[发明专利]刚玉炉衬复合材料及其等静压成型制备方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种中频感应炉炉衬，特别是涉及一种刚玉炉衬复合材料及其等静压成型制备方法。

二、背景技术：

中频感应炉炉衬，具有很高的抗热震、抗氧化、耐高温、长寿命等性能，其材质为刚玉结合碳化硅质。长期以来，该产品成型工艺一直靠浇注或热压铸成型，由于产品体积较大，操作时需要多人进行，属于纯手工作业，生产成本较高，劳动强度大，成品率较低，很难形成批量化生产。

申请号为200910106010.2的申请公开了一种用于制备炉衬的复合材料及制备炉衬的方法，复合材料主要由棕刚玉砂、高铝水泥、纳米碳化硅和水组成；其中80目的棕刚玉8-12％、36目的棕刚玉13-17％、16目的棕刚玉12-20％、高铝水泥13-21％、纳米碳化硅1-8％、水23-31％。其制备炉衬的步骤是：将原料混合均匀，浇注，水养，烘烤。该方法制备的炉衬耐热震性能、高温性能及热稳定性能均不稳定，成品率较低。因此，通过技术创新来提高刚玉炉衬产品的性能质量很有必要。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题：提供一种密度高、热稳定好、产品一致性好的刚玉炉衬复合材料；

还提供了利用等静压成型、高温烧结制备刚玉炉衬复合材料的方法。

本发明的技术方案：

一种刚玉炉衬复合材料，由下述重量百分比含量的原料组成：

氧化铝造粒粉    粒度3-5微米    35-40％

绿碳化硅        粒度180微米    8-12％

绿碳化硅  粒度150微米    10-14％

白刚玉    粒度180微米    15-20％

白刚玉    粒度150微米    15-20％

上述原料总重为100％，外加占上述原料总重5-6％的粘结剂。

所述氧化铝造粒粉中氧化铝含量为95％。

所述粘结剂为浓度6％的聚乙烯醇溶液。

所述的刚玉炉衬复合材料的等静压成型制备方法，包括以下步骤，

(1)混料按配方称取原料，向球磨机加入除粘结剂以外的原料磨粉混合1-2h，出磨后加入粘结剂进行湿混1-1.5h，出料装入密封容器进行陈腐2-4h，备用；

(2)成型将模具置于震动台上震动装料，直至装满，将模具吊入等静压缸内开始加压，逐渐加压至120MPa，然后逐渐减压，压制成毛坯；

(3)车制将毛坯装入车坯夹具进行车制，车床转速为300-380r/min；

(4)入窑烧制将毛坯由室温按烧结温度曲线逐渐加热至1600℃，然后逐渐冷却至300℃，得到烧制产品。

所述成型时的压力曲线为：压力由0逐渐升压至60MPa，历时5min，保压10秒；由60MPa逐渐升压至120MPa，历时12min，保压3min；然后由120MPa逐渐减压至100MPa，历时1min，保压1min；由100MPa逐渐减压至60MPa，历时2min，保压1min；由60MPa逐渐减压至0MPa，历时2min。

所述烧结温度曲线设计为：毛坯由室温经3h升温至300℃，经3.5h升温至600℃，再经5h升温至950℃，保温1h；再由950℃经5h升温至1200℃，经3h升温至1350℃，保温2h；再由1350℃经7h升温至1600℃，保温2.5h；然后由1600℃经7h降温至1200℃，经6h降温至950℃，最后自然冷却至300℃。

所述入窑烧制时在毛坯底部垫承烧垫环，垫环内、外径分别同毛坯的内、外径尺寸相当，垫环厚度为30mm。

本发明的积极有益效果：

(1)本发明的刚玉炉衬复合材料和以前的刚玉炉衬产品相比进行了较大改进，采用干法制备原料，配方合理，用量考究。产品中氧化铝含量≥70％，体积密度2.95-3.00g/cm³，热稳定性≥10次(1100℃、风冷)，耐火度为1750-1780℃，各项性能指标优于同类产品，具体性能指标见下表：