CN117105667A - 一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，包括如下步骤：S1材料的选取：硅粉、石墨粉和无机粘接剂；S2原材料的混合：选用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；S3添加粘结剂：将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，搅拌均匀得到成型材料；S4成型：将成型材料压制成形，通常采用挤出或压缩成型的方式；S5烘干：将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；本发明增加石墨粉的用量，采用特殊成型工艺，在成型后，进行低温烘干后，再进行碳化，有效避免产品产生裂缝，并通过惰性气氛的加持，可以提高材料的强度和耐热性。
Description
技术领域
本发明涉及碳化硅浇注技术领域，具体为一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺。
背景技术
碳化硅浇注料是一种用于高温环境下的耐火材料，常用于制备各类工业炉窑，如焚烧炉、冶炼炉等。其具有优异的高温稳定性、抗侵蚀性和机械强度，因此在高温环境下保持较好的物理和化学性能，是广泛应用的一种重要材料。
而在传统的工艺中使用的有机粘结剂易产生有害气体，对环境造成污染，且在传统工艺中制备出来的碳化硅材料容易出现裂纹、变形等问题，影响了产品的质量，为此，我们需要提出一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，来解决上述内容存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，具备采用无机粘接剂，不产生有害气体，且工艺严谨，产品不易出现裂纹的优点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，包括如下步骤：
S1材料的选取：硅粉、石墨粉和无机粘接剂；
S2原材料的混合：选用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；
S3添加粘结剂：将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，搅拌均匀得到成型材料；
S4成型：将成型材料压制成形，通常采用挤出或压缩成型的方式；
S5烘干：将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；
S6碳化处理：将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料。
优选的，所述步骤S1中，硅粉的重量比例为70％-90％，石墨粉的重量比例为10-30％，无机粘接剂的重量比例为硅粉重量的1％-5％。
优选的，所述步骤S2中，用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数在200以上。
优选的，所述步骤S2中，将筛分后的材料进行混合，且先将硅粉进行倒入。
优选的，所述步骤S3中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min。
优选的，所述步骤S3中，无机粘接剂为硅酸盐、铝酸盐中的一种。
优选的，所述步骤S4中，采用压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在40-80Mpa，压力机温度在80-120℃。
优选的，所述步骤S5中，用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为100-200℃。
优选的，所述步骤S6中，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1400-2200℃，且需要在惰性气体气氛中。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用无机粘结剂，其能够有效避免有机粘结剂产生的环境问题，不产生有害气体；
2、本发明增加石墨粉的用量，采用特殊成型工艺，在成型后，进行低温烘干后，再进行碳化，有效避免产品产生裂缝，并通过惰性气氛的加持，可以提高材料的强度和耐热性。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
| 材料 | 占比(％) |
| 硅粉 | 70 |
| 石墨粉 | 16 |
| 无机粘接剂 | 14 |
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在40Mpa，压力机温度在80℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为100℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1400℃，且需要在惰性气体气氛中。
实施例二：
| 材料 | 占比(％) |
| 硅粉 | 80 |
| 石墨粉 | 12 |
| 无机粘接剂 | 8 |
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在40Mpa，压力机温度在80℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为100℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1400℃，且需要在惰性气体气氛中。
实施例三：
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在40Mpa，压力机温度在80℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为100℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1400℃，且需要在惰性气体气氛中。
实施例四：
| 材料 | 占比(％) |
| 硅粉 | 70 |
| 石墨粉 | 16 |
| 无机粘接剂 | 14 |
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在50Mpa，压力机温度在100℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为150℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1800℃，且需要在惰性气体气氛中。
实施例五：
| 材料 | 占比(％) |
| 硅粉 | 70 |
| 石墨粉 | 16 |
| 无机粘接剂 | 14 |
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在60Mpa，压力机温度在100℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为180℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为2000℃，且需要在惰性气体气氛中。
实施例六：
| 材料 | 占比(％) |
| 硅粉 | 70 |
| 石墨粉 | 16 |
| 无机粘接剂 | 14 |
用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数为200；
将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min；
将成型材料压制成形，采用压缩成型的方式，压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在80Mpa，压力机温度在120℃；
将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为200℃；
将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为2200℃，且需要在惰性气体气氛中。
硬度测试：
选取实施例一、实施例二和实施例三所制备的材料，并用硬度计对材料进行测试，测试结果如下：
| 样品 | 硬度(Mohs) |
| 实施例一 | 9.5 |
| 实施例二 | 9.2 |
| 实施例三 | 9.3 |
由上表可知，在硅粉(70％)、石墨粉(16％)和无机粘接剂(14％)此重量组分下，且压力机压制压力在40Mpa，温度80℃；烘干箱的温度为100℃；碳化炉的温度为1400℃时，其硬度最大。
对比实验：
选取实施例一、实施例四、实施例五和实施例六所制备的材料，并用硬度计对材料进行测试，测试结果如下：
| 样品 | 硬度(Mohs) |
| 实施例一 | 9.5 |
| 实施例四 | 9.5 |
| 实施例五 | 9.6 |
| 实施例六 | 9.4 |
由上表可知，在硅粉(70％)、石墨粉(16％)和无机粘接剂(14％)此重量组分下，且压力机压制压力在60Mpa，温度100℃；烘干箱的温度为180℃；碳化炉的温度为2000℃时，其硬度最大。
抗拉实验：
选取实施例一、实施例二和实施例三所制备的材料，并用万能材料试验机对材料进行测试，测试结果如下：
| 样品 | 抗拉强度(Mpa) |
| 实施例一 | 160 |
| 实施例二 | 155 |
| 实施例三 | 154 |
由上表可知，在硅粉(70％)、石墨粉(16％)和无机粘接剂(14％)此重量组分下，且压力机压制压力在40Mpa，温度80℃；烘干箱的温度为100℃；碳化炉的温度为1400℃时，其抗拉强度最大。
对比实验：
选取实施例一、实施例四、实施例五和实施例六所制备的材料，并用万能材料试验机对材料进行测试，测试结果如下：
由上表可知，在硅粉(70％)、石墨粉(16％)和无机粘接剂(14％)此重量组分下，且压力机压制压力在60Mpa，温度100℃；烘干箱的温度为180℃；碳化炉的温度为2000℃时，其抗拉强度最大。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1材料的选取：硅粉、石墨粉和无机粘接剂；
S2原材料的混合：选用高纯度的硅粉和石墨粉作为原材料，并进行筛分和混合；
S3添加粘结剂：将适量的无机粘结剂加入混合好的原材料中，搅拌均匀得到成型材料；
S4成型：将成型材料压制成形，通常采用挤出或压缩成型的方式；
S5烘干：将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物；
S6碳化处理：将烘干后的材料放入碳化炉中，在高温下进行反应，使其形成碳化硅材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S1中，硅粉的重量比例为70％-90％，石墨粉的重量比例为10-30％，无机粘接剂的重量比例为硅粉重量的1％-5％。
3.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S2中，用筛分机对硅粉和石墨粉进行筛分处理，以去除其中的杂质和不合格颗粒，其中筛分机的目数在200以上。
4.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S2中，将筛分后的材料进行混合，且先将硅粉进行倒入。
5.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S3中，采用搅拌机将原材料混合均匀，并加入无机粘结剂，其中搅拌机的搅拌速度为500r/min。
6.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S3中，无机粘接剂为硅酸盐、铝酸盐中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S4中，采用压力机用于将混合好的原材料压制成形，压力机的压制压力在40-80Mpa，压力机温度在80-120℃。
8.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S5中，用烘箱将成型后的材料进行烘干，以去除其中的水分和有机物，其中烘干温度为100-200℃。
9.根据权利要求1所述的一种制备焚烧炉专用碳化硅浇注料的工艺，其特征在于：所述步骤S6中，用于将烘干后的材料进行碳化处理，使其形成碳化硅材料，其中碳化炉的温度为1400-2200℃，且需要在惰性气体气氛中。
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