2.根据权利要求1所述的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，其特征在于，步骤S10中，所述轻烧莫来石和电熔莫来石添加重量比为10～30:70～90。
3.根据权利要求1所述的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，其特征在于，步骤S10中，所述电熔氧化铝和普通氧化铝的重量比为30～50:50～70。
4.根据权利要求1所述的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，其特征在于，步骤S20中，所述混合物料的粒径小于500目。
5.根据权利要求1所述的钢化玻璃窑炉用陶瓷辊的制造工艺，其特征在于，步骤S40中，所述烘干的温度为90℃～105℃。
6.一种钢化玻璃窑炉用陶瓷辊，其特征在于，根据权利要求1～5中任一项所述的制造工艺制造而成。
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