多晶莫来石纤维应用在加热炉上的优点

　　面对市场竞争的日趋激烈和原燃料价格的上涨，能源消耗占产品成本的比例越来越大。如何利用有效的资源能源，降低能耗，实现经济可持续发展，是需要探讨的重要问题。

　　多晶莫来石纤维是一种以莫来石晶相形式存在的多晶质耐火纤维，是按形成单一晶体—莫来石（3Al2O3·2SiO2）进行化学配方，由可溶性铝、硅盐经过高温完成晶相转变而制成的。制作过程是在低温下将有黏度的胶体溶液进行喷吹和甩丝，形成原纤维，再经高温烧制使其纤维内部的原子成有序排列，组织晶体化，消除处于介稳定的玻璃态，使其使用温度提高近300 ℃。纤维的耐热性随着Al2O3含量的增加而增强，当Al2O3含量大于72%时，使用温度可超过1 400 ℃。硅酸铝耐火纤维Al2O3-SiO2相图见图1。

　　多晶莫来石纤维形态各异，散状的纤维棉可作高温部位夹层的填充料，将散棉用湿法真空成型可制成板、毡、砖、预制件、模块等各种所需样式。由于多晶莫来石纤维具有低热容、低导热率、低容重、热敏性能好、高辐射能力等特点，对轧钢加热炉来讲，是一种高效、轻型的节能材料。

　　1、提高炉顶、烧嘴砖使用寿命

　　炉顶内表面粘贴多晶莫来石纤维后，改善了炉气对炉顶的直接冲刷，缓冲了炉顶的急冷急热，炉顶承受的炉温可降低70～100 ℃，有效防止了耐材的开裂、剥落。板带厂加热炉于2005年3月投入使用至今，炉顶除有几处细小裂纹外，整体状况良好，炉顶的使用寿命能够延长至5 a以上，至少节约炉顶大修费用80万元。由于蓄热式燃烧技术的特点，经蓄热后的空气对烧嘴砖有较大的损坏性。烧嘴砖采用预先成型技术或采用现场浇注技术，维修和更换时难度大。如果在烧嘴砖表面粘贴多晶莫来石纤维，将缓解火焰对烧嘴砖的冲刷，可有效保护烧嘴砖。自粘贴纤维后，烧嘴砖使用2 a后仅出现少量细小裂纹，使用寿命可延长至4 年以上。

　　2、增加辐射传热减少热损失

　　加热炉高温区的传热方式以辐射传热为主，炉气、炉壁与被加热钢坯之间相互进行辐射热交换。炉壁的黑度一般为0.8，多晶莫来石纤维的黑度为0.95，在相同的供热条件下，粘贴多晶莫来石纤维后，黑度的提高增强了炉内的热辐射，进而提高了钢坯的加热速度和炉子的加热能力。在同等炉况条件下，粘贴多晶莫来石纤维后，燃气消耗降低。经观测统计，加热炉检修前、后各1个月内煤气单耗分别为1.04 GJ/t和0.98 GJ/t。

　　板带厂确定炉顶和侧墙外表面的10个测温点，通过测量检修后与临近下次检修时的各点温度，查看多晶莫来石纤维的脱落情况，检测结果见表1。由表1可知，在相同炉温条件下，粘贴多晶莫来石纤维后，炉体外表面平均下降了34.8 ℃，减少了炉体散热，提高了炉子热效率。同时，随着工作环境的改善，给操作人员的现场检查和操作带来了方便。

　　3、减少热惯性，提高产量和加热质量

　　板带厂的加热炉高温段侧墙由浇注料整体浇筑而成，炉顶为可塑料捣打，使用的耐材热容量较大，且烧嘴采用单蓄热燃烧方式。这一方面决定了加热炉在升温、降温时存在一定的滞后性，另一方面多晶莫来石纤维可使炉子的热容量减少，导热率降低，炉子的升、降温速度加快，热惯性减小，利于产量的提高。由于坯料加热时间的缩短，减少了坯料在加热炉内的氧化、脱碳，保证了坯料的加热质量。氧化烧损量由1.22％降为1.20％，提高成材率0.02百分点。

　　实践证明，在蓄热式加热炉上应用多晶莫来石纤维，延长了炉顶的使用寿命，降低了检修成本；减少了炉体热量损失，提高了热效率；缩短了待轧前后的升降温速度，提高了作业率和成材率。对其它形式的轧钢加热炉有借鉴意义，从环保和节能角度考虑，值得推广。

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