專利名稱：熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金高溫連續(xù)退火爐爐底輥生產(chǎn)工藝，特別是一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
由于硅鋼連續(xù)退火爐爐底輥的質(zhì)量，是直接影響作業(yè)率和產(chǎn)品表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，連續(xù)退火爐由于爐底輥存在大孔吸附作用，在超過900°C的高溫狀態(tài)下使用時(shí)，連續(xù)退火爐爐內(nèi)還原狀態(tài)的游離鐵元素活躍倍增，并在輥面較大的顯性氣孔中吸附、堆積形成凸起狀態(tài)，稱為爐底輥上“結(jié)瘤”，結(jié)瘤導(dǎo)致板面劃傷而造成鋼板質(zhì)量問題。結(jié)瘤處理時(shí)，機(jī)組需要停止供熱、降溫，爐溫降幅依結(jié)瘤程度而定，一般為500°C左右，利用爐底輥材料和結(jié)瘤物的不同熱膨脹機(jī)理，機(jī)組更換新的調(diào)整材時(shí)，讓鋼帶停在爐內(nèi)，然后操作爐輥反復(fù)正、反轉(zhuǎn)，以磨掉爐輥上的結(jié)瘤物。磨輥時(shí)間一般為4一 12小時(shí)，平均為8小時(shí)。結(jié)瘤嚴(yán)重且 處理無效的，必須停機(jī)更換。我國(guó)硅鋼生產(chǎn)線的硅鋼連續(xù)退火爐自1978年投產(chǎn)以來，所使用的爐輥是引進(jìn)日本G處理碳套，即浸鉻酐處理的石墨碳套，但碳套輥的壽命和質(zhì)量一直困擾著退火線的生產(chǎn)，因此我國(guó)曾先后引進(jìn)了美國(guó)的無處理碳套、開發(fā)了金屬噴涂陶瓷輥，使用情況仍不理想。而國(guó)產(chǎn)的G處理碳套和P處理碳套，雖然取代了進(jìn)口碳套和降低了生產(chǎn)成本，但仍經(jīng)常出現(xiàn)爐輥結(jié)瘤、輥面氧化、疏松和剝落等現(xiàn)象，特別是爐溫高于900°C以上時(shí)，缺陷加重，使用壽命更短，嚴(yán)重影響退火爐的正常生產(chǎn)。目前使用的石英陶瓷爐底輥，由高純度的Si02制成的，是一種非晶態(tài)材料，強(qiáng)度高、耐磨性良好，在大于800°C以上高溫中，該材料不易附著結(jié)瘤，特別是抗氧化性優(yōu)良，使用壽命大幅優(yōu)于其它材料的爐輥，但僅適用于低于900°C的低牌號(hào)硅鋼生產(chǎn)，在高溫大于900°C時(shí)仍然容易結(jié)瘤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供解決在高溫大于900°C時(shí)不容易結(jié)瘤的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，包括以下步驟A、選擇原料，原料主要成分為二氧化硅，用市場(chǎng)上分級(jí)好的原料進(jìn)行干粉級(jí)配，原料的純度要求大于等于99. 85%，基本級(jí)配中的最小顆粒級(jí)別上采用納米級(jí)球形硅微粉料；B、將混合的溶劑與助燒劑，熬制硅溶膠；C、將上述原料與硅溶膠按比例配制漿料；D、將漿料瞬間干燥得到流動(dòng)性良好的球形料粉團(tuán)；E、胚體的制作與加工，把造好的球形料粉團(tuán)進(jìn)行胚體制作，并制作好的的胚體進(jìn)行簡(jiǎn)單加工；F、胚體的燒結(jié)，在高溫下，使陶瓷胚體固體顆粒的相互鍵聯(lián)，最后成為具有顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體；E、加工按成品尺寸要求進(jìn)行拋光處理。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，由三種不同粒徑分布的規(guī)格的硅微粉組合而成，所述原料的級(jí)配區(qū)間為第一規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)為I. 5um，d (50)為2. 5um，d (90)為4. 5um ；第二規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)為3. 3um，d (50)為14. 6um, (d90)為37um ;第三規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)為O. 06um, d (50)為O. 14um，d (90)為O. 94um。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，第一規(guī)格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為1.5um,最大值為3. 5um ;第二規(guī)格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為13um,最大值為16um ;第三規(guī)格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為O. Ium,最大值為O. 2um。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述原料基本組份為第一規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為25% ;第二規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為65% ;第三規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為10%。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述溶劑為去離子水，在粘結(jié)劑配置攪拌器中加入與粉料質(zhì)量I :1的去離子水作為原料溶劑，所述助燃劑按混合粉料質(zhì)量加入2%硅溶膠和I. 5%聚乙烯醇，用蒸汽加熱爐進(jìn)行加熱，蒸汽壓力在O. 2-0. 4MPa，待硅溶膠完全溶解后關(guān)閉蒸汽加熱爐。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟C為將熬制好的硅溶膠與預(yù)先準(zhǔn)備好原料，在漿料混合攪拌桶用機(jī)械攪拌的方式強(qiáng)制進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁话阌脮r(shí)15分鐘，形成固相比為50%漿料。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟D為將上述漿料攪拌充分后，打開高速離心噴霧干燥劑機(jī)抽料泵，漿料通過輸送管道進(jìn)入霧化器攪拌器，開始進(jìn)行造粒，漿料通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤，經(jīng)離心力，迅速均勻甩入高溫干燥倉內(nèi)實(shí)現(xiàn)瞬間干燥，干燥后的粉料收集塔采用布袋式收集。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述高速離心噴霧干燥劑機(jī)采用LPG系列高速離心式噴霧干燥機(jī)，干燥機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度為180°C，出風(fēng)溫度為110°C，加料頻率為38Hz，霧化器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為45Hz，以保證粉料含水量在2%以下。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述高速離心式噴霧干燥機(jī)使用LPA系列高速噴霧干燥劑。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述胚體的制作分為兩部分胚體初步振動(dòng)成型，得到初步強(qiáng)度以及致密度；然后進(jìn)行冷等靜壓成型，進(jìn)一步提高胚體強(qiáng)度以及致密度。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟E的步驟中進(jìn)行冷等靜壓成型，是用液體或氣體對(duì)其施加以一定的壓力，進(jìn)一步壓制胚體，將物料壓制成實(shí)體，得到原始形狀的坯體，步驟如下向缸內(nèi)逐步加壓，當(dāng)氣壓加至為50MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒；當(dāng)氣壓加至為80MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒；再逐步加壓當(dāng)缸內(nèi)氣壓升至為120MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為300秒；隨后開始逐步減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為90MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為60秒；隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為85MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為60秒；隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為80MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒；隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為65MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒；隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為60MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒；
繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為2MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為2秒，冷等靜壓成型完成。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明有強(qiáng)度高、耐磨、致密度高、孔隙率小等特點(diǎn)，在使用壽命長(zhǎng)，大幅降低成本的基礎(chǔ)上能解決高溫結(jié)瘤，提高硅鋼生產(chǎn)作業(yè)率、減少停機(jī)時(shí)間、降低反復(fù)停開機(jī)能耗，本發(fā)明確立新型陶瓷爐底輥的生產(chǎn)原料配方和工藝等專有技術(shù)，有效解決致密度、孔隙率、孔形態(tài)技術(shù)難題。
具體實(shí)施例方式第一步，選擇原料，原料主要成分為二氧化硅，用市場(chǎng)上分級(jí)好的原料進(jìn)行干粉級(jí)配，原料的純度要求大于等于99. 85%，水分含量小于2%，原料中重金屬雜質(zhì)必須控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 15%以下，重金屬雜質(zhì)是有害的，其在熔融石英陶瓷輥的燒結(jié)過程中會(huì)成為熔融石英晶化的晶種(晶核)，導(dǎo)致熔融石英晶化，最后制品將會(huì)開裂。提高陶瓷輥的致密度，降低陶瓷輥的孔隙率，控制孔的形態(tài)是本發(fā)明的目的。本發(fā) 明是按質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行級(jí)配，用市場(chǎng)上分級(jí)好的原料進(jìn)行干粉級(jí)配，由于市場(chǎng)上的原料的顆粒都是物理球磨粉碎，所以顆粒都為不定型不規(guī)則顆粒，在同樣顆粒級(jí)配條件下，制成品存在孔大和孔多的微觀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致使用中，因較大孔的吸附、堆積而造成陶瓷輥使用中結(jié)瘤失效。本發(fā)明采用不定型大顆粒加上球形微顆粒技術(shù)進(jìn)行級(jí)配，有效地得到了致密度高，孔隙率低，單孔孔徑小的陶瓷爐底輥，因此在級(jí)配的第三組份最小顆粒級(jí)別上為球形熔融硅微粉，利用球形硅微顆粒對(duì)不定型大顆粒空隙的填充，得到孔小、孔少的產(chǎn)品，且在高溫下，球形硅微顆粒形成液相，可有效抑制熔融石英晶化，用來提高陶瓷輥致密度、降低孔隙率，改變微觀結(jié)構(gòu)中孔的數(shù)量和形態(tài)來達(dá)到技術(shù)目標(biāo)。原料的顆粒級(jí)配原料的顆粒級(jí)配是陶瓷生產(chǎn)中一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)。合理的顆粒級(jí)配可以獲得較高的致密度，從而得到性能較好的產(chǎn)品。根據(jù)顆粒級(jí)配理論，模擬顆粒為理想球形，建立基本的級(jí)配原料顆粒范圍D(50)表示50%通過粒徑，一種硅微粉有D (10)、D (50)、D (90)三個(gè)粒徑值基本可以確定這種硅微粉的顆粒分布。在下表與實(shí)施例中，我們將三種規(guī)格的硅微粉分別命名為FS08、FS1160、SEOl。采用連續(xù)級(jí)配得到基本級(jí)配。原料的級(jí)配區(qū)間
規(guī)格 d (lO)um d (50) um d (90) um d(50)um 下限 d(50)um 上限 FS08 Γδ2 54 5 Γδ3 5
FS11603 3ΙΓθ371316
SEOl 006OH09407 02所有原料基本組份定義為
組成份按質(zhì)量份數(shù)占比％.
權(quán)利要求
1.一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟 A、選擇原料，原料主要成分為二氧化硅，用市場(chǎng)上分級(jí)好的原料進(jìn)行干粉級(jí)配，原料的純度要求大于等于99. 85%，基本級(jí)配中的最小顆粒級(jí)別上采用納米級(jí)球形硅微粉料； B、將混合的溶劑與助燒劑，熬制硅溶膠； C、將上述原料與硅溶膠按比例配制漿料； D、將漿料瞬間干燥得到流動(dòng)性良好的球形料粉團(tuán)； E、胚體的制作與加工，把造好的球形料粉團(tuán)進(jìn)行胚體制作，并制作好的的胚體進(jìn)行簡(jiǎn) 單加工； F、胚體的燒結(jié)，在高溫下，使陶瓷胚體固體顆粒的相互鍵聯(lián)，最后成為具有顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體； E、加工按成品尺寸進(jìn)行拋光處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于，由三種不同粒徑分布的規(guī)格的硅微粉組合而成，所述原料的級(jí)配區(qū)間為第一規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)為I. 5um，d (50)為2. 5um, d (90)為4. 5um ;第二規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)S3.3um，d (50)為14. 6um，(d90)為37um;第三規(guī)格硅微粉的通過粒徑為d (10)為 0. 06um, d (50)為 0. 14um, d (90)為 0. 94um。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于，第一規(guī)格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為I. 5um,最大值為3. 5um ;第二規(guī)格娃微粉的通過粒徑d(50)最小值為13um,最大值為16um ;第三規(guī)格娃微粉的通過粒徑d (50)最小值為0. Ium,最大值為0. 2um。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述原料基本組份為第一規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為25%;第二規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為65% ;第三規(guī)格硅微粉的原料，按質(zhì)量份數(shù)所占配比為10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述溶劑為去離子水，在粘結(jié)劑配置攪拌器中加入與粉料質(zhì)量I :1的去離子水作為原料溶劑，所述助燃劑按混合粉料質(zhì)量加入2%硅溶膠和I. 5%聚乙烯醇，用蒸汽加熱爐進(jìn)行加熱，蒸汽壓力在0. 2-0. 4MPa，待硅溶膠完全溶解后關(guān)閉蒸汽加熱爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟C為將熬制好的硅溶膠與預(yù)先準(zhǔn)備好原料，在漿料混合攪拌桶用機(jī)械攪拌的方式強(qiáng)制進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，一般用時(shí)15分鐘，形成固相比為50%漿料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟D為將上述漿料攪拌充分后，打開高速離心噴霧干燥劑機(jī)抽料泵，漿料通過輸送管道進(jìn)入霧化器攪拌器，開始進(jìn)行造粒，漿料通過高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤，經(jīng)離心力，迅速均勻甩入高溫干燥倉內(nèi)實(shí)現(xiàn)瞬間干燥，干燥后的粉料收集塔采用布袋式收集。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述高速離心噴霧干燥劑機(jī)的進(jìn)風(fēng)溫度為180°C，出風(fēng)溫度為110°C，加料頻率為38Hz，霧化器轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為45Hz，以保證粉料含水量在2%以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述高速離心式噴霧干燥機(jī)使用LPA系列高速噴霧干燥劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述胚體的制作分為兩部分胚體初步振動(dòng)成型，得到初步強(qiáng)度以及致密度；然后進(jìn)行冷等靜壓成型，進(jìn)一步提高胚體強(qiáng)度以及致密度。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或10所述的一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟E的步驟中進(jìn)行冷等靜壓成型，是用液體或氣體對(duì)其施加以一定的壓力，進(jìn)一步壓制胚體，將物料壓制成實(shí)體，得到原始形狀的坯體，步驟如下 向缸內(nèi)逐步加壓，當(dāng)氣壓加至為50MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒； 當(dāng)氣壓加至為80MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒； 再逐步加壓當(dāng)缸內(nèi)氣壓升至為120MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為300秒； 隨后開始逐步減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為90MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為60秒； 隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為85MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為60秒； 隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為80MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒； 隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為65MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒； 隨后繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為60MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為15秒； 繼續(xù)減壓，當(dāng)缸內(nèi)氣壓減為2MPA時(shí)，保壓時(shí)間設(shè)置為2秒，冷等靜壓成型完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熔融石英陶瓷爐底輥生產(chǎn)工藝，包括步驟選擇原料，熬制硅溶膠，配制漿料，干燥球形料粉團(tuán)，胚體的制作與加工，胚體的燒結(jié)，加工步驟，本發(fā)明有強(qiáng)度高、耐磨、致密度高、孔隙率小等特點(diǎn)，在使用壽命長(zhǎng)，大幅降低成本的基礎(chǔ)上能解決高溫結(jié)瘤，提高硅鋼生產(chǎn)作業(yè)率、減少停機(jī)時(shí)間、降低反復(fù)停開機(jī)能耗，本發(fā)明確立新型陶瓷爐底輥的生產(chǎn)原料配方和工藝等專有技術(shù)，有效解決致密度、孔隙率、孔形態(tài)技術(shù)難題。
文檔編號(hào)C04B35/66GK102826865SQ20121036926
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者左勝 申請(qǐng)人:左勝