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熱處理爐常用保溫材料種類、使用要求及選用原則

發布日期: 2020-12-10 09:21:48    閱讀量(147)    作者:

在砌筑熱處理爐時,一般均在耐火材料的外面再砌一層保溫材料。從而減少爐墻的散熱損失,節省熱能,改善勞動條件。保溫材料必須具備體積密度小、導熱系數小、比熱容小和較高的使用溫度等技術性能指標。工程上常把導熱系數小于0.25W/(m·K)的材料稱為保溫材料(或絕熱材料)。

1、常用的保溫材料種類

常用的保溫材料有硅藻土、石棉、礦渣棉、膨脹珍珠巖、蛭石等。另外,輕質或超輕質耐火磚、耐火纖維也可當做保溫材科使用。

1.硅藻土

硅藻土的主要成分為非晶體二氧化硅,并含有少量黏土雜質,具有很好的隔熱能力,多數情況下制成成型磚使用,也可以粉料填充作為爐子的隔熱層。它的最高使用溫度為900℃,磚的尺寸規格為250mm×123mm×65mm和230mm×113mm×65mm。

2.蛭石

蛭石又稱為黑云母或金云母,具有一般云母的外形,易于剝成薄片。蛭石的主要成分(質量分數)是SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和5%~10%的化合水,受熱后水分蒸發,體積膨脹而形成膨脹蛭石。其溶點為1300~1370℃,密度和熱導率均很小,是一種很好的保溫材料,既可散狀使用,也可以制成各種形狀的制品使用。其最高使用溫度為1000℃。

3.礦渣棉

礦渣棉是利用熔融的冶金礦渣在高壓蒸氣作用下制成的一種人造礦物纖維,呈白色或暗灰色。它具有密度小、熱導率低、吸濕性小和不燃燒等優點,但很容易被壓實降低保溫效果。礦渣棉氈可與陶瓷纖維氈配合使用作為全纖維爐襯,其最高使用溫度為700℃。

4.石棉

石棉是一種纖維結構礦物,其主要成分為蛇紋石(3MgO·2SiO2·2H2O),熔點大于1500℃。石棉在高溫下不燃燒,但在500℃以上會失去結晶水而使強度降低,當溫度達到800℃左右會變成粉末,失去保溫作用,所以要嚴格控制其使用溫度,不能超過500℃。石棉在松散狀態下具有較小的比重與導熱系數,所以常加工成石棉布、石棉板及石棉繩等形狀使用。

5.高溫超輕質珍珠巖

高溫超輕質珍珠巖的主要原料是膨脹珍珠巖,可以采用水玻璃、水泥、磷酸鹽等作為膠結劑,按一定比例混合經成型、干燥、燒結而制成的制品。它具有體積密度小、熱導率小、高的耐火度、熱容量小等優點,是一種很好的保溫材料。

熱處理爐常用保溫材料的主要性能指標見表1。其他保溫材料的性能指標可査閱筑爐工手冊或有關標準。

表1常用保溫材料的主要性能

2、保溫材料的使用要求

熱處理爐的保溫層既可采用成型保溫磚,也可采用保溫散料,或是兩者同時使用。成型磚的砌筑方法與耐火磚相同,保溫散料主要用于填塞磚塊縫隙、爐殼與砌磚體之間的縫隙或在拱頂上面鋪放,以增加爐墻的保溫性、密封性等。在填充縫隙時一定要填實,保證間隙內均勻填滿,避免散料在間隙內形成“搭棚”現象。

為防止爐子使用后,因受高溫作用形成填料收縮或受震動而出現下沉,使上部形成空洞而失去保溫作用,操作時應根據整個爐墻高度,每隔一定距離將砌磚體突出一層,把間隙覆蓋,使散狀保溫材料形成互不相通的幾層。爐底鋪放硅藻土磚時,每鋪一層磚應倒入硅藻土粉,將磚縫填滿。爐頂既可以采用平鋪成型磚,也可以直接鋪一層保溫散料。

3、爐襯材料的選擇原則

(1)對于連續作業電阻爐,由于通過爐襯的散熱損失是主要的能量損失,因此,應該加強保溫層的作用,降低爐殼溫度,減少散熱損失。對于周期作業的電阻爐,往往是在爐子升溫過程中爐襯的蓄熱損失是最主要的,保溫層加厚可提高耐火層的平均溫度,但是也會增加爐襯的蓄熱損失。當爐子操作使用時間較短時,保溫層過厚實際上起的作用很小,反而增加了爐體的尺寸,浪費爐襯材料。因此,周期作業電阻爐的保溫層應適當減薄。

(2)在選擇爐襯用耐火材料時,主要應考慮其最高使用溫度、體積密度、熱導率、耐蝕性、高溫結構強度等性能。在保證爐襯必要結構強度的前提下,應盡可能采用輕質或超輕質的耐火材料。盡量減少爐襯的蓄熱損失和爐體的質量。對于高溫爐,由于使用溫度很高,要求耐火層具有較高的高溫結構強度,這時需選用重質耐火材料或高鋁磚以及少量的碳化硅制品。當爐襯直接與滲碳氣氛接觸時,則應采用抗滲碳磚。對于承受重載(如爐底板支撐磚或爐底)和易受沖擊摩擦(如箱式爐的后墻下部和爐口部分)的爐襯部分應選用重質磚,保證其高溫結構強度。

(3)選保溫材料時,為了減少爐襯的散熱損失,盡可能選用體積密度小、熱導率低的材料,其厚度應保證爐殼外表面溫升不大于60℃,并且要求所選用的保溫材料的最高使用溫度高于耐火層與保溫層交界面的溫度。常用的保溫材料有蛭石、硅藻土磚、礦渣棉、石棉等。目前也有采用耐火纖維或超輕質磚做保溫層的,從而減少爐子的蓄熱損失,減輕爐子的質量。

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