提高加熱爐內襯耐火材料使用壽命的解決措施方案

　　某廠步進式加熱爐采用的都是輕重復合絕熱耐火材料結構，在各使用期存在著不同程度的損壞現象，尤其以爐頂和爐墻低水泥澆注料損壞對生產影響最大。因為這兩處出現大的損壞將造成停爐檢修，一般的停爐檢修最少需要三天時間。一般低水泥澆注料加熱爐的正常壽命為6~8年。可見只有減少爐頂和爐墻低水泥澆注料損壞，提高加熱爐使用壽命，才能實現節能增產，雖然國內關于低水泥澆注料損壞機理方面的資料較多，由于不同加熱爐澆注料損壞有不同的作用機理，情況比較復雜，因此情況差異，必須從設計、施工、烘爐、生產維護等方面采取相成技術措施，注意各個環節的工作。我們通過多年的現場工作實踐，對幾座棒線材步進式加熱爐的設計、施工、供爐、生產維護等方面進行總結。

　　2 耐火材料損壞原因分析

　　對常規大型平吊頂加熱爐爐頂及爐墻結構進行分析。

　　2.1爐頂損壞原因分析

　　由于絕熱的輕重材料組成的復合結構，界面溫度高，爐溫的升降波動產生熱應力以及結構拉應力破壞錨固磚，導致不同程度的損壞。錨固磚受拉應力、剪應力的影響。

　　拉應力：錨固磚所受的拉應力是從下往上分段遞增的，而且在重質層(高鋁層)的一段錨固磚所受的拉應力增長最快，然而輕質層內增加較少，生產操作中升降溫，錨固磚界面因承受不了瞬間產生膨脹拉力，導致錨固磚斷裂。

　　剪切力：由于保溫層與工作層的線膨脹系數有較大的差異，在兩層間會發生剪切力，從而剪切錨固磚，剪切力的大小與兩種材質的膨脹系數有關。

　　錨固磚材質：當界面處于1100℃時,界面錨固磚將承受在部分的爐頂重量，拉應力與抗拉強度之間的矛盾達到最大。同時，界面處錨固磚還承受著巨大的循環剪切應力，錨固磚很有可能從界面處斷裂。

　　2.2爐墻主要損壞原因分析

　　由于澆注料和錨固磚組成的是復合結構，爐溫的升降波動，加之爐墻錨固磚和輕質磚之間無間隙，在兩種材質之產生剪應力，同時錨固磚斷面小(最小80mmX80mm)，鋪固磚易斷而導致爐墻向內傾斜，另外澆注料)厚度薄(最小僅230mm，國內大多在260~400mm)，也導致了爐墻整體穩定性差。

　　3、設計及施工采取技術措施

　　嚴格按照《工業爐設計手冊》進行設計，施工及檢査中嚴格遵守國家標準GB211-87《工業爐砌筑施工及驗收規范》，國家標準GB50309-92《工業爐砌筑工程質量檢驗評定標準》要求，在具體施工中還要采取一些技術措施。

　　3.1針對爐頂采取的技術措施

　　(1)澆注料面錨固磚的凸起部位在施工之前應用δ=1mm左右馬糞紙包扎4個面，并用透明膠帶粘牢，防止下料時馬糞紙損壞。

　　(2)爐頂澆注料面鋪一層δ=20mm厚的高鋁纖維毯作隔離層，緩沖工作層與保溫層因村料膨脹系數不同而對錨固磚產生的剪應力。

　　(3)爐頂保溫層施工：施工完畢，合格后烘爐，升至850℃，開始鋪高鋁毯，毯與錨固磚之間留2mm的縫隙，爐子第一個生產周期完，檢查爐頂完好后，再鋪80mm厚的密度小于0.5t/m3的輕質澆注料，不振動、不加壓、不抹光。

　　(4)縮小爐頂平焰燒嘴附近的錨固磚懸壁尺寸，不大于120~150mm，增加爐頂錨固磚。

　　(5)膨脹縫設計:爐體施工完畢，剛開始烘爐升溫時，由于爐頂下部溫度高，澆注料快速脫水，下部收縮，爐頂向上凸起，爐頂出現大的熱應力，膨脹縫間距越大應力越大。正常生產時在穩定溫度情況下，爐頂向下凹，結果使膨脹縫中間的錨固磚拉力增加數倍。所以膨脹縫的設計必須合理。通常爐頂每隔1.5~2m，留5~8mm膨脹縫。

　　3.2針對爐墻采取的技術措施

　　(1)錨固耐火磚斷面:加大錨固磚斷面，采用錨固磚斷面不小于120mm*120mm。同時設計增加耐熱合金托墻板，減較錨固磚承受的熱應力。

　　(2)澆注料厚度:為了爐墻整體穩定性，爐墻澆注料厚度不小于260mm。

　　⑶爐墻錨固磚四周采用與爐頂錨固磚一樣的包扎方式。

　　(4)爐墻錨固磚與輕質磚四周填充δ=20mm厚的耐火纖維毯，緩沖剪應力。

　　4、烘爐及生產維護中采取技術管理措施

　　4.1烘爐期技術管理措施

　　烘爐其實是加熱爐投入運行的第一個關鍵期。剛開始烘爐升溫時，由于澆注料表面溫度高,澆注料快速脫水，外表收縮，澆注料內部出現大的熱應力;另外澆注料施工時一般要加入6%~10%的水,這部分結合水必須在澆注料溫度升高至110°C以上才能排出，而結晶水必須在澆注料溫度升高至250°C以上才能排出。當水變成水蒸汽體積急劇膨脹。這兩個原因都會造成澆注料損壞。所以必須對澆注料升溫速度加以控制。目前加熱爐中低溫烘爐采用易控制的大氣燒嘴烘爐(低溫段0℃~600℃),烘爐升溫速度≤5℃/h;高溫段烘爐時開部分燒嘴，升溫速度≤10℃/h。雖然不同澆注料供貨廠家對烘爐的要求不同，但都要求溫度達到110°C和250℃時有足夠長的保溫時間，只外由于澆注料內部存在溫度梯度，所以總烘爐時間不少于20天。

　　4.2生產維護期技術管理措施

　　在施工烘爐完畢后，加熱爐耐火澆注料爐襯需要經過相當長的時間(一般2~3年)才能完成表面材質的轉換，即燒結過程。在這個過程中，要適當控制各部位的爐溫及其變化，尤其注意不宜在開爐、停爐時急劇升溫和降溫，在燒結過程完成U的升降溫可適當提高。

　　(1)在燒結過程中各段爐溫控制。

　　均熱段≤1250℃;加熱段≤1300℃由于沒有燒嘴，通常溫度≤1000℃，很難完成燒結過程，預熱段澆注料強度始終不如均熱段和加熱段，所以預熱段壓下部分的澆注料更容易損壞，更要保持爐溫穩定減少波動。

　　(2) 在燒結過程中高溫段的升降溫度。

　　(3)在燒結過程完成后升降溫操作。

　　在燒結過程完成后的升降溫速度不能超過燒結過程升降溫的一倍。所以在生產組織的初期就要制定嚴格的崗位作業標準和操作規程，而且所有操作人員必須要有上崗證(經嚴格考試)。烘爐及生產的升降溫均按操作規程和作業指導書的要求進行。生產中減少升降溫次數。

　　5 結語

　　要提高爐體耐火材料壽命必須在技術和管理上同時努力，雖然短期利益驅使下進行的違章操作并不能立即看到其造成的后果，但量變必然會造成質變。只有在設計、施工、烘爐、生產維護等環節采取正確的技術管理措施，才能保證爐體耐火材料的使用壽命。