[发明专利]一种复杂异型耐火材料的快速成型方法

说明书

本发明涉及一种快速成型复杂异型耐火材料制备方法，一种快速成型复杂异型耐火材料的方法，其特征在于：将60‑80%颗粒原料、20‑40%的细粉原料和结合剂按顺序加入混练机混成浇注料，由混好的浇注料注入放在振动台上的3D打印砂型中，经振动成型本发明提出的一种快速成型复杂异型耐火材料的方法在服务复杂异型耐火材料制造方面具有快捷、高效的特点，且由于3D打印砂型的模具具有比强度高的特点，同时作为消失模使用，溃散性好，无结构应力释放，对提高具有复杂异型内腔的耐火材料的制造能力优势明显。

技术领域

本发明涉及耐火材料制备工艺，主要是提供一种快速成型复杂异型耐火材料的方法。

技术背景

耐火材料是服务于高温工业不可或缺的重要材料。由于制备工艺的不足，目前得到广泛应用的主要是标型制品和形状比较规范的非标型的砖、板、柱和管等制品，而形状较为复杂的耐火材料制品的应用较少。

依托传统工艺制备复杂异型耐火材料模具，制造周期长、制造精度差，不能满足复杂、多变的异型产品的需求。3D打印在忠实于产品的设计、快速成型方面具备独特优势，是提升传统产业制造水平和竞争力的关键手段。

专利“CN106083074B”涉及一种利用Al₂O₃-ZrO₂陶瓷原料粉采用3D打印生产高抗侵蚀、高抗热震、特异形耐火材料的制品及其生产工艺。按比例混合α-Al₂O₃粉、ZrO₂粉、β-Si₃N₄粉、Si粉、CeO₂粉、MgAl₂O₄粉、聚羧酸粉，加水湿磨至d90为1～2μm，烘干得到混合粉，再将混合粉和丙烯酸酯按比例强力混碾，得到用于3D打印的陶瓷原料粉。用3D打印机打印成所需的特异形耐火材料制品，成型温度130～190℃，压力2～8MPa，经紫外线固化和烧结后制成。本发明生产工艺优势为无需等静压成形和后加工，使用优势为适用于洁净钢生产，对超洁净超低碳钢无污染，适用于连铸功能耐火材料、超洁净超低碳钢等领域的功能件等。该专利技术对具体的产品材质有局限性，针对原料来源广泛的耐火材料成型不具有普适性。

专利“CN110475842A”涉及一种耐火制品及其制造方法。耐火制品包括外侧部和内侧部。外侧部限定耐火制品的暴露于环境的多个外表面。内侧部形成在外侧部的内部。外侧部和内侧部均为多孔的并且由耐火材料制成。外侧部具有第一材料密度，内侧部具有第二材料密度。第一材料密度小于第二材料密度。耐火制品的制造方法包括：通过3D打印用耐火材料形成耐火制品；其中所形成的耐火制品是多孔的。

专利“CN108409311A”提供一种多组分3D打印挤出成型材料，所述成型材料由N种组分混配而成且N≥2，所述N种组分均包括耐火材料粉、分散剂和水，且N种组分中的至少一种还包括调凝剂，N种组分中的任m种组分还包括粘结剂，其余N-m种组分中的至少一种组分还包括固化剂。本发明不仅能够延长成型材料的保质期，而且能够提供不同固化时间或不同温度条件应用的系列产品。

专利“CN106984771A”一种提高3D打印砂型/砂芯的高温强度的方法，属于3D打印领域，具体内容包括：1)3D打印砂型和砂芯；2)将粘结剂和耐火材料按1:(0～1)的质量比混合搅拌均匀后，加入水配置波美度为1～60的粘结剂稀释液；3)真空浸渗，将3D打印砂型和砂芯完全浸入粘结剂稀释液中，置于真空箱内进行负压排气处理，在10～80℃下，保持真空状态，待砂型/砂芯和粘结剂稀释液中气体完全排出并上浮后，打开气阀增压；4)对砂型/砂芯表面进行清洗后，再进行脱水、固化处理，最后进行常规涂料涂挂、烘烤浇铸、超声波脱模。本发明方法工艺简单、成本低、操控性好，能保持良好的溃散性，提高砂型/砂芯结构的精巧度和复杂度，充分发挥3D打印的造型优势。该专利重点涉及3D砂型的制备工艺，未涉及其在耐火材料成型领域的具体使用方法。

发明内容