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              耐材知識(shí)

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              提高加熱爐爐頂耐火材料使用壽命的幾個(gè)問(wèn)題

              添加時(shí)間:2023年7月14日  瀏覽次數(shù):

              提高加熱爐的使用壽命是軋鋼生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)永久的追求,在分析爐頂損壞機(jī)理的基礎(chǔ)上。實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效運(yùn)營(yíng)。加熱爐爐頂結(jié)構(gòu)主要是指爐頂耐火澆注料結(jié)構(gòu)(包括爐頂隔熱層)及其吊掛錨固磚和供熱部分,它是影響爐頂壽命長(zhǎng)短的重要因素。合理的爐頂結(jié)構(gòu)可以延長(zhǎng)爐頂壽命改善作業(yè)條件,降低爐子消耗,爐頂作為整個(gè)爐體的高溫區(qū),也是耐火材料最易損壞的區(qū)域。

              1加熱爐爐頂結(jié)構(gòu)問(wèn)題的提出

              1.1爐頂錨固磚的吊掛

              原設(shè)計(jì)的爐頂錨固磚吊掛件為鑄件,掛在小工字鋼上,這種結(jié)構(gòu)使錨固磚的自由度小,容易造成爐頂耐火材料的應(yīng)力集中,卡斷錨固磚。目前,使用的爐頂錨固磚吊掛做了兩處修改,一是將小工字鋼改為φ60mm X6mm 的鋼管,錨固鉤勾在鋼管上可以轉(zhuǎn)動(dòng),可適當(dāng)調(diào)節(jié)來(lái)自爐頂耐火澆注料的應(yīng)力;二是將原有的吊掛鉤鑄件改為不銹鋼圓鋼彎制而成,使錨固磚在錨固鉤上有較大的活動(dòng)余量。

              1.2爐頂隔墻采用預(yù)制塊結(jié)構(gòu)

              爐頂隔墻在加熱爐用耐火材料中是個(gè)薄弱環(huán)節(jié),它體積小,雙面受熱,所處環(huán)境條件惡劣,易損壞,而且修補(bǔ)也困難。如果采取現(xiàn)場(chǎng)澆注,烘爐時(shí)難以保證此部位的水分均勻排除,從而影響隔墻壽命。而采用高溫?zé)、技術(shù)含量高的預(yù)制塊時(shí),則很好地解決了這一問(wèn)題。即用8組共l6(每組2)預(yù)制塊代替原有現(xiàn)場(chǎng)澆注的隔墻。隔墻預(yù)制塊是以水冷卻管(管臂上焊接錨固鉤)作為骨架,并在隔墻與爐頂之間、隔墻預(yù)制塊與預(yù)制塊之間粘貼10mm厚的高鋁纖維氈,起到膨脹縫的作用,以消除應(yīng)力。采用預(yù)制塊的主要優(yōu)點(diǎn)是:施工和維修方便;由于已高溫?zé),因此,?duì)烘烤的要求不高,可縮短烘爐時(shí)間。

              加熱爐

              2合理選擇耐火材料  

              作為加熱爐用耐火材料應(yīng)滿足以下四個(gè)方面的要求:安全可靠 、經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)壽、保溫節(jié)能 、結(jié)構(gòu)輕化。根據(jù)該加熱爐的使用情況和使用部位,綜合考慮耐火材料的鋁含量、耐壓強(qiáng)度、熱振穩(wěn)定性、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、荷重軟化溫度和高溫體積穩(wěn)定性等主要理化指標(biāo),合理選用適合該加熱爐爐頂使用的各種耐火材料。

              2.1 爐頂重質(zhì)工作層用耐火澆注料

              爐頂?shù)墓ぷ鲗邮芨邷貧饬鳑_刷和熱應(yīng)力等因素影響,特別是加熱段前部和均熱段的爐頂容易損壞,是整個(gè)爐頂?shù)谋∪醐h(huán)節(jié)。作為工作層用耐火材料。主要考慮材料的使用溫度應(yīng)在 1400℃以上。熱震穩(wěn)定性好,高溫下微膨脹和強(qiáng)度較高等。在加熱爐常用的AL2O3·SiO2系耐火材料中,隨著氧化鋁含量(55%~65)的增加,材料的體積密度增加,使用溫度提高 而熱震穩(wěn)定性有一個(gè)最佳區(qū)域。為此,選用了牌號(hào)為GD-65 的高性能低水泥澆注料。這種澆注料不僅具有施工性能好、體積密度適中、熱震穩(wěn)定性好、體積穩(wěn)定性好、致密度高等優(yōu)點(diǎn),而且由于超微粉材料具有極高的表面能,能使?jié)沧⒘闲纬赡劢Y(jié)合。并在中溫下就開(kāi)始固相燒結(jié),從而使?jié)沧⒘暇哂袠O高的低溫強(qiáng)度和中高溫強(qiáng)度,特別是在8001200℃的范圍 內(nèi)。澆注料的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增加。不存在普通澆注料在此溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)度低谷區(qū)問(wèn)題。

              2.2爐頂錨固磚 (吊掛磚 )

              大型步進(jìn)式加熱爐的爐頂中大約有3600多個(gè)吊點(diǎn),因此。在施工中很難保證每個(gè)吊點(diǎn)均勻受力。同時(shí),若少數(shù)吊掛磚質(zhì)量不好,抗拉強(qiáng)度低,在使用過(guò)程中由于溫度急劇變化就會(huì)造 成某些吊掛磚被破壞。當(dāng)某些吊掛磚受力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)。該吊掛磚就會(huì)斷裂。失去作用從而使相鄰的吊掛磚受力增大,有可能出現(xiàn)連續(xù)破壞的結(jié)果,此時(shí)整體吊掛爐頂就會(huì)發(fā)生突然塌落。另外,加熱爐在整體施工完畢,剛開(kāi)始烘爐升溫時(shí),由于爐頂下部溫度較高,澆注料快速脫水,此時(shí)下部不但不因溫度上升而膨脹,反而表現(xiàn)為收縮,爐頂呈向上凸起的變化,同時(shí)頂內(nèi)出現(xiàn)大的熱應(yīng)力。這種變形將使膨脹縫附近的吊掛磚拉力增大數(shù)倍。而膨脹縫中間的吊掛磚產(chǎn)生卸荷效應(yīng)。同樣道理,正常生產(chǎn)時(shí)在穩(wěn)定溫度下, 這種爐頂變形呈下凹狀態(tài),結(jié)果使膨脹縫之間中部吊點(diǎn)拉力增大數(shù)倍。爐體在急冷急熱狀態(tài)下,由于熱沖擊而產(chǎn)生的熱 應(yīng)力可達(dá)3MPa,吊掛磚是這一熱應(yīng)力的集中點(diǎn)。熱應(yīng)力值超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)。則磚體破裂損壞。因此,選錨固磚材料時(shí)要選用質(zhì)量好、強(qiáng)度適中的錨同磚,施工時(shí)盡可能保證各個(gè)吊點(diǎn)受力均勻。

              2.3爐頂供熱燒嘴磚

              平焰燒嘴的圓盤(pán)形平火焰是依靠著火后氣流的旋流,配合燒嘴磚的喇叭形的通道產(chǎn)生的附壁效應(yīng)原理而產(chǎn)生的。燒嘴磚內(nèi)形成的負(fù)壓區(qū)使平焰氣流產(chǎn)生回流,起著連續(xù)點(diǎn)火與穩(wěn)定燃燒的作用。因此燒嘴磚處于連續(xù)的高溫環(huán)境中,在運(yùn)行中的溫度高達(dá)1600℃,使用溫度高,而且還承受高溫氣流沖刷,損壞速度快,更換頻繁。目前,加熱爐燒嘴磚多為高鋁質(zhì)低水泥結(jié)合體系材料,使用壽命一般約3年。高鋁質(zhì)燒嘴磚損壞原因主要是由于所用材料抗熱振性 不足,在使用中由于溫度波動(dòng)易產(chǎn)生裂紋,加熱爐內(nèi)的高溫?zé)煔忭樦鸭y向內(nèi)部侵蝕使裂紋逐漸增寬加深,加速破壞燒嘴磚的結(jié)構(gòu)直至被徹底損壞。要延長(zhǎng)燒嘴磚的使用壽命,必須提高材料的抗熱振性。

              因?yàn)闊齑u是最易被損壞的地方,在一定程度上影響爐頂?shù)恼w壽命,因此,在選燒嘴磚材質(zhì)時(shí)力求熱振穩(wěn)定性好、耐高溫、耐沖刷的材料,并嚴(yán)格要求廠家保證預(yù)制后的燒嘴磚的質(zhì)量

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