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沧州孔道压浆料厂家:耐火纤维浇注料在轧钢加热炉水梁包扎上的应用

作者:www.cgmguanjiangliao.cn 浏览次数: 发布日期:2019-07-05 08:58:42
  粒状耐火纤维浇注料既具备了重质耐火浇注料的耐高温、高强度和高温下的低收缩率,又具备了轻质隔热浇注料的低热导率和高抗热震性,因此该材料适用于承受高温大温度梯度及一定压力的热工设备。其中该种浇注料中的HM-2.0(体积密度:2.0g/cm3)产品尤其适用于加热炉的水管包扎。沧州孔道压浆料厂家:耐火纤维浇注料在轧钢加热炉水梁包扎上的应用
 
  (1)加热炉水管的工作状况。加热炉炉底水管(或步进梁式加热炉的水梁立柱)是推钢式加热炉(步进梁式加热炉)的重要结构之一。它不仅承受着炉内坯料的全部重量,而且消耗大量的冷却水,其带走的热量是炉膛的无效热消耗,约占加热炉总损失的15%〜30%。因此水管的绝热包扎就显得尤为重要。绝热效果不好的水管,不仅降低炉子的热效率,还会在钢坯下面产生“黑印”,恶化料坯的受热条件,延长了加热时间,产生加热缺陷、降低加热质量。由于炉底水管的工作条件是在高温大温度梯度下,且还要承受炉温的急剧变化,料还的振动等,这就对包扎炉底水管的耐火材料提出了很多要求,即包扎材料要具有较高的耐高温性能;在炉子最高温度下长期工作不变形,不熔化;在常温和高温下要具有较高的耐压强度和抗折强度;耐机械振动性能好;要具有很高的抗热震性能;在炉温急剧变化的条件下,不开裂,不崩落等。
 
  (2)目前国内采用的炉底水管包扎技术和材料。炉底水骨包扎工艺主要有以下几种:
 
  1)单层预制块包扎。靠包扎块内部预埋的锚固件与水管连接在一起,这种方法具有施工简单,维修方便,绝热效果一般的特点。但由于其整体性不好,易造成包扎不严密,且易产生破损,使用寿命低,限制了其使用。
 
  2)现场浇注。现场支模浇注包扎,由于整体密封性好,工艺简单,适应性强,成本低,使用寿命较预制块包扎好,在国内应用较广。它的不足是施工检修工期长,且不易实现复合包扎,故热损失亦很大。
 
  3)复合包扎。是把已烧结成型的多体组合预制件通过焊在水管上的钢柱,与水管连接起来,这种方法由于包扎块内部无锚固件,寿命较高,且绝热效果好,大幅度降低了水管的热损失。
 
  水管包扎使用的材料:水管绝热包扎所采用的材料分为耐火材料、轻质耐火材料及黏土结合浇注料,重质耐火浇注料如高铝质、低水泥系列具有《高温、高强度和高温下的低收缩率,但其平均热导率很高,轻质隔热材料如轻质砖砂浇注料、多孔熟料浇注料和高强陶粒轻质浇注料等。绝热效果好,但使用温度低,强度小。黏士结合浇注料是应用较早的不定形的耐火浇注料料,高温下强度较低。沧州孔道压浆料厂家:耐火纤维浇注料在轧钢加热炉水梁包扎上的应用
 
  (3)粒状耐火纤维浇注料的包扎技术。粒状耐火纤维浇注料强度高,抗热振性优,隔热性能好。由于球柱状骨料所形成的应力小,且不会破坏制品的连贯性,而且本身的交叉网络结构,能抵抗外力,使该材料具有较强的机械性能。
 
  在常规的耐火纤维浇注料中,作为骨料的耐火纤维棉没油自成一体,在搅拌过程中,泥浆不断渗入到纤维的微孔里,破坏了纤维的隔热效果,而粒状耐火纤维浇注料依然保存着纤维的多孔性,且分散较均匀,体积密度也较通常耐火纤维制品大,这些都决定了粒状耐火纤维浇注料具油较好的隔热效果。
 
  (4)粒状耐火浇注料与常规耐火浇注料的水管包扎热损失比较。粒状耐火纤维浇注料具有高强度、耐高温、低热导率的隔热性能,它的隔热效果可以通过管壁的热损失计算来获得。以尺寸为φ152mm X 25mm的水管为例。如图1所示。
 
  图1加热炉炉底水管粒状耐火纤维浇注料包扎
 
  注:1-耐热钢锚固件2-粒状陶瓷纤维浇注料3-抗氧化钢滑轨4-高铝纤维毯5-炉底水管
 
  设水管里的冷却水温度保持在t3=36℃,外面的炉气温度为t1=1320℃,包扎材料的厚度为80mm,以常规耐火浇注料——低水泥浇注料为例,550℃时取它的平均热导率λ2=1.4W/(m·K),则通过单位长度水管的散热量为:
 
  如果用粒状耐火纤维浇注料包扎,550℃时它的平均热导率取λ=0.43W/(m•K)则这时单位长度水管的散热量为:
 
  粒状耐火纤维浇注料水管包扎比采用低水泥浇注料水管包扎热损为:
 
  由于水管的工作环境是在高温大温度梯度下,且要承受一定的压力和机械振动。这就要求包扎材料既要具有很好的隔热性能,又要有一定的机械性能和高抗热震性。粒状耐火纤维浇注具有重质耐火浇注料和轻质耐火浇注料的优点,是一种较理想的包扎材料。
 
  单一耐火纤维一重绝热方式介绍
 
  轧钢加热炉水梁立柱带走的热量约占总供热能力的10%~15%,多少年来热工工程技术人员一直在不懈的研究开发出新型水管包扎料,一是提高其高温段的使用寿命;二是希望能提高包扎材料的绝热效果。耐火纤维应用技术的开发和扩展,提供了一定的空间。
 
  2000年5月,宝钢2050热轧步进式加热炉利用热轧2号加热炉停炉检修期间,在国内首次对所研制的耐火纤维模块和抗氧化铁涂料进行试验,取得了难得的技术参数,为更深一步试验研究打下了基础,也积累了许多宝贵的经验。
 
  试验部位为均热段、预热段、热回收段固定梁、柱和加热段固定立柱。经试验考核:使用情况良好,测试数据表明单一陶瓷纤维一重绝热方式有明显节能效果。
 
  宝钢2050热轧加热炉是步进式加热炉,步进活动梁、柱和固定梁、柱均采用水冷方式冷却。当炉子产量为320 t/h时,热平衡测试表明水冷梁柱中的冷却水带走的热量约占总热损失的14.4%,为加热炉所有热损失中最大部分。因此,提高所有梁、柱包扎用耐材的隔热性,改进其结构性能对减少冷却水造成的热损失至关重要。
 
  传统水冷管包扎结构中浇注料需支模、浇注、养生、脱模、烘炉等工序,施工所需时间长,需用模具多。而单一耐火纤维模块结构安装工序简单(只有三通部分需浇注施工),大大减少施工所需时间和特殊钢模具用量。
 
  根据加热炉各部位工况条件的不同,分别采用了两种不同材质的耐火纤维:均热段、加热段、预热段采用含锆耐火纤维模块,热回收段采用高铝耐火纤维模块。
 
  (1)效果的测定和评估:
 
  冷却水流量及温度的测定:
 
  2002年1月9日至1月24日。在1加热炉两根采用不同绝热结构的水冷管安装流量计,进行冷却水流量和冷却水温度的测定。根据测定,在冷却水进水温度均为24.70℃的情况下,单一耐火纤维一重绝热(A),和由浇注料、耐火纤维毯组成的二重绝热(B),水冷管冷却水平均流最、出水温度以及其累计流量见表1。
 
  表1两种绝热结构情况下冷却水流量及出水温度比较
 
  (2)节能效益评估:
 
  1)冷却水流量下降。
 
  按平均流量下降:
 
  (34.44-21.47)/34.44=37.7%
 
  按累计流量计算:
 
  (12385-7620)/12385=38.5%
 
  因此,单一耐火纤维模块结构方式比传统的二重结构方式冷却水流量平均下降38%。
 
  2)冷却水带走热量:
 
  式中Q水为冷却水带走热量,KJ/h;C为冷却水比热容,KJ/(m3•℃);t进为冷却水进入加热炉水冷管前温度,℃;t出为冷却水离开加热炉水冷管前温度,℃;M为冷却水流量,m3/h。采用单一耐火纤维一重绝热的水冷管冷却水带走的热量(均按平均流量计算):
 
  采用二重绝热结构的水冷管冷却水带走的热量:
 
  因此,采用单一耐火纤维一重绝热结构取代由浇注料、耐火纤维毯组成的二重绝热结构后,按平均流量计算,冷却水带走的热量减少37.4%(按累计流量计算,冷却水带走的热量减少38%)。
 
  与传统水冷管包扎结构相比较,采用单一耐火纤维模块结构具有以下优点:
 
  (1)节能效果显著。冷却水带走的热量明显减少。
 
  (2)新建加热炉或现有加热炉水冷管炉衬维修均可采用单一耐火纤维摸块结构,特别对新建加热炉而言,可减少模具费投入、并缩短施工工期、节约施工费用。
 
  (3)因冷却水减少,可节约送水泵的电力和水资源。
 
  (4)降低加热炉能源消耗,可以直接减少加热炉的燃烧污染物排放,减轻环境负荷。
 
  含锆耐火纤维在连续式加热炉内的安全使用温度(无碰撞、无振动、无还原气氛及无高温氧化铁皮浸蚀的情况下)是:1150~1200℃。近多年的试验和实践,涂在耐火纤维上的各类保护涂料保护是有限的,超出耐火纤维的析晶温度,保护涂料往往会起到副作用。一是它与纤维的线收缩率不同步;二是加重了强度极低耐火纤维外表面的重量。这也是在加热炉水梁立柱上包扎单一层耐火纤维要认真探讨的技术问题。多晶氧化铝和多晶莫来石耐火纤维使用温度虽高,但密度太低,强度几乎没有,这也不适用在动态设备上保温隔热。
 
  相信,随着高温耐火纤维品种生产工艺和技术的不断推进,高温段耐火纤维模块的使用寿命会得到进一步提高。沧州孔道压浆料厂家:耐火纤维浇注料在轧钢加热炉水梁包扎上的应用

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