專利名稱：一種環形爐用SiSiC 質高溫陶瓷爐底板及其制備方法
—種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板及其制備方法
技術領域：
本發明屬于高溫陶瓷技術領域，具體涉及一種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板及其制備方法。
背景技術：
在冶金及機械制造工廠的環形爐中，爐底板是承載鋼卷和鋼件進行熱加工生產的關鍵結構部件。現有的環形爐底板一般都是采用高溫合金材料制造。長時間在950°C左右甚至超過1000°C的高溫與荷重的工況條件下，制作金屬爐底板的高溫合金材料的耐高溫性能特別是高溫強度和抗蠕變性能難以滿足實際工況的要求，金屬材料的高溫蠕變率大而造成爐底板逐漸彎曲變形，材料的熱膨脹率大而造成爐底板開裂損壞，蠕變及開裂等因素造成高溫合金材料制備的金屬爐底板之使用壽命較低，更重要的是已經變形的爐底板會影響·所承載鋼卷和鋼件的熱處理質量和成品率，降低生產效益。與耐熱鋼相比，高溫陶瓷材料具有高溫強度高、抗蠕變性能好、熱膨脹率小等優點，不僅可以有效提高底板的使用壽命、降低底板使用成本，而且可以保證所承載鋼卷和鋼件的熱處理質量和成品率，提高經濟效益。基于上述情況，本技術團隊分別研發了環形爐用SiC-Si3N4質高溫陶瓷爐底板和SiSiC質高溫陶瓷爐底板。

發明內容本發明的目的是克服現有環形爐金屬爐底板的缺陷，目的是提供一種工藝簡單、使用性能好的環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板的制備技術，用該技術制備的高溫陶瓷爐底板耐高溫、抗蠕變性能好、高溫強度大、抗熱震性好，能夠有效地解決金屬爐底板的耐高溫性能差、材料的高溫蠕變率大而造成爐底板彎曲變形、材料的熱膨脹率大而造成爐底板開裂損壞及使用壽命較低問題。為實現上述目的，本發明提供一種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板的制備方法，采用以下步驟(I)配料以重量份計稱取30 50份SiC大顆粒、15 35份SiC小顆粒、30 45份SiC細粉和f 10份炭粉，然后再加入4、份結合劑，所述結合劑選自酚醛樹脂、硅溶膠或水玻璃；加入混碾機中混合碾制成便于成型的泥料；(2)成型將步驟(I)的泥料裝入模型中進行成型制成爐底板濕坯；(3)干燥將所述濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫32 72h烘干后制成爐底板生坯；(4)滲硅反應燒結將所述生坯置于反應燒結爐中在170(Tl85(TC和真空度小于IOOPa的條件下保溫6 36小時進行高溫滲硅反應燒結制得爐底板毛坯；(5)將毛坯進行機械加工制得環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。在本發明中，所述的SiC大顆粒、SiC小顆粒和SiC細粉的純度為SiC彡92wt%，所述大顆粒的粒度為3mm,小顆粒的粒度小于Imm,細粉的粒度小于O. 074mm。
所述炭粉的純度為C彡90wt%,粒度小于O. 074mm。在本發明中，步驟(2 )的成型方法是搗打成型或振動成型。本發明還涉及上述制備方法得到的環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。下面將更詳細的描述本發明的技術方案。本發明提供一種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板的制備方法，采用以下步驟(I)配料以重量份計稱取30 50份SiC大顆粒、15 35份SiC小顆粒、30 45份SiC細粉和f 10份炭粉，然后再加入4、份結合劑，所述結合劑選自酚醛樹脂、硅溶膠或水玻璃；加入混碾機中混合碾制成便于成型的泥料。在本發明中，所述的SiC大顆粒、SiC小顆粒和SiC細粉的純度為SiC彡92wt%, 所述大顆粒的粒度為f 3mm,小顆粒的粒度小于Imm,細粉的粒度小于O. 074_。所述炭粉的純度為C彡90wt%，粒度小于O. 074mm。在本發明中，酚醛樹脂(phenolic resin，簡稱PF)主要用于生產壓塑粉、層壓塑料；制造清漆或絕緣、耐腐蝕涂料；制造日用品、裝飾品；制造隔首、隔熱材料、人造板、鑄造、耐火材料等，是市場上能夠購買獲得產品。硅溶膠(Silica solution)是一種膠體溶液，無臭、無毒，是二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于娃溶膠中的SiO2含有大量的水及輕基,故娃溶膠也可以表述為SiO2 · ηΗ20。水玻璃是硅酸鈉的水溶液，具有粘結力強、強度較高、耐酸性、耐熱性好、耐堿性等特點。所述混碾機是市場上常見的混合設備，例如國營河南遠大機械制造公司生產銷售的輪式混碾機。(2)成型將步驟(I)的泥料裝入模型中進行成型制成爐底板濕坯；成型方法是搗打成型或振動成型。(3)干燥將所述濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫32 72h烘干后制成爐底板生坯；(4)滲硅反應燒結將所述生坯置于反應燒結爐中在170(Tl85(TC和真空度小于IOOPa的條件下保溫6 36小時進行高溫滲硅反應燒結制得爐底板毛坯；(5)將毛坯進行機械加工制得環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。本發明與現有技術相比具有以下主要優點該制備方法工藝簡單、成本低，所制備的環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板具有耐高溫、抗蠕變性能好、高溫強度大、抗熱震性好等特點，用其取代耐熱鋼質爐底板，能滿足環形爐生產的工況要求，能夠有效地解決金屬爐底板的耐高溫性能差、材料的高溫蠕變率大而造成爐底板彎曲變形、材料的熱膨脹率大而造成爐底板開裂損壞及使用壽命較低問題。
具體實施方式在本發明中如無特殊說明，各組分間均采用重量比。為了更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明作進一步描述，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。
在以下實施例中如無特殊說明，所用原料均符合以下要求SiC大顆粒、SiC小顆粒和SiC細粉的純度為SiC彡92wt%，所述大顆粒的粒度為f 3mm，小顆粒的粒度小于1mm，細粉的粒度小于O. 074mm。炭粉純度為C彡90wt%，粒度小于O. 074mm。實施例I稱取SiC大顆粒30kg、SiC小顆粒20kg、SiC細粉45kg和碳粉10kg，加入4kg酚醛樹脂，在混碾機中混合碾制成泥料。將泥料裝入模具中，采用常規的搗打成型方法成型制得爐底板濕坯。將濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫32h，再在燒結爐中在1700°C和真空度小于30Pa的條件保溫36h制得底板毛坯。將毛坯進行機械加工處理，制得SiSiC質高溫陶瓷爐底板。
實施例2稱取SiC大顆粒50kg、SiC小顆粒15kg、SiC細粉30kg和碳粉5kg，加入6kg酚醛樹脂，在混碾機中混合碾制成泥料。將泥料裝入模具中，采用常規的搗打成型方法成型制得爐底板濕坯。將濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫72h，再在燒結爐中在1850°C和真空度小于SOPa的條件保溫20h制得底板毛坯。將毛坯進行機械加工處理，制得SiSiC質高溫陶瓷爐底板。實施例3稱取SiC大顆粒50kg、SiC小顆粒18kg、SiC細粉25kg和碳粉1kg，加入9kg硅溶膠，在混碾機中混合碾制成泥料。將泥料裝入模具中，采用常規的搗打成型方法成型制得爐底板濕還。將濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫72h，再在燒結爐中在1850 °C和真空度小于20Pa的條件保溫6h制得底板毛坯。將毛坯進行機械加工處理，制得SiSiC質高溫陶瓷爐底板。實施例4稱取SiC大顆粒40kg、SiC小顆粒20kg、SiC細粉35kg和碳粉5kg，加入5kg水玻璃，在混碾機中混合碾制成泥料。將泥料裝入模具中，采用常規的搗打成型方法成型制得爐底板濕還。將濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫50h，再在燒結爐中在1800°C和真空度小于IOOPa的條件保溫12h制得底板毛坯。將毛坯進行機械加工處理，制得SiSiC質高溫陶瓷爐底板。本具體實施方式
工藝簡單、成本低，所制備的環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板具有耐高溫、抗蠕變性能好、高溫強度大、抗熱震性好等特點，用其取代耐熱鋼質爐底板，能滿足環形爐生產的工況要求，能夠有效地解決金屬爐底板的耐高溫性能差、材料的高溫蠕變率大而造成爐底板彎曲變形、材料的熱膨脹率大而造成爐底板開裂損壞及使用壽命較低問題。
權利要求
1.一種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板的制備方法，其特征在于采用以下步驟 (1)配料以重量份計稱取30 50份SiC大顆粒、15 35份SiC小顆粒、30 45份SiC細粉和廣10份炭粉，然后再加入4、份結合劑，所述結合劑選自酚醛樹脂、硅溶膠或水玻璃；加入混碾機中混合碾制成便于成型的泥料； (2)成型將步驟(I)的泥料裝入模型中進行成型制成爐底板濕坯； (3)干燥將所述濕坯裝入烘干爐中經110°C、保溫32 72h烘干后制成爐底板生坯； (4)滲硅反應燒結將所述生坯置于反應燒結爐中在170(Tl850°C和真空度小于IOOPa的條件下保溫6 36小時進行高溫滲硅反應燒結制得爐底板毛坯； (5)將毛坯進行機械加工制得環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的SiC大顆粒、SiC小顆粒和SiC細粉的純度為SiC ^ 92wt%，所述大顆粒的粒度為f 3mm，小顆粒的粒度小于1mm，細粉的粒度小于O. 074mm。
3.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述炭粉的純度為C^ 90%，粒度小于O.074mm。
4.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于所述的成型方法是搗打成型或振動成型。
5.根據權利要求Γ4項中任一項權利要求所述的制備方法得到的環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。
全文摘要
本發明涉及一種環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板的制備方法，取30~50份SiC大顆粒、15~35份SiC小顆粒、30~45份SiC細粉和1~10份炭粉，然后再加入4~9份結合劑混碾成型，然后在烘干爐中經110℃、保溫32~72h烘干，再在燒結爐中在1700~1850℃和真空度小于100Pa的條件下保溫6~36小時，機械加工后制得環形爐用SiSiC質高溫陶瓷爐底板。本發明工藝簡單、成本低，其制品具有耐高溫、抗蠕變性能好、高溫強度大、抗熱震性好的特點。
文檔編號C04B35/66GK102898165SQ201210440060
公開日2013年1月30日 申請日期2012年11月7日 優先權日2012年11月7日
發明者祝洪喜, 汪盛明, 張小東, 駱中漢, 鄧承繼, 彭瑋珂, 程明 申請人:宜昌科博耐火材料有限公司