一种高温烧制用匣钵及其制备方法与流程

本发明涉及一种高温烧制用匣钵，具体涉及一种高温烧制用匣钵及其制备方法。

背景技术：

匣钵主要应用于高纯氧化铝高温烧制时，装载高纯氧化铝材料高温烧结(1000℃-1500℃)。现用匣钵主要成分为al2o3为主的莫来石或高铝材质。但是现用匣钵使用寿命低，热震效果差，容易在高温下开裂，造成塞窑现象，破损率高等。

现用匣钵热震性能不理想，主要原因如下：首先，由于氧化铝自身热震效果差的原因，al2o3含量越高热震次数越少，并且烧制高纯氧化铝材料温度一般在最高温1000℃～1500℃，室温到最高温只需6～10h，保温3～8h，从最高温降到室温只需6～9h，升降温速度快，现用的匣钵因抗急冷急热性能差，且高温下容易开裂。其次，现有匣钵的生产中，采用氧化铝作为主要原料以提高产品抗收缩和热震性以及耐温性能，体积密度一般在2.2kg/m³左右，这样长期使用能耗高，能源浪费。第三，现有匣钵多采用吸浆方式成型，由于产品壁与底厚度不一样，且受力不一样，造成整个产品组成不均匀，存在较多的薄弱部位，抗裂性差，且批量生产时产品差异化大，质量不稳定。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种高温烧制用匣钵及其制备方法，所述高温烧制用匣钵热震效果好、成本低，且批量生产时能保持产品的抗裂性、均匀性和质量的稳定性，适于在温差较大环境中使用。

本发明的目的是提供一种高温烧制用匣钵。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵，所述匣钵由以下原料制备，所述原料包括：结合剂或减水剂、氧化铝粉、白高岭土粉、黄高岭土粉、石英粉、白刚玉、石英和电熔莫来石。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵，其中，所述结合剂为糊精，所述白刚玉按粒径不同包括36目的白刚玉、60目的白刚玉、80目的白刚玉和0-1mm的白刚玉。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵，其中，所述石英按粒径不同包括0.5-1mm的石英、0.2-0.5mm的石英和0.1-0.2mm的石英；所述电熔莫来石按粒径不同包括0-0.5mm的电熔莫来石、0.5-1mm的电熔莫来石和1-3mm的电熔莫来石。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵，其中，所述匣钵由以下原料制备，所述原料按重量份包括：结合剂1-15份或减水剂1-8份、氧化铝粉5-25份、白高岭土粉5-30份、黄高岭土粉5-30份、石英粉3-30份、36目的白刚玉1-40份，60目的白刚玉1-40份，80目的白刚玉1-40份、0-1mm的白刚玉1-40份、0.5-1的石英5-40份、0.2-0.5mm石英5-40份、0.1-0.2mm石英1-40份，0-0.5mm的电熔莫来石1-30份、0.5-1mm的电熔莫来石1-30份和1-3mm的电熔莫来石1-30份。

本发明的再一目的是提供上述高温烧制用匣钵的制备方法。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将所有原料进行磁选，检验杂质铁，铁含量达标后方可使用；

(2)将步骤(1)磁选过的氧化铝粉、高岭土粉、粘土粉、白刚玉、石英、莫来石、结合剂或减水剂和水进行混合，混合均匀后形成混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料浇注成型，形成半成品；

(4)将步骤(3)得到的半成品脱模，修坯后烘干；

(5)将步骤(4)烘干后的半成品进行烧制，即得所述高温烧制用匣钵。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，其中，步骤(2)中，所述混合具体为：采用轮碾混料机将磁选过的氧化铝粉、高岭土粉、粘土粉、白刚玉、石英和莫来石进行第一次混合，所述第一次混合的时间为25-30min，所述第一次混合的转速为15转/min，混合均匀；然后加入结合剂或减水剂进行第二次混合，所述第二次混合的时间为30-60min，所述第二次混合的转速为25转/min，混合均匀；最后加入水进行第三次混合，所述第三次混合的时间为1-4小时，所述第三次混合的转速为35转/min。通过三次混合才能将所有原料混合均匀，因原料是分类放入的，刚放入时不均匀，先干料低速混合半小时，然后加入结合剂混合，再加入水混合，通过不同时段采用不同转速可以使物料更均匀。原料的混合对于成品的性能非常关键，混合不均匀直接导致不成型或有裂纹或者成型速度慢，抗震性差等。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，其中，步骤(3)中，所述混合料浇注到具有吸水性的模具中，所述模具包括外套和膜芯，所述混合料浇注到外套和膜芯之间的空间内，待混合料被吸水后将膜芯取出，形成半成品。原料中采用减水剂而不用结合剂时，将混合料浇注到具有吸水性的模具中更易成型。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，其中，步骤(3)中，所述混合料压制到模具中，所述模具包括上模具和下模具，所述混合料压制到上模具和下模具中间，待成型后形成半成品。原料中采用结合剂而不用减水剂时，将混合料压制到模具中更易成型。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，进一步的，所述混合料采用四柱震动液压机压制到模具中，所述模具为合金模具。

所述合金为渗碳钢或渗硼强化钢，所述模具为渗碳钢或渗硼强化钢合金模具。

根据本发明的具体实施方式的高温烧制用匣钵的制备方法，其中，步骤(5)中，所述烧制的温度为1290℃-1500℃，所述烧制的时间为5-10h。

成型大尺寸的匣钵或在原料中黏土和高岭土含量少时加入结合剂，可以起到增加强度的作用。

具有吸水性的模具为石膏模具。石膏模具是以石膏粉和水为原料混合制成的，其中，石膏粉和水的质量比为1:1-1:5。石膏模具具有较强的吸水性，可使产品快速凝结成型，脱模速度大大缩短，1-2h便可脱模，现有生产技术脱模时间为5h左右，比生产技术缩短了2/3的时间，主要用于大型或异性匣钵。

减水剂是一种在维持混凝土坍落度基本不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。

四柱震动液压机成型主要用于同尺寸批量大的产品，由于机器产生震动，会使产品更加均匀，半成品用水少，成型速度快，干燥快。

其中，采用轮碾进行第一次混合、第二次混合和第三次混合，用轮碾混料机可以使混合料更均匀，且可以增加产品的韧性，提高产品热震性能。

本发明中石英作用是：减少产品体积密度，因为石英比重味1.9kg/m³，且可以增加抗热性能，减少能耗。

本发明中电熔莫来石作用：电熔莫来石是高温下融化合成的莫来石，结构更加稳定，且形状为针状，可起到拉结的作用，可以很好的起到抗热震，以及分解应力的作用。

本发明的有益效果为：本发明的高温烧制用匣钵热震效果好、成本低、使用寿命长，且批量生产时能保持产品的抗裂性、均匀性和质量的稳定性，适于在温差较大环境中使用。

本发明的高温烧制用匣钵是在高温烧制过程中生产的，较市面上的预先合成的石英，莫来石，再混合成型的匣钵，生成的成品相更均匀，颜色以及热震稳定性更好，生成的相热膨胀系数小，因而它具有极高的热震稳定性；而且加入了石英，可以提高热震性能。

本发明采用粒径不同的白刚玉、石英和莫来石，能够使成品更加的紧实，因石英的比重为1.9，加入后会降低本发明的高温烧制用匣钵的整体比重，因白刚玉和石英是圆形结构，而电熔莫来石是针状或圆柱形，在组成时会产生一定气泡同样降低体迷。而且，由于采用白刚玉，石英，电熔莫来石，三种均为融化后得到的原料，颗粒表面很光滑，与细粉结合时不会相当紧密的链接在一起，再受到温差冲击时会形成微小裂纹，这样通过裂纹把应力分解掉，使得成品更加紧实。

本发明的高温烧制用匣钵的体积密度为2.6-2.8kg/m³，比现有产品大约轻1/3，使用时更节约能耗；

混合过程中采用了三次混合，先将干粉混合，避免了与水和空气的直接接触和长时间接触，有效保持了原料本身的性质，再加入结合剂或减水剂混合并使之反应，最后加入水成泥状混合，通过混合时间、转速等参数的控制，能够在保证各原料充分均匀混合的同时，最大程度能够保证高温烧制后成品相更均匀，颜色更好；

采用四柱震动液压机成型，会使产品更加均匀，半成品用水少，成型速度快，干燥快；提高产品使用周期，使产品结构更均匀，减少薄弱环节，增加使用寿命，且适合批量生产；

采用轮碾混料机，可使泥料更均匀，且增加产品的韧性，提高产品热震性能，在碾磨过程中有效保留其中的韧性成分，防止在碾磨中遭到破坏，同时，湿碾磨可以使碾磨的粒径达到400目，促进成品更加均匀，细腻，抗震性更好。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面实施例中以1重量份代表1g。

实施例1

本实施例提供一种高温烧制用匣钵，由以下原料制备，结合剂8份或减水剂4.5份、氧化铝粉15份、白高岭土粉17.5份、黄高岭土粉17.5份、石英粉16.5份、36目的白刚玉20.5份，60目的白刚玉20.5份，80目的白刚玉20.5份、0-1mm的白刚玉20.5份、0.5-1的石英22.5份、0.2-0.5mm石英22.5份、0.1-0.2mm石英20.5份，0-0.5mm的电熔莫来石15.5份、0.5-1mm的电熔莫来石15.5份和1-3mm的电熔莫来石15.5份。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将所有原料进行磁选，检验杂质铁，铁含量达标后方可使用；

(2)将步骤(1)磁选过的氧化铝粉、高岭土粉、粘土粉、白刚玉、石英、莫来石、减水剂和水进行混合，混合均匀后形成混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料浇注成型，形成半成品；

(4)将步骤(3)得到的半成品脱模，修坯后烘干；

(5)将步骤(4)烘干后的半成品在1390℃下进行烧制8h，即得所述高温烧制用匣钵。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：结合剂1份、氧化铝粉5份、白高岭土粉30份、黄高岭土粉5份、石英粉30份、36目的白刚玉1份，60目的白刚玉40份，80目的白刚玉40份、0-1mm的白刚玉1份、0.5-1的石英40份、0.2-0.5mm石英5份、0.1-0.2mm石英40份，0-0.5mm的电熔莫来石1份、0.5-1mm的电熔莫来石30份和1-3mm的电熔莫来石1份。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：减水剂8份、氧化铝粉25份、白高岭土粉5份、黄高岭土粉30份、石英粉3份、36目的白刚玉40份，60目的白刚玉1份，80目的白刚玉1份、0-1mm的白刚玉40份、0.5-1的石英5份、0.2-0.5mm石英40份、0.1-0.2mm石英1份，0-0.5mm的电熔莫来石30份、0.5-1mm的电熔莫来石1份和1-3mm的电熔莫来石30份。

实施例4

本实施例提供一种高温烧制用匣钵，由以下原料制备，氧化铝粉5-25份、高岭土粉22.5份、石英粉11.5份、粘土粉12.5份，36目的白刚玉20.5份，60目的白刚玉20.5份，80目的白刚玉20.5份、1-0mm的白刚玉22.5份、1-0.5mm的石英22.5份、0.5-0.2mm的石英22.5份、1-0mm的石英22.5份、3-1mm的石英22.5份，0-0.5mm的电熔莫来石16.5份、1-0.5mm的电熔莫来石16.5份、3-1mm的电熔莫来石16.5份，减水剂5份。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将所有原料进行磁选，检验杂质铁，铁含量达标后方可使用；

(2)将步骤(1)磁选过的氧化铝粉、高岭土粉、粘土粉、白刚玉、石英和莫来石进行第一次混合，混合均匀，然后加入减水剂进行第二次混合，混合均匀后加入水进行第三次混合，混合均匀后形成混合料；

(3)将步骤(2)得到的混合料直接浇注到具有吸水性的模具中，所述模具包括外套和膜芯，所述混合料浇注到外套和膜芯之间的空间内，待混合料被吸水后将膜芯取出，形成半成品；

(4)将步骤(3)得到的半成品脱模，修坯后烘干；

(5)将步骤(4)烘干后的半成品在1290℃-1500℃下进行烧制5-10h，即得所述高温烧制用匣钵。

实施例5

本实施例与实施例4的不同之处在于：氧化铝粉5份、高岭土粉30份、石英粉3份、粘土粉20份，36目的白刚玉1份，60目的白刚玉40份，80目的白刚玉40份、1-0mm的白刚玉40份、1-0.5mm的石英5份、0.5-0.2mm的石英40份、1-0mm的石英5份、3-1mm的石英40份，0-0.5mm的电熔莫来石30份、1-0.5mm的电熔莫来石3份、3-1mm的电熔莫来石30份，减水剂1份。

实施例6

本实施例与实施例4的不同之处在于：氧化铝粉25份、高岭土粉5份、石英粉20份、粘土粉5份，36目的白刚玉40份，60目的白刚玉1份，80目的白刚玉1份、1-0mm的白刚玉5份、1-0.5mm的石英40份、0.5-0.2mm的石英5份、1-0mm的石英40份、3-1mm的石英5份，0-0.5mm的电熔莫来石3份、1-0.5mm的电熔莫来石30份、3-1mm的电熔莫来石3份，减水剂8份。

实施例7

本实施例提供一种高温烧制用匣钵，由以下原料制备，氧化铝粉15份、白高岭土粉17.5份、黄高岭土粉17.5份、石英粉16.5份、粘土粉12.5份，36目的白刚玉20.5份，60目的白刚玉20.5份，80目的白刚玉20.5份、1-0mm的白刚玉20.5份、1-0.5mm的石英22.5份、0.5-0.2mm的石英22.5份、3-1mm的石英10.5份，0-0.5mm的电熔莫来石15.5份、1-0.5mm的电熔莫来石15.5份和结合剂8份。

制备方法，包括以下步骤：

(1)将所有原料进行磁选，检验杂质铁，铁含量达标后方可使用；

(2)将步骤(1)磁选过的氧化铝粉、高岭土粉、粘土粉、白刚玉、石英和莫来石进行第一次混合，混合均匀，然后加入结合剂进行第二次混合，混合均匀后加入水进行第三次混合1-4小时，混合均匀后形成混合料；

(3)采用四柱震动液压机将步骤(2)得到的混合料浇注后压制到模具中，所述模具包括上模具和下模具，所述混合料压制到上模具和下模具中间，待成型后形成半成品；

(4)将步骤(3)得到的半成品脱模，修坯后烘干；

(5)将步骤(4)烘干后的半成品在1290℃-1500℃下进行烧制5-10h，即得所述高温烧制用匣钵。

实施例8

本实施例与实施例7的不同之处在于：氧化铝粉5份、白高岭土粉30份、黄高岭土粉5份、石英粉30份、粘土粉5份，36目的白刚玉40份，60目的白刚玉1份，80目的白刚玉40份、1-0mm的白刚玉1份、1-0.5mm的石英40份、0.5-0.2mm的石英5份、3-1mm的石英20份，0-0.5mm的电熔莫来石1份、1-0.5mm的电熔莫来石30份和结合剂1份。

实施例9

本实施例与实施例7的不同之处在于：氧化铝粉25份、白高岭土粉5份、黄高岭土粉30份、石英粉3份、粘土粉20份，36目的白刚玉1份，60目的白刚玉40份，80目的白刚玉1份、1-0mm的白刚玉40份、1-0.5mm的石英5份、0.5-0.2mm的石英40份、3-1mm的石英1份，0-0.5mm的电熔莫来石30份、1-0.5mm的电熔莫来石1份和结合剂15份。

性能测试

采用本发明实施例7制成的高温烧制用匣钵和市售的莫来石材质匣钵进行性能比较，根据国家检测标准进行检测，测试标准如下：

显气孔率、体密度：gb/t2997—2000

常温抗折强度：gb/t3001—2007

高温抗折强度：gb/t3002—2004

热震：yb/t376.1—1995

蠕变：gb/t5073—2005

测试结果如表1：

表1本发明高温烧制用匣钵与现有的莫来石材质匣钵比较

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。