一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖及复相梯度炉体
技术领域
本发明涉及窑炉设计领域，具体涉及一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖及复相梯度炉体。
背景技术
随着高温行业的快速发展，耐火材料性能要求的逐渐上升，目前常规的高铝砖已经无法满足行业需要，同时高铝砖使用过程中固有的结构缺陷带来的裂纹扩展仍然是阻碍高铝砖发展的重大问题。轻质高铝砖氧化铝含量在48%以上，主要由莫来石和玻璃相或刚玉共同组成的轻质耐火材料，体积密度0.4～1.35g/cm3。气孔率66%～73%，耐压强度1～8MPa。抗热震性能较好，在冶金、建材、化工等高温产业具有广泛的应用。
如何解决高铝砖存在结构缺陷、固有气孔和裂纹；在外力作用下，裂纹容易起动，又缺乏耗能机制，易发生脆性断裂；故本专利提出一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖，在克服高铝砖的结构缺陷的同时，降低成本，满足资源的充分利用。
发明内容
为解决现有技术的缺陷和不足，本发明提供了一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖及复相梯度炉体，以高铝矾土、硅灰、氧化铝粉、造孔剂，优质硅藻土、木屑和高温粘结剂为原料，通过预混、混合、成型、干燥、烧结工序，得到一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖，双层结构保温效果好，结合面受高温不易开裂，有利于阻止高铝砖的裂纹扩展，提高复相梯度炉体砖的高温机械性能。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
技术方案之一：一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖，其特征在于，以高铝矾土、硅灰、氧化铝粉、造孔剂，优质硅藻土、木屑和高温粘结剂为原料，通过预混、混合、成型、干燥、烧结制备箱式电阻炉复相梯度炉体砖，其工艺步骤具体如下：
步骤一，按重量百分比计，将60~80%高铝矾土、1~10%硅灰、1~10%氧化铝粉、1~10%造孔剂在搅拌机中预混5~10min，得预混物料一；按重量百分比计，将60~80%优质硅藻土、10~20%木屑、1~10%高温粘结剂在搅拌机中预混5~10min，得预混物料二；
步骤二，将预混物料一与其质量1~10%的水混合，继续搅拌10~30min，得浇注料一；将预混物料二与其质量1~10%的水混合，继续搅拌10~30min，得浇注料二；
步骤三，将浇注料一浇注至模具容积的1/3~1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24~48小时后脱模，得复相梯度炉体砖坯体；
步骤四，将复相梯度炉体砖坯体于100~150℃干燥24~48小时，得干燥的复相梯度炉体砖坯体；
步骤五，将干燥的复相梯度炉体砖坯体高温烧成，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉体砖。
所述步骤五中高温烧成制度为在800~1100℃保温1~3小时，继续升温至1350~1500℃再保温1~3小时。
所述步骤一中高铝矾土和优质硅藻土的粒度为5~3mm、硅灰和木屑的粒度为3~1mm、氧化铝粉的粒度为1~0mm、造孔剂和高温粘结剂的粒度为200目；
所述高铝矾土为水铝石和高岭石(2SiO2·Al2O3·2H2O)相伴构成，含铝值40%以上，铝硅比值大于2.5(A/S≥2.5)；
所述硅灰为含硅量80~92%的硅灰；
所述氧化铝粉中Al2O3≥99.5%；
所述优质硅藻土中硅藻土的化学成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO；
所述造孔剂为核桃核粉、秸秆细粉的任一种；
所述高温粘结剂为聚四氟乙烯、磷酸二氢铝的任一种。
技术方案之二：一种箱式电阻炉复相梯度炉体，其特征在于，将多块箱式电阻炉复相梯度炉体砖由卯榫结构相连接，炉体砖与炉体最外层铁皮之间由石棉填充，即组成复相梯度炉体。
本发明利用不规则形状的高铝矾土、优质硅藻土颗粒有利于颗粒之间的穿插、咬合和钉销作用，可提高结合强度，耐火骨料烧成后构成了材料的骨架，可以提高材料的热振稳定性、强度。高铝矾土细粉、优质硅藻土细粉有一定的流动性，可以起到填充材料空隙，提高材料的体积密度，改善施工性能，同时细粉的活性较骨料颗粒强，能优先与材料中的添加剂反应，提高材料强度或者改善材料其它性能，硅灰增加浇注料的整体流动性，氧化铝粉对高铝水泥水化的促进作用，加速了浇注料流动性的衰减。木屑等造孔剂在经高温煅烧后留有孔洞，使制品蓬松透气、高温粘结剂增加制品高温强度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明以高铝矾土、硅灰、氧化铝粉、造孔剂，优质硅藻土、木屑和高温粘结剂为原料，通过预混、混合、成型、干燥、烧结工序，得到一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖；复相梯度炉体砖为双层砖，内层为轻质高铝砖，外层为硅藻土轻质砖，内层砖保温效果好，虽然不能直接作为工作面，但是结合面受高温不开裂，有效阻止高铝砖的裂纹扩展，提高复相梯度炉体砖的高温机械性能。
附图说明
图1是本发明一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖实施例结构示意图。
图中：1-轻质高铝砖层、2-硅藻土轻质砖层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明：
实施例1：
将76kg高铝矾土、8kg硅灰、6kg氧化铝粉、10kg核桃核粉在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将80kg优质硅藻土、15kg木屑、5kg磷酸二氢铝在搅拌机中预混10min，得预混物料二；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得到由轻质高铝砖层和硅藻土轻质砖层构成的复相梯度炉体砖坯体；将复相梯度炉体砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉体砖坯体；将干燥的复相梯度炉体砖坯体在1000℃保温1小时，继续升温至1500℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉体砖。
按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T 2997-2000 测试样的体积密度；按GB/T 17106-1997 测试样的导热系数。本实施例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖常温耐压强度为4.5Mpa，体积密度为0.83g/cm3，导热系数（300±10℃）为0.36M·K。
实施例2：
将76kg高铝矾土、6kg硅灰、8kg氧化铝粉、10kg核桃核粉在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将75kg优质硅藻土、18kg木屑、7kg磷酸二氢铝在搅拌机中预混10min，得预混物料二；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得到由轻质高铝砖层和硅藻土轻质砖层构成的复相梯度炉体砖坯体；将复相梯度炉体砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉体砖坯体；将干燥的复相梯度炉体砖坯体在1000℃保温1小时，继续升温至1500℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉体砖。
按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T 2997-2000 测试样的体积密度；按GB/T 17106-1997 测试样的导热系数。本实施例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖常温耐压强度为4.2Mpa，体积密度为0.79g/cm3，导热系数（300±10℃）为0.42M·K。
实施例3：
将70kg高铝矾土、10kg硅灰、10kg氧化铝粉、10kg核桃核粉在搅拌机中预混10min，得预混物料一；将70kg优质硅藻土、20kg木屑、10kg磷酸二氢铝在搅拌机中预混10min，得预混物料二；将预混物料一与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料一；将预混物料二与5kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料二；将浇注料一浇注至模具容积的1/2，再将浇注料二浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得到由轻质高铝砖层和硅藻土轻质砖层构成的复相梯度炉体砖坯体；将复相梯度炉体砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的复相梯度炉体砖坯体；将干燥的复相梯度炉体砖坯体在1000℃保温1小时，继续升温至1500℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到复相梯度炉体砖。
按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T 2997-2000 测试样的体积密度；按GB/T 17106-1997 测试样的导热系数。本实施例制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉体砖常温耐压强度为3.2Mpa，体积密度为0.71g/cm3，导热系数（300±10℃）为0.36M·K。
将多块上述实施例制成的复相梯度炉体砖以卯榫结构相连接，炉体砖与炉体最外层铁皮之间由石棉填充，即组成复相梯度炉体。该复相梯度炉体砖为双层砖，内层为轻质高铝砖，外层为硅藻土轻质砖，内层砖保温效果好，虽然不能直接作为工作面，但是结合面受高温不易开裂，所以能有效阻止高铝砖的裂纹扩展，提高复相梯度炉体砖的高温机械性能。
以下为两种类似成分的单一组份炉体砖的对比例。
对比例1：
将152kg高铝矾土、16kg硅灰、12kg氧化铝粉、20kg核桃核粉在搅拌机中预混10min，得预混物料；将预混物料与10kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料；将浇注料浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得炉体砖坯体；将炉体砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的炉体砖坯体；将干燥的炉体砖坯体在1000℃保温1小时，继续升温至1500℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到炉体砖。
按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T 2997-2000 测试样的体积密度；按GB/T 17106-1997 测试样的导热系数。本对比例制备的炉体砖常温耐压强度为4.6Mpa，体积密度为1.71g/cm3，导热系数（300±10℃）为0.26M·K。
对比例2：
将160kg优质硅藻土、30kg木屑、10kg磷酸二氢铝在搅拌机中预混10min，得预混物料；将预混物料与10kg的水混合，继续搅拌30min，得浇注料；将浇注料浇注满整个模具，养护24小时后脱模，得炉体砖坯体；将炉体砖坯体于110℃干燥24小时，得干燥的炉体砖坯体；将干燥的炉体砖坯体在1000℃保温1小时，继续升温至1500℃再保温3小时，随炉自然冷却后取出，即得到炉体砖。
按GB/T 3997.2-1998 测试样的常温耐压强度；按GB/T 2997-2000 测试样的体积密度；按GB/T 17106-1997 测试样的导热系数。本对比例制备的炉体砖常温耐压强度为4.5Mpa，体积密度为1.62g/cm3，导热系数（300±10℃）为0.15M·K。
从各实施例中可以看出，本发明制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖在各种原料的共同配合作用下，具有良好的韧性，能够承受较大的外力作用，受到碰撞时不易碎裂，具有良好的保温作用；同时实施例1与对比例1和对比例2做对比，发现电阻炉复相梯度炉门砖的各项指标都高于单一配方炉门砖，使用本发明制备的一种箱式电阻炉复相梯度炉门砖大大提高了耐火材料的适用范围，有利于对耐火材料的推广。
