多晶莫来石纤维在衡阳钢管厂环形加热炉上的应用

摘 要：介绍了多晶莫来石纤维的特性及其施工方法，对比分析了环形加热炉炉衬粘贴多晶莫来石纤维贴块前后的炉壁温度变化，并对其应用和节能效果进行了总结。

关键词：多晶莫来石纤维；环形加热炉；节能；应用

 公司20 m环形加热炉用于圆管坯的轧前加热，其中径为20 m，炉膛宽度为4.85 m，分为6个生产工艺段，高、低温段炉墙和炉顶分别为低水泥浇注料和黏土浇注料浇注而成，燃料以高炉、天然气混合煤气为主、天然气为辅，设计加热能力为65 t/h，加热圆管坯料规格为Φ（120~280）mm×（1 200~4 200）mm，加热温度为1 260~1 280 ℃。由于炉墙和炉顶所用浇注料热容量较大，存在升、降温速度慢且散热大的弊端，不能满足生产合同不足、生产规格多，炉子升（待）温、停产频繁的需求，导致炉子的热效率、燃耗等指标升高，增加了生产成本。

 为提高炉子的升温速度，减少炉子的热损失，降低燃料消耗，于2009年6月在环形炉的内、外环炉墙和炉顶的内表粘贴多晶莫来石纤维贴块。

1 多晶莫来石纤维简介

多晶莫来石纤维是一种以莫来石晶相形式存在的多晶质耐火纤维，其制取工艺是按形成单一晶体——莫来石（3Al2O3、2SiO2）进行化学配方，由可溶性铝、硅盐经过高温完成晶相转变而制成的，制作过程是首先在低温下将有黏度的胶体溶液进行喷吹和甩丝，形成纤维的原纤维，后经高温烧制使其纤维内部的原子成有序排列，组织晶体化，消除处于介稳定的玻璃态。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。其基本特点是：容重低、导热系数低、施工安装方便；施工时无需改动原有炉体，依靠高温黏结剂粘贴，无需耐热钢锚固件固定；工程费用低，具有良好的技术和经济优势；蓄热量低，保温效果好，明显降低炉体的外壁温度；纤维贴块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，长期使用温度可达1 500 ℃，是高温工业炉理想的节能降耗材料。20 m环形加热炉采用浙江欧诗漫公司生产的型号为D-1600多晶莫来石纤维贴面块，规格为200 mm×100 mm×50 mm。

2 多晶莫来石的施工

（1）为确保良好的粘贴效果，先将环形炉的炉墙和炉顶工作面的灰尘等杂物彻底清理干净，铲平表面的结瘤，最好在基面进行“拉毛”处理。

（2）施工时应提前将高温黏结剂搅拌均匀，稠度适宜。粘贴时，高温黏结剂应刷涂均匀、饱满。

（3）在施工部位刷上一层高温黏结剂（约7~10 kg/m2），同时在多晶莫来石贴块表面抹一层高温黏结剂（约2 kg/m2），将贴面块保持10%~15%的压缩量，粘贴于环形炉炉墙和炉顶工作面。

（4）粘贴多晶莫来石贴块时，高温黏结剂应刷涂均匀、饱满。贴块抹好黏结剂后应立即贴在预定的工作面上，并用木棰压紧，使之牢固。粘贴和压紧时不得推动已经贴好的相邻的贴块。

（5）施工时，应保证相邻贴块挤紧，并避免纤维制品交叉角的窜气缝。且贴块与基面连接处，应把纤维制品对折挤进缝隙内。

（6）在烧嘴、排烟口、窥视孔等部位，用多晶莫来石纤维贴块加黏结剂填实，不得松散或有间隙。

3 使用效果

20 m环形炉从2009年6月粘贴多晶莫来石纤维贴块至今已正常生产2年，目前使用情况良好。2011年4月初入炉检查其剥落率在10%~15%左右，可以做到一次投入使用寿命两年以上。

3.1 改善炉区操作环境，延长炉墙和炉顶的使用寿命

20 m环形炉炉墙和炉顶工作面粘贴多晶莫来石纤维贴块后，其散热量降低，炉区环境尤其是炉顶环境得到了较为明显的改善，同时避免了高温烟气对炉墙和炉顶工作面的直接冲刷，有效地防止了耐材的开裂和剥落，延长了炉子的使用寿命。

3.2 增加辐射传热，减少热损失，降低燃料消耗

多晶莫来石纤维的黑度为0.95[2]，环形加热炉内衬粘贴多晶莫来石纤维后，炉内热辐射明显增强，提高了炉子的加热能力和管坯的加热速度，尤其是环形炉加热Φ220及以上大管坯时效果更为明显。

为了检验、对比使用效果，施工前、后（在同一生产条件下）分别在环形炉6个生产工艺段的内、外环炉墙钢板以及炉顶上各选定2个测温点用红外测温仪进行测温，将测试温度记录并进行比较。在生产条件相同的情况下，20 m环形加热炉内、外环炉墙和炉顶粘贴多晶莫来石耐火纤维后，内、外环炉墙钢板和炉顶的平均温度分别降低了9.8 ℃、14.1 ℃、37.2 ℃ ，有效地降低了炉体外表温度，经过测算[1]，可减少散热1 115.4 MJ/h，降低混合煤气消耗121.3 m3/h，全年按5 500 h生产时间计算，每年可降低燃气消耗667 086 m3，年可节约燃气成本50万元左右。

3.3 减少热惯性，提高产量和加热质量

20 m环形加热炉炉墙和炉顶是浇注料整体浇筑而成的，使用的耐材热容量较大，存在升、降温速度慢的弊端。而使用多晶莫来石纤维可使炉子的热容量减少，导热率降低，炉子停产、开（待）轧时的升、降温速度加快，炉子的热惯性减小，缩短坯料的加热时间，减少了坯料在加热炉内的烧损，提高炉子的单位产量，在一定程度上保证了坯料的加热质量，氧化烧损量由原来的1.5%降为了现在的1.342%，烧损率降低了0.08%，较好地适应了生产不饱和、频繁停（待）产的情况。

4 结语

实践证明，20 m环形加热炉的重质衬里表面粘贴热容量较低、辐射较强的多晶莫来石纤维贴块，能有效地改善工业炉绝热衬里结构，减少炉体热损失和蓄热量，提高炉子的升温速度，缩短加热炉的升温时间，提高加热质量，缩短加热时间，降低加热管坯在高温环境中的氧化烧损，能较好地适应多钢种、多规格管坯、频繁停（待）产的生产情况，显著提高了炉子的经济性，有利于节能和环保，值得大力推广应用。