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多晶莫来石纤维应用在加热炉上的优点 发表时间:2019-08-12

  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。

多晶莫来石纤维应用在加热炉上的优点

  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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