【摘 要】
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近年来,我国建筑行业的发展势头非常迅猛,对建筑陶瓷的需求量也日益剧增,因此,对于烧制墙地砖的重要设备——窑炉提出了更高的要求。目前,建筑陶瓷行业普遍采用辊道窑烧成,陶瓷辊棒作为辊道窑的关键窑具,承担着制品传输的作用,长期工作在高温区的辊棒,在热荷重作用下极易产生形变,需要在线更换,以保证辊道窑的正常运转。采用更高品质的辊棒以替代传统的氧化铝陶瓷辊棒,以解决高温区在线更换时因膨胀系数过大造成部分辊棒
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近年来,我国建筑行业的发展势头非常迅猛,对建筑陶瓷的需求量也日益剧增,因此,对于烧制墙地砖的重要设备——窑炉提出了更高的要求。目前,建筑陶瓷行业普遍采用辊道窑烧成,陶瓷辊棒作为辊道窑的关键窑具,承担着制品传输的作用,长期工作在高温区的辊棒,在热荷重作用下极易产生形变,需要在线更换,以保证辊道窑的正常运转。采用更高品质的辊棒以替代传统的氧化铝陶瓷辊棒,以解决高温区在线更换时因膨胀系数过大造成部分辊棒开裂现象。因此,相关企业研发出了碳化硅-堇青石陶瓷辊棒,来替代氧化铝陶瓷辊棒。因其低热膨胀系数、抗热震性好,在辊道窑高温区得到了成功应用。但在碳化硅-堇青石陶瓷辊棒的烧制过程中,容易发生断棒现象,且在长时间使用过程中,也易发生弯曲甚至断裂问题。本文结合工业生产实际,通过对辊棒断口的扫描电镜分析,判断是由于辊棒在烧制过程中达到800℃时,强度下降较显著且收缩较大,导致辊棒在自身重量作用下发生断裂。此外,辊棒在长时间高温环境下使用,会出现弯曲甚至断裂的问题。针对这一问题,本文提出了通过添加镁质黏土来解决上述问题。首先以碳化硅、堇青石、高岭土、氧化铝为原料,按一定比例进行配料,采用干压成型法来压片制样,研究了600℃、700℃、800℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃下烧制得到的碳化硅-堇青石复相陶瓷。分别测定了600℃、700℃、800℃条件下烧制得到的试样的抗折强度;1200℃、1250℃、1300℃、1350℃烧制得到的试样的抗折强度、吸水率、气孔率、体积密度和热膨胀系数。之后,在上述配方的基础上,通过添加镁质黏土来制备碳化硅-堇青石复相陶瓷,烧结温度及性能测试同上。通过对上述两样品进行XRD、SEM分析,一方面研究了镁质黏土对于碳化硅-堇青石复相陶瓷试样烧制过程中的强度的影响,从而解决碳化硅-堇青石复相陶瓷烧制过程中的断裂问题;另一方面研究了镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷烧结强度及结构性能的影响,并进一步优化了镁质黏土的添加比例,从而进一步提高碳化硅-堇青石复相陶瓷的性能。研究结果表明:1、800℃制备得到的未加镁质黏土碳化硅-堇青石复相陶瓷试样的抗折强度为0.84MPa;添加镁质黏土的碳化硅-堇青石复相陶瓷试样的抗折强度为1.91MPa。表明加入镁质黏土对于碳化硅-堇青石复相陶瓷试样烧制过程中的强度有所提高。2、在1200℃、1250℃、1300℃、1350℃制备得到的碳化硅-堇青石复相陶瓷,分为未加镁质黏土和添加镁质黏土,通过对比可以确定:相同烧结温度下,添加镁质黏土的碳化硅-堇青石复相陶瓷的综合性能要好于未加镁质黏土的碳化硅堇青石复相陶瓷的综合性能;两种配方的最佳烧结温度均为1300℃。3、在1300℃烧结温度下,未加镁质黏土的碳化硅-堇青石复相陶瓷材料的抗折强度为37.25MPa,气孔率为19%,吸水率为11%,体密度为1.63g/cm~3,热膨胀系数为2.958×10-6/℃;添加镁质黏土的碳化硅-堇青石复相陶瓷材料的抗折强度为40.61MPa,气孔率为16%,吸水率为10%,体密度为1.64g/cm~3,热膨胀系数为2.789×10-6/℃;通过对比可以确定:添加镁质黏土能够进一步提高碳化硅-堇青石复相陶瓷的烧结强度及相关性能。4、在此基础上,通过优化镁质黏土的添加比例,确定添加5%含量镁质黏土的碳化硅-堇青石复相陶瓷性能最好,其抗折强度为40.82MPa,气孔率为15%,吸水率为9%,体密度为1.65g/cm~3,热膨胀系数为2.785×10-6/℃。综上所述,确定加入镁质黏土对碳化硅-堇青石复相陶瓷试样烧制过程中的强度有所提高;此外,可以进一步提高碳化硅-堇青石陶瓷的烧结强度。应用于碳化硅-堇青石复相陶瓷辊棒能够延长辊棒使用寿命,降低生产成本,具有一定的应用前景。
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