阅读说明：本技术 刚玉炉管制备方法 (Corundum furnace tube preparation method ) 是由 侯战伟 刘松叶 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及刚玉炉管制备技术领域,具体涉及刚玉炉管制备方法,依次包括配料、混料、困料、打制定型、干燥、烧制和冷却步骤,通过打制成型工艺,使得湿坯的外观更加的规整、有细腻感,同时可以提升湿坯的弹性；将干燥分为初步干燥和再次干燥,初步干燥完成后,再进行脱模再次干燥处理,可以提升湿坯定型后的稳定性；前期在低温阶段,以较低的升温速率进行升温,可以提升干坯的温度的均匀性,避免在前期导致温度不均而导致的皲裂现象的出现,在水分基本烘干后的后期,进行较大幅度的升温,可以减少气孔率,提升物料之间的微晶成型效果,提升刚玉炉管的烧成质量；相对减少了粉料的混合时间,可以减少粉料和粒料在搅拌过程产生的沉降、分层现象。(The invention relates to the technical field of corundum furnace tube preparation, in particular to a corundum furnace tube preparation method, which sequentially comprises the steps of batching, mixing, ageing, beating and shaping, drying, firing and cooling, wherein the appearance of a wet blank is more regular and exquisite through a beating and forming process, and the elasticity of the wet blank can be improved; the drying is divided into primary drying and secondary drying, and after the primary drying is finished, demolding and secondary drying treatment are carried out, so that the stability of the wet blank after shaping can be improved; in the early stage, the temperature is raised at a low temperature stage at a low temperature rate, so that the uniformity of the temperature of the dry blank can be improved, the chapping phenomenon caused by uneven temperature in the early stage is avoided, and in the later stage after the moisture is basically dried, the temperature is raised to a large extent, so that the porosity can be reduced, the microcrystalline forming effect among materials is improved, and the sintering quality of the corundum furnace tube is improved; the mixing time of the powder is relatively reduced, and the phenomena of sedimentation and layering generated in the stirring process of the powder and the granules can be reduced.)

刚玉炉管制备方法

技术领域

本发明涉及刚玉炉管制备技术领域，具体涉及刚玉炉管制备方法。

背景技术

在采用石膏模具进行泥浆浇注制备刚玉炉管时，需要将刚玉原料进行粉碎后，制备成具有流动性泥浆后，浇注到石膏模具中，进行脱水干燥，通过石膏模具的吸水效果，将泥浆中的水分吸走后，进行干燥脱坯。此种方式存在，制备泥浆时需严格控制水量，湿坯干燥周期较长，且干坯含水量高，使得在烧制时，导致炉管体积密度降低，气孔率增大，导致刚玉炉管的使用寿命和使用效果降低。

发明内容

本发明的目的在于提供刚玉炉管制备方法，采用多种粒级的白刚玉作为原料，进行搅拌混合，优化物料的颗粒堆积度，采用打制定型工艺，以解决采用石膏模具进行泥浆浇注制备刚玉炉管时造成的气孔率增大，使用寿命降低的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

刚玉炉管制备方法，依次包括以下制备步骤：

步骤a、配料：按照质量百分比：选取，粒径8目的白玉刚6-10%，粒径12目的白玉刚12-16%，粒径24目的白玉刚8-10%，粒径40目的白玉刚7-10%，粒径80目的白玉刚8-11%，粒径120目的白玉刚8-11%，粒径180目的白玉刚8-10%，粒径200目的白玉刚8-10%，粒径325目的白玉刚15-20%，粒径325目的高温煅烧氧化铝粉体8-10%，糊精微粉0.5-1.5%；

步骤b、混料：将步骤a中的配料置于搅拌机内，以每分钟40-60转的速度搅拌混合64-96分钟，混合均匀；

步骤c、困料：将步骤b中混合均匀后的物料置于密封空间进行困料20-24小时；

步骤d、打制定型：将步骤c中困料完成后的物料倒入组装好的模具中，并捣实后将模具进行密封；之后，对模具外侧进行均匀敲击，将模具内的物料打制定型；

步骤e、干燥：先将打制定型后的模具和物料放置3-5小时进行初步干燥；再将模具拆掉后，将定型后的湿坯置于60-70摄氏度的密闭空间内再次干燥80-120小时；得到定型后的干坯；

步骤f、烧制：将步骤e中的干坯置于窑炉中后，窑炉开始升温；升温过程为：100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1580-1750摄氏度，升温过程在70-90小时内完成；升温完成后，在1580-1750摄氏度下保温2.5-3.5小时，完成烧制；

步骤g、冷却：完成烧制后，窑炉停止加热，将窑炉内的温度降至80-120摄氏度时，开炉，将烧制完成的炉管取出。

进一步地，所述步骤b中，先将配料中粒度小于等于200目的粉料置于搅拌机内以每分钟40-60转的速度搅拌混合16-24分钟，再把其它的颗粒料全部加入搅拌机内，以同样的速度搅拌混合16-24分钟后；按照质量百分比，再将5-7%的水放入搅拌机内，继续以同样的速度搅拌混合32-48分钟，混合均匀。

进一步地，所述步骤c中，将步骤b中混合均匀后的物料置于塑料编织袋中密封后，困料20-24小时。

进一步地，所述步骤d中，将步骤c中困料完成后的物料倒入模具中时，进行分次倒入，每次倒入模具容量的15%-25%的物料后，即进行捣实一次，直至模具装满物料后，再进行模具的密封。

进一步地，所述步骤d中，对装料后的模具进行外侧均匀敲击时，采用人力手动敲击1500-1800次，或电动捶打机连续捶打60-90分钟。

进一步地，所述步骤g中，冷却方式采用自然降温80-100个小时，或者采用风机辅助降温35-50小时。

与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果之一：

1、通过采用多种粒级的白刚玉作为主原料，进行搅拌混合，可以优化物料混合定型时的颗粒堆积度；具有填充气孔、封闭气孔的效果，可以提升刚玉炉管的整体性能；高温煅烧氧化铝粉具备良好的抗高温性能，作为上述物料在烧结过程中的补强增韧，提高致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性等；且具备填充气孔的效果，耐高温在1800度以上；从而提升了本刚玉炉管的整体性能。

2、通过打制成型工艺，使得湿坯的外观更加的规整、有细腻感，同时可以提升湿坯的弹性。

3、将干燥分为初步干燥和再次干燥，初步干燥完成后，再进行脱模再次干燥处理，可以提升湿坯定型后的稳定性。

4、前期在低温阶段，以较低的升温速率进行升温，可以提升干坯的温度的均匀性，避免在前期导致温度不均而导致的皲裂现象的出现，在水分基本烘干后的后期，进行较大幅度的升温，可以减少气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，提升刚玉炉管的烧成质量。

5、先混合粒度较小的粉料，再混合粒度较大的物料，相当于减少了粉料的混合时间，可以减少粉料和粒料在搅拌过程产生的沉降、分层现象。

6、通过编织袋进行密封困料，节省了占地空间，同时便利了后期的填料工作。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

刚玉炉管制备方法，依次包括以下制备步骤：

步骤a、配料：按照质量百分比：选取，粒径8目的白玉刚6-10%，粒径12目的白玉刚12-16%，粒径24目的白玉刚8-10%，粒径40目的白玉刚7-10%，粒径80目的白玉刚8-11%，粒径120目的白玉刚8-11%，粒径180目的白玉刚8-10%，粒径200目的白玉刚8-10%，粒径325目的白玉刚15-20%，粒径325目的高温煅烧氧化铝粉体8-10%，超细硅粉1.5-2.5%，糊精微粉0.5-1.5%；

本发明的步骤a中：

粒径8目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：6%、7%、8%、9%或10%；

粒径12目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：12%、13%、14%、15%或16%；

粒径24目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、9.5%或10%；

粒径40目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：7%、8%、8.5%、9%或10%；

粒径80目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、9%、9.5%、10%或11%；

粒径120目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、9%、9.5%、10%或11%；

粒径180目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、9.5%或10%；

粒径200目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、9.5%或10%；

粒径325目的白玉刚典型但非限制性的质量百分比例如为：15%、16.5%、18%、19%或20%；

粒径325目的高温煅烧氧化铝粉体典型但非限制性的质量百分比例如为：8%、8.5%、9%、9.5%或10%；

优选的，可以在上述配料中加入1.5-2.5%的超细硅粉；超细硅粉典型但非限制性的质量百分比例如为：1.5%、1.7%、1.9%、2.2%或2.5%；

硅粉可以减少物料搅拌过程中出现的沉淀、分层现象，同时使得固化物的抗压强度增强、耐磨性能提高和增加阻燃性能；

糊精微粉典型但非限制性的质量百分比例如为：0.5%、0.7%、1.0%、1.2%或1.5%；

糊精微粉为白糊精微粉或黄糊精微粉；糊精微粉易溶于水，具有很强的粘性，对本炉管的初期定形有极佳效果，按适当配比，兑入，搅拌均匀，造型中，对防止塌陷，保角保楞有好的作用。

通过采用多种粒级的白刚玉作为主原料，进行搅拌混合，可以优化物料混合定型时的颗粒堆积度；硅粉可以减少物料搅拌过程中出现的沉淀、分层现象，同时使得固化物的抗压强度增强、耐磨性能提高和增加阻燃性能；具有填充气孔、封闭气孔的效果，可以提升刚玉炉管的整体性能；高温煅烧氧化铝粉具备良好的抗高温性能，作为物料在烧结过程中的补强增韧，提高致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性等；且具备填充气孔的效果，耐高温在1800度以上；从而提升了本刚玉炉管的整体性能。

步骤b、混料：将步骤a中的配料置于搅拌机内，以每分钟40-60转的速度搅拌混合64-96分钟，混合均匀；

本发明的步骤b中：

搅拌机的典型但非限制性的搅拌速度例如为：每分钟40转、45转、50转、55转或60转；搅拌机的典型但非限制性的搅拌时间例如为：64分钟、72分钟、80分钟、88分钟或96分钟。

步骤c、困料：将步骤b中混合均匀后的物料置于密封空间进行困料20-24小时；

本发明的步骤c中：

典型但非限制性的困料时间例如为：20小时、21小时、22小时、23小时或24小时。

使得物料和水分分布的更加均匀，可以提升物料的成型性能，提高烧结质量。

步骤d、打制定型：将步骤c中困料完成后的物料倒入组装好的模具中，并捣实后将模具进行密封；之后，对模具外侧进行均匀敲击，将模具内的物料打制定型；

通过打制成型工艺，使得湿坯的外观更加的规整、有细腻感，同时可以提升湿坯的弹性。

步骤e、干燥：先将打制定型后的模具和物料放置在室温环境下3-5小时进行初步干燥；再将模具拆掉后，将定型后的湿坯置于60-70摄氏度的密闭空间内再次干燥80-120小时；得到定型后的干坯；

本发明的步骤e中：

典型但非限制性的初步干燥时间例如为：3小时、3.5小时、4小时、4.5小时或5小时；

典型但非限制性的再次干燥时间例如为：80小时、90小时、100小时、110小时或120小时；典型但非限制性的再次干燥的温度例如为：60摄氏度、63摄氏度、65摄氏度、68摄氏度或70摄氏度。

优选的，在再次干燥过程中，每5小时通风换气一次或两次。

将干燥分为初步干燥和再次干燥，初步干燥完成后，再进行脱模再次干燥处理，可以提升湿坯定型后的稳定性。

步骤f、烧制：将步骤e中的干坯置于窑炉中后，窑炉开始升温；升温过程为：100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1580-1750摄氏度，升温过程在70-90小时内完成；升温完成后，在1580-1750摄氏度下保温2.5-3.5小时，完成烧制；

典型但非限制性的烧制过程例如为：

100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1580摄氏度，升温过程在70小时内完成；在1580摄氏度±20摄氏度保温3.5小时。

100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1620摄氏度，升温过程在75小时内完成；在1620摄氏度±20摄氏度范围内保温3.2小时。

100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1680摄氏度，升温过程在80小时内完成；在1680摄氏度±20摄氏度范围内保温3小时。

100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1720摄氏度，升温过程在85小时内完成；在1720摄氏度±20摄氏度范围内保温2.8小时。

100摄氏度以内每小时升温3-5摄氏度，100-500摄氏度每小时升温5-10摄氏度，500度以上每小时升温70-90摄氏度，直至窑炉内温度升至1750摄氏度，升温过程在90小时内完成；在1750摄氏度±20摄氏度范围内保温2.5小时。

前期在低温阶段，以较低的升温速率进行升温，可以提升干坯的温度的均匀性，避免在前期导致温度不均而导致的皲裂现象的出现，在水分基本烘干后的后期，进行较大幅度的升温，可以减少气孔率，提升物料之间的微晶成型效果，提升刚玉炉管的烧成质量。

步骤g、冷却：完成烧制后，窑炉停止加热，将窑炉内的温度降至80-120摄氏度时，开炉，将烧制完成的炉管取出。

通过以上步骤以解决采用石膏模具进行泥浆浇注制备刚玉炉管时造成的气孔率增大，使用寿命降低的问题。

优选的，步骤b中，先将配料中粒度小于等于200目的粉料置于搅拌机内以每分钟40-60转的速度搅拌混合16-24分钟，再把其它的颗粒料全部加入搅拌机内，以同样的速度搅拌混合16-24分钟后；按照质量百分比，再将5-7%的水放入搅拌机内，继续以同样的速度搅拌混合32-48分钟，混合均匀。

一种事实方式为：先将配料中粒度小于等于200目的粉料置于搅拌机内以每分钟40-60转的速度搅拌混合16分钟，再把其它的颗粒料全部加入搅拌机内，以同样的速度搅拌混合16分钟后，再将5%的水放入搅拌机内，继续以同样的速度搅拌混合48分钟，混合均匀。

另一种事实方式为：先将配料中粒度小于等于200目的粉料置于搅拌机内以每分钟40-60转的速度搅拌混合24分钟，再把其它的颗粒料全部加入搅拌机内，以同样的速度搅拌混合24分钟后，再将7%的水放入搅拌机内，继续以同样的速度搅拌混合32分钟，混合均匀。

先混合粒度较小的粉料，再混合粒度较大的物料，相当于减少了粉料的混合时间，可以减少粉料和粒料在搅拌过程产生的沉降、分层现象。

优选的，步骤c中，将步骤b中混合均匀后的物料置于塑料编织袋中密封后，困料20-24小时。将物料置于塑料编织袋中进行密封困料，一方面可以将编织袋堆垛放置，节省空间，另一方面，便于困料后，直接通过编织袋将物料倒入模具中，方便快捷。

优选的，步骤d中，将步骤c中困料完成后的物料倒入模具中时，进行分次倒入，每次倒入模具容量的15%-25%的物料后，即进行捣实一次，直至模具装满物料后，再进行模具的密封。通过打制定型，可以提升物料在模具内的堆积效果，形成较好的定型效果。

一种实施方式为：每次倒入模具容量15%的物料，即进行人工捣实，之后，再倒入25%的物料，进行捣实，后面再分三次，每次倒入20%的物料，进行捣实之后，密封；将填料后的模具横向排成一排，两边分别站两个男性工人，交替对模具外侧的每个位置进行均匀力度的敲打，其中每个模具敲打次数总计在1500次或1600次或1700次或1800次，根据负责敲打的工人的身体状况和用力情况进行相应敲打次数的调整。考虑到人力劳动的疲劳感，可以在连续敲打时，可以更换敲打人员。通过人工多次敲打，可以提升湿坯的定型效果。

另一种实施方式为：每次倒入模具容量20%的物料后，进行人工捣实之后再继续填料，直至填满位置，进行密封后，将模具横向放置在电动连续捶打机的捶打区域，启动捶打机，使捶打机的摆锤的转速设定在每分钟2-5转，对填料后的模具进行捶打，并由操作工人每3-5分钟移动横向移动模具，使得捶打机基本能捶打到模具的各个位置，按照模具的横向移动方向，来回完成3-6次的整体敲打，效果更佳；整体敲打时间在60分钟-90分钟。通过电动连续捶打机进行连续捶打，可以降低劳动强度，同时提升湿坯的成型稳定性。

优选的，步骤g中，窑炉停止加热后，打开窑通风通道，进行自然冷却80小时，待窑炉内的温度降至120摄氏度时，打开窑炉，将刚玉炉管取出，完成制备工作。

优选的，步骤g中，窑炉停止加热后，打开窑通风通道，进行自然冷却100小时，待窑炉内的温度降至100摄氏度时，打开窑炉，将刚玉炉管取出，完成制备工作。

优选的，步骤g中，窑炉停止加热后，打开窑通风通道，进行自然冷却120小时，待窑炉内的温度降至80摄氏度时，打开窑炉，将刚玉炉管取出，完成制备工作。

采用自然冷却，可以降低冷却过程中刚玉炉管管体的温度骤变，但是周期比较长。

优选的，步骤g中，窑炉停止加热后，打开窑通风通道，进行分机辅助冷却35小时，待窑炉内的温度降至120摄氏度时，打开窑炉，将刚玉炉管取出，完成制备工作。

优选的，步骤g中，窑炉停止加热后，打开窑通风通道，进行分机辅助冷却50小时，待窑炉内的温度降至80摄氏度时，打开窑炉，将刚玉炉管取出，完成制备工作。

采用风机辅助降温时，在高温阶段，风机采用小功率工作，降低高温阶段（1700-1000摄氏度）的温度变化速率，在低温阶段（1000摄氏度以下），增大风机的工作功率，以减少温度骤降，而影响刚玉炉管的使用效果。

同时，使用本发明提供的加工方法，降低了模具费用，提高了产品质量密度，导热率稳定，导热时间降低；同等条件下，使得本刚玉炉管的使用寿命增加2.5-4个月；气孔率在13-20%，体积密度2.8-3.3 g/cm3；热振稳定性（1100℃*水冷）:>15次，15次热振后耐压强度90-120Mpa。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。