加熱爐爐體用耐火材料
文章來源：人氣：發(fā)表時(shí)間：2024-12-17 09:59:43
加熱爐中耐火材料在高溫、化學(xué)侵蝕和機(jī)械應(yīng)力等復(fù)雜環(huán)境下，可能出現(xiàn)多種損毀形式。了解這些損毀機(jī)理有助于優(yōu)化材料選擇和運(yùn)行工況，從而延長耐火材料的使用壽命。以下是加熱爐中耐火材料的主要損毀機(jī)理：
1. 熱應(yīng)力損毀
耐火材料長時(shí)間在高溫下使用，由于溫度梯度的變化或加熱爐頻繁開停，會導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，造成材料開裂、剝落甚至整體失效。熱膨脹系數(shù)不均勻或材料熱震性差時(shí)，容易發(fā)生裂紋。
2. 高溫化學(xué)侵蝕
耐火材料在高溫環(huán)境下與爐內(nèi)氣氛（如氧化性氣氛、還原性氣氛）或熔渣、鐵水、堿性氧化物等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致材料成分發(fā)生變化或被侵蝕。
3. 機(jī)械應(yīng)力損毀
耐火材料在高溫下長期承受機(jī)械負(fù)荷（如爐底承載鋼坯、爐墻承受爐體結(jié)構(gòu)重力），可能出現(xiàn)壓碎、塌陷等現(xiàn)象。爐底區(qū)域由于鋼坯移動或熱膨脹產(chǎn)生摩擦和沖擊，導(dǎo)致材料磨損或崩裂。
4. 高溫蠕變和結(jié)構(gòu)松弛
在高溫和長期使用下，耐火材料會發(fā)生蠕變或結(jié)構(gòu)松弛，導(dǎo)致變形、下沉或失去結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。高溫蠕變速率高的材料在承重部位易失效。
5. 氣孔侵蝕與熔渣滲透
耐火材料內(nèi)部存在氣孔，高溫下熔渣或金屬液滲入氣孔，導(dǎo)致材料內(nèi)部侵蝕和結(jié)構(gòu)破壞。氣孔率較高的材料更容易受到滲透損害。
加熱爐的爐墻、爐底和爐頂因所處的工況不同，需要使用不同類型的耐火材料，以滿足高溫、熱震、機(jī)械強(qiáng)度以及抗侵蝕的要求。以下是常見材料的推薦：
1. 爐墻
爐墻需要高溫耐受性好并具備隔熱性能，同時(shí)要承受機(jī)械負(fù)荷。
工作層材料
高鋁磚（Al?O?含量 55%-75%）：高溫耐受性良好，抗熱震性較強(qiáng)，，抗侵蝕能力強(qiáng)，導(dǎo)熱率較低，適合用于爐墻高溫區(qū)域。
粘土磚（Al?O?含量 30%-45%）：適用于中低溫區(qū)域，性價(jià)比高。
隔熱層材料
輕質(zhì)高鋁磚或輕質(zhì)粘土磚：導(dǎo)熱率低，減小爐體熱損失。
耐火纖維毯或模塊：更輕質(zhì)、保溫效果好，可用于爐墻保溫層。
2. 爐底
爐底承受較大的機(jī)械載荷以及來自加熱工件的高溫輻射，因此要求高強(qiáng)度和抗侵蝕性。
工作層材料
剛玉磚：高溫強(qiáng)度高，耐磨損、耐侵蝕，適合高溫爐底。
隔熱層材料
高鋁質(zhì)耐火澆注料：用于加熱爐底部的隔熱層，施工靈活。
輕質(zhì)磚或硅酸鈣板：作為爐底的次保溫層，減輕熱損失。
3. 爐頂
爐頂直接接觸高溫?zé)煔?，需使用高?qiáng)度、抗高溫蠕變和抗熱震的耐火材料。
拱形爐頂或平頂材料
硅磚：高溫耐受性優(yōu)良，長期高溫下體積穩(wěn)定性強(qiáng)，適用于高溫區(qū)域爐頂（如拱頂）。
高鋁磚：適用于較高溫區(qū)域，抗熱震性較好，適合平頂爐頂。
吊頂式爐頂材料
剛玉磚或剛玉澆注料：高溫強(qiáng)度和耐久性好，適合高溫區(qū)。
耐火纖維模塊：輕質(zhì)、施工方便，適合中低溫區(qū)域或用于保溫隔熱。
隔熱層材料
輕質(zhì)耐火磚或陶瓷纖維毯：用于次保溫層，減少熱量散失。
材料選擇依據(jù)
1. 溫度分布：爐頂溫度高于爐墻和爐底，高溫區(qū)選用高鋁磚、硅磚或剛玉磚。
2. 機(jī)械負(fù)荷：爐底承載力要求高，需用鎂鉻磚或剛玉磚等高強(qiáng)度材料。
3. 熱損失控制：外層需加輕質(zhì)耐火磚或纖維材料作為保溫層。
在滿足工況需求的前提下，盡量選擇性價(jià)比高的材料，結(jié)合加熱爐的工藝特點(diǎn)和運(yùn)行條件，確保爐體運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)能并延長使用壽命。
