TJ-60臺(tái)車加熱爐上耐火材料的應(yīng)用

朱梅

【摘 要】耐火材料是工業(yè)爐窯的主要構(gòu)筑材料，在冶金工業(yè)中占有很重要的地位。耐火材料的使用不僅關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行，而且在生產(chǎn)成本中占有很大的比重。本文分析了TJ-60臺(tái)車加熱爐主要工藝參數(shù)，根據(jù)其爐溫波動(dòng)較大的特點(diǎn)，對(duì)耐火材料的熱穩(wěn)定性要求較高，從爐體的三個(gè)部分闡述了耐火材料選擇的原則，達(dá)到了很好的使用效果。

【關(guān)鍵詞】加熱爐;耐火材料

中圖分類號(hào)： TF748 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）01-0024-002

0 前言

大連鋼廠TJ-60臺(tái)車加熱爐是主要用來(lái)加熱合金結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，模具鋼，不銹鋼，塑料模具鋼，高溫合金等特種鋼的間歇式爐子。間歇式爐子爐溫波動(dòng)很大，對(duì)砌筑材料的高溫使用性能要求很高。

1 爐子的工藝條件

其熱處理的溫度曲線如圖1。

（1）最高料溫1250℃;

（2）預(yù)熱鋼錠（待料）保溫450-700℃;

（3）升溫速度可控，速度變化范圍20～200℃/h;

（4）保溫末期鋼錠截面溫差≤20℃，爐內(nèi)溫差≤±10℃。

2 爐子的砌筑

加熱爐爐體由爐頂、爐墻及爐口組成，臺(tái)車即為可移動(dòng)的爐底，爐門即為可升降的前墻。這些部分都是由鋼結(jié)構(gòu)和耐火砌體組成的。如圖2。

3 爐體耐火材料的選用

3.1 爐頂耐火材料選擇

冶金加熱爐的爐頂目前大部分是吊掛平頂，為了降低爐頂散熱，大都采用輕重復(fù)合結(jié)構(gòu)，即下部工作襯用重質(zhì)澆注料，上面再覆蓋一層輕質(zhì)澆注料，有的還在輕質(zhì)澆注料上面再鋪一層陶瓷纖維。但輕重復(fù)合結(jié)構(gòu)中卻存在著吊掛磚從界面處斷裂從而造成重質(zhì)料整體塌落的事故隱患。雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)中要消除吊掛磚的界面斷裂，關(guān)鍵在于消除界面處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和提高吊掛磚的高溫強(qiáng)度。提高吊掛磚的高溫強(qiáng)度是比較困難的，消除或減弱界面處結(jié)構(gòu)應(yīng)力是可能的。一種方法是減輕爐頂重量，采用容重較輕的澆注料澆注爐頂;二是采用單層澆注，消除界面，從而消除界面結(jié)構(gòu)應(yīng)力。

我們采用的是單層澆注，與雙層結(jié)構(gòu)相比，輕質(zhì)澆注料單層結(jié)構(gòu)爐頂具有以下特點(diǎn)：

（1）爐頂重量輕，可以減小吊掛轉(zhuǎn)承受的拉應(yīng)力。

（2）不存在層與層之間的界面，因此也不存在界面剪切應(yīng)力。

（3）溫度分布較為合理，不存在溫度較高拉應(yīng)力又較大的拐點(diǎn)。

（4）可以達(dá)到相同的、甚至更好的保溫性能。

（5）耐火材料蓄熱損失較小。

（6）施工相對(duì)簡(jiǎn)單一些。

（7）不足之處是耐火焰和高溫氣流沖刷能力不如雙層結(jié)構(gòu)的重質(zhì)澆注料。

我們將加熱爐爐頂耐火材料定為澆注料整體澆注的單層吊掛平頂結(jié)構(gòu)。具體參數(shù)如下：

吊掛磚--------------高鋁質(zhì)錨固磚，牌號(hào)Lz-55

耐火材料------------高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料（γ=1.65±0.1），牌號(hào)PN-LW1.65

厚度----------------320mm

爐頂分別預(yù)留測(cè)溫孔和測(cè)壓孔。

3.2 爐墻結(jié)構(gòu)

爐墻的錨固磚承受拉應(yīng)力較小，采用多層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，由工作層和保溫層組成。為澆注料整體澆注的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩側(cè)爐墻分別預(yù)留測(cè)溫孔，后墻設(shè)置排煙口。

保溫層按工作溫度不同而采用不同的保溫材料，做到既經(jīng)濟(jì)又合理。與工作層接觸的保溫層溫度較高，采用輕質(zhì)粘土磚;外層溫度較低，采用普通陶瓷纖維制品。

工作層溫度高，側(cè)墻下部直接接觸火焰和高溫氣流，所以采用重質(zhì)澆注料;上部基本不受火焰沖刷，為了減少蓄熱損失，采用高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料。

爐墻用高鋁質(zhì)錨固磚------------Lz-55

工作層下部采用低水泥重質(zhì)澆注料，上部為高強(qiáng)輕質(zhì)澆注料，厚度相同。

工作層厚度--------------------260mm

保溫層分為3層：

輕質(zhì)粘土磚NQ-0.8? ――――― 115mm

輕質(zhì)粘土磚NQ-0.6? ――――― 115mm

耐火纖維機(jī)制板? ? ? ?―――――? 50mm

總厚度? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?―――――? 540mm

3.3 臺(tái)車和爐門的耐火材料組成

臺(tái)車耐火材料采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，上面是工作層，下面是保溫層。臺(tái)車面承受載荷相當(dāng)大，工作溫度高，直接受到火焰的沖刷，所以工作層采用重質(zhì)澆注料預(yù)制制品，方便維修和更換。工作層下面是保溫層，并按不同的工作溫度選用不同的材料，做到經(jīng)濟(jì)合理。

爐門采用陶瓷纖維為內(nèi)襯。以陶瓷纖維為內(nèi)襯的爐門具有重量輕、提升需要的拖動(dòng)力較小、施工和維修較方便等特點(diǎn)，近年在臺(tái)車加熱爐上的應(yīng)用是相當(dāng)成功的。

臺(tái)車面除了需要承受高溫和重載荷之外，還要受到放置鋼錠時(shí)的瞬時(shí)“撞擊”，這種“撞擊”往往導(dǎo)致臺(tái)車面耐火材料碎、裂、損壞。鑒于此，臺(tái)車面采用高強(qiáng)澆注料預(yù)制塊，車邊磚采用高強(qiáng)澆注料預(yù)制異型塊，局部損壞后便用于維修。為了保護(hù)車邊磚和車邊框，車邊磚比臺(tái)車面中部略低。

臺(tái)車耐火砌體結(jié)構(gòu)

高強(qiáng)澆注料預(yù)制制品――――――200mm

輕質(zhì)粘土磚（NG-1.0）―――――116mm

輕質(zhì)粘土磚（NG-0.6）―――――136mm

石棉板――――――――――――10mm

總厚度――――――――――――462mm

4 結(jié)論

工業(yè)爐上使用的耐火材料很多，砌筑方法也很多，通過(guò)以上合理的選擇耐火材料的種類和砌筑方法，大大提高了爐體的使用壽命，耐材的更換率大大降低，使用壽命從原來(lái)的四年提高到六年，耐火材料的消耗一直是關(guān)乎冶金工業(yè)的生產(chǎn)成本重要組成部分，通過(guò)合理選擇能夠達(dá)到降低耐火材料消耗和節(jié)能的目的，是冶金企業(yè)降本增效的有效途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]耐火材料概論 宋希文 安勝利主編 化學(xué)工業(yè)出版社.