專利名稱：熔鑄α-β氧化鋁筒形磚及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火材料范疇，涉及熔鑄α-β氧化鋁筒形磚及生產(chǎn)方法，產(chǎn)品主要 用于砌筑現(xiàn)代玻璃熔窯蓄熱室。
背景技術(shù)：
目前，玻璃熔窯蓄熱室普遍采用以燒結(jié)鎂磚、鎂鉻磚和低氣孔粘土磚多層砌筑的 西門子式或編籃式格子體，近年來逐漸出現(xiàn)以燒結(jié)鎂質(zhì)筒形磚、熔鑄AZS (鋯剛玉)異型磚 多層砌筑的筒子形格子體。利用筒形磚取代原條形磚，格子體呈煙 式不易堵塞，筒形格子 磚總體上保留了原條形磚的理化性能，并且砌筑方便，磚體上下對齊基本無自由懸掛部分， 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用壽命較長，從而日益受到重視。相比條形磚編藍式格子體，筒子形格子體造 價約高15 %，卻比十字形磚格子體低80-150 %，而且在節(jié)能上，筒子形格子體與十字形磚 格子體相差不大，條形磚編藍式格子體熱耗每年增加1-2%，筒子形格子體熱耗每年增加約 0. 5%，由于“老化”減緩而節(jié)約大量能源。但燒結(jié)條形磚和燒結(jié)筒形磚自身的結(jié)構(gòu)、性能決 定其熱容量較低，導(dǎo)熱系數(shù)不高，致使格子體熱回收率低，達到同樣傳熱效果的單位體積重 量大，抗堿、抗飛料侵蝕性能差，抗高溫、抗熱震和抗老化性能較差。同樣厚度(40mm)的格子磚因制品材質(zhì)不同，其熱交換量差別很大，熔鑄AZS(鋯剛 玉)磚的熱交換量分別大于鎂磚、硅磚和粘土磚，而熔鑄α-β氧化鋁磚的熱容量及熱交換 量又大于熔鑄AZS (鋯剛玉)磚。熔鑄α-β氧化鋁制品中α-Al2O3相在高溫下熱穩(wěn)定性 好，β-Al2O3相含Na2O成份，對高溫堿蒸汽是飽和的。因而，采用熔鑄α-β氧化鋁磚砌筑 玻璃熔窯蓄熱室，將是玻璃工業(yè)的一大進步，對提高蓄熱室效能、壽命和玻璃熔窯的生產(chǎn)率 會產(chǎn)生重大影響。但是，由于熔鑄α-β氧化鋁制品中α-Al2O3熱膨脹系數(shù)大，料液結(jié)晶溫度范圍 窄，制品本身玻璃相含量少，加上筒形磚形狀復(fù)雜，鑄件存在著較大的內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)力和幾何 溫差應(yīng)力，如果沿用熔鑄α-β氧化鋁普通磚的常規(guī)工藝，產(chǎn)品內(nèi)部將不能形成分散均勻 的微孔，既不能適應(yīng)蓄熱室溫度周期變化的使用條件，又導(dǎo)致產(chǎn)品開裂等質(zhì)量缺陷也不可 避免，成品率低，無法組織工業(yè)化規(guī)模的生產(chǎn)。因而，截至目前尚無工業(yè)規(guī)模的批量熔鑄 α-β氧化鋁筒形磚應(yīng)市。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，為玻璃工業(yè)提供急需的優(yōu)質(zhì)熔鑄 α 氧化鋁筒形磚及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明具有雜質(zhì)含量少，內(nèi)部為均勻的微孔狀結(jié)構(gòu)，耐 壓強度高，抗侵蝕性能和熱穩(wěn)定性好，抗高溫和抗老化性能強的特點。本發(fā)明采用技術(shù)方案是研制一種熔鑄α 氧化鋁筒形磚，其特征在于所述的 筒形磚呈中空的筒壁四角內(nèi)、外端均倒角的筒狀結(jié)構(gòu)，在其四個筒壁上端或下端的中間部 分別開有位置對應(yīng)的凸起或凹槽，凸起高度與凹槽深度的尺寸比是1 5，砌筑施工時，凸 起與凹槽相扣，仍留有一定空隙，既使蓄熱室格子體牢固，單位體積重量減輕，又使得氣流橫向流通，增大換熱面積與效率。研制一種熔鑄α 氧化鋁筒形磚的生產(chǎn)方法，包括配料、熔融、澆鑄成型、退火 和冷加工工序，其特征在于配合料中含有10 30%的回收熔鑄α-β氧化鋁熟料，余量為 與熟料同材質(zhì)的熔鑄α-β氧化鋁磚配方生料，采取從中空電極上部通氮氣的技術(shù)措施， 利用低壓大電流熔化工藝在三相電弧爐中熔融配合料，澆鑄成型時的澆鑄溫度為1900 2000°C，澆鑄速度180 200kg/min，冷卻退火的降溫速度0. 053 0. 060°C /kg *h，鑄型采 用鎂砂或本體熟料制作整體砂型。上述的配料工序中，配合料配方中含有10 30%的回收熔鑄α -β氧化鋁熟料， 熟料組成為Al2O3彡93. 5%,Na2O ( 4. 0%, Si02+Ca0+Mg0 ( 2. 5%，余量為與回收熟料同材 質(zhì)的熔鑄α-β氧化鋁磚配方生料，即工業(yè)氧化鋁66. 5 85.5%，添加劑精石英砂0.7 0. 95%，碳酸鈉 2. 6 3. 4%。上述的熔融工序中應(yīng)用中空電極，并從其上部通入氮氣，采取低壓大電流熔化工 藝在三相電弧爐中對配合料進行熔融，電弧爐的熔化電壓180 280V，熔化電流4000 9000Α，從中空電極持續(xù)導(dǎo)通的氮氣壓力為0. 3 0. 8mpa。本工藝優(yōu)于現(xiàn)有普通熔鑄α-β氧化鋁產(chǎn)品的熔化工藝。由于改變爐內(nèi)氣氛條 件，使電弧爐處于弱氧化狀態(tài)，相對減少電極消耗和滲碳污染，增強電弧功率和熔化效率， 顯著降低能耗和提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。上述的澆鑄成型工序中熔液的澆鑄溫度為1900 2000°C，澆鑄速度180 200kg/min。上述的本體熟料或鎂砂整體砂型中，其重量比例為型砂水玻璃=90 100 6 10，其中水玻璃的模數(shù)3. 2 3. 3。型砂指鎂砂或熔鑄α - β氧化鋁本體熟料，整體砂型優(yōu)于現(xiàn)有的砂模板拼裝模工 藝。上述的退火工序中采用硅鋁空心球作保溫介質(zhì)；上述的退火工序的降溫速度0. 053 0. 0600C /kg · h。本工藝優(yōu)于硅藻土、氧化鋁、膨脹蛭石、石英砂等作為制品保溫介質(zhì)的退火方式， 使制品的溫差應(yīng)力大大降低，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時減少退火工序粉塵污染，改善工作環(huán)境。上述的冷加工工序中采用金剛石研磨、切割機床加工制品。采用本發(fā)明工藝制造的熔鑄α 氧化鋁筒形磚產(chǎn)品，側(cè)壁厚度小，單位體積受 熱面積大、重量小，熱回收率高，抗侵蝕和抗熱震性能好，熱傳導(dǎo)、熱容量高，抗高溫和抗變 質(zhì)性能均強。


附圖是本發(fā)明所述的熔鑄α 氧化鋁筒形磚結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1配料原料組成中含有15%的回收熟料，余量為與熟料同材質(zhì)的熔鑄α-β氧化 鋁磚配方生料，即工業(yè)氧化鋁81. 25%，添加劑精石英砂0. 85%，碳酸鈉2. 90%。
制備工藝包括配料、混合、電爐熔融、冷卻退火和冷加工。型砂用自控高速混合機混合均勻，裝入木模型內(nèi)，經(jīng)振動成型后鉆取排氣孔，涂刷 市售高溫離型劑后用高強度粘結(jié)劑制成完整的模型。電爐熔融混勻的配料在三相電弧爐中采用中空電極進行熔化，熔化電壓237V， 熔化電流5000 5600A，從中空電極持續(xù)導(dǎo)通的氮氣壓力為0. 4mpa。澆鑄成型澆鑄溫度為1960°C，澆鑄速度185kg/min。鑄型用本體熟料整體砂型。其重量比例為本體熟料水玻璃=90 6. 8，水玻璃 模數(shù)3. 22。退火工序采用硅鋁空心球作保溫介質(zhì)；退火工序的降溫速度0. 0560C /kg · h。冷加工采用金剛石研磨、切割機床加工制品。本發(fā)明產(chǎn)品質(zhì)量好，其理化性能數(shù)據(jù)如下1.化學(xué)成分(wt % ) =Al2O3 SiO2CaOMgO 卜
94. 4% 1. 34%0. 067%0.066%
2.物理性能筒形磚普通磚
顯氣孔率(％ )0. 741. 0
體積密度(g/cm3)3. 23. 3
氣泡析出率(％ )00
常溫耐壓強度(mpa)170200
抗熱震穩(wěn)定性(130(TC，風(fēng)冷次數(shù))> 10彡7本發(fā)明產(chǎn)品(中空格孔160X 160mm，筒壁厚40mm，高度130mm)砌筑使用后，構(gòu)成
蓄熱室單位格子體的有關(guān)參數(shù)如下
單位格子體的 受熱面積(ra7m2)單位格子體中 格子磚的體積(m7m3)單位格子體橫斷面上 氣體的流通斷面(%)18. 10. 324_61.53實施例2配料原料組成中含有30%的回收熟料，余量為與熟料同材質(zhì)的熔鑄α-β氧化 鋁磚配方生料，即工業(yè)氧化鋁66. 64%，添加劑精石英砂0. 70%，碳酸鈉2. 66%。電爐熔融混勻的配料在三相電弧爐中采用中空電極進行熔化，熔化電壓246V， 熔化電流5800 6500Α，從中空電極持續(xù)導(dǎo)通的氮氣壓力為0. 6mpa。澆鑄成型澆鑄溫度為2000°C，澆鑄速度195kg/min。鑄型用鎂砂整體砂型。其重量比例為鎂砂水玻璃=100 8，水玻璃模數(shù)3. 29。退火工序采用硅鋁空心球作保溫介質(zhì)；退火工序的降溫速度0. 0540C /kg · h。采用金剛石研磨機床對制品冷加工后，產(chǎn)品的理化性能數(shù)據(jù)如下1.化學(xué)成分(wt% ) :A1203 SiO2 CaOMgONa2O
5
94. 8% 1. 14% 0. 067% 0. 066%2.物理性能筒形磚普通磚顯氣孔率(％)0. 841.0體積密度(g/cm3)3. 233. 3氣泡析出率)00常溫耐壓強度(mpa)178200抗熱震穩(wěn)定性(1300°C，風(fēng)冷次數(shù))>10^ 7
3. 50%
權(quán)利要求
一種熔鑄α β氧化鋁筒形磚，其特征在于所述的筒形磚呈中空的筒壁四角內(nèi)、外端均倒角的筒狀結(jié)構(gòu)，其四個筒壁上端或下端的中間部分別開有位置對應(yīng)的凸起或凹槽，凸起高度與凹槽深度的尺寸比是1∶5，所述筒型磚的配合料配方為10～30％的回收熔鑄α β氧化鋁熟料，熟料組成為Al2O3≥93.5％，Na2O≤4.0％，SiO2+CaO+MgO≤2.5％，余量為與回收熟料同材質(zhì)的熔鑄α β氧化鋁磚生料，即工業(yè)氧化鋁66.5～85.5％，精石英砂0.7～0.95％，碳酸鈉2.6～3.4％。
2.—種生產(chǎn)權(quán)利要求1所述熔鑄α 氧化鋁筒形磚的生產(chǎn)方法，包括配料、熔融、 澆鑄成型、退火和冷加工工序，其特征在于利用中空電極上部通氮氣、低壓大電流的熔化 工藝熔融配合料，再澆鑄成型，最后冷加工制成產(chǎn)品，所述熔化電壓180 280V，熔化電 流4000 9000Α，氮氣持續(xù)導(dǎo)通壓力為0. 3 0. 8mpa，澆鑄溫度為1900-2000°C，澆鑄速 度180 200kg/min，所述的退火工序中采用硅鋁空心球作保溫介質(zhì)，退火工序的降溫速度 0. 053 0. 060 0C /kg · h，所述澆鑄成型的鑄型用本體熟料或鎂砂整體砂型，其重量比例為 型砂水玻璃=90 100 6 10，其中水玻璃的模數(shù)3. 2 3. 3。
全文摘要
一種熔鑄α-β氧化鋁筒形磚，其中空筒壁四角內(nèi)、外端均倒角，四筒壁上、下端中部開有位置對應(yīng)的凸起或凹槽，凸起高度與凹槽深度尺寸比1∶5，其配方為10～30％回收熔鑄α-β氧化鋁熟料，余量為與回收熟料同質(zhì)熔鑄α-β氧化鋁磚生料。其生產(chǎn)方法為先配料；再用中空電極上部通氮氣、低壓大電流熔化工藝熔配料，熔化電壓180～280V，電流4千～9千A，氮氣持續(xù)導(dǎo)通壓力0.3～0.8MPa；然后澆鑄成型，鑄型用本體熟料或鎂砂整體砂型，重量比為型砂∶水玻璃＝90～100∶6～10，水玻璃模數(shù)3.2～3.3，澆鑄溫度1900-2000℃，澆鑄速度180～200kg/min；澆鑄后退火，用硅鋁空心球作保溫介質(zhì)，退火速度0.053～0.060℃/kg·h；最后冷加工制成筒形磚。
文檔編號C04B35/107GK101891369SQ20101024275
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者何澤洪, 馮中起, 馮偉謙, 周章懷, 曾海軍, 曾魯舉, 李慶元, 毛利民, 王文強 申請人:瑞泰科技股份有限公司