一種電熱爐爐盤及制備工藝，屬于電熱爐配件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的爐盤有金屬材質(zhì)和耐火材質(zhì)等，電熱爐因為其要求絕緣的關(guān)系只能選用絕緣的耐火材質(zhì)。傳統(tǒng)作為電熱爐爐盤的耐火材料大多為碳化硅材質(zhì)。碳化硅材質(zhì)的爐盤成本較高，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不斷地嘗試對此種耐火材料的改進。然而改進的耐火材料在驟冷驟熱的爐盤使用環(huán)境下，容易出現(xiàn)開裂，而且最高溫度使用溫度僅有750℃，溫度過高則可能會立即出現(xiàn)損毀。而且現(xiàn)有的電熱爐爐盤的制備工藝常常過于復(fù)雜，需要配合特定的工藝的進行燒制方可使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種壽命長、耐受溫度高的電熱爐爐盤及制備工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該電熱爐爐盤，其特征在于，原料的重量份組成為：納米二氧化硅56~64份，碳化硅4.3~5.6份，硅酸鋁纖維4.5~5.5份，高嶺土23~34份。

本發(fā)明使用納米二氧化硅既可以起到納米顆粒的作用，同時它又作為主要顆粒，不但提高耐火材料的強度、韌性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能。本發(fā)明利用納米二氧化硅來復(fù)合高嶺土，不但提高了爐盤材料的致密性和韌性，而且制備過程無需燒結(jié)。本發(fā)明中添加適量的碳化硅，調(diào)節(jié)爐盤耐火材料的驟冷驟熱條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，提高導(dǎo)熱系數(shù)、降低熱膨脹系數(shù)、并使得耐磨性能更好。添加適量的硅酸鋁纖維，起到了更好的防止?fàn)t盤開裂，增加使用壽命的效果。

優(yōu)選的，所述的原料的重量份組成為：納米二氧化硅58~61份，碳化硅4.8~5.2份，硅酸鋁纖維4.8~5.2份，高嶺土28~31份。優(yōu)選的原料重量份組成能夠使制成的爐盤達到本發(fā)明的最佳性能。

優(yōu)選的，所述的納米二氧化硅的平均粒徑為25nm~60nm，松裝密度為0.07g/cm³~0.09g/cm³。優(yōu)選的納米二氧化硅的平均粒徑和松裝密度的粒子間隙和粘性對本發(fā)明最為適應(yīng)，能夠使本發(fā)明的爐盤達到更好的性能。

優(yōu)選的，所述的碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為7%~16%，β-sic的質(zhì)量含量為82%~92%。本發(fā)明所用的碳化硅中利用兩種晶型的碳化硅的比例調(diào)節(jié)碳化硅的性能，對本發(fā)明產(chǎn)品的性能幫助最大，使熱膨脹系數(shù)和耐磨性能達到本發(fā)明的最適應(yīng)條件。

優(yōu)選的，所述的碳化硅的密度為3.37g/cm³～3.56g/cm³，莫氏硬度9.4~9.6，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為4.9×10^-6/℃~5.3×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為56w/(m·k)~62w/(m·k)。

優(yōu)選的，所述的硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為2.3mm~3.2mm。硅酸鋁纖維的性能對本發(fā)明產(chǎn)品的抗裂性影響較大，優(yōu)選的硅酸鋁纖維能使本發(fā)明的壽命達到最大。

優(yōu)選的，所述的高嶺土為硬質(zhì)高嶺土。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)高嶺土最適合作為本發(fā)明基礎(chǔ)材料，產(chǎn)品的性能最好。

一種上述的電熱爐爐盤的制備工藝，其特征在于：將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后晾干即得。

本發(fā)明的原料配方在制備時非常方便，只需加濕后模具成型，晾干即可得到足夠強度的爐盤，制備工藝簡單。

優(yōu)選的，所述晾干的環(huán)境溫度為25℃~35℃，環(huán)境濕度為45%~53%。優(yōu)選的晾干環(huán)境能夠使本發(fā)明的產(chǎn)品具有更高的強度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種電熱爐爐盤及制備工藝所具有的有益效果是：本發(fā)明使用納米二氧化硅既可以起到納米顆粒的作用，同時它又作為主要顆粒，不但提高耐火材料的強度、韌性，而且提高了材料的硬度和彈性模量等性能。本發(fā)明利用納米二氧化硅來復(fù)合高嶺土，不但提高了爐盤材料的致密性和韌性，而且制備過程無需燒結(jié)。本發(fā)明中添加適量的碳化硅，調(diào)節(jié)爐盤耐火材料的驟冷驟熱條件下的化學(xué)穩(wěn)定性，提高導(dǎo)熱系數(shù)、降低熱膨脹系數(shù)、并使得耐磨性能更好。添加適量的硅酸鋁纖維，起到了更好的防止?fàn)t盤開裂，增加使用壽命的效果。在制備過程中和使用過程中出現(xiàn)的膨脹收縮比小，制備過程中容易指定尺寸，使用穩(wěn)定，壽命長。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，其中實施例1為最佳實施例。

實施例1

原料的重量份組成為：納米二氧化硅60份，碳化硅5份，硅酸鋁纖維5份，硬質(zhì)高嶺土30份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~40nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為12%，β-sic的質(zhì)量含量為87%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.42g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為59w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.0mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在30℃的環(huán)境溫度，48%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例2

原料的重量份組成為：納米二氧化硅58份，碳化硅4.8份，硅酸鋁纖維5.2份，硬質(zhì)高嶺土31份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~52nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量13%，β-sic的質(zhì)量含量為84%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.48g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.2×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為58w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為2.6mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在28℃的環(huán)境溫度，46%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例3

原料的重量份組成為：納米二氧化硅61份，碳化硅5.2份，硅酸鋁纖維4.8份，硬質(zhì)高嶺土28份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為28nm~45nm，松裝密度為0.075g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為9%，β-sic的質(zhì)量含量為89%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.53g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為60w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為2.9mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆颍缓笱b入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在32℃的環(huán)境溫度，50%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例4

原料的重量份組成為：納米二氧化硅56份，碳化硅4.3份，硅酸鋁纖維5.5份，硬質(zhì)高嶺土34份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為25nm~40nm，松裝密度為0.09g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為7%，β-sic的質(zhì)量含量為92%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.37g/cm³，莫氏硬度9.4，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為4.9×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為56w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為2.3mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在25℃的環(huán)境溫度，45%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例5

原料的重量份組成為：納米二氧化硅64份，碳化硅5.6份，硅酸鋁纖維4.5份，硬質(zhì)高嶺土23份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為38nm~60nm，松裝密度為0.07g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為16%，β-sic的質(zhì)量含量為82%；碳化硅的密度為3.56g/cm³，莫氏硬度9.6，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.3×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為62w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.2mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆颍缓笱b入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在35℃的環(huán)境溫度，53%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例6

原料的重量份組成為：納米二氧化硅60份，碳化硅5份，硅酸鋁纖維5份，硬質(zhì)高嶺土30份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~40nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為12%，β-sic的質(zhì)量含量為87%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.42g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為59w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.0mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆颍缓笱b入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在20℃的環(huán)境溫度，10%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例7

原料的重量份組成為：納米二氧化硅60份，碳化硅5份，硅酸鋁纖維5份，軟質(zhì)高嶺土30份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~40nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為50%，β-sic的質(zhì)量含量為48%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.42g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為59w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.0mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在30℃的環(huán)境溫度，48%的環(huán)境濕度下晾干即得。

對比例1

原料的重量份組成為：納米二氧化硅30份，碳化硅5份，硅酸鋁纖維5份，硬質(zhì)高嶺土60份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~40nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為12%，β-sic的質(zhì)量含量為87%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.42g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為59w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.0mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆颍缓笱b入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在30℃的環(huán)境溫度，48%的環(huán)境濕度下晾干即得。

對比例2

原料的重量份組成為：納米二氧化硅60份，碳化硅5份，硬質(zhì)高嶺土30份；其中，納米二氧化硅的平均粒徑為30nm~40nm，松裝密度為0.08g/cm³；碳化硅中α-sic的質(zhì)量含量為12%，β-sic的質(zhì)量含量為87%，余量為雜質(zhì)；碳化硅的密度為3.42g/cm³，莫氏硬度9.5，線膨脹系數(shù)在25℃～1000℃為5.1×10^-6/℃；20℃時熱導(dǎo)率為59w/(m·k)；硅酸鋁纖維的纖維直徑為5d，收縮比為3.0mm；

將物料稱取后加水?dāng)嚢杈鶆?，然后裝入爐盤模具內(nèi)擠壓成型，脫模后在30℃的環(huán)境溫度，48%的環(huán)境濕度下晾干即得。

實施例和對比例的所得爐盤的性能檢測結(jié)果見表1。

表1實施例和對比例的所得爐盤的性能檢測

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耐磨性能為使用砂輪對爐盤的磨損一分鐘的損失質(zhì)量。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。