一种含烧失造孔剂的复合耐火砖

摘要

本发明涉及一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，包括重质耐火层和轻质保温层，所述轻质保温层包括：电熔白刚玉8wt％～30wt％、电熔莫来石9wt％～25wt％、红柱石4wt％～15wt％、碳化硅10wt％～20wt％、陶土6wt％～15wt％、氧化铝粉4wt％～10wt％、木钙3wt％～6wt％、黄糊精1wt％～3wt％、硅粉1wt％～4wt％；所述轻质保温层还包含15wt％～25wt％的烧失造孔剂。本发明还涉及所述一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺。本发明克服了因材料成分不同导致的结合面易断裂的问题，提供一种含烧失造孔剂的复合耐火砖及其生产工艺。

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料领域，尤其涉及一种含烧失造孔剂的复合耐火砖。

背景技术

我国经济发展迅速，而能源生产的发展相对滞后得多。我国经济长期保持 9％的增长速度，而一次性能源生产量增长率则只保持在4％左右。解决能源短 缺的另一个办法是节能，即减少热损失、提高热能的利用效率，减少能源浪费。 国际上将节能工程视为“第五能源”，其意义十分重要。据国家有关部门推算， 我国各类窑炉和输热管道由于保温不善，每年的热损失折合标煤约3000～4000 万吨。采用新型保温技术和设备进行改造，使这些窑炉和输热管道减少热损失 20～30％是完全可能的，这将使我国每年节约标煤600～800万吨。

工业窑炉炉衬用绝热材料的蓄热和散热损失一般占工业窑炉总能耗的20～ 45％。传统工业炉窑为达到保温节能的目的，通常在重质耐火砖砌体或重质不定 形耐火材料施工体外增加保温层。由于需要两层砌体，导致施工的时间和费用增 大，而且窑炉体积变得庞大、笨重。

2015年3月25日公开的申请号为201420551368.2的实用新型公开了一种复 合型耐火砖结构，通过凹凸形结合面把重质材料隔热层和轻质材料保温层结合起 来，在同一砌体上实现了隔热和保温的的作用，减少了施工的时间和费用，也使 得窑体不必变得庞大笨重。但是这样的结合，由于两层成分不同，其热收缩系数 差别较大，使用中容易造成结合面断裂，容易出现事故，也不利于工厂的连续生 产获得其最大经济效益。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处，克服因材料成分不同导致结合面 易断裂的问题，提供一种含烧失造孔剂的复合耐火砖。

一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，包括重质耐火层和轻质保温层。所述重质 耐火层的材料和轻质保温层的主要材料完全一致，所述重质耐火层包括：电熔白 刚玉20wt％～50wt％、电熔莫来石10wt％～30wt％、红柱石10wt％～25wt％、碳化硅 10wt％～20wt％、陶土6wt％～15wt％、氧化铝粉4wt％～10wt％、木钙3wt％～6wt％、 黄糊精1wt％～3wt％、硅粉1wt％～4wt％；所述轻质保温层主要包括：电熔白刚玉 8wt％～30wt％、电熔莫来石9wt％～25wt％、红柱石4wt％～15wt％、碳化硅10wt％～ 20wt％、陶土6wt％～15wt％、氧化铝粉4wt％～10wt％、木钙3wt％～6wt％、黄糊精 1wt％～3wt％、硅粉1wt％～4wt％；所述轻质保温层还包含15wt％～25wt％的烧失造 孔剂；所述重质耐火层和轻质保温层的厚度比例为1～2:3～4；所述重质耐火层 和轻质保温层的结合面为平面结合面、锯齿形结合面或凹凸形结合面中的任意一 种。

作为改进，所述硅粉为冶金用一级，硅含量≥98.5％；所述硅粉的粒度≤0.8 μm。

作为改进，所述氧化铝粉的粒度为10～20μm。

作为改进，所述烧失造孔剂为木屑、稻壳或聚苯乙烯球中的一种或几种的混 合物；所述烧失造孔剂的粒径≤3.0mm。

作为改进，所述重质耐火层和轻质保温层是以上下结构结合在一起。

作为改进，所述重质耐火层和轻质保温层是以左右结构结合在一起。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于其重质耐火层与 普通重质耐火砖性能相近，具备普通重质耐火砖耐冲刷、耐高温、耐腐蚀和耐热 冲击的优点。

(2)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于其轻质保温层中 加入的烧失造孔剂在温度高于1000摄氏度时可以烧失，而在复合耐火砖烧成过 程中烧成温度是远高于1000摄氏度的，这样一来所述轻质保温层中由于存在大 量微小的气孔，使得其导热率大大降低，具备普通保温层保温的优点。

(3)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于其中加入了碳化 硅，而碳化硅的红外辐射性能优越，使得复合耐火砖在高温工作环境下可以利用 红外线辐射的原理更有效且均匀的对窑炉内的受热材料进行加热，同时可以降低 复合耐火砖的受热量；复合耐火砖中的硅粉可以作为还原剂有效避免碳化硅在高 温和氧化环境下分解，降低其红外辐射性能。

(4)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于其重质耐火层和 轻质保温层主要成分材料一致，使其热收缩系数相近，且在高温下，烧失造孔剂 烧失使得两层材料完全相同，其热收缩系数更为相近，使得工作状态下，两层组 分之间的应力变得很小，结合面结合牢固不易出现结合面断裂的问题。

(5)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于其同时具备隔热 和保温的作用，使得在使用和施工时只需要一层砌体即可，减少施工的时间和费 用，也节省了材料和资源，降低了排放，同时还可以进一步降低工业窑炉的蓄热 和散热损失。

(6)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，由于加入了烧失造孔 剂，相对于普通同材质重质耐火砖可以降低15％的成本。

本发明的另一目的是针对现有技术的不足之处，克服因材料成分不同导致结 合面易断裂的问题，提供一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺。

一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，包括：原料加工—配料—混练 —成型—干燥—烧成—检验—成品入库，其特征在于：

A.配料工艺中，包括重质耐火层的配料和轻质保温层的配料，重质耐火层和 轻质保温层各自分开进行配料；所述重质耐火层包括：电熔白刚玉、电熔莫来石、 红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、硅粉；所述轻质保温层包括： 电熔白刚玉、电熔莫来石、红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、 硅粉；所述轻质保温层还包含烧失造孔剂；

B.混练工艺中，将完成配料工艺的重质耐火层和完成配料工艺的轻质保温层 各自分开进行搅拌；

C.成型工艺中，将经过混练工艺的重质耐火层和经过混炼工艺的轻质保温层 压制成一体，重质耐火层和轻质保温层之间形成接触面；

D.干燥工艺中，所述干燥工艺分为两个阶段，第一阶段为脱模干燥，干燥温 度为45℃，干燥时间为22h；第二阶段为强制干燥，干燥温度为110℃，干燥 时间为14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下；

E.烧成工艺中，将完成干燥工艺的复合耐火砖装入高温窑炉，从常温加热至 1500℃，保温7h，完成烧成工艺，同时，烧失造孔剂烧失形成大量微小气孔。

作为改进，所述重质耐火层和轻质保温层是以上下结构结合在一起。

作为改进，所述重质耐火层和轻质保温层是以左右结构结合在一起。

作为改进，所述重质耐火层和轻质保温层一次压制成一体，压制压力为 3.2～3.6t，压制次数为4～6次。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，由于其重 质耐火层与普通重质耐火砖性能相近，具备普通重质耐火砖耐冲刷、耐高温、耐 腐蚀和耐热冲击的优点。同时，由于其轻质保温层中加入的烧失造孔剂在温度高 于1000摄氏度时可以烧失，而在复合耐火砖烧成过程中烧成温度是远高于1000 摄氏度的，这样一来所述轻质保温层中由于存在大量微小的气孔，使得其导热性 能大大降低，具备普通保温层保温的优点。这样，利用所述一种含烧失造孔剂的 复合耐火砖的生产工艺生产制造的含烧失造孔剂的复合耐火砖同时具备隔热和 保温的作用，使得在使用和施工时只需要一层砌体即可，减少施工的时间和费用， 也节省了材料和资源，降低了排放，同时还可以进一步降低工业窑炉的蓄热和散 热损失。

(2)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，由于其重 质耐火层和轻质保温层主要成分材料一致，使其热收缩系数相近，且经过烧成工 艺后，烧失造孔剂烧失使得两层材料完全相同，其热收缩系数更为相近，使得工 作状态下，两层组分之间的应力变得很小，结合面结合牢固不易出现结合面断裂 的问题。

(3)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，由于加入 了烧失造孔剂，相对于普通同材质重质耐火砖可以降低15％的成本。

(4)本发明提供了一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，由于本发 明中干燥工艺采用两个阶段进行干燥，先脱模干燥，此阶段砖坯水分大，需控制 烘干温度，防止水分急剧排出而导致砖坯出现裂纹，然后强制干燥，控制坯体水 分达到要求，以保证烧结后产品的质量。同时脱模干燥的时间为22h，使得结合 面可以利用这一段时间进行分子之间的渗透和扩散以进一步加强结合面的结合 强度。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的 附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他附图。

图1为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构A示意图。

图2为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构B示意图。

图3为含烧失造孔剂的复合耐火砖锯齿形结合面形状示意图。

图4为含烧失造孔剂的复合耐火砖凹凸形结合面形状示意图。

图5为含烧失造孔剂的复合耐火砖剖视图。

标号说明：

1.重质耐火层，2.轻质保温层，3.结合面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例一

图1为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构A示意图。如图1所示，本实施例中 提供的是一种含烧失造孔剂的复合耐火砖，包括重质耐火层1和轻质保温层2； 所述重质耐火层1包括：电熔白刚玉50wt％、电熔莫来石15wt％、红柱石10wt％、 碳化硅10wt％、陶土6wt％、氧化铝粉4wt％、木钙3wt％、黄糊精1wt％、硅粉1wt％； 所述轻质保温层2包括：电熔白刚玉30wt％、电熔莫来石9wt％、红柱石15wt％、 碳化硅15wt％、陶土6wt％、氧化铝粉4wt％、木钙3wt％、黄糊精1wt％、硅粉2wt％； 所述轻质保温层2还包含15wt％的烧失造孔剂。

所述硅粉为冶金用一级，硅含量≥98.5％；所述硅粉的粒度≤0.8μm；所 述氧化铝粉的粒度为10μm；所述烧失造孔剂为木屑，所述木屑的粒径≤3.0mm； 所述重质耐火层1和轻质保温层2是以上下结构结合在一起，所述重质耐火层1 和轻质保温层2的结合面3为平面结合面，所述重质耐火层1和轻质保温层2 的厚度比例为2:3。

实施例二

图2为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构B示意图、图3为含烧失造孔剂的复 合耐火砖锯齿形结合面形状示意图、图5为含烧失造孔剂的复合耐火砖剖视图。 如图2、图3及图5所示，本实施例中提供的是一种含烧失造孔剂的复合耐火砖， 包括重质耐火层1和轻质保温层2；所述重质耐火层1和轻质保温层2的结合面 3为锯齿形结合面；所述重质耐火层1包括：电熔白刚玉20wt％、电熔莫来石 30wt％、红柱石12wt％、碳化硅15wt％、陶土8wt％、氧化铝粉6wt％、木钙4wt％、 黄糊精2wt％、硅粉3wt％；所述轻质保温层2包括：电熔白刚玉8wt％、电熔莫来 石25wt％、红柱石4wt％、碳化硅15wt％、陶土9wt％、氧化铝粉5wt％、木钙6wt％、 黄糊精2wt％、硅粉1wt％；所述轻质保温层2还包含25wt％的烧失造孔剂。

所述硅粉为冶金用一级，硅含量≥98.5％；所述硅粉的粒度≤0.8μm；所 述氧化铝粉的粒度为20μm；所述烧失造孔剂为稻壳，所述稻壳的粒径≤3.0mm； 所述重质耐火层1和轻质保温层2是以左右结构结合在一起，所述重质耐火层1 和轻质保温层2的厚度比例为1:4。

实施例三

图1为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构A示意图、图4为含烧失造孔剂的复 合耐火砖凹凸形结合面形状示意图。如图1及图4所示，本实施例中提供的是一 种含烧失造孔剂的复合耐火砖，包括重质耐火层1和轻质保温层2；所述重质耐 火层1和轻质保温层2的结合面3为凹凸形结合面；所述重质耐火层1包括：电 熔白刚玉30wt％、电熔莫来石11wt％、红柱石11wt％、碳化硅10wt％、陶土15wt％、 氧化铝粉10wt％、木钙6wt％、黄糊精3wt％、硅粉4wt％；所述轻质保温层2包括： 电熔白刚玉10wt％、电熔莫来石10wt％、红柱石8wt％、碳化硅20wt％、陶土15wt％、 氧化铝粉10wt％、木钙5wt％、黄糊精3wt％、硅粉4wt％；所述轻质保温层2还包 含15wt％的烧失造孔剂。

所述硅粉为冶金用一级，硅含量≥98.5％；所述硅粉的粒度≤0.8μm；所 述氧化铝粉的粒度为15μm；所述烧失造孔剂为聚苯乙烯球，所述聚苯乙烯球的 粒径≤3.0mm；所述重质耐火层1和轻质保温层2是以上下结构结合在一起，所 述重质耐火层1和轻质保温层2的厚度比例为1:3。

实施例四

图2为含烧失造孔剂的复合耐火砖结构B示意图、图4为含烧失造孔剂的复 合耐火砖凹凸形结合面形状示意图。如图2及图4所示，本实施例中提供的是一 种含烧失造孔剂的复合耐火砖，包括重质耐火层1和轻质保温层2；所述重质耐 火层1和轻质保温层2的结合面3为凹凸形结合面；所述重质耐火层1包括：电 熔白刚玉28wt％、电熔莫来石10wt％、红柱石25wt％、碳化硅20wt％、陶土7wt％、 氧化铝粉5wt％、木钙3wt％、黄糊精1wt％、硅粉1wt％；所述轻质保温层2包括： 电熔白刚玉20wt％、电熔莫来石20wt％、红柱石5wt％、碳化硅10wt％、陶土12wt％、 氧化铝粉8wt％、木钙3wt％、黄糊精1wt％、硅粉1wt％；所述轻质保温层2还包含 20wt％的烧失造孔剂。

所述硅粉为冶金用一级，硅含量≥98.5％；所述硅粉的粒度≤0.8μm；所 述氧化铝粉的粒度为12μm；所述烧失造孔剂为木屑、稻壳和聚苯乙烯球的混合 物；所述烧失造孔剂的粒径≤3.0mm；所述重质耐火层1和轻质保温层2是以左 右结构结合在一起，所述重质耐火层1和轻质保温层2的厚度比例为1:2。

实施例1～4与普通复合耐火砖抗断裂性能指标对比如表1所示：

表1

注:对比所用五种类型的耐火砖规格尺寸相同，在同样的条件下进行测试。

由表1可以明显看出实施例中的含烧失造孔剂的复合耐火砖抗断裂能力远 高于普通复合耐火砖，特别是高温工作条件下断裂强度也远高于普通复合耐火 砖，使其在工作时具备优良的抗断裂能力，可以有效防止结合面处的断裂。

实施例五

一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，包括：原料加工—配料—混练 —成型—干燥—烧成—检验—成品入库。

在配料工艺中，包括重质耐火层的配料和轻质保温层的配料，重质耐火层和 轻质保温层各自分开进行配料；所述重质耐火层包括：电熔白刚玉、电熔莫来石、 红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、硅粉；所述轻质保温层包括： 电熔白刚玉、电熔莫来石、红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、 硅粉；所述轻质保温层还包含烧失造孔剂；具体配比如实施例一所示。

在混练工艺中，将完成配料工艺的重质耐火层和完成配料工艺的轻质保温层 各自分开进行搅拌。

在成型工艺中，将经过混练工艺的重质耐火层和经过混炼工艺的轻质保温层 压制成一体，重质耐火层和轻质保温层之间形成接触面。

在干燥工艺中，所述干燥工艺分为两个阶段，第一阶段为脱模干燥，干燥温 度为45℃，干燥时间为22h；第二阶段为强制干燥，干燥温度为110℃，干燥 时间为14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下。

在烧成工艺中，将完成干燥工艺的复合耐火砖装入高温窑炉，从常温加热至 1500℃，保温7h，完成烧成工艺，同时，烧失造孔剂烧失形成大量微小气孔。

所述重质耐火层1和轻质保温层2是以上下结构结合在一起；所述重质耐火 层1和轻质保温层2一次压制成一体，压制压力为3.2t，压制次数为6次。

实施例六

一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，包括：原料加工—配料—混练 —成型—干燥—烧成—检验—成品入库。

在配料工艺中，包括重质耐火层的配料和轻质保温层的配料，重质耐火层和 轻质保温层各自分开进行配料；所述重质耐火层包括：电熔白刚玉、电熔莫来石、 红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、硅粉；所述轻质保温层包括： 电熔白刚玉、电熔莫来石、红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、 硅粉；所述轻质保温层还包含烧失造孔剂；具体配比如实施例二所示。

在混练工艺中，将完成配料工艺的重质耐火层和完成配料工艺的轻质保温层 各自分开进行搅拌。

在成型工艺中，将经过混练工艺的重质耐火层和经过混炼工艺的轻质保温层 压制成一体，重质耐火层和轻质保温层之间形成接触面。

在干燥工艺中，所述干燥工艺分为两个阶段，第一阶段为脱模干燥，干燥温 度为45℃，干燥时间为22h；第二阶段为强制干燥，干燥温度为110℃，干燥 时间为14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下。

在烧成工艺中，将完成干燥工艺的复合耐火砖装入高温窑炉，从常温加热至 1500℃，保温7h，完成烧成工艺，同时，烧失造孔剂烧失形成大量微小气孔。

所述重质耐火层1和轻质保温层2是以左右结构结合在一起；所述重质耐火 层1和轻质保温层2一次压制成一体，压制压力为3.6t，压制次数为4次。

实施例七

一种含烧失造孔剂的复合耐火砖的生产工艺，包括：原料加工—配料—混练 —成型—干燥—烧成—检验—成品入库。

在配料工艺中，包括重质耐火层的配料和轻质保温层的配料，重质耐火层和 轻质保温层各自分开进行配料；所述重质耐火层包括：电熔白刚玉、电熔莫来石、 红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、硅粉；所述轻质保温层包括： 电熔白刚玉、电熔莫来石、红柱石、碳化硅、陶土、氧化铝粉、木钙、黄糊精、 硅粉；所述轻质保温层还包含烧失造孔剂；具体配比如实施例三所示。

在混练工艺中，将完成配料工艺的重质耐火层和完成配料工艺的轻质保温层 各自分开进行搅拌。

在成型工艺中，将经过混练工艺的重质耐火层和经过混炼工艺的轻质保温层 压制成一体，重质耐火层和轻质保温层之间形成接触面。

在干燥工艺中，所述干燥工艺分为两个阶段，第一阶段为脱模干燥，干燥温 度为45℃，干燥时间为22h；第二阶段为强制干燥，干燥温度为110℃，干燥 时间为14h，干燥后砖坯水分质量含量控制在6％以下。

在烧成工艺中，将完成干燥工艺的复合耐火砖装入高温窑炉，从常温加热至 1500℃，保温7h，完成烧成工艺，同时，烧失造孔剂烧失形成大量微小气孔。

所述重质耐火层1和轻质保温层2是以上下结构结合在一起；所述重质耐火 层1和轻质保温层2一次压制成一体，压制压力为3.4t，压制次数为5次。

实施例5～7制造的含烧失造孔剂的复合耐火砖与普通工艺制造的复合耐火 砖抗断裂性能指标对比如表2所示：

表2

注:对比所用四种类型的耐火砖规格尺寸相同，在同样的条件下进行测试。

由表2可以明显看出实施例中的含烧失造孔剂的复合耐火砖抗断裂能力远 高于普通工艺制造的复合耐火砖，特别是高温工作条件下断裂强度也远高于普通 工艺制造的复合耐火砖，使其在工作时具备优良的抗断裂能力，可以有效防止结 合面处的断裂。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应 该以权利要求书的保护范围为准。