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1.爐型概況:熱風(fēng)爐的結(jié)構(gòu)形式主要有內(nèi)燃式、外燃式、頂燃式和改造型內(nèi)燃式。我國(guó)擁有各種結(jié)構(gòu)形式的熱風(fēng)爐。傳統(tǒng)內(nèi)燃式熱風(fēng)爐已不適應(yīng)高風(fēng)溫的需要,外燃式***復(fù)雜,占地面積******、造價(jià)******,且受力不均勻的問(wèn)題未能根本解決;頂燃式熱風(fēng)爐具有結(jié)構(gòu)合理、壽命長(zhǎng)、占地面積小、熱效率高等特點(diǎn);改造型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐同樣可以適應(yīng)高風(fēng)溫,特別適合于內(nèi)燃式熱風(fēng)爐的改造。許多100m3以下的小型高爐及個(gè)別180—300m3高爐上采用頂燃式石球熱風(fēng)爐,它具有傳熱系數(shù)高、結(jié)構(gòu)緊湊和投資低的優(yōu)點(diǎn),可通過(guò)改進(jìn)耐火球的性能,提高熱風(fēng)爐壽命。
2.熱風(fēng)爐爐襯損毀機(jī)理:
熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)形式不同,爐襯損毀情況也有差異。內(nèi)燃式熱風(fēng)爐***易損毀的部位是隔墻,外燃式熱風(fēng)爐則是兩室拱頂及其過(guò)橋部位。其損毀原因主要有:
(1)熱應(yīng)力作用。由于熱風(fēng)爐不停地加熱送風(fēng)、熱風(fēng)爐爐襯和格子磚室經(jīng)常處于驟冷驟熱變化之中,砌體出現(xiàn)裂紋、開(kāi)裂和剝落。
(2)化學(xué)侵蝕作用。煤氣和助燃空氣中含有一定數(shù)量的堿性氧化物,燃燒后的灰分中含有20%的氧化鐵、20%氧化鋅和10%的堿性氧化物,這些物質(zhì)的一部分粘附在砌體表面,并向磚砌體內(nèi)滲透,導(dǎo)致磚襯組織受損,發(fā)生龜裂,強(qiáng)度降低。
(3)機(jī)械荷載作用。熱風(fēng)爐是一種較高的構(gòu)筑物,蓄熱室格子磚下部承受的靜荷重達(dá)0.8MPa,燃燒室下部襯體承受的掙荷重也較高,在機(jī)械荷重和高溫作用下,磚砌體發(fā)生收縮變形和產(chǎn)生裂紋,影響了熱風(fēng)爐的使用壽命。
3.使用條件:
熱風(fēng)爐要達(dá)到高風(fēng)溫,除了高爐的操作條件、高溫?zé)嵩?、熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)等因素外,必須要有既能長(zhǎng)期承受高溫,又能滿足熱風(fēng)爐工藝需要的耐火材料作******。熱風(fēng)爐用耐火材料要能經(jīng)受住高溫和高壓。高溫抗蠕變性妤,耐火磚的熱容量大,熱傳導(dǎo)性好,有利于熱交換和提高風(fēng)溫。
4.按溫度選材:熱風(fēng)爐用耐火材料的選擇主要由熱風(fēng)溫度決定。
風(fēng)溫低于960℃時(shí),一般選用粘土磚。
風(fēng)溫在900—1100℃時(shí),高溫部位的爐襯和格子磚則用高鋁磚、莫來(lái)石磚或磚線石磚。
風(fēng)溫高于1100℃時(shí),一般選用高鋁磚、莫來(lái)石磚和硅磚作爐襯或格子磚。
目前,我國(guó)絕大部分熱風(fēng)爐高溫部位使用的耐火材料仍然是高鋁磚。高鋁磚雖具有較高的荷重軟化點(diǎn),但其抗高溫蠕變性差,使用過(guò)程中易出現(xiàn)熱風(fēng)爐袼子磚下沉、變形,爐墻不均勻下沉、開(kāi)裂等現(xiàn)象。高抗蠕變高鋁磚、硅磚、硅線石磚、莫來(lái)石磚、紅柱石磚、粘土磚等也在使用。
5.硅磚:
硅磚的蠕變率低,在高溫下長(zhǎng)期使用體積比較穩(wěn)定,且耐火磚******比較便宜。因此,硅磚廣泛地用在熱風(fēng)爐的拱頂、聯(lián)絡(luò)管、燃燒室相蓄熱室上部高溫區(qū),格子磚上部高溫區(qū)。但是硅磚中的鱗石英、云石英和殘余石英在低溫下發(fā)生晶型轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致硅磚體積變化大,使得硅磚低溫下熱穩(wěn)定性差。使用過(guò)程中800℃以下要緩慢加熱或冷卻。砌有硅磚的熱風(fēng)爐在爐頂溫度不大于1400℃時(shí)的使用效果較好。
6.高鋁耐火磚:
高鋁耐火磚除一般的熱風(fēng)爐高鋁磚(按YB/T5016-1993標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn))外。還包括莫來(lái)石磚、硅線石磚、紅柱石磚和高鋁堇青石磚。選用天然高鋁礬土熟料和結(jié)合粘土為原料,按一般高鋁磚生產(chǎn)工藝即可生產(chǎn)出1250一1350℃低蠕變高鋁磚,該耐火磚質(zhì)量奸,******低,用于中小高爐熱風(fēng)爐上部,大型高爐熱風(fēng)爐中下部。
7.燒結(jié)莫來(lái)石磚:
莫來(lái)石磚蠕變率低,熱容量大,高溫強(qiáng)度好,具有良好的抗熱震性,是熱風(fēng)爐用理想的耐火杠料。寶鋼4063m3高爐使用莫來(lái)石磚,風(fēng)溫達(dá)到1230℃,熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)壽命為20年,焦炭節(jié)約量可觀。這種耐火材料如果能在大型高爐上推廣使用,將會(huì)有很好的經(jīng)濟(jì)效益。按照YB/T5267-2013的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)密度為2.75g/cm3、牌號(hào)為M70-2的燒結(jié)莫來(lái)石磚較好。指標(biāo)要求:Al2O3≥60%,F(xiàn)e2O3≤1.2%,耐火度>1790℃,體積密度≥2.45g/cm3,顯氣孔率≤20%,常溫耐壓強(qiáng)度≥50 MPa,荷重軟化溫度(0.2 MPa,0.6%)≥1600℃。
8.組合磚:
熱風(fēng)爐系統(tǒng)接口孔洞部位的耐火內(nèi)襯是易損部位,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法很堆滿足高爐高風(fēng)溫的要求,使用組合磚技術(shù)可較好地解決這一難題。
組合磚是由幾種簡(jiǎn)單幾何體,陽(yáng)貫而形成的復(fù)雜空間幾何體,其內(nèi)含有數(shù)十種或數(shù)百種組合磚單體,這些組合磚互相鎖緊,并均勻傳遞應(yīng)力,結(jié)構(gòu)十分牢固,從而獲得較長(zhǎng)使用壽命。
組合磚的制造方法分為3種:a.半干法;b.整體造型澆注離心法;c.切割法。
9.高強(qiáng)低蠕變耐火球:
中小高爐配套的球燃式熱風(fēng)爐用傳統(tǒng)硅質(zhì)球的性能較差,出現(xiàn)粘結(jié)、炸裂等現(xiàn)象,影響到熱交換率。為此開(kāi)發(fā)了適用于600m3以下球燃式熱風(fēng)爐蓄熱室使用的高強(qiáng)度、低蠕變耐火球。其壽命達(dá)到一代高爐大修的水平,且可提高風(fēng)溫到1000℃,節(jié)省煤氣1/3節(jié)能************。
10.隔熱耐火材料:
熱風(fēng)爐根據(jù)所用內(nèi)襯磚的特點(diǎn)選擇相適宜的隔熱耐火材料。磚型有標(biāo)型T-3,大小頭磚等。目前所用的輕質(zhì)耐火材料有輕質(zhì)硅磚、輕質(zhì)粘土磚(密度0.6)、輕質(zhì)高鋁磚和硅藻土磚。此外,還使用各種隔熱噴涂料和其他不定形隔熱材料。新結(jié)構(gòu)熱風(fēng)爐與其他熱風(fēng)爐相比具有較好的絕熱效果。可使風(fēng)溫長(zhǎng)期保持在1050—1120℃,球頂鋼殼溫度平均降低51℃,散熱量減少50%以上。在27m以上的高溫段,包括燃燒室和蓄熱室上端使用該噴涂料,可進(jìn)一步擴(kuò)大隔熱效果。
11.粘土磚:YB/T 5106-2009。
12.粘土質(zhì)和高鋁質(zhì)耐火可塑料:KS-80。
13.硅火泥:JNG-92
14.剛玉膠泥指標(biāo)要求:Al2O3≥90.0%,常溫粘結(jié)強(qiáng)度(110℃×24h)/ ≥2.5MPa,常溫粘結(jié)強(qiáng)度(1500℃×3h)≥3.0MPa。