CN111590745A - 利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法 - Google Patents
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Abstract
利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，本发明涉及冶金技术领域，采用滑模工艺技术，实现根据炉体和现场实际情况，制备一套液压滑升模板结构系统；采用酸性注浆法，将水洗好的浆料调节pH值为1.7~1.9、泥浆密度为1.9~2.1g/cm；利用滑模系统采用上注法连续浇筑成型,在浇注过程中防止产生气泡；根据制品壁厚要求控制浇注时间,控制厚度方向的放尺率。能够建造大长径比的炉体、能够连续整体浇筑成型、没有接茬、生产能够在线进行等先进性，工艺简单。同时能够降低成本，有效控制质量，产品性能稳定优良，不受条件限制，不用考虑等静压成型设备等大型设备，只用特制的模具机构即可，只需要保证浇筑成型然后高温成型即可制备性能优良的炉窑。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法。
背景技术
氧化锆材料具有高硬度、高强度、高韧性、极高的耐磨性及耐化学腐蚀性等优良的物化性能，已经在陶瓷、耐火材料、机械、电子、光学、航空航天、生物、化学等几乎涵盖了生产和生活的各个领域获得广泛的应用，尤其在在冶金、化工等领域，高温设备的炉膛、炉管、炉衬等必须采用氧化锆陶瓷材料制作。
氧化锆是二氧化锆的简称，二氧化锆(ZrO2)的相对分子质量123.2，真密度5.68g/cm3，熔点为2670℃，莫氏硬度为6.5度，20~1000℃的平均线膨胀系数为10×10-6/℃，1000℃热导率为2.30W/(m·K)。氧化锆陶瓷制品的耐压强度可达2100MPa。
氧化锆耐火浇注料是一种多晶质耐火材料。由于ZrO2物质自身的高熔点、不氧化和其他高温优异特性，使得ZrO2纤维具有比氧化铝、莫来石、硅酸铝等其他耐火种类更高的运用温度。氧化锆在1500 ℃以上超高温氧化气氛下长时间运用，最高运用温度高达2200℃，甚至到2500 ℃仍可坚持无缺的形状，并且高温化学性质安稳、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不蒸腾、无污染，是现在国际上顶尖的一种耐火材料。ZrO2的耐酸碱腐蚀性能大大强于SiO2和Al2O3。不溶于水，溶于硫酸及氢氟酸；微溶于盐酸和硝酸。能与碱共熔生成锆酸盐。
氧化锆作为耐火材料主要用在大型炉窑的关键部位，早期使用的一定氧化锆质含量的耐火砖类材料，放置在炉窑关键部位来建造炉窑。即将氧化锆熔融、吹制后得到大小不同的氧化锆空心球，制备各种高级隔热砖。再用耐火砖来砌筑需要的炉窑。这种传统工艺以及被氧化锆耐火材料浇注料及其工艺所取代。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种设计合理的利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，能够建造大长径比的炉体、能够连续整体浇筑成型、没有接茬、生产能够在线进行等先进性，工艺简单。同时能够降低成本，有效控制质量，产品性能稳定优良，不受条件限制，不用考虑等静压成型设备等大型设备，只用特制的模具机构即可，只需要保证浇筑成型然后高温成型即可制备性能优良的炉窑。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：它的操作步骤如下：
1、采用滑模工艺技术，实现根据炉体和现场实际情况，制备一套液压滑升模板结构系统，该系统组成为：
1.1、随升井架机构：采用角钢或钢管制作，并以工具式构件组合而成；操作平台及随升井架操作平台的平面骨架由辐射梁与内外钢圈组成；内外钢圈的直径由烟囱筒身的最大外径和最小内径计算而得；
1.2、模板与围圈：根据工程结构特点，选用1米高、100-200宽的小钢模板作为固定模板及活动模板，加工特制收分模板；围圈分为固定围圈与活动围圈，固定围圈的长度略大于固定模板的宽度，活动围圈的长度略大于一组活动模板加上两块收分模板的宽度；
1.3、提升架、调径装置、调整和顶紧装置及吊架：平台的辐射梁为提升架的滑道，每组辐射梁的下部安装有调径装置，调径装置的螺母底座固定在提升架外侧的辐射梁的推进孔上；每提升一次模板，即按设计收分尺寸拧动一次调径装置的丝杠，推动提升架向内移动，在推动压力的作用下，活动围圈与固定围圈、收分模板与活动模板则沿圆周方向作环向移动，相互重叠一些，当超过一块活动模板的宽度时，将活动模板抽出一块，这样整个模板结构的直径和周长逐渐减小，以适应烟囱直径变化的要求；烟囱筒壁厚度的变化，是通过提升架上活动围圈的顶紧装置与固定围圈的调整装置来控制的；
1.4、垂直运输：在随升井架上设置柔性滑道，装置吊笼进行垂直运输；柔性滑道是用直径20mm的钢丝绳，一端固定在烟囱下部的预埋吊环上，另一端通过随升井架顶部的柔性滑轮又返回烟囱下部，通过导向滑轮用卷扬机收紧；
2、制浆：
采用酸性注浆法，将水洗好的浆料调节pH值为1.7~1.9、泥浆密度为1.9~2.1g/cm；
3、浇注：利用滑模系统采用上注法连续浇筑成型,在浇注过程中防止产生气泡；根据制品壁厚要求控制浇注时间,控制厚度方向的放尺率。
进一步地，所述的步骤1.1中为了便于钢圈的安装，将钢圈分段操作，安装时，用夹板及螺栓连接成一个整体。
进一步地，所述的步骤1.2中设计围圈时，根据炉体的高度选用两套活动围圈及一套固定围圈。收分模板应均匀对称布置，以防止平台在滑升中发生扭转。
进一步地，所述的步骤2中若浇注大件制品或厚壁制品,泥浆密度可调成2.1~2.4g/cm,pH值在1.9~2.1之间。
进一步地，所述的步骤2中的浆料，其原料配比如下：氧化锆75-80%、氧化钇10-15%、氧化钙3-5%、氧化镁3-5%、余量为电解质，首先按照原料：立方料：单斜料为8:5:15的质量比进行细磨料，然后利用球磨机按照料：球：水为1:3:1的质量比进行研磨60小时，使得料的粒径全部小于3微米，其中小于1微米的料占质量比的90%；最后将磨出的泥浆料放入瓷缸中加盐酸酸洗除铁，即得。
采用上述结构后，本发明的有益效果是：本发明提供了利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，能够建造大长径比的炉体、能够连续整体浇筑成型、没有接茬、生产能够在线进行等先进性，工艺简单。同时能够降低成本，有效控制质量，产品性能稳定优良，不受条件限制，不用考虑等静压成型设备等大型设备，只用特制的模具机构即可，只需要保证浇筑成型然后高温成型即可制备性能优良的炉窑。
附图说明：
图1是本发明的流程图。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本具体实施方式采用如下技术方案：它的操作步骤如下：
1、采用滑模工艺技术，实现根据炉体和现场实际情况，制备一套液压滑升模板结构系统，该系统组成为：
1.1、随升井架机构：采用角钢或钢管制作，并以工具式构件组合而成；操作平台及随升井架操作平台的平面骨架由辐射梁与内外钢圈组成；为了便于安装，将钢圈分段操作，安装时，用夹板及螺栓连接成一个整体；内外钢圈的直径由烟囱筒身的最大外径和最小内径计算而得；
1.2、模板与围圈：根据工程结构特点，选用1米高、100-200宽的小钢模板作为固定模板及活动模板，加工特制收分模板；围圈分为固定围圈与活动围圈，固定围圈的长度略大于固定模板的宽度，活动围圈的长度略大于一组活动模板加上两块收分模板的宽度；设计围圈时，根据炉体的高度选用两套活动围圈及一套固定围圈。收分模板应均匀对称布置，以防止平台在滑升中发生扭转。
1.3、提升架、调径装置、调整和顶紧装置及吊架：平台的辐射梁为提升架的滑道，每组辐射梁的下部安装有调径装置，调径装置的螺母底座固定在提升架外侧的辐射梁的推进孔上；每提升一次模板，即按设计收分尺寸拧动一次调径装置的丝杠，推动提升架向内移动，在推动压力的作用下，活动围圈与固定围圈、收分模板与活动模板则沿圆周方向作环向移动，相互重叠一些，当超过一块活动模板的宽度时，将活动模板抽出一块，这样整个模板结构的直径和周长逐渐减小，以适应烟囱直径变化的要求；烟囱筒壁厚度的变化，是通过提升架上活动围圈的顶紧装置与固定围圈的调整装置来控制的；
1.4、垂直运输：在随升井架上设置柔性滑道，装置吊笼进行垂直运输；柔性滑道是用直径20mm的钢丝绳，一端固定在烟囱下部的预埋吊环上，另一端通过随升井架顶部的柔性滑轮又返回烟囱下部，通过导向滑轮用卷扬机收紧；吊笼在柔性滑道上升降起落，为防止提升吊笼断绳，发生安全事故，在吊笼上设有安全抱闸装置；
2、制浆：
2.1、浆料原料配比：氧化锆75-80%、氧化钇10-15%、氧化钙3-5%、氧化镁3-5%、余量为电解质；
2.2、浆料制备：首先按照原料：立方料：单斜料为8:5:15的质量比进行细磨料，然后利用球磨机按照料：球：水为1:3:1的质量比进行研磨60小时，使得料的粒径全部小于3微米，其中小于1微米的料占质量比的90%；最后将磨出的泥浆料放入瓷缸中加盐酸酸洗除铁，即得；然后采用酸性注浆法，将水洗好的浆料调节pH值为1.7~1.9(同精密试纸测定)、泥浆密度为1.9~2.1g/cm；若浇注大件制品或厚壁制品,泥浆密度可调成2.1~2.4g/cm,pH值在1.9~2.1之间；
3、浇注：利用滑模系统采用上注法连续浇筑成型,在浇注过程中防止产生气泡；根据制品壁厚要求控制浇注时间,控制厚度方向的放尺率。
采用上述方法后，本具体实施方式的有益效果是：本具体实施方式提供了利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，能够建造大长径比的炉体、能够连续整体浇筑成型、没有接茬、生产能够在线进行等先进性，工艺简单。同时能够降低成本，有效控制质量，产品性能稳定优良，不受条件限制，不用考虑等静压成型设备等大型设备，只用特制的模具机构即可，只需要保证浇筑成型然后高温成型即可制备性能优良的炉窑。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，其特征在于：它的操作步骤如下：
（1）、采用滑模工艺技术，实现根据炉体和现场实际情况，制备一套液压滑升模板结构系统，该系统组成为：
（1.1）、随升井架机构：采用角钢或钢管制作，并以工具式构件组合而成；操作平台及随升井架操作平台的平面骨架由辐射梁与内外钢圈组成；内外钢圈的直径由烟囱筒身的最大外径和最小内径计算而得；
（1.2）、模板与围圈：根据工程结构特点，选用1米高、100-200宽的小钢模板作为固定模板及活动模板，加工特制收分模板；围圈分为固定围圈与活动围圈，固定围圈的长度略大于固定模板的宽度，活动围圈的长度略大于一组活动模板加上两块收分模板的宽度；
（1.3）、提升架、调径装置、调整和顶紧装置及吊架：平台的辐射梁为提升架的滑道，每组辐射梁的下部安装有调径装置，调径装置的螺母底座固定在提升架外侧的辐射梁的推进孔上；每提升一次模板，即按设计收分尺寸拧动一次调径装置的丝杠，推动提升架向内移动，在推动压力的作用下，活动围圈与固定围圈、收分模板与活动模板则沿圆周方向作环向移动，相互重叠一些，当超过一块活动模板的宽度时，将活动模板抽出一块，这样整个模板结构的直径和周长逐渐减小，以适应烟囱直径变化的要求；烟囱筒壁厚度的变化，是通过提升架上活动围圈的顶紧装置与固定围圈的调整装置来控制的；
（1.4）、垂直运输：在随升井架上设置柔性滑道，装置吊笼进行垂直运输；柔性滑道是用直径20mm的钢丝绳，一端固定在烟囱下部的预埋吊环上，另一端通过随升井架顶部的柔性滑轮又返回烟囱下部，通过导向滑轮用卷扬机收紧；
（2）、制浆：
采用酸性注浆法，将水洗好的浆料调节pH值为1.7~1.9、泥浆密度为1.9~2.1g/cm；
（3）、浇注：利用滑模系统采用上注法连续浇筑成型,在浇注过程中防止产生气泡；根据制品壁厚要求控制浇注时间,控制厚度方向的放尺率。
2.根据权利要求1所述的利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，其特征在于：所述的步骤（1.1）中为了便于钢圈的安装，将钢圈分段操作，安装时，用夹板及螺栓连接成一个整体。
3.根据权利要求1所述的利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，其特征在于：所述的步骤（1.2）中设计围圈时，根据炉体的高度选用两套活动围圈及一套固定围圈；收分模板应均匀对称布置，以防止平台在滑升中发生扭转。
4.根据权利要求1所述的利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中若浇注大件制品或厚壁制品,泥浆密度可调成2.1~2.4g/cm,pH值在1.9~2.1之间。
5.根据权利要求1所述的利用滑模工艺制造长径比≥8的氧化锆材质炉管的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中的浆料，其原料配比如下：氧化锆75-80%、氧化钇10-15%、氧化钙3-5%、氧化镁3-5%、余量为电解质，首先按照原料：立方料：单斜料为8:5:15的质量比进行细磨料，然后利用球磨机按照料：球：水为1:3:1的质量比进行研磨60小时，使得料的粒径全部小于3微米，其中小于1微米的料占质量比的90%；最后将磨出的泥浆料放入瓷缸中加盐酸酸洗除铁，即得。
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