节能窑具及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种节能窑具及其制备方法，节能窑具使用的材料的组分及各组分重量百分比如下：SiSiC：85％‑98％；Al2TiO5：0.15％～10％；B4C：0.1％～3％；Si2ON2或Si3N4：0.1％～3％；粘合剂：0.13％～3.5％；余量为水，总计100％；其中，所述SiSiC是粒度为5～95目的颗粒和粒度为130～380目的细粉的混合物；所述Si2ON2或Si3N4以及Al2TiO5是粒度小于9μm的微粉。本发明专利技术能够解决现有技术中氮化硅结合碳化硅和重结晶碳化硅制品生产技术较复杂，设备要求高，投资大，生产成本昂贵，在市场推广过程中受到限制等问题，本发明专利技术制备的节能窑具耐高温、节能(节省天然气)、体积小、变形小、重量轻、强度高、抗氧化能力强、外形规整，使用寿命显著提高。

Energy saving kiln furniture and preparation method thereof

The invention discloses an energy-saving kiln furniture and its preparation method. The components and weight percentage of each component used in energy-saving kiln furniture are as follows: SiSiSiC: 85%98%; Al2TiO5: 0.15%~10%; B4C: 0.1%~3%; Si2ON2 or Si3N4: 0.1%~3%; adhesive: 0.13%~3.5%; surplus is water, totally 100%; Among them, the SiSiSiC is a mixture of 5-95 mesh particles and 130-380 mesh fine powder, and the Si2ON2 or Si3N4 and Al2TiO5 are fine powder with a particle size of less than 9 micron. The invention can solve the problems of complicated production technology of silicon nitride-bonded silicon carbide and recrystallized silicon carbide products in the prior art, high equipment requirements, large investment, high production cost, limited in the process of market promotion, etc. The energy-saving kiln furniture prepared by the invention has high temperature resistance, energy saving (saving natural gas), small volume and small deformation. It has the advantages of light weight, high strength, strong anti-oxidation ability, regular shape and remarkable service life.

【技术实现步骤摘要】
节能窑具及其制备方法
本专利技术涉及一种节能窑具及其制备方法，属于耐火材料

技术介绍
目前，我国陶瓷行业的窑具生产具有悠久的历史，作用在陶瓷产品烧成工序中用于支撑、保护被烧制产品的耐火材料制品，其性能质量的好坏直接关系到要烧制的陶瓷产品，而且对烧制成本也有较大影响，因此窑具的质量至关重要。窑具是烧成工序中用于支撑、保护产品的异型耐火材料，对制品的质量和能耗有极其重要的影响。相应现有的窑具由于热震稳定性差，体积不稳定，使用寿命短，使用效果差，一般经过2000次窑炉循环使用后就开裂损坏，致使瓷器出现变形、落渣等问题。我国作为陶瓷制品的生产大国，目前由于窑具的使用性能较低，已严重制约了我国陶瓷业的发展。目前的窑具材料主要有碳化硅、堇青石、堇青石莫来石、莫来石、莫来石刚玉、熔融石英、钛酸铝、钛酸铝莫来石等材质，其中以碳化硅质和堇青石质窑具的研究和使用最为广泛。按照使用温度分类，熔融石英、堇青石、堇青石莫来石、重结晶碳化硅(横梁)可作为低(小于1200℃)窑具材质；重结晶碳化硅(横梁棚板)、钛酸铝、莫来石刚玉等可作为中(1200至1400℃)窑具材质；重结晶碳化硅、刚玉、氧化锆、尖晶石等可作为高温(1400至1700℃)窑具材质。碳化硅具有高温稳定性、高机械强度和导热性、较小的热膨胀系数，使得它具有极好的高温强度和抗热震性，碳化硅是理想的高温结构材料。用它制作陶瓷制品的烧成窑具，几乎不出现变形、开裂和掉屑现象。但由于碳化硅是共价键结合的化合物，很难单纯采用常压烧结的方法来制取高致密材料，必须采用一些特殊工艺手段或者依靠第二相物质促进其烧结。碳化硅窑具根据粘合剂的不同，有不同的分类，其中包括：粘土结合、氧化物结合、氮化硅结合和重结晶。对于粘土结合碳化硅窑具，这种窑具生产工艺简单，价格也是各种碳化硅窑具中最低的，许多日用陶瓷厂和电瓷厂所使用的碳化硅棚板、匣钵和垫板就是这类材料。由于粘土在烧结时生成少量液相，材料的机械强度随温度升高而降低。因此，粘土结合的碳化硅窑具使用寿命和使用温度都受到限制。对于氮化硅结合碳化硅和重结晶碳化硅制品虽具有优异的性能，但其生产技术较复杂，设备要求高，投资大，生产成本昂贵，在市场推广过程中受到了限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种节能窑具，它能够解决现有技术中氮化硅结合碳化硅和重结晶碳化硅制品生产技术较复杂，设备要求高，投资大，生产成本昂贵，在市场推广过程中受到限制等问题，本专利技术制备的节能窑具耐高温、节能(节省天然气)、体积小、变形小、重量轻、强度高、抗氧化能力强、外形规整，使用寿命显著提高。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种节能窑具，它使用的材料的组分及各组分重量百分比如下：SiSiC：85％-98％；Al2TiO5：0.15％～10％；B4C：0.1％～3％；Si2ON2或Si3N4：0.1％～3％；粘合剂：0.13％～3.5％；余量为水，总计100％；其中，所述SiSiC是粒度为5～95目的颗粒和粒度为130～380目的细粉的混合物；所述Si2ON2或Si3N4以及Al2TiO5是粒度小于9μm的微粉。进一步，所述粘合剂为甲基纤维素或聚乙烯醇PVA或糊精。本专利技术还提供了一种节能窑具的制备方法，方法包含的步骤中具有：1)混料：按照节能窑具使用的材料的各组分和各组分重量百分比备料，将除粘合剂外的各组分放入混料机中均匀搅拌一段时间，再在混料机中放入相应重量百分比的粘合剂后搅拌，形成混合料；2)困料：将混合料密封处理后，静置24小时～48小时后形成坯料；3)挤出成型：将备好的坯料加入到挤压机的料斗中进行加热，加热后的坯料输送到相应的窑具模具中成型；4)翻坯：将成型后的坯料选择相应产品的角铝进行翻坯；5)烘干：翻坯后的坯料烘干至含水量小于1％；6)烧成：在温度环境下烧结成型，得到所需的节能窑具。进一步，在步骤1)中，将除粘合剂外的各组分放入混料机中均匀搅拌45分钟，再在混料机中放入相应重量百分比的粘合剂后搅拌30分钟，形成混合料。进一步，在步骤3)中，挤压机的料筒外面有加热器，通过热传导将加热器产生的热量传给料筒内的物料，温度上升，达到熔融温度，机器运转，料筒内的螺杆转动，将物料向前输送，物料在运动过程中与料筒、螺杆以及物料与物料之间相互摩擦、剪切，产生热，并与热传导共同作用使加入的物料不断熔融，熔融的物料被连续、稳定地输送到相应的窑具模具中成型。进一步，在步骤3)中，成型时对窑具模具进行双面振动加压，极振力为220-380kN，振动时间为1-22秒。进一步，在步骤4)中，根据不同节能窑具的截面积大小选择纸张和翻坯次数及方法。进一步，在步骤5)中，翻坯后的坯料依次经过40℃-60℃、60℃-90℃、90℃-120℃的烘干温度条件下，烘干至含水量小于1％。进一步，在步骤6)中，烧结成型的温度环境为1380℃～1750℃。进一步，制备方法还包括步骤7)，所述步骤7)为烧成的节能窑具按技术要求进行检测，包装后即为成品。采用了上述技术方案后，专利技术将原料通过组分配比设计的控制和高温原位反应烧结制备得到节能窑具，制备得到的节能窑具兼具Al2TiO5具有的低热膨胀系数、抗氧化性能，具备Si2ON2(或Si3N4)具有的高强度、抗高温、抗烟气氧化腐蚀等性能，以及SiSiC具有的高热震稳定性等性能，SiSiC颗粒在材料中起到骨架的作用，使得SiC-Si2ON2或Si3N4-Al2TiO5的节能窑具耐高温、节能(节省天然气)、体积小、变形小、重量轻、强度高、抗氧化能力强、外形规整、使用寿命显著提高。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例，对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一一种节能窑具，它使用的材料的组分及各组分重量百分比如下：SiSiC：90％；Al2TiO5：2％；B4C：0.1％；Si2ON2：3％；粘合剂：0.2％；余量为水，总计100％；其中，所述SiSiC是粒度为20目的颗粒和粒度为200目的细粉的混合物；所述Si2ON2以及Al2TiO5是粒度为7μm的微粉。所述粘合剂为糊精。该节能窑具的制备方法包含的步骤中具有：1)混料：按照节能窑具使用的材料的各组分和各组分重量百分比备料，将除粘合剂外的各组分放入混料机中均匀搅拌一段时间，再在混料机中放入相应重量百分比的粘合剂后搅拌，形成混合料；2)困料：将混合料密封处理后，静置30小时后形成坯料；其中，可以采用薄膜进行密封处理，保持水分不流失；3)挤出成型：将备好的坯料加入到挤压机的料斗中进行加热，加热后的坯料输送到相应的窑具模具中成型；4)翻坯：将成型后的坯料选择相应产品的角铝进行翻坯；5)烘干：翻坯后的坯料烘干至含水量小于1％；6)烧成：在温度环境下烧结成型，得到所需的节能窑具。在步骤1)中，将除粘合剂外的各组分放入混料机中均匀搅拌45分钟，再在混料机中放入相应重量百分比的粘合剂后搅拌30分钟，形成混合料。在步骤3)中，挤压机的料筒外面有加热器，通过热传导将加热器产生的热量传给料筒内的物料，温度上升，达到熔融温度，机器运转，料筒内的螺杆转动，将物料向前输送，物料在运动过程中与料筒、螺杆以及物料与物料之间相互摩擦、剪切，产生热，并与热传导共同作用使加入的物料不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种节能窑具，其特征在于它使用的材料的组分及各组分重量百分比如下：SiSiC：85％‑98％；Al2TiO5：0.15％～10％；B4C：0.1％～3％；Si2ON2或Si3N4：0.1％～3％；粘合剂：0.13％～3.5％；余量为水，总计100％；其中，所述SiSiC是粒度为5～95目的颗粒和粒度为130～380目的细粉的混合物；所述Si2ON2或Si3N4以及Al2TiO5是粒度小于9μm的微粉。

【技术特征摘要】
1.一种节能窑具，其特征在于它使用的材料的组分及各组分重量百分比如下：SiSiC：85％-98％；Al2TiO5：0.15％～10％；B4C：0.1％～3％；Si2ON2或Si3N4：0.1％～3％；粘合剂：0.13％～3.5％；余量为水，总计100％；其中，所述SiSiC是粒度为5～95目的颗粒和粒度为130～380目的细粉的混合物；所述Si2ON2或Si3N4以及Al2TiO5是粒度小于9μm的微粉。2.根据权利要求1所述的节能窑具，其特征在于：所述粘合剂为甲基纤维素或聚乙烯醇PVA或糊精。3.一种如权利要求1或2所述的节能窑具的制备方法，其特征在于方法包含的步骤中具有：1)混料：按照节能窑具使用的材料的各组分和各组分重量百分比备料，将除粘合剂外的各组分放入混料机中均匀搅拌一段时间，再在混料机中放入相应重量百分比的粘合剂后搅拌，形成混合料；2)困料：将混合料密封处理后，静置24小时～48小时后形成坯料；3)挤出成型：将备好的坯料加入到挤压机的料斗中进行加热，加热后的坯料输送到相应的窑具模具中成型；4)翻坯：将成型后的坯料选择相应产品的角铝进行翻坯；5)烘干：翻坯后的坯料烘干至含水量小于1％；6)烧成：在温度环境下烧结成型，得到所需的节能窑具。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，将除粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟启龙，钟航宇，方梅，
申请(专利权)人：湖南仁龙特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43