CN117658604B - 耐磨硅莫砖及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐磨硅莫砖及其制造方法，耐磨硅莫砖包括：表层、中间层和底层；表层包括高铝矾土10‑30wt%，碳化硅细粉10‑30wt%，莫来石细粉5‑15wt%，红柱石细粉10‑30wt%，金属增韧粉末5‑10wt%，粘土5‑10%；中间层包括高铝矾土10‑15wt%，高铝矾土15‑30wt%，碳化硅颗粒10‑30wt%，莫来石颗粒5‑15wt%，红柱石颗粒10‑20wt%，白刚玉粉末5‑10wt%，纸浆3‑6wt%，粘土3‑6%。该耐磨硅莫砖具有表层更易冲刷光滑保证水泥浆料流动顺畅，中间层耐磨性更高的优点。

Description

耐磨硅莫砖及其制造方法

技术领域

本发明属于硅莫砖技术领域，具体涉及一种耐磨硅莫砖及其制造方法。

背景技术

水泥窑在工作时需要用到大量的耐火材料，硅莫砖是常用的耐火材料。而目前的硅莫砖通常为单层结构，并且为了提高烧制效果，通过将加入的原料中部分粒径更大的颗粒物改为细粉，这样使得硅莫砖耐磨性能有所降低。而通常水泥窑中硅莫砖一年一换，为了保证铺设的硅莫砖能够满足一年的使用寿命，通常需要将硅莫砖制作成110mm厚，这样使得硅莫砖厚度较厚，另一方面由于铺设的硅莫砖无法做到表面平整，需要再水泥浆料的冲刷下才能逐渐平整光滑，在刚开始使用时，凹凸不平的表面会在水泥浆料冲刷下产生振动，从而对铺设的硅莫砖造成影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提出一种耐磨硅莫砖，该耐磨硅莫砖具有表层更易冲刷光滑保证水泥浆料流动顺畅，中间层耐磨性更高，底层隔热效果更好，在硅莫砖更换周期内厚度减小的优点。

根据本发明实施例的耐磨硅莫砖，包括：表层、中间层和底层，所述中间层位于所述表层和所述底层之间；所述表层包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为300-600nm的金属增韧粉末5-10wt%，粘土5-10%；所述中间层包括粒径大于1mm小于等于3mm的高铝矾土10-15wt%，粒径大于3mm小于等于5mm的高铝矾土15-30wt%，粒径小于等于1mm的碳化硅颗粒10-30wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的莫来石颗粒5-15wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的红柱石颗粒10-20wt%，粒度为200-300目的白刚玉粉末5-10wt%，纸浆3-6wt%，粘土3-6%；所述底层包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为0.5-1mm的淀粉颗粒5-10wt%，粘土5-10%，水2-5%。

本发明的有益效果是，本发明的表层采用的原材料为细粉材料，在使用时能够被较快磨损平整，使得在硅莫砖铺设时，硅莫砖表面能够被水泥浆料快速冲刷平整，并且通过加入金属增韧粉末，利用金属在应力作用下晶格发生滑移的塑性特征，使得表层能够向相邻硅莫砖之间的间隙填充，最终使得相邻的硅莫砖之间过渡平整；本发明的中间层主要采用粒度较大的颗粒材料，并且加入白刚玉粉末填充大颗粒之间的间隙，极大提升了耐磨性能，使得中间层能够满足硅莫砖更换周期内的使用；本发明通过在底层内设置淀粉颗粒，淀粉颗粒与水接触膨胀，并在后续烧制时挥发，从而形成孔隙，使得底层隔热性能提升，具备更好的保温隔热效果，表层、中间层和底层共同提升了硅莫砖的使用效果。

根据本发明一个实施例，所述表层的厚度为5-10mm，所述中间层的厚度为50-60mm，所述底层的厚度为15-25mm。

根据本发明一个实施例，金属增韧粉末为铝粉、镁粉、铝合金粉末、镁合金粉末、铁合金粉末中的一种。

根据本发明一个实施例，所述底层远离所述中间层的一侧具有凹槽，所述凹槽内放置有隔热块，所述底层上开设有多个孔洞，所述孔洞贯穿所述底层，所述隔热块上具有多个安装柱，所述安装柱插入所述孔洞内。

根据本发明一个实施例，一种耐磨硅莫砖的制造方法，用于制备上述的耐磨硅莫砖，包括以下步骤，步骤一：按表层的比例，将各原料加入第一个搅拌罐混合均匀，从而制成表层泥料，按中间层的比例，将各原料加入第二个搅拌罐混合均匀，从而制成中间层泥料，按底层的比例，将各原料加入第三个搅拌罐混合均匀，从而制成底层泥料；步骤二：按表层、中间层和底层的厚度要求，依次将表层泥料、中间层泥料和底层泥料加入模具中进行压制成型，得到砖坯；步骤三：将砖坯进行烘干处理，去除砖坯内的水分；步骤四：将砖坯放入隧道窑中进行烧制，从而获得硅莫砖。

根据本发明一个实施例，步骤二中用的模具包括上模组件和下模组件，所述下模组件包括模框和设于模框内的下模板，模框的外部安装有震动器，将表层泥料、中间层泥料和底层泥料分三次加入模框内，并在每次加入后开启震动器工作10-20秒，使表层泥料、中间层泥料和底层泥料在模框内填充平整。

根据本发明一个实施例，所述上模组件包括上模座，所述上模座自上而下依次设置有模芯板、模芯和多个中空管，所述模芯用于成型所述底层上的凹槽，所述中空管用于成型所述底层上的多个孔洞，所述中空管的下端设有过滤层，所述中空管的上端连通有正负压装置。

根据本发明一个实施例，所述下模板的下方设置有下模座，所述下模座的内部设置有顶升气缸，所述顶升气缸用于在压制完成后将砖坯顶出，所述下模座的外周面上设置有密封圈，压制前，所述上模座带动所述模框向下抵住所述密封圈，以使所述模具内形成密闭空间。

根据本发明一个实施例，步骤二中，在压制前，正负压装置产生负压，通过中空管对表层泥料、中间层泥料和底层泥料抽真空，去除内部气泡后，再进行压制。

根据本发明一个实施例，步骤四中，烧制过程采用逐级升温的方式，先将砖坯加热至300℃预热1-2小时，接着在1500℃的温度下烧制12-24小时，最后在隧道窑内逐渐冷却。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的耐磨硅莫砖的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的耐磨硅莫砖制备用设备的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的耐磨硅莫砖制备用模具的结构示意图；

图4是时间与磨损量的关系的对比图；

附图标记：

表层1、中间层2、底层3、隔热块4、孔洞31、安装柱41、搅拌罐11、放料管12、模具13、上模组件131、下模组件132、上模座1311、模芯板1312、模芯1313、中空管1314、正负压装置1315、模框1321、震动器1322、下模板1323、下模座1324、顶升气缸1325、密封圈1326。

具体实施方式

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。此外，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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面具体描述根据本发明实施例的耐磨硅莫砖。

如图1所示，根据本发明实施例的耐磨硅莫砖，包括：表层1、中间层2和底层3，中间层2位于表层1和底层3之间；表层1包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为300-600nm的金属增韧粉末5-10wt%，粘土5-10%；中间层2包括粒径大于1mm小于等于3mm的高铝矾土10-15wt%，粒径大于3mm小于等于5mm的高铝矾土15-30wt%，粒径小于等于1mm的碳化硅颗粒10-30wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的莫来石颗粒5-15wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的红柱石颗粒10-20wt%，粒度为200-300目的白刚玉粉末5-10wt%，纸浆3-6wt%，粘土3-6%；底层3包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为0.5-1mm的淀粉颗粒5-10wt%，粘土5-10%，水2-5%。

其中，表层1的厚度为5-10mm，中间层2的厚度为50-60mm，底层3的厚度为15-25mm。相较于传统的水泥窑中一年一换的硅莫砖而言，本发明的硅莫砖厚度能够做到100mm以下，降低了重量，节省了原材料，同时硅莫砖铺设之后，通道内供水泥浆料通过的直径更大。

本发明的表层1采用的原材料为细粉材料，在使用时能够被较快磨损平整，使得在硅莫砖铺设时，硅莫砖表面能够被水泥浆料快速冲刷平整，并且通过加入金属增韧粉末，利用金属在应力作用下晶格发生滑移的塑性特征，使得表层1能够向相邻硅莫砖之间的间隙填充，最终使得相邻的硅莫砖之间过渡平整；本发明的中间层2主要采用粒度较大的颗粒材料，并且加入白刚玉粉末填充大颗粒之间的间隙，极大提升了耐磨性能，使得中间层2能够满足硅莫砖更换周期内的使用；本发明通过在底层3内设置淀粉颗粒，淀粉颗粒与水接触膨胀，并在后续烧制时挥发，从而形成孔隙，使得底层3隔热性能提升，具备更好的保温隔热效果，并且由于底层3内具有孔隙，在拆除时底层3更容易被破坏，从而更容易从水泥窑内拆下，表层1、中间层2和底层3共同提升了硅莫砖的使用效果。

本实施例中，金属增韧粉末为铝粉、镁粉、铝合金粉末、镁合金粉末、铁合金粉末中的一种。金属增韧粉末一方面在烧制过程中能够使得表层1更加致密，有利于后续烧制，另一方面增加了表层1的塑性，使得在铺设之后，相邻的硅莫砖在热膨胀时，表层1能够向相邻硅莫砖之间的间隙填充，从而使得整个硅莫砖工作时平整光滑。

优选地，底层3远离中间层2的一侧具有凹槽，凹槽内放置有隔热块4，底层3上开设有多个孔洞31，孔洞贯穿底层3，隔热块4上具有多个安装柱41，安装柱41插入孔洞31内。本实施例中隔热块4由氧化铝纤维制成，氧化铝纤维具有轻质耐高温的特点，能够减轻重量的同时起到很好的隔热效果。

结合图2至图3，本发明还公开了一种耐磨硅莫砖的制造方法，用于制备上述的耐磨硅莫砖，包括以下步骤，步骤一：按表层1的比例，将各原料加入第一个搅拌罐11混合均匀，从而制成表层泥料，按中间层2的比例，将各原料加入第二个搅拌罐11混合均匀，从而制成中间层泥料，按底层3的比例，将各原料加入第三个搅拌罐11混合均匀，从而制成底层泥料；步骤二：按表层1、中间层2和底层3的厚度要求，依次将表层泥料、中间层泥料和底层泥料加入模具13中进行压制成型，得到砖坯；步骤三：将砖坯进行烘干处理，去除砖坯内的水分；步骤四：将砖坯放入隧道窑中进行烧制，从而获得硅莫砖；步骤五：待硅莫砖冷却到常温后，将隔热块4安装在底层3的凹槽内。

根据本发明一个实施例，步骤二中用的模具13包括上模组件131和下模组件132，下模组件132包括模框1321和设于模框1321内的下模板1323，模框1321的外部安装有震动器1322，将表层泥料、中间层泥料和底层泥料分三次加入模框1321内，并在每次加入后开启震动器1322工作10-20秒，使表层泥料、中间层泥料和底层泥料在模框1321内填充平整。

就是说，每个搅拌罐11下端都连接有一个放料管12，需要放不同的料时，只需将对应的放料管12移动至下模组件132的上方进行放料即可，放料重量根据表层1、中间层2和底层3的厚度进行控制，震动器1322能够将放入的泥料振动平整，同时振动时间不能过长，避免导致不同粒径的颗粒物分层。

进一步地，上模组件131包括上模座1311，上模座1311自上而下依次设置有模芯板1312、模芯1313和多个中空管1314，模芯1313用于成型底层3上的凹槽，中空管1314用于成型底层3上的多个孔洞31，中空管1314的下端设有过滤层，中空管1314的上端连通有正负压装置1315。

更进一步地，下模板1323的下方设置有下模座1324，下模座1324的内部设置有顶升气缸1325，顶升气缸1325用于在压制完成后将砖坯顶出，下模座1324的外周面上设置有密封圈1326，压制前，上模座1311带动模框1321向下抵住密封圈1326，以使模具13内形成密闭空间。

步骤二中，在压制前，正负压装置1315产生负压，通过中空管1314对表层泥料、中间层泥料和底层泥料抽真空，去除内部气泡后，再进行压制，在压制完成后，正负压装置1315产生正压，以便于砖坯动中空管1314上脱落。

换言之，压制时，上模组件131和下模组件132相靠近，从而使表层泥料、中间层泥料和底层泥料置于模框1321内的密闭空间内，而正负压装置1315可以通过中空管1314将内部气体吸出，一方面有效避免气泡影响烧制过程，另一方面中空管1314能够直接成型出底层3上的多个孔洞31。当然，本发明主要吸附作用在中间层2上，避免中间层2出现孔隙，从而进一步提升中间层2的耐磨性能。

步骤四中，烧制过程采用逐级升温的方式，先将砖坯加热至300℃预热1-2小时，接着在1500℃的温度下烧制12-24小时，最后在隧道窑内逐渐冷却。

实施例1

实施例1中各层的具体组分为：

表层1包括粒径小于0.1mm的高铝矾土30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉20wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉10wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉30wt%，粒径为300-600nm的金属增韧粉末5wt%，粘土5%；

中间层2包括粒径大于1mm小于等于3mm的高铝矾土10wt%，粒径大于3mm小于等于5mm的高铝矾土30wt%，粒径小于等于1mm的碳化硅颗粒25wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的莫来石颗粒10wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的红柱石颗粒10wt%，粒度为200-300目的白刚玉粉末5wt%，纸浆5wt%，粘土5%；

底层3包括粒径小于0.1mm的高铝矾土30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉20wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉10wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉20wt%，粒径为0.5-1mm的淀粉颗粒5wt%，粘土10%，水5%；

实施例2

实施例2的具体组分与实施例1相同，区别在于，实施例2制备时未进行密闭抽真空处理。

对比例1

对比例1的具体组分为：

粒径小于0.1mm的高铝矾土15wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的高铝矾土10wt%，粒径大于3mm小于等于5mm的高铝矾土15wt%，粒径小于等于1mm的碳化硅颗粒15wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的莫来石颗粒5wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的红柱石颗粒5wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉5wt%，粒度为200-300目的白刚玉粉末5wt%，纸浆5wt%，粘土5%；

对比例1与实施例1中的中间层2的物质组分相同，区别在于将部分粒径更大的颗粒物替换为粒径较小的粉末。

将实施例1、2和对比例1铺设在同一水泥窑中进行测试，每隔一定时间检测一次磨损量，绘制磨损量与时间的对比图。从图4可以看出，实施例1与实施例2在前期磨损相较于对比例1更快，但当表层1磨损之后，后期耐磨性能更好，综合来看磨损量更低，而实施例2由于未在密闭空间内进行抽真空压制，其内部孔隙较多，因此磨损相较于实施例1严重。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种耐磨硅莫砖，其特征在于，包括：表层（1）、中间层（2）和底层（3），所述中间层（2）位于所述表层（1）和所述底层（3）之间；

所述表层（1）包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为300-600nm的金属增韧粉末5-10wt%，粘土5-10%；

所述中间层（2）包括粒径大于1mm小于等于3mm的高铝矾土10-15wt%，粒径大于3mm小于等于5mm的高铝矾土15-30wt%，粒径小于等于1mm的碳化硅颗粒10-30wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的莫来石颗粒5-15wt%，粒径大于1mm小于等于3mm的红柱石颗粒10-20wt%，粒度为200-300目的白刚玉粉末5-10wt%，纸浆3-6wt%，粘土3-6%；

所述底层（3）包括粒径小于0.1mm的高铝矾土10-30wt%，粒度为150-180目的碳化硅细粉10-30wt%，粒度为180-250目的莫来石细粉5-15wt%，粒度为150-180目的红柱石细粉10-30wt%，粒径为0.5-1mm的淀粉颗粒5-10wt%，粘土5-10%，水2-5%；

所述表层（1）的厚度为5-10mm，所述中间层（2）的厚度为50-60mm，所述底层（3）的厚度为15-25mm；

所述底层（3）远离所述中间层（2）的一侧具有凹槽，所述凹槽内放置有隔热块（4），所述底层（3）上开设有多个孔洞（31），所述孔洞贯穿所述底层（3），所述隔热块（4）上具有多个安装柱（41），所述安装柱（41）插入所述孔洞（31）内；

在耐磨硅莫砖压制前，对表层泥料、中间层泥料和底层泥料进行抽真空处理，以去除内部气泡。

2.根据权利要求1所述的耐磨硅莫砖，其特征在于，金属增韧粉末为铝粉、镁粉、铝合金粉末、镁合金粉末、铁合金粉末中的一种。

3.一种耐磨硅莫砖的制造方法，用于制备如权利要求1-2中任一所述的耐磨硅莫砖，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一：按表层（1）的比例，将各原料加入第一个搅拌罐（11）混合均匀，从而制成表层泥料，按中间层（2）的比例，将各原料加入第二个搅拌罐（11）混合均匀，从而制成中间层泥料，按底层（3）的比例，将各原料加入第三个搅拌罐（11）混合均匀，从而制成底层泥料；

步骤二：按表层（1）、中间层（2）和底层（3）的厚度要求，依次将表层泥料、中间层泥料和底层泥料加入模具（13）中进行压制成型，得到砖坯；

步骤三：将砖坯进行烘干处理，去除砖坯内的水分；

步骤四：将砖坯放入隧道窑中进行烧制，从而获得硅莫砖。

4.根据权利要求3所述的耐磨硅莫砖的制造方法，其特征在于，步骤二中用的模具（13）包括上模组件（131）和下模组件（132），所述下模组件（132）包括模框（1321）和设于模框（1321）内的下模板（1323），模框（1321）的外部安装有震动器（1322），将表层泥料、中间层泥料和底层泥料分三次加入模框（1321）内，并在每次加入后开启震动器（1322）工作10-20秒，使表层泥料、中间层泥料和底层泥料在模框（1321）内填充平整。

5.根据权利要求4所述的耐磨硅莫砖的制造方法，其特征在于，所述上模组件（131）包括上模座（1311），所述上模座（1311）自上而下依次设置有模芯板（1312）、模芯（1313）和多个中空管（1314），所述模芯（1313）用于成型所述底层（3）上的凹槽，所述中空管（1314）用于成型所述底层（3）上的多个孔洞（31），所述中空管（1314）的下端设有过滤层，所述中空管（1314）的上端连通有正负压装置（1315）。

6.根据权利要求5所述的耐磨硅莫砖的制造方法，其特征在于，所述下模板（1323）的下方设置有下模座（1324），所述下模座（1324）的内部设置有顶升气缸（1325），所述顶升气缸（1325）用于在压制完成后将砖坯顶出，所述下模座（1324）的外周面上设置有密封圈（1326），压制前，所述上模座（1311）带动所述模框（1321）向下抵住所述密封圈（1326），以使所述模具（13）内形成密闭空间。

7.根据权利要求6所述的耐磨硅莫砖的制造方法，其特征在于，步骤二中，在压制前，正负压装置（1315）产生负压，通过中空管（1314）对表层泥料、中间层泥料和底层泥料抽真空，去除内部气泡后，再进行压制。

8.根据权利要求3所述的耐磨硅莫砖的制造方法，其特征在于，步骤四中，烧制过程采用逐级升温的方式，先将砖坯加热至300℃预热1-2小时，接着在1500℃的温度下烧制12-24小时，最后在隧道窑内逐渐冷却。