巩义市凯耐斯高温材料有限公司
 
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熔铝炉耐火材料局部快速修补及烘炉可行性分析

作者:KENAS网址:http://www.cnkenas.com浏览数:397 
文章附图

耐火材料局部快速修补及烘炉可行性分析

    众所周知,用不定型耐火材料浇注的炉衬体,由于其整体性好、气孔少、热稳定性好等优点,而使炉体使用寿命得到了很大的提高,因此使用越来越普及。但不定型耐火材料的最大困难是施工过程,尤其是烘炉过程,由于用户通常用定型耐火砖的习惯来烘炉,所以烘炉过程中往往会出现局部乃至整体爆裂的现象,因而不定型耐火材料的使用和推广受到一定的限制。尤其是生产抢修过程中,由于烘炉时间过长而无法满足生产的需要。为此,我公司首先在钢铁窑炉上应用户要求研制快速修补及防爆耐火浇注料,并取得成功及推广。

  近两年来,由于节能环保意识的提高,尤其是金融危机以来对控制成本的要求,各企业开始探索自身炉体的快速修补技术以解决成本、节能、快速烘炉等等问题。铝制品行业由于自身炉体局部(炉门框下沿、斜坡及熔池门口两侧)不可避免地经常性地受到机械撞击或磨损,从而使炉体寿命受到较大的影响,甚至在关键时刻严重影响生产的安排,也就是说局部的损坏使得整体炉子必须全部拆除,对生产单位的效率或成本、劳动强度造成了不应有的损失。所以我公司适应市场的要求对熔铝炉炉体所用快速修补浇注料进行了研制并结合熔铝炉的特性进行了调整。

一、     快速修补料的理论支持:

1、         浇注料的水分排出                    

浇注料要求长时间的烘炉:是由于自身气孔较少(尤其是贯通气孔较少),即排水通道较少,而造成烘炉过程中排水不畅。另外,与定型耐火砖相比,耐火砖中只有自由水(100之内可以完全蒸发掉),浇注料中大部分是化合水且水分较多,化合水必须达到分解温度才可以分解排除(在100℃之内是无法排除的)。化合水的排出主要在三个温度段:①150℃,排水量约占总量的10%,②290℃—330℃排水量约占总水量的35%,③510℃—550℃排水量约占总水量的10%,其余水份就是在100℃之内可排除的自由水,再升温排水量就很少了,达不到以上三段的温度,相应的化合水就无法分解为自由水而排出。由于290℃—330℃温度段排水量最大,所以烘炉时400℃—500℃之间是极易爆炉的(因为此时大量的高温水蒸汽聚集在浇注料内部形成了巨大的内部压力)。

2、         浇注料的防爆措施

    为保证浇注料的施工性能,加水量是不能变化的,也就是说浇注料的最低加水量是不能减少的,否则流动性就会出现问题,故而解决排水的措施有三个:①减少形式化合水的数量,②浇注完毕后在烘炉前先消耗部分自由水,③在浇注料内人为制造相互交叉的毛细气孔,也就是增加水分的排出通道,由于此气孔的直径不及人体头发的十分之一,对材料抗透性及其它性能影响甚微,故而材料的使用寿命得以保证。根据以上分析,我们在浇注料内加入有机和无机复合外加剂,凯耐斯技术的,确保材料的防爆裂性能。

3、         材料的整体性考虑

      对耐火材料而言,过大的膨胀系数,一方面对材料的耐热稳定性非常不利,另一方面对炉体各种结构的挤压非常大,所以烧后线变化应保持在零左右。但由于局部修补时修补体积较小,修补体四周自然有干缩缝,对有色金属的抗渗透性非常不利,故局部修补料要保持微膨胀,使四周的缝隙最小化,为此我们在此材料中加入复合膨胀剂,凯耐斯生产的,保证在低温和中温阶段时材料不会出现收缩,以提高材料的抗渗透性。

二、    材料的理化性能:

  炉顶、炉门及炉墙修补料:

        AL2O3 ≥ 60%

体积密度110℃×24h  ≥ 2.4 g/cm3

抗折强度110℃×24h  ≥  5Mpa

       1350℃×3h  ≥  8Mpa

耐压强度110×24h   ≥30MPa

       1350℃×3h  ≥ 50 Mpa

熔池及烧咀修补料

      AL2O3 ≥ 76%

体积密度110℃×24h  ≥  2.7 g/cm3

抗折强度110℃×24h  ≥  7Mpa

       1350℃×3h  ≥  9Mpa

耐压强度110×24h  ≥50MPa

       1350℃×3h  ≥ 70 Mpa

③炉门框钢纤维修补料:

       AL2O3 ≥ 70%

体积密度110℃×24h  ≥ 2.6 g/cm3

抗折强度110℃×24h  ≥  6Mpa

       1350℃×3h  ≥  8Mpa

耐压强度110×24h   ≥40MPa

       1350℃×3h  ≥ 60 Mpa

三、    材料的施工:

所有的材料施工前必须将炉体的温度降至50℃以下,以防止材料的速凝,同时将要修补的部位清理干净,并固定好锚固砖或锚固钉(炉底除外)。对熔池来说,将损坏的部位打掉时,要留一定角度的曲封,以进一步阻止铝液的渗透。浇注前将旧材料与修补料接触的部位喷洒少量的水份以避免接触面的速凝。由于炉体温度通常较高,凝固时间会较快,所以施工准备工作要充分做好,施工时尽快一次性将某部位施工完毕,其它施工要求与普通浇注料一致。

四、    烘炉

1、 浇注后的养护及脱模

由于是局部抢补,炉体温度差别很大,为保证有一定的施工时间我们通常在材料中加入缓凝剂,造成浇注料的凝固脱模时间差别也较大。脱模的时间以12~36h为宜(通常以24h为准)。

2、         烘炉曲线

浇注完毕至养护结束24h。

               升温速度(保温)      所需时间

炉温~150℃       15℃/h                8h

150℃             保温                 24h

150℃~350℃       20℃/h               10h

350℃             保温                 36h

350℃~550℃       20℃/h               10h

550℃             保温                 12h

550℃~700℃       30℃/h                5h

700℃             保温                 12h

注、①通常熔铝炉修补部位在熔池,故我们希望局部修补料有别于钢铁上用的烘炉更快速的材料,以保证在铝熔池部位的安全性(钢铁上用的局部材料仅接触热气体)。

   ②在条件允许的情况下,建议将150℃、350℃、550℃ 的保温时间适当延长,对材料的使用会更理想。

3        特别提醒:

   与普通浇注料一样,烘炉曲线严格上来说是指烘烤部位的温度曲线,温度曲线严禁发生重大的偏差,所以通常禁止火焰直接冲击新修补的部位(火焰前端的温度通常在1000℃左右)。 用电或气烘炉是最安全的,但使用原炉子上的燃烧系统即节省材料成本又降低劳动强度,这种方法是企业所希望的。此时,①要将烧咀供油系统调到最小位置,只要火焰不冲击新修补炉体即可直接烘炉,②如果修补位置受到火焰不可避免的冲击,可用铝材或钢板将修补的位置挡住,特烘烤结束后清理即可。

五、    局部快速修补的重大意义:

对熔铝炉而言,机械的撞击与磨损是不可避免的,局部的损坏也是必然的,炉体的寿命通常在3年左右,如果局部修补一次能将炉体的寿命提高一年以上(直至其它未修部位损坏为止),那么每一年即可节省整体炉子费用1/3以上。同时对企业的生产量、生产效率、劳动效率、炉体成本及职工的劳动强度带来更大的益处,间接地也响应了国家提倡的节能减排的宏伟目标。

                 


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