CN104529480B - 一种机压成型高温挡板砖的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机压成型高温挡板砖的生产方法，包括步骤：(1)原料制备；(2)安装模具；(3)将制备好的原料加入模具内；(4)利用震动成型机进行压震，震动成型机的工作台在电动机的带动下做高频震动，同时液压压头在液压缸的推动下施加作用力于模具内的原料；(5)脱模；(6)将挡板砖胚体送入高温窑炉烧成；(7)拣选，包装。本发明利用机压成型制作高温挡板砖的方法可使生产效率大大提高，且制作的挡板砖耐火度高、热稳定性好，有效解决目前挡板砖生产效率低下、耐火度低、抗热震性能差的问题。

Description

一种机压成型高温挡板砖的生产方法

技术领域

本发明涉及一种机压成型高温挡板砖的生产方法，属于耐火材料制造领域。

背景技术

科技的快速发展，为轧钢节约能源、降低消耗、延长加热炉长寿技术的发展提供了很大的机遇。随之，蓄热式加热炉衬材料的需求量越来越大，由于加热炉燃烧器砖、管道砖、热风出口等部位的工作条件恶劣，冷热交替频繁(热震现象)，对这些部位的耐火材料破坏性较大，故加热炉寿命与这些耐火材料有着密切的关系。

目前我国耐火材料企业所生产的蓄热式烧嘴(RCB)是一种通过蓄热球从窑炉烟气中回收热量来预热空气以此进行交替燃烧、均匀加热的烧嘴。蓄热式烧嘴主要应用于工业燃气加热领域，以低NOx排放，很高的燃烧热效率著称。它是继自身预热式烧嘴后的又一大技术进步。近年来，在英国、西欧、北美、澳洲和日本等地作为节能核心技术得以广泛传播和示范推广，普遍应用于轧钢加热炉、锻造炉、垃圾烧炉、热处理炉，金属熔化炉和玻璃池窑等。

RCB是由耐高温的全陶瓷烧嘴和蓄热式陶瓷换热器两大部分构成。将换热系统与烧嘴相连后并安装在炉窑侧壁上，再通过换向滑阀成对操作。一套蓄热式烧嘴系统至少包括两个烧嘴，两个蓄热器，一个热能回收系统以及相应的控制装置。烧嘴和蓄热器可根据现场实际情况直接连接在一起或选择用耐火材料浇注的管道连接在一起。将燃料在烧嘴砖内加热至着火温度，使其易于点火并迅速燃烧。在烧嘴砖内保持一定的高温，使燃烧过程稳定，避免产生脉动或燃烧中断现象，使燃料和空气能进一步混合，使炉内温度保持恒温。正确地安装和选用蓄热式烧嘴可成功地节省能源70％，提高燃烧效率90％。

20世纪90年代初始，蓄热式余热回收技术得到了快速发展，在蓄热体材质、构造、蓄热性能等方面都得到了许多改进。单位体积的传热面积由过去的10-40m²/m³提高到200-1300m²/m³，因而体积显著减小。换向阀和控制系统可靠性也得到改善，换向时间由过去的30min左右缩短至几分或几十秒钟，热效率大幅提高至80％一90％左右，助燃空气预热温度大幅提高至1000℃以上，而排出的烟气温度可降低至200℃以下，接近烟气的露点温度。

随着技术的不断革新，尤其是在上述蓄热式燃烧系统的发展应用的驱动下，耐火材料领域正经历着变革，也对耐火材料提出了更高的要求。

挡板砖属耐火材料的一种，可与蜂窝体配套使用于各种蓄热式燃烧系统，用在蓄热式加热炉的蓄热体最前端，其作用是保护蓄热体，延长蓄热体的使用寿命。挡板砖多采用刚玉-电熔莫来石、刚玉-合成莫来石、烧结莫来石等经模具浇注成型，然后经烘烤和高温烧制而成。专利CN201645616U中介绍的就是目前通用的以浇注的方式来制作挡板砖的方法。

目前以浇注方法制作挡板砖的弊端在于：生产效率低、生产周期长、模具浪费严重，且适应不了快速修炉、临时停炉检修的需要，耽误生产时间，影响正常生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机压成型高温挡板砖的生产方法，可有效解决目前挡板砖生产效率低、耐火度低、抗热震性能差的问题。

本发明提供一种机压成型高温挡板砖的生产方法，包括如下步骤：

步骤一、原料制备；

步骤二、将组装好的模具安装至震动成型机的工作台上，安装时，震动成型机工作台上的穿孔轴是沿模具底板的底孔插入至模具内部的；

步骤三、将制备好的原料加入模具内；

步骤四、利用震动成型机进行压震，震动成型机的工作台在电动机的带动下做高频震动，同时液压压头在液压缸的推动下施加作用力于模具内的原料；

步骤五、脱模，将模具连同模具内的挡板砖坯体从工作台上移除，然后去除模具挡板，留下挡板砖坯体；

步骤六、将挡板砖坯体送入高温窑炉，按照一定的升温曲线进行高温烧成；

步骤七、拣选，包装。

进一步，所述步骤一是由高铝料、莫来石、刚玉质料和白泥构成基料，再加入基料重量的3-15％的结合剂混碾均匀作为制作挡板砖的原料的。

进一步，所述基料中各成分占比以重量计为：高铝料50-70％、莫来石5-15％、刚玉质料10-30％、白泥5-15％。

进一步，所述结合剂由以重量计的刚玉质料10-40％、粘土粉20-40％和水30-50％构成。

进一步，所述步骤六中的烧成温度为1480℃-1580℃。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

由本发明机压成型制得的挡板砖抗热震性能显著提高，可很好地应用于高炉的蓄热式加热炉和各种工业炉蓄热室，与传统浇注成型挡板砖相比气孔率增加20％以上，体积密度增加0.1-0.28g/cm³，耐压强度提高20mpa以上，使挡板砖的质量大大地得到了改善。

另外本发明的机压成型制作高温挡板砖的生产方法可节约能源与材料均达15-25％以上，维修费节约80％以上，很少有停炉大修现象，且挡板砖耐火度高、热稳定性好、抗折强度大、抗氧化、抗剥落、抗侵蚀能力强。在使用中可有效防止掉角、开裂、破碎，使用寿命长，生产效率高，可避免因制作缓慢、生产效率低下、成本高、供货周期长而给企业造成的损失。

附图说明

图1为本发明的高温挡板砖俯视示意图。

图2为本发明所使用的震动成型机侧视图。

图3为本发明所使用的震动成型机主视图。

图4为本发明所使用的挡板砖模具示意图。

图5为本发明所使用的挡板砖模具分解示意图。

图中附图标记为：1、挡板砖，2、通气孔，3、液压缸，4、机体，5、电动机，6、传动轮，7、同步变速箱，8、工作台，9、滑轨，10、穿孔轴，11、油箱，12、回油管，13、进油管，14、减震簧，15、震动总成，16、底板，17、左挡板，18、右挡板，19、前挡板，20、后挡板，21、底孔，22、固定槽，23、液压压头

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明要生产的高温挡板砖如图1中所示，在挡板砖1的中间具有通气孔2。图2和图3为生产挡板砖所使用的震动成型机的侧视示意图和主视示意图。如图中所示，所述震动成型机包括机体4、电动机5和同步变速箱7，在机体4上安装有液压缸3、工作台8和滑轨9，液压缸3连接有进油管13和回油管12，进油管13和回油管12均与油箱11(油箱连接有油泵，图中未示出)相连，液压缸3的一端安装有液压压头23。电动机5通过传动带(皮带或三角带等)带动传动轮6转动，经同步变速箱7与工作台8下的震动总成15相连。工作台8与机体4之间连接有减震簧14，工作台8上表面固定安装有穿孔轴10。

所述油箱11、进油管13、回油管12、液压缸3及液压压头23组成一套液压压力系统，由油箱11(及油泵，图中未示出)通过进油管13往液压缸内注油可使液压压头23有向下的作用力。

所述电动机5、同步变速箱7、震动总成15、工作台8以及减震簧14共同构成一套震动台系统。其中工作台8由减震簧14支撑固定于机体4之上，而电动机5带动传动轮6，经同步变速箱7和震动总成15将动力施加于工作台8之上，与减震簧14配合在一起使工作台8进行高频震动。

通过以上的液压压力系统和震动台系统可以保证所述震动成型机工作时即具有施加于工作台上的向下作用力，还能同时使工作台不断进行高频震动。

另外，生产挡板砖还需要相应的挡板砖模具，如图4和图5所示。本发明的挡板砖模具由底板16、左挡板17、右挡板18、前挡板19和后挡板20构成。左挡板17、右挡板18、前挡板19和后挡板20组装在底板16的上表面，共同围成一挡板砖形状的空腔。所述底板16上具有贯通底板16的底孔21，底孔21与挡板砖1的通气孔2是相对应的，且震动成型机工作台8上的穿孔轴10可以沿该底孔21插入到挡板砖模具的内部。左、右挡板沿长度方向的端部具有固定槽22，螺栓等紧固部件(图中未示出)可安装到该固定槽22内，从而可以将挡板砖模具进行固定组装(如图4所示)，另外也可以通过松开固定槽22处的螺栓等紧固部件而将挡板砖模具进行拆解(如图5所示)。

在生产高温挡板砖之前，需先进行原料制备。本发明由高铝料、莫来石、刚玉质料和白泥构成基料，再加入基料重量的3-15％的结合剂混碾均匀作为制作挡板砖的原料。

原料制备后就可以进行挡板砖的压制。首先将组装好的挡板砖模具(如图4中所示)安装至震动成型机的工作台8上，安装时，工作台8上的穿孔轴10是沿模具底板16的底孔21插入至模具内部的。工作台8上的穿孔轴10是与底孔21一一对应的，即有多少个底孔21，工作台上就相对应地分布有多少个穿孔轴10。

然后往模具内部加入制备好的原料。启动电源，震动成型机开始工作，一方面工作台8在电动机5的带动下做高频震动，另一方面液压压头23在液压缸3的推动下施加作用力于模具内的原料。其中液压压头的尺寸是与要制作的挡板砖的尺寸相对应的，也即是与挡板砖模具围成的空腔相对应。

经过一定时间的压震(边施压，边震动)，即可将模具内的挡板砖原料压制成型，制得挡板砖坯体。

压制完成后进行脱模，将模具连同模具内的挡板砖坯体从工作台上移除，拆下模具固定槽22内的螺栓(或其它紧固部件)，并将左挡板17、右挡板18、前挡板19和后挡板20依次去除，留下挡板砖坯体。

然后进行高温烧成，即将挡板砖坯体送入高温窑炉，按照一定的升温曲线进行高温烧成，一般烧成温度为1480℃-1580℃。

最后进行拣选，包装。

其中，在原料制备环节，所使用原材料是由重量计的：由高铝料50％-70％(最小颗粒尺寸＞0.2mm)，莫来石骨料5％-15％(最小颗粒尺寸＞0.2mm)，刚玉质粉料10％-30％(最大颗粒尺寸＜0.2mm)，广西白泥8％-15％构成主体材料。另外还有结合剂3％-15％(占主体材料重量百分比)。

所述高铝料为0.088mm.Smm的铝矾土；莫来石骨料粒度≤0.088mm；刚玉质料粒度为0.088-0.5mm，粘土粉细度小于180目。

所述结合剂以重量计：刚玉质料10-40％、粘土粉20-40％和水30-50％构成结合剂(必要时，也可单独用水作结合剂，但效果要差些)。

原料的生产方法是，结合剂由以重量计：刚玉质料10-40％、粘土粉20-40′％和水30-50％组成，掺入由以重量计的：高铝料50-70％、莫来石5-15％、刚玉质料10-30％和白泥5-15％组成的基料中，结合剂加入量为基料重量的3-15％，混碾均匀后即可。制得的原料用上述的震动成型机成型，置于烧结炉内在≥1480℃-1580℃中高温烧制即制得所述高温挡板砖。

实施例1

本发明的一种机压成型的高温挡板砖是由基料和结合剂制成，所说的基料是由重量计的：高铝料60％、莫来石料10％、广西白泥10％及刚玉质粉料20％组成，结合剂是由以重量计：180目莫来石料30％、180目高铝料20％和水50％组成，结合剂在基料中加入重量为基料重量的10％(即基料∶结合剂＝100∶10或写为10∶1)。

如1000kg基料，其中高铝料600kg、莫来石料100kg、刚玉质粉200kg和白泥100kg组成，结合剂是由莫来石料30kg、刚玉质粉20kg和水50kg组成，即挡板砖由1000kg的基料与100kg的结合剂组成的材料制成。

实现实施例1的生产方法是，首先选取基料，以重量计：高铝料60％(或600kg)、刚玉质粉10％(或100kg)、莫来石20％(或200kg)和白泥10％(或100kg)，再选取结合剂，以重量计：高铝粉25％(或25kg)、刚玉质粉25％(或25kg)和水50％(或50kg)组成，将基料与结合剂置入混碾机内按常规工艺进行混碾，再置于上述的震动成型机压制成型，装入烧结窑内，在1480℃-1580℃高温下烧制即成(烧结操作可按传统工艺进行)。

实施例2

本发明一种机压成型高温挡板砖也可由重量计的：高铝料55％、刚玉质粉12％、莫来石18％和白泥15％组成的基料与由重量计的：莫来石粉30％、刚玉质粉30％和水40％组成的结合剂制成，结合剂加入量为基料的12％，如10000kg的基料是由高铝料5500kg、刚玉质粉1200kg、莫来石1800kg和白泥1500kg组成，结合剂是由莫来石粉360kg、刚玉质粉360kg和水480kg组成。实现实施例2的工艺步骤同实施例1。

由于使用本发明机压成型方法生产的挡板砖其组份与传统浇注成型挡板砖不同，其组份科学合理，而且结合剂不是采用现有木质素或单纯的水，且是在1480℃-1580℃以上的高温中烧制而成。经测试，本发明制成的机压成型挡板砖在荷重软化开始温度1570℃时与已有荷重软化温度相同的传统浇注成型挡板砖相比，在1100℃水冷试验中，抗热震性能提高30次以上。具体10批，每批任选100块的机压成型挡板砖试验，机压成型挡板砖热震稳定性次数都达到100次，最高达到350次以上，可很好地应用于高炉的蓄热式加热炉和各种工业炉蓄热室，而且经试用，无掉角、破碎、开裂现象，并与传统浇注成型挡板砖相比气孔率增加20％以上，体积密度增加0.1-0.28g/cm³，耐压强度提高20mpa以上，挡板砖的质量大大地得到了改善。特别是非常有效地解决了现有传统浇注成型挡板砖热震性能低的问题，如现有的1570℃荷重软化温度的莫来石砖、刚玉质莫来石砖和抗剥落高铝砖的抗水冷实验的次数如前所述一般只有20-70次，很难达到80次以上，而本发明的机压成型挡板砖可达100-350次，其抗热震性能远远超出传统浇注成型挡板砖。

在另一测试中，使用传统浇注成型的挡板砖其抗压强度为：A轴：6.2mpa、B轴：6.8mpa，耐火度：1580℃。而使用本发明机压成型制得的挡板砖其抗压强度A轴：10.8mpa、B轴：11.3mpa，耐火度：1780℃。

综上所述可知，由于本发明机压成型制得的挡板砖各项性能指标都远远优于传统浇注成型的挡板砖，尤其是强度、耐火度、抗热震性，使用本发明压制成型制得的挡板砖已不同于传统浇注成型的挡板砖，故本发明机压成型制得的挡板砖称之为高温挡板砖。

另外，由于本发明机压成型的特点，从而使制作高密度孔型挡板砖成为可能。如在制作模具时将模具底板的底孔设计成高密度孔型，即孔径缩小，数量增加，最多可达到760个底孔，相应地震动成型机工作台上就设置760个穿孔轴。那么，这样就可以制得高密度孔型挡板砖。高密度孔型挡板砖的优势不言而喻，是本行业一直追求的目标，是传统浇注成型方法制作挡板砖所不可能实现的。

本发明所使用的机压成型高温挡板砖的生产方法，解决了人们一直渴望解决、但始终未能解决的传统浇注成型挡板砖抗热震性能差的问题，而且节约能源与材料均达15-25％以上，维修费节约80％以上，很少有停炉大修现象，且耐火度高、热稳定性好、抗折强度大、抗氧化、抗剥落、抗侵蚀能力强。在使用中可有效防止掉角、开裂、破碎，使用寿命长，生产效率高，可避免因制作缓慢、生产效率低下、成本高、供货周期长而给企业造成的损失，使用本发明生产高温挡板砖推广应用前景广阔，经济和社会效益巨大。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种机压成型高温挡板砖的生产方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、原料制备；

步骤二、将组装好的模具安装至震动成型机的工作台(8)上，安装时，震动成型机工作台(8)上的穿孔轴(10)是沿模具底板(16)的底孔(21)插入至模具内部的；

步骤三、将制备好的原料加入模具内；

步骤四、利用震动成型机进行压震，震动成型机的工作台(8)在电动机(5)的带动下做高频震动，同时液压压头(23)在液压缸(3)的推动下施加作用力于模具内的原料；

步骤五、脱模，将模具连同模具内的挡板砖坯体从工作台(8)上移除，然后去除模具挡板，留下挡板砖坯体；

步骤六、将挡板砖坯体送入高温窑炉，按照一定的升温曲线进行高温烧成；

步骤七、拣选，包装；

其中，所述步骤一是由高铝料、莫来石、刚玉质料和白泥构成基料，再加入基料重量的3-15％的结合剂混碾均匀作为制作挡板砖的原料的；

上述基料中各成分占比以重量计为：高铝料50-70％、莫来石5-15％、刚玉质料10-30％、白泥5-15％；

上述结合剂由以重量计的刚玉质料10-40％、粘土粉20-40％和水30-50％构成；

上述步骤六中的烧成温度为1480℃-1580℃。