CN1233595C - 硅质耐火模砖及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅质耐火模砖，其组分及含量为：含氧化硅量大于85%的硅藻土93%-99.2%，硅藻土熟料0-5.8%，氧化铁红0.8-1.2%，各组分的颗粒度＞300目。其方法步骤备料、球磨、准备模具、浇注、脱模与干燥、烧结。该模砖具有耐高温、质轻而细腻、软而有强度、热膨胀系数小、耐冷耐热稳定性好等优点。可用研磨、切割等方式加工成不同需求的模型、模具，易加工并可反复使用。该模砖可广泛应用于制镜、玻璃工艺品等行业，生产镜片无麻点、无蓝边、无变形，失真率＜7%，能够满足镜片模具质量要求，使用温度900℃以下，是先进的玻璃制镜热化型的模具材料。

Description

硅质耐火模砖及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃热化型模砖及其制造方法，具体说，涉及一种硅质耐火模砖及其制造方法。

背景技术

目前，我国车镜使用的玻璃热化型模砖完全依靠进口，日本采用火山灰制作，材料稀少，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有热膨胀系数小、耐冷耐热稳定性好的硅质耐火模砖及其制造方法。

本发明所述的硅质耐火玻璃热化型模砖，其组分及含量为：含氧化硅量大于85％的硅藻土93％-99.2％，硅藻土熟料0-5.8％，含氧化铁量大于90％的氧化铁红0.8-1.2％，各组分的颗粒度＞300目，所有百分数为重量百分数。

所述硅藻土为99％，氧化铁红为1％。

所述硅藻土为95％，硅藻土熟料为4％，氧化铁红为1％。

所述硅藻土为96％，硅藻土熟料为3.2％，氧化铁红为0.8％。

所述硅藻土为93％，硅藻土熟料为5.8％氧化铁红为1.2％。

本发明所述的硅质耐火模砖的制造方法，其步骤包括：

(1)备料，将含氧化硅量大于85％的硅藻土、硅藻土熟料和含氧化铁量大于90％的氧化铁红按需要混合，其取值范围是硅藻土93％-99.2％，硅藻土熟料0-5.8％，氧化铁红0-1.2％，所有百分数为重量百分数。

(2)球磨，将配比好的材料装入球磨罐内，按1∶1.5-1∶1.9的比例加水混合，使其颗粒度＞300目；

(3)准备模具，按供货产品的尺寸要求，模具按10％的收缩率放大，模框的高度要超出放大尺寸的1/3，模具为无底木模，将其放置在平整的石膏板上，在石膏板表面和木模内壁铺放吸水材料层；

(4)浇注，在木模上设置筛孔为20目-40目的罗筛，将准备好的料浆过筛注入木模内，浇注完毕后，在1小时内应将余边吸水材料层包裹起来，防止产生裂纹，或在上面撒上一层干粉料，迅速将水吸去。

(5)脱模与干燥，浇注成型6-8小时后脱模，自然干燥3-5天后轻轻扶起，放入烘干室或干燥箱内烘干，烘干温度在50℃-100℃为宜，使其比重低于0.58以下；

(6)烧结，砖坯在炉内立放或平放，烧结分为5个阶段：第一阶段为坯体排除残余水分阶段，第二阶段为排除化学结合水阶段，第三阶段为结晶分解氧化阶段，第四阶段为方石英向鳞石英结晶转化阶段，第五阶段为巩固阶段。

其中，所述坯体排除残余水分阶段，温度由炉内温度升至160℃，温度以55-60℃/小时的速度上升；所述排除化学结合水阶段，温度由160℃升至285℃，温度以40-45℃/小时的速度上升；第三阶段为结晶分解氧化阶段，温度由285℃升至583℃，温度以33-38℃/小时的速度上升；第四阶段为方石英向鳞石英结晶转化阶段，温度由583℃升至918-998℃，温度以30-35℃的速度缓慢上升；所述巩固阶段，将温度在918℃-998℃内保持2-3小时，使结晶转化透彻均匀，然后闭炉自然降温冷却，炉温降至60℃以下方可开炉取出烧成产品。

本发明所述的硅质耐火模砖是一种生产玻璃的热化型模砖，具有耐高温、质轻而细腻、软而有强度、热膨胀系数小、耐冷耐热稳定性好等优点。可用研磨、切割等方式加工成不同需求的模型、模具，易加工并可反复使用。该模砖可广泛应用于制镜、玻璃工艺品等行业，生产镜片无麻点、无蓝边、无变形，失真率＜7％，能够满足镜片模具质量要求，使用温度900℃以下，是先进的玻璃制镜热化型的模具材料。

具体实施方式

本发明所述的玻璃热化型模砖，其组分及含量为含氧化硅量大于85％的硅藻土93％-99.2％，硅藻土熟料0-5.8％，含氧化铁量大于90％的氧化铁红0.8-1.2％，各组分的颗粒度＞300目。

根据模砖的用途不同，可选择不同的配比，一般说，硅藻土的含量越高模砖的性能越好，因此最佳的配比是硅藻土99％，氧化铁红1％。

在生产过程中，由于烧结的砖坯不整齐或损坏，可以将其返回使用，因此可适当加入已烧结过的硅藻土熟料，如硅藻土95％，硅藻土熟料4％，氧化铁红1％，或者硅藻土96％，硅藻土熟料3.2％，氧化铁红0.8％，或者硅藻土为93％，硅藻土熟料5.8％，氧化铁红1.2％。

所述硅藻土是水生植物硅藻尸骸沉积在海底胶结而成的、以硅为主的生物化学沉积矿物，其主要成分为非晶体质含水硅酸，其颜色呈浅灰色、浅黄色或深绿色。

本方法所述的制造方法的步骤包括：

1备料

将含氧化硅量大于85％的硅藻土、硅藻土熟料、含氧化铁量大于90％的氧化铁红按需要混合，其取值范围是硅藻土93％-99.2％，硅藻土熟料0-5.8％，氧化铁红0-1.2％，所有百分数为重量百分数。

2球磨

将配比好的材料装入球磨罐内，按1∶1.5-1∶1.9的比例加水混合，即干料为1kg，加水1.5-1.9kg。球磨时间的长短根据原料目数粗细确定，一般球磨时间约1-2小时，使其颗粒度＞300目；当硅藻土99％，氧化铁红1％时其比例为1∶1.7；

3准备模具

按供货产品的尺寸要求，模具按10％的收缩率放大，其中干燥和烧结时的收缩分别各占5％。每公斤干料球磨后占用模具容积约200cm³，所以木模框的高度要超出放大尺寸的1/3，以免在浇注时冒浆。模具为无底木模，将其放置在平整的石膏板上，在石膏板表面和木模内壁铺放吸水材料层，如棉布或报纸，该吸水材料层铺平不得出现皱纹，以防止在浇注时漏料或使砖坯表面出现皱纹。

4浇注

在木模上放置筛孔为20目-40目的罗筛，将准备好的料浆过筛注入木模内。

过筛可起到去除杂质、消除气泡、均料等作用。浇注时要一次完成，不得间隔补注，以防止砖坯出现涡状分层、不均匀等现象。

浇注完毕后，为避免产生浮水现象，在1小时内应将余边吸水材料层包裹起来，防止产生裂纹，或在上面撒上一层干粉料，迅速将水吸去。

5脱模与干燥

砖坯干燥是生产过程中一个重要工序，因砖坯的水分过大，在排除这些水分时砖坯的体积收缩很大，极易因收缩不均而引起裂纹。浇注成型6-8小时后即可脱模，自然干燥3-5天后轻轻扶起，在烘干室或干燥箱内烘干，使其比重低于0.58以下视为烘干透彻，方可入炉烧结。

烘干温度在50℃-100℃为宜。

应当注意的是砖坯比重高于0.58时，切勿入炉烧结，不然会造成裂纹。干燥不要急于求成，尽量少移动。烘干的砖坯如不工整，可做表面粗加工处理，方尺靠平，用刮刀或锯条等工具刮去不工整部位，但一定要留出5％的烧结收缩量。

6烧结

砖坯在炉内可立放或平放，但切勿摞放，避免在烧结时粘连和变形。其烧结分5个阶段：

第一阶段为坯体排除残余水分阶段，以55-60℃/小时的速度上升，由炉内温度升至160℃；

第二阶段为排除化学结合水阶段，以40-45℃/小时的速度由160℃升至285℃，此阶段升温速度不要过快，过快坯体内的化学结合水就会被滞留在坯体内，排放不出来，引起坯体裂纹；

第三阶段为结晶分解氧化阶段，温度以33℃-38℃/小时由285℃升至583℃；

第四阶段为方石英向鳞石英结晶转化阶段，温度由583℃升至918-998℃，温度以30-35℃/小时的速度上升，当组份中硅藻土为99％，氧化铁红为1％时，温度由583℃升至938-950℃/；

第五阶段为巩固阶段，当温度达到918-998℃范围内，保持2小时-3小时的恒温时间，使结晶转化透彻均匀。然后闭炉自然降温冷却，炉温降至60℃以下方可开炉取出烧成产品，闭炉至出炉约需40小时以上。

在整个烧结过程中，温度上升速度不要过快，尤其是第四阶段，此阶段是整个烧结过程中最重要的时段，升温速度一定要缓慢，不要急升温，因为在晶型转化时，此刻砖体膨胀率最高，但由于颗粒细，转化时可在孔隙中膨胀，因而孔隙能抵消对砖体的增大，不过此时一定要注意对温度的控制，这是决定砖体是否出现裂纹的关键。

硅质耐火模砖的烧结是生产中最重要的工序，模砖在烧结过程中的物理结晶变化、外性和成品率在很大程度上取决于对升温曲线的操作。烧结温度的高低和恒温时间的长短与组份、原料质量、颗粒度大小、砖坯大小及炉子性能都有着很大的关系，温度的控制决定获得的产品强度大小和质量的优劣。

模砖烧结温度的均匀性完全取决于炉子，一般选用电炉烧制比较理想。

以额定功率12KW电炉为例，首先在炉低部铺一层细颗粒耐火粉料，以利于收缩或膨胀时减少阻力，炉壁四周留出20％余地，以利于热量流动均匀，在紧靠炉门及后壁处设置保温层，以硅酸铝耐火纤维毡最佳，以便炉内温度分布均匀，缩小炉内各面温差。将模砖码放好后，合闸通电，将电流表调至零位，合控制箱开关，按通按钮，调节电流3-4A，然后设定烧成温度918℃-998℃，在第一阶段，当℃达到160℃时，调高电流1A，此时电流为4-5A，以后的的二到四阶段，每到一个阶段电流调高1A，电流达7A-8A不再提高。

Claims (7)

1、硅质耐火玻璃热化型模砖，其组分及含量为：

含氧化硅量大于85％的硅藻土     93％-99.2％

硅藻土熟料                     0-5.8％

含氧化铁量大于90％的氧化铁红   0.8-1.2％

各组分的颗粒度＞300目，所有百分数为重量百分数。

2、根据权利要求1所述的模砖，其特征是所述硅藻土为99％，氧化铁红为1％。

3、根据权利要求1所述的模砖，其特征是所述硅藻土为95％，硅藻土熟料为4％，氧化铁红为1％。

4、根据权利要求1所述的模砖，其特征是硅藻土为96％，硅藻土熟料为3.2％，氧化铁红为0.8％。

5、根据权利要求1所述的模砖，其特征是硅藻土为93％，硅藻土熟料为5.8％氧化铁红为1.2％。

6、硅质耐火玻璃热化型模砖的制造方法，其步骤包括：

(1)备料，将含氧化硅量大于85％的硅藻土、硅藻土熟料和含氧化铁量大于90％的氧化铁红按需要混合，其取值范围是硅藻土93％-99.2％，硅藻土熟料0-5.8％，氧化铁0-1.2％，所有百分数为重量百分数。

(2)球磨，将配比好的材料装入球磨罐内，按1∶1.5-1∶1.9的比例加水混合，使其颗粒度＞300目；

(3)准备模具，按供货产品的尺寸要求，模具按10％的收缩率放大，模框的高度要超出放大尺寸的1/3，模具为无底木模，将其放置在平整的石膏板上，在石膏板表面和木模内壁铺放吸水材料层；

(4)浇注，在木模上设置筛孔为20目-40目的罗筛，将准备好的料浆过筛注入木模内，浇注完毕后，在1小时内应将余边吸水材料层包裹起来，防止产生裂纹，或在上面撒上一层干粉料，迅速将水吸去。

(5)脱模与干燥，浇注成型6-8小时后脱模，自然干燥3-5天后轻轻扶起，放入烘干室或干燥箱内烘干，烘干温度在50℃-100℃为宜，使其比重低于0.58以下；

(6)烧结，砖坯在炉内立放或平放，烧结分为5个阶段：第一阶段为坯体排除残余水分阶段，第二阶段为排除化学结合水阶段，第三阶段为结晶分解氧化阶段，第四阶段为方石英向鳞石英结晶转化阶段，第五阶段为巩固阶段。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征是：

a、所述坯体排除残余水分阶段，温度由炉内温度升至160℃，温度以55-60℃/小时的速度上升；

b、所述排除化学结合水阶段，温度由160℃升至285℃，温度以40-45℃/小时的速度上升；

c、第三阶段为结晶分解氧化阶段，温度由285℃升至583℃，温度以33-38℃/小时的速度上升；

d、第四阶段为方石英向鳞石英结晶转化阶段，温度由583℃升至918-998℃，温度以30-35℃的速度缓慢上升；

e、所述巩固阶段，将温度在918℃-998℃内保持2-3小时，使结晶转化透彻均匀，然后闭炉自然降温冷却，炉温降至60℃以下方可开炉取出烧成产品。