一種耐火爐芯及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐火爐芯及其制備方法，由耐火砂、耐火粉料、耐火水泥等原料制成，是將原料混合攪拌均勻后均勻涂敷在鐵板爐桶或者鐵皮爐桶內壁，靜置待其成型，再做清光處理，最后經自然養(yǎng)護和澆水保養(yǎng)后，待自然干燥即可。本發(fā)明爐芯具有非常好的耐火性、強度和抗蝕性，從根本上減少了爐芯裂紋的概率，有效延長了爐芯的使用壽命。本發(fā)明耐火爐芯的耐火度可達到1700℃以上，使用壽命為3年以上。
【專利說明】一種耐火爐芯及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐火爐芯及其制備方法。
【背景技術】 [0002]爐芯是煤爐等爐具的替芯，普遍使用于西南地區(qū)，尤其是在中小城鎮(zhèn)、農村地區(qū)，用于取暖、做飯、烘烤等，對于爐具的正常使用十分重要。如蜂窩煤爐和鐵制煤爐必須安裝耐火爐芯；并且使用耐火爐芯，可避免爐膛裂縫變形。由于爐芯在使用過程中經常受到高溫環(huán)境(燃燒爐料)影響而會有所損傷，隨著使用時間的延長，當爐芯的使用壽命結束，必須更換爐芯才能繼續(xù)使用爐具。為了延長爐芯的使用壽命，使爐芯具有耐高溫的性能，在爐芯的制造上常采用耐火材料制作。在現(xiàn)有技術中，關于爐芯的發(fā)明創(chuàng)造大多是針對爐芯的形狀和構造提出的改進，而很少涉及到關于材料的改進，如CN2502147Y公開的爐芯、CN2475949Y公開的新型高效爐芯和CN201724264U公開的一種環(huán)保節(jié)能爐芯以及CN2577144Y公開的藕煤爐的爐芯。然而，目前市面上的普通爐芯即便采用了耐火材料制作，仍然不耐用；同時，由于經常換取爐芯比較麻煩，給爐具的使用帶來了不便。因此，如何提高爐芯的耐火性能，延長爐芯的使用壽命，也成為爐芯制造業(yè)難以克服的技術障礙。
[0003]本發(fā)明人以現(xiàn)有技術為基礎，結合實際生產工藝，經過不斷的實驗研究和改進，終于探索出了一種耐火爐芯，并研制出最合理的制備方法，有效解決了爐芯耐火性能差的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種耐火爐芯，并提供了這種爐芯的制備方法，解決了現(xiàn)有技術中爐芯耐火性能較差的問題。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的。
[0006]一種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶或鐵皮爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0007]耐火砂34%~36%，耐火粉料17%~19%，耐火水泥24%~26%，耐火泥14%~16%，
水6%~8%。
[0008]進一步的，所述原料的質量百分比為:
[0009]耐火砂35%，耐火粉料18%，耐火水泥25%，耐火泥15%，水7%。
[0010]上述的耐火爐芯，其原料中的耐火粉料為顆粒粒徑等于或小于0.088mm的鋁礬土熟料、粘土質原料、半硅質原料、硅質原料、鎂質原料、藍晶石族礦物原料、莫來石、工業(yè)氧化鋁、剛玉、尖晶石類原料、碳化硅、氮化硅、鉻鐵礦、鋯英石、蛭石。
[0011]本發(fā)明所述的一種耐火爐芯的制作方法，包括以下步驟:
[0012](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0013](2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶或者鐵皮爐桶內壁，厚度為1.2~2.0公分；
[0014](3)涂敷完畢后靜置4~6min，待其成型，去掉鐵板爐桶或者鐵皮爐桶，對爐芯進行清光處理；
[0015]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0016](4)清光處理后，自然養(yǎng)護9~IImin，再澆水保養(yǎng)I~3次；
[0017](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0018]本發(fā)明技術方案的依據(jù)如下:
[0019]本發(fā)明所用的耐火砂又稱金鋼砂或碳化硅，為市售產品，是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑等原料在電阻爐內經高溫冶煉而成，在本發(fā)明所述爐芯中主要起到了骨架作用。耐火砂是一種耐火骨料，而耐火骨料是指粒徑大于0.88mm的顆粒料，是不定形耐火材料組織結構中的主體材料；按質量分為重骨料和輕骨料，包括高鋁質、黏土質、半硅質、硅質、鎂質等類型；按顆粒細度分為粗骨料和細骨料。一般顆粒尺寸大于5mm的稱為粗骨料；5mm及5_以下至0.09mm的稱為細骨料。本發(fā)明選用耐火砂作為耐火骨料，不僅是基于耐火砂擁有高強機械強度，更是經過不斷重復的認真篩選和長期的實踐經驗而獲得。同樣擁有高強機械特性的耐火骨料有很多種，但是，唯有耐火砂是最適于本發(fā)明耐火爐芯生產的耐火骨料。目前，我國工業(yè)生產的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種，均為六方晶體，比重為3.20~3.25，顯微硬度為2840~3320kg/mm2。黑碳化硅是以石英砂，石油焦和優(yōu)質硅石為主要原料，通過電阻爐高溫冶煉而成的，其硬度介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉，性脆而鋒利。綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質硅石為主要原料，添加食鹽作為添加劑，通過電阻爐高溫冶煉而成，其硬度介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉。
[0020]本發(fā)明所用的耐火粉料為市售產品，在本發(fā)明所述爐芯中主要起到了基質填充作用。耐火粉料一般是指顆粒粒徑等于或小于0.088mm的顆粒料,是不定形耐火材料的基質材料，能填充耐火骨料的空隙，也能改善混合物料的作業(yè)性和提高材料的致密度。在高溫作用小，耐火粉料起到了連接和膠結耐火骨料的作用，使之具備一定的高溫使用性能。當細粉粒徑小于5 μ m時，稱為超微粉，在不定形耐火材料組成中加入適當形狀和活性的超微粉材料，能顯著提高耐火性能。為提高耐火性能，選用耐火粉料時應考慮粉料的熔點或軟化點，即其耐受高溫的能力，也就是耐火度；同時還要考慮粉料的高溫化學穩(wěn)定性，即其在高溫下耐受其他氧化物侵蝕的能力。粉料的燒結性能與其耐火度、高溫化學穩(wěn)定性、顆粒的細度等因素有關。常見的耐火粉料有鋁礬土熟料、粘土質原料、半硅質原料、硅質原料、鎂質原料、藍晶石族礦物原料、莫來石、工業(yè)氧化鋁、剛玉、尖晶石類原料、碳化硅、氮化硅、鉻鐵礦、鋯英石、蛭石等。
[0021]本發(fā)明所用的耐火骨料和耐火粉料的顆粒級配符合不定形耐火材料的相關技術要求。
[0022]本發(fā)明所用的耐火水泥又名鋁酸鹽水泥，主要包括鋁酸鈣水泥和鋁酸鋇水泥等，為市售產品，在本發(fā)明所述爐芯中主要起到了膠結作用。它是以鋁礬土和石灰石為原料，經煅燒制得以鋁酸鈣為主要成分，氧化鋁含量約50%的熟料，再磨制成的水硬性膠凝材料。鋁酸鹽水泥常為黃或褐色，也有呈灰色的，其主要礦物成為鋁酸一鈣(Ca0.Al2O3，簡寫CA)及其他的鋁酸鹽，以及少量的硅酸二鈣(2Ca0.Α1203)等。鋁酸鹽水泥的化學組成主要是Al2O3和CaO，有的還含有相當多的Fe2O3和SiO2。鋁酸鹽水泥具有快硬高強、耐火度高和抗硫酸鹽侵蝕等特點，是一種永久性結合劑，也是耐火澆注料的良好膠結劑，其耐火性能的優(yōu)劣對不定形耐火材料的影響極為重要。耐火水泥顆粒越細，比表面積越大，水化反應越快越充分，早期和后期強度都較高。
[0023] 本發(fā)明所用耐火泥又稱火泥或接縫料(粉裝物)，為市售產品，是用于填充耐火砌體接縫的不定形耐火材料，是由一定顆粒配比的耐火粉料和結合劑、外加劑組成，加水或液態(tài)結合劑調成的泥料。耐火泥具有可塑性好、粘結強度大、耐火度高、抗渣侵性好、熱剝落性好等特點。其中的耐火粉料除了輔助起到填充空隙的作用外，還起到改善施工和易性的作用；黏土和超微粉等耐火粉料還能起到良好的結合劑作用。其中的外加劑可對結合劑(耐火水泥)和基質材料(耐火粉料)起作用，并與不定形耐火材料制成品(爐芯)的性能和品質密切相關。
[0024]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明爐芯的原料配比達到了理想的顆粒級配，耐火砂(耐火骨料)之間的空隙被耐火粉料所填充；耐火砂和耐火粉料在耐火水泥的水合、聚合和凝聚等作用下，達到了良好的膠結效果，產生了一定的強度、耐火度和耐侵蝕性；耐火粉料和耐火水泥在耐火泥的促進作用下，結合得更緊密，提高了強度、耐火度和抗蝕能力；各原料在合理搭配的前提下，無不足也無剩余，達到了最大的堆積密度，獲得了最佳的性能；合理的配比使爐芯耐火性能獲得提高，延長了使用壽命。按本領域的常規(guī)選擇來說，由于耐火泥中含有一定比例的耐火粉料和結合劑以及外加劑，固在生產爐芯時直接采用耐火泥和耐火骨料混合，或者僅用耐火水泥和耐火骨料混合即可，這樣獲得的耐火爐芯勉強能夠使用，但是其耐火度和強度并不理想，并且使用壽命較短；即便增大原料的用量，意圖獲得高強度和高耐火性，其效果也未達到預期。由于耐火爐芯的耐火性能和使用壽命長短并不能直接從外觀上看出，而是要經歷長期的使用才能得出結論。因此，改進制作耐火爐芯的材料種類，并研制出原料配比范圍合理和制備方法恰當?shù)哪突馉t芯，付出了大量的創(chuàng)造性勞動。按照本發(fā)明配方制作出的耐火爐芯，其性能并不是各原料功效簡單的疊加，而是在配比合理的原料混合后，發(fā)生化合、聚合、凝聚等相互作用，獲得了非常好的耐火性、強度和抗蝕性，從根本上減少了爐芯裂紋的概率，有效延長了爐芯的使用壽命。本發(fā)明耐火爐芯的耐火度可達到1700°C以上，使用壽命為3年以上。
【具體實施方式】
[0025]為了加深對本發(fā)明的理解，下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但不構成對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0026]實施例1
[0027]—種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0028]耐火砂35%，耐火粉18%，耐火水泥25%，耐火泥15%，水7%。
[0029]制法:
[0030](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0031](2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶內壁，厚度為2.0公分；
[0032](3)涂敷完畢后靜置5min，待其成型，對爐芯進行清光處理；
[0033]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;[0034](4)清光處理后，自然養(yǎng)護lOmin，再澆水保養(yǎng)3次；
[0035]澆水保養(yǎng)的作用是產生水化的化學反應，可使混合物料中的各種配料發(fā)生反映后緊密結合在一起，達到強度要求；同時還能起到散熱作用，因物料內部發(fā)生水化反應時內部溫度較高，澆水保養(yǎng)可通過蒸發(fā)帶走物料表面散發(fā)的熱量，避免因溫度過高的水化熱導致混合物料內部產生裂縫。合理的自然養(yǎng)護時間和澆水保養(yǎng)處理有利于強化爐芯的結構硬度、耐火度和抗蝕性；
[0036](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0037]實施例2
[0038]一種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵皮爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0039]耐火砂34%,耐火粉17%,耐火水泥25%,耐火泥16%,水8%。
[0040]制法:
[0041](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0042](2)將混合物料均勻涂敷在鐵皮爐桶內壁，厚度為1.6公分；
[0043](3)涂敷完畢后靜置6min，待其成型，對爐芯進行清光處理；
[0044]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0045](4)清光處理后，自然養(yǎng)護9min，再澆水保養(yǎng)2次；
[0046](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0047]實施例3
[0048]一種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0049]耐火砂34%,耐火粉19%,耐火水泥26%,耐火泥15%,水6%。
[0050]制法:
[0051](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0052](2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶內壁，厚度為1.2公分；
[0053](3)涂敷完畢后靜置5min，待其成型，對爐芯進行清光處理；
[0054]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0055](4)清光處理后，自然養(yǎng)護IImin，再澆水保養(yǎng)2次；
[0056](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0057]實施例4
[0058]一種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵皮爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0059]耐火砂36%,耐火粉18%,耐火水泥24%,耐火泥14%, 8%。
[0060]制法:
[0061](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0062](2)將混合物料均勻涂敷在鐵皮爐桶內壁，厚度為1.8公分；
[0063](3)涂敷完畢后靜置6min，待其成型，對爐芯進行清光處理；[0064]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0065](4)清光處理后，自然養(yǎng)護lOmin，再澆水保養(yǎng)3次；
[0066](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0067]實施例5
[0068]一種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0069]耐火砂36%,耐火粉17%,耐火水泥24%,耐火泥15%,水8%。
[0070]制法:
[0071](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0072](2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶內壁，厚度為2.0公分；
[0073](3)涂敷完畢后靜置4min，待其成型，對爐芯進行清光處理；
[0074]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0075](4)清光處理后，自然養(yǎng)護9min，再澆水保養(yǎng)I次；
[0076](5 )待自然干燥后得到耐火爐芯。
[0077]實施例6
[0078]—種耐火爐芯，爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成:
[0079]耐火砂35%,耐火粉19%,耐火水泥26%,耐火泥14%,水6%。
[0080]制法:
[0081](I)按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料；
[0082](2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶內壁，厚度為1.4公分；
[0083](3)涂敷完畢后靜置5min，待其成型，對爐芯進行清光處理；
[0084]所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”;
[0085](4)清光處理后，自然養(yǎng)護IImin，再澆水保養(yǎng)3次；
[0086](5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
【權利要求】
1.一種耐火爐芯，其特征在于:爐芯為圓管型，外層為鐵板爐桶或鐵皮爐桶，內層由以下質量百分比的原料制成: 耐火砂34%~36%，耐火粉料17%~19%，耐火水泥24%~26%，耐火泥14%~16%，水6% ~8%。
2.如權利要求1所述的一種耐火爐芯，其特征在于:所述原料的質量百分比為: 耐火砂35%，耐火粉料18%，耐火水泥25%，耐火泥15%，水7%。
3.如權利要求1所述的一種耐火爐芯，其特征在于:所述耐火粉料為顆粒粒徑等于或小于0.088mm的鋁礬土熟料、粘土質原料、半硅質原料、硅質原料、鎂質原料、藍晶石族礦物原料、莫來石、工業(yè)氧化鋁、剛玉、尖晶石類原料、碳化硅、氮化硅、鉻鐵礦、鋯英石、蛭石。
4.如權利要求1所述的一種耐火爐芯的制作方法，其特征在于:包括以下步驟: (O按質量百分比稱取各原料，攪拌均勻得到混合物料； (2)將混合物料均勻涂敷在鐵板爐桶或者鐵皮爐桶內壁，厚度為1.2~2.0公分； (3)涂敷完畢后靜置4~6min，待其成型，去掉鐵板爐桶或者鐵皮爐桶，對爐芯進行清光處理； 所述清光是指在爐芯尚未完全固化之前，用抹灰刮片反復刮擦其內表面，圧進細小砂粒，泥漿冒出，使表面層泛“油光”； (4)清光處理后，自 然養(yǎng)護9~IImin，再澆水保養(yǎng)I~3次； (5)待自然干燥后得到耐火爐芯。
【文檔編號】C04B35/66GK103641499SQ201310625627
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】唐昌兵 申請人:鳳岡縣鳳鳴農用機械制造有限公司