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台车式加热炉内衬耐火材料的节能选择

添加时间:2017年5月3日  浏览次数:

    台车式锻造加热炉用于钢锭锻前加热,其炉温随时间变化而变化,最高炉温可达1350℃。由于工作方式的需要决定了台车式锻造加热炉的工况非常恶劣。工件在炉外完成装载,由驱动机构将台车及工件送入炉内开始按照工艺曲线加热。当工件加热到规定温度并完成保温后即可开始锻压操作,即工件出炉送入压机完成锻压操作,此时炉温由工作温度下降约400~500℃,待工件锻压完后后重新入炉加热,此时一般对升温速度没有要求。如此反复对台车加热炉的炉衬材料的热稳定性要求很高。

    目前加热炉炉衬材料耐火层多采用耐火砖、浇注料及预制块,隔热层采用轻质粘土砖或硅藻土砖。国内也有采用含锆纤维作为内涔材料的,但使用寿命不理想。

   一:加热炉常用的几种耐火材料

1.1:使用耐火砖砌筑

    耐火砖是很成熟的耐火材料,被广泛地应用于各种热处理和加热炉上。加热炉多采用高铝砖作为耐火层,通常要求AL2O3的含量≥65%。高铝砖具有很好的热稳定性,适合用于锻造加热炉这样温度变化频繁的场合。采用耐火砖砌筑炉墙时施工方法简单并且已形成相关的砌筑标准。

    根据不同使用温度、不同炉型、不同部位对砖缝宽度、砌筑误差等指标提出明确的指标。当加热炉炉顶采用砖砌拱顶结构时,炉膛最大宽度一般不超过5m,且应远离压机等有较强振动的设备。采用耐火砖的炉衬厚度一般采用以下尺寸:348mm厚高铝砖+230mm厚轻质粘土砖或硅藻土保温砖,+20mm硅钙板。采用这种厚度砌筑炉衬时,炉外壁温不超过70℃。

    由于耐火砖已经经过烧结,因此烘炉过程主要是烘烤砌筑过程中所带入的游离水及耐火泥的烧结。采用耐火砖砌筑时烘炉时间较浇注料要短很多,50㎡ 以下的加热炉烘炉时间不超过5d。

1.2:使用耐火浇注料砌筑

    由于砖砌拱顶结构对炉膛宽度的要求,因此大型加热炉尤其是宽度较大的加热炉较少采用耐火砖砌筑炉顶。高温大跨度的加热炉炉顶使用低水泥浇注料施工采用平顶吊挂式结构。,目前浇注料在大型加热炉上应用较多。多采用低水泥耐火浇注料 施工时加水调配后使用。

    耐火浇注料的施工远比耐火砖复杂的多,首先用制作安装锚固件,在加热炉上采用锚固砖来起支撑和固定的作用,锚固砖通过锚固钩与炉体钢结构连接。金属锚固钩的长度不应超过炉衬厚度的1/3,其间距水平方向不超过600mm,垂直方向间距不超过500mm。在隔热层与浇注料接触面上应做好防水处理,防止浇注料施工过程中的水分破坏隔热材料。然后根据图纸制作模板,模板尺寸要准确,支撑必须牢固,防止浇注时模板发生移位,模板在施工前应涂刷机油,安装时应考虑拆模的方便。

    浇注料搅拌过程中应严格控制加水量。采用振动棒振捣时,振捣深度不超过振动棒工作长度的1.25倍,在一处振捣时间不宜过长,以浇注料中气泡析出为准,约2~3s。对于加热炉,采用浇注料中炉衬厚度一般为300mm低水泥耐火浇注料+230mm轻质保温砖+20mm硅酸钙板。通常采用浇注料施工的炉衬烘炉时间较长而且升温速度有严格要求,对

加热炉来说一般为10~15d。

    浇注料预制块的尺寸可根据不同炉子更改,并预先烘烤成型。采用浇注料预制块免除了浇注料现场复杂的施工,减少了现场工作量,同时也缩短了烘炉时间。采用浇注料预制块时,炉墙结构与耐火砖炉衬完全相同,炉顶也可以按照砖砌拱顶结构设计预制块。可以说浇注料预制块与耐火砖有着大致相同的使用条件。

1.3:其用耐火纤维砌筑

   目前常用的耐火纤维按照其使用温度有以下几种:①普通耐火纤维,使用温度<1000℃:②高纯耐火纤维,使用温度<1050℃:③高铝纤维,使用温度<1100℃:④含锆、铬纤维,使用温度<1300℃:⑤多晶莫来石纤维,使用温度>1300℃。①~④种纤维由于采用熔融喷吹法制作,因此其组织结构为玻璃相组织。玻璃相组织不稳定会产生析晶现象,即在特定温度下向结晶相转化,因此多晶莫来石纤维的使用温度较其它几种纤维高。普通耐火纤维,高纯、高铝纤维的使用温度是因为其中AL2O3的含量增加,杂质Fe2O3含量减少而提高的。

    目前大多数在加热炉上采用含锆纤维,由于含锆纤维使用温度与加热炉工作温度接近甚至相同,因此其使用寿命并不理想,长期使用后纤维收缩、粉化现象比较严重。含锆纤维在1200℃下线收缩率为2.2%,含铬纤维在1200℃下线收缩率为1.7%,其使用温度比含锆纤维高30~50℃。因此在加热炉上使用情况要好于含锆纤维。

    耐火纤维按照成型方法不同可分为以下几种:纤维毯,包括普通毯、针刺毯、毡:模块,包括折叠块、切片块、真空成型块。由于多晶莫来石纤维制作方法及晶向结构不同,其纤维长度较短且柔软性差。现在多晶纤维多使用在浇注料或耐火砖炉墙、炉顶内表面贴块,使用多晶纤维贴块可有效降低炉外温度同时减少炉墙蓄热损失。

   目前耐火纤维制造厂家使用的模块形式多为折叠块,该结构使用针刺毯进行折叠,成型时使用机械设备对模块进行预压。施工时带全部模块安装完毕后去除包装带模块会发生回弹,从而抵消高温时纤维的收缩。

   由于重质耐火材料蓄热量大且施工、养护周期较长,因此采用耐火纤维作为炉衬材料可以作为加热炉发展的新方向。采用全纤维炉衬结构时每平米炉衬重量为0.1~0.15t左右,而采用浇注料时每平米炉衬重量为1.5t。通过测算全部采用含铬耐火纤维比使用浇注料炉衬投资增加20%~30%左右。

总结:  目前台车式锻造加热炉常用炉衬结构以浇注料居多。虽然台车式锻造加热炉属于间歇式炉但单次使用时间很长而且在单次运行过程中蓄热损失占所有热损失的比例并不高,加之浇注料在加热炉上运用已经成熟,因此各大重型机械厂对使用耐火纤维的热情并不高,比较热衷于采用低水泥浇注料整体浇筑,但是在使用耐火纤维只要方法得当的同时还是能取得较好的效果的,更是台车式加热炉内衬材料的发展趋势。

关键词:台车加热炉   耐火砖   耐火浇注料   耐火纤维   
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