CN1046483A - 耐火材料装配及其成型方法 - Google Patents

Abstract

一个耐火材料装配，包含一个具有由其内表面所限定的孔道的外耐火部件和一个有着外表面的内芯部件。内芯部件的外表面的尺寸要大于外部件的内表面尺寸约0.05至0.15毫米。外部件至少被加热到1000℃，以增大内表面的尺寸。然后，内芯部件被插入外部件的通道内，再将外部件冷却到室温。结果，外部件的内表面冷缩贴附在内部件的外表面上，从而彼此之间形成公盈冷缩配合结合。

Description

本发明涉及含有内芯和外部耐火材料或陶瓷部件的耐火材料或陶瓷材料的装配，其中外部件具有一空穴或通道，以便插入内芯部件。更具体地说，本发明的目的在于达到这样的耐火材料装配，以致于在外部件的内表面与内芯部件的外表面之间形成一个公盈冷缩配合，由此在两部件之间形成一无浆结合。

众所周知，不同类型的耐火材料装配方法是将耐火材料内芯部件安置在耐火材料外部件的中心通道。这种类型的装配是通用的。例如，在冶金炉中所用的滑动闸门或滑动关闭机构的各种耐磨损部件，如固定的和可动的隔板，进料口和出料口的喷口耐火砖。排料管，以及在冶金炉中为将各种介质输入到熔化金属中的耐火部件，还有不同型号的陶瓷热交换器部件，如回流换热室。过去，耐火材料的内芯和外部件之间的结合是用耐火砂浆、水泥等来实现的。

然而，以前所用的这种结合工艺总是造成耐火材料装配的弱点，常常导致结合失败，使得有危害的熔化的金属从这里冲破。这是由于旋涡运动作用在结合处以及熔化的金属流的压强、烧蚀性所引起的。因此，这一缺陷导致了我们所不希望有的工作不可靠性，从而常常需要过早地替换部件。此外，考虑到由于高温变化所引起的应力，现有技术的结合工艺的寿命也不令人满意。总之，在现有技术中，一般要用一种特殊的结合材料来准确地符合给定设备中所要求的应力。而且，还要用小心的手工连接方式来形成这种结合，当然，这会使成本增加。

基于上述论述，本发明的目的在于提供上述的一种耐火材料的装配及其成形的方法，由此克服上述的或者其它现有技术的缺点。

本发明的进一步的特殊目的在于提供这样一种装配及成形方法，使耐火材料内芯部件与外部件之间的结合是强固的，而且，这种结合既顾及到结合的寿命，又顾及使用的安全性。

根据本发明，上述目的是通过这样的装配方式来达到的，利用外部件的内表面与内芯部件的外表面之间的公盈冷缩配合，从而形成两部件之间的结合，从而使内芯部件固位在外部件的通道内。在这种无浆结合或连接，从一开始就保证了较高的工作安全性和较长寿命。对于确定的装配，通过相对调节两部件表面之间的公盈冷缩配合强度，来提供一个在温度变化下特别高的结合耐力。这样，即使对于非常高的热应力，这种结合也将保持其坚固性，以防熔化金属的浸润。

根据本发明原理的特殊应用，形成结合的内外表面横截面是圆形的，特别是内芯部件应是有孔道的圆筒状。圆筒状的内芯部件有均匀的壁厚。内外两表面可以是圆筒形的。因此，可以保证整个结合处收缩的均匀度。在某些装配中，圆筒形内芯部件的外表面和外部件的内表面采用锥形形状会同样有利。这样可使我们确保结合是以形状配合和压力配合方式形成，而排除尺寸问题或者说对冷缩配合的精密配合公差的依赖。在这种装配中，圆筒形内芯部件的任何超长部分，在与外部件冷缩配合后都可以很容易地被除掉。圆筒状内芯部件的孔道也可以是圆锥形状，以保证整个内芯部件的均匀壁厚。在某些应用中，更有利的是将锥形内芯部件和外部件的内外表面作为第一连接长度部分;圆筒形内芯部件和外部件的内外表面为第二连接长度部分。最好是圆筒状的第二长度部分至少要比锥形的第一长度部分长三分之二。在所有这些情况下，尽可能地提供具有纵向缝或斜缝的圆筒形内芯部件，以便补偿经向热拉应力，或者以低的内应力来调节任何由于内外表面尺寸之间公差偏差造成的配合问题。

根据本发明，成形的外部件是基于氧化铝的耐火材料，内芯部件也可以是基于氧化铝的耐火材料。因此，可提供良好的冷缩配合特性。当然也可用高耐磨损耐火材料作为内芯部件，如氧化锆。当熔化金属液是高磨损性，腐蚀性或侵蚀性时，用这样的耐磨损耐火内芯部件是非常有利的。此外，还可用其它高磨损耐火材料的内芯部件，譬如，陶渣，或耐火粘土，对于内芯部件会被不断磨损的场合使用这种材料的内芯部分就十分有利。

根据本发明的冷缩配合是在内芯部件的外表面尺寸大于外部件的内表面尺寸这种特定情况下实现的。例如，圆筒形内芯部件的外表面直径可以比外部件的内表面直径大0.05到0.15毫米。外部件被加热到不低于1000℃的温度，以便增大外部件内表面的尺寸。冷的、不加热的内芯部件插入外部件的通孔中，然后，冷却外部件，例如冷却到室温。在这一冷却过程中，外部件收缩，特别是外部件的内表面冷缩，紧压在内芯部件的外表面上，彼此之间形成公盈冷缩配合。外部件的加热最好是以每小时温度提高大约100℃的速率来进行。然而，这种工艺流程是可以改变的，以便适合于所采用的特殊耐火材料。我们所说的特殊耐火材料有一些特性，如膨胀特性和收缩特性，都要非常类似于氧化铝的耐火材料的特性。然而，根据本发明，本技术领域的普通技术人员，在给定用途和使用环境情况下，是可以开发出特殊的装配工艺。

下面将参照附图，结合对一些优选实施例的详细描述，对本发明的其它目的，特点和优点予以说明。

图1-图3给出了根据本发明形成的不同结合结构的截面视图;

图4给出了具有纵向狭缝的圆筒形耐火材料内芯部件的纵剖面视图;

图5是根据本发明构成的一个滑动关闭机构的耐火材料板的截面视图;

图6是根据本发明构成的一个滑动关闭机构出料喷口或芯套的截面视图;

图7给出了冶金炉中原料输入熔化金属中所用的装置的截面视图;

图8是根据本发明构成的一个热交换器部件的透视图，如回流换热室的部件。

图1-3显示了外耐火部件1，它具有由内表面所确定的孔道或通道2。圆筒形耐火内芯部件3在通道2中并具有外表面。在每一种情况下，内外表面之间的配合是由外部件紧缩在内芯部件上所产生的公盈冷缩配合。

更具体地说，这样的公盈冷缩配合如图1中的5所示，内外表面为圆筒形，圆筒形内芯部件3有均匀的壁厚。

图2中公盈冷缩配合如参考号6所示。在这个实施例中，内外表面为锥形形状。圆筒形内芯部件3有一圆筒形内表面，如图2中实线所示。其中圆筒形内芯部件的壁厚随连接锥形体渐缩方向递减。另一方面，如图2中的虚线所示，圆筒形内芯部件3的通道4也可以是锥形的，从而使圆筒形内芯部件3有均匀的壁厚。在图2的实施例中，冷缩配合不需要精确的公差。冷缩工序完成后，从外部件1突出出来的任何端部7都可以容易地被除掉，如切掉或磨掉。

在图3的实施例中，结合部分8包括两部分：第一长度部分8a为锥形，第二长度部分8b为圆筒形结构。在实际应用中，第一长度部分8a是在通道4熔化金属流一边，而第二长度部分8b要比第一部分8a长，至少长三分之二。

应当理解，在工艺上内芯部件3的通道4可具有其它形状（如为了约束熔化的金属流）;此外如图4所示，在圆筒形内芯部件3上可开一纵向狭缝9，以便补偿冷缩配合公差的误差或改变量。而狭缝9可做成相对于部件3的纵向轴的斜方向。

在任何型式的内外耐火部件的装配工艺中都可以采用5，8，6所示的公盈冷缩配合结合。这样的特殊的结合方式有利于用在为控制冶金炉中熔化金属的排料，不同的滑动闸门或滑动关闭机构的易损部件中，特别是应用于固定的和可动的耐火板，进出料喷口或芯套和可逆芯套，塞子以及任何类型的排料管道。本发明所述的结合也可被用于耐火热交换器，如回流换热室结构。

如图5所示，本发明可用在滑动关闭机构的静态或可移动板形式的外部耐火部分1，该板有一排料通道，这一通道是由圆筒形耐火插件3上的通道4所形成的，从而形成一个内耐火件。例如，板1是一个按重量计算氧化铝含量至少占60%的耐火材料的耐火滑动板。圆筒形芯套3是一个按重量计算氧化锆含量多于90%的静压耐磨损、耐火材料。对于这样的材料，板1上的孔道2的直径小于圆筒形插件3的外径0.1毫米。板1被加热到大约1300℃，然后，圆筒形插件3插入到孔道2，板1在冷却室冷却到室温。结果形成了板1和圆筒形插件3的公盈冷缩配合。应当理解，上面的特殊的参数只是本实施例的一些例证。

由图6可见一个有圆筒状插件3的出料套筒或出料喷口1。上述结构和尺寸均可用于本实施例，特别是当考虑到插件3是可换的情况。

在上述实施例的任一个中，希望出料通道4的尺寸逐渐增大，以便当冶金炉中的钢水静压强逐渐减小时，保持恒定的熔化金属的排放。这点可根据本发明用相对可磨损的耐火材料，如水泥或耐火粘土成形的圆筒形插件3来实现，而可磨损的耐火材料是在熔化金属通过出料口4排出期间逐渐磨损的。

内外部件所用的特殊耐火材料，以及所要求的尺寸公差和加热、冷却程度本领域技术人员即可做的。

图7示出了本发明的另一应用实例，即有着多个孔道2的外耐火部件1。而每一孔道可容纳一个圆筒形内芯部件3。例如这种装配可作为风口装置用于冶金炉，以便作为将气体或固体物质引入熔化金属中的孔口。

图8给出了本发明的进一步的应用实例，特别是用在耐火热交换器的场合，例如在陶瓷回流换热室的场合。外耐火部件1是被冷缩配合在圆管状耐火内芯部件3的两端。外部件1适于安装在换热室壁上。应当理解，可以在两个外部件1之间设置多根管道3。例如，可以这样安排，热的废气可以沿着管道3的外部分流动，而空气将通过通道4流动。

虽然结合优选的特性对本发明作了说明，但是应当理解，在不超出本发明范围的前提下，可以进行各种变化和修改，以描述或说明一些特别的特性。

Claims (20)

1、一种耐火材料的装配包括：

一个耐火外部件，其外部件有一孔道，此孔道被其外部件的内表面所限定；

一个耐火内芯部件，此内芯部件有一外表面，上述的内芯部件在上述外部件的上述孔道内，上述的内外表面是公盈冷缩配合，由此形成上述两部件的结合。

2、按照权利要求1所描述的装配，其特征在于上述结合是无浆结合。

3、按照权利要求1所述的装配，其特征在于上述内外表面的横截面是圆形。

4、按照权利要求3所述的装配，其特征在于，上述的内芯部件是一个圆筒形，并具有一个通道。

5、按照权利要求4所述的装配，其特征在于上述的圆筒状内芯部件有一个狭缝。

6、按照权利要求4所述的装配，其特征在于上述的圆筒状内芯部件有均匀的壁厚。

7、按照权利要求4所述的装配，其特征在于，上述圆筒状内件的上述外表面和上述外部件的上述内表面是锥形形状。

8、按照权利要求7所述的装配，其特征在于上述圆筒形内芯部件有均匀的壁厚。

9、按照权利要求1所述的装配，其特征在于上述内外表面是圆筒形。

10、按照权利要求1所述的装配，其特征在于上述内外表面是锥形形状。

11、按照权利要求1所述的装配，其特征在于上述内外表面在上述结合的第一长度部分是锥形形状，上述结合的第二长度部分是圆筒形。

12、按照权利要求11所述的装配，其特征在于上述第二长度部分至少比上述第一长度部分长三分之二。

13、按照权利要求1所述的装配，其特征在于上述外部件是由含氧化铝的耐火材料构成。

14、按照权利要求13所述的装配，其特征在于上述内芯部件是由含氧化铝的耐火材料构成。

15、按照权利要求13所述的装配，其特征在于，上述内芯部件是由耐磨损耐火材料，例如氧化锆构成。

16、按照权利要求13所述的装配，其特征在于，上述内芯部件是由可磨损耐火材料，如耐火粘土构成。

17、一种耐火材料装配的成形方法，其方法是在外耐火部件由孔道所限定的内表面和内芯耐火部件外表面之间结合形成耐火装配，其特征在于：

上述内芯部件的上述外表面的尺寸大于上述外部件的上述内表面的尺寸，尺寸超过的量为0.05到0.15毫米;

将上述外部件加热到至少1000℃，从而增大上述内表面的上述尺寸;

将上述内芯部件插到上述外部件的上述孔道中;

将上述外部件冷却到室温，于是，上述内表面冷缩贴附在上述外表面，形成彼此之间的公盈冷缩配合。

18、按照权利要求17所述的方法，其特征在于，以每小时约100℃的温度增长速率加热上述外部件。

19、按照权利要求17所述的方法，其特征在于，上述内表面冷缩附着在上述外表面上，而两者之间没有砂浆。

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