CN1393676A - 窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明系工业窑炉附件的炉衬，炉衬模块组件中的陶瓷纤维是多层平铺、压实并煅烧定型的方形结构，两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接。其制法是针刺完后经堆积、加压、煅烧定型、冷却后切割成型，组块体积密度小、导热系数低、加热线收缩小；陶瓷纤维无须折叠，成型后具有四个方向的压延弹性，拼接接缝部交错、叠压、覆盖的互补性增强。铆固机构全部镶嵌、包覆在陶瓷纤维炉衬中，炉衬迎火面无“漏火”缝隙，使用寿命延长。

Description

窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬及其制法

本发明属于工业窑炉的附件中的炉衬，涉及一种窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬及其制法。

陶瓷纤维因其优良的隔热性能，被广泛应用于各种窑炉作为炉衬使用。

传统的陶瓷纤维炉衬是采用陶瓷纤维针刺毯，经折叠、挤压等工序制造出折叠式陶瓷纤维炉衬组件。因为上述结构自身的缺陷，传统折叠式陶瓷纤维炉衬组件在拼接时，仅在两个非折叠方向具有压延弹性，虽然组装时注意交错拼接，但拼接后接缝部的交错、叠压、覆盖的互补性仍差，存在“漏火”缝隙；且金属材质的铆固机构不能被陶瓷纤维覆盖，全部或部分裸露在窑炉的迎火面，易氧化烧蚀。

本发明的目的是改进陶瓷纤维炉衬组件自身结构，组装拼接后互补性增强，陶瓷纤维能覆盖金属材质的铆固机构，杜绝“漏火”缝隙。

本发明的技术方案是：研制一种窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬，包括陶瓷纤维炉衬模块组件和铆固机构，其特征在于陶瓷纤维炉衬模块组件中的陶瓷纤维是多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构，两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接。

其金属材质的铆固机构包括人字形支架和穿筋，支架上折弯部设置通孔，支架两臂部设置穿接陶瓷纤维炉衬模块组件的穿筋。

上述窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬的制法，包括原料熔化、喷吹甩丝成纤、集棉和针刺工序，其特征在于：针刺完成后输送到堆积平台，经堆积、加压、煅烧定型冷却后切割成型，陶瓷纤维炉衬模块组件中的陶瓷纤维棉是多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构。

其陶瓷纤维棉在堆积完成后，采用不锈钢板或莫来石板或微晶板作为上下压板，对陶瓷纤维棉夹持加压固定。

其陶瓷纤维棉夹持加压固定后，按照工艺要求于700～1200℃在煅烧炉煅烧2h，煅烧定型后停炉冷却。

其煅烧定型后的陶瓷纤维棉进行切割，每两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接，制成一个窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬单元。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明产品中，陶瓷纤维是多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构形式，因而制出的模块组件中陶瓷纤维无须折叠，成型后具有四个方向的压延弹性，拼接后接缝部的交错、叠压、覆盖的互补性增强。

2.两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接，对接后除支架折弯部的通孔裸露在模块组件的背衬面外，金属材质的铆固机构全部镶嵌、包覆在陶瓷纤维炉衬中，杜绝了炉衬迎火面的“漏火”缝隙，因而炉衬的使用寿命大大延长。

4.本发明系采用对纤维进行煅烧处理，因而所生产出的组块，具有体积密度小、导热系数低、加热线收缩小等优点，也可以生产低容重(如160kg/m³)的产品。

5.适用性广，可生产出不同使用温度的纤维组件，例如1260(指工艺温度，℃，下同)系列、1400系列、1600系列组合块，代替原有的模块组件，可用于不同温度要求的窑炉作为炉衬使用。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述：

图1是本发明的工艺流程示意图；

图2是本发明一个实施例组合式陶瓷纤维炉衬模块组件的结构示意图；

图3是图2的A-A部剖视图；

图4是其铆固机构的结构示意图。

图1中，熔制陶瓷纤维所需原材料1，在电阻炉2加热熔化，经喷吹(甩丝)成纤机构3，送入集棉箱4，陶瓷纤维棉通过针刺工序5、堆积工序6、加压工序7，入煅烧炉8煅烧定型，再经停炉冷却工序9、切割工序10切割成型，加入铆固件11，制得陶瓷纤维模块组件产品12。

图2～4中，13是一块陶瓷纤维炉衬；14是另一块对接的陶瓷纤维炉衬；15是13、14两者的拼接接缝处；16是炉衬模块组件的背衬面；17是炉衬模块组件的迎火面；18是支架上折弯部的通孔；19是人字型支架体；20是支架两臂部设置的穿接两块陶瓷纤维模块组件的穿筋；21是唯一裸露在炉衬模块组件背衬面的支架折弯部。

实施例1

陶瓷纤维原料组成：Al₂O₃ 47％、Fe₂O₃ 0.2％、Na₂O+K₂O 0.2％、SiO₂余量。

利用三流口电阻炉(或单流口电阻炉)将原料熔化，进行喷吹成纤(甩丝成纤)，成纤过程中加入一定量的工艺润一定厚度后，按照体积密度的要求确定平铺堆积厚度，如当体积密度要求为180kg/m³时，堆积层数为五层，每层的厚度约计40mm，长度约五米(可根据煅烧炉尺寸进行确定长度)。堆积完成后，用不锈钢板或莫来石板或微晶板等作为上下压板，根据要求的尺寸进行确定，一般300×300mm的组合件无论保温厚度多少，一般的堆积压后尺寸为180mm。完成后，将上下压板限定在180mm。送到煅烧炉中，煅烧炉煅烧2h，温度要求：1260系列温度700～800℃，经过2小时煅烧定型后进行停炉冷却，冷却方式为自然冷却，冷却后再按照用户要求尺寸进行切割，加入铆固件制得陶瓷纤维模块组件产品。

本发明采用煅烧热定型方式对陶瓷纤维进行处理，煅烧温度直接影响产品的使用性能，热处理温度过低，纤维未能得到预收缩，产品的加热线收缩率高；热处理温度过高，产品中的纤维脆性大，弹性差。本发明对不同工艺温度要求的产品采用不同的煅烧温度，因而得到性能良好的陶瓷纤维模块组件。产品具有四面弹性，作为炉衬施工后互补性强，有效解决了传统模块的缺陷。

纤维的堆积与体积密度有着紧密的关系，根据不同的容重选择不同的生产纤维棉坯的厚度，根据测定的流股量等参数确定，棉坯厚度一般按40mm计算，其经验公式为： $V=\frac{12800\×(1-S)\×T}{P\×40}$

式中：12800要求棉坯密度；的V线速度网速mm/min；S非纤维率；T流股量kg/h：

P成品制品容重kg/m³；40要求的棉坯厚度mm。

产品的物理性能为：加热线收缩率(1000℃×6h)＜2％；导热系数(热面)600℃0.071～0.085、800℃0.09～0.13、1000℃0.151～0.162；体积密度160～200kg/m³。

由于组合式陶瓷纤维炉衬模块组件整体是陶瓷纤维经多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构形式，因而制出的模块组件中陶瓷纤维没有折叠，成型后具有四个方向的压延弹性；而两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接，对接后除支架折弯部的通孔裸露在模块组件的背衬面外，金属材质的铆固机构全部镶嵌、包覆在陶瓷纤维炉衬中；当依照所使用窑炉内膛的形状和尺寸，由多块陶瓷纤维炉衬模块组件拼接成整体炉衬时，紧固件经由炉衬模块组件的背衬面的通孔6将其固定在窑炉体上，拼接成整体炉衬，拼接后接缝部交错、叠压、覆盖的互补性增强，迎火面没有“漏火”缝隙，因而炉衬的使用寿命大大延长。

实施例2  原料组成：Al₂O₃ 49％、Fe₂O₃ 0.2％、Na₂O+K₂O 0.2％、SiO₂余量。煅烧定型后强制降温，其余同例1。

实施例3  原料组成：Al₂O₃ 39％、Fe₂O₃ 0.2％、Na₂O+K₂O 0.2％、ZrO₂余量。煅烧定型温度1400系列温度1000～1100℃，煅烧定型后自然降温，其余同例1。产品的物理性能为：加热线收缩率(1350℃×6h)＜2％；导热系数(热面)600℃ 0.082～0.095、800℃ 0.11～0.13、1000℃ 0.172～0.189；体积密度160～200kg/m³。

实施例4原料组成：Al₂O₃ 40％、Fe₂O₃ 0.2％、Na₂O+K₂O 0.2％、ZrO₂余量。煅烧定型后强制降温，其余同例3。

实施例5原料组成：Al₂O₃ 71％、Fe₂O₃ 0.01％、Na₂O+K₂O 0.02％、SiO₂余量。煅烧定型温度1600系列温度1100～1200℃，煅烧定型后自然降温，其余同例1。产品的物理性能为：加热线收缩率(1450℃×6h)＜2％；导热系数(热面)600℃ 0.089～0.096、800℃ 0.12～0.039、1000℃ 0.171～0.219；体积密度180～220kg/m³。

实施例6原料组成：Al₂O₃ 72％、Fe₂O₃ 0.01％、Na₂O+K₂O 0.02％、SiO₂余量。煅烧定型温度1600系列温度1100～1200℃，煅烧定型后强制降温，其余同例5。

Claims (6)

1.一种窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬，包括陶瓷纤维炉衬模块组件和铆固机构，其特征在于陶瓷纤维炉衬模块组件中的陶瓷纤维是多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构，两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接。

2.按照权利要求1所述的组合式陶瓷纤维炉衬，其特征在于金属材质的铆固机构包括人字形支架和穿筋，支架上折弯部设置通孔，支架两臂部设置穿接陶瓷纤维炉衬模块组件的穿筋。

3.一种窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬的制法，包括原料熔化、喷吹甩丝成纤、集棉和针刺工序，其特征在于：针刺完成后输送到堆积平台，经堆积、加压、煅烧定型冷却后切割成型，陶瓷纤维炉衬模块组件中的陶瓷纤维棉是多层平铺、压实并经煅烧定型的方形结构。

4.按照权利要求3所述的窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬的制法，其特征在于陶瓷纤维棉在堆积完成后，采用不锈钢板或莫来石板或微晶板作为上下压板，对陶瓷纤维棉夹持加压固定。

5.按照权利要求3所述的窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬的制法，其特征在于陶瓷纤维棉夹持加压固定后，按照工艺要求于700～1200℃在煅烧炉煅烧2h，煅烧定型后停炉冷却。

6.按照权利要求3所述的窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬的制法，其特征在于煅烧定型后的陶瓷纤维棉进行切割，每两块模块组件通过金属材质的铆固机构对接，制成一个窑炉用组合式陶瓷纤维炉衬单元。

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