白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法
【专利摘要】本发明属于加热炉的生产方法【技术领域】，具体涉及一种白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法。本发明要解决的技术问题是现有的耐火材料加热炉使用寿命短维修频率高，耗能高，成本大，高温强度低，高温抗腐蚀能力差，炉体易发生断裂甚至爆炸倒塌等。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，包括以下步骤：根据炉体结构图使用白泡石砖制造出锻造加热炉，炉子成型进行烘炉，烘炉时所采用的升温速度为5～10℃/h，烘炉时的最终烘炉温度为1100℃～1400℃。本发明为制造蓄热式锻造加热炉提供了一种新方法。
【专利说明】白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于加热炉的生产方法【技术领域】，具体涉及一种白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法。
技术背景
[0002]汽车、通用机械、兵器、电子、能源、建筑、航空、航天领域的高速发展，在给制造业带来新机遇的同时也带来了更大的挑战。各种新型加工方法的不断涌现，满足了现代制造业对加工技术多样性的要求。与此同时，作为最原始，最传统的制造加工方法——锻造，凭借其优质、高产、低耗能、灵活等特点，依然备受人们的青睐。目前，由于生产锻造加热炉的技术不够成熟，受到所用材料的限制，锻造加热炉的使用寿命相对较短，保温养护效果难以满足生产需求，间接造成锻件精度偏低，成本偏高，制约了锻造技术的快速发展。
[0003]加热是锻造生产必不可少的工序，而加热炉是锻造生产的重要加工设备，享有锻造厂的“心脏”的美称。提高生产锻造加热炉的技术，是提高锻件质量的重要措施之一。国内外使用的加热炉主要可分为火焰加热炉和电加热炉两大类。根据所用燃料不同，火焰加热炉又可分为油炉、气炉和燃煤炉，气炉主要分天然气锻造加热炉和煤气加热炉两类等。天然气锻造加热炉凭借其资源丰富，成本低廉，环保节能等特点，一直以来备受各大锻造加工厂的青睐。传统方法制造锻造加热炉的过程为:根据加工需求设计出合理的锻造加热炉结构设计图，选材，工艺设计等。在上述制造过程中，除结构设计外，材料和工艺设计是制造具有良好保温养护性能和较长使用寿命的锻造加热炉的决定性因素。传统锻造加热炉都是采用普通材料，如用轻质砖或轻质浇注料加纤维制品，或是采用普通的耐火材料高铝砖等作为炉体的炉墙和炉顶的耐火层。但是用这些材料制造的炉子其砖体易断裂，极易造成墙体脱落、炉体坍塌，使用期间需要经常维修，寿命较短，一般为I年左右；再者，使用后的砖料重复利用率低，回收困难，能源利用率低，占用空间资源，极易造成环境污染；而且，这类加热炉在加热过程中存在受热不均匀，保温养护效果差等缺点，严重制约了锻件质量和生产效率的提闻。
[0004]成都市双流恒生锻造有限公司以前采用高铝耐火砖砌体作为炉体的炉墙和炉顶的耐火层，获得了很好的保温养护效果。但这类砖体在使用过程中极易断裂，易造成炉体坍塌，使用寿命较短，一般半年左右需要进行维修。后来，采用浇注料作为炉墙和炉顶的耐火层，使用过程中浇注料也会逐渐缓慢脱落，最后造成炉体坍塌，一般I年左右就需要维修。
[0005]随着加热炉制造技术的发展，越来越多的新型耐火材料被引用到锻造加热炉的生产制造过程中，以期获得更好的保温养护效果和较长的使用寿命。目前，锻造行业普遍看好的加热炉耐火材料白云石，认为其有很大的发展前景。白云石在耐压强度、热震稳定性、耐碱和抗熟料化学浸蚀等方面有优异表现，并且环境污染小。但是其防潮能力差，易与环境中的水分发生反应，对酸性渣抗腐蚀能力差，在正常工艺条件下，使用寿命仅I年左右。
[0006]株洲火炬工业炉有限责任公司的赵亮针对上述存在的问题，在选用磷酸盐耐火混凝土和镁铬砖系碱性耐火材料作为加热炉的内衬材料的基础上，通过改进锻件加热炉的炉型结构设计一采用双门室式加热炉来制造锻造加热炉。首先，他通过设计并采用双层炉顶结构延长换热器的使用寿命，缩短空炉升温时间，延缓炉顶耐火层剥离速度，降低了维修成本；再者，在炉衬部分他采用磷酸盐耐火混凝土现浇；排烟系统部分采用余热利用装置；并设置烟气调压阀，使炉内压力可控；炉底部分则设计成多点排烟。该设计方案虽然在一定程度上解决了炉顶耐火层脱落严重，受热不均匀，能源利用率低，环境污染严重等问题，但是利用该厂设计的方案制造的双门室式锻造加热炉会出现以下问题:其一，采用双门室式的设计方案，其炉体结构相对普通加热炉来说要复杂得多，制造相对困难，耗时耗力，成本偏高，经济实用性偏低；其二，采用的磷酸盐耐火混凝土现浇炉衬部分，该混泥土在施工前，必须要进行取样试配，以确定施工配合比，期间还必须进行困料和养护，困料时间一般大于16h，工艺相对复杂且制造周期较长；其三，该方法虽然在一定程度是解决了加热炉存在的一系列问题，炉子使用寿命的提高仍然不是很显著。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是现有的耐火材料加热炉使用寿命短维修频率高，耗能高成本大，高温强度低，高温抗腐蚀能力差，炉体易发生断裂甚至爆炸倒塌等。
[0008]本发明解决上述技术问题的方案是提供一种白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，包括以下步骤:在炉子成型后，用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉，炉子成型进行烘炉。
[0009]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述耐火层的厚度为220?350mmo
[0010]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述白泡石砖的化学组成为:SiO2 为 81 ?90wt%、Al203 为 5 ?13wt%、Fe203 为 0.2 ?0.7wt%、Ca0 为 0.1 ?0.6wt%、Mg0为0.1?0.5wt%、杂质为1.0?1.6wt%、烧失为2.0?4.5wt%。所述的烧失，也叫烧失量，是指在进行耐火材料的分析时，除主成分氧化物和副成分的含量外，通常还要测定其烧失量，即将在105?110°C烘干的原料在1000?1100°C灼烧后失去重量的百分比。
[0011]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述的烘炉是先采取小量供天然气点燃。
[0012]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述烘炉时的升温速度为5?10°C /h，烘炉时的最终烘炉温度为1100°C?1400°C。
[0013]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述的烘炉过程中需要保温养护4?6次。
[0014]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述烘炉过程中每次保温养护的时间是20?IOOh。
[0015]作为本发明的优选方案，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述烘炉的操作步骤为:以5°C /h?10°C /h的速度将炉体从室温升到110?150°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至260?300°C，再保温养护20?IOOh ;后又以5?IO0C /h的速度升温至600?640°C，保温养护20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升温至800?840°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至1100°C?1400°C，保温养护20?IOOh;烘炉完毕。[0016]本发明的有益效果在于:1、本发明所选用的白泡石相比于普通的耐火材料，具有优良的理化性能，如:(I)矿物相组成纯度高，含杂质(R2CHRO)量低，一般在2%以下；(2)耐火度高，几乎适用于所有的钢铁锻件；(3)组织结构致密度高，显气孔率低，耐磨抗蚀；(4)高温强度高，可防止液气流的进一步渗透；(5)具有层状的天然纹理，在生产时使纹理垂直于与受侵蚀面，能有效防止砖体剥落；(6)对玻璃液没有污染，不会形成条纹和结石等。2、本发明所采用的烘炉方案是根据新型耐火材料白泡石的特性而设计的。本发明采用由低温逐渐加热到高温的逐步升温的烘炉方案，其最大的优点在于，缓慢的升温过程能保证水分(水蒸气)从砌体的内部自然排出。这样不仅能有效提高砌筑体的强度，避免了由于升温过快，使砌体内的水分瞬间蒸发而造成气爆，导致炉体发生断裂，甚至爆炸倒塌等现象。3、本发明所采用的新型耐火材料白泡石砖结合烘炉方案，具有以下优点:(1)高温下烘炉时，白泡石砖中的石英和高岭石相互反应生成高强度的莫来石，增强了炉体的高温强度，有效抑制了炉内砌体开裂脱落的现象；(2)白泡石砖的工作表面在高温下还会生成一层致密釉质层，能有效的防止工作过程中液气流的进一步渗透，显著提高了炉子的气密性和保温养护效果；(3)成品率提高，锻件精度得到保证，经济效益明显。4、采用本发明提供的方法制造的蓄热式锻造加热炉，在使用过程中几乎不需要维修，使用寿命是原来的3?5倍，锻造成本显著降低。5、本发明提供的方法制造的加热炉在加热时采用的是天然气，有效利用了生活、生产中遗留下的排泄物与废弃物，不仅解决了现今排泄物、废弃物无处存放、处理困难的问题，实现了废弃物的重复二次利用，而且保护了环境，有效的节约了其他能源(如煤炭、电能等)，达到了节能环保的目的。
【具体实施方式】
[0017]白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，包括以下步骤:在炉子成型后，用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉，炉子成型进行烘炉；所述烘炉时的升温速度为5°C /h?10°C /h，烘炉时的最终烘炉温度为1100°C?1400°C ;所述的烘炉过程中需要保温养护4?6次；所述烘炉过程中每次保温养护的时间为20?100h。
[0018]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述耐火层的厚度为220?350mmo
[0019]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述白泡石砖的化学组成为:SiO2 为 81 ?90wt%、Al203 为 5 ?13wt%、Fe203 为 0.2 ?0.7wt%、Ca0 为 0.1 ?0.6wt%、Mg0为0.1?0.5wt%、杂质为1.0?1.6wt%、烧失为2.0?4.5wt%。
[0020]其中，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述的烘炉是先采取小量供天然气点燃。小量供天然气点燃有利于炉子缓慢升温，烘炉时间较长，这样做的目的是避免炉子快速升至120(TC以上而造成砖体开裂、剥落，甚至坍塌等现象。而且升温速度慢，保温养护时间长，有利于炉子内部气体和水分的排出，并生成有利于保温养护效果提高的层致密釉质层等等。
[0021]作为本发明的优选方案，上述白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法中，所述烘炉的操作步骤为:以5°C /h?10°C /h的速度将炉体从室温升到110?150°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至260?300°C，再保温养护20?IOOh ;后又以5?IO0C /h的速度升温至600?640°C，保温养护20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升温至800?840°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至1100°C?1400°C，保温养护20?IOOh;烘炉完毕。
[0022]较长的中间保温养护时间是为了保证炉子内部的水分和气体能够完全排除，避免了由于升温过快，砌体内的水分瞬间蒸发而造成气爆，导致炉体发生断裂，甚至爆炸倒塌等现象。而且长时间的中间保温养护能够保证炉体受热均匀，使整体炉子充分的受热，保证了较好的烘干效果。再者，中间保温养护，特别是高温下的中间保温养护有利于高温下的产物——高强度莫来石和致密釉质层的充分产生和均匀分布。
[0023]本发明以下实施例中，所采用的白泡石砖的规格为:350*350*700mm。
[0024]实施例1
[0025]首先，设计出蓄热式锻造加热炉的炉体结构，然后根据厂家的气源情况设计出相应的烘炉方案，根据需要准备及修整耐火材料白泡石砖，最后根据炉体结构图用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉。炉子成型后根据烘炉方案进行烘炉。烘炉方案为:以5°C /h的速度将炉体从室温升到120°C，保温养护60h ;再以5°C /h的速度升温至280°C，再保温养护60h ;后又以10°C /h的速度升温至600°C，保温养护40h ；以10°C /h的速度升温至800°C，保温养护20h ;再以10°C /h的速度升温至1150°C，保温养护40h;烘炉完毕。
[0026]实施例2
[0027]首先，设计出蓄热式锻造加热炉的炉体结构，然后根据厂家的气源情况设计出相应的烘炉方案，根据需要准备及修整耐火材料白泡石砖，最后根据炉体结构图用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉。炉子成型后根据烘炉方案进行烘炉。烘炉方案为:以10°C /h的速度将炉体从室温升到110°C，保温养护70h ;再以10°C /h的速度升温至300°C，再保温养护70h ;后又以15°C /h的速度升温至620°C，保温养护40h ；以15°C /h的速度升温至820°C，保温养护20h ;再以20°C /h的速度升温至1200°C，保温养护45h;烘炉完毕。
[0028]实施例3
[0029]首先，设计出蓄热式锻造加热炉的炉体结构，然后根据厂家的气源情况设计出相应的烘炉方案，根据需要准备及修整耐火材料白泡石砖，最后根据炉体结构图用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉。炉子成型后根据烘炉方案进行烘炉。烘炉方案为:以5°C /h的速度将炉体从室温升到130°C，保温养护80h ;再以5°C /h的速度升温至260°C，保温养护65h ;后又以10°C /h的速度升温至630°C，保温养护45h ；以IO0C /h的速度升温至830°C，保温养护20h ;再以10°C /h的速度升温至1300°C，保温养护50h ;烘炉完毕。
[0030]实施例4
[0031]本发明实施例制造的蓄热式锻造加热炉与传统的蓄热式锻造加热炉在O?1600°C使用过程中的性能对比结果见表I。
[0032]表I性能对比结果
[0033]
【权利要求】
1.白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，包括以下步骤:在炉子成型后，用白泡石砖作为炉体炉墙和炉顶的耐火层，制造出蓄热式锻造加热炉，炉子成型后进行烘炉。
2.根据权利要求1所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述耐火层的厚度为220?350mm。
3.根据权利要求1所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述白泡石砖的化学组成为:Si02为81?90wt%,Al2O3为5?13wt%、Fe203为0.2?0.7wt%、Ca0为 0.1 ?0.6wt%、MgO 为 0.1 ?0.5wt%、杂质为 1.0 ?1.6wt%、烧失为 2.0 ?4.5wt%。
4.根据权利要求1所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述烘炉时的升温速度为5?10°C /h，烘炉时的最终烘炉温度为1100°C?1400°C。
5.根据权利要求1所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述的烘炉过程中需要保温养护4?6次。
6.根据权利要求5所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述烘炉过程中每次保温养护的时间为20?100h。
7.根据权利要求1?6所述的白泡石制造蓄热式锻造加热炉的方法，其特征在于:所述烘炉的操作步骤为:以5?10°C /h的速度将炉体从室温升到110?150°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至260?300°C，再保温养护20?IOOh ;后又以5?10°C /h的速度升温至600?640°C，保温养护20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升温至800?840°C，保温养护20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升温至1100°C?1400°C，保温养护20?IOOh ;烘炉完毕。
【文档编号】F27D1/10GK103851916SQ201410049864
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】胡林, 李普, 晏爽, 任德俊 申请人:成都市双流恒生锻造有限公司