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凭一块“黑铁”——纳米碳化硅 打一场“翻身仗”

关键词 纳米碳化硅 , 碳化硅 , 耐火材料|2021-01-12 10:54:47|涂附新闻|来源 玉林日报
摘要 ▲许多陶瓷企业已经应用这种新型材料制成的支架进行陶瓷烧制。▲兴桂窑具有限公司总经理陈强展示用纳米级碳化硅新材料制成的窑具。▲工人操作真空电炉,烧制纳米级碳化硅新型耐火材料,炉内温度...

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▲许多陶瓷企业已经应用这种新型材料制成的支架进行陶瓷烧制。

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▲兴桂窑具有限公司总经理陈强展示用纳米级碳化硅新材料制成的窑具。

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▲工人操作真空电炉,烧制纳米级碳化硅新型耐火材料,炉内温度达到1700多摄氏度。

近日,记者在北流兴桂窑具有限公司看到一种“黑铁”,其颜色黝黑如墨,硬度极高,用硬物敲击发出类似金属的声音,拿起来比铁还沉,从肉眼及手感来判断,这是一种金属材料。

这种“黑铁”是兴桂窑具最新研发出来用硅粉烧制的耐火材料,名字叫纳米碳化硅

从“皇帝女”沦为“灰姑娘”

兴桂窑具公司是广西三环企业集团股份有限公司下属骨干企业之一,创建于1992年,年产耐火材料制品能力20000吨以上,是我国重要的窑具专业生产厂家之一。

该公司的主流产品是用石英、高铝矾土、碳化硅混合粘土等耐火材料制成的匣钵。匣钵是烧制陶瓷的窑具,陶瓷坯成型后不能直接用火烧制,否则会因烟尘而变色,必须装入匣钵才能入窑点火。20世纪90年代,兴桂窑具率先在广西引进了当时先进的碳化硅匣钵技术,解决了不能大规模生产大件器型产品的瓶颈。项目上马后,三环产品档次、质量水平跃上了一个新台阶。

这种碳化硅匣钵成为兴桂公司的“镇家之宝”,不但在北流陶瓷产区普及,还广泛应用于广西其他产区以及福建、湖南等陶瓷产区,最顶峰的时候,兴桂公司生产的碳化硅匣钵单品年销售额超过5000万元。

近年来,这种产品的竞争优势不再。在环保新要求和能源新格局背景下,各大陶瓷产区纷纷煤改气,由于燃气比较纯净,没有灰粉污染,气烧窑炉不再有烟尘,陶瓷坯也就没必要放进匣钵再进行烧制,因此许多陶瓷生产企业开始采用体积轻薄的棚板、支架等代替匣钵进行陶瓷烧制。兴桂窑具公司生产的耐火窑具也随着日用陶瓷生产技术的升级慢慢的没有了“市场”,其产品销售日渐萎缩,低迷的时候,碳化硅匣钵销售只有高峰时期的一半左右。

随着三环集团日用陶瓷向高精尖精品陶瓷转变,也要求兴桂窑具生产出适应高温精品陶瓷的窑具。

技术创新重登制高点

“必须转型升级才有出路。”兴桂窑具有限公司总经理陈强说,公司产品到了必须革新的时候。

然而技术改造之路在何方?通过与景德镇陶瓷大学等国内大学及科研结构合作,兴桂公司把反应烧结碳化硅项目作为重点技术攻关项目。用这种技术生产出的碳化硅新型耐火材料是将纳米级碳化硅粉和含硅材料混合后,通过浇注法、真空挤出法或等静压法成型,精坯干燥后装进真空电炉在高温1700多摄氏度和高浓度金属硅条件下烧成反应形成新的碳化硅。

这种纯度极高、纳米级别的碳化硅与原来碳化硅混合粘土材料相比,已经是天壤之别。纳米级碳化硅具有机械强度高、耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良的特性。该材料是所有非氧化物陶瓷材料中抗氧化性能最好的一种。它在半导体等高新技术领域也发挥着重要的作用(可做防弹板),在冶金、机械、能源和建材化工等热门领域也拥有广阔的市场。

在陶瓷行业应用中,纳米级碳化硅材料窑具与传统日用瓷烧结具相比,承载力更大,具有长期使用弯曲变形小,掉渣少等性能优点,而且窑具与陶瓷产品重量比,由传统的3:1降到1:1,有效节能30%以上,还能提高窑车产品装载密度10%以上,极大提高日用瓷单窑产品产能与质量。

为加快项目进程,尽快产生经济效益,兴桂公司成立了项目攻关小组,从设备安装、配方试验、工艺参数制订等进行攻关,并于2019年10月派出技术骨干外出考察学习。期间,虽然受到了疫情的影响,但项目团队还是克服了重重困难,纳米级碳化硅材料窑具于2020年4月下旬试产成功。

经过三个多月的设备调试、配方改良,2020年7月底,项目进入规模化生产阶段。现在兴桂公司的产品除了满足三环陶瓷内部生产需求外,还有部分供应外部市场。

未来前景可期

记者在三环陶瓷小镇看到,这里的陶瓷企业已经全部应用这种新型材料制成的支架进行陶瓷烧制,比起原来用匣钵的方式,效率提高了很多。

据现场工人介绍,这种新材料制成的支架,可反复使用1000次以上,而传统的窑具只能使用30至50次。更重要的是,应用新材料窑具烧制的陶瓷产品,一级品、特级品率大大提高。

陈强向记者算了一笔经济账,现在用新材料制成的窑具,一吨售价6.5万元,而公司过去卖得最贵的碳化硅匣钵,一吨只卖1万元左右。新材料制成的窑具面向的不仅仅只是日用陶瓷产业单一客户,还有建筑陶瓷、卫生陶瓷等客户,未来将发展半导体等高科技公司客户,市场空间极大。

纳米级碳化硅材料窑具投放市场后,产品供不应求。兴桂公司计划2021年再上新的生产线,把现在生产能力扩大至原来的6倍,进一步抢占市场,开辟新的发展之路。

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