专利名称：无缝整体结构管盘陶瓷换热管的生产工艺及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷换热管的生产工艺及其装置，特别适合于一种无缝整体结构管盘陶瓷换热管的生产工艺及其成型装置。属于耐火材料的生产。
陶瓷换热管是砌筑加热炉和均热炉陶瓷换热器的热交换通用部件。目前，广泛使用的陶瓷换热器大都是采用长度为387毫米的粘土质圆管砖和接头盘砖砌筑而成的。圆管砖和接头盘砖皆为单体砖，是分别成型、烧制的。砌筑陶瓷换热器时，每两根圆管砖之间相间一块接头盘砖，亦即两块接头盘砖之间相间一根圆管砖，圆管砖与接头盘砖连接处用耐火粘土灌封成有缝连接管。这样砌成的换热器，每根圆管砖的两端形成两个连接缝。由于砌筑施工中接缝泥浆灌封不满，密封不严，且在温度应力等作用下，或生产过程中的振动，换热管本身变形或开裂，致使陶瓷换热器存在有严重的漏气问题。
在现有技术中，陶瓷换热管的圆管砖和接头盘砖的生产，分别采用离心铸造或挤压成型法制坯，最后高温烧成。其方法的缺点是设备多、占地广、工序长，制成品圆管和接头盘均为单体砖，砌筑换热器时费工费时，尤其是砌成的陶瓷换热器漏气严重。
本发明的任务是提供一种陶瓷换热管的生产工艺和成型装置，生产出一种高强度无接缝整体结构管盘陶瓷换热管，以提高换热管的机械强度和理化性能，减少管盘间接缝，从而达到解决或降低陶瓷换热器严重漏气问题的目的。
本发明是这样实现的采用高铝矾土煅烧后的熟料和高可塑性、低烧结性的复合粘土为原料，按一定配比计量称重混料，加入适量的粘结剂和水，在湿碾机上混练成泥料，由专用组合模具一次挤压成型得管坯，经烘干、高温烧成得成品无缝整体结构管盘陶瓷换热管。
根据本发明，无缝整体结构管盘陶瓷换热管的生产工艺包括原料配制，混练，成型，烘干，烧成，成品检验，其特征在于1.原料配方的重量分百比为高铝熟料 80～85%，复合粘土 20～15%;
2.按配方计量称重，先将粗粒级高铝熟料加入湿碾机中混练1～2分钟后，再加入粘结剂混练2～3分钟，最后加入细粉高铝熟料、复合粘土和水继续混练3～5分钟，使所得泥料含水分为3.9～4.5%;
3.将混练好的泥料称重，装入专用组合模具的内模腔中，采用压砖机和弹性装置上下两面挤压成型，脱模出坯;
4.将湿坯体在平面烘房内烘干，温度35～40℃，控制干坯体水分小于1.5%;
5.将干坯体置于倒焰窑内烧成，采用硅砖棚板塔架平装入窑，最高烧成温度为1450～1480℃，时间为6～7天;
6.检验成品的理化指标主要化学成分Al2O365～68%，Fe2O31.30～2.50%，耐火度≥1790℃，显气孔率25～26%。
本发明所采用的原料中高铝熟料为高铝矾土煅烧产物，其氧化铝(Al2O3)含量为65～75%，经破碎得三种粒级骨料2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米细粉;复合粘土为高可塑性和低烧结性的半软质粘土，其粒度＜0.5毫米占80%以上。本发明所采用的粘结剂为纸浆废液或水玻璃等。
根据本发明，为压制无缝整体结构管盘陶瓷换热管而设计一种成型装置，它包括一套组合模具和压砖机，其特征在于组合模具结构为
1.上模座[1]上方由螺栓与压砖机固定连接，下方由螺栓与上模[2]固定连接;
2.与上模[2]同一轴心的型芯[7]位于模具中央，与包围其下端的下支口[14]同立于出砖器[15]上，出砖器[15]下面与下部座[16]相连;
3.上模板[3]和内模板[9]上下相接并紧靠上中套[8]压于下中套[13]上，与型芯[7]上部构成内模腔[6]，上、下中套外侧与外套[5]压紧配合，外套[5]上端由螺栓与压板[4]固定连接，外套[5]中间突起部分由弹簧压板[11]通过螺栓与弹簧[12]弹性活动连接，外套[5]下端和下中套[13]与下模座[17]固定连接。
4.上模[2]为空心模套，其内孔径略大于型芯[7]的外直径，以便上模[2]套于型芯[7]上;上模[2]的底环面为平面和带有凸台的两种，底环面为平面的是用来压制上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管，如图2、5、6所示;而底环面带凸台的是用来压制中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管的，如
图1、3、4所示。
5.上模板[3]和内模板[9]分别为活动板组合，模板数与接头盘正多边形数一致，脱模出坯时与管盘砖坯[10]一起被顶出内模腔[6]外。
根据本发明的生产工艺和成型装置，可制得一种陶瓷换热管，它由圆管[18]和接头盘[19]组成，其特征在于圆管[18]和接头盘[19]为无接缝的管盘整体结构，圆管[18]为上厚下薄的倒圆锥管，接头盘[19]为外周边中间部位带有弧形槽[20]的正多边形或矩形盘环。由于在砌筑陶瓷换热器时，上层和中下层使用的接头盘结构不同，中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管的接头盘上部有一环形凹槽[21]，其环外径略大于圆管[18]下口外直径，而上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管的接头盘上部没有环形凹槽，圆管[18]和接头盘[19]的内孔直径相同，上下贯通。圆管[18]和接头盘[19]连接处外周边为圆弧角，以增强其管盘连接处的机械强度。
下面结合附图给出本发明的实施例。
图1为中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管组合模具结构示意图;
图2为上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管组合模具结构示意图;
图3为中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管剖视图;
图4为中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管俯视图;
图5为上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管剖视图;
图6为上层无缝整体结构管盘陶换热管俯视图。
本实施例的生产工艺及其装置配置如下首先是原料的选择，高铝熟料的选择应符合显气孔低、体积密度大，烧结性能好，氧化铝含量高的要求。本发明以高铝矾土煅烧后熟料，其氧化铝(Al2O3)含量65～75%为主要原料。其次，复合粘土要具有高可塑性、低烧结性和高耐火性的特点，故本发明采用的是高可塑性和低烧结性的两种半软质粘土制成复合粘土。
1.原料的配制将高铝矾土煅烧后的熟料经破碎为2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米三种粒级配合使用。本发明采用多熟料配比即高铝熟料为80～85%，复合粘土为20～15%。
混练每批泥料按500公斤计，高铝熟料占85%为425公斤，复合粘土占15%为75公斤。高铝熟料为三种粒级配合使用，即2～1毫米150公斤，1～0.1毫米75公斤，＜0.1毫米的细粉200公斤。按上述配比计量称重，先将150公斤2～1毫米和75公斤1～0.1毫米两种粒级的高铝熟料放入湿碾机中混练1～2分钟，随及加入适量比重为1.15的亚硫酸纸浆废液粘结剂继续混练2～3分钟，最后加入200公斤＜0.1毫米细粉熟料、75公斤复合粘土和适量清水，再混练3～5分钟，总的混练时间为10分钟左右，控制所得泥料含水分为3.9～4.5%出料。
3.挤压成型本发明挤压成型采用300吨摩擦压砖机和专门设计的一套组合模具装置。如图1、2所示。操作过程是启动压砖机，先将上模座[1]带动上模[2]向上提升至一定高度，将混练好的泥料称量15.5或16.6公斤(15.5公斤为中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管坯泥料量，而16.6公斤为上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管坯的泥料量)，一次装入内模腔[6]中，然后将上模[2]下降，使上模[2]底环面与泥料接触，压于内模腔[6]上部，遵循先轻后重的原则，由压砖机带动上模[2]向下压，上中套[8]和下中套[13]受到压板[4]和装有八块内模板[9]的压力而带动外套[5]下压。外套[5]中间突起部分由弹簧压板[11]通过螺栓压于弹簧[12]和下模座[17]上，由于弹簧[12]的反弹力产生一个向上的压力。即在上下两个压力的作用下，最后压制成管盘砖坯[10]。脱模时，将上模[2]向上提升离开内模腔[6]，同时起动下部座[16]向上推动出砖器[15]，从而推动下支口[14]将整个管盘砖坯[10]、内模板[9]、上模板[3]推出内模腔[6]，剥去内模板[9]后，即得无缝整体结构管盘陶瓷换热管的坯体。对坯体进行外形尺寸检查。
4.烘干和烧成将检查合格的湿管盘砖坯在平面烘房内烘干，温度控制在35～45℃下烘干至坯体水分小于1.5%。再将烘干合格的干管盘砖坯，采用硅砖棚板塔架平装在倒焰窑中烧成，控制最高烧成温度为1450～1480℃，时间为6～7天。出窑后即得如图3～6所示的正八边形无缝整体结构管盘陶瓷换热管。经理化指标检验合格后产品出厂。
本发明与现有技术相比其优点是生产工序短，设备占地少，成型组合模具设计新颖，结构合理，生产的无缝整体结构管盘陶瓷换热管结构致密强度高，整体性能好，抗压抗折性能好，用其砌筑加热炉或均热炉的陶瓷换热器时，减少砌缝，省工省时，基本解决或大大减少了换热器的漏气问题，增强了换热效果，提高了废气余热利用率，延长了炉窑青壮期及大修炉役。
该种陶瓷换热管可广泛应用于均热炉和加热炉的热交换系统。
权利要求
1.一种陶瓷换热管的生产工艺，它包括原料配制、混练、成型、烘干、烧成，成品检验，其特征在于(1)原料配方的重量分百比为高铝熟料80～85%，复合粘土20～15%；(2)按配方计量称重，先将粗粒级高铝熟料加入湿碾机中混练1～2分钟后，再加入粘结剂混练2～3分钟，最后加入细粉高铝熟料、复合粘土和水继续混练3～5分钟，使所得泥料含水分为3.9～4.5%；(3)将混练好的泥料称重，装入专用组合模具的内模腔中，采用压砖机和弹性装置上下两面挤压成型，脱模出坯；(4)将坯体在平面烘房内烘干，温度35～40℃，控制干坯体水分小于1.5%；(5)将干坯体置于倒焰窑内烧成，采用硅砖棚板塔架平装入窑，最高烧成温度为1450～1480℃，时间为6～7天；(6)检验成品的理化指标主要化学成分Al2O365～68%，Fe2O31.30～2.50%，耐火度≥1790℃，显气孔率25～26%。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于(1)中高铝熟料为高铝矾土煅烧产物，其氧化铝(Al2O3)含量为65～75%，经破碎得三种粒级骨料2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米细粉;复合粘土为高可塑性和低烧结性的半软质粘土，其粒度＜0.5毫米占80%以上。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于(2)中所说的粘结剂为纸浆废液或水玻璃等。
4.一种压制无缝整体结构管盘陶瓷换热管的成型装置，它包括一套组合模具和压砖机两部分组成，其特征在于组合模具结构为(1)上模座[1]上方由螺栓与压砖机固定连接，下方由螺栓与上模[2]固定连接;(2)与上模[2]同一轴心的型芯[7]位于模具中央，与包围其下端的下支口[14]同立于出砖器[15]上，出砖器[15]下面与下部座[16]相连;(3)上模板[3]和内模板[9]上下相接并紧靠上中套[8]压于下中套[13]上，与型芯[7]上部构成内模腔[6]，上、下中套外侧与外套[5]压紧配合，外套[5]上端由螺栓与压板[4]固定连接，外套[5]中间突起部分由弹簧压板[11]通过螺栓与弹簧[12]弹性活动连接，外套[5]下端和下中套[13]与下模座[17]固定连接。
5.根据权利要求4所述的成型装置，其特征在于上模[2]为空心模套，其内孔径略大于型芯[7]的外直径，上模[2]的底环面为平面和带凸台的两种。
6.根据权利要求4所述的成型装置，其特征在于上模板[3]和内模板[9]均为活动模板组合，脱模出坯时与管盘砖坯[10]一起被顶出内模腔[6]外。
7.一种陶瓷换热管，是由圆管[18]和接头盘[19]组成，其特征在于圆管[18]和接头盘[19]为无接缝的管盘整体结构，圆管[18]为上厚下薄的倒圆锥管，接头盘[19]为外周边中间部位带有弧形槽[20]的正多边形或环形盘环。
8.根据权利要求7所述的陶瓷换热管，其特征在于中下层无缝整体结构管盘陶瓷换热管的接头盘上部有一环形凹槽[21]，其环外径略大于圆管[18]下口外直径，而上层无缝整体结构管盘陶瓷换热管的接头盘上部没有环形凹槽，圆管[18]和接头盘[19]的内孔直径相同，上下贯通。
9.根据权利要求7、8所述的陶瓷换热管，其特征在于圆管[18]和接头盘[19]连接处外周边为圆弧角。
全文摘要
本发明公开了一种无缝整体结构管盘陶瓷换热管的生产工艺及其装置，属于耐火材料的生产。其工艺包括原料的选择、配制、混炼、成型、烘干和烧成；成型装置由压砖机和专用组合模具组成。该模具设计构思新颖、结构合理，用其成型的无缝整体结构管盘陶瓷换热管，基本解决或大大减少了一般陶瓷换热器的严重漏气问题，从而大大提高了废气余热的利用率，降低了能耗，延长了炉窑使用寿命。
文档编号F28D15/02GK1087167SQ9211290
公开日1994年5月25日 申请日期1992年11月17日 优先权日1992年11月17日
发明者吴保兴, 吴莱山, 李大旺, 卜二棠, 张瑞忠, 光新华, 宋以明, 苏文忠, 李贵宏, 田金锁 申请人:昔阳县西大街特异形耐火材料厂, 包钢初轧厂