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刚玉莫来石薄壁型匣钵的研制
刚玉莫来石薄壁型匣钵的研制
孙戎 王忠 周青 (武钢耐火材料有限公司技术中心)
摘-Jr-以优质的刚玉、莫来石为主要原料,通过调整配比,来控制基质中矿相的组成。通过适 当的生产工艺,可生产出优质的刚玉莫来石薄壁型匣钵,满足1550C长期使用的要求.
1前言
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¨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;㈢是在窑炉中起承装与支架的作用,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:¨高耐火性、良好的热稳定性及化学稳定性。现代陶瓷烧成向 快烧方向发展,热稳定性显得尤为重要。高温化学稳定性好,不与制品发生反应;㈢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。圆良好的导热性和低 蓄热性;㈣外观归整、尺寸精确。
2001年,我公司建成一条刚玉瓷球生产线,需要大量匣钵。由于我公司以前匣钵需要量很少, 只在试验和检测时使用,未进行系统研究,用现有的匣钵试用,其平均寿命只有2次,而外购的 产品价格较贵,因此决定研制优质匣钵以取代外购产品。匣钵尺寸的要求是315 X 315×165mm, 壁厚≤lOmm(外购产品的壁厚为15ram),工作温度1550C,最高使用温度1600C,使用寿命 不低于外购产品。
2匣钵材质的选择 由于所要研制的臌钵尺寸较大、蹙薄,用机压成型较困难,因此决定采用浇注成型。
2.1材质的选择 匣钵按材质来分,主要有:粘土质、墓青石质、奠来石质、刚玉质、镁质、碳化硅质、氧化
锆质等。从现在的使用温度来看,由于使用温度较高,粘土和堇青石质无法满足要求。从不与承 烧的刚玉瓷球发生反应这点来看,刚玉质是最合适的;但由于纯刚玉制品抗热震性较差,会导致 使用寿命太低。因此综合考虑决定采用刚玉一莫来石质。
2.2原料的选择 与一般匣钵不同,高温下使用的薄壁型匣钵对其所采用的骨料、粉料和结合剂有较高的质量
要求·骨料必须充分烧结,吸水率低,强度高、体积密度稳定,而且杂质含量低,且具有较高的
抗热震性。为此选用烧结板状刚玉和烧结合成莫来石。板状刚玉除具有一般刚玉的优良性质外, 晶粒呈板状且包括较多的闭口气孔(见图1),因此抗热震l生较好。这次我们选用的莫来石原料 其杂质含量较少,主要矿相为莫来石,其化学成分详见下表1。
图1板状刚玉形貌×2000 表1原料化学成分%
原料 A120, Sio, F岛o, 110, R20 CaO
合成莫来石 58 40 0.4 1.2 0.31 板状刚玉 ≥98.5 0.8 0.5 氧化铝微粉 98.8 O.18 O.19 0.24 氧化硅微粉 93.2 1.29 1.12
铝酸盐水泥 ≥69 ≤0.5 ≤0.4 ≤30
细粉对(匣钵)浇注料的理化性能和使用效果有极重要的影响。它不但起着添充空隙、改善 施工性能和提高密度的作用,而且在高温下又会与结合剂和外加剂发生反应,生成新的结合相, 对浇注料的体积稳定性、抗热震性和高温强度都有很大影响。本试验基质部分主要由如下材料组 成:合成莫来石、板状刚玉粉、氧化铝微粉、氧化硅微粉,其化学成分见表1。
结合剂的选择,不但要求具有较高的烘烤后强度,而且要求经高温处理后也具有较高的烘烤 后强度。从烘干后直到1550℃烧后,浇注料强度变化不大。本试验选用的铝酸钙水泥是以 CaO·A1203和CaO·2A1203为主,杂质含量较低,可使浇注料保持较好的烘干强度,又具有较 好的高温强度。其化学成分详见表1。
为改善浇注料的施工性能和物理性能,本试验通过对比研究,选用了具有较好分散作用的减
水剂。
3组成与配比的确定 耐火浇注料基本上由连续的基质相和不连续的集料相组成。因此浇注料性能的好坏,强度和
使用效果主要取决于如下几个因素:(’0集料相的组成;(j基质(粉料)相的组成:㈢基质与集料
的相容相及相对比例。
集料相的组成包括集料本身的矿物组成和集料的粒度组成,本试验所用集料材质,如上述, 确定采用莫来石和刚玉复合材质。关于粒度组成,本试验作了几组不同粒度组成的试验(详见参
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