一種高溫耐火窯具材料及其製備方法

2023-09-18 17:06:35

專利名稱：一種高溫耐火窯具材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種耐火材料，尤其涉及一種高溫耐火窯具材料及其製備方法。
窯具是一種高級耐火材料，其質量好壞為燒成製品的質量、生產成本有著直接的影響。窯具的材料應具備較高的耐火度、良好的熱穩定性，較高的常溫和高溫強度，必須經受的其製品及窯具本身的負荷，良好的導熱性、低蓄熱性和抗氧化性能。
自80年代以來，國內外推行陶瓷快速燒結技術，碳化矽陶瓷成為了快速燒結窯爐用高溫窯具的首選材料，但是碳化矽窯具材料存在高溫氧化物問題，即高溫氧化產物會發生體積膨脹，使窯具結構疏鬆，以致產生裂紋而直接影響窯具的使用壽命和質量，目前，該問題仍未得到很好的解決。
採用氧化鋁作為窯具材料由於氧化鋁本身性質所限制，製作出的窯具材料收縮率大，密度低，氣孔尺寸大且難以控制，因此抗熱震穩定性差，高溫使用易爆裂，當溫度超過 1250度以上時，高溫負荷隨溫度升高而迅速下降，使用壽命短。發明內容
本發明正是為了克服上述不足，所要解決的技術問題是提供一種收縮率低、抗熱震穩定性強、使用壽命長的高溫耐火窯具材料。
本發明還要解決的技術問題是提供上述高溫耐火窯具材料的製備方法。
為解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案如下
一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成
(1)按重量份計，將90 95份三氧化二鋁、2 5份碳酸鈣、1 3份高嶺土、1. 2 2. 5份矽微粉和0. 2 2份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；
(2)將10 15份石蠟、0. 2 0. 6份油酸加熱至熔化；背景技術三氧化二鋁 80目白剛玉二次熟瓷料蘇州白泥二氧化矽油酸40 80份 40 60份1 10份 2 8份 1 4份0.2 1. 0份 3. 2 7. 8份1.2 2. 4份 0. 1 0. 5 份;石蠟蜂蠟聚丙烯酸銨
(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。作為優選方案，一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
三氧化二鋁60份80目白剛玉50份二次熟瓷料6份蘇州白泥5份二氧化矽3份油酸0.5份石蠟5. 6份蜂蠟1.8份聚丙烯酸銨0. 2 份;其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成(1)按重量份計，將93份三氧化二鋁、3份碳酸鈣、1. 5份高嶺土、1. 6份矽微粉和 0. 8份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將13份石蠟、0. 4份油酸加熱至熔化；(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。上述溫耐火窯具材料的製備方法，包括如下步驟1、按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；2、將步驟1中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；3、按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，，然後用150 200目篩網過濾；4、向容器中加入步驟3中10% 20%的過濾後的蠟液，然後加入步驟1中10% 20 %的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入配方量聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌10 14小時混合均勻成漿料；5、將步驟4中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0. 4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；6、採用25 30% Y-Al203與70 75%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成品。其中，優選地，所述的排蠟溫度條件控制如下室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。
其中，優選地，所述的燒結溫度條件控制如下
室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；
900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。
有益效果本發明的高溫耐火窯具材料，將二次熟瓷料作為原料，使窯具材料的氣孔更緻密，密度更大，由於二次熟瓷料的耐高溫、耐磨性強，使窯具材料的收縮率顯著降低， 抗熱震穩定性強，高溫使用不易爆裂，能負荷1800 200(TC的高溫，使用壽命長，具有高強度、耐火度和高耐磨等優異的性能；另外，二次熟瓷料為廢料，將其回收利用，不僅節省成本，變費為寶，且減少對環境的汙染。本發明的製備工藝簡單，條件易控制，可以實現工業化大規模生產。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍，在閱讀了本發明之後，本領域技術人員對本發明的各種等同變換或修改均落於本申請所附權利要求所限定的範圍。
實施例1
一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
三氧化二鋁60份80目白剛玉50份二次熟瓷料6份蘇州白泥5份二氧化矽3份油酸0.5份石蠟5. 6份蜂蠟1.8份聚丙烯酸銨0. 2 份;
其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成
(1)按重量份計，將93份三氧化二鋁、3份碳酸鈣、1. 5份高嶺土、1. 6份矽微粉和 0. 8份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；
(2)將13份石蠟、0. 4份油酸加熱至熔化；
(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。
(4)排蠟、燒成即得成品。
上述溫耐火窯具材料的製備方法，包括如下步驟
1、按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；
2、將步驟1中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；3、按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，然後用150 200目篩網過濾；4、向容器中加入步驟3中15%的過濾後的蠟液，然後加入步驟1中15%的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入配方量聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌12小時混合均勻成漿料；5、將步驟4中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0. 4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；6、採用25% Y-A1203與75%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成
P
PR，其中，控制排蠟溫度如下室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。控制燒結溫度如下室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。實施例2 一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
三氧化二鋁50份80目白剛玉40份二次熟瓷料1份蘇州白泥2份二氧化矽1.5份油酸0.2份石蠟3. 2份蜂蠟1.5份聚丙烯酸銨0.1 份;其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成(1)按重量份計，將90份三氧化二鋁、2份碳酸鈣、1份高嶺土、1. 2份矽微粉和0. 2 份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將10份石蠟、0. 2份油酸加熱至熔化；(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。上述溫耐火窯具材料的製備方法，包括如下步驟
1、按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；2、將步驟1中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；3、按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，然後用150 200目篩網過濾；4、向容器中加入步驟3中10%的過濾後的蠟液，然後加入步驟1中10%的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入配方量聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌10小時混合均勻成漿料；5、將步驟4中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0. 4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；6、採用25% Y-A1203與75%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成
P
PR，其中，控制排蠟溫度如下室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。控制燒結溫度如下室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。實施例3 一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
三氧化二鋁40份
80目白剛玉45份
二次熟瓷料8份
蘇州白泥6份
二氧化矽3份
油酸0. 6份
石蠟6. 4份
蜂蠟2. 0份
聚丙烯酸銨0. 3份；其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成(1)按重量份計，將92份三氧化二鋁、2份碳酸鈣、1份高嶺土、1. 2份矽微粉和1. 5 份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將12份石蠟、0. 2份油酸加熱至熔化；(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。
(4)排蠟、燒成即得成品。
上述溫耐火窯具材料的製備方法，包括如下步驟
1、按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；
2、將步驟1中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；
3、按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，，然後用150 200目篩網過濾；
4、向容器中加入步驟3中15%的過濾後的蠟液，然後加入步驟1中15%的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入配方量聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌12小時混合均勻成漿料；
5、將步驟4中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0. 4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；
6、採用30% Y-A1203與70%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成PPR，
其中，控制排蠟溫度如下
室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；
750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。
控制燒結溫度如下
室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；
900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。
實施例4:
一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分
三氧化二鋁80份80目白剛玉55份
二次熟瓷料10份蘇州白泥8份二氧化矽4份油酸1. 0份石蠟7. 8份蜂蠟2. 4份聚丙烯酸銨0. 5份；
其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成
(1)按重量份計，將95份三氧化二鋁、5份碳酸鈣、3份高嶺土、2. 5份矽微粉和2份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將13份石蠟、0. 4份油酸加熱至熔化；(3)將步驟⑴中的原料去水後向其中加入步驟(2)中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。上述溫耐火窯具材料的製備方法，包括如下步驟1、按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；2、將步驟1中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；3、按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，然後用150 200目篩網過濾；4、向容器中加入步驟3中20%的過濾後的蠟液，然後加入步驟1中20%的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入配方量聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌14小時混合均勻成漿料；5、將步驟4中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0. 4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；6、採用30% Y-A1203與70%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成
P
PR，其中，控制排蠟溫度如下室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。控制燒結溫度如下室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。實施例5將上述實施例1 所得的高溫耐火窯具材料進行性能檢測，如下表所示
權利要求
1 一種高溫耐火窯具材料，其特徵在於它包括如下重量份數的組分三氧化二鋁40 80份80目白剛玉40 60份80目白剛玉二次熟瓷料蘇州白泥二氧化矽油酸1 10份 2 8份 1 4份石蠟蜂蠟聚丙烯酸銨0.2 1. 0份 3. 2 7. 8份1.2 2. 4份 0. 1 0. 5 份;其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成(1)按重量份計，將90 95份三氧化二鋁、2 5份碳酸鈣、1 3份高嶺土、1.2 2. 5份矽微粉和0. 2 2份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將10 15份石蠟、0.2 0. 6份油酸加熱至熔化；(3)將步驟(1)中的原料去水後向其中加入步驟( 中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。
2.根據權利要求1所述的一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分其中，所述二次熟瓷料通過下述方法製備而成(1)按重量份計，將93份三氧化二鋁、3份碳酸鈣、1.5份高嶺土、1. 6份矽微粉和0. 8 份氧化鉻配料後進行球磨、混料、粉碎至300 400目；(2)將13份石蠟、0.4份油酸加熱至熔化；(3)將步驟(1)中的原料去水後向其中加入步驟( 中的熔化的石蠟和油酸，混合均勻後採用熱壓鑄在0. 5MP、60 70°C條件下成型。(4)排蠟、燒成即得成品。
3. 一種製備權利要求1所述的高溫耐火窯具材料的方法，其特徵在於，包括如下步驟 (1)按配方量取原料，將三氧化二鋁、80目白剛玉、二次熟瓷料、蘇州白泥和二氧化矽三氧化二鋁 80目白剛玉二次熟瓷料蘇州白泥二氧化矽油酸60份 50份 6份 5份 3份 0.5份 5. 6份 1.8份 0. 2 份;石蠟蜂蠟聚丙烯酸銨加熱至160 180°C，烘乾6 8小時，然後自然冷卻至室溫；(2)將步驟(1)中的原料進行球磨混料，粉碎至300 400目；(3)按配方量將油酸、石蠟和蜂蠟混合成蠟液，加熱至100 120°C去除混合物中的水分，然後用150 200目篩網過濾；(4)向容器中加入步驟(3)中10% 20%的過濾後的蠟液，然後加入步驟(1)中 10% 20%的烘乾的原料進行攪拌，邊攪拌邊加入原料和蠟液，加入一半時開始緩慢加入 0. 1 0. 5份聚丙烯酸銨，同時繼續加入剩餘的原料和蠟液，加入完畢後，攪拌10 14小時混合均勻成漿料；(5)將步驟⑷中混合均勻的漿料採用熱壓鑄成型，其中，成型壓力為0.4 0. 6Mpa, 模具溫度為25 30°C，漿料溫度為60 70°C ；(6)採用25 30%Y-A1203與70 75%陶土混合物作為排蠟粉進行排蠟，然後燒結即得成品。
4.根據權利要求3所述的製備高溫耐火窯具材料的方法，其特徵在於所述的排蠟溫度條件控制如下室溫至750°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫，至750°C時保溫1小時；750 920°C範圍以200°C /h速度升溫，至920士20°C範圍內保溫1小時，自然冷卻至室溫後出爐。
5.根據權利要求3所述的製備高溫耐火窯具材料的方法，其特徵在於所述的燒結溫度條件控制如下室溫至900°C，以110 120°C /h的速度勻速升溫；900 1300°C以60°C /h的速度勻速升溫，在1700士20°C溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫後出爐。
全文摘要
本發明公開了一種高溫耐火窯具材料，它包括如下重量份數的組分三氧化二鋁40～80份、80目白剛玉40～60份、二次熟瓷料1～10份、蘇州白泥2～8份、二氧化矽1～4份、油酸0.2～1.0份、石蠟3.2～7.8份、蜂蠟1.2～2.4份、聚丙烯酸銨0.1～0.5份。本發明將二次熟瓷料作為原料，使窯具材料的氣孔更緻密，密度更大，由於二次熟瓷料的耐高溫、耐磨性強，使窯具材料的收縮率顯著降低，抗熱震穩定性強，高溫使用不易爆裂，能負荷1800～2000℃的高溫，使用壽命長，具有高強度、耐火度高和高耐磨等優異的性能；另外，二次熟瓷料為廢料，將其回收利用，不僅節省成本，變費為寶，且減少對環境的汙染。本發明的製備工藝簡單，條件易控制，可以實現工業化大規模生產。
文檔編號C04B35/66GK102491762SQ20111036877
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者張新元, 張祖洪, 龔成 申請人:常熟市創新陶瓷有限公司