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台車式加熱爐內襯耐火材料的節能選擇

台車式鍛造加熱爐用於鋼錠鍛前加熱, 其爐溫隨時間變化而變化, 最高爐溫可達1350℃。 由於工作方式的需要決定了台車式鍛造加熱爐的工況非常惡劣。 工件在爐外完成裝載, 由驅動機構將台車及工件送入爐內開始按照工藝曲線加熱。 當工件加熱到規定溫度並完成保溫後即可開始鍛壓操作, 即工件出爐送入壓機完成鍛壓操作, 此時爐溫由工作溫度下降約400~500℃, 待工件鍛壓完後後重新入爐加熱, 此時一般對升溫速度沒有要求。 如此反復對台車加熱爐的爐襯材料的熱穩定性要求很高。

目前加熱爐爐襯材料耐火層多採用耐火磚、澆注料及預製塊,

隔熱層採用輕質粘土磚或矽藻土磚(鄭州駒達耐火材料有限公司)。 國內也有採用含鋯纖維作為內襯材料的, 但使用壽命不理想。

台車加熱爐

一:加熱爐常用的幾種耐火材料

1.1:使用耐火磚砌築

耐火磚是很成熟的耐火材料,

被廣泛地應用於各種熱處理和加熱爐上。 加熱爐多採用高鋁磚作為耐火層, 通常要求AL2O3的含量≥65%。 高鋁磚具有很好的熱穩定性, 適合用於鍛造加熱爐這樣溫度變化頻繁的場合。 採用耐火磚砌築爐牆時施工方法簡單並且已形成相關的砌築標準。

根據不同使用溫度、不同爐型、不同部位對磚縫寬度、砌築誤差等指標提出明確的指標。 當加熱爐爐頂採用磚砌拱頂結構時, 爐膛最大寬度一般不超過5m, 且應遠離壓機等有較強振動的設備。 採用耐火磚的爐襯厚度一般採用以下尺寸:348mm厚高鋁磚+230mm厚輕質粘土磚或矽藻土保溫磚, +20mm矽鈣板。 採用這種厚度砌築爐襯時, 爐外壁溫不超過70℃。

由於耐火磚已經經過燒結,

因此烘爐過程主要是烘烤砌築過程中所帶入的游離水及耐火泥的燒結。 採用耐火磚砌築時烘爐時間較澆注料要短很多, 50㎡ 以下的加熱爐烘爐時間不超過5d。

1.2:使用耐火澆注料砌築

由於磚砌拱頂結構對爐膛寬度的要求, 因此大型加熱爐尤其是寬度較大的加熱爐較少採用耐火磚砌築爐頂。 高溫大跨度的加熱爐爐頂使用低水泥澆注料施工採用平頂吊掛式結構。 , 目前澆注料在大型加熱爐上應用較多。 多採用低水泥耐火澆注料(www.zzjdnc.com) 施工時加水調配後使用。

耐火澆注料的施工遠比耐火磚複雜的多, 首先用製作安裝錨固件, 在加熱爐上採用錨固磚來起支撐和固定的作用, 錨固磚通過錨固鉤與爐體鋼結構連接。 金屬錨固鉤的長度不應超過爐襯厚度的1/3,

其間距水準方向不超過600mm, 垂直方向間距不超過500mm。 在隔熱層與澆注料接觸面上應做好防水處理, 防止澆注料施工過程中的水分破壞隔熱材料。 然後根據圖紙製作範本, 範本尺寸要準確, 支撐必須牢固, 防止澆注時範本發生移位元, 範本在施工前應塗刷機油, 安裝時應考慮拆模的方便。

澆注料攪拌過程中應嚴格控制加水量。 採用振動棒振搗時, 振搗深度不超過振動棒工作長度的1.25倍, 在一處振搗時間不宜過長, 以澆注料中氣泡析出為准, 約2~3s。 對於加熱爐, 採用澆注料中爐襯厚度一般為300mm低水泥耐火澆注料+230mm輕質保溫磚+20mm矽酸鈣板。 通常採用澆注料施工的爐襯烘爐時間較長而且升溫速度有嚴格要求,

對加熱爐來說一般為10~15d。

澆注料預製塊的尺寸可根據不同爐子更改, 並預先烘烤成型。 採用澆注料預製塊免除了澆注料現場複雜的施工, 減少了現場工作量, 同時也縮短了烘爐時間。 採用澆注料預製塊時, 爐牆結構與耐火磚爐襯完全相同, 爐頂也可以按照磚砌拱頂結構設計預製塊。 可以說澆注料預製塊與耐火磚有著大致相同的使用條件。

1.3:其用耐火纖維砌築

目前常用的耐火纖維按照其使用溫度有以下幾種:①普通耐火纖維, 使用溫度<1000℃:②高純耐火纖維, 使用溫度<1050℃:③高鋁纖維, 使用溫度<1100℃:④含鋯、鉻纖維, 使用溫度<1300℃:⑤多晶莫來石纖維, 使用溫度>1300℃。 ①~④種纖維由於採用熔融噴吹法制作, 因此其組織結構為玻璃相組織。 玻璃相組織不穩定會產生析晶現象, 即在特定溫度下向結晶相轉化,因此多晶莫來石纖維的使用溫度較其它幾種纖維高。普通耐火纖維,高純、高鋁纖維的使用溫度是因為其中AL2O3的含量增加,雜質Fe2O3含量減少而提高的。

目前大多數在加熱爐上採用含鋯纖維,由於含鋯纖維使用溫度與加熱爐工作溫度接近甚至相同,因此其使用壽命並不理想,長期使用後纖維收縮、粉化現象比較嚴重。含鋯纖維在1200℃下線收縮率為2.2%,含鉻纖維在1200℃下線收縮率為1.7%,其使用溫度比含鋯纖維高30~50℃。因此在加熱爐上使用情況要好於含鋯纖維。

耐火纖維按照成型方法不同可分為以下幾種:纖維毯,包括普通毯、針刺毯、氈:模組,包括折疊塊、切片塊、真空成型塊。由於多晶莫來石纖維製作方法及晶向結構不同,其纖維長度較短且柔軟性差。現在多晶纖維多使用在澆注料或耐火磚爐牆、爐頂內表面貼塊,使用多晶纖維貼塊可有效降低爐外溫度同時減少爐牆蓄熱損失。

目前耐火纖維製造廠家使用的模組形式多為折疊塊,該結構使用針刺毯進行折疊,成型時使用機械設備對模組進行預壓。施工時帶全部模組安裝完畢後去除包裝帶模組會發生回彈,從而抵消高溫時纖維的收縮。

由於重質耐火材料蓄熱量大且施工、養護週期較長,因此採用耐火纖維作為爐襯材料可以作為加熱爐發展的新方向。採用全纖維爐襯結構時每平米爐襯重量為0.1~0.15t左右,而採用澆注料時每平米爐襯重量為1.5t。通過測算全部採用含鉻耐火纖維比使用澆注料爐襯投資增加20%~30%左右。

總結:目前台車式鍛造加熱爐常用爐襯結構以澆注料居多。雖然台車式鍛造加熱爐屬於間歇式爐但單次使用時間很長而且在單次運行過程中蓄熱損失占所有熱損失的比例並不高,加之澆注料在加熱爐上運用已經成熟,因此各大重型機械廠對使用耐火纖維的熱情並不高,比較熱衷於採用低水泥澆注料整體澆築,但是在使用耐火纖維只要方法得當的同時還是能取得較好的效果的,更是台車式加熱爐內襯材料的發展趨勢。

即在特定溫度下向結晶相轉化,因此多晶莫來石纖維的使用溫度較其它幾種纖維高。普通耐火纖維,高純、高鋁纖維的使用溫度是因為其中AL2O3的含量增加,雜質Fe2O3含量減少而提高的。

目前大多數在加熱爐上採用含鋯纖維,由於含鋯纖維使用溫度與加熱爐工作溫度接近甚至相同,因此其使用壽命並不理想,長期使用後纖維收縮、粉化現象比較嚴重。含鋯纖維在1200℃下線收縮率為2.2%,含鉻纖維在1200℃下線收縮率為1.7%,其使用溫度比含鋯纖維高30~50℃。因此在加熱爐上使用情況要好於含鋯纖維。

耐火纖維按照成型方法不同可分為以下幾種:纖維毯,包括普通毯、針刺毯、氈:模組,包括折疊塊、切片塊、真空成型塊。由於多晶莫來石纖維製作方法及晶向結構不同,其纖維長度較短且柔軟性差。現在多晶纖維多使用在澆注料或耐火磚爐牆、爐頂內表面貼塊,使用多晶纖維貼塊可有效降低爐外溫度同時減少爐牆蓄熱損失。

目前耐火纖維製造廠家使用的模組形式多為折疊塊,該結構使用針刺毯進行折疊,成型時使用機械設備對模組進行預壓。施工時帶全部模組安裝完畢後去除包裝帶模組會發生回彈,從而抵消高溫時纖維的收縮。

由於重質耐火材料蓄熱量大且施工、養護週期較長,因此採用耐火纖維作為爐襯材料可以作為加熱爐發展的新方向。採用全纖維爐襯結構時每平米爐襯重量為0.1~0.15t左右,而採用澆注料時每平米爐襯重量為1.5t。通過測算全部採用含鉻耐火纖維比使用澆注料爐襯投資增加20%~30%左右。

總結:目前台車式鍛造加熱爐常用爐襯結構以澆注料居多。雖然台車式鍛造加熱爐屬於間歇式爐但單次使用時間很長而且在單次運行過程中蓄熱損失占所有熱損失的比例並不高,加之澆注料在加熱爐上運用已經成熟,因此各大重型機械廠對使用耐火纖維的熱情並不高,比較熱衷於採用低水泥澆注料整體澆築,但是在使用耐火纖維只要方法得當的同時還是能取得較好的效果的,更是台車式加熱爐內襯材料的發展趨勢。

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