CN104177101A - 用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方及制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，它含有AL2O3、蓝晶石、硅微粉、三聚磷酸钠、膨胀纤维和水泥。所述AL2O3是主原料，由不同颗粒度的AL2O3混合易实现均质，更能发挥保温隔热效果。本发明还包括用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方相配套的制作工艺，具体步骤主要有量取各组分、混合、砌制、保养加热烘炉。所述加热烘炉采用循序渐进方式，长时间低温烘烤有利于用重质浇注料砌制的工业炉窑内壁中的自然水和结晶水蒸发掉。持续加温使之干透、固化直至烧结成型。由于加热烘炉的温度和时间分配合理，使得烧结成的内壁耐热能力大大提升，并且在高温条件下仍然有较高的抗压强度和抗折强度。

Description

用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方及制作工艺
技术领域
本发明涉及一种用于制作工业炉窑内壁的浇注料配方，本发明还包括该浇注料制作工艺。 
背景技术
工业炉窑通常用于金属工件加热，它属于机械制造业常规配套的大型、高能耗设备之一。为了提高加热效率，节省能源，炉窑内壁普遍采有耐火类材料混合而成的浇注料制作。工业炉窑内壁厚度达数拾公分，只有厚壁才能有效起到隔热保温作用，达到持续加热增温的目的。本行业用于砌造工业炉窑内壁的浇注料通常用耐火泥等材料混合而成，此种传统浇注料为轻质料，配制容易、施工方便，完全能满足耐1100℃以下温度炉窑配套要求。但是，机械制造业许多工件加热温度大于1100℃，甚至达1300℃，因现有技术配制的浇注料耐热性能较低，用户一旦超范围加热易造成炉窑内壁失效，甚至发生开裂或脱落，造成炉窑不能正常使用。 
发明内容
本发明主要针对现有技术配制的浇注料耐热性能指标不高的问题，提出一种用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，该配方组分多元化，配制要求高。但是固化后耐热性好，强度高，完全满足耐热1300℃工业炉窑配套要求。本发明还包括该浇注料具体的制作工艺。 
本发明通过下述技术方案实现技术目标。 
用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其改进之处在于它含有下列按重量百分比计量的组分： 
（1）AL2O3        79%～85%
（2）蓝晶石      1.0%～3.0%
（3）硅微粉      4.0%～7.5%
（4）三聚磷酸钠  0.1%～0.2%
（5）膨胀纤维   0.04%～0.06%
（6）水泥        5.0%～16%。
作为进一步改进方案，组分中的AL2O3含AL量为50%～75%。 
作为进一步改进方案，组分中的AL2O3为颗粒状，其中颗粒度为1.0～3.0mm的占该组分总量35%～45%，3.0～8.0mm的占该组分总量30%～40%，微粉级的组分占20%～30%。 
作为进一步改进方案，组分中的水泥为纯铝酸钙水泥。 
用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方按下列工艺步骤实施： 
（1）按配方量取各组分；
（2）将AL2O3、蓝晶石和水泥一同倒入搅拌机内，干混至少5分钟，待加入硅微粉、三聚磷酸钠和膨胀纤维后按总重量的百分比加入5.5%～7.5%的纯净水，湿混至少8分钟； 
（3）混合而成的浇注料在取出后在30分钟内用于砌制炉窑内壁；
（4）砌制完毕的炉窑内壁待表面初凝固，即用塑料薄膜覆盖20～24小时，到时掀掉塑料薄膜，在室内自然干燥20～48小时；
（5）加热烘炉，在60℃～1000℃之间分阶段加热烘炉。
作为制作工艺进一步改进方案，加热烘炉的温度按以下数值分阶段连续加热： 
第一阶段加热温度60℃～150℃，耗时至少100小时；
第二阶段加热温度150℃～250℃，耗时至少90小时；
第三阶段加热温度250℃～350℃，耗时至少60小时；
第四阶段加热温度350℃～650℃，耗时至少48小时；
第五阶段加热温度650℃～1000℃，耗时至少36小时。
本发明与现有技术相比，具有以下积极效果： 
1、组合合理，原料易得，配制成本低廉；
2、混合而成的浇注料粘性好，可塑性足，砌制容易，成形稳定；
3、烘炉采用分阶段和缓慢增温方式加热，有利于砌制的炉窑内壁干透，最后经高温烧结定性的炉窑内壁均质，内应力小，抗压强度和抗折强度指标高，最重要的是保温耐热性能提高了200℃以上。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明。 
本发明是一种用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其组分按重量百分比计量如下： 
（1）AL2O3        79%～85%
（2）蓝晶石      1.0%～3.0%
（3）硅微粉      4.0%～7.5%
（4）三聚磷酸钠  0.1%～0.2%
（5）膨胀纤维   0.04%～0.06%
（6）水泥       5.0%～16%。
组分中AL2O3是一种含AL量50%～75%的原料，它作为骨料，占据总量的绝大部分。AL2O3的性能取决于含AL量，含AL量越高，耐热性能越好。但是，AL2O3的售价与含AL量成正比关系，一味追求使用优质的AL2O3，必然增加制造成本。高性价比是目标，找到最佳结合点是关键。蓝晶石作为一种辅料，它在组分中起到稳定作用，提高抗震性能。硅微粉作为一种润滑剂，便于各组分混合均匀。膨胀纤维在组分中起到防重质浇注料膨胀，增加结构强度的作用。三聚磷酸钠和水泥都是结合剂。下面在配方确定的量值范围内，错位微量调整组分份量，并通过不同实施例来验证本发明配方及制作工艺的合理性，有关组分量取见表一《用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方实施例表》。 
表一：用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方实施例表 
在组分份量确定之后，用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方的制作工艺，按下列步骤进行：
（1）首先按表一所列组分量取原料，AL2O3是主原料，俗称骨料。为了达到预期质量，故要求骨料AL2O3含AL量必须在50%～75%之间，并且对AL2O3的颗粒度也有要求，即粗细搭配混合后易均质。
（2）将已量取的原料依次倒入搅拌机内，干混5分钟，待加入硅微粉、三聚磷酸钠和膨胀纤维后按总重量的百分比加入5.5%～7.5%的纯净水，湿混8分钟。纯净水添加量视季节和工作环境的空气湿度来定，冬季及湿度较大天气则取少值，反之则取多值。 
（3）混合而成的浇注料在取出后30分钟内用于砌制炉窑内壁。 
（4）砌制完毕的炉窑内壁待表面初凝固，即用塑料薄膜覆盖20～24小时，到时掀掉塑料薄膜，在室内自然干燥20～48小时，此阶段静置保湿凝固，有利于均匀收缩，减小内应力。 
（5）加热烘炉是实现本发明的关键，加热温度采用循序渐进方式，特别是低温加热阶段必须严格按工艺规定参数进行，切勿急火暴热，否则欲速则达不到质量预期，具体表现为内壁外干内湿，内部形成的水汽不能排泄，内外应力差距较大，易形成爆裂，造成成块脱落。本发明设定的加热烘炉温度在60℃～1000℃之间，加热分阶段进行，具体参数见表二。 
表二：不同实施例加热烘炉技术参数表 
本发明加热烘炉采用循序渐进方式，长时间低温烘烤有利于用重质浇注料砌制的工业炉窑内壁中的自然水和结晶水蒸发掉。持续加温使之干透、固化直至烧结成型。由于加热烘炉的温度和时间分配合理，使得用重质浇注料砌制的内壁在保持原有保温隔热效果外，耐热能力大大提升，并且在高温条件下仍然有较高的抗压强度和抗折强度，现以上述实施例为对象作性能检测，先统一在炉温115℃时分别测量各实施例的性能，然后统一在炉温1300℃测量各实施例的性能。具体数据见表三《实施例性能检测表》。
表三：实施例性能检测表 
综上所述，各项实施均能达到质量预期，但因用料配比不同，烘炉时间不等，其制作成本差距较大，经比较认为实施例3性价比最高，实施例4次之，具体情况见下表四《性能和经济比较表》。
表四：性能和经济比较表 

Claims (6)

1.一种用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其特征在于它含有下述按重量百分比计量的组分：
（1）AL2O3        79%～85%
（2）蓝晶石      1.0%～3.0%
（3）硅微粉      4.0%～7.5%
（4）三聚磷酸钠  0.1%～0.2%
（5）膨胀纤维   0.04%～0.06%
（6）水泥        5.0%～16%。
2.根据权利要求1所述用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其特征在于：所述AL2O3含铝量为50%～75%。
3.根据权利要求1或2所述用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其特征在于：所述AL2O3为不同尺寸的颗粒混合物，其中颗粒度1.0～3.0mm的占该组分总量35%～45%，3.0～8.0mm的占该组分总量30%～40%，微粉级的占组分总量20%～30%。
4.根据权利要求1所述用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方，其特征在于：所述水泥为纯铝酸钙水泥。
5.一种按权利要求1所述用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方的制作工艺，其特征在于它包括下列步骤：
（1）按配方量取各组分；
（2）将AL2O3、蓝晶石和水泥一同倒入搅拌机内，干混至少5分钟，加入硅微粉、三聚磷酸钠和膨胀纤维后按总重量的百分比加入5.5%～7.5%的纯净水，湿混至少8分钟；
（3）混合而成的浇注料在取出后30分钟内用于砌制炉窑内壁；
（4）砌制完毕的炉窑内壁待表面初凝固，即用塑料薄膜覆盖20～24小时，到时掀掉塑料薄膜，在室内自然干燥20～48小时；
（5）加热烘炉，在确60℃～1000℃之间分阶段加热烘炉。
6.一种按权利要求5所述用于工业炉窑内壁的重质浇注料配方的制作工艺，其特征在于：加热烘炉的温度按以下数值分段连续实施：
（1）第一阶段加热温度60℃～150℃，耗时至少100小时；
（2）第二阶段加热温度150℃～250℃，耗时至少90小时；
（3）第三阶段加热温度250℃～350℃，耗时至少60小时；
（4）第四阶段加热温度350℃～650℃，耗时至少48小时；
（5）第五阶段加热温度650℃～1000℃，耗时至少36小时。
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