專利名稱：一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明中微晶材料重質(zhì)型軌枕是一種硅酸鹽制品，屬于硅酸鹽行業(yè)產(chǎn)品，特別是涉及一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
1、軌枕現(xiàn)狀
軌枕是承載物體，是用于鐵路、專用軌道走行設(shè)備鋪設(shè)和承載設(shè)備鋪墊的材料。其功能承受來自鋼軌的各向壓力，并彈性地傳布于道床，有效地保持軌道的幾何形位，特別是軌距和方向。對軌枕的要求具有必要的堅(jiān)固性、彈性和耐久性，并能便于固定鋼軌，具有抵抗縱向和橫向位移的能力。軌枕分類木制枕木、鋼筋混凝土枕木、鋼制枕木、復(fù)合材料枕木。木枕由木材制成的軌枕。又稱枕木，防腐木枕，也叫注油枕木。制作木枕須選用堅(jiān)韌而富有彈性的木材。木枕按用途可分為普通木枕、岔枕、橋枕。普通木枕標(biāo)準(zhǔn)長度為2 .5 m，其斷面形狀分為I、II兩類，用于不同等級的線路上。木枕具有彈性好、易于加工、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。自有鐵路以來，木枕就是軌枕的主要類型。木枕優(yōu)點(diǎn)易加工、運(yùn)輸、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)維修，彈性好，可緩沖列車的動力沖擊作用，與鋼軌聯(lián)結(jié)較簡單，良好的絕緣性；缺點(diǎn)消耗大量優(yōu)質(zhì)木材，價(jià)格較高，易腐蝕、磨損，使用壽命短，強(qiáng)度、彈性不均，鋼筋混凝土軌枕，使用壽命長，穩(wěn)定性高，養(yǎng)護(hù)工作量小，損傷率和報(bào)廢率比木枕要低得多。在無縫線路上，鋼筋混凝土軌枕比木枕的穩(wěn)定性平均提高15 20%，因此，尤其適用于高速客運(yùn)線。如日本的新干線、俄羅斯的高速干線都鋪設(shè)它。當(dāng)然，鋼筋混凝土軌枕也有缺點(diǎn)，尤其是重量比木枕大得多。比如，英國的鋼筋混凝土軌枕每根重達(dá)285公斤，美國的重達(dá)280公斤，德國的較輕也有230公斤?；炷琳韮?yōu)點(diǎn)縱、橫向阻力較大，剛度大，軌底撓度較平順，動力坡度小，高彈性墊層保證軌道彈性均勻，使用壽命長，降低養(yǎng)修費(fèi)用，節(jié)約木材；缺點(diǎn)不平順處，軌道附加動力增大，對軌下部件的彈性要求更高。目前，使用木枕最多的美國正在試用一種塑料軌枕。這種采用回收的聚乙烯制造的塑料軌枕的耐腐蝕性高于木枕三倍以上，而且在加工時(shí)更容易使其表面變“毛”，安裝在路基上不會滑動，再就是安裝方便，可以直接使用與木枕相同的設(shè)備和緊固件。當(dāng)然，塑料軌枕目前的成本要大于木枕，一旦成本降下來，將會迅速推而廣之。
2、黃河泥沙的現(xiàn)況
黃河孕育了中華文明，被喻為中華民族的母親河，黃河是世界上含沙量最大的河流，素有“斗水七沙”之稱，但是一直以來，黃河泥沙泛濫，成為了最主要的災(zāi)害之一，由于水少沙多，徑流年內(nèi)多集中于汛期，泥沙大量淤積，河道年均升高10厘米左右，河床高于背河地面 4-6米，設(shè)計(jì)洪水位高出背河地面8-10米，“地上懸河”形勢嚴(yán)峻。在山東河南等下游地區(qū)多沙河流中下游地區(qū)泥沙的淤積降低了江河的泄洪能力，需不斷加高加固防洪提，大大增加了防洪工程的費(fèi)用。如果將進(jìn)入黃河下游的泥沙堆積成1米見方的大提，可繞赤道27圈， 即使只使用淤積在河床的泥沙，也可繞赤道近7圈。由此可見，黃河泥沙危害嚴(yán)重，但資源也非常豐富，資源量巨大，可以說是取之不盡。因此黃河泥沙的綜合開發(fā)利用既節(jié)約了其它相關(guān)資源，又處理了黃河泥沙、改善了居住環(huán)境，有利于建設(shè)資源節(jié)約型社會，并在一定程度上緩解黃河水少沙多的局面，具有較大的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。、微晶材料
微晶材料又稱玻璃陶瓷。它是由某些特定配方組成的各種硅酸鹽原料(包括礦產(chǎn)原料、礦渣廢渣原料、化工原料、晶核劑、添加劑、澄清劑等等)，通過特定的溫度制度或(和) 光照(稱光敏)處理受控微晶化而形成的具有特定優(yōu)異性能的微晶相和殘余硅酸鹽相組成的多相固體材料。其質(zhì)地可以是致密、無孔、耐磨等，也可以是疏松、多孔、抗壓耐腐等。特定配方組成的各種硅酸鹽原料加入一定量的晶核劑(有時(shí)也不加)，再經(jīng)加熱(稱熱敏)或(和) 光照(稱光敏)處理，使特定組成的硅酸鹽熔融體內(nèi)均勻地析出大量細(xì)小的微晶體，而制成的透明或不透明固體結(jié)構(gòu)材料。晶體尺寸一般小于0.1 μ m,晶體含量可達(dá)30% 80% (體積)。這類微晶材料的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、電性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的普通玻璃、陶瓷，而生產(chǎn)工藝和使用原料卻與傳統(tǒng)的普通玻璃、陶瓷相似，還可大量利用工業(yè)廢料、廢渣、礦渣等。 微晶材料在某種程度可以說是優(yōu)化組合了傳統(tǒng)玻璃、傳統(tǒng)陶瓷及天然石材的諸多優(yōu)點(diǎn)，一般的微晶材料其理化性能均優(yōu)于天然石材和傳統(tǒng)的玻璃、陶瓷，可用于建筑幕墻及室內(nèi)各檔次裝修裝飾，還可做機(jī)械上的結(jié)構(gòu)材料，電子、電工上的絕緣材料，大規(guī)模集成電路的底板材料、微波爐耐熱器皿面板、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等，微晶材料是21世紀(jì)極具有發(fā)展前景的新型材料和極具市場潛力的一種新興高科技新型無機(jī)非金屬材料。我國現(xiàn)有眾多大中城市正在或計(jì)劃建設(shè)城市地鐵和輕軌，軌道交通建設(shè)正顯現(xiàn)出高速穩(wěn)定發(fā)展的態(tài)勢，蓬勃發(fā)展的鐵路及城軌建設(shè)孕育了龐大的市場，新型材料軌枕逐步成為世界各國鐵路軌道技術(shù)的發(fā)展方向和共同關(guān)注的焦點(diǎn)。 微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)，利用資源豐富的黃河泥沙作為主要原料，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染物，燒成溫度低，能耗低，生產(chǎn)效率高，變廢為寶，節(jié)省自然資源，微晶材料重質(zhì)型軌枕將會以其獨(dú)特優(yōu)越理化性能和“安全、健康、衛(wèi)生”的生態(tài)環(huán)保理念會被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪懈鱾€方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法的目的，就是針對上述問題提供一種利用黃河泥沙生產(chǎn)微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，利用黃河泥沙為主要原料，利用Al2O3 -CaO - SiO2晶相圖，按照特定的配方，把幾種原料稱量混合，攪拌均勻后連續(xù)均勻地投入熔化窯爐中，從熔化窯爐出料口流出玻璃液料柱直接用冷水水淬成顆粒熔塊料，利用烘干線烘干顆粒熔塊料后，用粉碎設(shè)備進(jìn)行粉碎成6 120目備用料，利用簡易的壓制設(shè)備在模具中壓制成型，連同模具一同放入晶化窯爐中按一定的溫度制度進(jìn)行快速微晶化熱處理，出來脫模后的產(chǎn)品即為微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯，然后對工作面進(jìn)行磨拋處理，即為微晶材料重質(zhì)型軌枕。它選用黃河泥沙為主要原料，可以不用或少用金屬氧化物，其產(chǎn)品顏色可以根據(jù)需要添加著色劑進(jìn)行調(diào)整，該種工業(yè)化生產(chǎn)大大降低熔化溫度，降低微晶化溫度，縮短微晶化保溫時(shí)間，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)省能源，進(jìn)而大幅度地降低產(chǎn)品成本。本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，選用的黃河泥沙二氧化硅含量高達(dá) 75%,其它成分為氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等，主要為非金屬礦物，主要化學(xué)成分是無機(jī)的非金屬硅鋁酸鹽、鐵的氧化物、鈣的氧化物，其中包括Si02、Al2O3lFe2O3^ FeO, CaO, Na2O、K20、MgO 等，其化學(xué)成份為 Si0274%, Al2O3IO. 2%，F(xiàn)e2O3 1. 61%，CaO 1. 2%，Na2O 3.5%，K2Ol. 8%等，它是高硅、高鋁、高鐵，對微晶材料重質(zhì)型軌枕組成比較有利。
本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，其配方和生產(chǎn)工藝包括下列步驟 1.混合原料將原料以下粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均勻
黃河泥沙粒度0. 08 0. 7mm50 78%
方解石粉粒度0. 1 0. 7mm 16 30%
碳酸鈉2 12%
硼砂0 3%
氧化鋁0 4%
碳酸鋇1 5%
氧化鋅0 5%
澄清劑0 1%
黃河泥沙中本身所含有的氧化鐵、氧化亞鐵等著色類氧化物比較多，一般不需要另外添加著色劑，這樣就充分利用黃河泥沙中本身所含有的著色類氧化物作為著色劑；
2.高溫熔化將上述混合原料放入玻璃熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度1420 1550 0C ；
3.水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑0 8mm的顆粒料；
4.烘干粉碎將上述顆粒料用烘干設(shè)備烘干，然后用粉碎設(shè)備粉碎成細(xì)度6 120目備用料；
5.微晶化熱處理將上述備用料裝入模具內(nèi)，放入晶化窯爐內(nèi)進(jìn)行微晶化熱處理，晶化溫度800 1150°C，晶化保溫時(shí)間20 90分鐘；
6.退火出窯在晶化窯內(nèi)直接退火，退火至溫度150 200°C，時(shí)間7 18小時(shí)，出窯冷卻；
7.脫模把模具內(nèi)的半成品即微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯取出，放置毛坯區(qū)域，待加工；
8.加工和檢測對微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯的工作面進(jìn)行磨拋加工處理，經(jīng)檢測合格即為成品，待售。本發(fā)明的一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)工藝分三大步第一步生產(chǎn)出合格的微晶熔塊料；第二步烘干粉碎后的備用料加入模具中，連同模具放入晶化窯爐按特定溫度制度，進(jìn)行微晶化熱處理；第三步是磨切加工處理及檢測。第一步就是把特定組成的原料攪拌混合均勻后，經(jīng)輸送設(shè)備和加料設(shè)備，連續(xù)不斷地均勻投入熔化池爐內(nèi)，出來的玻璃液料柱用冷水淬成顆粒料；第二步就是把這些顆粒料烘干并把烘干好微晶顆粒料利用粉碎設(shè)備，制成細(xì)度6 120目的備用料，根據(jù)產(chǎn)品要求稱量后，放入模具中并壓制均勻，放入晶化窯爐內(nèi)進(jìn)行微晶化熱處理，熱處理完畢，脫模，得到微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯； 第三步對微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯進(jìn)行機(jī)械磨拋加工處理，經(jīng)檢測合格產(chǎn)品，即為微晶材料重質(zhì)型軌枕成品。本方法工藝特點(diǎn)是一是微晶熔塊的生產(chǎn)；二是粉碎工藝和模具，這一步?jīng)Q定了產(chǎn)品外觀質(zhì)量和規(guī)格，影響產(chǎn)品合格率，要求裝模的備用料一定均勻；三是微晶化熱處理，即通過特定的溫度制度控制微晶體大小、尺寸，微晶材料重質(zhì)型軌枕內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其本身性能，是最為關(guān)鍵的一步，采用快速燒成工藝；四是磨拋加工處理，對微晶材料重質(zhì)型軌枕的工作面進(jìn)行磨拋加工處理，檢測合格即為成品。


圖1為本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法流程圖。由原料1、混合輸送2、熔化3、水淬4、烘干5、粉碎6、稱量入模7、微晶化熱處理8、退火9、脫模10、 磨拋11、檢測12、成品13組成。用本發(fā)明方法生產(chǎn)的微晶材料重質(zhì)型軌枕，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由玻璃相和晶體相二部分組成，結(jié)構(gòu)主晶相主要為β—娃灰石，主晶相含量占30 80%，玻璃相和晶體相交織在一起，大大提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度，該種微晶材料重質(zhì)型軌枕的理化性能指標(biāo)
容重2600 2700 kg/m3吸水率0. 5 %
抗壓強(qiáng)度彡320 MPa抗折強(qiáng)度彡50 MPa
抗凍性彡0. 2 %膨脹系數(shù)彡80 X ΚΤΛ
本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，利用資源豐富的黃河泥沙為主要原料，可不用和少用金屬氧化物，大大降低原料成本，微晶化熱處理后直接進(jìn)入退火工藝，可連續(xù)生產(chǎn)，從而提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)量提高，節(jié)省能源，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。微晶材料重質(zhì)型軌枕具有諸多優(yōu)點(diǎn)減少維修本錢，節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力；使用壽命長，性價(jià)比壽價(jià)比高；其研發(fā)與應(yīng)用完全符合國家目前大力推廣環(huán)保、節(jié)能減排可持續(xù)發(fā)展的有關(guān)政策，適應(yīng)國家鐵路建設(shè)和交通運(yùn)輸體的發(fā)展要求，也是我國鐵路及城軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。它的推廣應(yīng)用既是軌枕技術(shù)的一次革命，又將帶來巨大的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例做進(jìn)一步描述。實(shí)施例一
黃河泥沙 55% 方解石粉 27.6% 氧化鋁 0.4% 碳酸鋇5. 2% 碳酸鈉 8. 5% 硼砂1.8%
氧化鋅1. 2% 澄清劑 0. 3%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1520°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成8mm以下的顆粒料，用烘干設(shè)備烘干后，直接粉碎成細(xì)度12目備用料，稱重裝模，放入晶化窯爐內(nèi)加熱至1120°C進(jìn)行受控微晶化熱處理，晶化保溫時(shí)間60分鐘，然后直接退火緩慢冷卻，冷卻至150°C，時(shí)間15小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、磨拋加工，經(jīng)檢測合格即得到淺青褐色微晶材料重質(zhì)型軌枕。實(shí)施例二
黃河泥沙 60% 方解石粉 25.6% 氧化鋁 0. 2% 碳酸鋇4.9% 碳酸鈉 7. 5% 硼砂1.6%
氧化鋅0. 2% 澄清劑 0.0%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1500°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成8mm以下的顆粒料，用烘干設(shè)備烘干后，直接粉碎成細(xì)度60目備用料，稱重裝模，放入晶化窯爐內(nèi)加熱至1080°C進(jìn)行受控微晶化熱處理，晶化保溫時(shí)間50分鐘，然后直接退火緩慢冷卻，冷卻至180°C，時(shí)間14小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、磨拋加工，經(jīng)檢測合格，得到深青褐色微晶材料重質(zhì)型軌枕。實(shí)施例三
黃河泥沙 71% 方解石粉 21.2% 氧化鋁 0.0% 碳酸鋇2.0% 碳酸鈉 4.4% 硼砂1. 5%氧化鋅0.4% 澄清劑 0.0%
將上述原料混合在一起混拌均勻，放入熔化爐內(nèi)經(jīng)1450°C溫度熔化成玻璃液，再經(jīng)水淬成8mm以下的顆粒料，用烘干設(shè)備烘干后，直接粉碎成細(xì)度100目備用料，稱重裝模，放入晶化窯爐內(nèi)加熱至980°C進(jìn)行受控微晶化熱處理，晶化保溫時(shí)間30分鐘，然后直接退火緩慢冷卻，冷卻至160°C，時(shí)間12小時(shí)，出窯后經(jīng)脫模、磨拋加工，經(jīng)檢測合格，得到深黑褐色微晶材料重質(zhì)型軌枕。
權(quán)利要求
1. 一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，其特征在于包括下列步驟(1)混合原料將原料以下粒度、重量百分比按特定配方混合在一起，混拌均勻黃河泥沙粒度0. 08 0. 7mm 50 78%方解石粉粒度0. 1 0. 7mm 16 30%碳酸鈉2 12%硼砂0 3%氧化鋁0 4%碳酸鋇1 5%氧化鋅0 5%澄清劑0 1%黃河泥沙中本身所含有的氧化鐵、氧化亞鐵等著色類氧化物比較多，一般不需要另外添加著色劑，這樣就充分利用黃河泥沙中本身所含有的著色類氧化物作為著色劑；(2).高溫熔化將上述混合原料放入熔化爐內(nèi)熔化成玻璃液，熔化溫度1420 1550 0C ；(3).水淬使玻璃液流入水槽內(nèi)，水淬成直徑0 8mm的顆粒料；烘干粉碎將上述顆粒料用烘干設(shè)備烘干，然后用粉碎設(shè)備粉碎成細(xì)度6 120目備用料；微晶化熱處理將上述備用料裝入模具內(nèi)，放入晶化窯爐內(nèi)進(jìn)行微晶化熱處理，晶化溫度800 1150°C，晶化保溫時(shí)間20 90分鐘；(6).退火出窯在晶化窯內(nèi)直接退火，退火至溫度150 200°C，時(shí)間7 18小時(shí)， 出窯冷卻；(7).脫模把模具內(nèi)的半成品即微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯取出，放置毛坯區(qū)域，待加工；(8).加工和檢測對微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯的工作面進(jìn)行磨拋加工處理，經(jīng)檢測合格即為成品，待售。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，其特征是其生產(chǎn)工藝分三大步第一步生產(chǎn)出合格的微晶熔塊料；第二步烘干粉碎后的備用料加入模具中，連同模具放入晶化窯爐按特定溫度制度，進(jìn)行微晶化熱處理；第三步是磨切加工處理及檢測； 第一步就是把特定組成的原料攪拌混合均勻后，經(jīng)輸送設(shè)備和加料設(shè)備，連續(xù)不斷地均勻投入熔化池爐內(nèi)，出來的玻璃液料柱用冷水淬成顆粒料；第二步就是把這些顆粒料烘干并把烘干好微晶顆粒料利用粉碎設(shè)備，制成細(xì)度6 120目的備用料，根據(jù)產(chǎn)品要求稱量后， 放入模具中并壓制均勻，放入晶化窯爐內(nèi)進(jìn)行微晶化熱處理，熱處理完畢，脫模，得到微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯；第三步對微晶材料重質(zhì)型軌枕毛坯進(jìn)行機(jī)械磨拋加工處理，經(jīng)檢測合格產(chǎn)品，即為微晶材料重質(zhì)型軌枕成品；本方法工藝特點(diǎn)是一是微晶熔塊的生產(chǎn)；二是粉碎工藝和模具，這一步?jīng)Q定了產(chǎn)品外觀質(zhì)量和規(guī)格，影響產(chǎn)品合格率，要求裝模的備用料一定均勻；三是微晶化熱處理，即通過特定的溫度制度控制微晶體大小、尺寸，微晶材料重質(zhì)型軌枕內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定了其本身性能，是最為關(guān)鍵的一步，采用快速燒成工藝；四是磨拋加工處理，對微晶材料重質(zhì)型軌枕的工作面進(jìn)行磨拋加工處理，檢測合格即為成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，其特征在于其生產(chǎn)流程是由原料1、混合輸送2、熔化3、水淬4、烘干5、粉碎6、稱量入模7、微晶化熱處理8、 退火9、脫模10、磨拋檢測12、成品13組成；用本發(fā)明方法生產(chǎn)的微晶材料重質(zhì)型軌枕，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由玻璃相和晶體相二部分組成，結(jié)構(gòu)主晶相主要為β—硅灰石，其理化性能指標(biāo)容重2600 2700 kg/m3吸水率0. 5 %抗壓強(qiáng)度彡320 MPa抗折強(qiáng)度彡50 MPa抗凍性彡0. 2 %膨脹系數(shù)彡80 X 10_7°C。
全文摘要
本發(fā)明一種微晶材料重質(zhì)型軌枕的生產(chǎn)方法，利用資源豐富的黃河泥沙為主要原料，輔助原料主要有鈣石粉、工業(yè)碳酸鋇、工業(yè)純堿、工業(yè)硼砂、工業(yè)氧化鋁、氧化鋅及澄清劑等，本發(fā)明中微晶材料重質(zhì)型軌枕具有優(yōu)異物理化學(xué)性能，綠色環(huán)保，其生產(chǎn)工藝過程比較適合工業(yè)流水線，原料豐富，成本低，生產(chǎn)效率高，節(jié)省能源，資源綜合有效利用特點(diǎn)。
文檔編號C03C10/04GK102515540SQ20111044694
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者梁東成, 趙保華, 趙玉嶺, 鄒辭陽 申請人:淄博鈺晶新型材料科技有限公司