熱風爐用耐火材料的使用探討

董麗

摘 要：耐火材料的合理選擇能夠延長熱風爐使用年限，在保證熱風爐高溫條件下尋找荷重軟化點，保證其蠕變率常處于較低標準，以提升其耐氣流沖刷力，提高耐化學侵蝕性。高效化與大型化作為我國近年來熱風爐的逐步轉(zhuǎn)變形式，以自動化工作方法提升整體效果，改進熱風爐結(jié)構(gòu)，選用合理的耐火材料，保證工作的有效性。

關(guān)鍵詞：熱風爐;耐火材料

前言：

在熱風爐中耐火材料的應(yīng)用有著十分重要的地位，熱風爐依據(jù)溫度的不同可以劃分多種區(qū)域，而不同特性的耐火材料，可以采取組合應(yīng)用的方式開展各項工作。針對耐火材料性能及其使用方法進行深入分析，選取合理的搭配方式，滿足日常使用需求的同時保證經(jīng)濟效益。

1硅磚與高溫區(qū)使用方法

拱頂與格子磚上部作為高溫區(qū)域，常年溫度控制在1500℃以下，而以其周邊區(qū)域為燃料燃燒的主要空間，高溫段要求此區(qū)域長時間保證溫度的穩(wěn)定性，降低整體溫度波動。而硅磚砌筑作為近年來高溫區(qū)域的主要材料，高鋁磚作為早期熱風爐高溫區(qū)的首選材料，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，熱風爐規(guī)模也在不斷擴大而逐步升高的溫度，使得高鋁磚無法在長期高溫狀態(tài)下保持自身性能進行工作，其在高溫狀態(tài)下極易發(fā)生變化，因體積密度過大制約整體作用。外燃式熱風爐與帶有拱頂?shù)膬?nèi)燃式熱風爐，針對高鋁磚與硅磚所體現(xiàn)的應(yīng)用差別極為明顯。抗高溫性穩(wěn)定作為硅磚的自身所具有的優(yōu)勢，因其接近耐火度的特性能夠以自身荷重軟化溫度保證熱風爐的穩(wěn)定工作。而較大的熱導率、較低的高溫蠕變率使得硅磚成為現(xiàn)階段熱風爐中較為理想的耐高溫材料，不斷改進的燃燒器與逐步提升的拱頂溫度使其在現(xiàn)代熱風爐技術(shù)中多以穩(wěn)定操作為主，改善高爐與熱風爐的燃燒條件。近年來，硅磚砌筑已成為熱風爐高溫段的主要用材料，拱頂與高溫段墻磚作為硅磚在熱風中的主要應(yīng)用部分，其他區(qū)域可以選用組合磚代替硅磚以降低經(jīng)濟成本。理想化硅指標的典型性所展現(xiàn)其耐高溫特性，因其屬于酸性耐火材料有著較強的抵抗能力，能防止酸性渣滓侵蝕，但其缺點則在于無法抵抗堿性渣滓。硅磚耐火材料自身所具有的耐火度完全符合熱風爐高溫區(qū)溫度，一般在荷重軟化溫度接近實際耐火度，但因硅磚屬于高低型晶體轉(zhuǎn)變，無法適用于溫度驟變的環(huán)境中，其會因溫度影響而降低整體穩(wěn)定性，發(fā)生突發(fā)性膨脹的問題。而在體積膨脹時，依據(jù)其實際溫度進行升溫反應(yīng)，控制相鄰區(qū)域溫度，進而保證硅磚的密度符合其變化范圍。硅磚用于熱風爐的主要原因，即是其能夠以自身所具有的穩(wěn)定性，能夠長時間處于高溫狀態(tài)下，并因其自身具有密度小的優(yōu)勢逐步替代高鋁磚體，尤其是熱風爐拱頂上部有位置，不僅能夠最大程度減輕整體質(zhì)量，還能夠保證熱風爐大型拱頂?shù)姆€(wěn)定性，價格與高鋁磚相比較為低廉，而這也在一定程度保證經(jīng)營成本。

2高鋁磚與中溫、高低溫交換使用方法

火焰中間所在區(qū)域即是燃燒室側(cè)的中溫區(qū)域，溫度長時間保持在1100℃以下，而格子磚中不僅是蓄熱式側(cè)中溫區(qū)域，其作為高溫過度低溫的重要部分，多以高檔紅柱石磚或高鋁磚為首要選擇，而因高鋁磚所具有低蠕變效果近年來受到重點應(yīng)用。燃燒器頂部依據(jù)內(nèi)、外燃式熱風爐的不同，使得在熱風出口附近區(qū)域所設(shè)置的位置也各不相同，依然是利用高鋁磚所設(shè)立的燃燒器。圍墻對于頂燃式熱風爐而言，其長時間處在高低溫交變區(qū)，而熱風爐以燃燒送風的循環(huán)狀態(tài)，保證區(qū)域內(nèi)溫度變化的適應(yīng)性。紅石柱的應(yīng)用目的即是依據(jù)其具有較強的抗熱性抗振性與穩(wěn)定性，熱風爐在選用傳統(tǒng)耐火磚時通常依據(jù)熱風管道的溫度為主，而紅石柱作為主要耐熱材料，隨著日益提高的風溫也以高鋁磚逐步替代。高鋁磚屬于復(fù)合性耐火磚，依據(jù)原料化學含量不同，所劃分的種類及使用范圍也各不相同，而這也造成其特性存在較大差別?？谷渥冃阅芎米鳛榈腿渥兏咪X磚的優(yōu)勢，其主要原料以鋁礬土為主，而添加物多選用紅柱石，為解決抗蠕變問題，采用添加三石礦物的方法予以解決，而莫來石化作為三石礦物的核心能夠直接實現(xiàn)反應(yīng)生成，而在再次反應(yīng)過程中則需要高鋁物料與其他輔料進行二次反應(yīng)產(chǎn)生莫來石化，完全轉(zhuǎn)化的三石礦物能夠使現(xiàn)有莫來石晶相結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定性，而這也在一定程度保證高鋁磚的抗蠕變性能。紅柱石有著良好的高溫性能與高鋁磚、莫來石磚相比而言其抗高溫蠕變性優(yōu)勝于前兩者，不僅如此，紅柱石磚還具有較強的抗熱震性，作為熱風爐耐火材料中低溫段較為理想的材料，以其自身所具有的低蠕變特性有效控制自身體積。紅柱石作為紅柱石磚的重要原材料，其在石磚的整體比例中所占比例極大，而若制成復(fù)合性磚則需要添加其他輔料。若出現(xiàn)晶體粗大的情況，則應(yīng)當減少現(xiàn)有原料比重，以強化高鋁磚的抗蠕變性。與低蠕變高鋁磚及紅柱石磚相比而言，堇青石磚的膨脹系數(shù)較小且抗熱震性能也能夠與前兩者抗衡，但因其耐火度過低而容易引發(fā)玻璃相等問題，難以應(yīng)用于高低溫交變區(qū)域中，但若以輔料的方式進行融合添加，則能夠明顯提升高鋁磚在熱風爐中的抗震效果。

3黏土磚與低溫區(qū)使用方法

硅磚高鋁磚與黏土磚依據(jù)其自身特性所應(yīng)用的范圍各不相同，在特定環(huán)境內(nèi)所遵循的基本原則應(yīng)當以適應(yīng)性為主，而耐火材料的選用與組合則應(yīng)當充分發(fā)揮組合物的特性，以實現(xiàn)作用最大化，杜絕因在低劣環(huán)境中運用高端耐火材料而浪費資源的情況，也應(yīng)避免在良好環(huán)境中運用低劣耐火材料而做無用功的情況。熱風爐在選用耐火材料時十分重視高標低配的問題，盡量避免選用不明智方法而盲目降低成本的現(xiàn)象，滿足基本建設(shè)要求，只有了解耐火材料的品質(zhì)及其所具有的特性才能發(fā)揮自身的實際作用，無需過度擔心耐火材料在使用過程中所產(chǎn)生的安全問題。人為方式提升耐火材料使用標準不僅推高整體建設(shè)成本，還會因低標高配的問題限制整體工作的有序開展，只有糾正相關(guān)錯誤做法，才能保證各級工作的有序開展，研修熱風爐耐火材料，了解基本規(guī)則，只有從源頭遏制亂用材料的現(xiàn)象，才能對現(xiàn)有耐火材料進行合理組合，進而保證經(jīng)濟性與實用性[3]。為達到提升效果的目的，選用合適耐火材料，延長使用年限，保證投資效果，有效避免因胡亂搭配而造成的資源浪費。耐火材料的合理應(yīng)用能夠推動整體行業(yè)的有序發(fā)展，而在逐步消耗的資源中選用黏土磚的方式，將其應(yīng)用于低溫區(qū)中能夠取得理想效果，低溫區(qū)域溫度控制在900℃以下，而蓄熱室與燃燒室下部的材料多以黏土磚為主，價格低廉而極具經(jīng)濟適用性作為黏土磚的優(yōu)勢特征，其溫度范圍與內(nèi)部輔料含量有著較為密切的關(guān)系，而因其獲取原料較為方便且低廉的生產(chǎn)成本，使得現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于占有熱風爐建設(shè)中。黏土磚主要應(yīng)用于低溫區(qū)域內(nèi)，無論是何種區(qū)域?qū)τ谀突鸩牧系氖褂脴藴识家跃哂休^強的抗熱震性為主，以控制蠕變系數(shù)。在熱風爐最底層位置應(yīng)用普通黏土磚，并在其之上選用低蠕變黏土磚，保證溫度梯度得以有效過渡，交替變化的溫度對蠕變系數(shù)有著較為嚴格的要求，而以自身優(yōu)勢承擔熱風爐底部承重作用，發(fā)揮耐壓強度特性，最大程度擴大黏土磚使用范圍，以體現(xiàn)其經(jīng)濟適用性的同時差語最大限度溫度衡控。與高鋁磚相比，黏土磚價格雖然較低，但只要滿足建設(shè)的基本使用需求及能夠?qū)ΜF(xiàn)有成本予以有效控制。

總結(jié)：

內(nèi)燃式、外燃式、頂燃式作為熱風爐在發(fā)展階段中所經(jīng)歷的三種主要模式，其能夠在現(xiàn)有工作中實現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換。而以有效措施延長熱風爐的使用年限，則需要合理搭配耐火材料，以保證各級區(qū)域充分發(fā)揮自身作用，在節(jié)約資源的同時實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]徐國濤，向武國，王希波，劉黎，陳曉紅，張洪雷.高爐及熱風爐用熱風管系耐火材料標準的研究[J].鋼鐵研究，2017，45（01）：58-62.

[2]彭朝文.熱風爐用耐火材料的使用探討[J].耐火材料，2013，47（06）：473-475.

[3]陳舟，梁振宇，張建梁.頂燃式熱風爐用耐火材料配置[J].礦冶，2013，22（S1）：34-37.