用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，可有效解決冒口和磚體熔融粘接、冒口利用率低的問題，技術方案是，該涂料是由涂抹在發熱保溫冒口內表面的底層涂料和涂抹在底層涂料表面的面層涂料；所述的底層涂料包括重量百分比計的組分：第一混合涂料49?51％、水49?51％；其中，所述的第一混合涂料包括重量百分比計的組分：石墨粉92?94％、冰晶石3.9?4.1％、膨潤土2.9?3.1％；所述的面層涂料包括重量百分比計的組分：第二混合涂料65?67％、水33?35％；其中，所述的第二混合涂料包括重量百分比計的組分：氧化鋁粉89?91％、冰晶石4.4?4.6％、氧化鐵粉1.4?1.6％、膨潤土0.9?1.1％、黃原膠2.9?3.1％，本發明涂料配方合理，有效解決了澆鑄后的熔融粘接情況，大量節約了冒口料的回收使用，有良好的社會和經濟效益。
【專利說明】
用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料
技術領域
[0001] 本發明涉及涂料，特別是一種用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料。
【背景技術】
[0002] 鋯剛玉電熔磚在我國發展幾十年時間，其澆鑄砂型原料都是以硅砂為主原料，加 入水玻璃或者樹脂為粘接劑進行砂型砂模的生產，硅砂的耐高溫性能以及阻熱效果更適應 于電熔磚砂模制作，再加上其資源豐富，成本低的優點，至今仍然是電熔磚砂模的首選材 料。
[0003] 浮法玻璃窯爐的使用壽命目前平均在8年左右，馬蹄焰日用玻璃窯爐的平均使用 壽命在5年左右，玻璃窯爐的池壁磚是玻璃窯爐使用壽命的關鍵部位，從行業發展角度，對 目前的玻璃窯爐使用壽命有了更高的要求。國外的浮法玻璃窯爐使用壽命已達到12年，馬 蹄焰日用玻璃窯爐使用壽命可達到8年，對比之下我們有一定的差距。觀察發現國內多個電 熔磚生產廠家的池壁磚內部結構有個共同特征:池壁磚的毛坯磚連同冒口順向解刨，發現 內部晶相偏析嚴重，雖然電熔磚晶相偏析是電熔磚的特征，但偏析過于嚴重就影響到電熔 磚的使用壽命。資料顯示：電熔磚生產澆鑄后，高溫液體在砂模內，難溶物質鋯成分向外移 動快速結晶，易熔物質向內移，由于鋯成分比重在電熔磚硅/鋁/鋯之間最大，重力作用下鋯 成分同時下移。這就是電熔磚的偏析現象。由于池壁轉冒口部分體積大于磚體體積，冒口與 磚體連接部分是一個熱節點，熔液凝固速度較快，凝固后就形成了冒口內熔液對磚體補縮 的通道受阻。這是池壁磚晶相嚴重偏析最大因素。如圖所示池壁磚連同冒口的刨面：圖中以 鋯含量測試，數據說明冒口內溶液補縮磚體受阻的位置以及原因。
[0004] 如圖1清晰顯示，池壁磚連同冒口的刨面顯示四個區域：冒口頂端的空洞輸送區域 A、冒口與磚體連接處的半致密區B、磚體中間位置的疏松區C、磚體最底部的致密區D。冒口 與磚體連接部位的半致密區形成是因為此處高溫溶液凝固速度過快導致，此處凝固后冒口 內的溶液對磚體補縮的通道就不能暢通了。磚體中間的疏松區是電熔磚內在品質缺陷，延 長冒口與磚體連接處的溶液凝固時間，讓液體有充足的時間對磚體補縮，可達到磚體致密 度增加、偏析現象減輕，從而使池壁磚延長使用壽命。雖然以前曾有實驗發熱保溫冒口用于 電熔磚致密度的解決，但是澆鑄后由于發熱冒口散熱量大，使發熱冒口砂模與冒口溶液相 互熔融，造成冒口原料回收利用率降低大半，因此而放棄試驗。
[0005] 根據無縮孔磚規格的大小可以用兩種辦法解決無縮孔磚的嚴重偏析現象。700kg 至1500kg的無縮孔磚使用發熱保溫冒口來延長冒口內溶液的凝固時間，保溫冒口限制冒口 內溶液熱量的散發，也就是高溫時間延長，保溫材料就會粘接冒口，在1600°C至1800°C需要 5分鐘至10分鐘就能把冒口保溫材料的表面部分與電恪磚相互恪融一起，這種粘結靠人工 清理根本做不到，這需要一種保溫冒口特制涂料，來隔離發熱材料與冒口的高溫熔融粘接。 目前市場使用的鋯英粉涂料已經是最好的電熔磚砂模涂料，該涂料通常是采用鋯英粉、水 和膠混合在一起制成，但隔離效果差，仍然存在大面積相互熔融粘接的情況，給冒口破碎回 爐重新使用帶了很大麻煩和浪費，破碎后的冒口利用率僅僅達到60%，這種巨大浪費業限 制了企業使用發熱保溫冒口來提升電熔磚品質的信心。因此發熱保溫冒口涂料的改革和創 新迫在眉睫。
【發明內容】
[0006] 針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種用于無縮孔 電熔磚發熱保溫冒口的涂料，可有效解決冒口和磚體熔融粘接、冒口利用率低的問題。
[0007] 本發明解決的技術方案是，一種用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，該涂料 是由涂抹在發熱保溫冒口內表面的底層涂料和涂抹在底層涂料表面的面層涂料；
[0008] 所述的底層涂料包括重量百分比計的組分:第一混合涂料49-51%、水49-51% ;其 中，所述的第一混合涂料包括重量百分比計的組分:石墨粉92-94%、冰晶石3.9-4.1 %、膨 潤土2.9-3.1 % ;具體制備方法為:將石墨粉、石墨粉、膨潤土混合在一起，得到第一混合涂 料，再將第一混合涂料加入水中混合均勻，即得；
[0009] 所述的面層涂料包括重量百分比計的組分:第二混合涂料65-67%、水33-35% ;其 中，所述的第二混合涂料包括重量百分比計的組分:氧化鋁粉89-91%、冰晶石4.4-4.6%、 氧化鐵粉1.4-1.6 %、膨潤土0.9-1.1 %、黃原膠2.9-3.1 % ;具體制備方法為:將氧化鋁粉、 冰晶石、氧化鐵粉、膨潤土和黃原膠混合在一起，得到第二混合涂料，再將第二混合涂料加 入水中混合均勻，即得。
[0010] 所述的發熱保溫冒口包括冒口砂型體，冒口砂型體是由外而內的保溫面層、發熱 保溫層和保溫內層。
[0011]所述的冒口砂型體是由多塊砂板拼裝在一起構成的，每塊砂板的制作方法包括以 下步驟：
[0012] A、制作砂板模具，砂板模具是由自下而上疊裝在一起的保溫面層模具體(3a)、發 熱保溫層模具體(3b)和保溫內層模具體(3c)構成的上部開口的中空結構，保溫面層模具體 (3a)經裝在側面上的第一活頁(4a)與發熱保溫層模具體(3b)相連，發熱保溫層模具體(3b) 經設置在第一活頁正對側的第二活頁(4b)與保溫內層模具體(3c)相連，構成首尾相連的翻 轉式活動三連板結構；
[0013] B、制作保溫面層配料，保溫面層配料是由重量百分比計的：硅砂49-51%、漂珠44-46 %、改性水玻璃3.9-4.1 %、固化劑0.9-1.1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固 化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得；
[0014] C、依次將保溫內層模具體、發熱保溫層模具體從保溫面層模具體的上口部翻開， 將制作好的保溫面層配料填充至保溫面層模具體內，壓實；
[0015] D、制作發熱保溫層配料，發熱保溫層配料是由重量百分比計的：鋁粒17-19%、氧 化鐵粉5.9-6.1 %、漂珠63-65 %、改性水玻璃9-11 %，固化劑1.9-2.1 %制成的，其中將鋁 粒、氧化鐵粉、漂珠、改性水玻璃和固化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得；
[0016] E、將發熱保溫層模具體翻轉重新疊加在保溫面層模具體的上口部，同時將保溫內 層模具體從發熱保溫層模具體的上口部翻開，將制作好的發熱保溫層配料填充至發熱保溫 層模具體內，壓實；
[0017] F、制作保溫內層配料，保溫內層配料是由重量百分比計的：硅砂49-51%、漂珠44-46 %、改性水玻璃3.9-4.1 %、固化劑0.9-1.1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固 化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得；
[0018] G、將保溫內層模具體翻轉疊加在保溫面層模具體的上口部，將制作好的保溫內層 配料填充至保溫內層模具體內，壓實，靜置24小時后拆模即得砂板；
[0019] H、在砂板保溫內層的表面涂1.5mm厚的底層涂料，再在底層涂料的表面涂1.5mm厚 的面層涂料，靜置三天以上；
[0020] I、將步驟Η中制作好的砂板按冒口的結構拼裝在一起，并用常規粘接劑粘合即得 冒口砂型體。
[0021] 本發明涂料配方合理，石墨粉為熔點3652Γ的耐高溫性能覆蓋砂模首層涂料，對 于熔融粘接起到決定性作用，冰晶石(Na3AIF 6)作為碳吸附劑在高溫下形成活性NaF、AIF3 等，對砂型分解出的碳產生吸附作用，使之不沉淀在磚體表面，從而防止磚體表面積碳的產 生和氮氣孔的產生，因此冰晶石配合在第二層涂料中加入量增加，吸附積碳有害成分滲入。 此外，涂料中還摻入氧化鐵粉(Fe2〇3 )，提高涂料的自剝離能力和抗氮氣孔能力，使磚體表面 光潔，有效防止了砂型粘接磚體表面現象的產生，并在一定程度上提高尺寸精度，因此氧化 鐵配合在第二層涂料中使用;膨潤土的作用在涂料起到涂料易涂抹、涂料不開裂、粘度均勻 的作用，本發明涂料易生產，有效解決了澆鑄后的熔融粘接情況，大量節約了冒口料的回收 使用，有良好的社會和經濟效益。
【附圖說明】
[0022] 圖1為現有池壁磚冒口砂型使的剖面主視圖，其種A、B、C、D表示池壁磚連同冒口的 剖面顯示4個區域。
[0023]圖2為本發明冒口砂型體的主視圖。
[0024] 圖3為本發明冒口砂型體的局部剖視圖。
[0025] 圖4為本發明冒口砂型體使用狀態的剖視圖。
[0026] 圖5為本發明砂板模具的主視圖。
[0027]圖6為本發明砂板模具的俯視圖。
[0028]圖7為本發明保溫面層模具體的立體圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0030] 如圖2-7所示，本發明一種用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料是由涂抹在發 熱保溫冒口內表面的底層涂料和涂抹在底層涂料表面的面層涂料；
[0031] 所述的底層涂料包括重量百分比計的組分:第一混合涂料50%、水50%;其中，所 述的第一混合涂料包括重量百分比計的組分:石墨粉93%、冰晶石4%、膨潤土 3%;具體制 備方法為:將石墨粉、石墨粉、膨潤土混合在一起，得到第一混合涂料，再將第一混合涂料加 入水中混合均勻，即得；
[0032]所述的面層涂料包括重量百分比計的組分:第二混合涂料66%、水34%;其中，所 述的第二混合涂料包括重量百分比計的組分：氧化鋁粉90%、冰晶石4.5%、氧化鐵粉 1.5 %、膨潤土1 %、黃原膠3 % ;具體制備方法為:將氧化鋁粉、冰晶石、氧化鐵粉、膨潤土和 黃原膠混合在一起，得到第二混合涂料，再將第二混合涂料加入水中混合均勻，即得。
[0033] 所述的底層涂料和面層涂料的厚度均為1.5mm。
[0034] 所述的發熱保溫冒口包括冒口砂型體1，冒口砂型體1是由外而內的保溫面層la、 發熱保溫層lb和保溫內層lc。
[0035]所述的保溫面層la的厚度為10mm，發熱保溫層lb的厚度為20mm，保溫內層lc的厚 度為10mm;
[0036]所述的冒口砂型體1是由上部的直管段11和下部的變徑段12構成的上下開口的中 空結構，變徑段12的大口端與直管段11的下口部相連；
[0037]所述的冒口砂型體1設置在磚體砂型2上，磚體砂型2為上部開口的中空結構，其內 腔構成磚體的成型空間，冒口砂型體1的內腔構成磚體的補縮空間，變徑段12的下口部與磚 體砂型2的上口部正對；
[0038] 所述的冒口砂型體是由多塊砂板拼裝在一起構成的，每塊砂板的制作方法包括以 下步驟：
[0039] A、制作砂板模具，砂板模具是由自下而上疊裝在一起的保溫面層模具體3a、發熱 保溫層模具體3b和保溫內層模具體3c構成的上部開口的中空結構，保溫面層模具體3a經裝 在側面上的第一活頁4a與發熱保溫層模具體3b相連，發熱保溫層模具體3b經設置在第一活 頁正對側的第二活頁4b與保溫內層模具體3c相連，構成首尾相連的翻轉式活動三連板結 構；
[0040] B、制作保溫面層配料，保溫面層配料是由重量百分比計的：硅砂50%、漂珠45%、 改性水玻璃4 %、固化劑1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化劑在攪拌機內攪 拌3分鐘，即得；
[0041] C、依次將保溫內層模具體、發熱保溫層模具體從保溫面層模具體的上口部翻開， 將制作好的保溫面層配料填充至保溫面層模具體內，壓實；
[0042] D、制作發熱保溫層配料，發熱保溫層配料是由重量百分比計的：鋁粒18%、氧化鐵 粉6 %、漂珠64%、改性水玻璃10 %，固化劑2 %制成的，其中將鋁粒、氧化鐵粉、漂珠、改性水 玻璃和固化劑在攪拌機內攪拌3分鐘，即得；
[0043] E、將發熱保溫層模具體翻轉重新疊加在保溫面層模具體的上口部，同時將保溫內 層模具體從發熱保溫層模具體的上口部翻開，將制作好的發熱保溫層配料填充至發熱保溫 層模具體內，壓實；
[0044] F、制作保溫內層配料，保溫內層配料是由重量百分比計的：硅砂50%、漂珠45%、 改性水玻璃4 %、固化劑1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固化劑在攪拌機內攪 拌3分鐘，即得；
[0045] G、將保溫內層模具體翻轉疊加在保溫面層模具體的上口部，將制作好的保溫內層 配料填充至保溫內層模具體內，壓實，靜置24小時后拆模即得砂板；
[0046] H、在砂板保溫內層的表面涂1.5mm厚的底層涂料，再在底層涂料的表面涂1.5mm厚 的面層涂料，靜置三天以上；
[0047] I、將步驟Η中制作好的砂板按冒口的結構拼裝在一起，并用常規粘接劑粘合即得 冒口砂型體。
[0048] 使用時，將冒口砂型體拼裝在磚體砂型2上，冒口砂型體的下口部與磚體砂型2的 上口部正對，電熔磚澆鑄液從冒口砂型體的上口部進入。
[0049] 所述的漂珠為輕質漂珠，輕質漂珠是一種能浮于水面的粉煤灰空心球，呈灰白色， 壁薄中空，容重418.8kg/m3，粒徑約0.1毫米，表面封閉而光滑，熱導率小，耐火度彡1610°C ;
[0050] 所述的改性水玻璃為市售產品，如青島迪科鐵路設備有限公司生產的改性水玻 璃，作為粘接劑，可以使冒口砂模不用烘干程序，有十五分鐘后自硬的效果。
[0051] 所述的固化劑為市售產品，如山東青島迪科公司的有機脂固化劑，又如湖北荊州 泰盟生產的有機脂固化劑，用于縮短改性水玻璃的粘接時間。
[0052] 本發明涂料經多次試驗均得到了相同或相近似的結果，以下為相同條件下生產同 規格電熔磚的對比情況：
[0053] 試驗組和對照組均生產規格為0.7噸、1噸的電熔磚各60塊，試驗組和對照組采用 相同配方的澆鑄液、保溫箱及生產條件，區別在于試驗組采用本發明的發熱保溫冒口砂型 體和涂料，對照組涂的是采用傳統的冒口砂型和涂料，傳統的涂料是由重量百分比計的組 分:混合涂料66%、水34%制成，混合涂料是由重量百分比計的組分:鋯英砂91%、粘土 4%、 白乳膠5%制成，其中，將鋯英砂、粘土和白乳膠混合在一起，得到混合涂料，再將混合涂料 加入水中，即得），澆鑄成型后的磚體情況對比如下：
[0054]表1為磚體表面熔融粘接及成本情況對照表 [0055]
[0056]表格2為磚體質量指標對照表
[0058]由上述情況可以清楚的看出，采用本發明涂料生產的無縮孔電熔磚磚冒口回收使 用率達到99%，涂料價格每噸降低5000元.并且提高了冒口回收的工作效率。.同時池壁磚 容重明顯增加，達到甚至超出外資品牌的池壁磚致密度，疏松區平均鋯含量提高了 1.12%， 明顯提高了池壁磚的內在品質，避免了池壁磚內部疏松造成玻璃液過度侵蝕，發生玻璃液 泄漏的安全事故，延長了玻璃窯爐的使用壽命;經濟效益顯著，對行業發展而言并且具有更 好的推動意義和社會價值。
【主權項】
1. 一種用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，該涂料是由涂抹在發熱 保溫冒口內表面的底層涂料和涂抹在底層涂料表面的面層涂料； 所述的底層涂料包括重量百分比計的組分:第一混合涂料49-51%、水49-51%;其中， 所述的第一混合涂料包括重量百分比計的組分:石墨粉92-94%、冰晶石3.9-4.1%、膨潤土 2.9-3.1%;具體制備方法為:將石墨粉、石墨粉、膨潤土混合在一起，得到第一混合涂料，再 將第一混合涂料加入水中混合均勻，即得； 所述的面層涂料包括重量百分比計的組分:第二混合涂料65-67%、水33-35%;其中， 所述的第二混合涂料包括重量百分比計的組分:氧化鋁粉89-91 %、冰晶石4.4-4.6%、氧化 鐵粉1.4_1.6%、膨潤土0.9_1.1 %、黃原I父2.9_3.1 % ;具體制備方法為:將氧化錯粉、冰晶 石、氧化鐵粉、膨潤土和黃原膠混合在一起，得到第二混合涂料，再將第二混合涂料加入水 中混合均勻，即得。2. 根據權利要求1所述的用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，所述的 底層涂料和面層涂料的厚度均為1.5mm。3. 根據權利要求1所述的用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，所述的 發熱保溫冒口包括冒口砂型體（1)，冒口砂型體（1)是由外而內的保溫面層（Ia)、發熱保溫 層（Ib)和保溫內層（lc)。4. 根據權利要求3所述的用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，所述的 保溫面層(Ia)的厚度為10mm，發熱保溫層(Ib)的厚度為20mm，保溫內層(Ic)的厚度為10mm。5. 根據權利要求3所述的用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，所述的 冒口砂型體（1)是由上部的直管段（11)和下部的變徑段（12)構成的上下開口的中空結構， 變徑段(12)的大口端與直管段(11)的下口部相連。6. 根據權利要求3所述的用于無縮孔電熔磚發熱保溫冒口的涂料，其特征在于，所述的 冒口砂型體（1)設置在磚體砂型（2)上，磚體砂型（2)為上部開口的中空結構，其內腔構成磚 體的成型空間，冒口砂型體(1)的內腔構成磚體的補縮空間，變徑段（12)的下口部與磚體砂 型(2)的上口部正對。7. -種權利要求3所述的冒口砂型體的制備方法，其特征在于，所述的冒口砂型體是由 多塊砂板拼裝在一起構成的，每塊砂板的制作方法包括以下步驟： A、 制作砂板模具，砂板模具是由自下而上疊裝在一起的保溫面層模具體(3a)、發熱保 溫層模具體(3b)和保溫內層模具體(3c)構成的上部開口的中空結構，保溫面層模具體(3a) 經裝在側面上的第一活頁(4a)與發熱保溫層模具體(3b)相連，發熱保溫層模具體(3b)經設 置在第一活頁正對側的第二活頁(4b)與保溫內層模具體(3c)相連，構成首尾相連的翻轉式 活動三連板結構； B、 制作保溫面層配料，保溫面層配料是由重量百分比計的：硅砂49-51 %、漂珠44-46 %、改性水玻璃3.9-4.1 %、固化劑0.9-1.1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固 化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得； C、 依次將保溫內層模具體、發熱保溫層模具體從保溫面層模具體的上口部翻開，將制 作好的保溫面層配料填充至保溫面層模具體內，壓實； D、 制作發熱保溫層配料，發熱保溫層配料是由重量百分比計的：鋁粒17-19%、氧化鐵 粉5.9-6.1 %、漂珠63-65 %、改性水玻璃9-11 %，固化劑1.9-2.1 %制成的，其中將鋁粒、氧 化鐵粉、漂珠、改性水玻璃和固化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得； E、 將發熱保溫層模具體翻轉重新疊加在保溫面層模具體的上口部，同時將保溫內層模 具體從發熱保溫層模具體的上口部翻開，將制作好的發熱保溫層配料填充至發熱保溫層模 具體內，壓實； F、 制作保溫內層配料，保溫內層配料是由重量百分比計的：硅砂49-51 %、漂珠44-46 %、改性水玻璃3.9-4.1 %、固化劑0.9-1.1 %制成的，其中將硅砂、漂珠、改性水玻璃和固 化劑在攪拌機內攪拌2.5-3.5分鐘，即得； G、 將保溫內層模具體翻轉疊加在保溫面層模具體的上口部，將制作好的保溫內層配料 填充至保溫內層模具體內，壓實，靜置24小時后拆模即得砂板； H、 在砂板保溫內層的表面涂1.5mm厚的底層涂料，再在底層涂料的表面涂1.5mm厚的面 層涂料，靜置三天以上； I、 將步驟H中制作好的砂板按冒口的結構拼裝在一起，并用常規粘接劑粘合即得冒口 砂型體。
【文檔編號】C04B35/66GK105884382SQ201610209184
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月6日
【發明人】龍沾衛
【申請人】鄭州遠東耐火材料有限公司