一种陶瓷辊棒及其制备方法

摘要

本发明公开了一种陶瓷辊棒及其制备方法，属于制备陶瓷辊棒的技术领域。其制法为：以20-40wt.%的耐火粘土、30-45wt.%的莫来石、15-25wt.%的矾土、5-8%的氧化铝细粉和1-2wt.%的氧化硅细粉的混合物为原料，将其与羧甲基纤维素混合，陈腐，炼泥，塑性挤出，干燥，冷等压成型，注浆，焙烧，得到陶瓷辊棒成品。该方法简单，原料廉价易得。所制备的陶瓷辊棒的内部为蜂窝孔状结构，增强了陶瓷辊棒的承重能力和耐高温能力，克服了老式空心陶瓷管抗弯强度小的缺点，提高了保温性能，有效延长了陶瓷辊棒的使用寿命。该陶瓷辊棒具有强度高、体积密度低、荷载量大、导热系数好等优点。

权利要求

1.一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将100重量份原料与3-6重量份羧甲基纤维素混合均匀，形成混合料，加水，搅拌

15-30min，形成泥料；所述原料为20-40wt.%的耐火粘土、30-45wt.%的莫来石、15-25wt.%的矾土、5-8%的氧化铝细粉和1-2wt.%的氧化硅细粉的混合物；所述水的加入量为混合料质量的15-20 %；

（2）将步骤（1）制备的泥料经陈腐18-24h后，炼泥，在直推式挤泥机中塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管；

（3）将步骤（2）制备的陶瓷辊棒坯管进行干燥处理，冷等静压成型，去掉内支撑，得陶瓷辊棒样管；

（4）将步骤（3）制备的陶瓷辊棒样管一端封闭，注满混合有发泡珠粒和莫来石纤维的泥料，干燥，焙烧，得陶瓷辊棒；

所述发泡珠粒为聚苯乙烯珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯珠粒或两者的混合物，其粒度为

0.1-0.5mm。

2.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的原料的粒度为70-140目。

3.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的干燥条件为：温度80-110℃，时间1-2h。

4.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的冷等静压的条件为：压力200-300MPa。

5.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的干燥条件为：温度70-95℃，时间3-5h。

6.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的焙烧条件为：温度1400-1600℃，时间4-6h。

7.根据权利要求1所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的发泡珠粒的含量为2-4wt.%，莫来石纤维的含量为3-5 wt.%。

8.根据权利要求1或7所述一种陶瓷辊棒的制备方法，其特征在于：所述莫来石纤维包括70-75wt.%的氧化铝和25-30wt.%的二氧化硅，其长度为5-8mm。

9.一种利用权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的陶瓷辊棒，其特征在于：内部为蜂窝孔状结构。

说明书

一种陶瓷辊棒及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于制备陶瓷辊棒的技术领域，特别涉及一种陶瓷辊棒及其制备方法。

背景技术

[0002] 陶瓷辊棒是粘土质耐火材料与天然矿物原料经过精选、粉碎、混合、成型、煅烧等过程而制成的耐火制品，是辊道窑炉的关键配件之一，主要起到传动和承重的作用。目前，辊道窑炉向宽断面、高使用温度方向发展，要求陶瓷辊棒在高温下，强度高，且能够连续运行；在自重和制品的荷重作用下，能保持不变形。而日用、卫生洁具和磁性材料等领域，对陶瓷辊棒的高温性能要求更高。

[0003] 通常，生产陶瓷辊棒的主要原料包括高岭土、耐火粘土、耐火刚玉骨料和α-Al2O3等。目前，辊道窑炉用的陶瓷辊棒大多以莫来石-刚玉、莫来石-刚玉-斜锆石为主材质成型烧结而成。现有的陶瓷辊棒成型烧结后多是单层管状结构，辊棒负载能力差。增加壁厚是目前提高辊棒强度普遍采用的方法，该方法可以在一定程度上起到增加辊棒强度的作用，但壁厚度的增加导致了辊棒自身重量的增加，一方面会增加辊棒的生产成本，另一方面，壁厚的加大会导致辊棒的热稳定性降低、散热能力变差，在高温下积聚在棍棒内的热量将不能及时散发而产生内应力，使辊棒内外收缩不一致，容易导致辊棒产生裂纹进而发生爆裂，严重影响生产，造成原料与能源的浪费和生产成本的增加。

发明内容

[0004] 本发明提供一种陶瓷辊棒及其制备方法，该方法制备的陶瓷辊棒中由于添加了莫来石纤维，增强了辊棒的抗压强度，同时添加的泡沫发泡珠粒在高温焙烧时会汽化分解，形成蜂窝状孔洞，降低了辊棒的质量。

[0005] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0006] 一种陶瓷辊棒的制备方法，包括如下步骤：

[0007] （1）将100重量份原料与3-6重量份羧甲基纤维素混合均匀，形成混合料，加水，搅拌15-30min，形成泥料；所述原料为20-40wt.%的耐火粘土、30-45wt.%的莫来石、15-25wt.%的矾土、5-8%的氧化铝细粉和1-2wt.%的氧化硅细粉的混合物；所述水的加入量为混合料质量的15-20 %；

[0008] （2）将步骤（1）制备的泥料经陈腐18-24h后，炼泥，在直推式挤泥机中塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管；

[0009] （3）将步骤（2）制备的陶瓷辊棒坯管进行干燥处理，冷等静压成型，去掉内支撑，得陶瓷辊棒样管；

[0010] （4）将步骤（3）制备的陶瓷辊棒样管一端封闭，注满混合有发泡珠粒和莫来石纤维的泥料，干燥，焙烧，得陶瓷辊棒。

[0011] 所述步骤（1）中的原料的粒度为70-140目。

[0012] 所述步骤（3）中的干燥条件为：温度80-110℃，时间1-2h。

[0013] 所述步骤（3）中的冷等静压的条件为：压力200-300MPa。

[0014] 所述步骤（4）中的干燥条件为：温度70-95℃，时间3-5h。

[0015] 所述步骤（4）中的焙烧条件为：温度1400-1600℃，时间4-6h。

[0016] 所述步骤（4）中的发泡珠粒的含量为2-4wt.%，莫来石纤维的含量为3-5 wt.%。

[0017] 所述发泡珠粒为聚苯乙烯珠粒或聚甲基丙烯酸甲酯珠粒或两者的混合物，其粒度为0.1-0.5mm。

[0018] 所述莫来石纤维包括70-75wt.%的氧化铝和25-30wt.%的二氧化硅，其长度为5-8mm。

[0019] 一种利用上述方法制备的陶瓷辊棒，内部为蜂窝孔状结构。

[0020] 本发明的制备方法包括原料混合，陈腐，炼泥，塑性挤出，干燥，冷等压成型，注浆，焙烧等工艺，其流程图如图1所示。制备方法简单，原料廉价易得。

[0021] 本发明所制备的陶瓷辊棒，由于其内部为蜂窝孔状结构，增强了陶瓷辊棒的承重能力和耐高温能力，克服了老式空心陶瓷管抗弯强度小的缺点，提高了保温性能，有效延长了陶瓷辊棒的使用寿命。该陶瓷辊棒具有强度高、体积密度低、荷载量大、导热系数好等优点。

附图说明

[0022] 图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

[0023] 以下结合实施例对本发明进一步说明。

[0024] 实施例1

[0025] 准备粒度为70-140目的原料：20kg耐火粘土，45kg莫来石，25kg矾土，8kg氧化铝细粉和2kg氧化硅细粉，将其与3kg的羧甲基纤维素搅拌混合均匀后，加入15.5kg的水，强力搅拌15min，形成泥料。陈腐18h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管；将陶瓷辊棒坯管在80℃干燥处理2h后，在300MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管；将陶瓷辊棒样管一端封闭，向其中注入浆料(混合有2wt.%的粒度为0.1mm的聚苯乙烯珠粒和3wt.%长度为5mm的莫来石纤维（包括70 wt.%的氧化铝和30 wt.%的二氧化硅）的泥料)，样管注满后立式放置，70℃干燥处理5h，获得半成品辊棒坯管；将半成品辊棒坯管放入1400℃的窑炉中焙烧，保温4h后获得内部有蜂窝状孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷辊棒体积密度3
为3.0g/cm，常温弯曲强度为65MPa，高温强度为57MPa。

[0026] 实施例2

[0027] 准备粒度为70-140目的原料：20kg耐火粘土，45kg莫来石，25kg矾土，8kg氧化铝细粉和2kg氧化硅细粉，将其与3kg的羧甲基纤维素，搅拌混合均匀，加入20kg的水，强力搅拌30min，形成泥料。陈腐24h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管；将陶瓷辊棒坯管在110℃干燥处理1h后，在200MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管；将陶瓷辊棒样管一端封闭，向其中注入浆料（混合有4wt.%的粒度为0.5mm的聚苯乙烯珠粒和5 wt.%的长度为8mm的莫来石纤维的泥料，其中莫来石纤维包括75 wt.%的氧化铝和25wt.%的二氧化硅），样管注满后立式放置，95℃干燥处理3h，获得半成品辊棒坯管；将半成品辊棒坯管放入1600℃的窑炉中焙烧，保温6h后获得内部有蜂窝状孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷辊棒
3
体积密度为3.1g/cm，常温弯曲强度为67MPa，高温强度为60MPa。

[0028] 实施例3

[0029] 准备粒度为70-140目的原料：40kg耐火粘土，30kg莫来石，24kg矾土，5kg氧化铝细粉和1kg氧化硅细粉，将其与6kg的羧甲基纤维素搅拌混合均匀，加入15.5kg的水，强力搅拌15min，形成泥料。陈腐18h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管；将陶瓷辊棒坯管110℃干燥处理1h后，在300MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管。将陶瓷辊棒样管一端封闭，向其中注入混合有2wt.%的粒度为0.5mm的聚甲基丙烯酸甲酯和3 wt.%的长度为8mm莫来石纤维（包括75 wt.%的氧化铝和25 wt.%的二氧化硅）的泥料，样管注满后立式放置，95℃干燥处理3h，获得半成品辊棒坯管。将半成品辊棒坯管放入1400℃的窑炉中焙烧，保温6h后获得内部有蜂窝状孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的成陶瓷辊棒体积密度为3
3.0g/cm，常温弯曲强度为70MPa，高温强度为60MPa。

[0030] 实施例4

[0031] 准备粒度为70-140目的原料：40kg耐火粘土，30kg莫来石，24kg矾土，5kg氧化铝细粉和1kg氧化硅细粉，将其与6kg的羧甲基纤维素搅拌混合均匀，加入20kg的水，强力搅拌30min，形成泥料。陈腐24h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管。将陶瓷辊棒坯管在110℃干燥处理1h后，在200MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管。将样管一端封闭，向其中注入混合有4 wt.%的粒度为0.1mm的聚甲基丙烯酸甲酯和5 wt.%的长度为5mm莫来石纤维（包括74 wt.%的氧化铝和26 wt.%的二氧化硅）的泥料，样管注满后立式放置，85℃干燥处理4h，获得半成品辊棒坯管。将半成品辊棒坯管放入1600℃的窑炉中焙烧，保
3
温4h后获得内部有蜂窝状孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的陶瓷辊棒体积密度为3.2g/cm，常温弯曲强度为71MPa，高温强度为63MPa。

[0032] 实施例5

[0033] 准备粒度为70-140目的原料：40kg耐火粘土，30kg莫来石，24kg矾土，5kg氧化铝细粉和1kg氧化硅细粉，将其与6kg的羧甲基纤维素搅拌混合均匀，加入20kg的水，强力搅拌30min，形成泥料。陈腐20h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管。将陶瓷辊棒坯管在10℃干燥处理1h后，在250MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管。将陶瓷辊棒样管一端封闭，向其中注入混合有3 wt.%的粒度为0.3mm的聚苯乙烯珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯的混合珠粒（质量比为30%：70%），4 wt.%的长度为6mm的莫来石纤维（包括75 wt.%的氧化铝和25 wt.%的二氧化硅）的泥料，样管注满后立式放置，95℃干燥处理3h，获得半成品辊棒坯管。将半成品辊棒坯管放入1500℃的窑炉中焙烧，保温5h后获得内部有蜂窝状孔洞的陶
3
瓷棍棒成品，制得的成品陶瓷辊棒体积密度为3.2g/cm，常温弯曲强度为66MPa，高温强度为58MPa。

[0034] 实施例6

[0035] 准备粒度为70-140目的原料：37kg耐火粘土，41kg莫来石，15kg矾土，5.5kg氧化铝细粉和1.5kg氧化硅细粉，将其与5kg的羧甲基纤维素搅拌混合均匀，加入18kg的水，强力搅拌25min，形成泥料。陈腐20h后将泥料通过练泥机炼泥，获得泥条，泥条通过直推式挤泥机塑性挤出，得到设有内支撑的陶瓷辊棒坯管。将陶瓷辊棒坯管在95℃干燥处理1.5h后，在250MPa的压力下进行冷等静压成型，去掉内支撑，获得陶瓷辊棒样管。将陶瓷辊棒样管一端封闭，向其中注入泥料中混合有3 wt.%的粒度为0.3mm的聚苯乙烯珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯的混合珠粒（质量比为30%：70%），4 wt.%的长度为6mm的莫来石纤维（其包括74 wt.%的氧化铝和26 wt.%的二氧化硅）的泥料，样管注满后立式放置，95℃干燥处理3h，获得半成品辊棒坯管；将半成品辊棒坯管放入1500℃的窑炉中焙烧，保温5h后获得内部有3
蜂窝状孔洞的陶瓷棍棒成品，制得的成品陶瓷辊棒体积密度为2.9g/cm，常温弯曲强度为
64MPa，高温强度为57MPa。