专利名称：添加单质硅的刚玉质预制件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种耐火材料，特别是涉及一种添加单质硅的刚玉质预制件。
技术背景
目前，耐火材料在材质上主要以氧化物材料和碳复合材料为主。以氧化物为主的耐火材料通常脆性较大，难以同时满足高强度和良好热震稳定性的要求；碳复合耐火材料是在氧化物类耐火材料中引入石墨等炭质组分，从而达到改善氧化物类耐火材料脆性的目的。但此类材料存在抗氧化性差、导热率过高以及使用范围有限等缺点。在此基础上，在氧化物体系中引入金属Al、Si或Si3N4、Sialon等非氧化物相的做法成为耐火材料领域的一个新的研究热点。
众多研究表明，氧化物-非氧化物复合材料具有较高的高温强度和抗氧化性能， 优良的抗热震性、抗侵蚀性能，可望成为高温工业关键部位使用的新一代优质高性能耐火材料。
刚玉质预制件通常采用浇注料的办法预制成形，个别产品需要再经高温烧成。普通刚玉质预制件热态强度不高、脆性较大，影响其使用效果。因此，开发性能优异的预制件产品，并对产品质量实现可控，是一种有效保证用户行业稳定生产的途径，也是耐火材料行业目前急需解决的问题。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种添加单质硅的刚玉质预制件。利用本发明技术方案制备的添加单质硅的刚玉质预制件，其高温力学性能和热震稳定性均优于普通刚玉质预制件。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为本发明提供一种添加单质硅的刚玉质预制件，所述刚玉质预制件是通过以下方法制备而成a、原料组成以重量百分含量表示，所述添加单质硅的刚玉质预制件的原料中含有刚玉80 90%，单质硅1 10%，氧化铝微粉1 8%和结合剂5 10% ；所述结合剂为水合氧化铝和铝酸钙水泥的混合物，两者的重量混合比例为1:0. 5 4 ；b、按照步骤a所述添加单质硅的刚玉质预制件的原料组成称取各种原料，另外加入分散剂，分散剂的加入量为步骤a中所述原料总重量的0. 1 0. 4%，然后将各种原料和分散剂采用搅拌机干混至均勻，得到干混物料；C、在步骤b得到的干混物料中加入占干混物料总重量5士洲的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；d、将步骤c得到的预制件在模中于室温25°C下养护1天，然后脱模，脱模后再于室温 25°C下自然养护1天，将自然养护后的预制件放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤温度为100 150°C，烘烤时间为24 72小时；d烘烤后的预制件放入高温窑中，在1350 1500°C下高温烧成，在1350 1500°C温度下的保温时间为16 48小时，烧成后停窑，冷却至室温，出窑复检并装箱，得到产品添加单质硅的刚玉质预制件。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，步骤a中所述刚玉中Al2O3的含量> 95%， 所述刚玉为棕刚玉、电熔白刚玉或烧结刚玉；所述刚玉是由粒度为8 5mm刚玉15 25%、 5 3mm刚玉10 20%、3 Imm刚玉10 20%、1 0. Imm刚玉15 25%、180目刚玉5 15%和320目刚玉1 10%组成。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，步骤a中所述单质硅中Si含量> 98% ； 所述单质硅是粒度为150目单质硅和200目单质硅中的任一种或两种的混合物；所述150 目单质硅和200目单质硅两种混合时的混合重量比例为1:0. 5 3。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，所述氧化铝微粉中Al2O3含量> 98% ；所述氧化铝微粉的中位径D50为1 6 μ m。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，步骤b中所述分散剂为常用无机类分散剂或常用有机类分散剂。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，所述常用无机类分散剂为六偏磷酸钠、 三聚磷酸钠或水玻璃。
根据上述的添加单质硅的刚玉质预制件，所述常用有机类分散剂为聚丙烯酸钠、 木质素磺酸钙、十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺中的任一种。
本发明的积极有益效果1、本发明产品是在传统刚玉质预制件的基础上引入单质硅，在氧化气氛条件下高温烧成，其中的单质硅首先氧化生成高活性的SiO2,这些高活性的SiA又可与体系中的Ai2O3发生原位反应，生成针柱状交叉结构的莫来石相，从而起到强化增韧的作用，有助于提高产品的常温性能、高温性能和热震稳定性。单质硅在氧化气氛下生成S^2的氧化反应以及原位莫来石反应均伴随一定的体积膨胀，有利于提高产品在高温下的体积稳定性。
2、本发明产品解决了普通刚玉质预制件高温力学性能和热震稳定性不好等疑难问题。本发明产品的技术性能检测数据详见表1。
表1本发明产品的技术性能检测数据
权利要求
1.一种添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于，所述刚玉质预制件是通过以下方法制备而成a、原料组成以重量百分含量表示，所述添加单质硅的刚玉质预制件的原料中含有刚玉80 90%，单质硅1 10%，氧化铝微粉1 8%和结合剂5 10% ；所述结合剂为水合氧化铝和铝酸钙水泥的混合物，两者的重量混合比例为1:0. 5 4 ；b、按照步骤a所述添加单质硅的刚玉质预制件的原料组成称取各种原料，另外加入分散剂，分散剂的加入量为步骤a中所述原料总重量的0. 1 0. 4%，然后将各种原料和分散剂采用搅拌机干混至均勻，得到干混物料；C、在步骤b得到的干混物料中加入占干混物料总重量5士洲的水，搅拌均勻，然后注入模具中，在振动台上或借助振动棒振动成型，成型后得到预制件；d、将步骤c得到的预制件在模中于室温25°C下养护1天，然后脱模，脱模后再于室温 25°C下自然养护1天，将自然养护后的预制件放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤温度为100 150°C，烘烤时间为24 72小时；e、将步骤d烘烤后的预制件放入高温窑中，在1350 1500°C下高温烧成，在1350 1500°C温度下的保温时间为16 48小时，烧成后停窑，冷却至室温，出窑复检并装箱，得到产品添加单质硅的刚玉质预制件。
2.根据权利要求1所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于步骤a中所述刚玉中Al2O3的含量>95%，所述刚玉为棕刚玉、电熔白刚玉或烧结刚玉；所述刚玉是由粒度为 8 5mm刚玉15 25%、5 3mm刚玉10 20%、3 Imm刚玉10 20%、1 0. Imm刚玉 15 25%、180目刚玉5 15%和320目刚玉1 10%组成。
3.根据权利要求1所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于步骤a中所述单质硅中Si含量> 98% ；所述单质硅是粒度为150目单质硅和200目单质硅中的任一种或两种的混合物；所述150目单质硅和200目单质硅两种混合时的混合重量比例为1:0. 5 3。
4.根据权利要求1所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于所述氧化铝微粉中Al2O3含量彡98% ；所述氧化铝微粉的中位径D50为1 6 μ m。
5.根据权利要求1所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于步骤b中所述分散剂为常用无机类分散剂或常用有机类分散剂。
6.根据权利要求5所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于所述常用无机类分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或水玻璃。
7.根据权利要求1所述的添加单质硅的刚玉质预制件，其特征在于所述常用有机类分散剂为聚丙烯酸钠、木质素磺酸钙、十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺中的任一种。
全文摘要
本发明公开了一种添加单质硅的刚玉质预制件。本发明预制件的制备方法为以刚玉、单质硅、氧化铝微粉和结合剂为基本原料，首先在四种基本原料中加入分散剂，搅拌干混至均匀，然后在所得干混物料中加入水，搅拌均匀，注入模具中振动成型，成型后进行养护，接着放入烘烤窑中进行烘烤，烘烤后的预制件采用高温窑进行高温烧成，烧成后冷却至室温，得到本发明产品添加单质硅的刚玉质预制件。本发明产品解决了普通刚玉质预制件高温力学性能和热震稳定性不好等疑难问题。本发明产品其高温力学性能和热震稳定性均优于普通刚玉质预制件。
文档编号C04B35/66GK102503471SQ20111032959
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者张光普, 彭倩, 徐德亭, 李纪伟, 毕振勇, 赵辉 申请人:河南省耕生耐火材料有限公司