白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法
【專利摘要】本發明屬于加熱爐的生產方法【技術領域】，具體涉及一種白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法。本發明要解決的技術問題是現有的耐火材料加熱爐使用壽命短維修頻率高，耗能高，成本大，高溫強度低，高溫抗腐蝕能力差，爐體易發生斷裂甚至爆炸倒塌等。本發明解決上述技術問題的方案是提供一種白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，包括以下步驟：根據爐體結構圖使用白泡石磚制造出鍛造加熱爐，爐子成型進行烘爐，烘爐時所采用的升溫速度為5～10℃/h，烘爐時的最終烘爐溫度為1100℃～1400℃。本發明為制造蓄熱式鍛造加熱爐提供了一種新方法。
【專利說明】白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于加熱爐的生產方法【技術領域】，具體涉及一種白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法。
技術背景
[0002]汽車、通用機械、兵器、電子、能源、建筑、航空、航天領域的高速發展，在給制造業帶來新機遇的同時也帶來了更大的挑戰。各種新型加工方法的不斷涌現，滿足了現代制造業對加工技術多樣性的要求。與此同時，作為最原始，最傳統的制造加工方法——鍛造，憑借其優質、高產、低耗能、靈活等特點，依然備受人們的青睞。目前，由于生產鍛造加熱爐的技術不夠成熟，受到所用材料的限制，鍛造加熱爐的使用壽命相對較短，保溫養護效果難以滿足生產需求，間接造成鍛件精度偏低，成本偏高，制約了鍛造技術的快速發展。
[0003]加熱是鍛造生產必不可少的工序，而加熱爐是鍛造生產的重要加工設備，享有鍛造廠的“心臟”的美稱。提高生產鍛造加熱爐的技術，是提高鍛件質量的重要措施之一。國內外使用的加熱爐主要可分為火焰加熱爐和電加熱爐兩大類。根據所用燃料不同，火焰加熱爐又可分為油爐、氣爐和燃煤爐，氣爐主要分天然氣鍛造加熱爐和煤氣加熱爐兩類等。天然氣鍛造加熱爐憑借其資源豐富，成本低廉，環保節能等特點，一直以來備受各大鍛造加工廠的青睞。傳統方法制造鍛造加熱爐的過程為:根據加工需求設計出合理的鍛造加熱爐結構設計圖，選材，工藝設計等。在上述制造過程中，除結構設計外，材料和工藝設計是制造具有良好保溫養護性能和較長使用壽命的鍛造加熱爐的決定性因素。傳統鍛造加熱爐都是采用普通材料，如用輕質磚或輕質澆注料加纖維制品，或是采用普通的耐火材料高鋁磚等作為爐體的爐墻和爐頂的耐火層。但是用這些材料制造的爐子其磚體易斷裂，極易造成墻體脫落、爐體坍塌，使用期間需要經常維修，壽命較短，一般為I年左右；再者，使用后的磚料重復利用率低，回收困難，能源利用率低，占用空間資源，極易造成環境污染；而且，這類加熱爐在加熱過程中存在受熱不均勻，保溫養護效果差等缺點，嚴重制約了鍛件質量和生產效率的提聞。
[0004]成都市雙流恒生鍛造有限公司以前采用高鋁耐火磚砌體作為爐體的爐墻和爐頂的耐火層，獲得了很好的保溫養護效果。但這類磚體在使用過程中極易斷裂，易造成爐體坍塌，使用壽命較短，一般半年左右需要進行維修。后來，采用澆注料作為爐墻和爐頂的耐火層，使用過程中澆注料也會逐漸緩慢脫落，最后造成爐體坍塌，一般I年左右就需要維修。
[0005]隨著加熱爐制造技術的發展，越來越多的新型耐火材料被引用到鍛造加熱爐的生產制造過程中，以期獲得更好的保溫養護效果和較長的使用壽命。目前，鍛造行業普遍看好的加熱爐耐火材料白云石，認為其有很大的發展前景。白云石在耐壓強度、熱震穩定性、耐堿和抗熟料化學浸蝕等方面有優異表現，并且環境污染小。但是其防潮能力差，易與環境中的水分發生反應，對酸性渣抗腐蝕能力差，在正常工藝條件下，使用壽命僅I年左右。
[0006]株洲火炬工業爐有限責任公司的趙亮針對上述存在的問題，在選用磷酸鹽耐火混凝土和鎂鉻磚系堿性耐火材料作為加熱爐的內襯材料的基礎上，通過改進鍛件加熱爐的爐型結構設計一采用雙門室式加熱爐來制造鍛造加熱爐。首先，他通過設計并采用雙層爐頂結構延長換熱器的使用壽命，縮短空爐升溫時間，延緩爐頂耐火層剝離速度，降低了維修成本；再者，在爐襯部分他采用磷酸鹽耐火混凝土現澆；排煙系統部分采用余熱利用裝置；并設置煙氣調壓閥，使爐內壓力可控；爐底部分則設計成多點排煙。該設計方案雖然在一定程度上解決了爐頂耐火層脫落嚴重，受熱不均勻，能源利用率低，環境污染嚴重等問題，但是利用該廠設計的方案制造的雙門室式鍛造加熱爐會出現以下問題:其一，采用雙門室式的設計方案，其爐體結構相對普通加熱爐來說要復雜得多，制造相對困難，耗時耗力，成本偏高，經濟實用性偏低；其二，采用的磷酸鹽耐火混凝土現澆爐襯部分，該混泥土在施工前，必須要進行取樣試配，以確定施工配合比，期間還必須進行困料和養護，困料時間一般大于16h，工藝相對復雜且制造周期較長；其三，該方法雖然在一定程度是解決了加熱爐存在的一系列問題，爐子使用壽命的提高仍然不是很顯著。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是現有的耐火材料加熱爐使用壽命短維修頻率高，耗能高成本大，高溫強度低，高溫抗腐蝕能力差，爐體易發生斷裂甚至爆炸倒塌等。
[0008]本發明解決上述技術問題的方案是提供一種白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，包括以下步驟:在爐子成型后，用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐，爐子成型進行烘爐。
[0009]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述耐火層的厚度為220?350mmo
[0010]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述白泡石磚的化學組成為:SiO2 為 81 ?90wt%、Al203 為 5 ?13wt%、Fe203 為 0.2 ?0.7wt%、Ca0 為 0.1 ?0.6wt%、Mg0為0.1?0.5wt%、雜質為1.0?1.6wt%、燒失為2.0?4.5wt%。所述的燒失，也叫燒失量，是指在進行耐火材料的分析時，除主成分氧化物和副成分的含量外，通常還要測定其燒失量，即將在105?110°C烘干的原料在1000?1100°C灼燒后失去重量的百分比。
[0011]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述的烘爐是先采取小量供天然氣點燃。
[0012]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述烘爐時的升溫速度為5?10°C /h，烘爐時的最終烘爐溫度為1100°C?1400°C。
[0013]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述的烘爐過程中需要保溫養護4?6次。
[0014]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述烘爐過程中每次保溫養護的時間是20?IOOh。
[0015]作為本發明的優選方案，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述烘爐的操作步驟為:以5°C /h?10°C /h的速度將爐體從室溫升到110?150°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至260?300°C，再保溫養護20?IOOh ;后又以5?IO0C /h的速度升溫至600?640°C，保溫養護20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升溫至800?840°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至1100°C?1400°C，保溫養護20?IOOh;烘爐完畢。[0016]本發明的有益效果在于:1、本發明所選用的白泡石相比于普通的耐火材料，具有優良的理化性能，如:(I)礦物相組成純度高，含雜質(R2CHRO)量低，一般在2%以下；(2)耐火度高，幾乎適用于所有的鋼鐵鍛件；(3)組織結構致密度高，顯氣孔率低，耐磨抗蝕；(4)高溫強度高，可防止液氣流的進一步滲透；(5)具有層狀的天然紋理，在生產時使紋理垂直于與受侵蝕面，能有效防止磚體剝落；(6)對玻璃液沒有污染，不會形成條紋和結石等。2、本發明所采用的烘爐方案是根據新型耐火材料白泡石的特性而設計的。本發明采用由低溫逐漸加熱到高溫的逐步升溫的烘爐方案，其最大的優點在于，緩慢的升溫過程能保證水分(水蒸氣)從砌體的內部自然排出。這樣不僅能有效提高砌筑體的強度，避免了由于升溫過快，使砌體內的水分瞬間蒸發而造成氣爆，導致爐體發生斷裂，甚至爆炸倒塌等現象。3、本發明所采用的新型耐火材料白泡石磚結合烘爐方案，具有以下優點:(1)高溫下烘爐時，白泡石磚中的石英和高嶺石相互反應生成高強度的莫來石，增強了爐體的高溫強度，有效抑制了爐內砌體開裂脫落的現象；(2)白泡石磚的工作表面在高溫下還會生成一層致密釉質層，能有效的防止工作過程中液氣流的進一步滲透，顯著提高了爐子的氣密性和保溫養護效果；(3)成品率提高，鍛件精度得到保證，經濟效益明顯。4、采用本發明提供的方法制造的蓄熱式鍛造加熱爐，在使用過程中幾乎不需要維修，使用壽命是原來的3?5倍，鍛造成本顯著降低。5、本發明提供的方法制造的加熱爐在加熱時采用的是天然氣，有效利用了生活、生產中遺留下的排泄物與廢棄物，不僅解決了現今排泄物、廢棄物無處存放、處理困難的問題，實現了廢棄物的重復二次利用，而且保護了環境，有效的節約了其他能源(如煤炭、電能等)，達到了節能環保的目的。
【具體實施方式】
[0017]白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，包括以下步驟:在爐子成型后，用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐，爐子成型進行烘爐；所述烘爐時的升溫速度為5°C /h?10°C /h，烘爐時的最終烘爐溫度為1100°C?1400°C ;所述的烘爐過程中需要保溫養護4?6次；所述烘爐過程中每次保溫養護的時間為20?100h。
[0018]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述耐火層的厚度為220?350mmo
[0019]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述白泡石磚的化學組成為:SiO2 為 81 ?90wt%、Al203 為 5 ?13wt%、Fe203 為 0.2 ?0.7wt%、Ca0 為 0.1 ?0.6wt%、Mg0為0.1?0.5wt%、雜質為1.0?1.6wt%、燒失為2.0?4.5wt%。
[0020]其中，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述的烘爐是先采取小量供天然氣點燃。小量供天然氣點燃有利于爐子緩慢升溫，烘爐時間較長，這樣做的目的是避免爐子快速升至120(TC以上而造成磚體開裂、剝落，甚至坍塌等現象。而且升溫速度慢，保溫養護時間長，有利于爐子內部氣體和水分的排出，并生成有利于保溫養護效果提高的層致密釉質層等等。
[0021]作為本發明的優選方案，上述白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法中，所述烘爐的操作步驟為:以5°C /h?10°C /h的速度將爐體從室溫升到110?150°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至260?300°C，再保溫養護20?IOOh ;后又以5?IO0C /h的速度升溫至600?640°C，保溫養護20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升溫至800?840°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至1100°C?1400°C，保溫養護20?IOOh;烘爐完畢。
[0022]較長的中間保溫養護時間是為了保證爐子內部的水分和氣體能夠完全排除，避免了由于升溫過快，砌體內的水分瞬間蒸發而造成氣爆，導致爐體發生斷裂，甚至爆炸倒塌等現象。而且長時間的中間保溫養護能夠保證爐體受熱均勻，使整體爐子充分的受熱，保證了較好的烘干效果。再者，中間保溫養護，特別是高溫下的中間保溫養護有利于高溫下的產物——高強度莫來石和致密釉質層的充分產生和均勻分布。
[0023]本發明以下實施例中，所采用的白泡石磚的規格為:350*350*700mm。
[0024]實施例1
[0025]首先，設計出蓄熱式鍛造加熱爐的爐體結構，然后根據廠家的氣源情況設計出相應的烘爐方案，根據需要準備及修整耐火材料白泡石磚，最后根據爐體結構圖用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐。爐子成型后根據烘爐方案進行烘爐。烘爐方案為:以5°C /h的速度將爐體從室溫升到120°C，保溫養護60h ;再以5°C /h的速度升溫至280°C，再保溫養護60h ;后又以10°C /h的速度升溫至600°C，保溫養護40h ；以10°C /h的速度升溫至800°C，保溫養護20h ;再以10°C /h的速度升溫至1150°C，保溫養護40h;烘爐完畢。
[0026]實施例2
[0027]首先，設計出蓄熱式鍛造加熱爐的爐體結構，然后根據廠家的氣源情況設計出相應的烘爐方案，根據需要準備及修整耐火材料白泡石磚，最后根據爐體結構圖用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐。爐子成型后根據烘爐方案進行烘爐。烘爐方案為:以10°C /h的速度將爐體從室溫升到110°C，保溫養護70h ;再以10°C /h的速度升溫至300°C，再保溫養護70h ;后又以15°C /h的速度升溫至620°C，保溫養護40h ；以15°C /h的速度升溫至820°C，保溫養護20h ;再以20°C /h的速度升溫至1200°C，保溫養護45h;烘爐完畢。
[0028]實施例3
[0029]首先，設計出蓄熱式鍛造加熱爐的爐體結構，然后根據廠家的氣源情況設計出相應的烘爐方案，根據需要準備及修整耐火材料白泡石磚，最后根據爐體結構圖用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐。爐子成型后根據烘爐方案進行烘爐。烘爐方案為:以5°C /h的速度將爐體從室溫升到130°C，保溫養護80h ;再以5°C /h的速度升溫至260°C，保溫養護65h ;后又以10°C /h的速度升溫至630°C，保溫養護45h ；以IO0C /h的速度升溫至830°C，保溫養護20h ;再以10°C /h的速度升溫至1300°C，保溫養護50h ;烘爐完畢。
[0030]實施例4
[0031]本發明實施例制造的蓄熱式鍛造加熱爐與傳統的蓄熱式鍛造加熱爐在O?1600°C使用過程中的性能對比結果見表I。
[0032]表I性能對比結果
[0033]
【權利要求】
1.白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，包括以下步驟:在爐子成型后，用白泡石磚作為爐體爐墻和爐頂的耐火層，制造出蓄熱式鍛造加熱爐，爐子成型后進行烘爐。
2.根據權利要求1所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述耐火層的厚度為220?350mm。
3.根據權利要求1所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述白泡石磚的化學組成為:Si02為81?90wt%,Al2O3為5?13wt%、Fe203為0.2?0.7wt%、Ca0為 0.1 ?0.6wt%、MgO 為 0.1 ?0.5wt%、雜質為 1.0 ?1.6wt%、燒失為 2.0 ?4.5wt%。
4.根據權利要求1所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述烘爐時的升溫速度為5?10°C /h，烘爐時的最終烘爐溫度為1100°C?1400°C。
5.根據權利要求1所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述的烘爐過程中需要保溫養護4?6次。
6.根據權利要求5所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述烘爐過程中每次保溫養護的時間為20?100h。
7.根據權利要求1?6所述的白泡石制造蓄熱式鍛造加熱爐的方法，其特征在于:所述烘爐的操作步驟為:以5?10°C /h的速度將爐體從室溫升到110?150°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至260?300°C，再保溫養護20?IOOh ;后又以5?10°C /h的速度升溫至600?640°C，保溫養護20?IOOh ;以5?10°C /h的速度升溫至800?840°C，保溫養護20?IOOh ;再以5?10°C /h的速度升溫至1100°C?1400°C，保溫養護20?IOOh ;烘爐完畢。
【文檔編號】F27D1/10GK103851916SQ201410049864
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月13日 優先權日:2014年2月13日
【發明者】胡林, 李普, 晏爽, 任德俊 申請人:成都市雙流恒生鍛造有限公司