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1、筑炉工艺学 (四),多媒体教学课件 李文科 制作,第四章 耐火纤维炉衬的砌筑,第一节 耐火纤维的分类与性能 第二节 耐火纤维炉衬的结构形式 第三节 层铺耐火纤维毡的施工 第四节 叠铺耐火纤维毡的施工 第五节 粘贴耐火纤维毡的施工,第四章 耐火纤维炉衬的砌筑,第六节 喷嘴砖的安装 第七节 电热元件的安装 第八节 耐火纤维炉衬的修理,第一节 耐火纤维的分类与性能,内 容 提 要 一、耐火纤维的分类 二、耐火纤维的性能 三、耐火纤维的选用 四、耐火纤维制品,第一节 耐火纤维的分类与性能,耐火纤维又称陶瓷纤维，是一种人造无机非金属纤维材料。狭义的耐火纤维一般是指使用温度在1000以上的纤维材料。它是一
2、种新型、轻质耐火隔热材料，用它作为工业炉的热面材料或隔热材料，一般可以节约能源15%30%。因此，随着节能工作的不断深入，耐火纤维的应用领域日趋广泛。 一、耐火纤维的分类 耐火纤维的材质和品种众多。工业炉常用的耐火纤维有硅酸铝质耐火纤维、高铝质耐火纤维、氧化铝质耐火纤维以及混合纤维。,第一节 耐火纤维的分类与性能,二、耐火纤维的性能 耐火纤维的主要特性是耐高温、热导率小、化学稳定性好，而且还具有良好的热震稳定性和抗振性。 1高温性能 普通硅酸铝耐火纤维的使用温度为1200，氧化铝耐火纤维可达1600，有的甚至更高，而一般纤维材料，如石棉、岩棉、矿渣棉等，其最高使用温度均在650以下。 2隔热性
3、能 耐火纤维在高温时的热导率很低，1000时仅为耐火粘土砖的20%，为轻质耐火砖的1/3，而且热容量小，因而隔热效率高。由于体积密度小，用它作隔热层可减薄厚度一半左右。,第一节 耐火纤维的分类与性能,3化学性能 耐火纤维耐化学侵蚀的能力，要比岩棉和玻璃棉强，除强碱、氢氟酸外，几乎不受各种化学药品和蒸汽、油类的侵蚀。在常温下不与酸作用，在高温下对液态铝、铜、铅、锡及其合金不润湿，因而可以用作多种金属熔化炉的隔热材料。 4抗热振性 耐火纤维柔软、有弹性，所以抗热冲击，耐急冷急热性好，不论升温和冷却速度多快，都不会碎落破裂。能耐机械振动，但不能承受直接的冲击摩擦。 5其他特性 耐火纤维的压缩回弹性和
4、透气阻力都较好，而且密封,第一节 耐火纤维的分类与性能,性比砂子还好，如图4-1所示。根据这一性能，它可以用作砌体膨胀缝及炉门等经常开启部位的密封材料。 耐火纤维制品的优点是：质地柔软，可加工性好，用耐火纤维构筑的炉衬既薄又轻，施工方便，劳动强度低。 耐火纤维制品的缺点是：强度低，易受机械碰撞、气流冲刷、物料磨擦作用而损坏；当与熔渣、熔液直接接触时，易受侵入而丧失隔热功能。此外，在高温下长期使用过程中所产生的物理化学变化，如非晶质纤维结晶化和多晶纤维的晶体长大等，会导致制品的损坏。因此，耐火纤维制品不能铺砌炉底，不能承受负载，不能用于气流速度过高、与熔渣熔液直接接触或受机械碰撞作用的部位以及不
5、宜用作以氢气为保护气氛的热处理炉内衬。,第一节 耐火纤维的分类与性能,图4-1 各种材料的密封性 1-河砂；2-硅砂；3-锆砂；4-耐火纤维,第一节 耐火纤维的分类与性能,三、耐火纤维的选用 选用耐火纤维时必须注意下列事项： (1) 耐火纤维的高温结晶化 Al2O3的质量分数为50%的耐火纤维是标准硅酸铝耐火纤维，其最高使用温度为1260。这种纤维在冷的状态时呈非晶体状态，柔性良好。但经长期高温使用后，纤维发生结晶化，性变脆，收缩，且体积密度增大。温度愈高结晶化愈严重，过于严重时纤维粉化。 (2) 热载荷下耐火纤维的收缩 通常在耐火纤维产品说明书上，只给出无载荷短时加热的收缩率。例如在1200
6、高温加热46h，收缩率一般4%。但是，在热载荷下，耐火纤维的收缩率远超过此值。选用耐火纤维时，既,第一节 耐火纤维的分类与性能,要考虑工作温度，也应考虑热载荷条件。因此，耐火纤维的安全使用温度应低于标称的最高工作温度。 (3) 可控气氛下选用耐火纤维 在吸热式气氛中，氢不断向耐火纤维渗入，提高其导热性，使炉墙外侧温度提高。耐火纤维是一种低密度多孔隙的材料，氢分子很小，极易渗入。在实际应用中，应增加耐火纤维的厚度50mml00mm。在渗碳气氛中碳在耐火纤维上沉积，增加其导热性，可采取烧碳法除去。 (4) 耐火纤维的抗风蚀性 耐火纤维作内衬使用时，还要能经受炉内气流的冲刷，应具有足够的抗风蚀性。对
7、于速度要求较低的普通烧嘴，各种制品均可使用，采用高速烧嘴时需考虑风速问题。,第一节 耐火纤维的分类与性能,(5) 耐火纤维层的粘结强度 耐火纤维往往和耐火粘土砖、轻质耐火砖及其他隔热材料，组合成具有一定抗压强度的整体炉衬。因此，必须使用耐火纤维增强涂料，以提高其本身强度，并用适当的高温粘结剂与其他筑炉材料粘结。 (6) 火焰对耐火纤维的影响 耐火纤维作燃料炉炉衬时，应注意火焰喷射时的长度和角度，火焰不应直接喷射到耐火纤维炉衬上。,第一节 耐火纤维的分类与性能,四、耐火纤维制品 耐火纤维可根据需要，加工制成毡、毯、绳和异型制品等。 1耐火纤维毡 采用湿法加工工艺，加入羟甲基纤维素或乳胶等有机结合
8、剂制成的制品，称为耐火纤维毡。根据使用要求，有的还加入硫酸盐或磷酸盐等无机结合剂。 湿毡是将毡(或毯)浸渍氧化铝或氧化硅胶体溶液，封装在塑料袋内保持湿润。通常用在难以施土的形状复杂部位，干燥后表面硬化，具有良好的抗风蚀性。 耐火纤维毡的规格尺寸为：长500mm1000mm、宽400mm500mm、厚10mm50mm。,第一节 耐火纤维的分类与性能,2耐火纤维毯 采用干法加工工艺，不加或稍加微量结合剂制成的制品，称为耐火纤维毯。针刺毯是采用针刺工艺，即通过带有倒钩的针在纤维毯的表面上下勾刺而制成。与其他耐火纤维制品相比，它的柔韧性和回弹性好，强度高，抗风蚀性强，热收缩小。耐火纤维针刺毯的规格尺寸
9、为：长7620mm、宽(300；600；1200)mm、厚(13；25；38；50)mm。 3耐火纤维绳 在耐火纤维中加入15%20%有机纤维，纺成线，再制成绳。根据使用要求可加入镍铬丝或不锈钢丝，以增加强度。,第一节 耐火纤维的分类与性能,4耐火纤维异型制品 在耐火纤维中加入结合剂，采用真空吸滤成型或机压成型。按照使用要求制成各种异型制品。,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,内 容 提 要 一、耐火纤维面衬 二、全纤维炉衬,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,耐火纤维炉衬的结构形式通常分为耐火纤维面衬和全纤维炉衬两类。前者是将耐火纤维制品(毡或毯)，用高温粘结剂贴在耐火砖炉衬的受热表面上；后者是全
10、部用耐火纤维制品。或用耐火纤维制品与矿渣(或玻璃)棉毡复合组成的炉衬。,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,一、耐火纤维面衬 耐火纤维面衬分平贴和竖贴两种。 1平贴 平贴宜采用单层粘贴，其厚度即为耐火纤维制品本身厚度，通常为20mm30mm。平贴时由于纤维方向与砌体表面平行，纤维的全长受热，当结晶粉化时会造成层层剥落，但纤维层热导率小，具有较好的隔热性能。平贴法适用于低温炉薄层粘贴。 2竖贴 竖贴是先将耐火纤维制品剪裁成条，再捆扎成块。捆扎时要预压缩5%10%，以补偿受热时产生的收缩量。捆扎成的纤维块按图4-2所示的方法粘贴于砌体表面。竖贴纤维,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,面衬的强度高，抗风蚀
11、性好，面衬厚度可以大些，一般为50mm80mm。竖贴施工容易，节能效果也较好，但纤维层热导率大。与平贴法取同样厚度时，其隔热效果则较差。,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,图4-2 捆扎块竖贴法,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,二、全纤维炉衬 根据不同炉温的要求，全纤维炉衬的一般组成见表4-1所示。 全纤维炉衬有层铺、叠铺、层铺叠铺、预制块等多种结构形式，应根据炉温情况、炉气流动情况、纤维制品类别等条件选择合适的炉衬结构。,第二节 耐火纤维炉衬的结构形式,表4-1 全纤维炉衬的组成方案 注：-选定的最经济炉衬厚度，A-高温型耐火纤维毡，B-中温型耐火纤维毡，C-低温型耐火纤维毡，D-矿渣(玻璃)
12、棉毡。,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,内 容 提 要 一、锚固件的结构形式 二、锚固件的材料和布置 三、耐火纤维毡的铺设 四、不同部位的连接结构 五、表面硬化处理,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,层铺结构如图4-3所示，炉衬内表层采用耐火纤维毡，内表层与炉壳钢板之间衬以矿渣棉毡或玻璃棉毡。由于层铺结构的纤维与受热面平行，与叠铺结构相比，此类结构的高温收缩大，抗风蚀性差，其使用温度相对降低约50。但炉衬热导率相对减小约20%，有利于炉衬的隔热。 图4-3中前三种形式(图a、b、c)适用于炉温1100；后三种形式(图d、e、f)适用于炉温1400。,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-3 耐火纤维毡
13、的层铺结构 a) 螺杆固定式；b) 金属钉固定式；c) 转卡固定式 1-MS螺母；2-螺杆；3-快速夹紧圈；4-垫圈；5-钉座；6-拉钉； 7-夹紧板；8-拉杆；9-MS螺杆；10-瓷帽；11-钉座；12-瓷钉； 13-夹紧瓷垫；14-螺柱；15-瓷钉；16-挂颈,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-3 耐火纤维毡的层铺结构 d) 瓷帽固定式；e) 瓷钉固定式；f) 带挂颈的瓷钉固定式 1-MS螺母；2-螺杆；3-快速夹紧圈；4-垫圈；5-钉座；6-拉钉； 7-夹紧板；8-拉杆；9-MS螺杆；10-瓷帽；11-钉座；12-瓷钉； 13-夹紧瓷垫；14-螺柱；15-瓷钉；16-挂颈,第三节 层铺
14、耐火纤维毡的施工,一、锚固件的结构形式 层铺时锚固件的结构形式主要有螺杆固定式、转卡固定式和瓷件固定式等。 1螺杆固定式 螺杆、螺母和垫圈的制作简单，便于施工，是较常用的一种锚固件结构，如图4-4所示。 螺杆通常用直径为5mm的耐热钢制成，如采用双头螺杆时，在螺杆与炉壳钢板连接的一端配上一个普通碳钢螺母，以解决耐热钢螺杆与普通碳钢炉壳两种不同材质焊接的困难。这种结构的缺点是当炉温较高时，螺母易与螺杆粘结在一起，拧不下来，故对高于1000炉温的内衬不宜使用。螺杆固定的纤维炉衬结构如图4-5所示。,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-4 螺杆固定用锚固件 a) 双头螺杆 b) 方垫圈 c)、d)
15、快速夹紧圈,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-5 螺杆固定的纤维炉衬结构 1-快速夹紧圈；2-耐火纤维毡；3-无碱玻璃棉毡,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,2转卡固定式 将带卡口的卡板套上卡杆，旋转90，即可固定炉衬，如图4-6所示。这种层铺方法的特点是安装、修理方便，而且不会产生咬死的现象。 转卡结构适用于较高温度的炉子，但在有振动和冲击的载荷时，垫圈容易脱落。转卡固定的纤维炉衬结构如图4-7所示。,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-6 转卡固定用锚固件 a) 卡杆(支持销) b) 卡板(垫圈),第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-7 转卡固定的纤维炉衬结构 1-垫圈；2-卡杆；3-耐火纤
16、维毡；4-矿渣棉毡,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,3瓷件固定式 一般采用瓷帽结构，如图4-8所示。瓷帽由氧化铝制作，有两种形式：中间带圆孔的配螺杆螺母用；中间带长方孔的转卡瓷帽，它是为了配转卡固定杆用。在瓷帽的上端，应刻出明显标记，以便准确地旋转90，与卡杆卡牢。安装后，在瓷帽中间充填耐火纤维，用以保护金属锚固件。瓷帽固定的纤维炉衬结构如图4-10所示。 如采用瓷钉，则一端有内螺纹，而另一端有卡槽。先在炉壳钢板上焊上普通碳钢螺钉，将瓷钉拧上，铺上耐火纤维毡后，再用带缺口的瓷垫卡住，如图4-9所示。,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-8 转卡瓷帽,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-9 瓷钉固定的纤维炉衬结构 1-瓷钉；2-瓷垫；3-耐火纤维毡；4-矿渣棉毡,第三节 层铺耐火纤维毡的施工,图4-1
