立式潔淨燒結製備陶瓷管的工藝方法
2023-05-21 03:00:51
專利名稱：立式潔淨燒結製備陶瓷管的工藝方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷管的燒制方法，具體涉及如氧化鋯陶瓷管、β-氧化鋁電介質陶瓷 管、BCFN透氧膜介質陶瓷管等特種陶瓷管的燒制方法。
背景技術：
隨著技術與經濟的飛速發展，某些特種功能性應用的陶瓷管制品如氧化鋯陶 瓷管、鈉硫電池用氧化鋁電介質陶瓷管、焦爐煤氣副產品氧化重整制氫裝置所需的 BCFN( 一種合成的特種多晶化合物)透氧膜介質陶瓷管等等的市場需求越來越大。這些特種陶瓷管燒結製成的普遍特點，一是要求高溫環境至1600°C左右進行燒 結；二是要求高溫環境氣氛潔淨(如乾淨空氣、富氧空氣或與其基體相適應的特殊氣氛等 等)；三是燒結緻密的溫度帶較窄，如要求溫度範圍在TS士(5 10°C )，TS為燒結溫度的標 準值，超出此溫度範圍可能導致燒結不足或燒結過度；四是採用現有的平躺放置燒結工藝 時，因其縱向與橫向均會收縮，加之自重原因會導致陶瓷管成品彎曲、變扁等致命缺陷。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種在高溫窯爐內燒結製備陶瓷管的工藝方法， 以克服現有技術窯內溫差大、陶瓷管易變形以及難以維持某一特定氣氛等缺陷。為了解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種立式潔淨燒結製備陶瓷 管的工藝方法，將待燒結的陶瓷素坯管直立懸掛在一個管狀的坩堝內，所述坩堝由氧化鎂 耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成，陶瓷素坯管與坩堝的內壁不接觸，將上述坩堝連 同陶瓷素坯管一起置於高溫窯爐中進行燒結，製得所述陶瓷管。優選地，在所述待燒結的陶瓷素坯管上端預製一個直徑大於坩堝內徑的凸頭，陶 瓷素坯管插入坩堝內，所述凸頭座落在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好 出爐後，將所述凸頭去除。優選地，在所述待燒結的陶瓷素坯管上端預製一個直徑大於坩堝內徑的喇叭口， 在坩堝的上沿放置一個套環，所述套環與待燒結的陶瓷素坯管同材質，陶瓷素坯管插入坩 堝內，所述喇叭口與套環相配合，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好出爐後，將所述喇 叭口去除。進一步地，所述喇叭口的開口角度為35°、5°優選地，在所述待燒結的陶瓷素坯管上端同一直線上預設一對沿直徑方向的通 孔，通孔內插入一根由耐火材料製成的棒銷作為吊棒，陶瓷素坯管插入坩堝內，所述吊棒的 兩端搭在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好出爐後，將陶瓷管上端帶有通 孔的一段去除。進一步地，所述坩堝的下端設有堝底，陶瓷素坯管的下端與堝底之間留有空隙，所 述空隙內放置氣氛揮發物質；坩堝上面蓋有一個堝蓋，將陶瓷素坯管完全封閉在坩堝與堝 蓋圍成的空腔中，堝蓋也由氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成。
本發明的有益效果是將陶瓷素坯管直立懸掛在一個氧化鎂耐火材料或重結晶碳 化矽耐火材料坩堝內進行燒結，不會受外力作用而發生橫向類似彎曲、變扁等變形，由於氧 化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料具有很好的導熱性能，在坩堝內部可以營造一個均 溫的燒結環境，有利於保證特種陶瓷管燒結時對溫度範圍的苛刻要求；由於氧化鎂耐火材 料或重結晶碳化矽耐火材料具有高溫化學性能穩定、荷重軟化溫度極高(高於1750°C )、自 身耐火度極高(高於2000°C )、高溫時導熱係數仍較大的優點，能夠發揮其作為支撐管、氣 氛密閉保持管以及作為均溫管的多重優勢與作用。對於燒結時有特定氣氛要求的陶瓷管， 本發明也能以簡單有效的方式實現特定氣氛。實驗證明，本發明不僅能夠燒制出符合要求 的特種陶瓷管，而且成本也較低。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明中陶瓷素坯管一種燒制狀態的示意圖。圖2是本發明中陶瓷素坯管在坩堝內的另一種懸掛方式的示意圖。圖3是本發明中陶瓷素坯管另一種燒制狀態的示意圖。圖4是本發明中一種陶瓷素坯管的形狀示意圖。圖5是與圖4所示陶瓷素坯管相配合的套環的示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明一種立式潔淨燒結製備陶瓷管的工藝方法是，在待燒結的陶 瓷素坯管1的上端預製一個凸頭11 ；然後將待燒結的陶瓷素坯管1插入一個管狀的坩堝2 內，陶瓷素坯管1與坩堝2的內壁不接觸，由於凸頭11的直徑大於坩堝2的內徑，因此凸頭 11就座落在坩堝2的上沿，使陶瓷素坯管1直立懸掛在坩堝2內，坩堝2由氧化鎂耐火材料 或重結晶碳化矽耐火材料製成；將上述坩堝2連同陶瓷素坯管1 一起置於窯底內平面3上， 在高溫窯爐中進行燒結，即可製得陶瓷管。燒好出爐後，將凸頭11鋸掉即可。在上述實施例中，設置一個凸頭11是為了將待燒結的陶瓷素坯管自由地直立懸 掛在坩堝2內。顯然，還可以採用其它方式將陶瓷素坯管懸掛在坩堝2內，比如如圖2所示 的方式，在待燒結的陶瓷素坯管1上端預設一對沿直徑方向的通孔，通孔內插入一根由氧 化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成的棒銷作為吊棒7，然後將陶瓷素坯管1插入 坩堝2內，吊棒7的兩端搭在坩堝2的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好出爐後， 將陶瓷管1上端帶有通孔的一段鋸掉即可。通孔的中心位置以離陶瓷素坯管上端面25 35mm、通孔直徑4 6mm為理想選擇範圍，吊棒7的直徑較通孔直徑小0. 2mm較理想。圖3所示是本發明的另一種實施例，在待燒結的陶瓷素坯管1上端預製一個直徑 大於坩堝內徑的喇叭口 12，在坩堝2的上沿放置一個套環5，套環5與待燒結的陶瓷素坯 管1同材質；坩堝2的下端設有堝底22，陶瓷素坯管1的下端與堝底22之間留有空隙，該 空隙內放置氣氛揮發物質6 ；然後，將陶瓷素坯管1插入坩堝2內，喇叭口 12與套環5相配 合，使陶瓷素坯管1直立懸掛在坩堝2內，坩堝2的上沿處設計有肩沿21 (即上沿口加厚設 計)，坩堝2的上面蓋有一個堝蓋4，將陶瓷素坯管1完全封閉在坩堝2與堝蓋4圍成的空 腔中，堝蓋4也由氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成；然後，放入高溫窯爐中進行燒結，在燒結過程中，氣氛揮發物質6可以在陶瓷素坯管1的周圍營造所需要的特定燒結 氣氛；坩堝2與堝蓋4共同形成一個能產生特定氣氛，且相對密閉的保持此特定氣氛和均溫 的裝置；燒好出爐後，將喇叭口 12去除即可。該實施例具有以下突出的有益效果1、通過同材質的陶瓷素坯套環5懸掛陶瓷素坯管1。利用同種材料在高溫燒結過 程中具有相同的線收縮行為特性，可以有效防止陶瓷素坯管懸掛頭收縮下滑，確保陶瓷素 坯管在整個燒結過程中均處於垂直懸掛狀態，保證其燒結成品的直線度。2、採用管狀的氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料坩堝2。利用氧化鎂耐火 材料或重結晶碳化矽耐火材料高溫化學性能穩定，荷重軟化溫度極高(高於1750°C )，自身 耐火度極高(高於2000°C )，高溫時導熱係數仍較大的優點，能夠發揮其作為支撐管、氣氛 密閉保持管以及作為均溫管的多重優勢與作用。3、採用的管狀坩堝2可以根據待燒結管的長度，由多段帶對應陰陽子口的短管套 疊拼接而成；也可做成多段多腔室，套疊成多腔室的支持管結構，滿足大型窯爐每次燒結多 根陶瓷管的需要，大大提高產能。4、在坩堝2內充填(散放)特定氣氛揮發物質6以產生特定氣氛的方法簡單實用， 可以高效、低成本地滿足特定燒結氣氛要求。5、陶瓷素坯管上端採用喇叭口設計，使陶瓷素坯管在燒結過程中處於自由支撐狀 態，不會因燒結收縮時而導致彎曲、變扁等缺陷。喇叭口 12的開口角度以35°、5°為理 想選擇範圍，如圖4所示，具體依照陶瓷管管徑、管長、材質密度、壁厚(或總體自重)及燒 結收縮率大小等因素調整，套環5的內孔也設置與喇叭口 12相同的開口角度，如圖5所示。
權利要求
1.一種立式潔淨燒結製備陶瓷管的工藝方法，其特徵是將待燒結的陶瓷素坯管直立 懸掛在一個管狀的坩堝內，所述坩堝由氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成，陶 瓷素坯管與坩堝的內壁不接觸，將上述坩堝連同陶瓷素坯管一起置於高溫窯爐中進行燒 結，製得所述陶瓷管。
2.根據權利要求1所述的工藝方法，其特徵是在所述待燒結的陶瓷素坯管上端預製 一個直徑大於坩堝內徑的凸頭，陶瓷素坯管插入坩堝內，所述凸頭座落在坩堝的上沿，使陶 瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好出爐後，將所述凸頭去除。
3.根據權利要求1所述的工藝方法，其特徵是在所述待燒結的陶瓷素坯管上端預製 一個直徑大於坩堝內徑的喇叭口，在坩堝的上沿放置一個套環，所述套環與待燒結的陶瓷 素坯管同材質，陶瓷素坯管插入坩堝內，所述喇叭口與套環相配合，使陶瓷素坯管直立懸掛 在坩堝內，燒好出爐後，將所述喇叭口去除。
4.根據權利要求3所述的工藝方法，其特徵是所述喇叭口的開口角度為35°、5°。
5.根據權利要求1所述的工藝方法，其特徵是在所述待燒結的陶瓷素坯管上端預設 一對沿直徑方向的通孔，通孔內插入一根由耐火材料製成的棒銷作為吊棒，陶瓷素坯管插 入坩堝內，所述吊棒的兩端搭在坩堝的上沿，使陶瓷素坯管直立懸掛在坩堝內，燒好出爐 後，將陶瓷管上端帶有通孔的一段去除。
6.根據權利要求1-5任一項所述的工藝方法，其特徵是所述坩堝的下端設有堝底，陶 瓷素坯管的下端與堝底之間留有空隙，所述空隙內放置氣氛揮發物質；坩堝上面蓋有一個 堝蓋，將陶瓷素坯管完全封閉在坩堝與堝蓋圍成的空腔中，堝蓋也由氧化鎂耐火材料或重 結晶碳化矽耐火材料製成。
全文摘要
本發明公開了一種立式潔淨燒結製備陶瓷管的工藝方法，將待燒結的陶瓷素坯管直立懸掛在一個管狀的坩堝內，所述坩堝由氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料製成，陶瓷素坯管與坩堝的內壁不接觸，將上述坩堝連同陶瓷素坯管一起置於高溫窯爐中進行燒結，製得所述陶瓷管。本發明將陶瓷素坯管直立懸掛在一個氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料坩堝內進行燒結，不會受外力作用而變形，由於氧化鎂耐火材料或重結晶碳化矽耐火材料具有很好的導熱性能，在坩堝內部可以營造一個均溫的燒結環境，有利於保證特種陶瓷管燒結時對溫度範圍的苛刻要求；管狀的坩堝能夠發揮其作為支撐管、氣氛密閉保持管以及作為均溫管的多重優勢與作用。對於燒結時有特定氣氛要求的陶瓷管，本發明也能以簡單有效的方式實現特定氣氛。
文檔編號C04B35/64GK102101777SQ20091020154
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月21日 優先權日2009年12月21日
發明者董劍青 申請人:淮傑電熱科技(上海)有限公司