CN111421663A - 一种连铸用耐火材料的混炼工艺 - Google Patents

一种连铸用耐火材料的混炼工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种连铸用耐火材料的混炼工艺，首先在同一密封空间内完成混料和烘干加工，随后对得到的热泥料进行冷却至设定温度，最后经过粉碎后与筛下料一起装填包装容器。本发明通过在密封空间内实现混料和烘干加工，避免了传送过程对产品最终性能的影响，降低了原料在空气介质中爆炸的概率，同时避免了粉尘和气味泄露的风险，不仅节省了设备占地空间，且减少了换模清洁的时间；此外，通过引入冷却加工，减少了热泥料包装前的库存压力和使用等待时间，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种连铸用耐火材料的混炼工艺
技术领域
本发明涉及连铸领域，特别是涉及一种连铸用耐火材料的混炼工艺。
背景技术
耐火材料的高级混炼工艺是在连铸三大件耐火材料传统工艺的基础上，为提高质量均匀性，保证运行安全性而开发的一种高效安全混炼工艺。
现有的混炼工艺是将配料线配好的原材料依次经过混匀器、传送器、烘干机多个设备分别依次加工完成，其中混匀和烘干加工均在空气介质中完成，具有一定的爆炸风险，且使用多台设备，不仅使得混合料需要在多个设备间传送而导致影响产品的最终性能，且还会导致后续需要粉碎的块状料的占比过多，同时，多台设备不仅占地面积大，且设备换模清洗时间长，人力成本也相应很高。
此外，传统工艺中，泥料包装时温度过高，需要冷却多日才能使用，增加了库存的压力和使用等待的时间。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种连铸用耐火材料的混炼工艺。
本发明的主要内容包括：
一种连铸用耐火材料的混炼工艺，包括如下步骤：
混料：将配比好的粉状料在设定环境下的密封空间内搅拌设定时间t1后，加入液体料，并搅拌设定时间t2，得到混合泥料；
烘干：向该密封空间内持续t3时间吹入设定温度T的氮气，对混合泥料进行烘干，得到热泥料；
冷却：将得到的热泥料在0-15℃的环境下持续搅拌设定时间t4，当热泥料的温度降至30-50℃后取出经筛分、粉碎后与筛下料共同一起装填包装容器；
其中，混料步骤中的设定环境是指抽取该密封空间内的空气，并向该密封空间通入氮气至氧气浓度达到5％以下的该密封空间的内环境；30s＜t1＜2min；5min＜t2＜10min；10min＜t3＜20min；20min＜t4＜40min；60℃＜T＜100℃。
在密封空间内完成混料和烘干加工，不仅降低了原料在空气介质中可能产生的爆炸风险，且避免了原料和气味泄露的风险，允许使用更低闪点的溶剂；同时，通过增加冷却步骤，降低了泥料包装时的温度，减少了库存压力和使用等待的时间。
优选的，所述混料步骤中，在加入液体料之前，还包括再次确认并调整该密封空间的内环境的步骤，使得在加入液体料之前，该密封空间内的氧气浓度低于5％以下；进一步保证了混料时，粉状料与液体料的混匀效果。
优选的，所述混料和所述烘干步骤是在一体机内完成的；所述一体机包括形成该密封空间的耐压罩，所述耐压罩内设置有搅拌机构和氮气保护机构，其中，耐压罩上表面开设有粉状料进料口、液体料进料口、进气口和出气口；所述搅拌机构用于实现粉状料的搅拌以及粉状料和液体料的混匀；所述氮气保护机构与所述进气口连通，用于在所述耐压罩内形成混料所需的设定环境以及在烘干步骤中通入设定温度T的氮气。
优选的，所述搅拌机构包括旋转单元以及混匀单元，所述旋转单元包括旋转筒体以及旋转驱动装置，所述旋转筒体为上部开口的筒体，且通过旋转轴承设置在所述耐压罩的底部，所述旋转驱动装置驱动所述旋转筒体通过所述旋转轴承相对于所述耐压罩转动；所述混匀单元包括混匀驱动装置和混匀柱体，所述混匀柱体由所述旋转筒体上方伸入所述旋转筒体内，所述混匀驱动装置驱动所述混匀柱体转动。
优选的，所述旋转驱动装置包括设置在所述耐压罩下方的旋转电机、设置在所述旋转筒体底部外表面的旋转齿条以及与所述旋转齿条啮合且与所述旋转电机的主轴连接的旋转齿轮；所述混匀驱动装置包括设置在所述耐压罩一侧的混匀电机、与所述混匀柱体连接的从动齿轮、与所述混匀电机连接的主动齿轮以及包覆在所述从动齿轮和主动齿轮外的传动皮带。
优选的，所述氮气保护机构包括氮气罐以及加热单元，所述氮气罐的出口与所述加热单元的进口连通，所述加热单元的出口与所述进气口连通；所述加热单元为将氮气加热至设定温度的装置。
优选的，所述氮气保护机构还包括过滤单元和冷凝单元，所述过滤单元为将所述出气口排出的气体进行过滤的装置，所述冷凝单元为将所述过滤单元过滤后的气体冷却至一定温度后与所述氮气罐输出的氮气共同传输至所述加热单元。
其中，使用所述一体机进行混匀和烘干的过程如下：
(1)使用抽气机由所述出气口抽取所述耐压罩内的空气，随后使用氮气保护机构由所述进气口通入氮气，至所述耐压罩内的氧气浓度低于5％以下；
(2)由所述粉状料进料口投入配比好的粉状料，启动所述旋转单元对粉状料搅拌设定时间t1；
(3)由所述液体料进料口投入配比好的液体料，启动所述搅拌设定时间t2，得到混合泥料；
(4)使用所述氮气保护机构由所述进气口通入设定温度T的氮气，持续t3时间，得到热泥料。
通过上述一体机实现混料和烘干操作，混匀后的混合泥料无需经过传送再进行烘干，避免了传送过程对产品最终性能带来的影响，降低了块状料的占比，有利于后续粉粹加工的效果，同时，旋转筒体和搅拌单元共同工作，有理由混匀的效果；且混匀中使用的氮气还可以回收后再次被使用到烘干步骤中，提高了氮气的利用率。
优选的，所述冷却步骤是在冷却器内完成的，所述冷却器为Pemat公司的PMP冷却器。
而使用冷却器对进行冷却的过程如下：
(1)将由所述一体机得到的热泥料放置在温度为0-15℃的所述冷却器的底部盘管上；
(2)持续搅拌所述热泥料t4时间，使其温度降至30-50℃后取出。
通过将烘干后的热泥料经冷却后再进行破碎和包装，减少了库存的压力和使用等待时间。
本发明的有益效果在于：本发明提出了一种连铸用耐火材料的混炼工艺，通过在密封空间内实现混料和烘干加工，避免了传送过程对产品最终性能的影响，降低了原料在空气介质中爆炸的概率，同时避免了粉尘和气味泄露的风险，不仅节省了设备占地空间，且减少了换模清洁的时间；此外，通过引入冷却加工，减少了热泥料包装前的库存压力和使用等待时间，降低了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的一体机的结构示意图；
图3为本发明的一体机的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明所保护的技术方案做具体说明。
请参照图1至图3。本发明提出了一种连铸用耐火材料的混炼工艺，依次包括如下步骤：混料、烘干、冷却以及粉碎包装。其中，所述混料和烘干步骤均在一体机内完成，所述一体机提供一个密封空间，并在混料加工时提供一个氧气浓度较低的环境，减少原料混匀时发生保证的风险，无需传送直接在同一密封空间完成烘干加工；同时，在烘干后，为了减少包装时等待原料冷却的时间，降低库存压力，故在包装前增加冷却步骤。
下面将结合附图，对每一加工的步骤详细说明。
首先，将一体机的密封空间调节为氧气浓度为5％以下的加工环境后，将在配料线完成配比的粉状料投入一体机，在一体机内搅拌t1时间，其中，30s＜t1＜2min，优选的，t1等于1min；随后再确认所述一体机的密封空间的加工环境，并调节至粉状料的加工环境后，将液体料投入所述一体机内与之前搅拌后的粉状料一起混合t2时间，其中，5min＜t2＜10min，优选的，所述t2等于7min，从而得到混合均匀的潮湿的混合泥料。
更进一步地，请参阅图2至图3，所述一体机包括形成该密封空间的耐压罩1，所述耐压罩1内设置有搅拌机构和氮气保护机构，其中，耐压罩1上表面开设有粉状料进料口11、液体料进料口12、进气口13和出气口14；且在所述粉状料进料口11的一侧还设置有安全传感器110，当一体机在搅拌过程中时，所述安全传感器110检测到粉状料进料口11打开时，则会向控制机构发出警报，以及时停止搅拌和旋转动作，保证安全。
在其中一个实施例中，所述搅拌机构用于实现粉状料的搅拌以及粉状料和液体料的混匀；具体地，所述搅拌机构包括旋转单元以及混匀单元，所述旋转单元包括旋转筒体20以及旋转驱动装置，所述旋转筒体20为上部开口的筒体，且通过旋转轴承23设置在所述耐压罩1的底部，而所述旋转驱动装置驱动所述旋转筒体20通过所述旋转轴承23相对于所述耐压罩1转动；更进一步地，所述旋转驱动装置包括设置在所述耐压罩1下方的旋转电机220、设置在所述旋转筒体20底部外表面的旋转齿条222以及与所述旋转齿条222啮合且与所述旋转电机220的主轴连接的旋转齿轮221；所述旋转电机220驱动所述旋转齿轮221转动，使得通过所述旋转齿条222带动所述旋转筒体绕所述旋转轴承23转动。
在其中一个实施例中，所述混匀单元包括混匀驱动装置和混匀柱体210，所述混匀柱体210由所述旋转筒体20上方伸入所述旋转筒体20内，所述混匀驱动装置驱动所述混匀柱体210转动，其中，为了达到更好的混匀效果，由所述混匀柱体210的外圆周壁沿径向延伸出若干搅拌棒211，若干搅拌棒211可以按照需要分布，且最下方的所述搅拌棒的头部呈L型。
具体地，所述混匀驱动装置包括设置在所述耐压罩1一侧的混匀电机212、与所述混匀柱体210连接的从动齿轮214、与所述混匀电机212连接的主动齿轮213以及包覆在所述从动齿轮214和主动齿轮213外的传动皮带215；所述混匀电机212驱动所述混匀柱体210转动，从而使得所述旋转筒体20内的料体混匀。
而所述氮气保护机构用于在所述耐压罩1内形成混料所需的设定环境以及在烘干步骤中通入设定温度T的氮气，其中，60℃＜T＜100℃，优选的，T等于80℃。具体地，所述氮气保护机构包括氮气罐以及加热单元、过滤单元和冷凝单元，，所述氮气罐的出口与所述加热单元的进口连通，所述加热单元的出口与所述进气口连通；所述加热单元为将氮气加热至设定温度的装置；所述过滤单元为将所述出气口排出的气体进行过滤的装置，所述冷凝单元为将所述过滤单元过滤后的气体冷却至一定温度后与所述氮气罐输出的氮气共同传输至所述加热单元，提高了氮气的利用率。
此外，还可以同时在一体机的耐压罩内设置用于观测和记录混匀过程的视觉系统，如可以加装摄像头，操作人员以及研发人员能够实时的观测到混匀的过程，及时排查可能出现的故障以及观察混匀过程中混合料的变化，为后续的研究提供便利。
其中，使用所述一体机进行混匀和烘干的过程如下：
(1)使用抽气机由所述出气口14抽取所述耐压罩1内的空气，随后使用氮气保护机构由所述进气口13通入氮气，至所述耐压罩1内的氧气浓度低于5％以下；
(2)由所述粉状料进料口11投入配比好的粉状料，启动所述旋转单元对粉状料搅拌设定时间t1；
(3)再次确认并调整该密封空间的内环境，使得在加入液体料之前，该密封空间内的氧气浓度低于5％以下，以进一步保证了混料时，粉状料与液体料的混匀效果。
具体地，确认内环境达到标准后，由所述液体料进料口12投入配比好的液体料，启动所述搅拌设定时间t2，得到混合泥料；
(4)使用所述氮气保护机构由所述进气口13通入设定温度T的氮气，持续t3时间，其中，得到热泥料；其中，10min＜t3＜20min。
将经一体机混匀并烘干后的热泥料卸料后，投入至相应的冷却器进行冷却，在本实施例中，选用Pemat公司的PMP冷却器。具体地，使用冷却器对进行冷却的过程如下：
(1)将由所述一体机得到的热泥料放置在温度为0-15℃的所述冷却器的底部盘管上；
(2)持续搅拌所述热泥料t4时间，使其温度降至30-50℃后取出，其中，20min＜t4＜40min，优选的，t4等于30min。
最后将通过将烘干后的热泥料经冷却后再进行破碎和包装，即冷却后取出经筛分、粉碎后与筛下料共同一起装填包装容器；减少了库存的压力和使用等待时间。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，包括混料、烘干以及冷却步骤，其中，所述混料步骤和所述烘干步骤在同一密封空间内完成，所述密封空间具有设定环境，所述设定环境是指抽取该密封空间内的空气，并向该密封空间通入氮气至氧气浓度达到5％以下的该密封空间的内环境；所述冷却步骤是指将烘干后的热泥料在设定冷却环境下冷却至设定温度。
2.根据权利要求1所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述混料步骤包括将配比好的粉状料投入设定环境下的所述密封空间内，并搅拌设定时间t1后，加入液体料搅拌设定时间t2，得到混合泥料；其中，30s＜t1＜2min；5min＜t2＜10min。
3.根据权利要求1所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述烘干步骤包括向所述密封空间内持续t3时间吹入设定温度T1的氮气，对混料步骤得到的混合泥料进行烘干，得到热泥料；其中，10min＜t3＜20min；60℃＜T1＜100℃。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述密封空间为一体机，所述一体机包括形成该密封空间的耐压罩，所述耐压罩内设置有搅拌机构和氮气保护机构，其中，耐压罩上表面开设有粉状料进料口、液体料进料口、进气口和出气口；所述搅拌机构用于实现粉状料的搅拌以及粉状料和液体料的混匀；所述氮气保护机构与所述进气口连通，用于在所述耐压罩内形成混料所需的设定环境以及在烘干步骤中通入设定温度T1的氮气。
5.根据权利要求4所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述搅拌机构包括旋转单元以及混匀单元，所述旋转单元包括旋转筒体以及旋转驱动装置，所述旋转筒体为上部开口的筒体，且通过旋转轴承设置在所述耐压罩的底部，所述旋转驱动装置驱动所述旋转筒体通过所述旋转轴承相对于所述耐压罩转动；所述混匀单元包括混匀驱动装置和混匀柱体，所述混匀柱体由所述旋转筒体上方伸入所述旋转筒体内，所述混匀驱动装置驱动所述混匀柱体转动。
6.根据权利要求5所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述旋转驱动装置包括设置在所述耐压罩下方的旋转电机、设置在所述旋转筒体底部外表面的旋转齿条以及与所述旋转齿条啮合且与所述旋转电机的主轴连接的旋转齿轮；所述混匀驱动装置包括设置在所述耐压罩一侧的混匀电机、与所述混匀柱体连接的从动齿轮、与所述混匀电机连接的主动齿轮以及包覆在所述从动齿轮和主动齿轮外的传动皮带。
7.根据权利要求4所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述氮气保护机构包括氮气罐以及加热单元，所述氮气罐的出口与所述加热单元的进口连通，所述加热单元的出口与所述进气口连通；所述加热单元为将氮气加热至设定温度的装置。
8.根据权利要求7所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述氮气保护机构还包括过滤单元和冷凝单元，所述过滤单元为将所述出气口排出的气体进行过滤的装置，所述冷凝单元为将所述过滤单元过滤后的气体冷却至一定温度后与所述氮气罐输出的氮气共同传输至所述加热单元。
9.根据权利要求4所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，使用所述一体机进行混匀和烘干的过程如下：
(1)使用抽气机由所述出气口抽取所述耐压罩内的空气，随后使用氮气保护机构由所述进气口通入氮气，至所述耐压罩内的氧气浓度低于5％以下；
(2)由所述粉状料进料口投入配比好的粉状料，启动所述搅拌机构对粉状料搅拌设定时间t1；
(3)由所述液体料进料口投入配比好的液体料，启动所述搅拌机构搅拌设定时间t2，得到混合泥料；
(4)使用所述氮气保护机构由所述进气口通入设定温度T1的氮气，持续t3时间，得到热泥料。
10.根据权利要求2所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述混料步骤中，在加入液体料之前，还包括再次确认并调整该密封空间的内环境的步骤，使得在加入液体料之前，该密封空间内的氧气浓度低于5％以下。
11.根据权利要求1所述的一种连铸用耐火材料的混炼工艺，其特征在于，所述冷却步骤包括将烘干步骤后得到的热泥料由所述密封空间内取出后在设定冷却环境下连续搅拌设定时间t4，待热泥料冷却至设定温度T2后取出经筛分、粉碎后与筛下料共同一起装填包装容器，所述设定冷却环境为将热泥料放置在0-15℃的冷却器上；其中，20min＜t4＜40min；30℃<T2<50℃。
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