一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料的制作方法

1.本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料。


背景技术：

2.水泥窑的窑头罩，一般位于窑头端和中段筒体之间，其结构主要包括罩顶和内顶面上的耐火浇注料。该耐火浇注料的作用则是分隔火苗和罩顶，尽量延长窑头罩的有效使用寿命。
3.此外，轻质保温浇注料，指的是浇注料的原料多为一些质轻的骨料、粉料，例如氧化铝空心球、氧化铝陶瓷粉，以及莫来石粉等。现有的轻质保温浇注料产品，例如专利公开号为cn105622112a、公开日为2016.06.01的中国发明专利，公开了一种高强度轻质保温浇注料，该轻质保温浇注料按以下重量百分比组成：轻质骨料30-50％、膨胀珍珠岩10-20％、水泥5-10％、二氧化硅超细粉5-10％、固体水玻璃1-3％、硅酸铝纤维0.5-1％。
4.但是该发明专利中的轻质保温浇注料缺少防爆纤维，其内部没有充分的排气通道。浇注料受热会产生大量水蒸气，该水蒸气的压力就会在浇注料内部不断上升，水蒸气没有排出方式只能在浇注料内不断升压，最终使得浇注料爆裂。
5.所以更进一步的，专利公开号为cn105218114a、公开日为2016.01.06的中国发明专利，公开了一种铝镁硅型罐沿浇注料，该浇注料由下述重量百分比的组分组成：废滑板骨料3-8mm为20-25％、废滑板骨料0-3mm为45-50％、矾土粉为5-8％、烧结镁粉为9-12％、长铝a600水泥为3-7％、硅尘粉为3-5％、α三氧化二铝微粉为5-7％，防爆纤维为0.015％-0.02％，外加剂为六偏0.2-0.3％。
6.但是该发明专利中的浇注料，其采用的防爆纤维，就是简单、常见的直条状有机纤维，材质为尼龙纤维、聚丙烯纤维，以及聚乙烯纤维等。
7.该纤维形状为直线形，因此熔融后产生的排气通道的形状也是大体为直线形，通道与通道之间的连通点很少。或者换言之，两个不同通道之间想要进行通气操作就相对困难，所以只能具有相对较低的防爆能力，或者为了更好地发散降低水蒸气的压力，增加了防爆纤维的添加量，但是这会严重降低浇注料的结构强度，影响其使用寿命。
8.所以综上所述，现在急需对防爆纤维原料进行改进，保证其可以适当兼顾水蒸气的发散性能和浇注料的结构强度。


技术实现要素：

9.本发明提供一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料，其原料组成包括氧化铝空心球、碳化硅微粉、二氧化硅微粉、纯铝酸钙水泥，以及弯曲型防爆纤维，并对该弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，和弯曲宽度b都进行了数值范围限定，保证该轻质保温浇注料兼顾防爆能力和结构强度，最终体现在其较高的耐压强度、耐折强度，以及较低的线变化率上。
10.本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注
料，其原料组成包括氧化铝空心球、碳化硅微粉、二氧化硅微粉，以及纯铝酸钙水泥，还包括弯曲型防爆纤维，所述弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，为纤维伸直长度l的75-82%，所述弯曲型防爆纤维的弯曲宽度b，为纤维伸直长度l的20-26%。
11.现有技术中的直线形防爆纤维，其在被机械搅拌时也能发生部分弯曲，也能小幅增加不同排气通道之间的连通程度，但这是被动的、小幅的。
12.而在本发明中，所述弯曲型防爆纤维一开始就具有足够的弯曲程度，这就使得其熔融产生的排气通道就是弯曲变形的，因此两个通道之间就更加容易接触、连通，形成更多的连通点，保证水蒸气可以更加快速的排出，这就是更高的浇注料防爆能力。
13.另一方面，所述弯曲型防爆纤维的弯曲程度不能过小，否则增加排气通道连通点的效果不明显，浇注料防爆能力提升不明显。但是其弯曲程度也不能过大，否则防爆纤维自身就容易发生团聚，防爆纤维原料不容易分散均匀，这对防爆能力、结构强度来说都是有害的，所以最终确定了上述弯曲程度的数值范围。
14.进一步优选的技术方案在于：所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度c≤1.5mm。
15.在本发明中，所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度，其对于排气通道的形状改变效果，与弯曲横跨长度a、弯曲宽度b是一致的，上述立体弯曲幅度c是非必要弯曲，适当的立体弯曲幅度可以增加排气通道的弯曲形态，也能增加排气通道之间的连通点，但是同样也是不能弯曲过度，否则会让弯曲型防爆纤维之间团聚、不易分散。
16.另一方面，这也是本发明中的防爆纤维取名为“型”，而不是“形”的原因，前者包括了该防爆纤维的三维弯曲形态，后者更强调二维的平面形状。
17.进一步优选的技术方案在于：所述弯曲型防爆纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维，以及聚酯纤维中的任意一种。
18.进一步优选的技术方案在于：所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l为3.5-3.6mm，直径为25-32μm。
19.在本发明中，所述弯曲型防爆纤维相较于现有常见的直线形防爆纤维，具有适当更小的伸直长度和直径，但是本发明中的所述弯曲型防爆纤维更加容易形成通道与通道之间的连通点，其水蒸气的发散泄压效率，与更多、更长、更粗的直线形防爆纤维的防爆能力提升效果至少是相当的。
20.而且更重要的是，防爆纤维自身的尺寸规格变小了，浇注料最终的结构强度可以得到进一步提高。换言之，在本发明中的浇注料与现有技术相比，可以在相同添加量的情况下，获得更强的水蒸气排出效果，即更高的防爆能力。
21.此外，所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l如果过大，则会降低浇注料的流动性能，而如果过小，则同样是自身抱团，不易发散开来。
22.进一步优选的技术方案在于其原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球25-38%、碳化硅微粉11-27%、二氧化硅微粉15-22%、纯铝酸钙水泥26-38%，以及弯曲型防爆纤维0.25-0.26%。
23.进一步优选的技术方案在于其原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球31%、碳化硅微粉24%、二氧化硅微粉17%、纯铝酸钙水泥27.75%，以及弯曲型防爆纤维0.25%。
24.进一步优选的技术方案在于：所述弯曲型防爆纤维通过长纤在开槽组合轴体上先卷绕、再切割的方法制得，切割次数为两次。
25.在本发明中，所述弯曲型防爆纤维的制备方法中，包括上下各一刀的切割动作，最终获得左右各一半数量的弯曲型防爆纤维产品。
26.进一步优选的技术方案在于：所述开槽组合轴体的结构组成包括卷绕轴，以及压紧轴，所述卷绕轴包括用于卷绕长纤，且进行第一次切割操作的圆形轴，设置在所述圆形轴上，并用于下压所述压紧轴的轴向开槽，以及设置在所述轴向开槽内，并用于进行第二次切割操作的固定刀片。
27.在本发明中，所述卷绕轴是长纤得以被两次切割的“垫板”，所述压紧轴的作用是保证长纤在第一次切割时不会掉落，而且所述压紧轴在所述轴向开槽上进一步增大压紧力，将长纤进一步压入所述轴向开槽，即可最终在所述固定刀片上进行第二次切割操作，最终所述压紧轴抬起，即可获得左右各一半的所述弯曲型防爆纤维，此时防爆纤维的弯曲形状即为所需的弯曲程度，既包括了二维弯曲，又有三维立体弯曲。
28.此外，活动刀片在所述圆形轴环形面上进行第一次切割操作，所述压紧轴在所述固定刀片上压断长纤，为第二次切割操作，所述压紧轴的形状为圆柱体。
29.在本发明中，所述活动刀片进行第一次切割操作，所述固定刀片进行第二次切割操作，所述压紧轴一直压紧长纤，并在中期进一步增加压紧力，将长纤适当压弯、压入所述轴向开槽（102），直至完成第二次切割操作。
30.所述卷绕轴还包括设置在所述圆形轴环形面上，且分别位于所述轴向开槽两侧位置处的两个卷绕用柱体，以及分别设置在所述圆形轴的两个端面上，并用于插入固定长纤端头的两个开孔块。
31.在本发明中，长纤最后变成左右两批所述弯曲型防爆纤维，但是其两端最后剩下的短纤的长度很可能过长，因此不能用，必须舍去，该端头短纤原本就是绕过所述卷绕用柱体、插入所述开孔块的部位，为的就是让长纤的卷绕结构不会散开。
32.此外，长纤的卷绕圈长度小于所述固定刀片的长度，所述活动刀片的滑动长度又要大于卷绕圈的长度，这么做都是为了保证切割动作的全面性、彻底性。
33.最后，所述圆形轴的圆形截面形状周长为7mm左右，保证左右两批弯曲型防爆纤维产品的适宜长度。
34.本发明具有以下优点。
35.第一，弯曲型防爆纤维相较于现有的直线形防爆纤维，具有足够且适宜的初始弯曲形态，保证其最后熔融形成的排气通道同样足够且适宜地弯曲，通道之间具有更多的连通点，水蒸气的发散泄压操作更快，浇注料的防爆能力更强。
36.第二，弯曲型防爆纤维具有适宜的长度、弯曲程度，保证整个浇注料相对较高的流动性，防爆纤维自身也不易团聚。
37.第三，浇注料在所需防爆能力相同的前提下，可以降低防爆纤维的使用量，进而提高浇注料的结构强度。
38.第四，或者换言之，相同添加量的防爆纤维、近似的浇注料结构强度降低程度下，可以让浇注料具有更大的防爆能力。
39.第五，弯曲型防爆纤维在开槽组合轴体上的制备方法简单、高效、稳定。
40.第六，压紧轴既能保证长纤在第一次切割动作时的位置稳定性，还能主动触发第二次切割操作，这是十分巧妙的，开槽组合轴体自身结构配合紧凑。
附图说明
41.图1为本发明实施例1-4中浇注料的性能测试结果表格。
42.图2为本发明中弯曲型防爆纤维的平面形状示意图。
43.图3为本发明中纤维伸直长度l的测量方式示意图。
44.图4为俯视角度下，本发明中弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度示意图。
45.图5为本发明中卷绕轴的结构示意图。
46.图6为本发明中压紧轴的使用方式示意图。
47.附图中，各标号所代表的部件、含义如下：卷绕轴1、压紧轴2、圆形轴101、轴向开槽102、固定刀片103、活动刀片3、卷绕用柱体104、开孔块105。
具体实施方式
48.以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
49.实施例1如附图1-6所示，一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料，包括弯曲型防爆纤维，所述弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，为纤维伸直长度l的75-77%，所述弯曲型防爆纤维的弯曲宽度b，为纤维伸直长度l的21-24%。
50.所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度c≤1.5mm。
51.所述弯曲型防爆纤维为聚丙烯纤维。
52.所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l为3.5mm，直径为25μm。
53.所述浇注料的原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球31%、碳化硅微粉24%、二氧化硅微粉17%、纯铝酸钙水泥27.75%，以及弯曲型防爆纤维0.25%。
54.所述弯曲型防爆纤维通过长纤在开槽组合轴体上先卷绕、再切割的方法制得，切割次数为两次。
55.所述开槽组合轴体的结构组成包括卷绕轴1，以及压紧轴2，所述卷绕轴1包括用于卷绕长纤，且进行第一次切割操作的圆形轴101，设置在所述圆形轴101上，并用于下压所述压紧轴2的轴向开槽102，以及设置在所述轴向开槽102内，并用于进行第二次切割操作的固定刀片103。
56.活动刀片3在所述圆形轴101环形面上进行第一次切割操作，所述压紧轴2在所述固定刀片103上压断长纤，为第二次切割操作，所述压紧轴2的形状为圆柱体。
57.所述卷绕轴1还包括设置在所述圆形轴101环形面上，且分别位于所述轴向开槽102两侧位置处的两个卷绕用柱体104，以及分别设置在所述圆形轴101的两个端面上，并用于插入固定长纤端头的两个开孔块105。
58.最后，对本实施例中的浇注料产品进行性能测试，测试项目为耐压强度、耐折强度，以及线变化率这三项，测试结果见附图1。
59.实施例2如附图1-6所示，一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料，包括弯曲型防爆纤维，所述弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，为纤维伸直长度l的75-79%，所述弯曲型防爆纤维的弯曲宽度b，为纤维伸直长度l的22-25%。
60.所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度c≤1.4mm。
61.所述弯曲型防爆纤维为聚乙烯醇缩甲醛纤维。
62.所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l为3.5mm，直径为28μm。
63.所述浇注料的原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球31%、碳化硅微粉23%、二氧化硅微粉18%、纯铝酸钙水泥27.74%，以及弯曲型防爆纤维0.26%。
64.所述弯曲型防爆纤维通过长纤在开槽组合轴体上先卷绕、再切割的方法制得，切割次数为两次。
65.所述开槽组合轴体的结构组成包括卷绕轴1，以及压紧轴2，所述卷绕轴1包括用于卷绕长纤，且进行第一次切割操作的圆形轴101，设置在所述圆形轴101上，并用于下压所述压紧轴2的轴向开槽102，以及设置在所述轴向开槽102内，并用于进行第二次切割操作的固定刀片103。
66.活动刀片3在所述圆形轴101环形面上进行第一次切割操作，所述压紧轴2在所述固定刀片103上压断长纤，为第二次切割操作，所述压紧轴2的形状为圆柱体。
67.所述卷绕轴1还包括设置在所述圆形轴101环形面上，且分别位于所述轴向开槽102两侧位置处的两个卷绕用柱体104，以及分别设置在所述圆形轴101的两个端面上，并用于插入固定长纤端头的两个开孔块105。
68.最后，对本实施例中的浇注料产品进行性能测试，测试项目为耐压强度、耐折强度，以及线变化率这三项，测试结果见附图1。
69.实施例3如附图1-6所示，一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料，包括弯曲型防爆纤维，所述弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，为纤维伸直长度l的75-81%，所述弯曲型防爆纤维的弯曲宽度b，为纤维伸直长度l的22-26%。
70.所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度c≤1.4mm。
71.所述弯曲型防爆纤维为聚酯纤维。
72.所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l为3.5mm，直径为30μm。
73.所述浇注料的原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球30%、碳化硅微粉24%、二氧化硅微粉18%、纯铝酸钙水泥27.74%，以及弯曲型防爆纤维0.26%。
74.所述弯曲型防爆纤维通过长纤在开槽组合轴体上先卷绕、再切割的方法制得，切割次数为两次。
75.所述开槽组合轴体的结构组成包括卷绕轴1，以及压紧轴2，所述卷绕轴1包括用于卷绕长纤，且进行第一次切割操作的圆形轴101，设置在所述圆形轴101上，并用于下压所述压紧轴2的轴向开槽102，以及设置在所述轴向开槽102内，并用于进行第二次切割操作的固定刀片103。
76.活动刀片3在所述圆形轴101环形面上进行第一次切割操作，所述压紧轴2在所述固定刀片103上压断长纤，为第二次切割操作，所述压紧轴2的形状为圆柱体。
77.所述卷绕轴1还包括设置在所述圆形轴101环形面上，且分别位于所述轴向开槽102两侧位置处的两个卷绕用柱体104，以及分别设置在所述圆形轴101的两个端面上，并用于插入固定长纤端头的两个开孔块105。
78.最后，对本实施例中的浇注料产品进行性能测试，测试项目为耐压强度、耐折强度，以及线变化率这三项，测试结果见附图1。
79.实施例4如附图1-6所示，一种水泥窑窑头罩用的轻质保温浇注料，包括弯曲型防爆纤维，所述弯曲型防爆纤维的弯曲横跨长度a，为纤维伸直长度l的79-81%，所述弯曲型防爆纤维的弯曲宽度b，为纤维伸直长度l的23-26%。
80.所述弯曲型防爆纤维的立体弯曲幅度c≤1.4mm。
81.所述弯曲型防爆纤维为聚酯纤维。
82.所述弯曲型防爆纤维的伸直长度l为3.6mm，直径为32μm。
83.所述浇注料的原料组成为按重量计的以下各组分：氧化铝空心球30%、碳化硅微粉24%、二氧化硅微粉19%、纯铝酸钙水泥26.74%，以及弯曲型防爆纤维0.26%。
84.所述弯曲型防爆纤维通过长纤在开槽组合轴体上先卷绕、再切割的方法制得，切割次数为两次。
85.所述开槽组合轴体的结构组成包括卷绕轴1，以及压紧轴2，所述卷绕轴1包括用于卷绕长纤，且进行第一次切割操作的圆形轴101，设置在所述圆形轴101上，并用于下压所述压紧轴2的轴向开槽102，以及设置在所述轴向开槽102内，并用于进行第二次切割操作的固定刀片103。
86.活动刀片3在所述圆形轴101环形面上进行第一次切割操作，所述压紧轴2在所述固定刀片103上压断长纤，为第二次切割操作，所述压紧轴2的形状为圆柱体。
87.所述卷绕轴1还包括设置在所述圆形轴101环形面上，且分别位于所述轴向开槽102两侧位置处的两个卷绕用柱体104，以及分别设置在所述圆形轴101的两个端面上，并用于插入固定长纤端头的两个开孔块105。
88.最后，对本实施例中的浇注料产品进行性能测试，测试项目为耐压强度、耐折强度，以及线变化率这三项，测试结果见附图1。
89.结合附图1所示的浇注料性能测试结果，可以得出以下结论。
90.本发明4个实施例中的浇注料产品，都能兼具相对较好的防爆能力，和相对较高的结构强度，体现在性能参数上，就是相对较大的耐折强度、耐压强度，和相对较小的线变化率。
91.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。