CN111908930A - 一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热风炉换热结构体领域,具体涉及一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,该耐火球在原有球体上设有中心球型空心结构,同时球面上设有通孔,通孔的横截面积为圆形、椭圆形或正三角形。本发明能够提高球床换热面积,同时保持抗热振性能、荷重软化温度等性能不变,满足450m3~680m3的高炉热风炉球床上段高温区的使用性能要求。本发明能有效节省原料使用量的同时增大热风炉球床换热效率,并且制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域,具体涉及一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法。
背景技术
热风炉用耐火球以其表面积大、热容量大、热交换面积大、风温高等优越的热工特性,已在国内众多的中小型高炉热风炉中推广使用。已经逐步取代以往的格子砖式结构的热风炉。
球床上段高温区使用的耐火球不仅要有较好的理化特性,而且作为热交换体来说,需要有良好的热工特性,以利于强化球床周期热工过程。但其密度较大使单位球床质量增加,对球床磨损较大。同时由于近年来人类对燃料的过度开采,使得燃料成本大幅度上涨,如何减少燃料成本同样是阻碍耐火行业发展的一大难题。
发明内容
本发明提供一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,耐火球为一圆球体,通过在耐火球内部,表面采用镂空设计,以降低单位空间体积密度,提高空隙率,减少球床磨损,增加球床使用时间,增大球床换热面积,扩大耐火球在耐火材料中的使用范围。同时使用生物废料制备的耐火球孔芯模型,在耐火球烧成过程中促进烧结,减少了燃料成本。
一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
步骤一,以质量百分比计,将75%-95%高铝矾土熟料,2%-10%白刚玉,2%-10%氧化铝粉,3%-8%粘土,2%-5%粘结剂一同投入进行碾子中混合5-10min,得造球料;
所述高铝矾土熟料中Al2O3含量≥90%,白刚玉中Al2O3含量≥95%,氧化铝粉为分析纯级,粘土中SiO2含量≥52%;
步骤二,向耐火球孔芯模型表面喷水,使之表面湿润,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入造球料质量1%-3%的水,待耐火球孔芯模型被造球料完全包裹后,取出耐火球体;
步骤三,将耐火球体置于100-150℃的鼓风干燥箱中干燥12-24小时,得干燥后的耐火球;
步骤四,将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500-1600℃,烧成时间3-6小时,即得耐火球。
所述步骤一中高铝矾土熟料、白刚玉、氧化铝粉、粘土、粘结剂粒度为200目以下。
所述步骤一中粘结剂为蔗糖、磷酸二氢铝、六偏磷酸钠中的任一种。
所述步骤二中耐火球孔芯模型为核桃壳粉、秸秆粉中的任一种或两种组合压制而成;所述耐火球孔芯模型由通孔、球体、孔芯模型三部分构成;所述球体为圆球体,圆球体内部设有一个与圆球体同心的球形空心结构;所述球形空心结构上设有通孔,通孔的横截面为圆形、椭圆形或正三角形;所述通孔的个数为至少1个,且通孔的中轴线与孔芯中轴线重合。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:在耐火球重量相同的情况下,耐火球的换热面积越大,其换热性能越好。经计算,φ80mm实心耐火球每立方米的换热面积为74.98m2,若在φ80mm的耐火球中增加一个φ40的球型真空结构,同时在球面设计一个φ20mm的横截面为圆形的通孔,耐火球每立方米的换热面积则变为103.09m2,可见,增加通孔后耐火球每立方米的换热面积增加37.5%。并且其他性能依旧表现良好,经测定该规新型耐火球抗压强度≥23000N/球,抗热震性≥18次(水冷、1100℃条件下)。100KPa条件下荷重软化温度≥1530℃,满足450m3~680m3的高炉热风炉球床上段高温区的使用性能要求。
附图说明:
图1为本发明耐火球实施例用单孔芯模型示意图。
图2为本发明耐火球实施例用单孔耐火球的结构示意图。
图中:1-通孔、2-球体、3-孔芯模型。
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。
实施例1:
将750g高铝矾土熟料,100g白刚玉,100g氧化铝粉,30g粘土,20g蔗糖一同投入进行碾子中混合10min,得造球料;向耐火球孔芯模型(图1)表面喷水,使之表面湿润,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入30g水,待耐火球孔芯模型被造球料完全包裹后,取出耐火球体;将耐火球体置于110℃的鼓风干燥箱中干燥12小时,得干燥后的耐火球;将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500℃,烧成时间3小时,即得耐火球。
本实施例的耐火球,经测定该规新型耐火球抗压强度为23750N/球,抗热震性为21次(水冷热循环1100℃),100KPa条件下荷重软化温度为1531℃,体积密度2.55g/cm3,显气孔率22.12%。
实施例2:
将800g高铝矾土熟料,50g白刚玉,100g氧化铝粉,30g粘土,20g蔗糖一同投入进行碾子中混合10min,得造球料;向耐火球孔芯模型(图1)表面喷水,使之表面湿润,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入30g水,待耐火球孔芯模型被造球料完全包裹后,取出耐火球体;将耐火球体置于100℃的鼓风干燥箱中干燥12小时,得干燥后的耐火球;将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500℃,烧成时间3小时,即得耐火球。
本实施例的耐火球,经测定该规新型耐火球抗压强度为24050N/球,抗热震性为21次(水冷热循环1100℃),100KPa条件下荷重软化温度为1592℃,体积密度2.58g/cm3,显气孔率21.94%。
实施例3:
将850g高铝矾土熟料,50g白刚玉,50g氧化铝粉,30g粘土,20g蔗糖一同投入进行碾子中混合10min,得造球料;向耐火球孔芯模型(图1)表面喷水,使之表面湿润,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入30g水,待耐火球孔芯模型被造球料完全包裹后,取出耐火球体;将耐火球体置于100℃的鼓风干燥箱中干燥12小时,得干燥后的耐火球;将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500℃,烧成时间3小时,即得耐火球。
本实施例的耐火球,经测定该规新型耐火球抗压强度为23050N/球,抗热震性为18次(水冷热循环1100℃),100KPa条件下荷重软化温度为1507℃,体积密度2.55g/cm3,显气孔率22.99%。
对比例1:
将800g耐火高岭土,200g工业氧化铝置于碾子中混合10min得到造球料,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入30g水,待耐火球成型后取出并置于100℃的鼓风干燥箱中干燥12小时,得干燥后的耐火球;将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500℃,烧成时间3小时,即得实心耐火球,直径为80mm。
经测定该耐火球抗压强度为22500/球,抗热震性为15次(水冷1100℃热循环),100KPa条件下荷重软化温度为1480℃,体积密度2.55g/cm3,显气孔率22.76%。
通过实施例一、实施例二、实施例三与对比例性能检测的比较中发现,新型材质结构耐火球在抗热震性、荷重软化温度、体积密度、显气孔率等耐火理化指标上与传统材质结构耐火球相比均有提升,该新型结构耐火球满足450m3~680m3的高炉热风炉球床上段高温区的使用性能要求。同时,在制备新型耐火球的过程中加入耐火球孔芯模型,该材质为低熔点的生物废料,在烧成过程中使球料受热更均匀,耐火球成品率更高。新型结构耐火球对比传统结构耐火球可有效增大热风炉球床换热面积,经计算:若在φ80mm的耐火球中增加一个φ40的球型真空结构,同时在球面设计一个φ20mm的横截面为圆形的通孔,耐火球每立方米的换热面积增加37.5%,因此该发明涉及的一种高换热率热风炉用耐火球及制备方法对实际生产有促进作用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,具体操作步骤如下:
步骤一,以质量百分比计,将75%-95%高铝矾土熟料,2%-10%白刚玉,2%-10%氧化铝粉,3%-8%粘土,2%-5%粘结剂一同投入进行碾子中混合5-10min,得造球料;
所述高铝矾土熟料中Al2O3含量≥90%,白刚玉中Al2O3含量≥95%,氧化铝粉为分析纯级,粘土中SiO2含量≥52%;
步骤二,向耐火球孔芯模型表面喷水,使之表面湿润,放入造球机中,并以质量百分比计,向步骤一所得造球料中以间歇方式加入造球料质量1%-3%的水,待耐火球孔芯模型被造球料完全包裹后,取出耐火球体;
步骤三,将耐火球体置于100-150℃的鼓风干燥箱中干燥12-24小时,得干燥后的耐火球;
步骤四,将干燥后的耐火球于隧道窑中进行烧成,烧成温度1500-1600℃,烧成时间3-6小时,即得耐火球。
2.根据权利要求1所述一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,所述步骤一中高铝矾土熟料、白刚玉、氧化铝粉、粘土、粘结剂粒度为200目以下。
3.根据权利要求2所述一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,所述步骤一中粘结剂为蔗糖、磷酸二氢铝、六偏磷酸钠中的任一种。
4.根据权利要求1所述一种高换热率热风炉用耐火球的制备方法,其特征在于,所述步骤二中耐火球孔芯模型为核桃壳粉、秸秆粉中的任一种或两种组合压制而成;所述耐火球孔芯模型由通孔、球体、孔芯模型三部分构成;所述球体为圆球体,圆球体内部设有一个与圆球体同心的球形空心结构;所述球形空心结构上设有通孔,通孔的横截面为圆形、椭圆形或正三角形;所述通孔的个数为至少1个,且通孔的中轴线与孔芯中轴线重合。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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