是以燒結氧化鋁(燒結剛玉)為顆粒料,與剛玉細粉配制成泥料,經成型、干燥和燒成的制品,亦稱剛玉熟料耐火材料。
1.燒結剛玉:以工業氧化鋁為原料,通過細磨達到高分散度(<10μm應>85%),用酸洗除鐵,然后加入適量有機結合劑,制成坯料,用半干壓制或可塑法制成坯體,在高溫窯內燒成,燒成溫度一般應大于1700℃,可達到燒結,燒成收縮率為18-20%。也可將細磨后的工業氧化鋁粉壓球(球直徑20-25mm)后,經200℃以上溫度干燥,在豎窯內燒成,同樣可制得燒結的剛玉熟料。
另一種制備工藝為:工業氧化鋁粉在1450℃煅燒、細磨,制備成粉料,成型和高溫燒成。據報導,若采用高純度工業氧化鋁(Al2O3>99.5%),經過煅燒后,將其研磨細粉在高壓下成球(球徑20mm的致密球),再在2000℃高溫下煅燒而得板狀氧化鋁熟料,使結構中的氣孔消失,晶粒長大很多倍(25-40倍),呈致密的板狀α-Al2O3晶體。其特點是導熱性高,熱震穩定性好,高溫強度大,抗侵蝕性強,但生產成本高。
衡量燒結剛玉熟料的基本性能指標,除化學成分外,主要是氣孔率和體積密度,這對制品生產工藝過程具有重要作用。
2.生產工藝要點:
(1)泥料組成。高純燒結剛玉制品中,顆粒料和細粉應采用同一成分的純剛玉熟料(細粉也可采用α-Al2O3型的細小晶粒的氧化鋁)。在生產普通燒結剛玉制品時,為了提高其熱震穩定性或抗潭性,一般允許加入小于10%的第二組成,這樣仍保持其Al2O3含量在90%以上,處于剛玉質耐火材料的低值范圍內。第二組分主要是莫來石,加入形式有:合成莫來石熟料;或往配料中加入氧化硅、粘土、高嶺土、藍晶石-硅線石精礦粉等,使其在燒成過程中在基質部分合成莫來石。除合成莫來石可以顆粒(3-0.5mm)形式加入外,其他添加物均以<60μm細粉加入。采用H3PO4作結合劑。加入量視制品的使用性能而定,波動于1-6%。為改善成型性能,常加入適量的有機粘結劑。
泥料的顆粒組成按緊密堆積原則選擇,以大顆粒為骨,中、小顆粒及細粉,逐級填充到互相接觸的各級顆粒的空隙中。細粉主量對制品的密度和強度有明顯影響。細粉由15%遞增到45%,制品的密度和強度有很大提高。若在細粉中配入約5%左右小于1μm的超微?粉,則更具有現實意義。
常用的顆粒組成舉例如下:
1)3-0.5mm(或2-0.5mm)45%,0.5-0.06mm10%,<0.06mm45%;
2)2-1mm15%,1-0.5mm30%,0.5-0.088mm15%,<0.088mm10%,球磨細粉30%;
3)0.5-0.2mm50%,0.1-0.009mm20%,細粉30%。
所謂細粉,除球磨細粉外,在現階段已包含用近代科學方法制取的<1μm的超微粉。
泥料應進行非常充分的的混練,必要時困料,泥料水分一般波動于5-8%。
(2)成型。
1)形成復雜、尺寸較大的制品,采用氣狂搗打或振動成型;
2)普通制品采用半干壓成型,需在高壓力下進行,根據我國采用的設備條件,一般在80-120MPa成型壓力下成型即可;
3)特殊制品則用特殊設計的模具,采用流體等壓成型。
(3)燒成。剛玉熟料制品必須在高溫下燒成。燒成溫度界于1650-1800℃之間,有時達到1850℃。適當提高燒成溫度,可以相應地提高制品的強度和密度。
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