锚固砖主要用于工业窑炉的炉顶和炉墙,起到连接耐火衬体和炉体钢结构的作用,其质量和性能直接关系到整个窑炉的结构安全与使用寿命。
以下是锚固砖生产的详细流程和技术要点,可以看作是上一个通用技术要求的具体化和深化。
锚固砖生产技术要求
一、特点与用途
锚固砖不仅需要具备优良的耐火、耐高温性能,更关键的是需要极高的常温与高温结构强度和优良的抗热震稳定性,以承受窑炉运行中的热应力、自重以及可能的气流冲刷。
二、材料与配方
材质选择:
高铝质:最常见的选择,Al₂O₃含量通常在55%至75%之间,平衡了性能与成本。
莫来石质:具有更好的抗热震性和高温体积稳定性,用于更苛刻的工况。
刚玉莫来石质:最高档的选择,具有极高的强度和抗侵蚀性,用于关键高温区域。
材质原则:锚固砖的材质通常与它所固定的耐火衬里(如浇注料、耐火砖)的材质相匹配或更优。
配方关键:
骨料与基质:采用多级颗粒配比,确保最紧密堆积,以获得高密度和高强度。
结合系统:
陶瓷结合:通过高温烧结形成稳定的陶瓷相,是主流方式。
化学结合:有时会加入磷酸、铝酸盐水泥等结合剂,提供中低温强度。
添加剂:通常会加入少量的防缩剂(如蓝晶石)以补偿高温收缩,以及增韧剂(如锆英石、氧化锆微粉)来改善抗热震性。
三、生产工艺
锚固砖的生产通常采用半干法机压成型,以保证其高密度和精确尺寸。
原料制备:
破碎与粉碎:将原料(如高铝矾土熟料、莫来石等)通过颚式破碎机、对辊机等破碎至所需粒度。
配料与混练:按照精确的配方,将不同粒级的骨料、粉料、结合剂和添加剂加入混碾机中。混练时间要充分,确保水分和物料均匀分布,形成“泥料”。
成型-关键工序
模具:使用高强度的合金钢模具,模具设计必须考虑锚固砖复杂的形状(如吊挂头、锯齿等)和脱模顺畅。
成型设备:一般采用摩擦压砖机或液压压砖机。液压机压力更稳定,更适合形状复杂、要求高的锚固砖。
加压方式:采用多次加压(如先轻后重)或双向加压,以排除空气,减少密度分层,确保整体密度均匀。
成型压力:压力是决定砖坯密度的关键,通常需要较高的压力(例如,几百吨以上)。
干燥
压制成型的砖坯需进入干燥器(如隧道干燥器)进行干燥。
目的:排除砖坯中的物理水,提高坯体强度,防止在烧成时因水分急剧蒸发而开裂。
控制参数:温度、湿度和时间。需缓慢升温,避免干燥裂纹。
烧成-核心工序
窑炉:通常在隧道窑或梭式窑中进行。
烧成制度:
升温曲线:制定严格的升温曲线,特别是在关键温度段(如结合剂分解、液相产生、烧结阶段)要控制升温速率。
最高烧成温度:需高于其使用温度,通常在1350℃-1500℃之间,具体取决于材质。
保温时间:在最高温度下保持足够时间,使其完成充分的烧结反应,以获得理想的强度和体积稳定性。
冷却曲线:控制冷却速度,特别是通过晶型转变温度区时,以防止冷却裂纹。
四、特殊技术要求(区别于普通耐火砖)
金属件处理(如适用):
某些锚固砖会在砖体内预埋金属吊环或螺杆。此金属件必须使用耐热合金钢(如310S)。
预埋前需进行严格的除锈、除油处理。
预埋位置和深度必须精确,确保其在高温下能有效传递载荷。
尺寸精度与外形:
吊挂部位的倒角、圆弧和锯齿必须清晰、完整,无任何裂纹或缺损,以确保与炉壳吊挂件的有效咬合。
尺寸公差要求比普通耐火砖更严格,特别是长度方向的公差,直接影响砌筑后的整体平整度。
性能侧重:
高温抗折强度:是锚固砖最重要的指标之一,它直接反映了在高温下承受载荷的能力。
热震性:窑炉的启停会产生巨大的热应力,抗热震性差的锚固砖易开裂断裂。
重烧线变化:必须要求微收缩或微膨胀,且变化率极小(如1500°C x 3h, ±0.2%),确保炉顶结构长期稳定不下沉。
五、质量检验与控制
出厂检验项目:
尺寸与外观:100%检验,重点检查吊挂部位。
常温耐压强度:每批抽样检验。
化学组成(Al₂O₃等):定期或每批检验。
荷重软化开始温度、体积密度、显气孔率、重烧线变化:定期抽样检验。
型式检验项目(重要或新产品时):
高温抗折强度。
抗热震性。
热膨胀率。
六、包装与运输
由于锚固砖形状特殊且吊挂部位脆弱,包装需格外注意。通常采用定制木箱,内部使用泡沫塑料或瓦楞纸板进行隔离和缓冲,防止运输过程中的碰撞损坏。
箱外应明确标注“易碎品”、“防潮”及吊装方向。
锚固砖生产是耐火材料制造中技术含量较高的领域,其核心在于通过优化的配方、高压成型和精确的烧成控制,来获得高强度、高稳定性和优良抗热震性的最终产品,确保工业窑使用的坚固可靠。