专利名称：一种用于生产非氧化物复合材料的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及耐火材料生产设备，特别涉及一种用于生产非氧化物复合材料的装置。
背景技术：
随着我国冶金行业的飞速发展，带动了耐火材料的长足进步。非氧化物系复合材料，近年来已成为引人注目的新型耐火材料。以Si3N4、Si2ON2和赛隆等氮化物结合的碳化硅耐火材料由于具有高强度、高热传导率、低热膨胀系数以及良好的抗热震性、抗碱类侵蚀性、抗氧化性、抗一氧化碳侵蚀性、抗高炉渣侵蚀性和高温耐磨性等优点，近年来已被广泛应用于炼铁工业、有色冶金工业、陶瓷工业、电子工业和火力发电工业等部门。在这些新型耐火材料中，氮化硅结合碳化硅材料以其密度大、强度高、热震稳定性好、荷重软化点高、导热性好、电阻值高，并且有优良的抗冰晶石、氟化铝、氟化纳及氟化钙等熔化侵蚀性和抗氧化性等特性，在有色冶金、炼钢轧钢、炼铁、热处理等行业起着越来越不可代替的作用。生产氮化硅结合碳化硅的原理及工艺为:以碳化硅为骨料，添加金属硅粉，并选用合理的颗粒级和成型工艺，制品坯体在氮气气氛中烧成，生产出一种由a -Si3N4,β -Si3N4和少量游离Si和Si2ON2为基质组成的耐火材料。氮化烧成是制造氮化硅结合碳化硅材料的关键步骤，因为所烧成的产品主要用作耐火材料，其在反复加热冷却的条件下使用，氮化硅结合碳化硅材料中的游离Si会使产品产生裂纹，造成断裂，影响其使用寿命，因此必须保证材料在氮气气氛下逐步反应完全，才能使产品中游离Si的含量降至最低。为了保证材料在氮气气氛下逐步反应完全，烧成氮化硅结合碳化硅的窑炉必须具有非常好的密封性，现有技术为了达到烧成所需的密封性要求，各类氮化炉包括电加热的、燃油或燃气加热的，其容量通常设计的比较小，以便克服由于热胀冷缩对密封造成的不良影响。于是大量生产此类产品时就必须修建大量的小氮化炉,产率低下,生产成本高,不适于工业化大规模生产。现有技术中的匣钵是一种在高温下使用的容器，是用来支承、保护陶瓷制品或承烧制品的特殊耐火材料。它的主要作用是(一)防止所承烧制品在烧成过程中，因与燃烧气体和灰尘的接触与侵蚀而造成污染和缺陷；(二)是在窑炉中起承装与支架作用，以提高装窑密度，方便烧窑操作。匣钵一般要求具有以下性能:(一)高耐火性、良好的热稳定性及化学稳定性；
(二)常温和高温强度大，匣钵的作用之一就是承重，其强度必须经受住制品及自身的负荷；
(三)良好的导热性和低蓄热性；(四)外观归整、尺寸精确。
实用新型内容为此，本实用新型的目的在于提出一种适合于工业化生产非氧化物复合材料尤其是碳化硅结合氮化硅材料所用的装置。为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案如下:[0008]一种用于生产非氧化物复合材料的装置，包括窑炉和至少一个可移入或移出窑炉的匣钵，在所述匣钵的匣钵底上设有至少一个氮气入口和一个废气出口，所述氮气入口与氮气输送管连通，所述废气出口与连接到窑外的废气排出管连通。上述用于生产非氧化复合材料的装置，还包括一个用于将所述匣钵移入或移出所述窑炉的传送设备。上述用于生产非氧化复合材料的装置，所述传送设备为窑车。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，至少一个所述匣钵砌筑在所述窑车的窑车台面上。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，在所述窑车台面的中部还设有一个用于把窑内的烟气抽出的抽气口。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，所述匣钵和所述窑车台面之间设有垫砖，相邻垫砖之间设有空隙。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，所述匣钵的匣钵盖由长度与所述匣钵盖宽度相同的η块便于拆卸的盖板砖组成，其中η大于等于I。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，在所述匣钵的四个匣钵墙中的任意一个上或匣钵顶部盖板处开有一个用于装入需要烧成的制品的小门。上述用于生产非氧化物复合材料的装置，匣钵墙的厚度为80 mm 150 mm。上述用于生产非氧化物复合材料的装置,所述匣钵的长度为1500 2500 mm,宽度为500 1500 mm,高度为500 2000 mm。本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点，(I)本实用新型的用于生产非氧化物复合材料的装置的提出，使得非氧化物复合材料尤其是氮化硅结合碳化硅材料在工业上常用的梭式窑、隧道窑等的烧成变成了现实，梭式窑、隧道窑等窑的容积大，一次比氮化炉烧成产品多3倍以上，吨烧成成本1000元左右，从而大大地降低了生产此类产品的成本，提高了此类产品的产量，适于工业化大规模生产；(2)本实用新型的匣钵内氮气入口和废气出口的设计，使得在烧成过程中大量的氮气不断被通入到匣钵内，把匣钵内的有害气体从废气出口赶走，解决了烧成过程中氮气气氛的纯度问题，从而保证了产品的烧成质量；(3)本实用新型的匣钵采用氮化硅结合碳化硅材料的砖砌筑，不仅导热性好，可保证匣钵内的温度均匀，而且氮化硅结合碳化硅材料的砖互相之间烧结性特别好，保证了匣钵的密封性，另外，砖之间的砖缝处用火泥抹住，进一步保证了匣钵的气密性；此外，采用氮化硅结合碳化硅材料的砖还可以延长所述匣钵的使用寿命，所述匣钵可以连续使用20次以上；(4)本实用新型匣钵底下面垫砖及垫砖之间空隙的设计，有助于烧成时高温气体的流通。
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中图1是本实用新型的匣钵及窑车的一个实施方式的结构示意图；图2是本实用新型的匣钵的匣钵底的氮气入口和废气出口的示意图；图3是本实用新型的匣钵下面的垫砖的示意图；[0023]图4是本实用新型的匣钵下面的垫砖与匣钵底的连接示意图；图5是本实用新型的匣钵及窑车的另一个实施方式的结构示意图；图6是本实用新型的匣钵的子母扣的匣钵砖互相连接的结构示意图；图7是本实用新型的在一个窑车上砌筑有两个匣钵的结构示意图。其中1-匣钵；2-窑车台面；3_匣钵盖；4_匣钵底；5_匣钵墙；6_氮气输送管；7-废气排出管；8-窑车；9-垫砖；10-抽气口。
具体实施方式
本实用新型的一种用于生产非氧化物复合材料的装置，包括窑炉、窑车8和砌筑在窑车8上面的至少一个匣钵1，所述窑车8用于将所述匣钵I移入或移出所述窑炉。图1为本实用新型的匣钵I和窑车8的一个实施方式的结构示意图，所述匣钵I砌筑在窑车台面2上，其包括匣钵盖3、匣钵底4和四个匣钵墙5，其中，所述匣钵盖3由长度与所述匣钵盖3宽度相同的五块便于拆卸的盖板砖组成，以下参见图2、图3和图4，在所述匣钵I的匣钵底4上还设有两个氮气入口和一个废气出口，所述两个氮气入口分别与窑车8上的两个氮气输入管6相连通，废气出口与窑车8上的废气排出管7相连通，所述氮气入口用于输入氮气，所述废气出口用于排出匣钵I内产品烧成过程中产生的废气；在所述匣钵I和窑车台面2之间还设有一层垫砖9，垫砖9之间留有空隙，所述垫砖9的设计有助于烧成时高温气体的流通；另外，在所述窑车台面2的中部还设置有一个用于把窑内的废气抽出的抽气口 10。使用本实施例的所述匣钵I时，先将需要烧成的制品从所述匣钵I顶部装入所述匣钵I内，盖上匣钵盖3，然后把碳化硅火泥抹在所述匣钵盖3的砖缝上和所述匣钵盖3与匣钵墙5的接口处，再将砌有所述匣钵I的窑车8推入窑炉中，将所述匣钵底4的氮气入口和废气出口分别与窑车上的氮气输入管6和废气排出管7连接好，即可进行产品烧成，烧完之后，撬开匣钵盖3的盖板砖，从上部将烧成的产品取出即可。图5是本实用新型的匣钵和窑车的另一个实施方式的结构示意图，其结构与图1所示结构的区别仅在于，其匣钵盖3是封闭的，在所述匣钵I的四个匣钵墙5的其中一个上开有一个小门。使用本实施例的所述匣钵I时，把需要烧成的制品装好从小门放入匣钵1，然后用氮化硅结合碳化硅材料砖把所述小门封好，然后在所述匣钵墙5的砖缝上抹上碳化硅火泥，最后将砌有所述匣钵I的窑车8推入窑炉中，将所述匣钵底4的氮气入口和废气出口管道分别与窑车下窑内的氮气输入管6和废气排出管7连接好，即可进行产品烧成，烧完之后敲开小门，从小门出砖即可。当然除了图1和图5所示的可以通过窑车将所述匣钵移入或移出所述窑炉外，还可以用其它传送设备，如通过传送机等。以下通过具体实施例介绍本实用新型的匣钵的制造方法。实施例1第一步:把碳化娃与金属娃按一定比例配比，按照氮化娃结合碳化娃材料的混练工艺进行混料，然后冲压成型为300X100X80_的用于砌筑匣钵墙5的子母扣匣钵砖(参见图6，所述子母扣匣钵砖的子母扣为圆弧形)，500X350X65mm的用于砌筑匣钵盖的盖板砖，所述子母扣匣钵砖和盖板砖烘干后在专门的氮化设备下氮化烧成。烧成后产品的氮化硅含量为35%，碳化硅含量为60%。第二步:砌筑窑车8，窑车台面2尺寸2000X900mm，在窑车8上预埋上三个直径80mm,长度800mm刚玉管道，其中两个为氮气输入管6，一个为废气排出管7，所述刚玉管道外壁用耐火浇注料包裹。第三步:在窑车8上砌筑垫砖9，垫砖9的尺寸200 X 200 X 200mm，并在垫砖9上平铺一层氮化娃结合碳化娃大砖作为匣钵底4,单块大砖尺寸520 X 400 X 80mm。第四步:在所述匣钵底4上砌筑匣钵墙5，匣钵墙5的厚度80mm。匣钵的长度1500mm,宽度500mm,高度为500mm,匣钵砖之间的砖缝用碳化娃火泥抹上,所述碳化娃火泥中碳化硅的含量为50%。第五步:在匣钵底4部再铺一层所述氮化硅结合碳化硅大砖，注意保证氮气入口和废气出口不能被堵住，再用与第四步同样的碳化硅火泥把砖缝全部浇满。第六步:把砌好匣钵I的窑车8推到梭式窑内烘干和预烧，烧成温度为1400°C，烧出后匣钵I即可使用。需要说明的是，在所述匣钵底上再铺一层氮化硅结合碳化硅大砖的作用，其一为了保证所述匣钵I的密封性，其二起到承重作用，以下实施例作用相同，不再赘述。实施例2第一步:把碳化娃与金属娃按一定比例配比，按照氮化娃结合碳化娃材料的混练工艺进行混料，冲压成型为350X230X100mm的用于砌筑匣钵墙5的子母扣匣钵砖，1000 X 350 X 65mm的用于砌筑匣钵盖的盖板砖，烘干后在专门的氮化设备下氮化烧成。烧成后产品的氮化娃含量为23%,碳化娃含量为72%。第二步:砌筑窑车8，窑车台面2尺寸2600 X 2400mm，在窑车8上预埋上6个直径60mm,长度800mm耐热不锈钢管道,其中管道周围用耐火材料包裹做保护。第三步:在窑车8上砌筑垫砖9，垫砖9尺寸450 X 150 X 150mm,并在垫砖9上平铺一层氮化娃结合碳化娃大砖作为匣钵底4,单块大砖尺寸520 X 400 X 80mm。第四步:在所述匣钵底4上砌筑匣钵墙5，匣钵墙5的厚度100mm。匣钵的长度2200mm，宽度1000mm，高度为2000mm，一个窑车上可砌两个匣钵，保证每个匣钵I下面有二个氮气入口和一个废气出口，匣钵砖之间的砖缝用碳化娃火泥抹上，所述碳化娃火泥中碳化娃的含量为60%。第五步:在匣钵底4上再铺一层所述氮化硅结合碳化硅大砖，注意保证氮气入口和废气出口不能被堵住，再用所述碳化硅火泥把砖缝全部浇满。第六步:把砌好匣钵I的窑车8推到梭式窑内烘干和预烧，烧成温度1400°C，烧出后匣钵I即可使用，所述匣钵I的结构示意图见图7。实施例3第一步:把碳化娃与金属娃按一定比例配比，按照氮化娃结合碳化娃材料的混练工艺进行混料，冲压成型为3 5 O X 2 3 O X 15 O mm的用于砌筑匣钵墙的子母扣匣钵砖，1500 X 350 X 70mm的用于砌筑匣钵盖的盖板砖，烘干后在专门的氮化设备下氮化烧成。烧成后产品的氮化娃含量为15%,碳化娃含量为80%。第二步:砌筑窑车8，窑车台面2尺寸3000 X 1900mm，在窑车8上预埋上三个直径60mm,长度800mm耐热不锈钢管道，其中两个为氮气输入管6，一个为废气排出管7，管道周围用耐火材料包裹做保护。第三步:在窑车8上砌筑垫砖9，垫砖9尺寸200 X 200 X 200mm,并在垫砖9上平铺一层氮化娃结合碳化娃大砖作为匣钵底4,单块大砖尺寸520 X 400 X 75mm。第四步:在所述匣钵底4上用第一步制得的子母扣匣钵砖砌筑匣钵墙5，匣钵墙5的厚度150mm。匣钵的长度2500mm,宽度1500mm,高度为1200mm,匣钵砖之间的砖缝用碳化硅火泥抹上，所述碳化硅火泥中碳化硅的含量为70%。在匣钵的一面预留400X600_的小门。第五步:在匣钵底4上再铺一层氮化硅结合碳化硅大砖，用没烧成的也行，注意保证通气管道不能被堵住，再用碳化硅火泥浆把砖缝全部浇满，把盖板砖盖在匣钵I上用火泥封好。第六步:把砌好匣钵I的窑车8推到梭式窑内烘干和预烧，烧成温度1500°C，烧出后匣钵I即可使用。在以上三个实施例中，砌筑匣钵墙所用的子母扣匣钵砖的子母扣也可以为梯形形式。另外砌筑匣钵底的大砖和匣钵盖的盖板砖也可以是子母扣砖。当然本实用新型的匣钵也可以都用平面砖来砌筑，砌筑时注意火泥的饱满即可。需要说明的是在实施例2中公开了在一个窑车上砌筑两个匣钵的技术方案，当然根据实际窑炉及窑车的大小，还可以在一个窑车上砌筑多个匣钵，视实际情况而定。本实用新型的用于生产非氧化物复合材料的装置的提出，使得非氧化物复合材料尤其是氮化硅结合碳化硅材料在工业上常用的梭式窑、隧道窑等的烧成变成了现实，梭式窑、隧道窑等窑的容积大，一次比氮化炉烧成产品多3倍以上，吨烧成成本1000元左右，从而大大地降低了生产此类产品的成本,提高了此类产品的产量,适于工业化大规模生产；本实用新型的匣钵采用氮化娃结合碳化娃材料的砖砌筑,不仅导热性好，可保证匣钵内的温度均匀，而且氮化硅结合碳化硅材料的砖互相之间烧结性特别好，保证了匣钵的密封性，另外，砖之间的砖缝处用火泥抹住，进一步保证了匣钵的气密性。本实用新型的匣钵内氮气入口和废气出口的设计，使得在烧成过程中大量的氮气不断被通入到匣钵内，把匣钵内的有害气体从废气出口赶走，解决了烧成过程中氮气气氛的纯度问题，从而保证了产品的烧成质量。本实用新型匣钵底下面垫砖及垫砖之间空隙的设计，有助于烧成时高温气体的流通。本实用新型的匣钵使用寿命长，可以连续使用20次以上。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
权利要求1.一种用于生产非氧化物复合材料的装置，包括窑炉和至少一个可移入或移出窑炉的匣钵，其特征在于:在所述匣钵的匣钵底上设有至少一个氮气入口和至少一个废气出口，所述氮气入口与氮气输送管连通，所述废气出口与连接到窑炉外的废气排出管连通。
2.根据权利要求1所述的生产非氧化复合材料的装置，其特征在于:还包括一个用于将所述匣钵移入或移出所述窑炉的传送设备。
3.根据权利要求2所述的生产非氧化复合材料的装置，其特征在于:所述传送设备为窑车。
4.根据权利要求3所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:至少一个所述匣钵砌筑在所述窑车的窑车台面上。
5.根据权利要求4所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:在所述窑车台面的中部还设有一个用于把窑内的烟气抽出的抽气口。
6.根据权利要求4所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:所述匣钵和所述窑车台面之间设有垫砖，相邻垫砖之间设有空隙。
7.根据权利要求6所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:所述匣钵的匣钵盖由长度与所述匣钵盖宽度相同的η块便于拆卸的盖板砖组成，其中η大于等于I。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:在所述匣钵的四个匣钵墙中的任意一个上或匣钵顶部盖板处开有一个用于装入需要烧成的制品的小门。
9.根据权利要求8所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:匣钵墙的厚度为80 mm 150 mm。
10.根据权利要求1-7任意一项所述的用于生产非氧化物复合材料的装置，其特征在于:所述匣钵的长度为1500 2500 mm，宽度为500 1500 mm，高度为500 2000 mm0
专利摘要本实用新型公开一种用于生产非氧化物复合材料的装置，包括窑炉和至少一个可移入或移出窑炉的匣钵，在所述匣钵的匣钵底上设有至少一个氮气入口和一个废气出口，所述氮气入口与氮气输送管连通，所述废气出口与连接到窑外的废气排出管连通，氮气入口用于输入氮气，废气出口用于排出产品烧成过程中产生的废气。本实用新型的匣钵内氮气入口和废气出口的设计，使得在烧成过程中大量的氮气不断被通入到匣钵内，把匣钵内的有害气体从废气出口赶走，解决了烧成过程中氮气气氛的纯度问题，从而保证了产品的烧成质量。本实用新型可用于梭式窑、隧道窑等中烧成产品，解决了现有技术中非氧化物复合材料只能在专用的氮化炉中烧成所存在的单个窑炉容量小、产量低的问题，本实用新型尤其适用于烧成氮化硅结合碳化硅等非氧化物复合材料。
文档编号F27B9/30GK202947465SQ20122065486
公开日2013年5月22日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者孟红涛, 辛宇, 王允, 孙荣海, 廖玉超 申请人:濮阳市濮耐功能材料有限公司