專利名稱：剛玉爐襯復合材料及其等靜壓成型制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種中頻感應爐爐襯，特別是涉及一種剛玉爐襯復合材料及其等靜壓 成型制備方法。
背景技術(shù)：
中頻感應爐爐襯，具有很高的抗熱震、抗氧化、耐高溫、長壽命等性能，其材質(zhì)為剛 玉結(jié)合碳化硅質(zhì)。長期以來，該產(chǎn)品成型工藝一直靠澆注或熱壓鑄成型，由于產(chǎn)品體積較 大，操作時需要多人進行，屬于純手工作業(yè)，生產(chǎn)成本較高，勞動強度大，成品率較低，很難 形成批量化生產(chǎn)。申請?zhí)枮?00910106010. 2的申請公開了一種用于制備爐襯的復合材料及制備爐 襯的方法，復合材料主要由棕剛玉砂、高鋁水泥、納米碳化硅和水組成；其中80目的棕剛玉 8-12%,36目的棕剛玉13-17%、16目的棕剛玉12-20 %、高鋁水泥13-21 %、納米碳化硅 1-8%、水23-31%。其制備爐襯的步驟是將原料混合均勻，澆注，水養(yǎng)，烘烤。該方法制備 的爐襯耐熱震性能、高溫性能及熱穩(wěn)定性能均不穩(wěn)定，成品率較低。因此，通過技術(shù)創(chuàng)新來 提高剛玉爐襯產(chǎn)品的性能質(zhì)量很有必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題提供一種密度高、熱穩(wěn)定好、產(chǎn)品一致性好的剛玉爐襯 復合材料；還提供了利用等靜壓成型、高溫燒結(jié)制備剛玉爐襯復合材料的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案—種剛玉爐襯復合材料，由下述重量百分比含量的原料組成氧化鋁造粒粉 粒度3-5微米 35-40%綠碳化硅粒度180微米 8-12%綠碳化硅粒度150微米 10-14%白剛玉 粒度180微米 15-20%白剛玉 粒度150微米 15-20%上述原料總重為100%，外加占上述原料總重5-6%的粘結(jié)劑。所述氧化鋁造粒粉中氧化鋁含量為95%。所述粘結(jié)劑為濃度6%的聚乙烯醇溶液。所述的剛玉爐襯復合材料的等靜壓成型制備方法，包括以下步驟，(1)混料按配方稱取原料，向球磨機加入除粘結(jié)劑以外的原料磨粉混合l_2h，出 磨后加入粘結(jié)劑進行濕混1-1. 5h，出料裝入密封容器進行陳腐2-4h，備用；(2)成型將模具置于震動臺上震動裝料，直至裝滿，將模具吊入等靜壓缸內(nèi)開始加 壓，逐漸加壓至120MPa，然后逐漸減壓，壓制成毛坯；(3)車制將毛坯裝入車坯夾具進行車制，車床轉(zhuǎn)速為300-380r/min ；
(4)入窯燒制將毛坯由室溫按燒結(jié)溫度曲線逐漸加熱至1600°C，然后逐漸冷卻至 300°C，得到燒制產(chǎn)品。所述成型時的壓力曲線為壓力由0逐漸升壓至60MPa，歷時5min，保壓10秒；由 60MPa逐漸升壓至120MPa，歷時12min，保壓3min ；然后由120MPa逐漸減壓至lOOMPa，歷時 Imin,保壓Imin ；由IOOMPa逐漸減壓至60MPa，歷時2min，保壓Imin ；由60MPa逐漸減壓至 OMPa，歷時 2min。所述燒結(jié)溫度曲線設計為毛坯由室溫經(jīng)3h升溫至300°C，經(jīng)3. 5h升溫至600°C， 再經(jīng)5h升溫至950°C，保溫Ih ；再由950°C經(jīng)5h升溫至1200°C，經(jīng)3h升溫至1350°C，保溫 2h ；再由1350°C經(jīng)7h升溫至1600°C，保溫2. 5h ；然后由1600°C經(jīng)7h降溫至1200°C，經(jīng)6h 降溫至950°C，最后自然冷卻至300°C。所述入窯燒制時在毛坯底部墊承燒墊環(huán)，墊環(huán)內(nèi)、外徑分別同毛坯的內(nèi)、外徑尺寸 相當，墊環(huán)厚度為30mm。本發(fā)明的積極有益效果(1)本發(fā)明的剛玉爐襯復合材料和以前的剛玉爐襯產(chǎn)品相比進行了較大改進，采 用干法制備原料，配方合理，用量考究。產(chǎn)品中氧化鋁含量> 70%，體積密度2. 95-3. OOg/ cm3，熱穩(wěn)定性彡10次(110(TC、風冷)，耐火度為1750-1780°C，各項性能指標優(yōu)于同類產(chǎn) 品，具體性能指標見下表
項目測試條件測試結(jié)果氧化鋁(％)彡70體積密度(g/cm3)室溫2. 95-3. 00熱穩(wěn)定性1100°C，風冷彡10次耐火度CC )1750-1780硬度(莫氏)8. 8-9. 0抗壓強度(MPa)室溫1700-1800抗折強度(MPa)室溫290-300(2)本發(fā)明方法打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的局限性，采用干法制備原料，用冷靜壓成型 工藝，控制成型壓力曲線，再通過高溫燒結(jié)，嚴格控制燒結(jié)溫度曲線，制備成產(chǎn)品，有效地提 高了產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品性能優(yōu)于其它成型方法，產(chǎn)品密度高，一致性好，適于批量化工業(yè)生產(chǎn)。(3)本發(fā)明方法和傳統(tǒng)的澆注或熱壓鑄成型工藝相比，操作簡單，勞動強度低，投 資少，成本低，適用范圍較廣，具有較好的經(jīng)濟和社會效益。具體實施例方式實施例1 一種剛玉爐襯復合材料，由下述重量百分比含量的原料組成氧化鋁含 量95 %的氧化鋁造粒粉37 %，粒度3-4微米；粒度180微米的綠碳化硅11 %，粒度150微米 的綠碳化硅13 %，粒度180微米的白剛玉19 %，粒度150微米的白剛玉20 %，上述原料總重 為100%，外加上述原料總重6%的聚乙烯醇溶液粘結(jié)劑，粘結(jié)劑為濃度6% (質(zhì)量濃度)。 這里的粒度是指平均粒度。其中氧化鋁造粒粉的制作方法如下(1)配料球磨主料為α-A1203微粉92-94%，輔料為蘇州土 2. 5-3%、氧化鎂 0. 2-0. 5%、碳酸鈣2-2. 5%, Si020. 2-0. 5% ；外加占上述原料一定比例的添加劑聚乙烯 醇溶液(濃度5% )0. 04%、分散劑六偏磷酸納0. 1%、水80%。按配比稱取原料，現(xiàn)將主 料50%的量投入球磨機50%，然后投入輔料及聚乙烯醇溶液、六偏磷酸納，最后投入剩余 主料，加水開始球磨，球磨機轉(zhuǎn)速15-17r/min，球磨時間48_60h，要求漿料粒度D50值為 3. 5-4. 0 微米；(2)造粒將漿料過濾、除鐵，然后進行造粒、干燥，造粒塔進口溫度為380-420°C， 出口溫度為75-85°C，干燥后所得氧化鋁造粒粉的含水率控制在0. 8-1. 0%。剛玉爐襯復合材料的等靜壓成型制備方法，包括以下步驟(1)混料按配方稱取原料，加入球磨機進行混合l_2h，出磨后加入粘結(jié)劑(聚乙烯 醇溶液)進入混料機進行濕混1-1. 5h，出料后裝入密封容器進行陳腐3h，備用。(2)成型將模具置于震動臺上，震動裝料直至裝滿，將模具吊入等靜壓缸內(nèi)，開始 加壓，逐漸加壓至120MPa，然后逐漸減壓，得到成型毛坯。壓制成型時壓力設計壓力由0逐漸升壓至60MPa，歷時5min，在60MPa下保壓10 秒；由60MPa逐漸升壓至120MPa，歷時12min，在120MPa下保壓3min ；然后由120MPa逐漸 減壓至lOOMPa，歷時lmin，在IOOMPa下保壓Imin ；由IOOMPa逐漸減壓至60MPa，歷時2min， 在60MPa下保壓Imin ；由60MPa逐漸減壓至OMPa，歷時2min。(3)車制將毛坯裝入車坯夾具中進行車制，車床轉(zhuǎn)速300-380r/min，車制刀具采 用金剛石復合刀片。(4)入窯燒制將毛坯由室溫按燒結(jié)溫度曲線加熱至1600°C，然后逐漸冷卻至 300°C，得到燒制產(chǎn)品。其中燒結(jié)溫度曲線為毛坯由室溫經(jīng)3h升溫至300°C，經(jīng)3.5h升溫至600°C，再經(jīng) 5h升溫至950°C，在950°C保溫Ih ；由950°C經(jīng)5h升溫至1200°C，經(jīng)3h升溫至1350°C，在 1350°C保溫2h ；由1350°C經(jīng)7h升溫至1600°C，在1600°C保溫2. 5h ；然后由1600°C經(jīng)7h降 溫至1200°C，經(jīng)6h降溫至950°C，最后自然冷卻至300°C，出窯。燒結(jié)時需在毛坯底部墊承燒墊環(huán)，墊環(huán)內(nèi)、外徑分別同毛坯的內(nèi)、外徑尺寸相當， 墊環(huán)厚度為30mm，墊環(huán)與棚板之間鋪墊40#剛玉砂隔粘。實施例2 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉35%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3_4 微米；粒度180微米的綠碳化硅12%，粒度150微米的綠碳化硅14%，粒度180微米的白剛 玉20%，粒度150微米的白剛玉19%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重5%的聚 乙烯醇溶液。
剛玉爐襯復合材料的制備方法(1)混料按配方稱取原料，加入球磨機進行混合l_2h，出磨后加入粘結(jié)劑(聚乙烯 醇溶液)進入混料機進行濕混1-1. 5h，出料裝入密封容器進行陳腐2_4h備用。(2)成型同實施例1。(3)車制將毛坯裝入車坯夾具中進行車制，車床轉(zhuǎn)速300r/min。(4)入窯燒制同實施例1。實施例3 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉40%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3-4 微米；粒度180微米的綠碳化硅11%，粒度150微米的綠碳化硅14%，粒度180微米的白剛 玉15%，粒度150微米的白剛玉20%，上述原料總重為100%，外加占上述原料總重6%的 聚乙烯醇溶液。剛玉爐襯復合材料的制備方法，包括以下步驟(1)混料按配方稱取原料，加入球磨機進行混合2h，出磨后加入粘結(jié)劑進入混料 機進行濕混lh，出料裝入密封容器進行陳腐2h，備用。(2)成型同實施例1。(3)車制將毛坯裝入車坯夾具中進行車制，車床轉(zhuǎn)速380r/min。(4)入窯燒制同實施例1。實施例4 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉39%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3_4 微米；粒度180微米的綠碳化硅10 %，粒度150微米的綠碳化硅13 %，粒度180微米的白剛 玉18%，粒度150微米的白剛玉20%，上述原料總重為100% ；外加占上述原料總重5. 5% 的聚乙烯醇溶液。剛玉爐襯復合材料的制備方法(1)混料按配方稱取原料，加入球磨機進行混合1. 5h，出磨后加入粘結(jié)劑(聚乙烯 醇溶液)進入混料機進行濕混1. 5h，出料裝入密封容器進行陳腐3h，備用。(2)成型同實施例1。(3)車制將毛坯裝入車坯夾具中進行車制，車床轉(zhuǎn)速350r/min。(4)入窯燒制同實施例1。實施例5 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉40%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3-4 微米；粒度180微米的綠碳化硅10 %，粒度150微米的綠碳化硅13 %，粒度180微米的白剛 玉18%，粒度150微米的白剛玉19%，外加上述原料總重6%的聚乙烯醇溶液。實施例6 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉40%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3-4 微米；粒度180微米的綠碳化硅8%，粒度150微米的綠碳化硅14%，粒度180微米的白剛 玉19%，粒度150微米的白剛玉19%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重5%的聚 乙烯醇溶液。實施例7 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉40%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3-4微米；粒度180微米的綠碳化硅12 %，粒度150微米的綠碳化硅12 %，粒度180微米的白剛 玉17%，粒度150微米的白剛玉19%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重6%的的 聚乙烯醇溶液。實施例8 同實施例1基本相同，不同之處在于剛玉爐襯復合材料組分氧化鋁造粒粉39%，其中氧化鋁含量為95%，粒度為3_4 微米；粒度180微米的綠碳化硅12%，粒度150微米的綠碳化硅14%，粒度180微米的白剛 玉19%，粒度150微米的白剛玉16%，上述原料總重為100%，外加上述原料總重5. 5%的 聚乙烯醇溶液。
權(quán)利要求
一種剛玉爐襯復合材料，其特征在于它由下述重量百分比含量的原料組成氧化鋁造粒粉粒度3 5微米35 40％綠碳化硅粒度180微米8 12％綠碳化硅粒度150微米10 14％白剛玉 粒度180微米15 20％白剛玉 粒度150微米15 20％上述原料總重為100％，外加占上述原料總重5 6％的粘結(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛玉爐襯復合材料，其特征在于所述氧化鋁造粒粉中氧化 鋁含量為95%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的剛玉爐襯復合材料，其特征在于所述粘結(jié)劑為濃度6% 的聚乙烯醇溶液。
4.一種權(quán)利要求1所述的剛玉爐襯復合材料的等靜壓成型制備方法，其特征在于該 方法包括以下步驟，(1)混料按配方稱取原料，向球磨機加入除粘結(jié)劑以外的原料磨粉混合l_2h，出磨后 加入粘結(jié)劑進行濕混1-1. 5h,出料裝入密封容器進行陳腐2-4h，備用；(2)成型將模具置于震動臺上震動裝料，直至裝滿，將模具吊入等靜壓缸內(nèi)開始加壓， 逐漸加壓至120MPa，然后逐漸減壓，壓制成毛坯；(3)車制將毛坯裝入車坯夾具進行車制，車床轉(zhuǎn)速為300-380r/min(4)入窯燒制將毛坯由室溫按燒結(jié)溫度曲線逐漸加熱至1600°C，然后逐漸冷卻至 300°C，得到燒制產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等靜壓成型制備方法，其特征在于所述成型時的壓力曲線 為壓力由0逐漸升壓至60MPa，歷時5min，保壓10秒；由60MPa逐漸升壓至120MPa，歷時 12min，保壓3min ；然后由120MPa逐漸減壓至lOOMPa，歷時lmin，保壓Imin ；由IOOMPa逐漸 減壓至60MPa，歷時2min，保壓Imin ；由60MPa逐漸減壓至OMPa，歷時2min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等靜壓成型制備方法，其特征在于所述燒結(jié)溫度曲線設計 為毛坯由室溫經(jīng)3h升溫至300°C，經(jīng)3. 5h升溫至600°C，再經(jīng)5h升溫至950°C，保溫Ih ； 再由950°C經(jīng)5h升溫至1200°C，經(jīng)3h升溫至1350°C，保溫2h ；再由1350°C經(jīng)7h升溫至 16000C，保溫2. 5h ；然后由1600°C經(jīng)7h降溫至1200°C，經(jīng)6h降溫至950°C，最后自然冷卻 至 300"C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-6任一項所述的等靜壓成型制備方法，其特征在于所述入窯燒制 時在毛坯底部墊承燒墊環(huán)，墊環(huán)內(nèi)、外徑分別同毛坯的內(nèi)、外徑尺寸相當，墊環(huán)厚度為30mm。綠碳化硅 綠碳化硅 白剛玉 白剛玉粒度180微米 8-12% 粒度150微米 10-14% 粒度180微米 15-20%粒度150微米 15-20%上述原料總重為100%，外加占上述原料
全文摘要
本發(fā)明涉及一種剛玉爐襯復合材料及其等靜壓成型制備方法，原料為3-5微米氧化鋁造粒粉35-40％、180微米綠碳化硅8-12％、150微米綠碳化硅10-14％，180微米白剛玉15-20％、150微米白剛玉15-20％，外加5-6％的粘結(jié)劑。制備包括混料、成型、車制和入窯燒制等步驟，成型時在等靜壓缸內(nèi)開始加壓，逐漸加壓至120MPa，然后逐漸減壓，壓制成毛坯；入窯燒制時將毛坯按燒結(jié)溫度曲線逐漸加熱至1600℃，然后逐漸冷卻至300℃即可。產(chǎn)品中氧化鋁含量≥70％，體積密度2.95-3.00g/cm3，熱穩(wěn)定性≥10次，耐火度1750-1780℃，產(chǎn)品性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。
文檔編號C04B35/622GK101921122SQ20101025538
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者全建軍, 宋建生, 白周喜, 趙天亮, 高如琴, 黃懷岐 申請人:河南省耕生高溫材料有限公司