专利名称：高性能大面积耐火中空棚板窑具及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火棚板窑具，具体是一种高性能大面积耐火中空棚板窑具及 其生产方法。
背景技术：
耐火棚板窑具，一般采用耐火材料经压制成型后再经高温烧制而成。现有的耐火 棚板窑具，由于材料及工艺的关系，通常制成实芯的板块。相对于中空棚板窑具，在单位面 积重量相同的情况下，实芯棚板窑具存在承载能力低及热稳定性差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有实芯棚板窑具的缺点，提供一种高性能大面积耐火中 空棚板窑具及其生产方法。本发明所述的高性能大面积耐火中空棚板窑具，其制备的原辅材料包括骨料 30-80wt%和结合复合基质料20-70 wt%,以骨料和复合基质料的总量100%计，外加晶核 剂5-15wt%，增韧剂1. 0-12wt%,润滑剂0. 1-1. 5 wt%，粘结剂0. 5_5wt%，水为物料总和的 13-20wt%，其中
(A)骨料为主晶相材料，包括:2Mg0· 2A1203 · 5Si02、3Al203 · 2Si02、煅烧高岭土骨料、 Al2O3 · TiO2和Al2O3 · SiO2矿物(包括硅线石、红柱石、蓝晶石三种同质异相的矿物)，其 中，Al2O3 · TiO2骨料占主晶相材料的0-15wt% ；2Mg0 · 2A1203 · 5Si02骨料占主晶相材料的 8-30wt% ；3A1203 · 2Si02骨料占主晶相材料的10-20wt% ；Al2O3 · SiO2骨料占主晶相材料的 5-20wt% ；煅烧高岭土骨料占主晶相材料的40-70wt%，上述骨料的粒径< 0. 71mm ；
(B)复合基质料，包括基质料和调整成分用的耐火粉末，其中，基质料包括氧化镁质 细粉、三氧化二铝微粉、耐火粘土和高岭土，氧化镁质细粉为滑石、蛇纹石、镁质粘土或/ 和绿泥石，占基质料的15-30wt% ；三氧化二铝微粉为氧化铝微粉/和铝矾土，占基质料的 5-30wt% ；耐火粘土为软质粘土或/和硬质粘土，占基质料的20-40wt% ；高岭土为高岭土、高 岭石或/和煅烧高岭土，占基质料的15_50wt%，上述物料的粒度要求通过325目；用于调整 MgO、A1203、SiO2成份的耐火粉末由氧化镁质微粉、SiO2微粉、a_Al203、刚玉微粉组成，其中， 氧化镁质微粉用量为10-30 wt% ；B-Al2O3或/和刚玉微粉用量为10-35wt% ；SiO2微粉用量 为50-65wt% ；以基质料100%计，调整成分用的耐火粉末加入量为基质料的30-50 wt%,
(C)晶核剂为2Mg0· 2A1203 · 5Si02或Li2CO3,，粒度要求通过500目；
(D)增韧剂为&02，粒度要求通过500目；
(E)润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、微晶石蜡或/和煤油；
(F)粘结剂为糊精、桐油、聚乙烯醇、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲 基纤维素或/和亚硫酸纸浆废液。本发明所述一种高性能大面积耐火中空棚板窑具，其形状为含有长、宽和厚的长 方体板材，在宽度方向上均勻设有一排平行于长度方向的通孔，通孔位于厚度方向的中间。
本发明所述制备高性能大面积耐火中空棚板窑具的方法，其工艺包括
(1)配料，同上；
(2)混合配料(A)将基质料和耐火粉末混合，得复合基质料，然后再将增韧剂和晶核 剂加入复合基质料，混合搅拌均勻，得A料；(B)将主晶相材料混合得骨料，然后将润滑剂、 粘结剂和水加入骨料中，混合搅拌均勻，得B料；(C)将A料和B料混合搅拌均勻；
(3)真空练泥，将工艺(2)所述物料在真空练泥搅拌机中搅拌，真空度<0. 095Mpa ；
(4)挤出成型，利用模具及成型挤出机，挤出成型；
(5)干燥，干燥后含水量<1% ；
(6)烧成，产品经干燥后于高温炉中晶化烧成，当温度升至1390°C-1400°C时，保温15 小时。本发明，具有如下积极效果
1、重量减轻约30-50%，板面承受重量大幅度提高。例如，25mm厚的中空棚板单位面积 的重量与16mm厚的普通棚板相当，但板面(单位面积)承载重量却是后者的3倍；38mm厚 的中空棚板单位面积的重量与21mm厚的普通棚板相当，但板面(单位面积)承载重量却是后 者的5倍；46mm厚的中空棚板单位面积的重量与23mm厚的普通棚板相当，但板面(单位面 积)承载重量却是后者的8倍；
2、节能效果十分显著。使用结果表明，在梭式窑中使用中空棚板烧成微晶石材时，燃烧 消耗至少可以减少30%，最多可达到70%左右；
3、高温下不易弯曲。1200mm长的热金宝中空棚板以碳化硅横梁支撑，使用时几乎不会 发生变形，绝对能保证大规格微晶石材的平整度；
4、相同板面的散热面积是普通棚板的2倍以上，因此耐急冷急热性能更好，使用寿命 长，而且可以适应陶瓷产品的快速烧成。
图1为实施例一种高性能大面积耐火中空棚板窑具的结构示意图(横截面视图)， 图2为图1之Q部放大图。图中，a、棚板厚度 b、通孔宽度 C、通孔高度 d、孔距 e、棚板宽度。
具体实施例方式实施例1、一种高性能大面积耐火中空棚板窑具(企业自编型号CMH)。其制备的 原辅材料包括骨料42wt%和复基质料58 wt%,以骨料和复合基质料的总量100%计，外加 晶核剂10wt%，增韧剂5衬％，润滑剂0. 8 wt%，粘结剂2wt%，水为物料总和的18wt%，其中
(1)骨料为主晶相材料，包括MgO·2Α1203 ASiO2骨料(以堇青石矿物加入，加入时要 考虑成分含量，下同)占主晶相材料的10wt% ；3A1203 · 2Si02骨料(以莫来石矿物加入)占主 晶相材料的10wt% ；Al2O3-SiO2骨料(包括硅线石、红柱石、蓝晶石三种同质异相的矿物)占 主晶相材料的20wt% ；煅烧高岭土骨料占主晶相材料的60wt%，上述骨料的粒径彡0. 71mm ；
(2)复合基质料，包括基质料和调整成分用的耐火粉末，其中，基质料包括氧化镁质 细粉、三氧化二铝微粉、耐火粘土和高岭土，氧化镁质细粉选用滑石、蛇纹石、镁质粘土或/ 和绿泥石，占基质料的20wt% ；三氧化二铝微粉选用氧化铝微粉或/和铝矾土，占基质料的8wt% ；耐火粘土选用软质粘土或/和硬质粘土，占基质料的32wt% ；高岭土选用高岭土、高岭 石或/和煅烧高岭土，占基质料的40wt%，上述物料的粒度要求通过325目；用于调整MgO、 A1203、SiO2成份的耐火粉末由氧化镁质微粉、SiO2微粉、a_Al203、刚玉微粉组成，其中，氧化 镁质微粉用量为25 wt% ；a-Al203或/和刚玉微粉用量为15 wt% ；SiO2微粉用量为60 wt% ； 以基质料100%计，调整成分用的耐火粉末加入量为基质料的35wt%，
(3)晶核剂选用2Mg0· 2A1203 · 5Si02或Li2CO3,，粒度要求通过500目；
(4)增韧剂选用&02，粒度要求通过500目；
(5)润滑剂选用硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、微晶石蜡和煤油中的一种；
(6)粘结剂选用糊精、桐油、聚乙烯醇、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基 甲基纤维素和亚硫酸纸浆废液中的一种。实施例2、一种高性能大面积耐火中空棚板窑具(企业自编型号CMA)。其制备的 原辅材料包括骨料45wt%和复基质料55 wt%,以骨料和复合基质料的总量100%计，外加 晶核剂8wt%，增韧剂8衬％，润滑剂0. 8 wt%，粘结剂2. 5wt%，水为物料总和的17wt%，其中
(1)骨料为主晶相材料，包括MgO· 2A1A · 5Si02骨料(以堇青石矿物加入，加入时要 考虑成分含量，下同)占主晶相材料的10wt% ；3A1203 · 2Si02骨料(以莫来石矿物加入)占主 晶相材料的10wt% ；Al2O3-SiO2骨料(包括硅线石、红柱石、蓝晶石三种同质异相的矿物)占 主晶相材料的20wt% ；煅烧高岭土骨料占主晶相材料的60wt%，上述骨料的粒径彡0. 71mm ；
(2)复合基质料，包括基质料和调整成分用的耐火粉末，其中，基质料包括氧化镁质 细粉、三氧化二铝微粉、耐火粘土和高岭土，氧化镁质细粉选用滑石、蛇纹石、镁质粘土或/ 和绿泥石，占基质料的27wt% ；三氧化二铝微粉选用氧化铝微粉或/和铝矾土，占基质料的 30wt% ；耐火粘土选用软质粘土或/和硬质粘土，占基质料的25wt% ；高岭土选用高岭土、 高岭石或/和煅烧高岭土，占基质料的18wt%，上述物料的粒度要求通过325目；用于调整 MgO、A1203、SiO2成份的耐火粉末由氧化镁质微粉、SiO2微粉、a_Al203、刚玉微粉组成，其中， 氧化镁质微粉用量为19 wt%;a-Al203或/和刚玉微粉用量为31 wt%;Si02微粉用量为50 wt% ；以基质料100%计，调整成分用的耐火粉末加入量为基质料的35wt%，
(3)晶核剂选用2Mg0· 2A1203 · 5Si02或Li2CO3,，粒度要求通过500目；
(4)增韧剂选用&02，粒度要求通过500目；
(5)润滑剂选用硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、微晶石蜡和煤油中的一种；
(6)粘结剂选用糊精、桐油、聚乙烯醇、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基 甲基纤维素和亚硫酸纸浆废液中的一种。实施例3、参照图1-2，本实施例所述耐火中空棚板窑具，为含有长、宽e和厚a的 长方体板材，长度为2000mm，宽度为IlOOmm ；在宽度方向上均勻设有一排平行于长度方向 的通孔，通孔位于厚度方向的中间，通孔的宽度为d，通孔的高度为c，孔距为d。可根据客户 要求，生产出各种厚度规格的棚板窑具。例如，当厚度a为25mm时，通孔的宽度b为16mm， 通孔的高度c为12mm，孔距d为IOmm ；当厚度a为38mm时，通孔的宽度b为29. 5mm，通孔 的高度c为21mm，孔距d为IOmm ；当厚度a为46mm时，通孔的宽度b为29. mm,通孔的高度 c为26mm,孑匕距d为1 Imm0实施例4、由实施例1所述的原料制备实施例3所述耐火中空棚板窑具(以厚度a 为38mm为例)的方法，其工艺包括(1)配料按实施例1的方法备料、配料；
(2)混合配料(A)将实施例1所述基质料和耐火粉末混合，得复合基质料，然后再将实 施例1所述增韧剂和晶核剂加入复合基质料，搅拌混合均勻，得A料；(B)将实施例1所述 主晶相材料混合得骨料，然后将实施例1所述润滑剂、粘结剂和水加入骨料中，搅拌混合均 勻，得B料；(C)将A料和B料搅拌混合均勻；
(3)真空练泥，将工艺(2)所述物料在真空练泥搅拌机中搅拌，真空度<0. 095Mpa ；
(4)挤出成型，利用模具及成型挤出机，挤出成型；
(5)干燥，干燥后含水量<1% ；
(6)烧成，产品经干燥后于高温炉中晶化烧成，当温度升至1390°C-1400°C时，保温15 小时。由实施例4制备的耐火中空棚板窑具(企业自编型号CMH)，其主要技术指标如 下
(1)最高工作温度彡1300°C ；
(2)体积密度<1. 90 g/cm3 ；
(3)显气孔率彡28%;
(4)20°C抗折强度彡18 MPa;
(5)1250°C抗折强度彡13 MPa;
(6)20°C时的比热彡 1. 0 kj/kg. K ；
(7)膨胀系数(20°C^lOOO0C )彡 2. 6 10^/Γ1 ；
(8)热震稳定性(1000°C水冷)> 20次；
(9)矿相组成莫来石相(Mullite) 15-25% ；堇青石相(Cordierite) 55-70% ；玻 璃相(Amorphous) 5-10% ；
(10)化学成分=Al2O335-37% ；SiO2 53-56% ；MgO 7. 5-8. 5%。实施例5、由实施例2所述的原料制备实施例3所述耐火中空棚板窑具(以厚度a 为38mm为例)的方法，其工艺包括
(1)配料按实施例2的方法备料、配料；
(2)混合配料(A)将实施例2所述基质料和耐火粉末混合，得复合基质料，然后再将实 施例2所述增韧剂和晶核剂加入复合基质料，搅拌混合均勻，得A料；(B)将实施例2所述 主晶相材料混合得骨料，然后将实施例2所述润滑剂、粘结剂和水加入骨料中，搅拌混合均 勻，得B料；(C)将A料和B料搅拌混合均勻；
(3)真空练泥，将工艺(2)所述物料在真空练泥搅拌机中搅拌，真空度<0. 095Mpa ；
(4)挤出成型，利用模具及成型挤出机，挤出成型；
(5)干燥，干燥后含水量<1% ；
(6)烧成，产品经干燥后于高温炉中晶化烧成，当温度升至1390°C-1400°C时，保温15 小时。由实施例5制备的耐火中空棚板窑具(企业自编型号CMA)，其主要技术指标如 下
(1)最高工作温度彡13500C；
(2)体积密度<2.00 g/cm3 ；(3)显气孔率<26% ；
(4)20°C抗折强度彡17MPa ；
(5)1250°C抗折强度彡16 MPa ；
(6)20°C时的比热彡 1. 1 kj/kg. K ；
(7)膨胀系数(200C 1000°C )彡 3. 1 ΙΟ^/Γ1 ；
(8)热震稳定性(1000°C水冷)>20次；
(9)矿相组成莫来石相(Mullite):40-45%;堇青石相(Cordierite) :40_45% ；玻璃相 (Amorphous) 10-20% ；
(10)化学成分=Al2O343-46% ；SiO2 43-46% ；MgO 6. 0-7. 3%。
权利要求
一种高性能大面积耐火中空棚板窑具，其制备的原辅材料包括骨料30 80wt%和复合基质料20 70 wt%，以骨料和复合基质料的总量100%计，外加晶核剂5 15wt%，增韧剂1.0 12wt%，润滑剂0.1 1.5 wt%，粘结剂0.5 5wt%，水为物料总和的13 20wt%，其中 (A)骨料为主晶相材料，包括2MgO·2Al2O3·5SiO2、3Al2O3·2SiO2、煅烧高岭土骨料、Al2O3·TiO2和Al2O3·SiO2矿物，其中，Al2O3·TiO2骨料占主晶相材料的0 15wt%；2MgO·2Al2O3·5SiO2骨料占主晶相材料的8 30wt%；3Al2O3·2SiO2骨料占主晶相材料的10 20wt%；Al2O3·SiO2骨料占主晶相材料的5 20wt%；煅烧高岭土骨料占主晶相材料的40 70wt%,上述骨料的粒径≤0.71mm；(B)复合基质料，包括基质料和调整成分用的耐火粉末，其中，基质料包括氧化镁质细粉、三氧化二铝微粉、耐火粘土和高岭土，氧化镁质细粉为滑石、蛇纹石、镁质粘土或/和绿泥石，占基质料的15 30wt%；三氧化二铝微粉为氧化铝微粉/和铝矾土，占基质料的5 30wt%；耐火粘土为软质粘土或/和硬质粘土，占基质料的20 40wt%；高岭土为高岭土、高岭石或/和煅烧高岭土，占基质料的15 50wt%，上述物料的粒度要求通过325目；用于调整MgO、Al2O3、SiO2成份的耐火粉末由氧化镁质微粉、SiO2微粉、a Al2O3、刚玉微粉组成，其中，氧化镁质微粉用量为10 30 wt%；a Al2O3或/和刚玉微粉用量为10 35wt%；SiO2微粉用量为 50 65wt%；以基质料100%计，调整成分用的耐火粉末加入量为基质料的30 50wt%，(C)晶核剂为2MgO·2Al2O3·5SiO2或Li2CO3，，粒度要求通过500目；(D)增韧剂为ZrO2，粒度要求通过500目；(E)润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、微晶石蜡或/和煤油；(F)粘结剂为糊精、桐油、聚乙烯醇、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲基纤维素或/和亚硫酸纸浆废液。
2.根据权利要求1所述的高性能大面积耐火中空棚板窑具，其特征在于所述棚板窑 具为含有长、宽和厚的长方体板材，在宽度方向上均勻设有一排平行于长度方向的通孔，通 孔位于厚度方向的中间。
3.根据权利要求2所述的高性能大面积耐火中空棚板窑具，其特征在于所述棚板窑 具的长度彡2000mm，宽度彡IlOOmm ；厚度(a)为25mm，通孔的宽度(b)为16mm，通孔的高度 (c)为12mm，孔距(d)为10讓。
4.根据权利要求2所述的高性能大面积耐火中空棚板窑具，其特征在于所述棚板窑 具的长度彡2000mm，宽度彡IlOOmm ；厚度(a)为38mm，通孔的宽度(b)为29. 5mm，通孔的高 度(c)为21mm，孔距(d)为10_。
5.根据权利要求2所述的高性能大面积耐火中空棚板窑具，其特征在于所述棚板窑 具的长度彡2000mm,宽度彡IlOOmm ；厚度(a)为46mm，通孔的宽度(b)为29. 5mm,通孔的高 度(c)为26mm，孔距(d)为11_。
6.一种高性能大面积耐火中空棚板窑具的制备方法，其工艺包括(1)配料原料包括骨料30-80wt%和结合复合基质料20-70 wt%,以骨料和复合基质 料的总量100%计，外加晶核剂5-15wt%，增韧剂1. 0-12衬％，润滑剂0. 1-1. 5 wt%，粘结剂 0. 5-5wt%，水为物料总和的13-20wt%，其中(A)骨料为主晶相材料，包括:2Mg0 · 2A1203 · 5Si02、3Al203 · 2Si02、煅烧高岭土骨 料、Al2O3 · TiO2和Al2O3 · SiO2矿物，其中，Al2O3 · TiO2骨料占主晶相材料的0_15wt% ；2Mg0 · 2A1203 · 5Si02骨料占主晶相材料的8-30wt% ；3A1203 · 2Si02骨料占主晶相材料的 10-20wt% ；Al2O3 · SiO2骨料占主晶相材料的5-20wt% ；煅烧高岭土骨料占主晶相材料的 40-70wt%,上述骨料的粒径< 0. 71mm ；(B)复合基质料，包括基质料和调整成分用的耐火粉末，其中，基质料包括氧化镁质 细粉、三氧化二铝微粉、耐火粘土和高岭土，氧化镁质细粉为滑石、蛇纹石、镁质粘土或/ 和绿泥石，占基质料的15-30wt% ；三氧化二铝微粉为氧化铝微粉/和铝矾土，占基质料的 5-30wt% ；耐火粘土为软质粘土或/和硬质粘土，占基质料的20-40wt% ；高岭土为高岭土、高 岭石或/和煅烧高岭土，占基质料的15_50wt%，上述物料的粒度要求通过325目；用于调整 MgO、A1203、SiO2成份的耐火粉末由氧化镁质微粉、SiO2微粉、a_Al203、刚玉微粉组成，其中， 氧化镁质微粉用量为10-30 wt% ；B-Al2O3或/和刚玉微粉用量为10-35wt% ；SiO2微粉用量 为50-65wt% ；以基质料100%计，调整成分用的耐火粉末加入量为基质料的30-50wt%，(C)晶核剂为2Mg0· 2A1203 · 5Si02或Li2CO3,，粒度要求通过500目；(D)增韧剂为&02，粒度要求通过500目；(E)润滑剂为硬脂酸、硬脂酸金属盐、石蜡、微晶石蜡或/和煤油；(F)粘结剂为糊精、桐油、聚乙烯醇、甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、羟丙基甲 基纤维素或/和亚硫酸纸浆废液；(2)混合配料(A)将基质料和耐火粉末混合，得复合基质料，然后再将增韧剂和晶核 剂加入复合基质料，搅拌混合均勻，得A料；(B)将主晶相材料混合得骨料，然后将润滑剂、 粘结剂和水加入骨料中，搅拌混合均勻，得B料；(C)将A料和B料搅拌混合均勻；(3)真空练泥，将工艺(2)所述物料在真空练泥搅拌机中搅拌，真空度<0. 095Mpa ；(4)挤出成型，利用模具及成型挤出机，挤出成型；(5)干燥，干燥后含水量<1% ；(6)烧成，产品经干燥后于高温炉中晶化烧成，当温度升至1390°C-1400°C时，保温15 小时。
全文摘要
本发明涉及一种高性能大面积耐火中空棚板窑具及其生产方法。包括骨料30-80wt%和复合基质料20-70wt%，以骨料和复合基质料的总量100%计，外加晶核剂5-15wt%，增韧剂1.0-12wt%，润滑剂0.1-1.5wt%，粘结剂0.5-5wt%，水为物料总和的13-20wt%，所述棚板窑具为含有长、宽和厚的长方体板材，在宽度方向上均匀设有一排平行于长度方向的通孔，通孔位于厚度方向的中间。具有重量轻，板面承受重量提高，节能效果显著，高温下不易弯曲，耐急冷急热性能好，使用寿命长等特点，可以适应陶瓷产品的快速烧成。
文档编号C04B35/66GK101955366SQ201010518358
公开日2011年1月26日 申请日期2010年10月26日 优先权日2010年10月26日
发明者陈皇忠 申请人:揭东县热金宝新材料科技有限公司;广东热金宝特种耐火材料实业有限公司;陈皇忠