耐火纤维材料在间歇式热处理炉上的应用

耐火纤维材料在间歇式热处理炉上的应用

耐火纤维现场施工工艺耐火纤维是一种隔热材料，克服了传统耐火材料不耐、耐隔热材料的缺点。以其热容小、导热率低、容重轻、热稳定性好、抗热震性强等优点被广泛应用在工业炉窑等热工设备上。在降低能耗、提高热工设备的各项经济技术指标方面取得了显著的成效。目前耐火纤维施工方法普遍采用将纤维原棉经过加工处理制成各种纤维的二次制品,如毯、毡、板等,在施工现场用结合剂贴面法、层铺法螺钉紧固、叠加法组合块安装和内设锚固件串钉法等形成耐火绝热衬和外保温层,这些施工方法在施工和使用过程中存在着劳动强度大、施工周期长、整体性不好、密封性能差等缺点。1997年,抚钢公司对数座台车式热处理炉进行全纤维炉衬设计改造,均采用耐火纤维喷涂施工方式。经过一年多的运行实践证明,取得了满意的效果。1间歇式较热回收技术抚钢现有各种型式的热处理炉60余座,其中台车式热处理炉及罩式热处理炉占90%以上。砌筑炉衬所用的耐火材料多为粘土砖、轻质粘土砖、硅藻土砖等。80年代以来,耐火纤维材料在间歇式热处理炉上得到了广泛的应用。尤其是新建的热处理炉大都采用了全纤维炉衬的设计结构。因耐火纤维具有导热系数小、热容量小等特点,因而可减少炉体的散热和蓄热损失30%～50%,加快炉体的升温和降温速度。不仅节能,而且提高炉子的作业率。实现炉衬和钢架等结构的轻型化,节约了占地面积,降低了炉子造价。2固定炉衬的施工抚钢原有5台全纤维炉衬热处理炉,其炉衬的施工方式分别为折叠块式结构和折毯预制块结构两种形式,见图1和图2。折叠块式结构的施工方法:将纤维毡折叠压缩后组成一定尺寸的模块,模块尺寸为(300～600)mm×300mm×230mm,置于事先焊接于炉壁钢板上的两固定板之间,推压与炉壁钢板靠紧,然后用锚固杆插入纤维模块中,使其固定于炉壳上。折毯预制块结构的施工方法:预制块由生产厂家用纤维针刺毯折叠并压缩而成,其内部预埋不锈钢锚固件及硬质塑料管,预制块尺寸为300mm×300mm×230mm。施工时,将预先焊接在炉壁钢板上的锚固螺钉插入预制块中的锚固件及塑料管中,用特制工具拧紧螺母固定后,抽出硬质塑料管。因预制块均有20%～30%的压缩量,整体施工后预制块互相膨胀压紧而形成比较致密的整体炉衬。采用上述两种耐火纤维施工方法砌筑的全纤维炉衬,在施工和生产使用过程中存在的主要缺点是:(1)劳动强度大,施工周期长,制品造成的粉尘大,施工环境恶劣。(2)因手工操作施工质量不易保证,尤其是拐角、球面和异型结构处,施工质量更难以保证。(3)纤维制品单元之间有接缝,施工时对接缝处理不当及使用中纤维的热收缩性易形成贯通缝隙,炉衬的整体性不好,密封性差,易窜火,影响使用效果。部分分厂的全纤维炉自1994年投产以来,纤维内衬的某些部位因窜火而使固定板和锚固杆烧损变形,纤维块脱离炉壳,炉壁钢板外表面温度过高甚至出现烧红现象。已进行多次的局部检修和处理,检修后也很难达到理想的使用效果。3纤维喷涂工艺耐火纤维喷涂技术是国际上80年代末发展起来的一种节能、保温、绝热的新型施工技术。在热处理炉全纤维炉衬的施工中,应用这种新型筑炉工艺完全可以弥补耐火纤维传统施工方法的不足。喷涂施工是通过喷涂机,将预处理过的散状耐火纤维棉和具有良好常温、高温粘结性能并可快速固化的专用粘结剂在一定的压力下同时喷出,散棉与结合剂在喷枪外部均匀混合后呈絮片状被打到喷涂面上,形成致密度好、耐高温的三维网络结构纤维衬里。普通硅酸铝耐火纤维喷涂的主要理化指标如表1。抚钢公司于1997年先后在2台车底式热处理炉的大修改造中采用纤维喷涂筑炉工艺砌筑全纤维炉衬。热处理炉主要用于合结钢、不锈钢、工模具钢等特殊钢轧材及锻材的退火处理。热处理温度范围为640～950℃。设计炉衬喷涂厚度为250mm,炉门内衬也采用纤维喷涂替代原来的轻质浇注料捣打炉门结构。采用全纤维炉衬,炉体宽度方向砌砖尺寸减少1000mm。炉体框架结构也随之设计得更加简洁,节省大量钢铁用料,实现了全炉轻型化。采用纤维喷涂工艺与其他工艺经济技术指标对比见表2。一年来,两台热处理炉已生产百余炉,停炉期间经观察,除炉门口处因吊料操作不当而使局部破损和脱落外,整个炉衬没有出现剥落现象,仍保持着一个均匀无缝隙、强度较高、整洁平整的内表面。另外,全纤维炉衬在减少散热和蓄热损失,加快炉内温度升、降,降低燃料消耗和提高炉子作业率等方面达到了更佳的效果。实践证明,采用纤维喷涂在施工中具有如下几方面的特点:(1)机械化作业,施工速度快,施工环境好,人员投入少。(2)炉墙与炉墙、炉顶及后墙排烟口等拐角、异型结构处,施工简捷、方便,整体施工质量能得到保证,可以任意形成复合层。(3)施工无接缝,整体密封性好,强度高,其使用寿命高于制品安装1～2倍。(4)专用锚固件全部埋设在纤维层内,避免直接传热,明显提高绝热效果。(5)喷涂的内衬工作面经固化处理后,光滑平整,阻力损失小,进一步提高抗高温气体冲刷能力。4火纤维施工间歇式热处理炉全纤维炉衬结构,采用纤维喷涂施工工艺,完全可以