[发明专利]一种环形炉用SiC-Si3N4质高温陶瓷炉底板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温陶瓷技术领域，具体涉及一种环形炉用SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板及其制备方法。

背景技术

在冶金及机械制造工厂的环形炉中通常需要大量使用耐热钢质炉底板承载钢卷和钢件以进行热加工生产。现有的环形炉底板一般都是采用高温合金材料制造，例如长时间在950℃以上甚至超过1000℃的高温与荷重的工况条件下制作金属炉底板，所得产品的高温合金材料的耐高温性能特别是高温强度和抗蠕变性未必能够满足实际工况的要求。这是由于金属材料的高温蠕变率大而造成炉底板逐渐弯曲变形，材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏。此外，蠕变及开裂等因素造成高温合金材料制备的钢质炉底板之使用寿命较低，更重要的是变形的炉底板会影响所承载钢卷和钢件的热处理质量和成品率，降低生产效益。与耐热钢相比，高温陶瓷材料具有高温强度高、抗蠕变性能好、热膨胀率小等优点，不仅可以有效提高底板的使用寿命、降低底板使用成本，而且可以保证所承载钢卷和钢件的热处理质量和成品率，提高经济效益。

发明内容

本发明旨在克服现有环形炉钢质炉底板的缺陷，目的是提供一种工艺简单、使用性能好的环形炉用SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板的制备技术，用该技术制备的高温陶瓷炉底板耐高温、抗蠕变性能好、高温强度大、抗热震性好，能够有效地解决金属炉底板的耐高温性能差、材料的高温蠕变率大而造成炉底板弯曲变形、材料的热膨胀率大而造成炉底板开裂损坏及使用寿命较低问题。

为实现上述目的，本发明的制备方法步骤如下：

(1)配料：以总重量份100份计称取25~75份Si粉，余量为SiC粉；加入3~8份烧结助剂和4~9份结合剂；所述烧结助剂为Y₂O₃、或Y₂O₃和Al₂O₃的混合物；所述结合剂选自酚醛树脂、硅溶胶或水玻璃；

(2)混料：将步骤(1)中的配料加入混碾机中混合碾制成泥料；

(3)成型：将步骤(2)的泥料装入模具中成型制成炉底板板坯；

(4)烧结：将所述板坯先在氮气气氛和在1270~1430℃条件下保温1~30h，再在氮气气氛下继续升温到1450℃~1700℃，保温3~12h，制得氮化烧结坯；

(5)渗渍硅处理：将所述氮化烧结坯在温度为1700~1850℃和真空度小于100Pa的条件下进行渗渍硅处理，处理时间为2~20小时，制得SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板毛坯；

(6)将毛坯进行机械加工处理，制得环形炉用SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板。

在本发明中，优选地所述的Si粉的纯度为≥95wt%，粒度小于0.1mm；所述的SiC粉的纯度为≥90wt%，粒度小于5mm。

在本发明中，优选地所述的Y₂O₃的纯度≥95wt%，Al₂O₃的纯度≥95wt%；Y₂O₃或Al₂O₃的粒度小于0.01mm。

在本发明中，所述的成型方法是捣打成型或振动成型。

本发明还涉及上述制备方法所制备的环形炉用SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板。

下面将更详细的描述本发明的技术方案。

本发明提供一种环形炉用SiC-Si₃N₄质高温陶瓷炉底板的制备方法，步骤如下：

(1)配料：按重量份计，称取25~75份Si粉和25~75份SiC粉，而且Si粉和SiC粉的总重为100份。再加入3~8份烧结助剂和4~9份结合剂。一般在本领域中，烧结助剂和结合剂统称为外加剂。所述烧结助剂为Y₂O₃、或Y₂O₃和Al₂O₃的混合物。所述结合剂选自酚醛树脂、硅溶胶或水玻璃。