多晶莫来石纤维氧化铝纤维--专业的制造商

多晶莫来石纤维贴面块及喷涂辐射涂料技术在热轧步进炉的应用
发布日期: 2010-07-26
一、引言
宝钢不锈钢分公司1780mm热轧生产线年产能338万t/a，其中不锈钢产量为125万t/a。热轧生产线有3座设备配置相同的步进梁式加热炉，3座加热炉都具备坏料冷装入炉和直接热装入炉的功能。当两座炉子生产时，其中一座作为DHCR炉时，另一座可作为加热碳钢冷坏或铁素不锈钢冷坏之用，反之亦然。
2003年12月7日，宝钢不锈钢分公司不锈钢热连轧板卷生产线正式开始投产。2004年7月份实现了月产量达标，2004年实现了200万t/a，天然气年平均消耗53.1m3/t；为了确保炉子节能、低耗和高效，想方设法，对加热炉节能途径和措施进行分析探讨和实施，努力使步进炉消耗指标达到国内先进水平。
由于不锈钢加热过程的炉温设定和控制不同于常规的碳钢炉子，普通碳钢加热温度为1250℃，奥氏体为1270℃，铁素体为1150℃；而且加热炉的生产品种和装炉方式的组合很多，要求炉子必须具备快速切换的灵活性；同时还要求炉子在控制精度上更准确，在升温响应时间上更快速。
由于纤维内衬热容较低，能有效提高炉子的升温速度，缩短炉子升降温时间，热面高温辐身材料的反身和辐射能力比常规耐火材料高，热面内贴多晶莫来石纤维贴面块和喷涂后，可以大大提高热轧加热炉适应性和响应性；鉴于热轧加热炉必须满足经常频繁变化的炉温控制和温度制度要求；热面内贴多晶莫来石纤维贴面块并且喷涂高温辐射涂料的方式便由此得到提出。
二、内贴多晶莫来石纤维贴面块及喷涂辐射涂料的应用
1、多晶莫来石纤维的性性
多晶莫来石纤维是一种采用化学胶体法低温下制取纤维原坏体，纤维制品经高温煅烧完成晶相转变后而制得的，所制成的散状纤维棉用温法真空成型制作成各种的预制件、模块待成型纤维制品；纤维内部原子呈有序排列，内部微观组织逐渐晶体化，这就消除了处于介稳定的玻璃相，在使用过程中基本消除了析晶这个温度区间，从而多晶莫来石纤维的使用温度要比普通硅酸铝纤维提高300℃左右。多晶莫来石纤维性能指标见表一。
2、多晶莫来石纤维的选择和应用
纤维制品的密度可以根据使用场合的不同需要而变化，可以根据各不同加热炉的运行工况，考虑纤维的抗冲刷能力的大小来确定纤维制品的密度；但事实过程中，若密度过小，虽然重量轻，投资费用可降低，但其抗火焰冲刷能力和耐热性能就不能满足高温内衬的需要；如果密度过大，粘贴后，其耐热性能和抗火焰冲刷能力可大幅提高，但容重过大或粘贴过厚，会使保温性能降低和容易脱落而影响使用效果；因此，必须合理先择粘贴纤维密度及厚度。
经过多方面性能比较和方案论证后，我们选择了型号L-1600（浙江欧诗漫），密度为160 kg/m3尺寸规格为：
200*100*50mm的纤维毡进行加热炉高温段（一、二加热段，均热段）炉顶、炉墙的热面粘贴。
3、多晶莫来石纤维的施工
纤维毡粘贴前被粘贴母体（重质砌体）表面必须平整，并清除表面灰渣等杂物，打成麻面；然后在用粘结剂粘结。先将原炉体砌体表面破损、脱落、疏松、裂缝部位处进行打磨处理，然后将表面的浮尘和颗粒清除干净；炉衬表面处理完成后，在表面涂刷一层专有粘结剂，它能提高纤维毡与炉子砌体的结合力。
完成粘贴准备工作后，在加热炉炉顶表面均匀涂刷一层高温粘结剂，同时在纤维毡表面涂抹一层高温粘结剂，将贴面块尺寸保持一定的压缩量，依次排列好粘贴于炉顶砌体热面。粘贴时，连接处接缝的纤维毡必须存在压缩量，以便补偿毡与毡之间的高温收缩；确保粘贴后的纤维毡表面连接平整完好。炉顶粘贴纤维贴面块的排列方式为拼花地板式，块与块之间压缩补偿。施工完成后进行验收，确保粘贴多晶莫来石纤维贴面块后，各施工部分表面平整，厚度均匀，无脱落。完成粘贴多晶莫来石纤维贴面块后，在表面均匀涂刷一层高温粘结剂，干燥后再进行高温涂料的喷涂。
三、高温辐射涂料的应用
1、高温辐射涂料的节能原理
炉壁黑度对辐射传热的影响是广泛认同的热工原理，当加热炉温度在700℃以上时，热传导以辐射传热为主；而加热炉常用的耐材砌体内壁黑度一般在0.6左右，采用耐高温的高辐射节能涂料涂在炉体热面上，可使炉壁黑度提高到0.9以上，从而使炉壁辐射能力增大。由于辐射率与吸收率相等，炉壁吸收炉气辐射的热量得到增加，炉壁表面温度升高，向工件的辐射能显著增大，这是因为炉壁向工件的辐射传热与炉壁表面温度有四次方的关系；使传热效率大大提高。必须说明的是，当炉壁涂层温度升高后，从炉壁通过传导向外逸散热的热损失也将随之增加，但由于热传导向炉外散失的热量与炉壁表面温度呈一次方关系，因此散热损失相对于上述的辐射热量而言要小的的多，同时由于多晶矿黑陶瓷涂层本身结构相当致密，导热系数相对较低，因而，炉壁外温度没有明显的升高现象。
2、高温辐射涂料的选择与应用
为进一步提高炉子的热效率，降低能源消耗，加热段炉顶粘贴了耐高温的多晶莫来石纤维贴面块，为延长纤维的使用寿命，并避免耐高温纤维粉尘坠落在不锈钢钢板坏上，影响钢坏加热质量，要求在纤维热面加涂高辐射节能涂料，以形成固化表层。同时加热炉的炉墙、炉内水梁包扎层外表面均要求进行高辐射节能涂料喷涂。
步进式加热炉选用N-1700（浙江欧诗漫）高辐射节能涂料主要基于高辐射节能涂料的节能原理及其对加热炉热工性能、炉体寿命延长所带来的诸多益处，同时还基于N-1700高辐射节能涂料在热轧加热炉上应用的良好业绩。高温辐射涂料N-1700的主要技术指标见表2。
施工时，将配置好的涂料用喷枪均匀喷于施工部位表面，同时观察有无起皮、脱落，如有应去除后进行重新喷涂、晾干。第一遍喷涂厚度应控制在1mm内，稍干后（不粘手）方可进行下一遍喷涂，厚度仍应控制在1mm，直至厚度符合要求。在喷涂施工过程中，喷涂过程力求均匀；喷刷施工过程中的涂料损耗应小于10%。施工完成后进行验收，确保施工部位表面无起皮、脱落、涂层厚度喷涂均匀。
四、粘贴纤维和喷涂节能措施的使用情况及效果
1、节能措施的使用情况
①、高温段可塑料炉顶
高温段可塑料炉顶内贴了50mm厚多晶莫来石纤维衬里，在纤维热面加涂了2mm厚的N-1700高辐射节能涂料，以形成固化表层，并提高表面黑度，从一个加热炉生产运行一个炉役期来看，多晶莫来石纤维表层已形成固化层，同时表面基本不起皮和脱落现象。
②、高温段低水泥浇注料炉墙
高温段低水泥浇注料炉墙表面加涂了3mm厚的N-1700高辐射节能涂料，从使用情况来看，表层无起皮、剥落现象。
2、使用效果
①、纤维内贴和喷涂涂料后，涂层与基体呈渗态结合，涂层附着力强，使用半年以后，没有发现剥落、开裂现象，可以大大地提高炉衬本体的使用寿命；
②、大大减小炉衬的蓄热量，增加炉顶及内壁热交换，可以提高加热速度和加热的均匀性；
③、减小了热惯性，提高对多钢种复杂工艺加热的适应性；
④、减少炉顶散热，改善工作环境；
⑤、提高热效率，可降低天然气消耗，节约能源。
五、结语
1、重质衬里表面粘贴多晶莫来石纤维贴面块，作为一种新型多用途的高温耐热、隔热结构，广泛适用于各种炉型内衬的粘贴。其基本特点：无需改动原有炉体，贴面块依靠粘结剂粘贴，无需耐热钢锚固件固定，即减少了炉气与炉壁间的热桥的形成，又降低了工程费用，具有不可替代的技术和经济优势；纤维毡块容得低、施工安装方便；蓄热量低、保温效果好，能明显的降低炉体的外壁温度；毡块又可与原炉衬紧密无缝隙接触，使整个炉壁内衬厚度均匀、平整美观、炉体寿命提高。
2、炉衬内贴的多晶莫来石纤维毡块是经特殊的预压缩加工而成的热面保温材料，能有效的改善工业炉绝热衬里结构，有效的控制炉体热损失、蓄热量。可显著的提高炉子的经济性和结构合理性，实现节约能源的目的。
3、由于纤维内衬热容量较低，热面红外辐射材料的反射和辐射能力比常规耐火材料高，能有效提高炉子的升温速度，缩短炉子的操作周期，降低加热原材料在高温环境中的损坏；对于宝钢不锈钢分公司1780热轧加热炉要满足燃烧控制经常的频繁变化和多钢种、频繁变换温度制度的要求非常吻合；热面内贴纤维毡块后，复杂加热艺的适应性和响应性大大提高，增强了炉子的操作灵活性，应大力推广应用。
4、由于炉壁辐射能的跃增，可缩短加热炉的升温时间、可使被加工件得到均匀受热而缩短加热时间，从而提高加热炉热效益。
5、由于多晶矿黑陶瓷涂层能耐1700℃高温，同时致密光亮的涂层壳体使炉子耐材砌体不与炉气直接接触，改善了炉体抗气流冲刷能力，从而可延长炉窑的使用寿命。
6、热轧加热炉采用内贴的多晶莫来石纤维毡块和N-1700高辐射节能涂料，其节能、提高热效率、延长炉子的寿命的作用是无庸置疑的；2004年12月和2005年1、2月分检修期间，分别对2个炉座进行了该措施的实施，单耗从49.39 m3/t到2005年6月下降到44.85 m3/t，降幅达到9%左右，节能效果明显。
7、在实施该节能项目过程中，应加强施工管理，严格控制施工质量，使好的材料在良好的施工质量条件下发挥更好的节能效果。
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