專利名稱：添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料，特別是涉及一種添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。
技術(shù)背景
目前，耐火材料在材質(zhì)上主要以氧化物材料和碳復合材料為主。以氧化物為主的耐火材料通常脆性較大，難以同時滿足高強度和良好熱震穩(wěn)定性的要求；碳復合耐火材料是在氧化物類耐火材料中引入石墨等炭質(zhì)組分，從而達到改善氧化物類耐火材料脆性的目的。但此類材料存在抗氧化性差、導熱率過高以及使用范圍有限等缺點。在此基礎上，在氧化物體系中引入金屬Al、Si或Si3N4、Sialon等非氧化物相的做法成為耐火材料領(lǐng)域的一個新的研究熱點。
眾多研究表明，氧化物-非氧化物復合材料具有較高的高溫強度和抗氧化性能， 優(yōu)良的抗熱震性、抗侵蝕性能，可望成為高溫工業(yè)關(guān)鍵部位使用的新一代優(yōu)質(zhì)高性能耐火材料。
剛玉質(zhì)預制件通常采用澆注料的辦法預制成形，個別產(chǎn)品需要再經(jīng)高溫燒成。普通剛玉質(zhì)預制件熱態(tài)強度不高、脆性較大，影響其使用效果。因此，開發(fā)性能優(yōu)異的預制件產(chǎn)品，并對產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)可控，是一種有效保證用戶行業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)的途徑，也是耐火材料行業(yè)目前急需解決的問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。利用本發(fā)明技術(shù)方案制備的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其高溫力學性能和熱震穩(wěn)定性均優(yōu)于普通剛玉質(zhì)預制件。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明提供一種添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，所述剛玉質(zhì)預制件是通過以下方法制備而成a、原料組成以重量百分含量表示，所述添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件的原料中含有剛玉80 90%，單質(zhì)硅1 10%，氧化鋁微粉1 8%和結(jié)合劑5 10% ；所述結(jié)合劑為水合氧化鋁和鋁酸鈣水泥的混合物，兩者的重量混合比例為1:0. 5 4 ；b、按照步驟a所述添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件的原料組成稱取各種原料，另外加入分散劑，分散劑的加入量為步驟a中所述原料總重量的0. 1 0. 4%，然后將各種原料和分散劑采用攪拌機干混至均勻，得到干混物料；C、在步驟b得到的干混物料中加入占干混物料總重量5士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動臺上或借助振動棒振動成型，成型后得到預制件；d、將步驟c得到的預制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護1天，然后脫模，脫模后再于室溫 25°C下自然養(yǎng)護1天，將自然養(yǎng)護后的預制件放入烘烤窯中進行烘烤，烘烤溫度為100 150°C，烘烤時間為24 72小時；d烘烤后的預制件放入高溫窯中，在1350 1500°C下高溫燒成，在1350 1500°C溫度下的保溫時間為16 48小時，燒成后停窯，冷卻至室溫，出窯復檢并裝箱，得到產(chǎn)品添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，步驟a中所述剛玉中Al2O3的含量> 95%， 所述剛玉為棕剛玉、電熔白剛玉或燒結(jié)剛玉；所述剛玉是由粒度為8 5mm剛玉15 25%、 5 3mm剛玉10 20%、3 Imm剛玉10 20%、1 0. Imm剛玉15 25%、180目剛玉5 15%和320目剛玉1 10%組成。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，步驟a中所述單質(zhì)硅中Si含量> 98% ； 所述單質(zhì)硅是粒度為150目單質(zhì)硅和200目單質(zhì)硅中的任一種或兩種的混合物；所述150 目單質(zhì)硅和200目單質(zhì)硅兩種混合時的混合重量比例為1:0. 5 3。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，所述氧化鋁微粉中Al2O3含量> 98% ；所述氧化鋁微粉的中位徑D50為1 6 μ m。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，步驟b中所述分散劑為常用無機類分散劑或常用有機類分散劑。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，所述常用無機類分散劑為六偏磷酸鈉、 三聚磷酸鈉或水玻璃。
根據(jù)上述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，所述常用有機類分散劑為聚丙烯酸鈉、 木質(zhì)素磺酸鈣、十二烷基硫酸鈉和聚丙烯酰胺中的任一種。
本發(fā)明的積極有益效果1、本發(fā)明產(chǎn)品是在傳統(tǒng)剛玉質(zhì)預制件的基礎上引入單質(zhì)硅，在氧化氣氛條件下高溫燒成，其中的單質(zhì)硅首先氧化生成高活性的SiO2,這些高活性的SiA又可與體系中的Ai2O3發(fā)生原位反應，生成針柱狀交叉結(jié)構(gòu)的莫來石相，從而起到強化增韌的作用，有助于提高產(chǎn)品的常溫性能、高溫性能和熱震穩(wěn)定性。單質(zhì)硅在氧化氣氛下生成S^2的氧化反應以及原位莫來石反應均伴隨一定的體積膨脹，有利于提高產(chǎn)品在高溫下的體積穩(wěn)定性。
2、本發(fā)明產(chǎn)品解決了普通剛玉質(zhì)預制件高溫力學性能和熱震穩(wěn)定性不好等疑難問題。本發(fā)明產(chǎn)品的技術(shù)性能檢測數(shù)據(jù)詳見表1。
表1本發(fā)明產(chǎn)品的技術(shù)性能檢測數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于，所述剛玉質(zhì)預制件是通過以下方法制備而成a、原料組成以重量百分含量表示，所述添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件的原料中含有剛玉80 90%，單質(zhì)硅1 10%，氧化鋁微粉1 8%和結(jié)合劑5 10% ；所述結(jié)合劑為水合氧化鋁和鋁酸鈣水泥的混合物，兩者的重量混合比例為1:0. 5 4 ；b、按照步驟a所述添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件的原料組成稱取各種原料，另外加入分散劑，分散劑的加入量為步驟a中所述原料總重量的0. 1 0. 4%，然后將各種原料和分散劑采用攪拌機干混至均勻，得到干混物料；C、在步驟b得到的干混物料中加入占干混物料總重量5士洲的水，攪拌均勻，然后注入模具中，在振動臺上或借助振動棒振動成型，成型后得到預制件；d、將步驟c得到的預制件在模中于室溫25°C下養(yǎng)護1天，然后脫模，脫模后再于室溫 25°C下自然養(yǎng)護1天，將自然養(yǎng)護后的預制件放入烘烤窯中進行烘烤，烘烤溫度為100 150°C，烘烤時間為24 72小時；e、將步驟d烘烤后的預制件放入高溫窯中，在1350 1500°C下高溫燒成，在1350 1500°C溫度下的保溫時間為16 48小時，燒成后停窯，冷卻至室溫，出窯復檢并裝箱，得到產(chǎn)品添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于步驟a中所述剛玉中Al2O3的含量>95%，所述剛玉為棕剛玉、電熔白剛玉或燒結(jié)剛玉；所述剛玉是由粒度為 8 5mm剛玉15 25%、5 3mm剛玉10 20%、3 Imm剛玉10 20%、1 0. Imm剛玉 15 25%、180目剛玉5 15%和320目剛玉1 10%組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于步驟a中所述單質(zhì)硅中Si含量> 98% ；所述單質(zhì)硅是粒度為150目單質(zhì)硅和200目單質(zhì)硅中的任一種或兩種的混合物；所述150目單質(zhì)硅和200目單質(zhì)硅兩種混合時的混合重量比例為1:0. 5 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述氧化鋁微粉中Al2O3含量彡98% ；所述氧化鋁微粉的中位徑D50為1 6 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于步驟b中所述分散劑為常用無機類分散劑或常用有機類分散劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述常用無機類分散劑為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉或水玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件，其特征在于所述常用有機類分散劑為聚丙烯酸鈉、木質(zhì)素磺酸鈣、十二烷基硫酸鈉和聚丙烯酰胺中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。本發(fā)明預制件的制備方法為以剛玉、單質(zhì)硅、氧化鋁微粉和結(jié)合劑為基本原料，首先在四種基本原料中加入分散劑，攪拌干混至均勻，然后在所得干混物料中加入水，攪拌均勻，注入模具中振動成型，成型后進行養(yǎng)護，接著放入烘烤窯中進行烘烤，烘烤后的預制件采用高溫窯進行高溫燒成，燒成后冷卻至室溫，得到本發(fā)明產(chǎn)品添加單質(zhì)硅的剛玉質(zhì)預制件。本發(fā)明產(chǎn)品解決了普通剛玉質(zhì)預制件高溫力學性能和熱震穩(wěn)定性不好等疑難問題。本發(fā)明產(chǎn)品其高溫力學性能和熱震穩(wěn)定性均優(yōu)于普通剛玉質(zhì)預制件。
文檔編號C04B35/66GK102503471SQ20111032959
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者張光普, 彭倩, 徐德亭, 李紀偉, 畢振勇, 趙輝 申請人:河南省耕生耐火材料有限公司