一种复合保温炉衬及制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种煤柴炉或工业窑炉炉衬，具体涉及一种复合保温炉衬及其制作方法。
【背景技术】
[0002]耐高温隔热材料是各种窑炉等热工设备的关键部分，耐高温隔热材料直接接触火焰，要求既耐高温又隔热节能，对材料的性能要求特别高。一般耐火材料的导热系数比较大，壳体外壁温度较高，刚玉质浇注料的抗热震稳定性差，在温度变化幅度较大时会发生剥离掉落。一旦发生剥落，造成炉衬迅速腐蚀，缩短炉衬使用寿命。
[0003]氧化铝空心球已经在耐火保温隔热领域得到广泛应用，空心球利用了封闭空腔热阻大的特点，隔热效果好，强度高，耐高温。轻质氧化铝空心球制品克服了泡沫氧化铝产品强度低、高温抗蠕变性能差的特点，可用于高温窑炉充当保温材料，可以减少热量损失、加快升温速度从而降低能源消耗，节约生产成本。然而，氧化铝空心小球存在着抗热震性差的缺点，在温度波动较大的环境中使用炉衬易开裂剥落，寿命短，很难满足高温或超高温间歇式窑炉长期使用的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种复合保温炉衬及制作方法，其抗酸碱性能、抗热震性能好、性能稳定可靠，能够满足高温或超高温间歇式窑炉长期使用的要求。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0006]—种复合保温炉衬，包括由内向外依次为耐火层和双层不锈钢金属壳体，所述的耐火层通过锚固钉与双层不锈钢金属壳体固装；所述的耐火层按质量百分比计，包括60?80%的氧化铝空心球，5?20%的电熔氧化铝微粉，1?4%的莫来石微粉，2?6%的P氧化铝微粉以及2?10%的结合剂。
[0007]所述氧化铝空心球的粒度为0.2?1.0mm ; P氧化铝微粉的粒度小于0.04mm ;所述电熔氧化铝微粉、莫来石微粉的粒度均小于0.05mm。
[0008]所述的结合剂为硫酸盐、磷酸盐或磷酸的一种或几种的组合。
[0009]所述硫酸盐为硫酸铝，磷酸盐为磷酸二氢铝。
[0010]所述氧化铝空心球中A1203质量含量彡99%,电熔氧化铝微粉中A1 203质量含量彡 99%。
[0011]所述双层不锈钢金属壳体的内壁与外壁的距离为10?50mm。
[0012]所述双层不锈钢金属壳体的底部开设有用于防止内壁与外壁之间的空气膨胀且直径为2?4mm的小孔。
[0013]—种复合保温炉衬的制作方法，包括以下步骤:
[0014](1)制作不锈钢筒:制作高度相同、直径相差10?50mm的第一筒体和第二筒体，并将第二筒体套装在第一筒体内，第一筒体、第二筒体的顶部和底部均通过环形圆片密封，形成双层不锈钢金属壳体；
[0015](2)安装锚固钉:在第一筒体和第二筒体底部的环形圆片上开设若干直径2?4mm的小孔；在第二筒体的内壁上焊接若干锚固钉；
[0016](3)制备成型坯体:按质量百分比，将60?80%的氧化铝空心球，5?20%的电熔氧化铝微粉，1?4%的莫来石微粉，2?6%的P氧化铝微粉以及2?10%的结合剂加入到搅拌机中搅拌4?8分钟，得到预混料；再将预混料倒入搅拌机，干法搅拌3?5分钟，然后加水湿法搅拌4?7分钟，得到耐火浇注料；
[0017]在双层不锈钢金属壳体内部设置圆筒形模板，圆筒形模板与双层不锈钢金属壳体的第二筒体内壁的距离为5?30mm，将耐火浇注料采用自流型或半自流型浇注在第二筒体内壁与圆筒形模板之间，振动成型后取出圆筒形模板，得到成型坯体；其中，圆筒形模板与第一筒体等高且同心；
[0018](4)烧成:将成型坯体经100?200°C烘干后装窑，并于500?800°C下保温3?6小时烧成，得到复合保温炉衬。
[0019]所述步骤⑵中相邻锚固钉之间的间距为40?100mm ;所述步骤(2)中锚固钉设置在耐火层内部，且与耐火层内表面的距离为3?10mm ;所述步骤(3)中结合剂为硫酸盐、磷酸盐或磷酸的一种或几种；所述步骤(3)加水湿法搅拌时加水量为预混料质量的5?
[0020]所述硫酸盐为硫酸铝，磷酸盐为磷酸二氢铝；步骤(4)中烘干的时间为40?50小时；步骤(4)中振动的频率是30-100HZ。
[0021]相对于现有技术，本发明具有的有益效果:由于空气的导热系数为0.018W/m.k，约为一般保温材料的1/10。而增强保温材料中的气孔率，就能使导热系数下降，本发明基于上述原理采用氧化铝空心小球为炉衬骨料，充分利用空气的绝热性能，同时在耐火层外部设置双层不锈钢金属壳体，该结构的复合保温炉衬既使耐火层的导热系数大幅下降，保温性能明显提高，又有效防止双层不锈钢筒体内的空气对流，减少炉膛散热损失，使炉膛内保持较高的温度，节能效果显著。与现有的陶质炉衬相比，具有壁薄、质轻、保温性好等特点，同时由于整体性强、使用寿命长、不会发生突然性破坏，利于设备安全运行。耐火层通过锚固钉与双层不锈钢金属壳体固装，可以使得耐火层性能更稳定，不易在使用的过程中脱落。复合炉衬在使用过程中，具有安装方便、使用安全，节能，使用寿命长、适应性强等优点，可以广泛应用于民用炊事、取暖炉，工业窑炉等领域。
[0022]本发明的制作方法中耐火层以氧化铝空心球为骨料，以电熔氧化铝微粉和莫来石微粉为基质料，由于氧化铝空心球具有封闭、中空、筒压强度较高的优点，减少了耐火浇注料中的S1jP Fe 203等有害杂质，有效的防止了硅迀移现象的产生对装置和耐火浇注料本身的危害。原料中加入莫来石微粉，使基质中生成发育良好的针柱状硅铝网络结构，极大地改进了保温炉衬的热震稳定性，使其与不锈钢的热膨胀系数相近，有效防止炉衬耐火层在使用过程中因热膨胀率而产生剥落、挤断挤碎现象。烧成时，在100?200°C烘干去游离水，500?800°C下保温3?6小时去结合水，并形成初步烧结成结晶网络，在实际应用中，根据炉膛温度梯度与衬里厚度的关系，温度是从里到外逐渐降低，引入P氧化铝微粉复合外加剂，高温使用时可促进复合保温炉衬的自烧结，获得强度高的复合保温炉衬。同时采用低温烧成技术，节约能源，延长烧成设备的使用寿命，显著降低生产成本；由于工艺易于控制，所以便于工业化生产和推广。
[0023]进一步的，所述双层不锈钢金属壳体的内壁与外壁距离为10?50mm，能够又有效防止双层不锈钢筒体内的空气对流，减少炉膛散热损失。
[0024]进一步的，耐火层的内表面与耐火层内的锚固钉的端部的距离为3?10mm，解决了含硫烟气易在锚固钉弓钢板的焊接位罝形成“露点”，而酸性露滴易腐蚀锚固钉焊点及炉壁板，久而久之会导致锚固钉局部脱落和炉壁钢板局部损坏的问题。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的主剖视结构示意图；
[0026]图2是本发明的俯视不意图；
[0027]图3是本发明的图2中A处的局部放大图。
[0028]图中:1.耐火层；2.双层不锈钢金属壳体；3.销固钉；3-1.销固钉的第一端部；3-2.锚固钉的第二端部。
【具体实施方式】
[0029]参见图1和图2，本发明复合保温炉衬，由内向外依次为耐火层1和双层不锈钢金属壳体2，耐火层1通过V型锚固钉与双层不锈钢金属壳体固装。双层不锈钢金属壳体2包括第一筒体和第二筒体，第一筒体和第二筒体等高，内径不同，第二筒体套装在第一筒体内，即第一筒体为外壁，第二筒体为内壁，内壁与外壁之间距离为10?50mm ;第一筒体和第二筒体的顶部和底部均通过环形圆片密封，且第一筒体和第二筒体底部的环形圆片上开设有2?4个直径为2?4_的小孔，该若干小孔用于防止内壁与外壁之间夹层内空气膨胀。
[0030]所述的耐火层按质量百分比计，包括60?80%的粒度为0.2?1.0mm的氧化铝空心球，5?20%的粒度小于0.05mm的电恪氧化招微粉，1?4%的粒度小于0.05mm的莫来石微粉，2?6%的粒度小于0.04mm的P氧化铝微粉，以及2?10%的结合剂。所述结合剂为硫酸盐或磷酸，所述硫酸盐为硫酸铝。
[0031]所述氧化铝空心球中A1203质量含量彡99%,电熔氧化铝微粉中A1 203质量含量彡 99%。
[0032]实施例1
[0033]—种复合保温炉衬，包括由内向外依次为耐火层和双层不锈钢金属壳体，耐火层通过锚固钉与双层不锈钢金属壳体固接；耐火层按质量百分比计，包括60%的氧化铝空心球，20%的电熔氧化铝微粉，4%的莫来石微粉，6%的P氧化铝微粉以及10%的结合剂。
[0034]实施例2
[0035]—种复合保温炉衬，包括由内向外依次为耐火层和双层不锈钢金属壳体，耐火层通过锚固钉与双层不锈钢金属壳体固接；耐火层按质量百分比计，包括70%的氧化铝空心球，15%的电熔氧化铝微粉，1 %的莫来石微粉，6%的P氧化铝微粉以及8%的结合剂。
[0036]实施例3
[0037]—种复合保温炉衬，包括由内向外依次为耐火层和双层不锈钢金属壳体，耐火层通过锚固钉与双层不锈钢金属壳体固接；耐火层按质量百分比计，包括80%的氧化铝