熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝的製作方法
2023-06-14 13:25:51
專利名稱：熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冶金高溫連續退火爐爐底輥生產工藝，特別是一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝。
背景技術：
由於矽鋼連續退火爐爐底輥的質量，是直接影響作業率和產品表面質量的關鍵因素之一，連續退火爐由於爐底輥存在大孔吸附作用，在超過900°C的高溫狀態下使用時，連續退火爐爐內還原狀態的游離鐵元素活躍倍增，並在輥面較大的顯性氣孔中吸附、堆積形成凸起狀態，稱為爐底輥上「結瘤」，結瘤導致板面劃傷而造成鋼板質量問題。結瘤處理時，機組需要停止供熱、降溫，爐溫降幅依結瘤程度而定，一般為500°C左右，利用爐底輥材料和結瘤物的不同熱膨脹機理，機組更換新的調整材時，讓鋼帶停在爐內，然後操作爐輥反覆正、反轉，以磨掉爐輥上的結瘤物。磨輥時間一般為4一 12小時，平均為8小時。結瘤嚴重且 處理無效的，必須停機更換。我國矽鋼生產線的矽鋼連續退火爐自1978年投產以來，所使用的爐輥是引進日本G處理碳套，即浸鉻酐處理的石墨碳套，但碳套輥的壽命和質量一直困擾著退火線的生產，因此我國曾先後引進了美國的無處理碳套、開發了金屬噴塗陶瓷輥，使用情況仍不理想。而國產的G處理碳套和P處理碳套，雖然取代了進口碳套和降低了生產成本，但仍經常出現爐輥結瘤、輥面氧化、疏鬆和剝落等現象，特別是爐溫高於900°C以上時，缺陷加重，使用壽命更短，嚴重影響退火爐的正常生產。目前使用的石英陶瓷爐底輥，由高純度的Si02製成的，是一種非晶態材料，強度高、耐磨性良好，在大於800°C以上高溫中，該材料不易附著結瘤，特別是抗氧化性優良，使用壽命大幅優於其它材料的爐輥，但僅適用於低於900°C的低牌號矽鋼生產，在高溫大於900°C時仍然容易結瘤。
發明內容
本發明的目的是提供解決在高溫大於900°C時不容易結瘤的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，包括以下步驟A、選擇原料，原料主要成分為二氧化矽，用市場上分級好的原料進行乾粉級配，原料的純度要求大於等於99. 85%，基本級配中的最小顆粒級別上採用納米級球形矽微粉料；B、將混合的溶劑與助燒劑，熬製矽溶膠；C、將上述原料與矽溶膠按比例配製漿料；D、將漿料瞬間乾燥得到流動性良好的球形料粉團；E、胚體的製作與加工，把造好的球形料粉團進行胚體製作，並製作好的的胚體進行簡單加工；F、胚體的燒結，在高溫下，使陶瓷胚體固體顆粒的相互鍵聯，最後成為具有顯微結構的緻密多晶燒結體；E、加工按成品尺寸要求進行拋光處理。
作為上述技術方案的優選，由三種不同粒徑分布的規格的矽微粉組合而成，所述原料的級配區間為第一規格矽微粉的通過粒徑為d (10)為I. 5um，d (50)為2. 5um，d (90)為4. 5um ；第二規格矽微粉的通過粒徑為d (10)為3. 3um，d (50)為14. 6um, (d90)為37um ;第三規格矽微粉的通過粒徑為d (10)為O. 06um, d (50)為O. 14um，d (90)為O. 94um。作為上述技術方案的優選，第一規格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為1.5um,最大值為3. 5um ;第二規格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為13um,最大值為16um ;第三規格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為O. Ium,最大值為O. 2um。作為上述技術方案的優選，所述原料基本組份為第一規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為25% ;第二規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為65% ;第三規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為10%。
作為上述技術方案的優選，所述溶劑為去離子水，在粘結劑配置攪拌器中加入與粉料質量I :1的去離子水作為原料溶劑，所述助燃劑按混合粉料質量加入2%矽溶膠和I. 5%聚乙烯醇，用蒸汽加熱爐進行加熱，蒸汽壓力在O. 2-0. 4MPa，待矽溶膠完全溶解後關閉蒸汽加熱爐。作為上述技術方案的優選，所述步驟C為將熬製好的矽溶膠與預先準備好原料，在漿料混合攪拌桶用機械攪拌的方式強制進行充分攪拌，一般用時15分鐘，形成固相比為50%漿料。作為上述技術方案的優選，所述步驟D為將上述漿料攪拌充分後，打開高速離心噴霧乾燥劑機抽料泵，漿料通過輸送管道進入霧化器攪拌器，開始進行造粒，漿料通過高速旋轉的霧化盤，經離心力，迅速均勻甩入高溫乾燥倉內實現瞬間乾燥，乾燥後的粉料收集塔採用布袋式收集。作為上述技術方案的優選，所述高速離心噴霧乾燥劑機採用LPG系列高速離心式噴霧乾燥機，乾燥機進風溫度為180°C，出風溫度為110°C，加料頻率為38Hz，霧化器轉動頻率為45Hz，以保證粉料含水量在2%以下。作為上述技術方案的優選，所述高速離心式噴霧乾燥機使用LPA系列高速噴霧乾燥劑。作為上述技術方案的優選，所述胚體的製作分為兩部分胚體初步振動成型，得到初步強度以及緻密度；然後進行冷等靜壓成型，進一步提高胚體強度以及緻密度。作為上述技術方案的優選，所述步驟E的步驟中進行冷等靜壓成型，是用液體或氣體對其施加以一定的壓力，進一步壓制胚體，將物料壓製成實體，得到原始形狀的坯體，步驟如下向缸內逐步加壓，當氣壓加至為50MPA時，保壓時間設置為15秒；當氣壓加至為80MPA時，保壓時間設置為15秒；再逐步加壓當缸內氣壓升至為120MPA時，保壓時間設置為300秒；隨後開始逐步減壓，當缸內氣壓減為90MPA時，保壓時間設置為60秒；隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為85MPA時，保壓時間設置為60秒；隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為80MPA時，保壓時間設置為15秒；隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為65MPA時，保壓時間設置為15秒；隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為60MPA時，保壓時間設置為15秒；
繼續減壓，當缸內氣壓減為2MPA時，保壓時間設置為2秒，冷等靜壓成型完成。本發明的有益效果為本發明有強度高、耐磨、緻密度高、孔隙率小等特點，在使用壽命長，大幅降低成本的基礎上能解決高溫結瘤，提高矽鋼生產作業率、減少停機時間、降低反覆停開機能耗，本發明確立新型陶瓷爐底輥的生產原料配方和工藝等專有技術，有效解決緻密度、孔隙率、孔形態技術難題。
具體實施例方式第一步，選擇原料，原料主要成分為二氧化矽，用市場上分級好的原料進行乾粉級配，原料的純度要求大於等於99. 85%，水分含量小於2%，原料中重金屬雜質必須控制在質量分數為O. 15%以下，重金屬雜質是有害的，其在熔融石英陶瓷輥的燒結過程中會成為熔融石英晶化的晶種(晶核)，導致熔融石英晶化，最後製品將會開裂。提高陶瓷輥的緻密度，降低陶瓷輥的孔隙率，控制孔的形態是本發明的目的。本發 明是按質量分數進行級配，用市場上分級好的原料進行乾粉級配，由於市場上的原料的顆粒都是物理球磨粉碎，所以顆粒都為不定型不規則顆粒，在同樣顆粒級配條件下，製成品存在孔大和孔多的微觀結構，導致使用中，因較大孔的吸附、堆積而造成陶瓷輥使用中結瘤失效。本發明採用不定型大顆粒加上球形微顆粒技術進行級配，有效地得到了緻密度高，孔隙率低，單孔孔徑小的陶瓷爐底輥，因此在級配的第三組份最小顆粒級別上為球形熔融矽微粉，利用球形矽微顆粒對不定型大顆粒空隙的填充，得到孔小、孔少的產品，且在高溫下，球形矽微顆粒形成液相，可有效抑制熔融石英晶化，用來提高陶瓷輥緻密度、降低孔隙率，改變微觀結構中孔的數量和形態來達到技術目標。原料的顆粒級配原料的顆粒級配是陶瓷生產中一個重要的技術參數。合理的顆粒級配可以獲得較高的緻密度，從而得到性能較好的產品。根據顆粒級配理論，模擬顆粒為理想球形，建立基本的級配原料顆粒範圍D(50)表示50%通過粒徑，一種矽微粉有D (10)、D (50)、D (90)三個粒徑值基本可以確定這種矽微粉的顆粒分布。在下表與實施例中，我們將三種規格的矽微粉分別命名為FS08、FS1160、SEOl。採用連續級配得到基本級配。原料的級配區間
規格 d (lO)um d (50) um d (90) um d(50)um 下限 d(50)um 上限 FS08 Γδ2 54 5 Γδ3 5
FS11603 3ΙΓθ371316
SEOl 006OH09407 02所有原料基本組份定義為
組成份按質量份數佔比％.
權利要求
1.一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於，包括以下步驟 A、選擇原料，原料主要成分為二氧化矽，用市場上分級好的原料進行乾粉級配，原料的純度要求大於等於99. 85%，基本級配中的最小顆粒級別上採用納米級球形矽微粉料； B、將混合的溶劑與助燒劑，熬製矽溶膠； C、將上述原料與矽溶膠按比例配製漿料； D、將漿料瞬間乾燥得到流動性良好的球形料粉團； E、胚體的製作與加工，把造好的球形料粉團進行胚體製作，並製作好的的胚體進行簡 單加工； F、胚體的燒結，在高溫下，使陶瓷胚體固體顆粒的相互鍵聯，最後成為具有顯微結構的緻密多晶燒結體； E、加工按成品尺寸進行拋光處理。
2.根據權利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於，由三種不同粒徑分布的規格的矽微粉組合而成，所述原料的級配區間為第一規格矽微粉的通過粒徑為d (10)為I. 5um，d (50)為2. 5um, d (90)為4. 5um ;第二規格矽微粉的通過粒徑為d (10)S3.3um，d (50)為14. 6um，(d90)為37um;第三規格矽微粉的通過粒徑為d (10)為 0. 06um, d (50)為 0. 14um, d (90)為 0. 94um。
3.根據權利要求2所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於，第一規格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為I. 5um,最大值為3. 5um ;第二規格娃微粉的通過粒徑d(50)最小值為13um,最大值為16um ;第三規格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為0. Ium,最大值為0. 2um。
4.根據權利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於，所述原料基本組份為第一規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為25%;第二規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為65% ;第三規格矽微粉的原料，按質量份數所佔配比為10%。
5.根據權利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述溶劑為去離子水，在粘結劑配置攪拌器中加入與粉料質量I :1的去離子水作為原料溶劑，所述助燃劑按混合粉料質量加入2%矽溶膠和I. 5%聚乙烯醇，用蒸汽加熱爐進行加熱，蒸汽壓力在0. 2-0. 4MPa，待矽溶膠完全溶解後關閉蒸汽加熱爐。
6.根據權利要求I所述的熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述步驟C為將熬製好的矽溶膠與預先準備好原料，在漿料混合攪拌桶用機械攪拌的方式強制進行充分攪拌，一般用時15分鐘，形成固相比為50%漿料。
7.根據權利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述步驟D為將上述漿料攪拌充分後，打開高速離心噴霧乾燥劑機抽料泵，漿料通過輸送管道進入霧化器攪拌器，開始進行造粒，漿料通過高速旋轉的霧化盤，經離心力，迅速均勻甩入高溫乾燥倉內實現瞬間乾燥，乾燥後的粉料收集塔採用布袋式收集。
8.根據權利要求I或7所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述高速離心噴霧乾燥劑機的進風溫度為180°C，出風溫度為110°C，加料頻率為38Hz，霧化器轉動頻率為45Hz，以保證粉料含水量在2%以下。
9.根據權利要求7所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述高速離心式噴霧乾燥機使用LPA系列高速噴霧乾燥劑。
10.根據權利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述胚體的製作分為兩部分胚體初步振動成型，得到初步強度以及緻密度；然後進行冷等靜壓成型，進一步提高胚體強度以及緻密度。
11.根據權利要求I或10所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，其特徵在於所述步驟E的步驟中進行冷等靜壓成型，是用液體或氣體對其施加以一定的壓力，進一步壓制胚體，將物料壓製成實體，得到原始形狀的坯體，步驟如下 向缸內逐步加壓，當氣壓加至為50MPA時，保壓時間設置為15秒； 當氣壓加至為80MPA時，保壓時間設置為15秒； 再逐步加壓當缸內氣壓升至為120MPA時，保壓時間設置為300秒； 隨後開始逐步減壓，當缸內氣壓減為90MPA時，保壓時間設置為60秒； 隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為85MPA時，保壓時間設置為60秒； 隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為80MPA時，保壓時間設置為15秒； 隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為65MPA時，保壓時間設置為15秒； 隨後繼續減壓，當缸內氣壓減為60MPA時，保壓時間設置為15秒； 繼續減壓，當缸內氣壓減為2MPA時，保壓時間設置為2秒，冷等靜壓成型完成。
全文摘要
本發明涉及一種熔融石英陶瓷爐底輥生產工藝，包括步驟選擇原料，熬製矽溶膠，配製漿料，乾燥球形料粉團，胚體的製作與加工，胚體的燒結，加工步驟，本發明有強度高、耐磨、緻密度高、孔隙率小等特點，在使用壽命長，大幅降低成本的基礎上能解決高溫結瘤，提高矽鋼生產作業率、減少停機時間、降低反覆停開機能耗，本發明確立新型陶瓷爐底輥的生產原料配方和工藝等專有技術，有效解決緻密度、孔隙率、孔形態技術難題。
文檔編號C04B35/66GK102826865SQ20121036926
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月27日 優先權日2012年9月27日
發明者左勝 申請人:左勝