CN112066081B - 一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺 - Google Patents

一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺，采用了浇注料的配制，材料检测，耐热钢支撑架和阀板模壳的制造,安装塑料帽,浇筑成型,养护,一次低温烘烤,二次高温烧制,成品验收等步骤，在进行烘烤烧制之前，增加了安装塑料帽的步骤，在进行烧制后，塑料帽能够熔化，使得锚固钉与所述阀板本体之间能够形成膨胀间隙，能够给于阀板一定的膨胀空间，防止受热膨胀时阀板出现开裂的现象，延长阀板的使用寿命，进行一次低温烘烤之后，增加了二次高温烧制，烧制温度达到实际使用的工况状态，使得在进行烧制后通过将成型后的阀板放置在中高温的温度中模拟工况对产品进行测试，保证产品的质量。

Description

一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺
技术领域
本发明涉及阀板技术领域，尤其涉及一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺。
背景技术
阀板主要用来调控窑内用风量和炉内用风量的平衡，在实际过程中，阀板要长期受1000℃左右高温含氯、碱有害成分、粉尘气体的冲刷磨损,因此在实际使用过程中，阀板浇注料易出现剥落的现象，使其失去了窑内用风量和炉内用风量的平衡性，给整个系统的稳定性带来较大的负面影响，同时现有的阀板在温度一直在变化的环境中强度和耐热震性都比较的差，长期使用，阀板就会出现损坏，因此目前的阀板寿命短、维修多等实际情况急需要改善。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有问题，而提供一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板及其工艺,保证产品具备良好的耐热震性，抗剥落性，抗弯强度,耐高温,耐磨性能，抗腐蚀。
一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，包括有阀板本体，所述阀板本体内埋敷有所述耐热钢支撑架，所述耐热钢支撑架的周边侧壁固定连接有若干个锚固钉，所述锚固钉与所述阀板本体之间成型有膨胀间隙。
优选地，所述耐热钢支撑架包括有自上而下依次排列的第一支撑面与第二支撑面，所述第一支撑面与第二支撑面通过支撑柱固定连接，所述第一支撑面与第二支撑面均为网状结构。
优选地，所述阀板本体的上半部分呈长方体结构，下半部分呈拱形结构。
优选地，所述耐热钢支撑架的下半部分和上半部分为可拆卸的分体结构。
优选地，所述阀板本体下半部分的底部固定连接有固定座，所述固定座远离所述阀板本体的一侧固定连接有吊耳。
一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于，具体步骤如下：
（a）浇注料的配制，将所需配料进行搅拌混合，得到耐高温耐磨纳米陶瓷料，调整耐磨纳米陶瓷料的水分含量，以满足制阀板的要求；
（b）材料检测，将经过步骤（a）配制完成的耐高温耐磨纳米陶瓷料按照生产要求制作成试样块，进行Al2O3和 SiO2的含量，耐压强度，抗折强度，热震稳定性，耐磨性的检测；
（c）耐热钢支撑架和阀板模壳的制造，按照阀板所需的尺寸进行制造阀板模壳，将耐热钢筋通过焊接形成耐热钢支撑架，将锚固钉固定连接在耐热钢支撑架的侧壁；
（d）安装塑料帽，锚固钉远离耐热钢支撑架的一端安装塑料帽；
（e）浇筑成型，将安装有塑料帽的耐热钢支撑架放入到阀板模壳中，将经过步骤（a）配制完成后的耐磨纳米陶瓷料浇筑在阀板模壳上形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体；
（f）养护，将经过步骤（e）浇筑成型的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体进行自然养护，养护时间为168~170小时；
（g）一次低温烘烤；将经过步骤（f）养护后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体通过一定的低温温度进行烧制形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板；
（h）二次高温烧制，将经过步骤（g）一次低温烘烤的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板放置在一定的中高温温度中模拟工况进行二次烧制；
（i）成品验收，将经过步骤（h）二次烧制后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板进行验收，包装；
优选地，所述配料由骨料，复合基质，添加剂组成；
所述骨料包括有烧结莫来石，板状刚玉，氧化锆陶瓷颗粒；
所述复合基质包括有电卡水泥，95纳米硅粉，氧化铝纳米微粉，板状刚玉细粉；
所述添加剂包括有机硅树脂，金属硅，氧化锌，防爆纤维；
优选地，所述骨料，复合基质，添加剂由以下重量百分比的原料制备而成：
骨料
烧结莫来石:5-8mm,14~16%;3-5mm,6~8%;0-1mm,7~9%;
板状刚玉：5-8mm，14~16%；3-5mm，6~8%；0-1mm，6~8%；
氧化锆纳米微粉:1-3mm,12~14%;
复合基质
电卡水泥：1-3%；
95纳米硅粉：500nm，1~3%；
氧化铝纳米微粉：500nm,7~9%;
板状刚玉细粉：325目，10~12%;
添加剂
有机硅树脂：700目，1.4~1.6%;
金属硅：325目，2~4%；
氧化锌：1000目，0.4~0.5%;
防爆纤维：160度，0.05~0.07%。
优选地，所述步骤(g)一次烧制的温度为室温~300℃，时间为45~52小时；
优选地，所述步骤（h）二次烧制的温度为300~580℃，时间为35~37小时；
本发明的有益效果在于：
1.本发明的阀板包括有阀板本体，所述阀板本体内埋敷有所述耐热钢支撑架，所述耐热钢支撑架的周边侧壁固定连接有若干个锚固钉，，通过将耐热钢支撑架埋敷在阀板本体内，使阀板体内的钢筋与浇注料紧密握裹，有利于浇注料的固定，具有优良的抗剥落性和抗开裂性，保证了阀板体具有较好的整体性，其耐磨损，抗机械冲击性好，同时所述锚固钉与所述阀板本体之间成型有膨胀间隙，能够给于阀板一定的膨胀空间，防止受热膨胀时阀板出现开裂的现象，使阀板具有防开裂的效果，延长阀板的使用寿命。
2.本发明的阀板工艺在进行烧制之前，增加了安装塑料帽的步骤，使得在进行烧制后，塑料帽能够熔化，使得锚固钉与所述阀板本体之间能够形成膨胀间隙，能够给于阀板一定的膨胀空间，防止受热膨胀时阀板出现开裂的现象，延长阀板的使用寿命。
3.本发明的阀板工艺在进行一次低温烘烤之后，增加了二次高温烧制，烧制温度达到实际使用的工况状态，使得在进行烧制后通过将成型后的阀板放置在中高温的温度中模拟工况对产品进行测试，保证产品的质量。
4.本发明的配料中采用了烧结莫来石，板状刚玉，氧化锆陶瓷颗粒作为骨料，利用其高密度，高强度和良好的耐热震性，保证产品具备良好的耐热震性，抗剥落性，抗弯强度；采用电卡水泥，95纳米硅粉，氧化铝纳米微粉，板状刚玉细粉来做复合基质，通过合理的搭配，把复合基质的性能和效果发挥到更好，保证了阀板在低、中，高温环境中强度的一致性，使产品具有耐高温的特性，提高了产品的使用寿命；采用有机硅树脂，金属硅，氧化锌，防爆纤维作为复合添加剂，增加产品强度的同时，改善产品的防爆，抗热震性和耐磨性能。
附图说明：
图1为本发明工艺流程示意图；
图2为本发明耐热钢支撑架示意图；
图3为本发明阀板剖视示意图；
图4为本发明图3的A处放大示意图；
图5为本发明阀板结构示意图；
图6为本发明耐热钢支撑架前视示意图；
图7为本发明图6的B处放大示意图
附图中：1. 耐高温耐磨纳米陶瓷阀板；11.阀板本体；12.耐热钢支撑架；121.第一固定板；122.第二固定板；13. 锚固钉;14. 第一支撑面；15.第二支撑面；16.支撑柱；19.固定座；21.塑料帽；22.膨胀间隙；3.吊耳；
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
如图1-7所示，一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于，具体步骤如下：
（a）浇注料的配制，将所需配料进行搅拌混合，得到耐高温耐磨纳米陶瓷料，调整耐磨纳米陶瓷料的水分含量，以满足制阀板的要求；
（b）材料检测，将经过步骤（a）配制完成的耐磨纳米陶瓷料按照生产要求制作成试样块，进行Al2O3和 SiO2的含量，耐压强度，抗折强度，热震稳定性，耐磨性的检测，按照GB/T7321-2004 定形耐火制品试样制备方法， GB/T6900-2008 硅铝系耐火材料化学分析方法GB/T3001-2007， 常温抗折强度试验方法 GB/T5072-2008 常温耐压强度试验方法，GB/T18301-2001 耐火材料常温抗磨性标准试验方法对试样块进行检测，保证产品配料的质量；
（c）耐热钢支撑架和阀板模壳的制造，按照阀板所需的尺寸进行制造阀板模壳，。阀板模壳需要保证耐热钢支撑架能够放入，将耐热钢筋固定在固定座19上，焊接形成耐热钢支撑架12，将锚固钉13固定在耐热钢支撑架12的侧边，再固定座19的另一边固定安装相应的吊耳3；
（d）安装塑料帽，锚固钉13远离耐热钢支撑架12的一端固定连接有塑料帽21，所述塑料帽21的材质保证一次烧制后会熔化,塑料帽的尺寸大概只有指甲盖的大小，不会影响整体阀板的性能；
（e）浇筑成型，将安装有塑料帽21的耐热钢支撑架12放入到阀板模壳中，将经过步骤（a）配制完成后的耐磨纳米陶瓷料浇筑在阀板模壳上形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体；
（f）养护，将经过步骤（e）浇筑成型的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体进行自然养护，养护时间为45~50小时；
（g）一次低温烘烤，将经过步骤（f）养护后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体通过一定的低温温度进行烘烤形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板；
（h）二次高温烧制，将经过步骤（g）一次烧制的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板放置在一定的中高温温度中模拟工况进行二次烧制，使得在进行烧制后通过将成型后的阀板放置在中高温的温度中模拟工况对产品进行测试，保证产品的质量；
（i）成品验收，将经过步骤（h）二次烧制后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板进行验收，包装，主要针对产品的外观检查验收，包括棱角、表面裂纹、防护措施、产品标识等；
具体地，所述配料由骨料，复合基质，添加剂组成；
所述骨料包括有烧结莫来石，板状刚玉，氧化锆陶瓷颗粒；
所述复合基质包括有电卡水泥，95纳米硅粉，氧化铝纳米微粉，板状刚玉细粉；
所述添加剂包括有机硅树脂，金属硅，氧化锌，防爆纤维；
具体地，所述骨料，复合基质，添加剂由以下重量百分比的原料制备而成：
骨料
烧结莫来石:5-8mm,14~16%;3-5mm,6~8%;0-1mm,7~9%;
板状刚玉：5-8mm，14~16%；3-5mm，6~8%；0-1mm，6~8%；
氧化锆纳米微粉:1-3mm,12~14%;
复合基质
电卡水泥：1-3%；
95纳米硅粉：500nm，1~3%；
氧化铝纳米微粉：500nm,7~9%;
板状刚玉细粉：325目，10~12%;
添加剂
有机硅树脂：700目，1.4~1.6%;
金属硅：325目，2~4%；
氧化锌：1000目，0.4~0.5%;
防爆纤维：160度，0.05~0.07%。
具体地，所述步骤(g)一次低温烘烤的温度为室温~300℃，时间为72~75小时；
具体地，所述步骤（h）二次高温烧制的温度为300~1000℃，时间为72~75小时，模拟工况的温度；
一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，包括有阀板本体11，所述阀板本体11内埋敷有所述耐热钢支撑架12，所述耐热钢支撑架12的周边侧壁固定连接有若干个锚固钉13，所述锚固钉13与所述阀板本体11之间成型有膨胀间隙22，能够给于阀板一定的膨胀空间，防止受热膨胀时阀板出现开裂的现象，延长阀板的使用寿命。
具体地，所述耐热钢支撑架12包括有自上而下依次排列的第一支撑面14与第二支撑面15，所述第一支撑面14与第二支撑面15通过支撑柱16固定连接，所述第一支撑面14与第二支撑面15均为网状结构。
具体地，所述阀板本体11的上半部分呈长方体结构，也可以为正方形等其他形状，下半部分呈拱形结构，也可以为梯型，也可以为长方体结构，能够加强阀板的强度和美观度。
具体地，所述阀板本体11下半部分的底部固定连接有固定座19，所述固定座19远离所述阀板本体的一侧固定连接有吊耳3，能够方便阀板的起吊。
具体地，所述耐热钢支撑架12的下半部分和上半部分为可拆卸的分体结构，所述耐热钢支撑架12的下部分位于所述阀板本体11呈拱形状的位置，所述耐热钢支撑架12的上部分位于所述阀板本体11呈长方形的位置，位于阀板本体的下半部分靠近所述上半部分的一侧成型有第一固定板121，所述上半部分靠近所述下半部分的一侧成型有与所述第一固定板相互配合的第二固定板122，所述第一固定板121与所述第二固定板122上开设有相互配合的螺纹孔，所述第一固定板121与所述第二固定板122通过螺钉螺母固定连接，阀板在长期使用过程中，阀板工作时要承受高温气流的冲击，阀板位于窑口的下半部分相对上半部分更容易损坏，但是现有的只能更换全部的阀板，维修成本高，本案通过可拆卸的结构，当下半部分出现损坏时，只要敲掉下部分上的浇注料，然后拆下耐热钢支撑架12损坏的下半部分，更换新的即可，降低了维修成本，有利于产品的长期推广。
工作原理：浇注料的配制，将所需配料按照比例进行调配好，进行搅拌混合，得到耐高温耐磨纳米陶瓷料，调整耐磨纳米陶瓷料的水分含量，以满足制阀板的要求；材料检测，取耐高温耐磨纳米陶瓷料的一小部分按照生产要求制作成试样块，进行Al2O3和 SiO2的含量，耐压强度，抗折强度，热震稳定性，耐磨性的检测，按照GB/T7321-2004 定形耐火制品试样制备方法， GB/T6900-2008 硅铝系耐火材料化学分析方法 GB/T3001-2007， 常温抗折强度试验方法 GB/T5072-2008 常温耐压强度试验方法，GB/T18301-2001 耐火材料常温抗磨性标准试验方法对试样块进行检测，保证产品配料的质量；耐热钢支撑架和阀板模壳的制造，按照阀板所需的尺寸进行制造阀板模壳，耐热钢筋进行根据需要焊接成阀板的两部分，将阀板上部分与下部分相互连接的位置固定上第一固定板与第二固定板，通过螺钉将阀板的两部分进行固定连接，将耐热钢筋固定在固定座19上，焊接形成耐热钢支撑架12，将锚固钉13固定在耐热钢支撑架12的侧边，再固定座19的另一边固定安装相应的吊耳3；安装塑料帽，锚固钉13远离耐热钢支撑架12的一端固定连接有塑料帽21，所述塑料帽21的材质保证一次烧制后会熔化,塑料帽的尺寸大概只有指甲盖的大小，不会影响整体阀板的性能；浇筑成型，将安装有塑料帽21的耐热钢支撑架12放入到阀板模壳中，将配制完成后的耐磨纳米陶瓷料浇筑在阀板模壳上形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体；养护，浇筑成型的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体进行自然养护，养护时间为168~170小时；一次低温烘烤，将耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体通过一定的低温温度进行烧制形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板；二次高温烧制，将耐高温耐磨纳米陶瓷阀板放置在一定的中高温温度中模拟工况进行二次烧制，通过将成型后的阀板放置在中高温的温度中模拟工况对产品进行测试，保证产品的质量；成品验收，将将耐高温耐磨纳米陶瓷阀板进行验收，包装，主要针对产品的外观检查验收，包括棱角、表面裂纹、防护措施、产品标识等，使用时，在吊耳上安装吊绳，通过吊梁将产品进行悬挂使用，所述吊梁是现有技术，因此不在本案进行赘述。
本案的阀板与传统的阀板使用对比数据表
Figure 702770DEST_PATH_IMAGE002
通过对比可知，本案的阀板在长期使用过程中，开裂现象远远低于传统的阀板，同时本案的阀板在长期使用过程中，即使在高温的状态下，开裂面积与开裂深度都能够与在低温的环境中一致，整体的耐高温性优于传统的阀板，整体使用寿命较长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于，具体步骤如下：
（a）浇注料的配制，将所需配料进行搅拌混合，得到耐高温耐磨纳米陶瓷料，调整耐磨纳米陶瓷料的水分含量，以满足制阀板的要求；
（b）材料检测，将经过步骤（a）配制完成的耐高温耐磨纳米陶瓷料按照生产要求制作成试样块，进行Al2O3和 SiO2的含量，耐压强度，抗折强度，热震稳定性，耐磨性的检测；
（c）耐热钢支撑架和阀板模壳的制造，按照阀板所需的尺寸进行制造阀板模壳，将耐热钢筋通过焊接形成耐热钢支撑架（12），将锚固钉（13）固定连接在耐热钢支撑架（12）的侧壁；
（d）安装塑料帽，锚固钉（13）远离耐热钢支撑架（12）的一端安装塑料帽（21）；
（e）浇筑成型，将安装有塑料帽(21)的耐热钢支撑架(12)放入到阀板模壳中，将经过步骤（a）配制完成后的耐磨纳米陶瓷料浇筑在阀板模壳上形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体；
（f）养护，将经过步骤（e）浇筑成型的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体进行自然养护，养护时间为168~170小时；
（g）一次低温烘烤；将经过步骤（f）养护后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板胚体通过低温温度进行烘烤形成耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，一次低温烘烤的温度为室温~300℃，时间为72~75小时；
（h）二次高温烧制，将经过步骤（g）一次低温烘烤的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板放置在中高温温度中模拟工况进行二次烧制，二次高温烧制的温度为300~1000℃，时间为72~75小时；
（i）成品验收，将经过步骤（h）二次高温烧制后的耐高温耐磨纳米陶瓷阀板进行验收，包装。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于，所述配料由骨料，复合基质，添加剂组成；
所述骨料包括有烧结莫来石，板状刚玉，氧化锆陶瓷颗粒；
所述添加剂包括有机硅树脂，金属硅，氧化锌，防爆纤维。
3.根据权利要求2所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于，所述骨料，添加剂由以下重量百分比的原料制备而成：
骨料
烧结莫来石:5-8mm,14~16%;3-5mm,6~8%;0-1mm,7~9%;
板状刚玉：5-8mm，14~16%；3-5mm，6~8%；0-1mm，6~8%；
氧化锆纳米微粉:1-3mm,12~14%;
添加剂
有机硅树脂：700目，1.4~1.6%;
金属硅：325目，2~4%；
氧化锌：1000目，0.4~0.5%;
防爆纤维：160度，0.05~0.07%。
4.一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，该阀板采用权利要求1所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板的生产工艺，其特征在于：包括有阀板本体（11），所述阀板本体（11）内埋敷有耐热钢支撑架（12），所述耐热钢支撑架（12）的周边侧壁固定连接有若干个锚固钉（13），所述锚固钉（13）与所述阀板本体（11）之间成型有膨胀间隙（22）。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，所述耐热钢支撑架（12）包括有自上而下依次排列的第一支撑面（14）与第二支撑面（15），所述第一支撑面（14）与第二支撑面（15）通过支撑柱（16）固定连接，所述第一支撑面（14）与第二支撑面（15）均为网状结构。
6.根据权利要求4所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，所述阀板本体（11）的上半部分呈长方体结构，下半部分呈拱形结构。
7.根据权利要求4所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，所述耐热钢支撑架（12）的下半部分和上半部分为可拆卸的分体结构。
8.根据权利要求4所述的一种耐高温耐磨纳米陶瓷阀板，所述阀板本体（11）的底部固定连接有固定座（19），所述固定座（19）远离所述阀板本体的一侧固定连接有吊耳（3）。
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