專利名稱：無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝及其裝置，特別適合于一種無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝及其成型裝置。屬于耐火材料的生產(chǎn)。
陶瓷換熱管是砌筑加熱爐和均熱爐陶瓷換熱器的熱交換通用部件。目前，廣泛使用的陶瓷換熱器大都是采用長(zhǎng)度為387毫米的粘土質(zhì)圓管磚和接頭盤磚砌筑而成的。圓管磚和接頭盤磚皆為單體磚，是分別成型、燒制的。砌筑陶瓷換熱器時(shí)，每?jī)筛鶊A管磚之間相間一塊接頭盤磚，亦即兩塊接頭盤磚之間相間一根圓管磚，圓管磚與接頭盤磚連接處用耐火粘土灌封成有縫連接管。這樣砌成的換熱器，每根圓管磚的兩端形成兩個(gè)連接縫。由于砌筑施工中接縫泥漿灌封不滿，密封不嚴(yán)，且在溫度應(yīng)力等作用下，或生產(chǎn)過程中的振動(dòng)，換熱管本身變形或開裂，致使陶瓷換熱器存在有嚴(yán)重的漏氣問題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，陶瓷換熱管的圓管磚和接頭盤磚的生產(chǎn)，分別采用離心鑄造或擠壓成型法制坯，最后高溫?zé)伞Ｆ浞椒ǖ娜秉c(diǎn)是設(shè)備多、占地廣、工序長(zhǎng)，制成品圓管和接頭盤均為單體磚，砌筑換熱器時(shí)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，尤其是砌成的陶瓷換熱器漏氣嚴(yán)重。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝和成型裝置，生產(chǎn)出一種高強(qiáng)度無(wú)接縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管，以提高換熱管的機(jī)械強(qiáng)度和理化性能，減少管盤間接縫，從而達(dá)到解決或降低陶瓷換熱器嚴(yán)重漏氣問題的目的。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的采用高鋁礬土煅燒后的熟料和高可塑性、低燒結(jié)性的復(fù)合粘土為原料，按一定配比計(jì)量稱重混料，加入適量的粘結(jié)劑和水，在濕碾機(jī)上混練成泥料，由專用組合模具一次擠壓成型得管坯，經(jīng)烘干、高溫?zé)傻贸善窡o(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管。
根據(jù)本發(fā)明，無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝包括原料配制，混練，成型，烘干，燒成，成品檢驗(yàn)，其特征在于1.原料配方的重量分百比為高鋁熟料 80～85%，復(fù)合粘土 20～15%;
2.按配方計(jì)量稱重，先將粗粒級(jí)高鋁熟料加入濕碾機(jī)中混練1～2分鐘后，再加入粘結(jié)劑混練2～3分鐘，最后加入細(xì)粉高鋁熟料、復(fù)合粘土和水繼續(xù)混練3～5分鐘，使所得泥料含水分為3.9～4.5%;
3.將混練好的泥料稱重，裝入專用組合模具的內(nèi)模腔中，采用壓磚機(jī)和彈性裝置上下兩面擠壓成型，脫模出坯;
4.將濕坯體在平面烘房?jī)?nèi)烘干，溫度35～40℃，控制干坯體水分小于1.5%;
5.將干坯體置于倒焰窯內(nèi)燒成，采用硅磚棚板塔架平裝入窯，最高燒成溫度為1450～1480℃，時(shí)間為6～7天;
6.檢驗(yàn)成品的理化指標(biāo)主要化學(xué)成分Al2O365～68%，F(xiàn)e2O31.30～2.50%，耐火度≥1790℃，顯氣孔率25～26%。
本發(fā)明所采用的原料中高鋁熟料為高鋁礬土煅燒產(chǎn)物，其氧化鋁(Al2O3)含量為65～75%，經(jīng)破碎得三種粒級(jí)骨料2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米細(xì)粉;復(fù)合粘土為高可塑性和低燒結(jié)性的半軟質(zhì)粘土，其粒度＜0.5毫米占80%以上。本發(fā)明所采用的粘結(jié)劑為紙漿廢液或水玻璃等。
根據(jù)本發(fā)明，為壓制無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管而設(shè)計(jì)一種成型裝置，它包括一套組合模具和壓磚機(jī)，其特征在于組合模具結(jié)構(gòu)為
1.上模座[1]上方由螺栓與壓磚機(jī)固定連接，下方由螺栓與上模[2]固定連接;
2.與上模[2]同一軸心的型芯[7]位于模具中央，與包圍其下端的下支口[14]同立于出磚器[15]上，出磚器[15]下面與下部座[16]相連;
3.上模板[3]和內(nèi)模板[9]上下相接并緊靠上中套[8]壓于下中套[13]上，與型芯[7]上部構(gòu)成內(nèi)模腔[6]，上、下中套外側(cè)與外套[5]壓緊配合，外套[5]上端由螺栓與壓板[4]固定連接，外套[5]中間突起部分由彈簧壓板[11]通過螺栓與彈簧[12]彈性活動(dòng)連接，外套[5]下端和下中套[13]與下模座[17]固定連接。
4.上模[2]為空心模套，其內(nèi)孔徑略大于型芯[7]的外直徑，以便上模[2]套于型芯[7]上;上模[2]的底環(huán)面為平面和帶有凸臺(tái)的兩種，底環(huán)面為平面的是用來(lái)壓制上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管，如圖2、5、6所示;而底環(huán)面帶凸臺(tái)的是用來(lái)壓制中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的，如

圖1、3、4所示。
5.上模板[3]和內(nèi)模板[9]分別為活動(dòng)板組合，模板數(shù)與接頭盤正多邊形數(shù)一致，脫模出坯時(shí)與管盤磚坯[10]一起被頂出內(nèi)模腔[6]外。
根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝和成型裝置，可制得一種陶瓷換熱管，它由圓管[18]和接頭盤[19]組成，其特征在于圓管[18]和接頭盤[19]為無(wú)接縫的管盤整體結(jié)構(gòu)，圓管[18]為上厚下薄的倒圓錐管，接頭盤[19]為外周邊中間部位帶有弧形槽[20]的正多邊形或矩形盤環(huán)。由于在砌筑陶瓷換熱器時(shí)，上層和中下層使用的接頭盤結(jié)構(gòu)不同，中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的接頭盤上部有一環(huán)形凹槽[21]，其環(huán)外徑略大于圓管[18]下口外直徑，而上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的接頭盤上部沒有環(huán)形凹槽，圓管[18]和接頭盤[19]的內(nèi)孔直徑相同，上下貫通。圓管[18]和接頭盤[19]連接處外周邊為圓弧角，以增強(qiáng)其管盤連接處的機(jī)械強(qiáng)度。
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管組合模具結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管組合模具結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管剖視圖;
圖4為中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管俯視圖;
圖5為上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管剖視圖;
圖6為上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶換熱管俯視圖。
本實(shí)施例的生產(chǎn)工藝及其裝置配置如下首先是原料的選擇，高鋁熟料的選擇應(yīng)符合顯氣孔低、體積密度大，燒結(jié)性能好，氧化鋁含量高的要求。本發(fā)明以高鋁礬土煅燒后熟料，其氧化鋁(Al2O3)含量65～75%為主要原料。其次，復(fù)合粘土要具有高可塑性、低燒結(jié)性和高耐火性的特點(diǎn)，故本發(fā)明采用的是高可塑性和低燒結(jié)性的兩種半軟質(zhì)粘土制成復(fù)合粘土。
1.原料的配制將高鋁礬土煅燒后的熟料經(jīng)破碎為2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米三種粒級(jí)配合使用。本發(fā)明采用多熟料配比即高鋁熟料為80～85%，復(fù)合粘土為20～15%。
混練每批泥料按500公斤計(jì)，高鋁熟料占85%為425公斤，復(fù)合粘土占15%為75公斤。高鋁熟料為三種粒級(jí)配合使用，即2～1毫米150公斤，1～0.1毫米75公斤，＜0.1毫米的細(xì)粉200公斤。按上述配比計(jì)量稱重，先將150公斤2～1毫米和75公斤1～0.1毫米兩種粒級(jí)的高鋁熟料放入濕碾機(jī)中混練1～2分鐘，隨及加入適量比重為1.15的亞硫酸紙漿廢液粘結(jié)劑繼續(xù)混練2～3分鐘，最后加入200公斤＜0.1毫米細(xì)粉熟料、75公斤復(fù)合粘土和適量清水，再混練3～5分鐘，總的混練時(shí)間為10分鐘左右，控制所得泥料含水分為3.9～4.5%出料。
3.擠壓成型本發(fā)明擠壓成型采用300噸摩擦壓磚機(jī)和專門設(shè)計(jì)的一套組合模具裝置。如圖1、2所示。操作過程是啟動(dòng)壓磚機(jī)，先將上模座[1]帶動(dòng)上模[2]向上提升至一定高度，將混練好的泥料稱量15.5或16.6公斤(15.5公斤為中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管坯泥料量，而16.6公斤為上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管坯的泥料量)，一次裝入內(nèi)模腔[6]中，然后將上模[2]下降，使上模[2]底環(huán)面與泥料接觸，壓于內(nèi)模腔[6]上部，遵循先輕后重的原則，由壓磚機(jī)帶動(dòng)上模[2]向下壓，上中套[8]和下中套[13]受到壓板[4]和裝有八塊內(nèi)模板[9]的壓力而帶動(dòng)外套[5]下壓。外套[5]中間突起部分由彈簧壓板[11]通過螺栓壓于彈簧[12]和下模座[17]上，由于彈簧[12]的反彈力產(chǎn)生一個(gè)向上的壓力。即在上下兩個(gè)壓力的作用下，最后壓制成管盤磚坯[10]。脫模時(shí)，將上模[2]向上提升離開內(nèi)模腔[6]，同時(shí)起動(dòng)下部座[16]向上推動(dòng)出磚器[15]，從而推動(dòng)下支口[14]將整個(gè)管盤磚坯[10]、內(nèi)模板[9]、上模板[3]推出內(nèi)模腔[6]，剝?nèi)?nèi)模板[9]后，即得無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的坯體。對(duì)坯體進(jìn)行外形尺寸檢查。
4.烘干和燒成將檢查合格的濕管盤磚坯在平面烘房?jī)?nèi)烘干，溫度控制在35～45℃下烘干至坯體水分小于1.5%。再將烘干合格的干管盤磚坯，采用硅磚棚板塔架平裝在倒焰窯中燒成，控制最高燒成溫度為1450～1480℃，時(shí)間為6～7天。出窯后即得如圖3～6所示的正八邊形無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管。經(jīng)理化指標(biāo)檢驗(yàn)合格后產(chǎn)品出廠。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工序短，設(shè)備占地少，成型組合模具設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)的無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管結(jié)構(gòu)致密強(qiáng)度高，整體性能好，抗壓抗折性能好，用其砌筑加熱爐或均熱爐的陶瓷換熱器時(shí)，減少砌縫，省工省時(shí)，基本解決或大大減少了換熱器的漏氣問題，增強(qiáng)了換熱效果，提高了廢氣余熱利用率，延長(zhǎng)了爐窯青壯期及大修爐役。
該種陶瓷換熱管可廣泛應(yīng)用于均熱爐和加熱爐的熱交換系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝，它包括原料配制、混練、成型、烘干、燒成，成品檢驗(yàn)，其特征在于(1)原料配方的重量分百比為高鋁熟料80～85%，復(fù)合粘土20～15%；(2)按配方計(jì)量稱重，先將粗粒級(jí)高鋁熟料加入濕碾機(jī)中混練1～2分鐘后，再加入粘結(jié)劑混練2～3分鐘，最后加入細(xì)粉高鋁熟料、復(fù)合粘土和水繼續(xù)混練3～5分鐘，使所得泥料含水分為3.9～4.5%；(3)將混練好的泥料稱重，裝入專用組合模具的內(nèi)模腔中，采用壓磚機(jī)和彈性裝置上下兩面擠壓成型，脫模出坯；(4)將坯體在平面烘房?jī)?nèi)烘干，溫度35～40℃，控制干坯體水分小于1.5%；(5)將干坯體置于倒焰窯內(nèi)燒成，采用硅磚棚板塔架平裝入窯，最高燒成溫度為1450～1480℃，時(shí)間為6～7天；(6)檢驗(yàn)成品的理化指標(biāo)主要化學(xué)成分Al2O365～68%，F(xiàn)e2O31.30～2.50%，耐火度≥1790℃，顯氣孔率25～26%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于(1)中高鋁熟料為高鋁礬土煅燒產(chǎn)物，其氧化鋁(Al2O3)含量為65～75%，經(jīng)破碎得三種粒級(jí)骨料2～1毫米、1～0.1毫米和＜0.1毫米細(xì)粉;復(fù)合粘土為高可塑性和低燒結(jié)性的半軟質(zhì)粘土，其粒度＜0.5毫米占80%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于(2)中所說(shuō)的粘結(jié)劑為紙漿廢液或水玻璃等。
4.一種壓制無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的成型裝置，它包括一套組合模具和壓磚機(jī)兩部分組成，其特征在于組合模具結(jié)構(gòu)為(1)上模座[1]上方由螺栓與壓磚機(jī)固定連接，下方由螺栓與上模[2]固定連接;(2)與上模[2]同一軸心的型芯[7]位于模具中央，與包圍其下端的下支口[14]同立于出磚器[15]上，出磚器[15]下面與下部座[16]相連;(3)上模板[3]和內(nèi)模板[9]上下相接并緊靠上中套[8]壓于下中套[13]上，與型芯[7]上部構(gòu)成內(nèi)模腔[6]，上、下中套外側(cè)與外套[5]壓緊配合，外套[5]上端由螺栓與壓板[4]固定連接，外套[5]中間突起部分由彈簧壓板[11]通過螺栓與彈簧[12]彈性活動(dòng)連接，外套[5]下端和下中套[13]與下模座[17]固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型裝置，其特征在于上模[2]為空心模套，其內(nèi)孔徑略大于型芯[7]的外直徑，上模[2]的底環(huán)面為平面和帶凸臺(tái)的兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成型裝置，其特征在于上模板[3]和內(nèi)模板[9]均為活動(dòng)模板組合，脫模出坯時(shí)與管盤磚坯[10]一起被頂出內(nèi)模腔[6]外。
7.一種陶瓷換熱管，是由圓管[18]和接頭盤[19]組成，其特征在于圓管[18]和接頭盤[19]為無(wú)接縫的管盤整體結(jié)構(gòu)，圓管[18]為上厚下薄的倒圓錐管，接頭盤[19]為外周邊中間部位帶有弧形槽[20]的正多邊形或環(huán)形盤環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的陶瓷換熱管，其特征在于中下層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的接頭盤上部有一環(huán)形凹槽[21]，其環(huán)外徑略大于圓管[18]下口外直徑，而上層無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的接頭盤上部沒有環(huán)形凹槽，圓管[18]和接頭盤[19]的內(nèi)孔直徑相同，上下貫通。
9.根據(jù)權(quán)利要求7、8所述的陶瓷換熱管，其特征在于圓管[18]和接頭盤[19]連接處外周邊為圓弧角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管的生產(chǎn)工藝及其裝置，屬于耐火材料的生產(chǎn)。其工藝包括原料的選擇、配制、混煉、成型、烘干和燒成；成型裝置由壓磚機(jī)和專用組合模具組成。該模具設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)合理，用其成型的無(wú)縫整體結(jié)構(gòu)管盤陶瓷換熱管，基本解決或大大減少了一般陶瓷換熱器的嚴(yán)重漏氣問題，從而大大提高了廢氣余熱的利用率，降低了能耗，延長(zhǎng)了爐窯使用壽命。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1087167SQ9211290
公開日1994年5月25日 申請(qǐng)日期1992年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月17日
發(fā)明者吳保興, 吳萊山, 李大旺, 卜二棠, 張瑞忠, 光新華, 宋以明, 蘇文忠, 李貴宏, 田金鎖 申請(qǐng)人:昔陽(yáng)縣西大街特異形耐火材料廠, 包鋼初軋廠