[发明专利]一种低应力蜂窝陶瓷蓄热体成型模具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备蜂窝陶瓷蓄热体的模具及其制备方法。

背景技术

蓄热式燃烧技术是目前广泛应用于钢铁冶金、机械、石化、建材、有色冶金等行业工业炉上的节能环保新型燃烧技术。陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧器完成烟气余热回收利用的中间载体，通过蓄热体周期性地蓄热与释热，将高温烟气的热量传递给常温助燃空气或煤气，实现烟气余热的回收和助燃空气或煤气的高温预热，达到高效节能环保的目的。由此可见，蓄热体是蓄热式燃烧器中的关键部件。目前国内外广泛使用的蓄热体主要有陶瓷蓄热球和蜂窝陶瓷蓄热体，其中蜂窝陶瓷蓄热体主要有正方形和正六边形两种格孔结构。在实际应用中，由于陶瓷球蓄热体间空隙通道不规则，长时间使用后易粘渣，导致流动阻力大，降低了烟气余热的回收效率，同时，由于单位体积换热面积小，增大了蓄热室的布置空间，给实际应用带来安装困难。对于薄壁格孔结构蜂窝陶瓷蓄热体，其直通道结构，大幅度降低了流动阻力，蓄热体的薄壁特征有效地提高了蓄热体的换热比表面积，由于正方形结构更有利于单位体积换热面积的提高，因而，国内外早期使用的蓄热体为正方形格孔，但通道孔壁的90°夹角加剧了局部的应力集中，一方面是挤压成型过程泥料流变不均匀引起的加工内应力集中，导致蓄热体成型合格率低，另一方面是在使用过程格孔夹角引起的热应力集中，导致蓄热体热应力破损，降低了蓄热体的使用寿命，严重影响了蓄热体的生产效率和实际使用效果。此外，由正方形格孔蜂窝陶瓷蓄热体的制作工艺可知，蓄热体挤压成型模具结构决定了蓄热体格孔结构形式，在目前采取线切割方法进行蓄热体挤压成型模具制备的条件下，无法避免正方形格孔蓄热体的孔壁90°夹角部位的应力集中问题。为此，从降低正方形格孔的应力集中方面考虑，国内提出了正六边形格孔结构蓄热体，使格孔壁夹角由正方形格孔的90°提高到120°，从而，降低了格孔夹角的应力集中程度，并在实际生产与应用中达到提高蓄热体制备成品率和延长使用寿命的目的，但与正方形格孔相比，正六边形格孔的换热比表面积相对较小，不利于蓄热体换热性能的改善。由此可见，如何有效地发挥正方形格孔蓄热体高换热比表面积的优点、克服格孔直角部位应力集中的不足是改善蜂窝陶瓷蓄热体使用性能、提高制备成品率、延长使用寿命的重要研究内容。

发明内容

针对蜂窝陶瓷蓄热体的正方形格孔具有直角部分应力集中的问题，本发明提供一种低应力蜂窝陶瓷蓄热体成型模具及其制备方法，经该模具加工出的蜂窝陶瓷蓄热体可以较好地解决上述问题。

本发明所述目的是通过如下方案实现的：

一种低应力蜂窝陶瓷蓄热体成型模具，包括若干个格孔成型柱和具有一个通腔的边模，所有格孔成形柱的端头都均布在边模的通腔内且它们的相对位置固定从而围成模具的出泥孔；出泥孔处的格孔成型柱的横截面是具有圆角过渡的正方形等截面。

实现多个格孔成型柱之间以及格孔成型柱与边模之间相对位置固定的方式是：边模与基座固定，与边模上的通腔相对应位置的基座上均布有若干小通孔，格孔成型柱的一端与小通孔紧配合连接；在基座底端加工有进泥孔，进泥孔与小通孔间隔设置。

所述格孔成型柱由三段构成，位于两端的出泥端和进泥端是等截面段，位于中间的是将两端平滑连接的变截面段；出泥端等截面段的横截面积大于进泥端等截面段的横截面积。

位于进泥端的格孔成型柱的等截面段是与基座上的小通孔截面形状相同的正方形截面或圆形截面。

进泥孔处设有喇叭形开口。

所述边模的通腔为正方形或长方形，截面夹角为自然加工倒角。

所述基座设有内凹空腔，内凹空腔的横截面与边模的通腔横截面相同，小通孔的端头位于内凹空腔上；所述格孔成型柱穿过小通孔后，其端头与基座的端面平行；在内凹空腔内进行堆焊实现基座与格孔成型柱之间的紧密固定；在格孔成形柱之间的堆焊面上加工进泥孔。

低应力蜂窝陶瓷蓄热体成型模具的制备方法，具体如下：

a.分别制备各部件；

加工格孔成型柱：以方形截面钢条为原料，采取单件机械加工的方式进行格孔成型柱的加工：位于两端的出泥端和进泥端是等截面段，位于中间的是将两端平滑连接的变截面段，出泥端等截面段的横截面积大于进泥端等截面段的横截面积；

加工金属基座：采用钢块料与机械加工的方式先加工金属基座，在底面上开设内凹空腔，再在内凹空腔内开设略小于格孔成型柱进泥端横截面积的通孔；

加工边模：采用钢块料与机械加工的方式进行边模的加工，在边模底面上开设一个与金属基座内凹空腔面积相同的通腔；

b.将各部件进行装配；