CN105884382B - 用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，可有效解决冒口和砖体熔融粘接、冒口利用率低的问题，技术方案是，该涂料是由涂抹在发热保温冒口内表面的底层涂料和涂抹在底层涂料表面的面层涂料；所述的底层涂料包括重量百分比计的组分：第一混合涂料49‑51％、水49‑51％；其中，所述的第一混合涂料包括重量百分比计的组分：石墨粉92‑94％、冰晶石3.9‑4.1％、膨润土2.9‑3.1％；所述的面层涂料包括重量百分比计的组分：第二混合涂料65‑67％、水33‑35％；其中，所述的第二混合涂料包括重量百分比计的组分：氧化铝粉89‑91％、冰晶石4.4‑4.6％、氧化铁粉1.4‑1.6％、膨润土0.9‑1.1％、黄原胶2.9‑3.1％，本发明涂料配方合理，有效解决了浇铸后的熔融粘接情况，大量节约了冒口料的回收使用，有良好的社会和经济效益。

Description

用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料

技术领域

本发明涉及涂料，特别是一种用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料。

背景技术

锆刚玉电熔砖在我国发展几十年时间，其浇铸砂型原料都是以硅砂为主原料，加入水玻璃或者树脂为粘接剂进行砂型砂模的生产，硅砂的耐高温性能以及阻热效果更适应于电熔砖砂模制作，再加上其资源丰富，成本低的优点，至今仍然是电熔砖砂模的首选材料。

浮法玻璃窑炉的使用寿命目前平均在8年左右，马蹄焰日用玻璃窑炉的平均使用寿命在5年左右，玻璃窑炉的池壁砖是玻璃窑炉使用寿命的关键部位，从行业发展角度，对目前的玻璃窑炉使用寿命有了更高的要求。国外的浮法玻璃窑炉使用寿命已达到12年，马蹄焰日用玻璃窑炉使用寿命可达到8年，对比之下我们有一定的差距。观察发现国内多个电熔砖生产厂家的池壁砖内部结构有个共同特征：池壁砖的毛坯砖连同冒口顺向解刨，发现内部晶相偏析严重，虽然电熔砖晶相偏析是电熔砖的特征，但偏析过于严重就影响到电熔砖的使用寿命。资料显示：电熔砖生产浇铸后，高温液体在砂模内，难溶物质锆成分向外移动快速结晶，易熔物质向内移，由于锆成分比重在电熔砖硅/铝/锆之间最大，重力作用下锆成分同时下移。这就是电熔砖的偏析现象。由于池壁转冒口部分体积大于砖体体积，冒口与砖体连接部分是一个热节点，熔液凝固速度较快，凝固后就形成了冒口内熔液对砖体补缩的通道受阻。这是池壁砖晶相严重偏析最大因素。如图所示池壁砖连同冒口的刨面:图中以锆含量测试，数据说明冒口内溶液补缩砖体受阻的位置以及原因。

如图1清晰显示，池壁砖连同冒口的刨面显示四个区域：冒口顶端的空洞输送区域A、冒口与砖体连接处的半致密区B、砖体中间位置的疏松区C、砖体最底部的致密区D。冒口与砖体连接部位的半致密区形成是因为此处高温溶液凝固速度过快导致，此处凝固后冒口内的溶液对砖体补缩的通道就不能畅通了。砖体中间的疏松区是电熔砖内在品质缺陷，延长冒口与砖体连接处的溶液凝固时间，让液体有充足的时间对砖体补缩，可达到砖体致密度增加、偏析现象减轻，从而使池壁砖延长使用寿命。虽然以前曾有实验发热保温冒口用于电熔砖致密度的解决，但是浇铸后由于发热冒口散热量大，使发热冒口砂模与冒口溶液相互熔融，造成冒口原料回收利用率降低大半，因此而放弃试验。

根据无缩孔砖规格的大小可以用两种办法解决无缩孔砖的严重偏析现象。700㎏至1500㎏的无缩孔砖使用发热保温冒口来延长冒口内溶液的凝固时间，保温冒口限制冒口内溶液热量的散发，也就是高温时间延长，保温材料就会粘接冒口，在1600℃至1800℃需要5分钟至10分钟就能把冒口保温材料的表面部分与电熔砖相互熔融一起，这种粘结靠人工清理根本做不到，这需要一种保温冒口特制涂料，来隔离发热材料与冒口的高温熔融粘接。目前市场使用的锆英粉涂料已经是最好的电熔砖砂模涂料，该涂料通常是采用锆英粉、水和胶混合在一起制成， 但隔离效果差，仍然存在大面积相互熔融粘接的情况，给冒口破碎回炉重新使用带了很大麻烦和浪费，破碎后的冒口利用率仅仅达到60％，这种巨大浪费业限制了企业使用发热保温冒口来提升电熔砖品质的信心。因此发热保温冒口涂料的改革和创新迫在眉睫。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，可有效解决冒口和砖体熔融粘接、冒口利用率低的问题。

本发明解决的技术方案是，一种用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，该涂料是由涂抹在发热保温冒口内表面的底层涂料和涂抹在底层涂料表面的面层涂料组成；

所述的底层涂料包括重量百分比计的组分：第一混合涂料49-51%、水49-51%；其中，所述的第一混合涂料包括重量百分比计的组分：石墨粉92-94%、冰晶石3.9-4.1%、膨润土2.9-3.1%；具体制备方法为：将石墨粉、冰晶石、膨润土混合在一起，得到第一混合涂料，再将第一混合涂料加入水中混合均匀，即得；

所述的面层涂料包括重量百分比计的组分：第二混合涂料65-67%、水33-35%；其中，所述的第二混合涂料包括重量百分比计的组分：氧化铝粉89-91％、冰晶石4.4-4.6％、氧化铁粉1.4-1.6％、膨润土0.9-1.1％、黄原胶2.9-3.1％；具体制备方法为：将氧化铝粉、冰晶石、氧化铁粉、膨润土和黄原胶混合在一起，得到第二混合涂料，再将第二混合涂料加入水中混合均匀，即得。

所述的发热保温冒口包括冒口砂型体，冒口砂型体是由外而内的保温面层、发热保温层和保温内层构成。

所述的冒口砂型体是由多块砂板拼装在一起构成的，每块砂板的制作方法包括以下步骤：

A、制作砂板模具，砂板模具是由自下而上叠装在一起的保温面层模具体（3a）、发热保温层模具体（3b）和保温内层模具体（3c）构成的上部开口的中空结构，保温面层模具体（3a）经装在侧面上的第一活页（4a）与发热保温层模具体（3b）相连，发热保温层模具体（3b）经设置在第一活页正对侧的第二活页（4b）与保温内层模具体（3c）相连，构成首尾相连的翻转式活动三连板结构；

B、制作保温面层配料，保温面层配料是由重量百分比计的：硅砂49-51％、漂珠44-46％、改性水玻璃3.9-4.1％、固化剂0.9-1.1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

C、依次将保温内层模具体、发热保温层模具体从保温面层模具体的上口部翻开，将制作好的保温面层配料填充至保温面层模具体内，压实；

D、制作发热保温层配料，发热保温层配料是由重量百分比计的：铝粒17-19％、氧化铁粉5.9-6.1％、漂珠63-65％、改性水玻璃9-11％，固化剂1.9-2.1％制成的，其中将铝粒、氧化铁粉、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

E、将发热保温层模具体翻转重新叠加在保温面层模具体的上口部，同时将保温内层模具体从发热保温层模具体的上口部翻开，将制作好的发热保温层配料填充至发热保温层模具体内，压实；

F、制作保温内层配料，保温内层配料是由重量百分比计的：硅砂49-51％、漂珠44-46％、改性水玻璃3.9-4.1％、固化剂0.9-1.1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

G、将保温内层模具体翻转叠加在保温面层模具体的上口部，将制作好的保温内层配料填充至保温内层模具体内，压实，静置24小时后拆模即得砂板；

H、在砂板保温内层的表面涂1.5mm厚的底层涂料，再在底层涂料的表面涂1.5mm厚的面层涂料，静置三天以上；

I、将步骤H中制作好的砂板按冒口的结构拼装在一起，并用常规粘接剂粘合即得冒口砂型体。

本发明涂料配方合理，石墨粉为熔点3652℃的耐高温性能覆盖砂模首层涂料，对于熔融粘接起到决定性作用，冰晶石（Na₃AIF₆）作为碳吸附剂在高温下形成活性NaF、AIF₃等，对砂型分解出的碳产生吸附作用，使之不沉淀在砖体表面，从而防止砖体表面积碳的产生和氮气孔的产生，因此冰晶石配合在第二层涂料中加入量增加，吸附积碳有害成分渗入。此外，涂料中还掺入氧化铁粉（Fe₂O₃），提高涂料的自剥离能力和抗氮气孔能力，使砖体表面光洁，有效防止了砂型粘接砖体表面现象的产生，并在一定程度上提高尺寸精度，因此氧化铁配合在第二层涂料中使用；膨润土的作用在涂料起到涂料易涂抹、涂料不开裂、粘度均匀的作用， 本发明涂料易生产，有效解决了浇铸后的熔融粘接情况，大量节约了冒口料的回收使用，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为现有池壁砖冒口砂型使的剖面主视图，其种A、B、C、D表示池壁砖连同冒口的剖面显示4个区域。

图2为本发明冒口砂型体的主视图。

图3为本发明冒口砂型体的局部剖视图。

图4为本发明冒口砂型体使用状态的剖视图。

图5为本发明砂板模具的主视图。

图6为本发明砂板模具的俯视图。

图7为本发明保温面层模具体的立体图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图2-7所示，本发明一种用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料是由涂抹在发热保温冒口内表面的底层涂料和涂抹在底层涂料表面的面层涂料组成；

所述的底层涂料包括重量百分比计的组分：第一混合涂料50%、水50%；其中，所述的第一混合涂料包括重量百分比计的组分：石墨粉93%、冰晶石4%、膨润土3%；具体制备方法为：将石墨粉、冰晶石、膨润土混合在一起，得到第一混合涂料，再将第一混合涂料加入水中混合均匀，即得；

所述的面层涂料包括重量百分比计的组分：第二混合涂料66%、水34%；其中，所述的第二混合涂料包括重量百分比计的组分：氧化铝粉90％、冰晶石4.5％、氧化铁粉1.5％、膨润土1％、黄原胶3％；具体制备方法为：将氧化铝粉、冰晶石、氧化铁粉、膨润土和黄原胶混合在一起，得到第二混合涂料，再将第二混合涂料加入水中混合均匀，即得。

所述的底层涂料和面层涂料的厚度均为1.5mm。

所述的发热保温冒口包括冒口砂型体1，冒口砂型体1是由外而内的保温面层1a、发热保温层1b和保温内层1c构成。

所述的保温面层1a的厚度为10mm，发热保温层1b的厚度为20mm，保温内层1c的厚度为10mm；

所述的冒口砂型体1是由上部的直管段11和下部的变径段12构成的上下开口的中空结构，变径段12的大口端与直管段11的下口部相连；

所述的冒口砂型体1设置在砖体砂型2上，砖体砂型2为上部开口的中空结构，其内腔构成砖体的成型空间，冒口砂型体1的内腔构成砖体的补缩空间，变径段12的下口部与砖体砂型2的上口部正对；

所述的冒口砂型体是由多块砂板拼装在一起构成的，每块砂板的制作方法包括以下步骤：

A、制作砂板模具，砂板模具是由自下而上叠装在一起的保温面层模具体3a、发热保温层模具体3b和保温内层模具体3c构成的上部开口的中空结构，保温面层模具体3a经装在侧面上的第一活页4a与发热保温层模具体3b相连，发热保温层模具体3b经设置在第一活页正对侧的第二活页4b与保温内层模具体3c相连，构成首尾相连的翻转式活动三连板结构；

B、制作保温面层配料，保温面层配料是由重量百分比计的：硅砂50％、漂珠45％、改性水玻璃4％、固化剂1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌3分钟，即得；

C、依次将保温内层模具体、发热保温层模具体从保温面层模具体的上口部翻开，将制作好的保温面层配料填充至保温面层模具体内，压实；

D、制作发热保温层配料，发热保温层配料是由重量百分比计的：铝粒18％、氧化铁粉6％、漂珠64％、改性水玻璃10％，固化剂2％制成的，其中将铝粒、氧化铁粉、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌3分钟，即得；

E、将发热保温层模具体翻转重新叠加在保温面层模具体的上口部，同时将保温内层模具体从发热保温层模具体的上口部翻开，将制作好的发热保温层配料填充至发热保温层模具体内，压实；

F、制作保温内层配料，保温内层配料是由重量百分比计的：硅砂50％、漂珠45％、改性水玻璃4％、固化剂1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌3分钟，即得；

G、将保温内层模具体翻转叠加在保温面层模具体的上口部，将制作好的保温内层配料填充至保温内层模具体内，压实，静置24小时后拆模即得砂板；

H、在砂板保温内层的表面涂1.5mm厚的底层涂料，再在底层涂料的表面涂1.5mm厚的面层涂料，静置三天以上；

I、将步骤H中制作好的砂板按冒口的结构拼装在一起，并用常规粘接剂粘合即得冒口砂型体。

使用时，将冒口砂型体拼装在砖体砂型2上，冒口砂型体的下口部与砖体砂型2的上口部正对，电熔砖浇铸液从冒口砂型体的上口部进入。

所述的漂珠为轻质漂珠，轻质漂珠是一种能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色，壁薄中空，容重418.8kg/m3，粒径约0.1毫米，表面封闭而光滑，热导率小，耐火度≥1610℃；

所述的改性水玻璃为市售产品，如青岛迪科铁路设备有限公司生产的改性水玻璃，作为粘接剂，可以使冒口砂模不用烘干程序，有十五分钟后自硬的效果。

所述的固化剂为市售产品，如山东青岛迪科公司的有机脂固化剂，又如湖北荆州泰盟生产的有机脂固化剂，用于缩短改性水玻璃的粘接时间。

本发明涂料经多次试验均得到了相同或相近似的结果，以下为相同条件下生产同规格电熔砖的对比情况：

试验组和对照组均生产规格为0.7吨、1吨的电熔砖各60块，试验组和对照组采用相同配方的浇铸液、保温箱及生产条件，区别在于试验组采用本发明的发热保温冒口砂型体和涂料，对照组涂的是采用传统的冒口砂型和涂料，传统的涂料是由重量百分比计的组分：混合涂料66%、水34%制成，混合涂料是由重量百分比计的组分：锆英砂91%、粘土4％、白乳胶5％制成，其中，将锆英砂、粘土和白乳胶混合在一起，得到混合涂料，再将混合涂料加入水中，即得），浇铸成型后的砖体情况对比如下：

表1为砖体表面熔融粘接及成本情况对照表

	试验组	对照组
			冒口与砂模熔融粘接情况	4块砖出现熔融粘接，熔融粘接面积占砖体表面总面积0.9%	所有砖体均出现熔融粘接，融粘接面积占砖体表面总面积90%
砂型粘冒口清理难易程度	1人8小时清理干净	无法清理（只能破碎时挑出）
			冒口料回收比例	99％	60％
涂料成本	1.1万/吨	1.6万/吨

表格2为砖体质量指标对照表

	试验组	对照组
			砖体平均容重	3.87	3.75
冒口平均容重	2.91	3.18
			空洞输送区域平均锆含量	29.1%	30.8%
半致密区平均锆含量	32.5%	31.5%
			疏松区平均锆含量	32.44%	31.32%
致密区平均锆含量	34.21%	33.53%

由上述情况可以清楚的看出，采用本发明涂料生产的无缩孔电熔砖砖冒口回收使用率达到99％，涂料价格每吨降低5000元.并且提高了冒口回收的工作效率。.同时池壁砖容重明显增加，达到甚至超出外资品牌的池壁砖致密度，疏松区平均锆含量提高了1.12%，明显提高了池壁砖的内在品质，避免了池壁砖内部疏松造成玻璃液过度侵蚀，发生玻璃液泄漏的安全事故，延长了玻璃窑炉的使用寿命；经济效益显著，对行业发展而言并且具有更好的推动意义和社会价值。

Claims (7)

1.一种用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于，该涂料是由涂抹在发热保温冒口内表面的底层涂料和涂抹在底层涂料表面的面层涂料组成；

所述的底层涂料包括重量百分比计的组分：第一混合涂料49-51%、水49-51%；其中，所述的第一混合涂料包括重量百分比计的组分：石墨粉92-94%、冰晶石3.9-4.1%、膨润土2.9-3.1%；具体制备方法为：将石墨粉、冰晶石、膨润土混合在一起，得到第一混合涂料，再将第一混合涂料加入水中混合均匀，即得；

所述的面层涂料包括重量百分比计的组分：第二混合涂料65-67%、水33-35%；其中，所述的第二混合涂料包括重量百分比计的组分：氧化铝粉89-91％、冰晶石4.4-4.6％、氧化铁粉1.4-1.6％、膨润土0.9-1.1％、黄原胶2.9-3.1％；具体制备方法为：将氧化铝粉、冰晶石、氧化铁粉、膨润土和黄原胶混合在一起，得到第二混合涂料，再将第二混合涂料加入水中混合均匀，即得。

2.根据权利要求1所述的用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于，所述的底层涂料和面层涂料的厚度均为1.5mm。

3.根据权利要求1所述的用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于，所述的发热保温冒口包括冒口砂型体（1），冒口砂型体（1）是由外而内的保温面层（1a）、发热保温层（1b）和保温内层（1c）构成。

4.根据权利要求3所述的用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于， 所述的保温面层（1a）的厚度为10mm，发热保温层（1b）的厚度为20mm，保温内层（1c）的厚度为10mm。

5.根据权利要求3所述的用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于，所述的冒口砂型体（1）是由上部的直管段（11）和下部的变径段（12）构成的上下开口的中空结构，变径段（12）的大口端与直管段（11）的下口部相连。

6.根据权利要求3所述的用于无缩孔电熔砖发热保温冒口的涂料，其特征在于，所述的冒口砂型体（1）设置在砖体砂型（2）上，砖体砂型（2）为上部开口的中空结构，其内腔构成砖体的成型空间，冒口砂型体（1）的内腔构成砖体的补缩空间，变径段（12）的下口部与砖体砂型（2）的上口部正对。

7.一种权利要求3所述的冒口砂型体的制备方法，其特征在于，所述的冒口砂型体是由多块砂板拼装在一起构成的，每块砂板的制作方法包括以下步骤：

A、制作砂板模具，砂板模具是由自下而上叠装在一起的保温面层模具体（3a）、发热保温层模具体（3b）和保温内层模具体（3c）构成的上部开口的中空结构，保温面层模具体（3a）经装在侧面上的第一活页（4a）与发热保温层模具体（3b）相连，发热保温层模具体（3b）经设置在第一活页正对侧的第二活页（4b）与保温内层模具体（3c）相连，构成首尾相连的翻转式活动三连板结构；

B、制作保温面层配料，保温面层配料是由重量百分比计的：硅砂49-51％、漂珠44-46％、改性水玻璃3.9-4.1％、固化剂0.9-1.1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

C、依次将保温内层模具体、发热保温层模具体从保温面层模具体的上口部翻开，将制作好的保温面层配料填充至保温面层模具体内，压实；

D、制作发热保温层配料，发热保温层配料是由重量百分比计的：铝粒17-19％、氧化铁粉5.9-6.1％、漂珠63-65％、改性水玻璃9-11％，固化剂1.9-2.1％制成的，其中将铝粒、氧化铁粉、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

E、将发热保温层模具体翻转重新叠加在保温面层模具体的上口部，同时将保温内层模具体从发热保温层模具体的上口部翻开，将制作好的发热保温层配料填充至发热保温层模具体内，压实；

F、制作保温内层配料，保温内层配料是由重量百分比计的：硅砂49-51％、漂珠44-46％、改性水玻璃3.9-4.1％、固化剂0.9-1.1%制成的，其中将硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化剂在搅拌机内搅拌2.5-3.5分钟，即得；

G、将保温内层模具体翻转叠加在保温面层模具体的上口部，将制作好的保温内层配料填充至保温内层模具体内，压实，静置24小时后拆模即得砂板；

H、在砂板保温内层的表面涂1.5mm厚的底层涂料，再在底层涂料的表面涂1.5mm厚的面层涂料，静置三天以上；

I、将步骤H中制作好的砂板按冒口的结构拼装在一起，并用常规粘接剂粘合即得冒口砂型体。