一种矿物棉熔池用加热管的制作方法

本发明涉及加热技术领域，尤其是涉及一种矿物棉熔池用加热管。

背景技术：

目前，岩棉生产中97％玄武岩融化炉为冲天炉，国内有3-5条矿棉生产线使用电弧炉，仅有1-2条进口电弧炉用于生产岩棉；冲天炉需要使用焦炭作为燃料加热，产生大量的废气废渣，已经不适应现代环保要求。矿物棉包含岩棉、矿棉、以及利用矿石类制作的棉、板等

利用电弧的热效应加热炉料进行熔炼是一种有效的炼钢方法。交流电通过3个石墨电极或者钼电极输入炉内，在电极下端与物料之间产生电弧，利用电弧的高温直接加热炉料，使炼钢过程得以进行。电弧炉用于制造岩棉加热融化矿石也是一种创新，根据国内仅有的1-2台进口岩棉电弧炉使用情况分析，岩棉电弧炉使用石墨电极，由于石墨在高温下很容易被氧化，需要在加热时加入氮气保护，石墨电极的吨棉消耗为200元以上，岩棉熔池的上部有两种设置，一种是有不锈钢管缠绕成的带有水循环的炉顶，另一种采用粉状矿石悬浮于溶体的上方形成的粉状炉盖；前一种不仅要消耗大量的循环水，循环水还要损失大量的热量造成热效率减低，成本提高；后一种采用粉末炉盖，需要不断向上层加入粉末、不断融化粉状路改的下层；使用电弧炉电极加热时，熔池温度较高，一般达到1800℃以上，因此，熔池耐火材料的寿命减低，熔池的使用寿命为3个月，维修岩棉熔池需要时间和成本，使得利用电弧炉生产岩棉的成本较高。

周森安等人采用电阻式加热和二级分散加料技术制造岩棉，已经中试成功出棉，也申报了专利，但是，设备成本价高。

根据有关耐火材料资料报道，致密氧化铬陶瓷材料对玄武岩溶液有一定的耐腐蚀作用。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决现有加热元件造成熔池成本高寿命短，从而使得利用电弧炉生产岩棉的成本较高的问题，提供一种矿物棉熔池用加热管。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种矿物棉熔池用加热管，包括一端开口一端封闭的陶瓷保护管和u形发热元件，u形发热元件穿设在陶瓷保护管内且u形发热元件的电源端自陶瓷保护管的开口端穿出，陶瓷保护管内腔靠近陶瓷保护管底部的一端上设置有变径段，变径段自远离向靠近陶瓷保护管底部方向的内径逐渐减小，陶瓷保护管内腔中还安装有加热元件固定陶瓷块，加热元件固定陶瓷块支撑在变径段上方，加热元件固定陶瓷块上设置有用于定位u形发热元件安装位置的定位孔，陶瓷保护管出口端外壁上设置有倒喇叭状的便于陶瓷保护管卡装在安装位置的支撑凸台，支撑凸台自远离至靠近陶瓷保护管出口端的外径逐渐增大，陶瓷保护管出口端外沿上还盖设有发热元件支撑盖，发热元件支撑盖靠近陶瓷保护管内腔的一端上形成凸起，凸起延伸至陶瓷保护管内腔中配合发热元件支撑盖形成凸字形结构，发热元件支撑盖上方支撑有耐高温纤维成型模块，耐高温纤维成型模块上压设有瓷托，瓷托、耐高温纤维成型模块和发热元件支撑盖上开设有依次贯穿三者的便于u形发热元件的电源端穿出的通孔，通过夹具将瓷托瓷托、耐高温纤维成型模块和发热元件支撑盖安装在一起。

所述的定位孔为矩形通孔，定位孔的中心线与陶瓷保护管内腔的中心线重合，定位孔的相互平行的两侧边上开设有卡槽，卡槽位于u形发热元件以矩形通孔中心线为转轴形成的转动轨迹上，通过转动发热元件将发热元件卡设在卡槽内以避免发热元件在安装使用过程中出现晃动。

所述的变径段长度为95-115mm，且变径段为圆锥形结构，变径段上方为圆柱形的等径段结构，且等径段的内径等于变径段的最大内径。

所述的陶瓷保护管壁厚为8-20mm，内径为60-150mm，长度为300-1200mm。

所述的发热元件支撑盖为圆台状结构，其总长度为30-80mm，凸起段长度为20-50mm

所述的加热元件固定陶瓷块厚度为5-15mm，加热元件固定陶瓷块采用二硼化锆复合陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铬陶瓷中的任意一种制成。

所述的耐高温纤维成型模块为氧化锆纤维块、氧化铝纤维块。

所述的u形发热元件采用二硼化锆复合陶瓷发热体、二硅化钼发热元件、硅碳棒发热元件中的至少一种。

所述的陶瓷保护管采用致密氧化铬材料、复合致密氧化铬材料、铬酸镧复合陶瓷材料、铬酸锶镧复合陶瓷材料、氧化铬和氧化镧的复合材料中的至少一种，采用等静压方法制作陶瓷保护管毛坯，陶瓷保护管毛坯再经过高温烧结成型制得陶瓷保护管。本发明的有益效果是：本发明采用的加热管结构比较简单，使用的陶瓷保护管可以适用于1800℃以上的环境温度，因此可以将本装置直接插入玄武岩熔液内或者玄武岩、白云石、矿渣的混合液或者以玄武岩为主要成份的混合物液体中直接加热液体，采用直接加热形式可以减少热传导的时间，从而提高了加热效率，缩短了加热时间，同时在陶瓷保护管受热后，陶瓷保护管表面的温度较高，距离陶瓷保护管远的地方温度较低，受热的液体密度减小，由于浮力作用受热的液体会不断向上运动，受热液体不断地运动上升到液面表面，从而对加热液体起到一定的搅拌作用，进一步的缩短了加热时间。

同时本发明中在陶瓷管内部安装有加热元件固定陶瓷块，通过加热元件固定陶瓷块开设的定位孔保证u形发热元件的安装在中心位置，通过卡槽限定了u形发热元件安装后不会出现晃动。

本发明中在支撑凸台在安装该加热装置时可以卡在反应池的安装孔中，便于加热元件的拆卸更换，同时通过耐高温纤维成型模块将反应池的安装孔密封保证反应池的正常工作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中陶瓷保护管的结构示意图。

图3为本发明中加热元件固定陶瓷块的剖视图。

图4为本发明在反应池中安装状态示意图。

图5为本发明中图4中a处的局部放大示意图。

图示标记：1、瓷托；2、耐高温纤维成型模块；3、发热元件支撑盖；4、u形发热元件；5、陶瓷保护管；501、支撑凸台；502、等径段；503、陶瓷保护管外壁；504、变径段；6、加热元件固定陶瓷块；601、定位孔；602、加热元件固定陶瓷块本体；603、卡槽；7、安装孔；701、安装孔等径段，702、安装孔变径段；8、反应池；9、液体；。

具体实施方式

图中所示，具体实施方式如下：

一种矿物棉熔池用加热管，包括一端开口一端封闭的陶瓷保护管5和u形发热元件4，u形发热元件4穿设在陶瓷保护管5内且u形发热元件4的电源端自陶瓷保护管5的开口端穿出，陶瓷保护管5内腔靠近陶瓷保护管5底部的一端上设置有变径段504，变径段504自远离向靠近陶瓷保护管底部方向的内径逐渐减小，所述的变径段长度为110mm，且变径段504为圆锥形结构，变径段504上方为圆柱形的等径段502结构，且等径段502的内径等于变径段504的最大内径，陶瓷保护管外壁503可以采用圆柱体结构或者长方体结构中的任意一种也可以采用其他常用结构不做具体限定保证均匀散热即可，陶瓷保护管5内腔中还安装有加热元件固定陶瓷块6，加热元件固定陶瓷块6支撑在变径段504上方，加热元件固定陶瓷块6上设置有用于定位u形发热元件安装位置的定位孔601，定位孔601为矩形通孔，定位孔的中心线与陶瓷保护管内腔的中心线重合，定位孔的相互平行的两侧边上开设有卡槽603，卡槽603位于u形发热元件以矩形通孔中心线为转轴形成的转动轨迹上，通过转动发热元件将发热元件卡设在卡槽603内以避免发热元件在安装使用过程中出现晃动，陶瓷保护管出口端外壁上设置有倒喇叭状的便于陶瓷保护管卡装在安装位置的支撑凸台501，支撑凸台501自远离至靠近陶瓷保护管出口端的外径逐渐增大，陶瓷保护管出口端外沿上还盖设有发热元件支撑盖3，发热元件支撑盖3靠近陶瓷保护管内腔的一端上形成凸起，凸起延伸至陶瓷保护管内腔中配合发热元件支撑盖形成凸字形结构，发热元件支撑盖上方支撑有耐高温纤维成型模块2，耐高温纤维成型模块上压设有瓷托1，瓷托1、耐高温纤维成型模块2和发热元件支撑盖3上开设有依次贯穿三者的便于u形发热元件的电源端穿出的通孔。

如图1所示的加热管，首先采用致密氧化铬材料、复合致密氧化铬材料、铬酸镧复合陶瓷材料、铬酸锶镧复合陶瓷材料、氧化铬和氧化镧的复合材料中的至少一种，采用等静压方法制作陶瓷保护管毛坯，陶瓷保护管毛坯再经过高温烧结成型制得陶瓷保护管5，然后在陶瓷保护管中安装加热元件固定陶瓷块6，然后将u形发热元件安装进入加热元件固定陶瓷块6中，并随后转动一圈将其卡入卡槽603中固定，随后依次将发热元件支撑盖3、耐高温纤维成型模块2和瓷托1依次安装在陶瓷保护管上并保证u形发热元件穿出，然后将安装后的加热管安装图4所示结构插入反应池中的液体9中，在反应池8上开设有安装孔7，安装孔7包括靠近反应池内腔的安装孔变径段702和安装孔等径段701，安装孔变径段702与支撑凸台相互配合将加热管卡装在安装孔内，安装孔等径段701与耐高温纤维成型模块配合形成密封。

所述的陶瓷保护管壁厚为8-20mm，内径为60-150mm，长度为300-1200mm。

所述的发热元件支撑盖为圆台状结构，其总长度为30-80mm，凸起段长度为20-50mm

所述的加热元件固定陶瓷块厚度为5-15mm，加热元件固定陶瓷块本体602采用圆柱体结构，且外径等于陶瓷保护管5，加热元件固定陶瓷块采用二硼化锆复合陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、氧化铬陶瓷中的任意一种制成。

所述的耐高温纤维成型模块为氧化锆纤维块、氧化铝纤维块。

所述的u形发热元件采用二硼化锆复合陶瓷发热体、二硅化钼发热元件、硅碳棒发热元件中的至少一种。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。