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多晶莫來石纖維應用在加熱爐上的優點 發表時間:2019-08-12

  多晶莫來石纖維應用在加熱爐上的優點

  面對市場競爭的日趨激烈和原燃料價格的上漲,能源消耗占產品成本的比例越來越大。如何利用有效的資源能源,降低能耗,實現經濟可持續發展,是需要探討的重要問題。

多晶莫來石纖維應用在加熱爐上的優點

  多晶莫來石纖維是一種以莫來石晶相形式存在的多晶質耐火纖維,是按形成單一晶體—莫來石(3Al2O3·2SiO2)進行化學配方,由可溶性鋁、硅鹽經過高溫完成晶相轉變而制成的。制作過程是在低溫下將有黏度的膠體溶液進行噴吹和甩絲,形成原纖維,再經高溫燒制使其纖維內部的原子成有序排列,組織晶體化,消除處于介穩定的玻璃態,使其使用溫度提高近300 ℃。纖維的耐熱性隨著Al2O3含量的增加而增強,當Al2O3含量大于72%時,使用溫度可超過1 400 ℃。硅酸鋁耐火纖維Al2O3-SiO2相圖見圖1。

  多晶莫來石纖維形態各異,散狀的纖維棉可作高溫部位夾層的填充料,將散棉用濕法真空成型可制成板、氈、磚、預制件、模塊等各種所需樣式。由于多晶莫來石纖維具有低熱容、低導熱率、低容重、熱敏性能好、高輻射能力等特點,對軋鋼加熱爐來講,是一種高效、輕型的節能材料。

  1、提高爐頂、燒嘴磚使用壽命

  爐頂內表面粘貼多晶莫來石纖維后,改善了爐氣對爐頂的直接沖刷,緩沖了爐頂的急冷急熱,爐頂承受的爐溫可降低70~100 ℃,有效防止了耐材的開裂、剝落。板帶廠加熱爐于2005年3月投入使用至今,爐頂除有幾處細小裂紋外,整體狀況良好,爐頂的使用壽命能夠延長至5 a以上,至少節約爐頂大修費用80萬元。由于蓄熱式燃燒技術的特點,經蓄熱后的空氣對燒嘴磚有較大的損壞性。燒嘴磚采用預先成型技術或采用現場澆注技術,維修和更換時難度大。如果在燒嘴磚表面粘貼多晶莫來石纖維,將緩解火焰對燒嘴磚的沖刷,可有效保護燒嘴磚。自粘貼纖維后,燒嘴磚使用2 a后僅出現少量細小裂紋,使用壽命可延長至4 年以上。

  2、增加輻射傳熱減少熱損失

  加熱爐高溫區的傳熱方式以輻射傳熱為主,爐氣、爐壁與被加熱鋼坯之間相互進行輻射熱交換。爐壁的黑度一般為0.8,多晶莫來石纖維的黑度為0.95,在相同的供熱條件下,粘貼多晶莫來石纖維后,黑度的提高增強了爐內的熱輻射,進而提高了鋼坯的加熱速度和爐子的加熱能力。在同等爐況條件下,粘貼多晶莫來石纖維后,燃氣消耗降低。經觀測統計,加熱爐檢修前、后各1個月內煤氣單耗分別為1.04 GJ/t和0.98 GJ/t。

  板帶廠確定爐頂和側墻外表面的10個測溫點,通過測量檢修后與臨近下次檢修時的各點溫度,查看多晶莫來石纖維的脫落情況,檢測結果見表1。由表1可知,在相同爐溫條件下,粘貼多晶莫來石纖維后,爐體外表面平均下降了34.8 ℃,減少了爐體散熱,提高了爐子熱效率。同時,隨著工作環境的改善,給操作人員的現場檢查和操作帶來了方便。

  3、減少熱慣性,提高產量和加熱質量

  板帶廠的加熱爐高溫段側墻由澆注料整體澆筑而成,爐頂為可塑料搗打,使用的耐材熱容量較大,且燒嘴采用單蓄熱燃燒方式。這一方面決定了加熱爐在升溫、降溫時存在一定的滯后性,另一方面多晶莫來石纖維可使爐子的熱容量減少,導熱率降低,爐子的升、降溫速度加快,熱慣性減小,利于產量的提高。由于坯料加熱時間的縮短,減少了坯料在加熱爐內的氧化、脫碳,保證了坯料的加熱質量。氧化燒損量由1.22%降為1.20%,提高成材率0.02百分點。

  實踐證明,在蓄熱式加熱爐上應用多晶莫來石纖維,延長了爐頂的使用壽命,降低了檢修成本;減少了爐體熱量損失,提高了熱效率;縮短了待軋前后的升降溫速度,提高了作業率和成材率。對其它形式的軋鋼加熱爐有借鑒意義,從環保和節能角度考慮,值得推廣。

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