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加熱爐用耐火保溫材料的工況環境及種類



  鍛造作為金屬加工的主要方法和手段之一,是核工業、機械、電力、汽車以及軍工、航空航天工業中不可缺的主要加工工藝。在國民經濟中占有舉足輕重的地位,而鍛造加熱了作為鍛造生產中的重要設備,約占總能耗的25%,因此在鍛造加熱爐上采用合適的優質耐火保溫材料來達到節能減排的目的就顯得非常重要。

鍛造加熱爐的主要工作特點有:


(1)間歇式運行,急冷急熱。

(2)爐內溫度高(高達1200℃以上),爐溫波動大。

(3)爐內工作壓力大,受爐窯制造成女和環保要求的影響,大多數鍛造加熱爐的排煙系統設計得并不合理,排煙不長,導致爐內壓力過高,如果操作工人不嚴格按升溫曲線揀作,徒然增加燃料或大進氣量,也會導致爐內壓力過高。

(4)工作氣氛復雜、工作環境差,燃料的不充分燃燒以及鍛造過程中工件產生大量的氧氣皮對爐襯的工作壽命都要較大的影響,并使用重油燃料比使用天氣更復雜、惡劣。

(5)鍛造加熱爐內襯耐火保溫材料主要有耐火保溫磚、不定型澆注料和陶瓷纖維制品。

耐火保溫磚

采用耐火保溫磚(黏土磚和高鋁磚)作為保溫爐襯砌筑的磚體爐型主要為拱頂結構,磚體密度大,抗氣流沖刷性好,但這種磚體結構用在間歇式的高溫鍛加熱爐中其耐急冷、急熱性能差,在加熱爐運行中,爐磚易產生松動、脫落、甚至開裂,尤其是在燒嘴區域使用壽命更短,高溫氣流可以穿透磚襯,燒損爐充,加熱爐在運行過程中,維修頻繁,作業率較低,致使爐子運行穩定性差,由于耐火保溫磚體本身的導熱率高,使得爐子熱效率較低。同時磚體密度大對爐體的承重要求也比較高。因此耐火保溫磚作鍛造加熱爐襯保溫材料的應用已逐步退出市場。


不定型澆注料

采用不定型澆注料作耐火保溫爐襯的鍛造加熱爐,其整體澆注改變了傳統的磚砌體結構,不管爐門結構多么復制,澆注料均能填滿空間,并且修補也較方便,整體澆注簡化了加熱爐的爐體砌筑施工,延長了加熱爐的使用壽命,提高了加熱爐的整體性,不定型澆注料耐火保溫材料的優點是生產工藝簡單,不需燒成,設備簡單,可制成預制塊,也可以在各種爐窯上整體搗打,整體性強,密性好,可以任意選型,能滿足熱工設備復雜外形的要求。其主要缺點是現場施工時需要定制橫板和專業設備,澆注料配比需要嚴格控制,對施工工人的要求也比較高,且施工、烘烤較嚴,烘爐時間較長,一般需5-7天,否則在使用時易引起爐體開裂、剝落甚至大塊崩裂。同時澆注料也存在和磚體結構同樣的抗熱振性能差。因此,其在間歇式鍛造加熱爐中的應用也存在很大的局限,目前多應用于鍛造加熱爐的爐底或臺車。


陶瓷纖維制品

耐火保溫磚及澆注料雖然在一定程度上滿足了鍛造加熱爐的使用要求,但在節能和使用壽命上達不到理想的效果,目前在鍛造加熱爐中多采用陶瓷纖維制品做爐襯,陶瓷纖維由氧化鋁和硅石在1800-2000℃的高溫下熔化后,熔液經噴吹或甩絲形成纖維,是一種輕質耐火保溫材料,其使用徹底改變了窯爐襯層系統的設計,利用陶瓷纖維進行再加工還可以制造各種各樣的耐火保溫產品,如陶瓷纖維毯、陶瓷纖維模塊、陶瓷纖維板、燒嘴和高溫涂料等,依據爐子使用溫度和氣氛選擇相對級別的陶瓷纖維制品,可達到提高爐襯壽命,減少爐襯蓄、散熱損失,節約能源的目的。

與傳統的耐火保溫材料(耐火保溫磚、澆注料)相比,陶瓷纖維制品性能更為優良;

(1)低熱導率,比高品質耐火保溫磚的熱效率高出現。

(2)輕質量,窯爐的結構支撐質量可降低40%。

(3)抵儲熱量,可提高窯爐的可用性和生產力。

(4)優良的抗熱沖擊性能。

(5)化學性穩定,可組裝好后發往現場,不會損壞。

(6)較低的安裝成本,標準的安裝操作規程,纖維襯層不需要晾干或養護時間。

(7)高機械彈性,可組裝好后發往現場,不會損壞。

(8)維修方便,受損的陶瓷纖維制品可以迅速更換,減少停爐時間。

(9)熱效率高,降低襯層厚度增加窯爐使用空間,同時陶瓷纖維制品對溫度變化的快速反應使得控制更加******,窯爐內的溫度分布也更加均勻。

鍛造加熱爐耐火保溫材料爐襯可采用陶瓷纖維毯或陶瓷纖維板與纖維模塊組合。與火焰接觸的耐火層采用纖維模塊疊鋪結構使得纖維與受熱面垂直,高溫縮小、耐高溫和氣流沖刷性能好,與爐殼接觸的絕熱層采用平鋪纖維毯或纖維板,平鋪結構纖維與受熱面平行,導熱系數小,有利于爐襯的絕熱,因此這種組合結構有利于提高爐襯的絕熱性和氣密性,減少熱短路增加抗沖刷能力,并能有效地保證纖維與鋼結構之前的連接強度,提高爐襯的使用壽命,減少熱損失,節約能源,現場安裝施工周期短,維修方便。

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