CN109095902A - 一种玻璃窑炉用铺面砖及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃窑炉用铺面砖及其生产工艺,所述的铺面砖由以下重量份的原料制成:天然锆英砂30‑50份、氧化铝粉30‑50份、纯碱1‑3份、萤石粉1‑5份、硅石粉2‑8份和二氧化钛8‑16份,本申请通过合理控制各种成分之间的比例,以及对保温材料进行合理选择,使制备的铺面砖具有优异的性能,本发明在实施过程中还对制备砖的砂型进行了改进,砂型改进后一个保温箱中一次可以生产15块铺面砖,并且铺面砖的质量好,合格率高,生产过程中不用频繁回炉,大大减少了料液抛洒,缩短了浇铸时间,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于铺面砖的生产技术领域,具体涉及一种玻璃窑炉用铺 面砖及其生产工艺。
背景技术
凡是能够在炉窑砌筑工程上使用,熔点高于1588℃以上的材料 制品统称“耐火制品”也叫耐火砖,耐火砖按其化学与矿物质的可分 为:黏土质、高铝质、硅质、半硅质、镁质、镁铝质、镁硅质、镁铬 质、白云石质、刚玉质、锆刚玉质、莫来石质、锆莫来石质、石英质、 氧化铝质与碳化硅质等。
耐火材料是指耐火度至少为1500℃的无机非金属材料。耐火度 是指耐火材料锥形体试样在没有荷重情况下,抵抗高温作用而不软化 熔倒的摄氏温度。耐火材料广泛用于冶金、化工、石油、机械制造、 硅酸盐、动力等工业领域,在冶金工业中用量最大,占总产量的50%~ 60%。耐火材料根据耐火度的高低可分为普通耐火材料、高级耐火材 料和特级耐火材料。
高温熔窑是使用耐火砖进行砌筑的窑体,在金属冶炼和玻璃制造 行业是最重要的生产设施,其中玻璃窑对耐火砖还有一个特殊的要求, 由于玻璃液具有一定的腐蚀性,因此要求用于玻璃窑砌筑的耐火砖具 有良好的高温耐腐蚀性能。此外,由于玻璃生产是典型的高能耗工业 项目,其中熔窑热量损失也是产生能耗的一部分,因此如果能够降低 耐火砖的导热性能,也会相应降低玻璃窑的能耗。
例如,中国专利申请申请2016100430920中公开了一种氧化锌回 转窑用不定型耐火材料及内衬砖的生产工艺,本发明所用原料以镁铝 尖晶石、优质高铝矾土、电熔镁砂为主,添加一定数量的结合剂、减 水剂和防爆剂,做成节能效果良好的内衬砖。不定型耐火材料同传统 的烧成制品相比,流程简单,减少了砖坯压制,高温烧成等生产工序, 在生产制造过程中可节省大量能耗和人力、物力。在施工过程中,可 在窑体焊接锚固件,增强耐火材料的整体性,避免定型制品的抽签掉 砖状况的发生;对于定型制品不好施工的部位,可用不定型耐火材料 支胎浇注施工。但是该申请并没有涉及内衬砖的导热性能。
因此,玻璃窑炉用铺面砖不仅要求砖具有很高的耐火性、具有优 异的耐腐蚀性,并且具有导热性低,保温性能较好的特点。
例如,中国专利申请2018101740158中公开了一种玻璃窑用耐腐 蚀保温砖,该发明涉及耐高温材料技术领域,具体涉及一种玻璃窑用 耐腐蚀保温耐火砖该,耐火砖中含有以下原料成分:轻质莫来石、铝 氮复合材料、镁铝尖晶石、脱硅锆石、二氧化钼细粉、鳞片石墨、结 合剂、稀释剂。其中,铝氮复合材料是将氧化钛粉末和金属铝粉按 4:1的质量比混合均匀,然后将混合粉料在氮气气氛中高温烧结,生 成的以氧化铝和氮化钛为主体的高温陶瓷结合相材料。结合剂选用聚 碳硅烷,结合剂使用前预先加入稀释剂进行稀释,稀释剂选用二氯乙 烷、二甲苯和正己烷中的一种。本发明的耐火砖具有很高的耐火度, 耐腐蚀性能优秀,并且具有导热性差的特点,保温性能较好。但是该 申请中公开的耐火砖是将各种粉料通过成型机挤压成型的,各种粉料 在混合时会出现混合不均匀的现象,即在烧结时各种返料不能均匀的 反应,从而影响所制备的砖的性能,是生产的砖容易出现裂纹或缺角。
并且目前用于生产玻璃窑炉铺面砖的生产工艺,主要是单块生产, 即一个砂型中只能生产一块铺面砖,这样生产的铺面砖产品合格率低, 并且产品的冒口所占面积比较大,从而增加了生产成本,保温箱中只 能放置很少量的砂型,即生产效率很低,从而增加了生产成本,拖延 了生产周期。
综上所述,在生产过程中不仅要提高窑炉铺面砖的各种性能,还 要提高生产效率,降低生产成本,使生产的铺面砖具有更高的合格率, 一直是工业生产中急需解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明一方面提供了一种玻璃窑炉 用铺面砖,该铺面砖具有很高的耐火性、耐腐蚀性,并且导热性能差, 保温性好,在生产中可以保证较高的产品合格率。另一方面,本发明 还提供了一种所述铺面砖的生产工艺,该生产工艺可以增加铺面砖的 生产效率,降低生产成本,缩短生产工期,实现了铺面砖的大批量生 产。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现:
一种玻璃窑炉用铺面砖,按重量份数计,所述铺面砖中含有以下 原料成分:天然锆英砂30-50份、氧化铝粉30-50份、纯碱1-3份、 萤石粉1-5份、硅石粉2-8份和二氧化钛8-16份。
优选的,上述玻璃窑炉用铺面砖,按重量份数计,所述铺面砖中 含有以下原料成分:天然锆英砂35-45份、氧化铝粉35-45份、纯碱 1-2份、萤石粉2-4份、硅石粉3-7份和二氧化钛9-15份。
再优选地,上述玻璃窑炉用铺面砖,按重量份数计,所述铺面砖 中含有以下原料成分:天然锆英砂40-45份、氧化铝粉40-45份、纯 碱2-3份、萤石粉2-3份、硅石粉4-6份和二氧化钛10-12份。
在一些具体实施方案中,上述玻璃窑炉用铺面砖,所述的天然锆 英砂和氧化铝粉的重量比为1:1-1.2;优选为1:1-1.1;进一步优 选为1:1。
所述的天然锆英砂与纯碱的重量比为15-20:1;优选为16-18: 1;进一步优选为17-18:1。
所述的萤石粉与纯碱的重量比为0.5-4:1;优选为0.8-3:1; 进一步优选为1-2:1。
所述的硅石粉和二氧化钛的重量比为1:1-5;优选为1:2-4; 进一步优选为1:2-3。
上述玻璃窑炉用铺面砖的生产工艺,包括以下步骤:
(1)将配方用量的各原料按比例混合均匀,然后加热熔化,得 到熔化液,在1820℃-1850℃条件下将熔化液浇铸进保温箱的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火10-15天后出箱,得到铺面砖 粗品;
(3)将步骤(2)中得到的铺面砖粗品进行清砂、切冒口以及研 磨各面后,包装,得到铺面砖成品。
上述玻璃窑炉用铺面砖的生产工艺,具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各原料按比例混合均匀,然后加入电弧炉中 加热熔化,的得到熔化液,在1820℃-1850℃将熔化液浇铸进保温箱 的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火10-15天后出箱,得到铺面砖 粗品;
(3)将步骤(2)中得到的铺面砖粗品进行清砂、切冒口以及研 磨各面后,包装,得到铺面砖成品。
上述步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料; 所述的的保温材料为石英砂和硅铝球中的一种或两种;优选为石英砂 和硅铝球,其质量比为1:1。
与现有技术相比,本申请的有益效果在于:
(1)本申请所用的原料以天然锆英砂和氧化铝粉为主,添加了 一定含量的纯碱、萤石粉、硅石粉和二氧化钛,在制备过程中控制各 种成分的含量以及质量比,使制备的玻璃窑炉用铺面砖具有良好的耐 高温性能和耐腐蚀性能,本发明实施过程中意外地发现按照本申请中 公开的含量以及质量比添加纯碱和萤石可以明显提高铺面砖的热震 稳定性能。
(2)本申请通过控制各种成分的含量以及质量比,尤其是二氧 化钛和硅石粉的加入并且本发明在制备过程中首先将各种成分进行 高温熔化,从而是各种组分得到充分混合,使制备的铺面砖具有更好 的保温性能,明显降低了铺面砖的导热性能。
(3)本发明公开制备的铺面砖具有更好的耐高温性能、耐磨性 能、耐腐蚀性能,满足窑炉的使用条件,既可以保温又能降低窑内热 量的损耗,防止了因为高温而引起的窑体变形。
(4)本申请在具体实施过程中对砂型进行改进,将传统单块生 产的砂型改进成五块一组的砂型,传统的单块生产产品合格率较低, 容易出现裂纹或缺角现象,并且在生产中冒口所占空间较大,生产成 本较高;另外,保温箱中放置数量较少,循环生产效率较低;本申请 改进后的砂型一个保温箱中一次可以生产15块铺面砖,并且铺面砖 的质量好,合格率高,生产过程中不用频繁回炉,大大减少了料液抛 洒,缩短了浇铸时间,提高了生产效率。
(5)本申请所使用的保温箱中的保温材料采用的是质量比为1:1的石英 砂和硅铝球,使用本发明公开的保温材料,可以保证铺面砖平稳降温,从而提 高了铺面砖合格率,明显降低了不良产品的产生,减少了浪费,进而保护了环 境。
说明书附图
图1:改进前的砂型示意图;
图2:改进前的砂型置于保温箱的示意图;
图3:改进后的砂型示意图;
图4:改进后的砂型置于保温箱的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂30份、氧化铝粉30份、纯碱1.6份、萤石粉 1.5份、硅石粉2份和二氧化钛8份。
制备方法:具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各组份按比例混合均匀,然后加入电弧炉中 加热熔化,的得到熔化液,在1820℃条件下将熔化液浇铸进保温箱 的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火12天后出箱,得到铺面砖粗品;
(3)将步骤(2)中得到的粗品进行清砂、切冒口以及研磨各面 后,包装,得到铺面砖成品。
步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料,所 述的保温材料石英砂。
实施例2一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂35份、氧化铝粉38份、纯碱1.8份、萤石粉 2.2份、硅石粉3份和二氧化钛9.5份。
制备方法:具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各组份按比例混合均匀,然后加入电弧炉中 加热熔化,的得到熔化液,在1840℃条件下将熔化液浇铸进保温箱 的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火10天后出箱,得到铺面砖粗品;
(3)将步骤(2)中得到的粗品进行清砂、切冒口以及研磨各面 后,包装,得到铺面砖成品。
步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料,所 述的保温材料硅铝球。
实施例3一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂40份、氧化铝粉45份、纯碱2.1份、萤石粉 1.8份、硅石粉4.5份和二氧化钛10份。
制备方法:具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各组份按比例混合均匀,然后加入电弧炉中 加热熔化,的得到熔化液,在1850℃条件下将熔化液浇铸进保温箱 的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火13天后出箱,得到铺面砖粗品;
(3)将步骤(2)中得到的粗品进行清砂、切冒口以及研磨各面 后,包装,得到铺面砖成品。
步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料,所 述的保温材料为质量比为1:1的硅铝球和石英砂。
实施例4一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂42份、氧化铝粉45份、纯碱2.4份、萤石粉 2.5份、硅石粉6份和二氧化钛10份。
制备方法:具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各组份按比例混合均匀,然后加入电弧炉中 加热熔化,的得到熔化液,在1850℃条件下将熔化液浇铸进保温箱 的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火15天后出箱,得到铺面砖粗品;
(3)将步骤(2)中得到的粗品进行清砂、切冒口以及研磨各面 后,包装,得到铺面砖成品。
步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料,所 述的保温材料为质量比为1:1的硅铝球和石英砂。
实施例5一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂45.2份、氧化铝粉45.6份、纯碱2.5份、萤 石粉2.8份、硅石粉6.8份和二氧化钛12份。
制备方法:与实施例4相同。
实施例6一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂48.1份、氧化铝粉49.1份、纯碱2.8份、萤 石粉3.4份、硅石粉7.2份和二氧化钛14份。
制备方法:与实施例4相同。
实施例7一种玻璃窑炉用铺面砖
配方:天然锆英砂50份、氧化铝粉49.8份、纯碱3份、萤石粉 4.5份、硅石粉8份和二氧化钛15.6份。
制备方法:与实施例4相同。
对比例1
与实施例4的不同在于配方中天然锆英砂和氧化铝粉的质量比 为1:0.5,其他组份与制备方法与实施4相同。
对比例2
与实施例4的区别在于配方中天然锆英砂和氧化铝粉的质量比 为1:2,其他组份与制备方法与实施4相同。
对比例3
与实施例4的区别在于配方中天然锆英砂与纯碱的质量比为10: 1,其他组份与制备方法与实施4相同。
对比例4
与实施例4的区别在于配方中天然锆英砂与纯碱的质量比为30: 1,其他组份与制备方法与实施4相同。
对比例5
与实施例6的区别在于配方中萤石和纯碱的质量比为0.1:1,其 他组份与制备方法与实施6相同。
对比例6
与实施例6的区别在于配方中不含萤石,其他组份与制备方法与 实施6相同。
对比例7
与实施例6的区别在于配方中硅石粉和二氧化钛的质量比为 1:0.5,其他组份与制备方法与实施6相同。
对比例8
与实施例6的区别在于配方中不含二氧化钛,其他组份与制备方 法与实施6相同。
对比例9
与实施例5的区别在于保温材料使用了质量比为1:5的硅铝球和 石英砂。
对比例10
中国专利申请201810174015.8中公开的一种玻璃窑用耐腐蚀保 温耐火砖。
检测试验
1、合格率检测
采用两种不同砂型进行生产并对产品合格率进行比较:
砂型1:其特征为将石英砂和水玻璃(水玻璃占石英砂重量的 6-8%)混合,做成50×500×650板2块,50×75×650板2块,50 ×175×500板1块,共计5块砂型板。加上浇铸冒口一套,装进干 燥箱中烘干,然后拼成砂型,其具体结构如图1所示;将按图1制备 的砂型放进保温箱中,用保温材料填好,如图2所示
砂型2:对砂型1进行了改进,其特征为将石英砂和水玻璃(水 玻璃占石英砂重量的6-8%)混合,做成50×500×650板6块,50× 75×650板10块,50×500×675板1块,共计17块砂型板,加上浇 铸冒口一套,装进干燥箱中烘干,然后拼成砂型,其具体结构如图3 所述,将按图3制备的砂型放进保温箱中,用保温材料填好,如图4 所示
分别采用上述两种砂型对实施例5-7所述的配方和工艺制备铺 面转,并检测合格率,统计数据如下:统计样本量为200块砖/组。
合格率检测的标准是铺面砖可以正常使用,裂纹少,没有缺角。
表1
根据上表数据可以明显看出使用砂型1生产铺面砖的砂型生产 铺面砖的合格率比较低,并且容易出现裂纹和缺角,并且该砂型冒口 比较大,所占空间大,依次增加了生产成本,保温箱中只能放置6个 沙型,因此一次只能生产6块砖,循环生产效率低,增加生产成本, 拖延生产周期,且铺面砖的合格率最该只能达到85%左右。而使用砂 型2生产铺面砖的砂型生产铺面砖的合格率明显提高,裂纹和缺角现 象明显减少,并且生产效率提高,可以一次性生产15块砖,浇铸时 成组生产,不用频繁回炉,大大减少了料液抛洒,缩浇铸时间,提高 了生产效率,且铺面砖的合格率可以高达98%
按照实施例1-7和对比例1-10的配方及制备方法用砂型2进行 生产,并检测合格率,统计数据如下:统计样本量为200块砖/组。
表2
由上表2的数据可以明显看出本发明优化后的砂型2生产的铺面 砖的合格率明显提高,出现裂纹以及缺角的现象明显减少,并且生产 效率提高,可以一次性生产15块砖,浇铸时成组生产,不用频繁回 炉,大大减少了料液抛洒,缩浇铸时间,提高了生产效率,且铺面 砖的合格率可以高达98.0%。
2、静态下抗玻璃液侵蚀速率、显气孔率、热膨胀率、气泡析出率的 检测数据
表3
根据上表3的检测数据,可以明显看出使用本发明中公开的成分进 行玻璃窑炉铺面砖的生产过程中,制备的铺面砖的性能明显优于现有 技术中公开的耐火砖,并且本申请通过严格控制各种原料的质量比, 使制备的玻璃砖具有优异的性能,用于玻璃窑炉中静态下抗玻璃液侵 蚀速率、显气孔率、热膨胀率和气泡析出率都符合行业标准,增加了 窑炉的使用寿命,进而提高玻璃液性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制 本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下, 对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常 知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:按重量份数计,所述铺面砖中含有以下原料成分:天然锆英砂30-50份、氧化铝粉30-50份、纯碱1-3份、萤石粉1-5份、硅石粉2-8份和二氧化钛8-16份。
2.根据权利要求1所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:按重量份数计,所述铺面砖中含有以下原料成分:天然锆英砂35-45份、氧化铝粉35-45份、纯碱2.5-3份、萤石粉2-4份、硅石粉3-7份和二氧化钛9-15份。
3.根据权利要求2所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:按重量份数计,所述铺面砖中含有以下原料成分:天然锆英砂40-45份、氧化铝粉40-45份、纯碱2-3份、萤石粉2-3份、硅石粉4-6份和二氧化钛10-12份。
4.根据权利要求3所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:所述的天然锆英砂和氧化铝粉的重量比为1:1-1.2。
5.根据权利要求3所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:所述的天然锆英砂与纯碱的重量比为15-20:1。
6.根据权利要求3所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:所述的萤石粉与纯碱的重量比为0.5-4:1。
7.根据权利要求3所述的玻璃窑炉用铺面砖,其特征在于:所述的硅石粉和二氧化钛的重量比为1:1-5。
8.根据权利要求1-7任一项所述的玻璃窑炉用铺面砖的生产工艺,其特征在于:具体包括以下步骤:
(1)将配方用量的各原料按比例混合均匀,然后加热熔化,得到熔化液,在1820℃-1850℃条件下将熔化液浇铸进保温箱的砂型中;
(2)熔化液在保温箱中保温退火10-15天后出箱,得到铺面砖粗品;
(3)将步骤(2)中得到的铺面砖粗品进行清砂、切冒口以及研磨各面后,包装,得到铺面砖成品。
9.根据权利要求8所述的的生产工艺,其特征在于:步骤(1)和步骤(2)中所述的的保温箱中填充有保温材料。
10.根据权利要求9所述的生产工艺,其特征在于:所述的保温材料为质量比为1:1的石英砂和硅铝球。
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