[发明专利]连续式制备长管状结构陶瓷的烧结装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构陶瓷材料烧结方法，特别涉及一种长连续式制备长管状结构陶瓷的烧结装置及方法。

背景技术

结构陶瓷材料由于其具有高硬度、自润滑、耐腐蚀、耐磨损等特性，因此在不同领域有广泛的应用，但是由于结构陶瓷尤其是长管状陶瓷余量大，加工难度大，成本高，影响到市场应用，为了降低成本，严格控制毛坯的余量，因此在烧结过程中严格控制品的变形量，目前对于长管状结构陶瓷制品通常在梭式窑设备采用吊烧烧结工艺来制备，该工艺存在以下不足：由于炉膛空间大，用来加热制品的热量利用率不高，因此耗能严重，而为了降低成本大多数通常采用油料作为加热燃料，这样又不符合环保要求；烧结周期比较长、一般一个烧结周期在7～10天左右；所用吊具和夹具比较昂贵；烧结制品的外径有一定的局限性，主要是受吊具高温承受的能力限制。设备专用性比较强，必须有足够的炉膛空间才可以生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种生产方法简单，周期短，节能环保，不受烧结设备炉膛尺寸影响的连续式制备长管状结构陶瓷的烧结装置及方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种连续式制备长管状结构陶瓷的烧结装置，该装置的坩埚采用莫来石刚玉材料、或氧化铝材料、或石墨材料、或氮化硼材料中的至少一种材料；坩埚的上部开口不小于所要烧结的管材的外圆半径的1.8倍，坩埚长度不低于管材素坯的总长，坩埚的内部深度不低于管材外径的半径，坩埚长度方向的横截面呈“V”字型，且角度为50°～70°，“V”字型两面的直线度误差不超过坩埚总长的千分之八。

连续式制备长管状结构陶瓷的烧结装置的烧结方法，包括以下的步骤：

①将成型好的长管状陶瓷素坯轻轻卧式放置到 “V ”字型的盛烧的坩埚上，方向与坩埚行进方向一致；

②将预制好的与长管状制品内径相匹配的由同种材料制备的圆环或圆饼状素坯放置到待烧结的长管状陶瓷素坯的开口端内，且方向与端口平行；

③按照预先设定的坩埚推进速度推进坩埚至推板窑，长管状陶瓷素坯在高温烧结区烧结设定的时间，然后冷却，出炉；

④再将第二根预置好的长管状陶瓷素坯推进推板窑炉膛，重复上述步骤，连续得到所制备的长管状陶瓷制品。

本发明的优越功效在于：

1）制成的长管状陶瓷在长度方向和直径方面变形量小，与目前传统的吊烧工艺方法制成的变形量相当，而直径方面避免了传统卧放烧结方法出现椭圆的问题；

2）适合工业化连续式生产，方法简单，周期短，节能环保，受烧结设备炉膛尺寸影响小。

附图说明

图1为长管状制品坩埚结构及横截面示意图；

图2为管状制品素坯装料方式示意图；

图3为烧结套管制品的装料方式示意图；

图中标号说明

1—推板；                          2—坩埚；

3—陶瓷圆环素坯；                  4—陶瓷工件。

具体实施方式

    1，采用推板窑烧结长度1000mm，内径60mm，外径70mm的含量99.5%氧化铝等静压成型的素坯管材。

本实施例采用的坩埚为莫来石刚玉坩埚，坩埚的上部开口为65mm，坩埚长度为1020mm，坩埚的内部深度为40mm，坩埚长度方向的横截面呈“V”字型，且角度为55°，“V”字型两面的直线度误差在4mm，然后将长度1000mm，内径60mm，外径70mm的含量99.5%氧化铝等静压成型的素坯管材沿着坩埚长度方向轻放于坩埚上，随后分别将二片外径59.5mm厚度10mm与素坯管材所采用同一批次原料粉的圆环经过等静压成型，放置到烧结长度1000mm，内径60mm，外径70mm的含量99.5%氧化铝素坯管材内孔两端里面，如图1和图2所示，最后沿着坩埚长度方向将坩埚放置于推板上，缓慢将坩埚推进推板窑，经过4小时后再将第二根管材推进推板窑炉膛，如此重复下去，经过20小时烧结，再经过10个小时冷却，便得到第一根管材，烧结后长度850mm，内径51.2mm，外径59.8mm的含量99.5%氧化铝管材。经过测量内径偏差在±0.3mm,外径偏差±0.3mm，直线度误差±0.3mm。达到了工艺要求。

2，采用推板窑烧结长度1000mm，内径20mm，外径30mm的含量99.5%氧化铝挤出成型的素坯套管。

本实施例采用的坩埚为含量99的氧化铝坩埚，坩埚的上部开口为27mm，坩埚长度为1020mm，坩埚的内部深度为18mm,坩埚长度方向的横截面呈“V”字型，且角度为65°，“V”字型两面的直线度误差在6mm，然后将长度1000mm，内径20mm，外径30mm的含量99.5%氧化铝等静压成型的素坯套管沿着坩埚长度方向轻放于坩埚上，随后将一片外径19.5mm厚度10mm与素坯管材所采用同一批次原料粉的圆环经过挤出成型，放置到烧结长度1000mm，内径20mm，外径30mm的含量99.5%氧化铝素坯套管开口端内孔里面，如图1和图3所示，最后沿着坩埚长度方向将坩埚放置于推板上，缓慢将坩埚推进推板窑，经过3小时后再将第二根管材推进推板窑炉膛，如次重复下去，经过18小时烧结，再经过10个小时冷却，便得到第一根管材，烧结后长度850mm，内径16.6mm，外径24mm的含量99.5%氧化铝套管。经过测量内径偏差在±0.2mm,外径偏差±0.3mm，直线度误差±0.3mm。达到了工艺要求。