專利名稱:從氧化鋁和/或二氧化鋯為基料的無水泥振搗料在磨損部件制造中的應(yīng)用的制作方法
本發(fā)明涉及以氧化鋁和/或二氧化鋯為基料的無水泥振搗料在與液態(tài)金屬-特別是鋼水-相接觸的板式閘門磨損部件制造中的應(yīng)用，例如，特別是在閘板制造中的應(yīng)用，但也可以用于制造裝在這種閘板上，可調(diào)換的套筒。這種板式閘門是在盛放金屬熔體-特別是鋼水-的容器中使用的。
磨損部件一般是指那些部件，它們?cè)谶_(dá)到一定磨損極限后即更新或調(diào)換，以便保證同它們一起運(yùn)行的設(shè)備的安全。它們大多數(shù)都要受到高溫侵蝕、化學(xué)腐蝕以及有可能受到的磨蝕，在某些情況下還必須滿足很高的強(qiáng)度要求，因此，舉例來說，盛有金屬熔體的容器上所裝板式閘門的閘板，其先決條件是，閘板即使在耐火閘板材料不可避免的溫差引起的變形的情況下，也要能夠不費(fèi)力地移動(dòng)并保持可靠的密封，同時(shí)鑒于在可調(diào)澆注截面流過的金屬熔體所引起的熱侵蝕、化學(xué)腐蝕以及磨蝕，這樣一種板式閘門上的閘板至少要能經(jīng)受住一次容器出料。
至今，為了滿足這樣一些或類似的一些要求，磨損部件都用高質(zhì)量的、干的或半干的耐火材料組合物以比較昂貴的搗固法、振實(shí)法和壓制法以及或多或少耗資巨大的后處理工藝來制造。具有密閉配合形狀的磨損部件，在溫度和時(shí)間必須準(zhǔn)確控制的熱處理工藝之后還需要小心翼翼地進(jìn)行切削加工，例如，在板式閘門的閘板上，那些在可以輕快調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)該與其它表面共同起密封作用的閘板表面就必須經(jīng)過研磨。然而，孔眼、槽溝等也常常需要經(jīng)過切削加工，使得需要進(jìn)行機(jī)加工，特別是密閉配合的磨損部件成為生產(chǎn)成本顯著增高的原因，西德展出說明書(DE-AS)26 24 299公開了仍然考慮這些要求的板式閘門磨損部件的應(yīng)用。然而，所涉及的這些磨損部件都是由水凝性高鋁的耐火混凝土制成的，此外，歐州書0015638也公開了一種制造這些滑動(dòng)裝置的方法，其中用MgO作耐火的基礎(chǔ)材料，它借助多磷酸鹽和硼酸來粘合。用這種已知的方法同樣通過振動(dòng)來使磨損件成型。由西德公開說明書(DE-OS)2739767可知，細(xì)粒硅酸或膠態(tài)硅酸可作為粘接劑用于以氧化鋁為基料的耐火材料，但要同時(shí)應(yīng)用另外一種粘土狀的粘合材料，其中所述及的是一種未經(jīng)成形、未經(jīng)焙燒的耐火材料，它在塊砌耐火結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中有用處，而且除了相對(duì)大量的水之外它還含有一種用于粘合的酸。
本發(fā)明的任務(wù)是提供強(qiáng)度高和熱性能優(yōu)異的板式閘門用磨損部件，它們應(yīng)當(dāng)易于制造并在應(yīng)用時(shí)具有較已知磨損部件更好的性能。
該任務(wù)可按照本發(fā)明藉助無水泥振搗料的應(yīng)用來解決，也即，應(yīng)用以氧化鋁和/或二氧化鋯為基料的無水泥振搗料來制造與液態(tài)金屬屬-特別是鋼水相接觸的板式閘門用磨損部件，必要時(shí)還要同時(shí)使用至多10%(重量比)的三氧化二鉻、碳化硅和/或碳載體，以及含量為2-8%(重量比，相對(duì)于其它固體成分)的非晶形細(xì)粒硅酸或膠態(tài)硅酸作粘接劑，振搗料在成型和干燥后，在300-1000℃溫度下退火或焙燒。
通過應(yīng)用本發(fā)明的無水泥振搗料，可以避免由水凝性耐火混凝土所制磨損部件在1000℃范圍內(nèi)由水凝鍵合所引起的強(qiáng)度最低值。此外，本發(fā)明所應(yīng)用的磨損部件具有較高的熱塑性，也就是說，在預(yù)燒時(shí)不出現(xiàn)裂紋，在以后使用時(shí)的應(yīng)力下裂紋也同樣少。再者，本發(fā)明所應(yīng)用的磨損部件中還可以加入三氧化二鉻(Cr2O3)，而不形成污染環(huán)境的鉻酸鈣。
在應(yīng)用本發(fā)明的無水泥振搗料時(shí)，同樣可以象混凝土那樣澆鑄成形，并且能完全與澆鑄型面貼合，以致藉助模型的光滑而潔凈的表面也可以在所鑄形體上獲得光滑而潔凈的對(duì)應(yīng)表面。因此，有可能就在平板的成形過程中得到精度很高的閘板光滑表面，因而省去了費(fèi)時(shí)的機(jī)械加工。同樣，可使流出口或其它的特殊部分直接澆鑄而成，這樣就可從鑄模中取出成品閘板。
為了制造本發(fā)明所應(yīng)用的無水泥振搗料，要用氧化鋁和/或二氧化鋯作主要耐火成分。氧化鋁可用剛玉或礬土，其形式可為片狀礬土，也可為煅燒礬土。剛玉通常以熔化剛玉的形式來使用。氧化鋁、二氧化鋯或它們的混合物以常用的粒度范圍使用，例如最大粒度為6mm。這種耐火主成分或其混合物的常用粒度組成舉例如下粒度 重量份數(shù)3.15-6mm 15-251 -3.15mm 18-300.5-1mm 5-100.09-0.5mm 7-16＜0.09 mm 15-25
這種無水泥振搗料必要時(shí)至多可以含有10%(重量比，相對(duì)于所有固體成分而言)的三氧化二鉻、碳化硅和/或碳載體作為添加物。三氧化二鉻通常用粒度小于0.09mm的細(xì)粒物料。碳化硅可用細(xì)粒物料，也就是說，用粉狀料或者也可用粒度至多為3.15mm的粗粒物料。但優(yōu)先選用的是碳化硅制備過程中的碳化硅煙塵。無水泥振搗料可以含有石墨、非晶形碳、焦油瀝青、樹脂以及它們的混合物作為碳載體。
本發(fā)明所應(yīng)用的振搗料含有2-8%(重量比，相對(duì)于其它固體成分)的非晶形細(xì)粒硅酸或膠態(tài)硅酸作粘合劑。這些硅酸為市場上通常出售的產(chǎn)品，但本發(fā)明所應(yīng)用的振搗料中特別加入了膠態(tài)硅酸，而且這類硅酸在硅鐵生產(chǎn)過程中作為付產(chǎn)物大量形成。這類膠態(tài)硅酸(也稱熱解硅酸)的最大粒度通常為0.5μm。
根據(jù)特別優(yōu)先采用的實(shí)施方式，本發(fā)明所應(yīng)用的振搗料還含有0.2至5%(重量比，以其它固體成分為基準(zhǔn))的纖維狀材料。這里涉及到陶瓷纖維，特別是應(yīng)用溫限高的纖維，也即Al2O3含量高的硅酸鋁纖維;涉及到鋼纖維或者也涉及到碳纖維或炭纖維。
通過添加可以單獨(dú)加入或者以混合物形式加入的這類纖維，提高了磨損部件的強(qiáng)度，特別是增加了防止裂紋的穩(wěn)定性。
本發(fā)明所應(yīng)用的振搗料可用本身公知的方法加工成成型件。為此，使原料組分在混合器中互相完全混合，并與要求量(通常為每100公斤固體成分3至8升水)的拌合水混合。然后，將混合好的振搗料澆入一個(gè)-通常為失蠟鑄造的-金屬模具中，并在一個(gè)振搗臺(tái)上振實(shí)，這種振實(shí)可在有或沒有臨時(shí)負(fù)荷的情況下進(jìn)行，例如用一個(gè)搗錘來進(jìn)行。接著，使此成型件干燥，然后再在300-1000℃的溫度下退火或焙燒。因此可以獲得一種極其堅(jiān)固的粘合，優(yōu)先選擇的是將干燥的成型件在600～800℃的溫度下退火或焙燒。
按照另一優(yōu)先采用的實(shí)施方式，將加溫或焙燒過的成型件再用焦油浸漬，然后進(jìn)行一次熱分解處理。焦油浸漬是以公知方式進(jìn)行的，熱分解溫度通常在350～600℃范圍內(nèi)。
在制造本發(fā)明所應(yīng)用的振搗料時(shí)加入少量通常的液化劑則更為有利，例如加入0.02-0.5%(重量比，以其它固體成分為基準(zhǔn))。這些液化劑例如可為如多磷酸鹽那樣的聚電解質(zhì)。
下面用實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
實(shí)施例1將94份(重量，下略)最大粒度為6mm的片狀礬土，2份最大粒度為0.09mm的煅燒礬土和4份市售的、最大粒度為0.5μm的非晶形硅酸在混合器中完全混合。然后，加入0.05份市售的多磷酸鹽液化劑(商品名稱為GieBfix C 30)以及每100公斤固體成分4升水并徹底攪拌，接著向原料混合物中再加入1份石墨。
由此物料在一個(gè)失蠟鑄造的金屬模具中制成一塊尺寸為400mm(高)×250mm(寬)×40mm(厚)的板式閘門閘板，其間將該物料在一振搗臺(tái)上于15分鐘內(nèi)振搗到模具中。將其在120℃干燥12小時(shí)后再在5小時(shí)之內(nèi)于800℃溫度下進(jìn)行退火或焙燒。
下表中總結(jié)了如此制造的閘板的各種試驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的操作方式，但其中用92份片狀礬土、2份煅燒礬土和6份熱分解硅酸?；旌纤牧繛槊?00公斤固體成分4.2升。原料混合物還含1份焦油瀝青作為另外的組分。這樣制得的閘板的試驗(yàn)結(jié)果同樣列在下表中。
實(shí)施例3至7操作方式同實(shí)施例1，其中使用了下表中所列出的原料。
如此制得的閘板的試驗(yàn)結(jié)果均列于表中。
除了閘板之外，用實(shí)施例5和6的物料還制造了閘板的可換套筒，其尺寸為內(nèi)徑＝45mm，外徑＝85mm和長度＝200mm。這些套筒也具有極好的磨損性能。
剝落(Peelingtest)試驗(yàn)表明了一種用于制造磨損部件，特別是板式閘門的閘板對(duì)的磨損部件的振搗料之實(shí)用性。該試驗(yàn)是在下列條件下進(jìn)行的。
將一塊有光滑平面的100×100mm的平板在直徑約30mm的區(qū)域內(nèi)用一個(gè)適于燒透20至30mm厚鋼板的氣焊槍加熱，氧氣壓大約為3.5×105帕斯卡。由支架支撐的焊槍噴咀距平板的距離為50mm，試驗(yàn)時(shí)間15秒。若沒有出現(xiàn)剝裂，則這種材料能很好地適用于制造板式閘門的閘板對(duì)。若在此后在試驗(yàn)物體上刮削時(shí)出現(xiàn)顆粒，則該材料可以使用;但只要在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)剝裂，則該材料不可使用。
權(quán)利要求
1.以氧化鋁和/或二氧化鋯為基料的無水泥振搗料在與液態(tài)金屬-尤其是鋼水-相接觸的板式閘門磨損部件制造中的應(yīng)用，必要時(shí)同時(shí)使用至多10%(重量比)的三氧化鉻(Cr2O3)、碳化硅(SiC)和/或碳載體，以及含量為2至8%(重量比，以其它固體成分為基準(zhǔn)計(jì))的非晶形細(xì)粒硅酸或膠態(tài)硅酸作粘合劑，它們?cè)诔尚图案稍锖笥衷?00至1000℃的溫度下經(jīng)過退火或焙燒。
2.權(quán)利要求
1所述的應(yīng)用，其特征在于，該振搗料在600至800℃的溫度下被退火或焙燒。
3.權(quán)利要求
1或2所述的應(yīng)用，其特征在于，在制造過程中往該振搗料中加入0.2至5%(重量比，以其它固體成分為基準(zhǔn)計(jì))的陶瓷纖維，鋼纖維和/或碳纖維。
4.上述權(quán)利要求
之一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于，用焦油浸漬已經(jīng)干燥和退火或焙燒后的成型件，然后對(duì)其進(jìn)行熱分解處理。
專利摘要
本發(fā)明涉及以氧化鋁和/或二氧化鋯為基料的無水泥振搗料在與液態(tài)金屬——特別是鋼水—相接觸的板式閘門磨損部件制造中的應(yīng)用，必要時(shí)同時(shí)使用至多10％(重量)的三氧化二鉻(Cr
文檔編號(hào)B22D41/32GK86100725SQ86100725
公開日1986年9月3日 申請(qǐng)日期1986年1月28日
發(fā)明者哈拉爾德·伯斯, 岡特·吉爾斯多夫 申請(qǐng)人:迪迪爾工廠股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan