多晶莫來石纖維應(yīng)用在加熱爐上的優(yōu)點(diǎn)
面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈和原燃料價(jià)格的上漲，能源消耗占產(chǎn)品成本的比例越來越大。如何利用有效的資源能源，降低能耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，是需要探討的重要問題。
多晶莫來石纖維是一種以莫來石晶相形式存在的多晶質(zhì)耐火纖維，是按形成單一晶體—莫來石（3Al2O3·2SiO2）進(jìn)行化學(xué)配方，由可溶性鋁、硅鹽經(jīng)過高溫完成晶相轉(zhuǎn)變而制成的。制作過程是在低溫下將有黏度的膠體溶液進(jìn)行噴吹和甩絲，形成原纖維，再經(jīng)高溫?zé)剖蛊淅w維內(nèi)部的原子成有序排列，組織晶體化，消除處于介穩(wěn)定的玻璃態(tài)，使其使用溫度提高近300 ℃。纖維的耐熱性隨著Al2O3含量的增加而增強(qiáng)，當(dāng)Al2O3含量大于72%時(shí)，使用溫度可超過1 400 ℃。硅酸鋁耐火纖維Al2O3-SiO2相圖見圖1。
多晶莫來石纖維形態(tài)各異，散狀的纖維棉可作高溫部位夾層的填充料，將散棉用濕法真空成型可制成板、氈、磚、預(yù)制件、模塊等各種所需樣式。由于多晶莫來石纖維具有低熱容、低導(dǎo)熱率、低容重、熱敏性能好、高輻射能力等特點(diǎn)，對(duì)軋鋼加熱爐來講，是一種高效、輕型的節(jié)能材料。
1、提高爐頂、燒嘴磚使用壽命
爐頂內(nèi)表面粘貼多晶莫來石纖維后，改善了爐氣對(duì)爐頂?shù)闹苯記_刷，緩沖了爐頂?shù)募崩浼睙?，爐頂承受的爐溫可降低70～100 ℃，有效防止了耐材的開裂、剝落。板帶廠加熱爐于2005年3月投入使用至今，爐頂除有幾處細(xì)小裂紋外，整體狀況良好，爐頂?shù)氖褂脡勖軌蜓娱L(zhǎng)至5 a以上，至少節(jié)約爐頂大修費(fèi)用80萬元。由于蓄熱式燃燒技術(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)蓄熱后的空氣對(duì)燒嘴磚有較大的損壞性。燒嘴磚采用預(yù)先成型技術(shù)或采用現(xiàn)場(chǎng)澆注技術(shù)，維修和更換時(shí)難度大。如果在燒嘴磚表面粘貼多晶莫來石纖維，將緩解火焰對(duì)燒嘴磚的沖刷，可有效保護(hù)燒嘴磚。自粘貼纖維后，燒嘴磚使用2 a后僅出現(xiàn)少量細(xì)小裂紋，使用壽命可延長(zhǎng)至4 年以上。
2、增加輻射傳熱減少熱損失
加熱爐高溫區(qū)的傳熱方式以輻射傳熱為主，爐氣、爐壁與被加熱鋼坯之間相互進(jìn)行輻射熱交換。爐壁的黑度一般為0.8，多晶莫來石纖維的黑度為0.95，在相同的供熱條件下，粘貼多晶莫來石纖維后，黑度的提高增強(qiáng)了爐內(nèi)的熱輻射，進(jìn)而提高了鋼坯的加熱速度和爐子的加熱能力。在同等爐況條件下，粘貼多晶莫來石纖維后，燃?xì)庀慕档汀＝?jīng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，加熱爐檢修前、后各1個(gè)月內(nèi)煤氣單耗分別為1.04 GJ/t和0.98 GJ/t。
板帶廠確定爐頂和側(cè)墻外表面的10個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，通過測(cè)量檢修后與臨近下次檢修時(shí)的各點(diǎn)溫度，查看多晶莫來石纖維的脫落情況，檢測(cè)結(jié)果見表1。由表1可知，在相同爐溫條件下，粘貼多晶莫來石纖維后，爐體外表面平均下降了34.8 ℃，減少了爐體散熱，提高了爐子熱效率。同時(shí)，隨著工作環(huán)境的改善，給操作人員的現(xiàn)場(chǎng)檢查和操作帶來了方便。
3、減少熱慣性，提高產(chǎn)量和加熱質(zhì)量
板帶廠的加熱爐高溫段側(cè)墻由澆注料整體澆筑而成，爐頂為可塑料搗打，使用的耐材熱容量較大，且燒嘴采用單蓄熱燃燒方式。這一方面決定了加熱爐在升溫、降溫時(shí)存在一定的滯后性，另一方面多晶莫來石纖維可使?fàn)t子的熱容量減少，導(dǎo)熱率降低，爐子的升、降溫速度加快，熱慣性減小，利于產(chǎn)量的提高。由于坯料加熱時(shí)間的縮短，減少了坯料在加熱爐內(nèi)的氧化、脫碳，保證了坯料的加熱質(zhì)量。氧化燒損量由1.22％降為1.20％，提高成材率0.02百分點(diǎn)。
實(shí)踐證明，在蓄熱式加熱爐上應(yīng)用多晶莫來石纖維，延長(zhǎng)了爐頂?shù)氖褂脡勖?，降低了檢修成本；減少了爐體熱量損失，提高了熱效率；縮短了待軋前后的升降溫速度，提高了作業(yè)率和成材率。對(duì)其它形式的軋鋼加熱爐有借鑒意義，從環(huán)保和節(jié)能角度考慮，值得推廣。
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