专利名称：一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件的制作方法
技术领域：
一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件技术领域[0001]本实用新型涉及水泥窑机械设备领域，尤其涉及一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件。
背景技术：
[0002]水泥回转窑喷煤咀是该水泥窑寿命最短的部位之一。喷煤咀头部的耐火材料外壳除受到窑内火焰的直接辐射外，还要受到窑内高温气流的冲刷，高温气流携带熟料细颗粒侵蚀和磨损，以及来自内部的强大膨胀拉力作用。因工况十分恶劣，损坏速度很快，常常因喷煤咀表面的耐火材料开裂、剥落和受侵蚀后损坏而影响水泥窑的生产。[0003]目前，水泥窑喷煤咀采用不定形耐火材料包裹钢质内芯的结构。一方面，钢的热膨胀系数为14-16X10 - 6/°C、耐火材料的热膨胀系数为6-8X10 — 6/°C，钢质内芯对耐火材料外壳呈膨胀状态。这样钢质内芯的鼓胀就会引起耐火材料外壳开裂和剥落。另一方面，喷煤咀外壳为硅铝质耐火材料，水泥熟料为钙硅铁系材料，飞起水泥熟料细粒子将和耐火材料反应，形成低熔物相，使耐火材料能够粘结熟料细粒，形成结痂。随着结痂的发展，不管是结痂自行垮落，还是被人工捅落，都会撕裂一部分耐火材料，从而造成外壳衬料的损失和缩短喷煤咀的寿命。实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提出一种水泥窑喷煤咀防热瓦，能够减小钢质内芯的热应力对防热瓦的影响，以及水泥熟料对对防热瓦的损坏，达到延长水泥窑喷煤咀防热瓦的使用寿命的目的。[0005]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种水泥窑喷煤咀防热瓦，包括第一防热瓦单元、第二防热瓦单元和第三防热瓦单元，所述三块防热瓦单元的横截面均为圆弧形；[0007]每个防热瓦单元上均具有至少两个定间距的安装孔，所述安装孔包括安装孔上孔和安装孔下孔，所述安装孔上孔的直径大于安装孔下孔的直径；[0008]所述三块防热瓦单元均由塞隆陶瓷制成。[0009]作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述第一、第二和第三防热瓦单元所对应的圆心角均为120°。[0010]作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述第一、第二和第三防热瓦单元的两端均设有相互配合的阶梯状的咬合部。[0011]作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述第一防热瓦单元的两端的咬合部均为防热瓦的内缘向防热瓦的外缘方向凹陷形成的内缘凹弧；所述第二防热瓦单元的咬合部均为防热瓦的外缘向防热瓦的内缘方向凹陷形成的外缘凹弧；所述第三防热瓦单元一端具有内缘凹弧，其另一端具有外缘凹弧。[0012]作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述内缘凹弧和所述外缘凹弧的形状相同。作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述内缘凹弧的的内径与所述防热瓦的内径相同，所述内缘凹弧的外径与所述防热瓦的内径和外径的平均值相同；所述外缘凹弧的内径与所述防热瓦的内径和外径的平均值相同，所述外缘凹弧的外径与所述防热瓦的外径相同。作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述塞隆陶瓷主要组成元素是硅、铝、氧、和氮，为氮化硅Si3N4和氧化铝A1203的固溶体，基本结构单元是(S1、Al) (O,N)四面体。一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件，包括喷煤咀钢芯、螺钉、陶瓷垫片和相互拼接并包裹在所述喷煤咀钢芯外部的三块防热瓦单元，该三块放热瓦单元为第一防热瓦单元、第二防热瓦单元和第三防热瓦单元，所述三块防热瓦单元的横截面均为圆弧形；每个防热瓦单元上均具有至少两个定间距的安装孔，所述安装孔包括安装孔上孔和安装孔下孔，所述安装孔上孔的直径大于安装孔下孔的直径；所述三块防热瓦单元均由塞隆陶瓷制成；所述三块防热瓦单元均通过穿过安装孔的螺钉固定在喷煤咀的钢芯上，所述螺钉的螺帽和所述防热瓦单元之间设置有所述陶瓷垫片；作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述螺钉的螺帽和所述陶瓷垫片的直径小于安装孔上孔的孔径，所述螺钉的螺杆小于所述安装孔下孔的孔径。作为上述水泥窑喷煤咀防热瓦的一个优选方案，所述安装孔暴露在水泥窑中的一端填充有不定形耐火材料。本实用新型的有益效果为本实用新型提供了一种水泥窑喷煤咀防热瓦，通过采用三块形状相同的圆弧状结构防热瓦单元组合使用和在螺钉和防热瓦之间预留了膨胀间隙，有效的防止了喷煤咀钢芯受热膨胀产生的内应力对喷煤咀的防热瓦的影响，防热瓦采用了塞隆陶瓷材料防止了防热瓦容易受到水泥熟料粒子的影响防热瓦受到的破坏的问题，有效的延长了防热瓦的使用寿命。
图1是本实用新型具体实施方式
I提供的水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件的结构示意图。图2是本实用新型具体实施方式
I提供的水泥窑喷煤咀防热瓦的防热瓦安装在喷煤咀钢芯上的示意图。图3是本实用新型具体实施方式
I提供的水泥窑喷煤咀防热瓦的螺钉和陶瓷垫片组合图。图4是本实用新型具体实施方式
I提供的图2中安装孔A-A向的剖视图。图5是本实用新型具体实施方式
I提供的水泥窑喷煤咀防热瓦的螺钉、陶瓷垫片和安装孔的组装图。其中1 :防热瓦；2 :喷煤咀钢芯；3 :螺钉；4 :陶瓷垫片；5 :不定形耐火材料；11 第一防热瓦单元；12 :第二防热瓦单元；13 :第三防热瓦单元；31 :螺帽；32 :螺杆；131 :安装孔；132 :内缘凹弧；133 :外缘凹弧；1311 :安装孔上孔；1312 :安装孔下孔。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。[0026]图1是本实用新型具体实施方式
I提供的水泥窑喷煤咀防热瓦的结构示意图。其 所示，防热瓦I包括第一防热瓦单元11、第二防热瓦单元12和第三防热瓦单元13，三块防 热瓦的横截面均为圆弧形，三个防热瓦单元对应的圆心角均为120°每个防热瓦单元上均 具有至少两个定间距的安装孔131，安装孔131包括安装孔上孔1311和安装孔下孔1312， 安装孔上孔1311的直径大于安装孔下孔1312的直径，；第一防热瓦单元11、第二防热瓦 单元12和第三防热瓦单元13的两端均设置有相互配合的阶梯形的咬合部，具体的为第一 防热瓦单元11的两端的咬合部均为防热瓦的内缘向防热瓦的外缘方向凹陷形成的内缘凹 弧，第二防热瓦单元12的两端的咬合部均为防热瓦的外缘向防热瓦的内缘方向凹陷形成 的外缘凹陷，第三防热单元的一端为防热瓦的内缘向防热瓦的外缘方向凹陷形成的内缘凹 弧，另一端为防热瓦的外缘向防热瓦的内缘方向凹陷形成的外缘凹弧，本实用新型中内缘 凹弧和外缘凹弧形状相同，三块防热瓦的内缘凹弧和外缘凹弧的均为相同的形状，在本实 用新型中以第三防热瓦单元13为例进行具体说明，如图2所示第三防热瓦单元13的咬合 部一端具有外缘凹弧132，另一端具有内缘凹弧133，内缘凹弧132和外缘凹弧133的形状 相同，在本实施例中内缘凹弧的内径与防热瓦的内径相同，其外径与防热瓦的内径和外径 的平均值相同，外缘凹弧的内径与防热瓦的内径和外径的平均值相同，其外径和防热瓦的 外径相同；三块防热瓦相互配合时通过内缘凹弧和外缘凹弧形成的阶梯槽相互咬合。[0027]一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件包括喷煤咀钢芯2、螺钉3、陶瓷垫片4和相互 拼接并包裹在所述喷煤咀钢芯2外部的三块防热瓦单元1，每个防热瓦单元上均具有至少 两个定间距的安装孔131，安装孔131包括安装孔上孔1311和安装孔下孔1312，安装孔上 孔1311的直径大于安装孔下孔1312的直径，三块防热瓦单元均通过穿过安装孔131的螺 钉3固定在喷煤咀的钢芯上，螺钉3的螺帽31和防热瓦之间设置有陶瓷垫片4，螺钉3的 螺帽31和陶瓷垫片4的直径小于安装孔131的安装孔上孔1311的直径，其螺杆32小于安 装孔下孔1312的直径，此种结构可以使螺钉3和陶瓷垫片4与防热瓦之间形成膨胀间隙避 免，各部件由于受热膨胀系数不同产生的胀裂现象，安装好螺钉3后安装孔暴露在水泥窑 中的一端填充有不定形耐火材料5。[0028]在本实用新型中安装孔131的数量为两个，螺钉3穿过安装孔131把防热瓦固定 在喷煤咀钢芯2上；如图3所示螺钉3包括螺帽31和螺杆32，安装时螺钉3和防热瓦之间 有陶瓷垫片4。如图4所示安装孔131包括安装孔上孔1311和安装孔下孔1312，安装孔上 孔1311的直径大于安装孔下孔1312的直径。图5为图2的A-A向的剖视图，其所示，螺钉 3和安装孔131相配的示意图，螺杆32先穿过陶瓷垫片4再穿入安装孔131的安装孔下孔 1312，安装好螺钉3之后在用不定形耐火材料5堵住安装孔131，防止螺钉帽31裸露在水 泥窑中被烧毁，防止出现因为各部件之间受热膨胀系数不同产生胀裂的现象。[0029]假定防热瓦的外径部位温度为1300°C，内径部位温度为400°C，防热瓦各部件的 取值范围为防热瓦的长度为30(T600mm，其上设置有间距为15(T300mm的安装孔；螺钉 使用310或330耐热钢，螺杆的直径为8 30mm高度为6(T70mm，其中埋入钢芯部分的为 5 10mm，埋入防热瓦中的长度为50 65臟；螺帽的直径为4(Tl00mm、高度为8 20mm ;陶瓷 垫片的外径为40 100mm、内径为9 31mm、高度为5 IOmm ;安装孔的安装孔下孔的孔径为9 31mm，安装孔下孔的高度为l(T57mm，安装孔上孔的孔径为6(Tl20mm、其高度为8 55臟。以上设计有利于减少防热瓦和喷煤咀钢芯的热应力，延长防热瓦的使用寿命。在喷煤咀位于不同的工作状态下对喷煤咀及其组件的一些具体设计要求1、冷态，螺钉对防热瓦的平均压强小于200MPa，螺钉不会损坏耐火材料；2、热态，螺帽的设计温度为85(Γ1100 ，使螺钉帽处于耐热钢允许的工作温度范围之内；3、受热后，喷煤咀耐火材料外层温度1300°C，螺钉帽处温度1100°C，耐火材料内层温度400 C ；4、受热后，喷煤咀防热瓦外层最大膨胀3mm，螺钉帽处膨胀2mm，耐火材料内层膨胀1_，安装时在螺钉和防热瓦之间预留膨胀间隙，防热瓦和螺钉不会产生强烈接触作用，损坏耐火材料；5、安装螺钉后，用不定形耐火材料堵塞螺钉孔，防止螺钉帽裸露在窑气中而被烧损。可以根据实际情况选择喷煤咀各组件的具体数值，按照上述数值设计的喷煤咀各组件可以有效的减少各部件由于热应力的存在受到的影响。防热瓦由赛隆陶瓷制成，赛隆陶瓷的主要组成元素是硅、铝、氧、和氮，为氮化硅Si3N4和氧化铝Al2O3的固溶体，基本结构单元是(S1、Al) (O、N)四面体。赛隆陶瓷具有很高的硬度和耐磨性，良好的化学稳定性、抗热震性和以及优异高温抗氧化性。采用赛隆作防热瓦，有利于防止热震损坏，有利于减少水泥熟料细粒子的侵蚀和粘附，从而有利于提闻喷煤咀的寿命。以下为提供的不通的实施方式对本实用新型进行近一步的限定实施例1，实用塞隆陶瓷制成的防热瓦单元，防热瓦单元的长度为300mm，在防热瓦单元上以间距为150mm设置有两个安装孔，安装孔下部孔径为9mm，上部孔径为60mm，下孔的高度为IOmm上孔的高度为8mm，通过螺钉把防热瓦安装在喷煤咀钢芯上，螺钉和防热瓦之间设置有陶瓷垫片，螺钉的材质为310耐热钢，螺杆的直径为8mm，螺杆的高度为60mm，埋入钢芯的长度为5mm，埋入防热瓦的长度为50mm，螺帽的直径为40mm、高度为8mm，陶瓷垫片的外径为40mm、内径为9mm和厚度为5mm。螺帽的直径和陶瓷垫片外径均小于安装孔上孔的孔径，螺杆的的直径小于安装孔下孔的孔径，此种设计可以再螺钉和防热瓦之间预留安装间隙，减少热应力对各个部件的影响。实施例2，实用塞隆陶瓷制成的防热瓦单元，防热瓦单元的长度为400mm，在防热瓦单元上以间距为200mm设置有两个安装孔，安装孔下部孔径为12mm，上部孔径为62mm，下孔的高度为45mm上孔的高度为45mm，通过螺钉把防热瓦安装在喷煤咀钢芯上，螺钉和防热瓦之间设置有陶瓷垫片，螺钉的材质为310耐热钢，螺杆的直径为10mm，螺杆的高度为65mm,埋入钢芯的长度为6mm,埋入防热瓦的长度为59mm,螺帽的直径为42mm、高度为IOmm,陶瓷垫片的外径为52mm、内径为12mm和厚度为5mm。螺帽的直径和陶瓷垫片外径均小于安装孔上孔的孔径，螺杆的的直径小于安装孔下孔的孔径，此种设计可以再螺钉和防热瓦之间预留安装间隙，减少热应力对各个部件的影响。实施例3，实用塞隆陶瓷制成的防热瓦单元，防热瓦单元的长度为600mm，在防热瓦单元上以间距为300mm设置有两个安装孔，安装孔下部孔径为57mm，上部孔径为120mm，下孔的高度为57mm上孔的高度为55mm，通过螺钉把防热瓦安装在喷煤咀钢芯上，螺钉和 防热瓦之间设置有陶瓷垫片，螺钉的材质为310耐热钢，螺杆的直径为30mm，螺杆的高度 为70mm,埋入钢芯的长度为IOmm,埋入防热瓦的长度为60mm,螺帽的直径为100mm、高度为 20mm，陶瓷垫片的外径为100mm、内径为31mm和厚度为20mm。螺帽的直径和陶瓷垫片外径 均小于安装孔上孔的孔径，螺杆的的直径小于安装孔下孔的孔径，此种设计可以再螺钉和 防热瓦之间预留安装间隙，减少热应力对各个部件的影响。[0041]本实用新型通过使用塞隆陶瓷制造防热瓦，避免了防热瓦容易受到水泥熟料粒子 的影响导致防热瓦受到的破坏的问题，有效的延长了防热瓦的使用寿命。通过采用三块形 状相同的圆弧状结构防热瓦单元组合使用和在螺钉和防热瓦之间预留了膨胀间隙有效的 防止了喷煤咀钢芯受热膨胀产生的内应力对喷煤咀的防热瓦的影响。[0042]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实 用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释， 本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式
， 这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述防热瓦包括第一防热瓦单元、第二防热瓦单元和第三防热瓦单元，三块所述防热瓦单元的横截面均为圆弧形； 每个防热瓦单元上均具有至少两个定间距的安装孔，所述安装孔包括安装孔上孔和安装孔下孔，所述安装孔上孔的直径大于安装孔下孔的直径。
2.根据权利要求1所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述第一、第二和第三防热瓦单元所对应的圆心角均为120°。
3.根据权利要求2所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述第一、第二和第三防热瓦单元的两端均设有相互配合的阶梯状的咬合部。
4.根据权利要求3所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述第一防热瓦单元的两端的咬合部均为防热瓦的内缘向防热瓦的外缘方向凹陷形成的内缘凹弧；所述第二防热瓦单元的咬合部均为防热瓦的外缘向防热瓦的内缘方向凹陷形成的外缘凹弧；所述第三防热瓦单元一端具有内缘凹弧，其另一端具有外缘凹弧。
5.根据权利要求4所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述内缘凹弧和所述外缘凹弧的形状相同。
6.根据权利要求4所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述内缘凹弧的的内径与所述防热瓦的内径相同，所述内缘凹弧的外径与所述防热瓦的内径和外径的平均值相同；所述外缘凹弧的内径与所述防热瓦的内径和外径的平均值相同，所述外缘凹弧的外径与所述防热瓦的外径相同。
7.根据权利要求1所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述三块防热瓦单元均由塞隆陶瓷制成。
8.—种水泥窑喷煤咀防热瓦组件，其特征在于，包括由三块防热瓦单元所构成的权利要求I所述的防热瓦、以及喷煤咀钢芯、螺钉和陶瓷垫片；三块防热瓦单元相互拼接并包裹在所述喷煤咀钢芯的外部，并且所述三块防热瓦单元均通过穿过安装孔的螺钉固定在喷煤咀的钢芯上；所述螺钉的螺帽和所述防热瓦单元之间设置有所述陶瓷垫片。
9.根据权利要求8所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述螺钉的螺帽和所述陶瓷垫片的直径小于安装孔上孔的孔径，所述螺钉的螺杆小于所述安装孔下孔的孔径，形成螺钉与防热瓦之间的膨胀缝。
10.根据权利要求8所述的水泥窑喷煤咀防热瓦，其特征在于，所述安装孔暴露在水泥窑中的一端填充有不定形耐火材料。
专利摘要本实用新型公开了一种水泥窑喷煤咀防热瓦及其组件，包括第一防热瓦单元、第二防热瓦单元和第三防热瓦单元，所述三块防热瓦单元的横截面均为圆弧形，所述三块防热瓦相互拼接并包裹在喷煤咀钢芯的外部；每个防热瓦单元上均具有至少两个定间距的安装孔；所述三块防热瓦单元均通过穿过安装孔的螺钉固定在喷煤咀的钢芯上；所述三块防热瓦单元均由塞隆陶瓷制成。使用塞隆陶瓷制造防热瓦，避免了防热瓦容易受到水泥熟料粒子的影响导致防热瓦受到的破坏的问题，通过采用三块形状相同的圆弧状结构防热瓦单元组合使用和在螺钉和防热瓦之间预留了膨胀间隙有效的防止了喷煤咀钢芯受热膨胀产生的内应力对喷煤咀的防热瓦的影响。
文档编号F23K3/00GK202835413SQ20122017885
公开日2013年3月27日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者张金龙, 李存弼, 王杰曾, 周健, 董舜杰 申请人:安徽瑞泰新材料科技有限公司