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      總結回轉窯節能低導熱性的內襯耐火材料

      作者:河南紅星機器     時間:2015-10-20 13:30:29

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      耐火材料能抵抗回轉窯的窯內高溫,起到實現穩定操作的作用,耐火材料內襯設計不僅要抑制窯內熔融金屬、渣或被燒成物所導致的損毀,而且還要抑制向窯外的熱放散。一般情況下,為抑制窯內側耐火材料的損毀速度,采用致密組織的耐火材料,反之,為抑制熱放散則采用導熱系數低的多孔質耐火材料。因此,許多工業回轉窯背面采用隔熱性耐火材料旨在節能,內襯注重選擇抗損毀性的耐火材料。

      但是,在進行間歇處理的工業回轉窯,為了有效地抑制熱能損失,不僅背面要采用隔熱材料,而且降低內襯材料的熱容量和導熱系數也很重要。下面介紹為降低內襯耐火材料的熱容量和導熱系數而開發的新產品。

      回轉窯

      1、間歇式處理的工業回轉窯的熱損失

      以鋼包耐火材料內的溫度變化為例,說明鋼鐵工藝間歇式處理的工業回轉窯的熱損失原因。受鋼前的內襯表面溫度為約800℃,但受鋼后快速上升,6min后達到1500℃。然后內部溫度也逐漸上升,95min后澆鑄結束時基本回到正常狀態。另外,如果鋼包變為空包,表面溫度快速下降,其后內部溫度也逐漸降低。內襯和窯皮的溫度變化不太大,窯皮溫度保持在約400℃。在該周期,耐火材料的熱損失原因是”散熱”和”蓄熱”。

      精煉等處理中的散熱是通過耐火材料將熱傳遞到窯皮,熱量放散到外部。為了降低散熱導致的熱損失,襯和窯皮之間放入隔熱材料,加大內襯整體耐火材料的熱阻抗是有效的方法。

      關于鋼包和混鐵車,根據將待機時的熱遷移考慮在內的非穩定傳熱計算,得出的結果是耐火材料蓄熱導致的熱損失大于向窯外的散熱。因此,間歇式操作的工業回轉窯在推進節能化時,不僅要強化背面的隔熱,而且降低內襯材料的熱容量和降低導熱系數也很重要。

      2、鋼包內襯耐火材料的熱容量

      由于各廠的情況不同,鋼包用耐火材料的變化也不同,但是熔池部位一般有以下兩種變化。第一種情況是引入澆注設備,推進了熔池部位耐火材料的不定形化;第二種情況是內襯整體用耐火磚筑回轉窯。

      當施工體積保持一定時,熱容量由比熱×體積密度來決定。各條線分別相當于增加30%的熱容量。由傳統的葉蠟石磚變化為鋯石系耐火材料是因為回轉窯等二次精煉處理的引進,需要提高耐火材料的耐蝕性。鋯石質材料比葉蠟石質磚密度大,比熱小,所以作為熱容量沒有增加。但是,鋯石原料價格高漲,在從上世紀80年代后半期開始向現在的Al2O3-MgO系澆注料和Al2O3-MgO-C磚變化中,耐火材料的熱容量大幅度增加。曾有文章介紹,由于鋯石價格高漲,由熱容量小的鋯石質澆注料變更為Al2O3-MgO系澆注料時,鋼水溫度降低幅度增加了5~10℃。

      在與鋼水和渣接觸的前提條件下,不破壞耐用性,澆注料和耐火磚可以輕量化的體積密度是10%~15%。熱容量的降低程度也停留在這種程度。然而,這種輕量化的材料不僅體積密度降低,而且導熱系數也降低,所以在間歇式操作中既然降低了熱容量,就能夠期待抑制蓄熱量,達到節能的效果。

      回轉窯內襯耐火材料

      3、內襯耐火材料的低導熱系數化

      MgO-C磚和Al2O3-SiO2-C磚等含碳磚,由于石墨的存在,與傳統的氧化物系磚相比,大幅度改善了抗熱震性、耐蝕性和抗渣滲透性。但是,導熱系數比氧化物系磚高,所以不利于抑制熱損失。

      對各種含碳耐火材料,開發了不破壞耐蝕性和抗熱震性等優越特性,使導熱系數降低約30%的技術,作為ECONOS系列磚在各廠使用。將導熱系數降低約30%的MgO-C磚(ECONOS)用于100t的回轉窯,確認了回轉窯處理時間縮短10%,回轉窯耗電量降低8%的效果。此外,將同樣的MgO-C磚(ECONOS)用于185t鋼包,與內襯背面插入隔熱板的情況相比,獲得了大大抑制鋼水溫度降低的效果。

      4、高溫內襯用隔熱澆注料

      工業回轉窯的內襯多數是由重視耐損毀性的內襯材料和重視隔熱性的背面材料組成。但是,根據回轉窯的種類和部位,雖然是高溫,但不受熔融金屬和固體導致的損毀,如果可以確保耐熱性和強度,隔熱性耐火材料也可用于內襯。

      高強度型LN-150具有與傳統的高溫用材料LA-155同樣的低導熱系數,但同時具有與澆注料同等以上的高強度。與C3隔熱磚(1500℃耐用)比較,是導熱系數相同,強度是其約2倍的材料。因傳統的隔熱澆注料強度不夠,采用通用澆注料的部位,例如窯蓋(鋼包、中間包)、防熱板、加熱爐等部位使用,顯示出提高隔熱性,又有良好的耐用性。

      低導熱性型LA-150-2保持與傳統高溫用材料同等的強度,不添加陶瓷纖維,顯著輕量化。因此,實現了 使用溫度1500℃,又具有非常低的導熱系數。非常適合高溫、重量限制和要求隔熱性的部位。

      合理開發與選擇回轉窯內部耐火材料是降低熱損失,提高回轉窯生產效率的關鍵。上文詳細分析了耐火材料的熱容量、低導熱系數化與澆注材料等問題,對客戶選購回轉窯給予參考作用。

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