一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖及制造方法与流程

本发明涉及窑炉设计领域，具体涉及一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖及制造方法。

背景技术：

目前耐高温轻质材料是国内外学者研究的重中之重，近些年进展颇丰，但将之用于生产实践中仍然面临着价格昂贵、生产工艺繁琐等问题。

氧化铝空心球砖是一种新型的高温隔热材料，最高使用温度1800℃，制品机械强度高，为一般轻质制品的数倍，而体积密度仅为刚玉制品的二分之一，但保温性能表现一般，轻质黏土砖按照其性能特点一般使用在工业窑炉的隔热环节，可减少炉窑散热损失，节省能源消耗，并可减轻热工设备的质量。有时也用于不受高温熔融物料和侵蚀性气体所侵蚀的窑炉内衬，最高使用温度在1200~1500℃。但轻质黏土砖的机械强度、耐磨损性和抗渣侵蚀性较差，不宜于窑炉的承重结构和直接接触熔渣、炉料、熔融金属等部位。

本发明提出一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖及制造方法，有效结合两种不同材料的特性，在提高使用温度的基础上，同时提高材料的机械性能及抗热震稳定性。

技术实现要素：

本发明提供了一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖及制造方法，克服现有技术的不足，以氧化铝空心球、氧化铝粉、轻质熟料、可塑黏土和发泡剂为原料，经混炼、成型、干燥、烧成工序，得到一种箱式电阻炉复相梯度炉门。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖及制造方法，其特征在于以氧化铝空心球、氧化铝粉、轻质熟料、可塑黏土和发泡剂原料，通过混合、成型、干燥、烧成制备一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖，其工艺步骤具体如下：

（1）按重量百分比计，将50~70%氧化铝空心球、20~40%氧化铝粉和0.1~1%的发泡剂在搅拌机中预混5~10min，得预混物料一；按重量百分比计，将35~55%轻质熟料、35~55%可塑黏土和5~20%发泡剂在搅拌机中预混5~10min，得预混物料二；

所述氧化铝空心球是一种新型的高温隔热材料，它是用工业氧化铝在电炉中熔炼吹制而成的，晶型为a-al2o3微晶体，耐火度≥1850℃；

所述氧化铝粉中al2o3≥99.5%；

所述轻质熟料的主成分为al2o3的利用滚球法制备的蓬松球状骨料，经1100℃烧成；

所述可塑黏土是颗粒非常小的（<2µm）可塑的硅酸铝盐；

所述发泡剂是分析纯级十二烷基苯磺酸钠，纯度≥99%。

（2）将预混物料一与其质量1~10%的水混合，继续搅拌10~30min，得浇注料一；将预混物料二与其质量1~10%的水混合，继续搅拌10~30min，得浇注料二；

（3）以振动浇注的方式，将浇注料一浇注至模具容积的1/3~1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24~48小时后脱模，得复相梯度炉门砖坯体；

（4）将复相梯度炉门砖坯体于100~150℃干燥24~48小时，得干燥的复相梯度炉门砖坯体；

（5）将干燥的复相梯度炉门砖坯体高温烧成，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉门砖。

所述步骤（5）高温烧成制度为在800~1100℃保温1~3小时，继续升温至1200~1350℃再保温2~6小时。

氧化铝空心球、轻质熟料有利于颗粒之间的穿插、咬合和钉销作用，可提高结合强度，耐火骨料烧成后构成了材料的骨架，可以提高材料的热振稳定性、强度。氧化铝粉、可塑黏土有一定的流动性，可以起到填充材料空隙，提高材料的体积密度，改善施工性能；同时，细粉的活性较骨料颗粒强，能优先与材料中的添加剂反应，提高材料强度或者改善材料其它性能，发泡剂在经高温煅烧后留有孔洞，使制品蓬松透气。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：以氧化铝空心球、氧化铝粉、轻质熟料、可塑黏土和发泡剂为原料制定两种不同浇注料配方，将搅拌均匀的两种不同物料分层进行浇注，高温烧结后，可以得到一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖，在提高使用温度的基础上，复合材料的常温耐压强度提高1~10mpa、体积密度降低0.1~2g/cm^3、抗热震稳定性提高5~20次。

附图说明

图1是一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖的剖视图（①浇注料1、②浇注料2）。

具体实施方式

实施例1：

将65kg氧化铝空心球、34kg氧化铝粉和1kg的发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将45kg轻质熟料、45kg可塑黏土和10kg发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料二；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；以振动浇注的方式，将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得复相梯度炉门砖坯体；将复相梯度炉门砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉门砖坯体；将干燥的复相梯度炉门砖坯体于1000℃保温1小时，继续升温至1350℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉门砖。

按gb/t3997.2-1998测试样的常温耐压强度；按gb/t2997-2000测试样的体积密度；抗热震性试验是将试样直接放入1100℃炉膛内保温20min，取出放在常温循环水中保持3min后取出自然放置5min。上述过程重复直至试样断裂或出现大的掉块。本实例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖常温耐压强度为10mpa，体积密度1.41g/cm³，抗热震稳定性为52次。

实施例2：

将64.5kg氧化铝空心球、34kg氧化铝粉和1.5kg的发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将48kg轻质熟料、37kg可塑黏土和15kg发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料二年；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；以振动浇注的方式，将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得复相梯度炉门砖坯体；将复相梯度炉门砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉门砖坯体；将干燥的复相梯度炉门砖坯体于1000℃保温1小时，继续升温至1350℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉门砖。

按gb/t3997.2-1998测试样的常温耐压强度；按gb/t2997-2000测试样的体积密度；抗热震性试验是将试样直接放入1100℃炉膛内保温20min，取出放在常温循环水中保持3min后取出自然放置5min。上述过程重复直至试样断裂或出现大的掉块。本实例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖常温耐压强度为12mpa，体积密度1.52g/cm³，抗热震稳定性为55次。

实施例3：

将65kg氧化铝空心球、33.5kg氧化铝粉和1.5kg的发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将55kg轻质熟料、30kg可塑黏土和15kg发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料二；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；以振动浇注的方式，将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得复相梯度炉门砖坯体；将复相梯度炉门砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉门砖坯体；将干燥的复相梯度炉门砖坯体于1000℃保温1小时，继续升温至1350℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉门砖。

按gb/t3997.2-1998测试样的常温耐压强度；按gb/t2997-2000测试样的体积密度；抗热震性试验是将试样直接放入1100℃炉膛内保温20min，取出放在常温循环水中保持3min后取出自然放置5min。上述过程重复直至试样断裂或出现大的掉块。本实例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖常温耐压强度为11mpa，体积密度1.37g/cm³，抗热震稳定性为45次。

将上述实施例与以下两种传统砖型进行机械性能和高温性能对比，进一步证明复合砖型相对于两种传统砖型所体现出的优异性能，表明本发明方法对耐火行业发展有促进作用。

对比例1：

将130kg氧化铝空心球、68kg氧化铝粉和2kg的发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料；将预混物料与10kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料；以振动浇注的方式，将浇注料浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得炉门砖坯体；将炉门砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的炉门砖坯体；将干燥的炉门砖坯体于1000℃保温1小时，继续升温至1350℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到炉门砖。

按gb/t3997.2-1998测试样的常温耐压强度；按gb/t2997-2000测试样的体积密度；抗热震性试验是将试样直接放入1100℃炉膛内保温20min，取出放在常温循环水中保持3min后取出自然放置5min。上述过程重复直至试样断裂或出现大的掉块。本对比例制备的炉门砖常温耐压强度为9mpa，体积密度1.65g/cm³，抗热震稳定性为39次。

对比例2：

将90kg轻质熟料、90kg可塑黏土和20kg发泡剂在搅拌机中预混10min，得预混物料；将预混物料与10kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料；以振动浇注的方式，将浇注料浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得炉门砖坯体；将炉门砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的炉门砖坯体；将干燥的炉门砖坯体于1000℃保温1小时，继续升温至1350℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到炉门砖。

按gb/t3997.2-1998测试样的常温耐压强度；按gb/t2997-2000测试样的体积密度；抗热震性试验是将试样直接放入1100℃炉膛内保温20min，取出放在常温循环水中保持3min后取出自然放置5min。上述过程重复直至试样断裂或出现大的掉块。本对比例制备的炉门砖常温耐压强度为6mpa，体积密度1.18g/cm³，抗热震稳定性为20次。

从实施例1、实施例2、实施例3中可以看出，本发明制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖在各种原料的共同配合作用下，具有良好的韧性，能够承受较大的外力作用，受到碰撞时不易碎裂；同时将实施例1与对比例1和对比例2进行对比，发现电阻炉复相梯度炉门砖的各项指标都高于单一配方浇注料制备的炉门砖，可见，本发明制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖大大提高了耐火材料的适用范围，有利于对耐火材料的推广。