一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备
技术领域
本发明涉及耐火材料技术领域，特别是一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备。
背景技术
碳素培烧炉用耐火材料一般是普通粘土砖，随着炉子正常使用,2-3年便出现炉子塌陷,需要小修,3-5年整座炉子边需要重新大修,为了减少炉墙在使用过程中塌陷，碳素炉急需找到一种在较高温度使用下蠕变率低的产品并具有较明显的耐急冷急热的新型低蠕变无机非金属新材料产品，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备，解决了现有的碳素培烧炉用耐火材料一般是普通粘土砖，随着炉子正常使用,2-3年便出现炉子塌陷,需要小修,3-5年整座炉子边需要重新大修,炉墙在使用过程中易塌陷为问题。
实现上述目的本发明的技术方案为：一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺，包括以下步骤，步骤S1、备料，步骤S2、混碾，步骤S3、制胚，步骤S4、烧结；
步骤S1：称取优质焦宝石熟料40-70％，蓝晶石精矿粉5-15％，硅线石精矿粉5-15％，红柱石精矿5-1mm颗粒料2-15％，红柱石精矿粉2-15％，广西粘土5-15％，结合剂3-7％；
步骤S2：将200以上但不包括200目的配料加入行星式混碾机，再将全部的结合剂加入行星式混碾机并进行混碾，然后再加入余下的配料，再进行混碾，混碾均匀后放出泥料,混碾时间10-12分钟；
步骤S3：将混碾后的泥料放入制砖机，根据需求尺寸制成砖坯；
步骤S4：将砖坯成批放入碳素炉内，进行烧制，一阶段烧制温度180-300℃，烧制时间0.5-1h，二阶段烧制温度900-1000℃，烧制时间1-1.5h，三阶段烧制温度1300-1550℃，烧制时间2-8h。
所述步骤S1中优质焦宝石熟料由5-3mm颗粒、3-1mm颗粒、0-1mm颗粒以及200目细粉组成，且所述配料中按重量百分比计包括：5-3mm颗粒优质焦宝石熟料5-10％，3-1mm颗粒优质焦宝石熟料10-25％，0-1mm颗粒优质焦宝石熟料10％-25％，200目优质焦宝石熟料细粉10-20％。
所述结合剂为硅酸钠水玻璃结合剂。
所述步骤S4中一阶段烧制温度优选设定在200-270℃。
一种新型低蠕变无机非金属新材料的设备包括底座、炉壳、内耐火层、一对燃气室以及密封门，所述底座下壁四角延伸出若干支脚支撑于地面上，所述炉壳安装于底座上，所述炉壳内开设有炉膛，所述内耐火层嵌装于炉膛内，所述炉膛内对称设有一对高温加热机构，一对所述燃气室安装于底座两侧，所述炉膛开口处活动安装有密封门，所述内耐火层与炉壳之间设有内层隔温机构，所述炉膛上连接有排烟机构；
所述内层隔温机构包括：若干对固定杆、若干安装片、隔温层以及中空层；
所述炉膛内对称设有若干对固定杆，若干对所述固定杆上对称安装有若干安装片，所述隔温层焊接于若干所述安装片之间，所述隔温层为矩形单侧开口的空腔壳体，所述隔温层单侧开口与炉膛开口匹配，所述内耐火层敷设于隔温层内侧，所述隔温层内开设有真空结构的中空层。
所述高温加热机构包括：一对燃气管、一对通气管、管控阀、控制阀以及连接管；
所述燃气室上延伸出一对对称的燃气管，所述燃气室上延伸出一对所述通气管，一对所述燃气管上均设有管控阀，一对所述通气管上均设有控制阀，一对所述燃气管与一对所述通气管分别并列安装，同侧的燃气管与通气管的端部通过连接管连通，所述连接管端部嵌装于隔温层内侧。
所述排烟机构包括：隔温层、通风管、轴流风机、过滤网以及防尘网；
所述隔温层上壁开设有倒漏斗形凹槽，所述通风管贯穿炉壳顶壁，所述通风管内嵌装有轴流风机，所述过滤网安装于轴流风机下方，所述轴流风机上方且位于通风管内设有防尘网，所述排出管安装于通风管上方。
所述内耐火层由低蠕变无机非金属材质的砖坯组成。
所述密封门内层设有一层低蠕变无机非金属材质的防火层，且密封门两侧设有一对滑套，所述炉壳端部设有一对滑杆，一对所述滑杆插装于一对所述滑套内。
所述连接管端部设有整流罩，所述整流罩内嵌装有点火器。
利用本发明的技术方案制作的新型低蠕变无机非金属新材料的设备设计了一种基于新型低蠕变无机非金属材料的碳素炉，根据本案工艺生产的耐火材料，具有低蠕变性的特点，通过该材质的内耐火层增加设备的使用寿命，同时合理改造现有设备，增加染料的燃烧效率，使用主动排气的方式，进一步增加内部耐火层的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的主视剖视结构示意图。
图2为本发明所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的侧视剖视结构示意图。
图3为本发明所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的主视结构示意图。
图4为本发明所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的侧视结构示意图。
图5为本发明图1所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的高温加热机构放大示意图。
图6为本发明图1所述一种新型低蠕变无机非金属新材料的制备工艺及其设备的排烟机构放大示意图。
图中：1、底座；2、炉壳；3、内耐火层；4、燃气室；5、密封门；6、固定杆；7、安装片；8、隔温层；9、中空层；10、燃气管；11、通气管；12、管控阀；13、控制阀；14、连接管；15、通风管；16、轴流风机；17、过滤网；18、防尘网；19、滑套；20、滑杆；21、整流罩；22、点火器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-6所示。
本实施方案的特点为，包括以下步骤，步骤S1、备料，步骤S2、混碾，步骤S3、制胚，步骤S4、烧结；步骤S1：称取优质焦宝石熟料40-70％，蓝晶石精矿粉5-15％，硅线石精矿粉5-15％，红柱石精矿5-1mm颗粒料2-15％，红柱石精矿粉2-15％，广西粘土5-15％，结合剂3-7％；步骤S2：将200以上但不包括200目的配料加入行星式混碾机，再将全部的结合剂加入行星式混碾机并进行混碾，然后再加入余下的配料，再进行混碾，混碾均匀后放出泥料,混碾时间10-12分钟；步骤S3：将混碾后的泥料放入制砖机，根据需求尺寸制成砖坯；步骤S4：将砖坯成批放入碳素炉内，进行烧制，一阶段烧制温度180-300℃，烧制时间0.5-1h，二阶段烧制温度900-1000℃，烧制时间1-1.5h，三阶段烧制温度1300-1550℃，烧制时间2-8h；该新型低蠕变无机非金属新材料的设备设计了一种基于新型低蠕变无机非金属材料的碳素炉，根据本案工艺生产的耐火材料，具有低蠕变性的特点，通过该材质的内耐火层增加设备的使用寿命，同时合理改造现有设备，增加染料的燃烧效率，使用主动排气的方式，进一步增加内部耐火层的使用寿命。
通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。
实施例：首先根据以下步骤低蠕变无机非金属新材料的砖坯，步骤一、备料，步骤二、混碾，步骤三、制胚，步骤四、烧结；
步骤一：称取优质焦宝石熟料40-70％，蓝晶石精矿粉5-15％，硅线石精矿粉5-15％，红柱石精矿5-1mm颗粒料2-15％，红柱石精矿粉2-15％，广西粘土5-15％，结合剂3-7％，优质焦宝石熟料由5-3mm颗粒、3-1mm颗粒、0-1mm颗粒以及200目细粉组成，且配料中按重量百分比计包括：5-3mm颗粒优质焦宝石熟料5-10％，3-1mm颗粒优质焦宝石熟料10-25％，0-1mm颗粒优质焦宝石熟料10％-25％，200目优质焦宝石熟料细粉10-20％；
步骤二：将200以上但不包括200目的配料加入行星式混碾机，再将全部的结合剂加入行星式混碾机并进行混碾，然后再加入余下的配料，再进行混碾，结合剂采用硅酸钠水玻璃结合剂分为前后两次加入到混碾物中，混碾均匀后放出泥料,混碾时间10-12分钟；
步骤三：将混碾后的泥料放入制砖机，根据需求尺寸制成砖坯；
步骤四：将砖坯成批放入碳素炉内，进行烧制，一阶段烧制温度200-270℃，烧制时间0.5-1h，二阶段烧制温度900-1000℃，烧制时间1-1.5h，三阶段烧制温度1300-1550℃，烧制时间2-8h；
作为设备内耐火层3的防火砖采用多种粒径的细粉混碾支撑，使防火砖内多种材质的颗粒的粒径在不同温度下具有不同的膨胀系数，进而避免单一粒径的熟料在升温状态下出现同向膨胀的问题，减小蠕变，同时加入硅酸钠水玻璃结合剂，利用硅酸钠水玻璃结合剂的耐热性增加砖的耐高温性，进而降低高温下的蠕变程度；
根据说明书附图1-6可知，本案基于上述工艺产品设计了一种新型低蠕变无机非金属新材料的设备包括底座1、炉壳2、内耐火层3、一对燃气室4以及密封门5，底座1下壁四角延伸出若干支脚支撑于地面上，炉壳2安装于底座1上，炉壳2内开设有炉膛，内耐火层3嵌装于炉膛内，炉膛内对称设有一对高温加热机构，一对燃气室4安装于底座1两侧，炉膛开口处活动安装有密封门5，内耐火层3与炉壳2之间设有内层隔温机构，炉膛上连接有排烟机构；
在具体实施过程中，炉壳2整体安装于底座1上，底座1提高设备的离地高度，内耐火层3由低蠕变无机非金属材质的砖坯组成，炉壳2正面开设有炉膛开口，密封门5内层设有一层低蠕变无机非金属材质的防火层，且密封门5两侧设有一对滑套19，炉壳2端部设有一对滑杆20，一对滑杆20插装于一对滑套19内，通过密封门5滑动密闭炉膛开口，通过内的内层隔温机构隔离内耐火层3与炉壳2，降低热量向外散发的同时固定内耐火层3，内耐火层3由低蠕变无机非金属材质的砖坯组成，具有高温低蠕变性的特点，最大程度的保证炉膛内型的完整，通过一对燃烧室连接的高温加热机构向炉膛内喷射高温火焰，用于加工碳素炉内的工件，高温加热机构需要保证燃烧充分，避免不充分燃烧造成的能源浪费，同时避免不充分燃烧使炉膛内壁沾染不充分燃烧物，再次启动时火焰在炉膛内壁上燃烧，使炉膛内部局部高温，同时排烟机构将燃烧的废气和不充分燃烧物快速导出，避免产生炉膛内废气的淤积；
根据说明书附图1-6可知，内层隔温机构包括：若干对固定杆6、若干安装片7、隔温层8以及中空层9，其连接关系以及位置关系如下；
炉膛内对称设有若干对固定杆6，若干对固定杆6上对称安装有若干安装片7，隔温层8焊接于若干安装片7之间，隔温层8为矩形单侧开口的空腔壳体，隔温层8单侧开口与炉膛开口匹配，内耐火层3敷设于隔温层8内侧，隔温层8内开设有真空结构的中空层9；
在具体实施过程中，炉膛与隔温层8之间通过杆状结构的固定杆6连接固定，使得热量向外部流散的通道减少，进而增加炉膛内温，节省燃料，安装片7与固定杆6连接采用一体成型加工，安装片7增大固定杆6与隔温层8的接触面积，使焊接位置更加牢固，将隔温层8与炉膛内腔分离，隔温层8中心开设有中空的真空结构，利用真空不能传导热的特性，避免热量散失，同时在隔温层8内敷设耐高温低蠕变的砖坯作为内耐火层3，保护炉膛内腔的隔热性能的同时，依附于隔温层8安装，降低对炉膛内腔的破坏和污染；
根据说明书附图1-6可知，高温加热机构包括：一对燃气管10、一对通气管11、管控阀12、控制阀13以及连接管14，其连接关系以及位置关系如下；
燃气室4上延伸出一对对称的燃气管10，燃气室4上延伸出一对通气管11，一对燃气管10上均设有管控阀12，一对通气管11上均设有控制阀13，一对燃气管10与一对通气管11分别并列安装，同侧的燃气管10与通气管11的端部通过连接管14连通，连接管14端部嵌装于隔温层8内侧；
在具体实施过程中，燃烧室连接外部燃气系统同时设有增压进气机构，分别将燃气和空气压入燃气管10以及通气管11内，燃气管10和通气管11向连接管14内注入高度混合的气体，气体通过连接管14向内隔温层8构成的空腔喷出，连接管14端部设有整流罩21，使混燃气体向四周扩散，整流罩21内嵌装有点火器22，用于点火，整流罩21可以混燃气体的喷出速率，使燃烧更加充分；
根据说明书附图1-6可知，排烟机构包括：隔温层8、通风管15、轴流风机16、过滤网17以及防尘网18，其连接关系以及位置关系如下；
隔温层8上壁开设有倒漏斗形凹槽，通风管15贯穿炉壳2顶壁，通风管15内嵌装有轴流风机16，过滤网17安装于轴流风机16下方，轴流风机16上方且位于通风管15内设有防尘网18，排出管安装于通风管15上方；
在具体实施过程中，启动轴流风机16，轴流风机16设置在通风管15的末端，将混燃产生的废气通过排出管排出，过滤网17过滤大粒径固体颗粒的同时，减少热量对轴流风机16的影响，同时顶部的防尘网18避免外部烟尘通过排出管进入轴流风机16内；
综上所述总体可知，该新型低蠕变无机非金属新材料的设备设计了一种基于新型低蠕变无机非金属材料的碳素炉，根据本案工艺生产的耐火材料，具有低蠕变性的特点，通过该材质的内耐火层3增加设备的使用寿命，同时合理改造现有设备，增加染料的燃烧效率，使用主动排气的方式，进一步增加内部耐火层的使用寿命。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
