大尺寸陶瓷球体埋烧方法与流程

1.本发明涉及陶瓷制品领域，尤其涉及一种大尺寸陶瓷球体的埋烧方法。


背景技术：

2.氧化铝陶瓷球以其密度适中、耐磨损、价格低廉等特点而得到广泛应用。氧化铝陶瓷球是研磨釉料、坯料、化工原料及各种矿粉最理想的高效研磨介质，与天然石球和普通瓷球相比，氧化铝陶瓷球的耐磨性提高20～40倍，研磨效率提高40％～60％。另外，基于氧化铝陶瓷球加工的陶瓷球阀，广泛应用于造纸、医药、煤化工、电力、石油、航天等多个领域。
3.虽然氧化铝陶瓷球体应用广泛，但大尺寸的氧化铝陶瓷球（尤其是球体直径大于200mm的陶瓷球）成型难度大，并且烧成难度更大。烧成难度大的原因是氧化铝陶瓷球是实心球体，为了保证大尺寸陶瓷球成型的稳定性，陶瓷球坯体内会加入较多粘结剂、水和各类无机物，因此在烧成升温的过程中球体内的水分无法及时排出，水分气化容易造成球体开裂，另外大尺寸陶瓷球升温过程中直接和炉体内的火焰接触，球体外部快速升温，内部升温滞后，会出现明显的温差，内外受热不均衡，容易造成球体开裂；目前工业生产中，大尺寸陶瓷球的烧成成品率不足两成，因此有必要完善各项烧成工艺，以提高陶瓷球的烧成成品率。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出一种大尺寸陶瓷球体埋烧方法。
5.本发明的技术方案是：一种大尺寸陶瓷球体埋烧方法，包括以下步骤：第一步，将陶瓷球坯体放置到干燥环境自然阴干，然后放入到烘干箱进行烘干；第二步，事先准备好的刚玉莫来石匣钵，并在其底部铺一层刚玉砂，将烘干的陶瓷球坯体放在匣钵的正中间，继续向匣钵内装入刚玉砂，将陶瓷球坯体埋入到刚玉砂的中心位置；第三步，盖上匣钵盖子，将匣钵放入窑炉，逐步升温，在1650℃进行高温烧成。
6.优选的，所述高温烧结时的升温曲线是：（1）升温阶段：从室温开始加热，在40小时内由室温升温至300℃，在30小时内由300℃升温至600℃，在23小时内由600℃升温至950℃，在950℃保温2小时；继续升温，在10小时内由950℃升温至1250℃，在7小时内由1250℃升温至1500℃，在6小时内由1500℃升温至1650℃，1650℃保温5小时；（2）降温阶段：在10小时内由1650℃降温至1350℃，然后在7小时内由1350℃降温至950℃，在950℃时关火，自然冷却至200℃，200℃时打开窑门，降温至150度时窑门全开，2小时候后拉出窑车自然降至常温。
7.优选的，所述匣钵内部腔体体积大于陶瓷球坯体体积的二倍，匣钵和盖子厚度均为40-50mm。
8.优选的，所述刚玉砂的耐火度≥ 1800℃。
9.优选的，所述匣钵底部刚玉砂的厚度大于陶瓷球坯体直径的三分之一。
10.优选的，所述匣钵的底面垫有200mm厚的刚玉砖垫，并在匣钵四周设有弧形挡火砖。
11.优选的，所述陶瓷球坯体的阴干时间为20-45天，以除去陶瓷球坯体内70-80wt％的水分；烘干箱烘干温度为100℃，烘干时间为48小时。
12.本发明的有益技术效果是：（1）本发明的匣钵内装有刚玉砂，烧成时将陶瓷球埋在刚玉砂的中心位置，窑炉内火焰产生的热量通过匣钵传递给刚玉砂，刚玉砂蓄积的热量在陶瓷球外部形成热场，通过热传导的方式向陶瓷球内传递热量，使陶瓷球受热均匀，并且热量能够以较快的速度传递至陶瓷球中心，使陶瓷球中心的温度能够快速接近外部温度，实现陶瓷球内外温度的快速平衡，不易出现因内外温差过大而出现开裂的情况，大幅度提高大尺寸陶瓷球烧成的成品率，减少损耗，提高大尺寸陶瓷球的产量，满足市场需求。
13.（2）本发明的大尺寸陶瓷球烧成之前先在干燥环境阴干，蒸发掉陶瓷球坯体内部70％-80％的水分，然后以低温烘烤方式进一步烘干陶瓷球坯体内的剩余水分，将初步干燥之后的陶瓷球放入匣钵内烧成，该工艺解决了烧成升温的过程中球体内部大量水分无法及时排出的问题，不会因大量水分气化而造成球体开裂，有利于提高成品率。
14.（3）本发明的大尺寸陶瓷球烧成时采用严格的升温和降温曲线，是根据大尺寸陶瓷球的特点而设计的，防止升温过程中球体升温过快，内外受热不均衡，造成球体开裂，同样降温曲线也是利于球体外部和内部的温度均衡，有利于提高大尺寸陶瓷球的烧成质量。
15.（4）本发明方法制成的陶瓷球体直径大于200mm，可以达到300mm，陶瓷球烧成的成品率在90%以上，处于行业内领先水平。
附图说明
16.图1是本发明的陶瓷球坯体装入在匣钵内的结构示意图；图2是本发明匣钵和陶瓷球坯体的立体结构示意图；图3是本发明匣钵外侧设置挡火砖后的立体结构示意图。
17.图中，11.陶瓷球坯体、12.匣钵、13.盖子、14.刚玉砂、15.弧形挡火砖。
具体实施方式
18.实施例一，参见附图1-3，一种大尺寸陶瓷球体埋烧方法，包括以下步骤：第一步，将陶瓷球坯体放置到干燥环境下自然阴干，阴干陶瓷球坯体内70-80％（wt）的水分，然后放入烘干箱进一步烘干；陶瓷球坯体自然阴干时间为20-45天，可根据季节适当调整；如夏季阴干时间为15-20天，冬季25-45天，春季、秋季20天左右，以能够将陶瓷球内水分阴干掉70-80（wt％）为准；采用烘干箱烘干，是在100℃条件下烘干48小时；这种采用自然阴干和烘干结合的方式，能够较好控制陶瓷球内部水分的流失速度，不会因水分流失过快造成球体出现裂缝，有利于提高成品率。
19.第二步，事先准备好圆筒状的刚玉莫来石匣钵，在其底部铺一层刚玉砂，将烘干的陶瓷球坯体放在匣钵的正中间，继续向匣钵内装入刚玉砂，直至将陶瓷球坯体埋入到刚玉
砂的中心位置；刚玉砂作为蓄积和传递热量的介质，陶瓷球四周的刚玉砂能够均匀向陶瓷球传递热量，使球体受热均匀；第三步，盖上匣钵盖子，将匣钵放入窑炉，逐步升温，在1650℃高温烧成。
20.烧成时严格按以下升温和降温曲线进行：升温阶段，从室温开始加热，在40小时内由室温升温至300℃，在30小时内由300℃升温至600℃，在23小时内由600℃升温至950℃，950℃保温2小时，然后在10小时内由950℃升温至1250℃，继续升温，在7小时内由1250℃升温至1500℃，在6小时内由1500℃升温至1650℃，1650℃保温5小时；降温阶段，在10小时内由1650℃降温至1350℃，在7小时内由1350℃降温至950℃，950℃关火自然冷却至200℃，然后打开窑门10分钟左右，待温度降到150度时窑门全开，适应2小时候后拉出窑车，冷却至便于拿取之后打开匣钵，取出烧成的陶瓷球，100℃以下的陶瓷球能够适应室温，避免温差过大出现开裂。
21.作为优选方案，采用的匣钵内部腔体体积至少是陶瓷球坯体体积的二倍，在陶瓷球和匣钵之间有足够的空间容纳刚玉砂，匣钵和盖子厚度均为40-50mm，该厚度具有足够强度支撑内部的刚玉砂和陶瓷球，并且热量传递均匀。
22.采用的刚玉砂耐火度超过1800℃，刚玉砂型号为100#-120#，这种刚玉砂粒度小，蓄热和热传递效果好，利于传热。
23.匣钵底部铺设的刚玉砂厚度大于陶瓷球坯体直径的三分之一，以便在陶瓷球坯体下部形成足够厚度的刚玉砂。
24.匣钵底面垫有200mm厚的刚玉砖垫，并在匣钵四周围设置弧形挡火砖，弧形挡火砖用于挡住炉体内火焰，避免火焰对匣钵侧壁造成冲击，能够保护匣钵，避免其开裂破损。