一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108706975A(43)申请公布日2018.10.26(21)申请号201810316472.6(22)申请日2018.04.10(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人左文达张梅郭敏刘磊(74)专利代理机构合肥律众知识产权代理有限公司34147代理人白凯园(51)Int.Cl.C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)C21B7/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，包括主要原料为碳化硅和棕刚玉，辅料为钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石、水泥等，将碳化硅碾磨成颗粒（粒度0-1mm，19-21%或粒度1-3mm，19-21%），棕刚玉碾磨成颗粒（粒度0-1mm，9-11%或粒度1-3mm，19-21%），钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石以及水泥的粒度均小于300目。该种制备的碳化硅钻头硬度高，耐磨性好，机械性能强，相比于一般的硬质合金钻头，碳化硅陶瓷钻头原料来源广、成本低、性能优良，适合应用于高炉炉前开铁口等恶劣工作环境中。CN108706975ACN108706975A权利要求书1/1页1.一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：（1）原料选取，主要原料为碳化硅和棕刚玉，辅料为钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石、水泥；（2）将碳化硅碾磨成颗粒，棕刚玉碾磨成颗粒，钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石以及水泥的粒度分别碾磨成颗粒；（3）主要原料中分别取碳化硅质量的38-42%备用以及棕刚玉质量的28-32%备用，辅料中分别取金属铝质量的3-4%、三氧化二铝微粉质量的5-6%、钾长石质量的8-10%、软质粘土质量的5-6%、蓝晶石质量的5-6%以及水泥质量的2%备用；（4）碳化硅、棕刚玉、钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石以及水泥放进搅拌机内，并加入适量的水进行均匀搅拌混合，待混合完成后倒入模具中，并且通过振动器将模具内的混合原料夯实，同时形成钻头毛胚；（5）钻头毛胚放入高温炉体内进行烧结进行升温保温，随后将炉体冷却到室温温度，再将烧结后模具内的成型钻头进行脱模取出，再将成型钻头进行砂边打磨得到成品。2.根据权利要求1所述的一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，其特征在于：所述碳化硅碾磨成颗粒为粒度0-1mm，19-21%或粒度1-3mm，19-21%，棕刚玉碾磨成颗粒为粒度0-1mm，9-11%或粒度1-3mm，19-21%，钾长石、金属铝、三氧化二铝微粉、软质粘土、蓝晶石以及水泥的粒度均小于300目。3.根据权利要求1所述的一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，其特征在于：所述并将高温炉体内的温度以每小时30K-40K进行升温，升温时间为30-40小时，保温3-5小时。4.根据权利要求1所述的一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，其特征在于：所述碳化硅选用六方晶体的黑色碳化硅，且碳化硅、棕刚玉、金属铝、三氧化二铝微粉以及水泥制备原料来源广、成本低。2CN108706975A说明书1/3页一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备方法，具体为一种高炉出铁用碳化硅复合陶瓷钻头的制备方法，属于无机非金属材料的合成技术领域。背景技术[0002]近年来，随着我国钢铁产业的迅速发展，对高炉炼铁技术和设备均提出了更高的要求，高炉开口机和钻具是高炉炉前关键设备，其运行效果直接影响到高炉安全生产，而开口机钻具寿命短、成本高、效率低也一直是困扰我国钢铁冶炼行业的技术难题，相比目前应用广泛的硬质合金胎体、钎焊连接体系的钻头，工程陶瓷作为钻头的胎体材料更加廉价，耐磨和耐高温性能，抗弯、抗折性能也达到使用要求，硬度更强，且制备过程不涉及焊接技术，钻头一体化成型，整体性能更好,目前，世界上工业发达国家正用氮化硅、碳化硼以及碳化钛硅等陶瓷材料，替代硬质合金和氧化铝等材料作为抗磨材料,Si3N4-SiC及赛隆-碳化硅等各种陶瓷所需的原材料资源非常丰富，因此其生产成本仅是硬质合金的1/10，耐磨性却是硬质合金的2倍多(国外的资料是5倍),因此，无论是强度和耐磨性还是原料成本对比，利用碳化硅陶瓷材料替代现有的合金焊接件钻具，优势非常明显。[0003]国内大多数高炉使用的钻头原料选材较受局限，制备工艺有待完善且钻头的硬度以及耐磨性需要进一步的增强，对于有用合金钢铸造的十字形钻头，有用白钢焊条焊接的合金片十字形、三翼