结构|加热炉关键部位的耐火材料解决方案
_原题为 加热炉关键部位的耐火材料解决方案
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概述
加热炉的主要功能是将坯料（小方坯、大方坯、板坯、钢锭）加热到1000-1250℃（轧制温度） ， 直到具有足够的塑性 ， 以便通过热轧机将其轧制到所需的截面、尺寸或形状 。 材料化学成分和等级不同 ， 所需的轧制温度也有所变化 。 根据原材料的冶金性能和生产率 ， 加热炉的升温速度也必须满足特定的要求和目标 ， 在加热炉处理过程中 ， 材料流连续运行通过加热炉 ， 从而将原材料加热到一定温度 。
加热炉分为连续式加热炉、推钢式加热炉、蓄热式加热炉和辊底式加热炉等 。 根据加热能力、材料等级和材料形状的不同情况 ， 选定合适的加热炉炉型 。 金属热处理所用的加热炉也称为热处理炉 。 对钢锭进行初轧前的加热炉或使钢锭内部温度均匀化的加热炉叫做均热炉 。
加热炉主要由耐火材料（致密绝缘材料）保温的蓄热室、支撑和运输加热件的炉膛、炉体以及热回收系统等组成 。 加热炉以石油、天然气、电力和煤为主要燃料作为热源 。 采用自动方式控制炉温和炉压 ， 当然也可以采用手动方式进行控制 。
耐火材料在控制能源消耗和提高加热炉效率方面起着重要的作用 。 耐火材料炉衬的使用寿命和加热炉生产效率在很大程度上取决于耐火材料的正确选型、耐火材料设计结果以及精准的砌筑方式 。
加热炉耐火材料炉衬的作用是防止炉体热损失 ， 保证加热炉炉体外表面温度较低 ， 以满足加热炉炉体周围的安全工作条件 ， 从而有助于达到单位燃料消耗量目标 。 耐火材料的设计结构还充分考虑了最大限度地减少边墙、炉顶和炉底的热损失问题 。
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加热炉耐火材料解决方案
2.1先进的耐火材料解决方案优点
?实用可靠的加热技术 ， 如步进底式加热炉、步进梁式加热炉和推钢式加热炉 ， 对于各种类型的热处理炉 ， 工作温度均可达1500℃；
?节能效果显著：凭借丰富的专业技术和耐火材料产品的最佳选型 ， 可以使耐火材料炉衬寿命更长 ， 绝缘性能更好；
?工艺简单、停炉期短 ， 通过快速砌筑技术 ， 缩短换衬时间 ， 最大限度地提供生产效率；
?通过再加热项目经验向用户提供优质技术服务 ， 包括各种总包项目以及维护/改进项目 。
一般来说 ， 加热炉的耐火材料解决方案包括为新项目和升级改造项目提供整套方案 。 具体而言 ， 有加热炉炉鼻子、加热炉进料出料端矮墙、耐火砖块炉顶、烧嘴消音器耐火砖（见图1）、滑块支柱耐火砖、进料出料炉墙异型砖、推钢式加热炉等方面的耐火材料解决方案 。 同时还包括喷射混凝土耐火材料技术的解决方案 ， 以及简单快捷的耐火材料砌筑工艺 ， 从而大大缩短加热炉换衬改造的停炉时间 。
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图1 燃烧器耐火砖
2.2加热炉整体耐火材料解决方案
在当今世界 ， 砌筑加热炉的耐火材料越来越多地使用整体结构的耐火材料 ， 取代过去的耐火砖形式 。 从耐火砖改进成整体耐火材料结构的主要优势就是减少加热炉的停机时间 ， 同时提高加热炉生产效率 。 整体炉衬也能最大限度地降低耐火材料换衬的中间停机时间和维护成本 ， 也能改善检修维护时频繁冷却和加热而产生的热应力 。 如果采用耐火砖 ， 耐火砖结构的接缝数量很多 ， 热煤气很容易通过耐火材料砖衬传热 ， 从而导致炉壳温度升高 ， 而整体耐火材料炉衬结构的接缝数量很少 ， 对炉壳温度影响不大 。 耐火砖和整体耐火材料两种方案的对比见表1和图2 。
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图2 耐火砖和整体耐火材料两种方案的对比
2.3成功案例
成功案例1：燃烧器砖衬更换为整体耐火材料结构 。
通常 ， 加热炉燃烧器耐火材料衬脱落现象比较严重 ， 每年要对其进行修补换衬 。 项目承接公司详细研究了燃烧器砖衬设计结构 ， 对其进行了设计改造 ， 此次改造使用的是ACCMON 70 Li浇注料 ， 为整体耐火材料结构的解决方案 ， 改造之后耐火材料的使用寿命提高了五年 ， 而且用户在修补燃烧器耐火材料衬时 ， 无需中间停机 ， 从而解决了困扰多年的问题 ， 见图3 。
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图3 炉鼻子和燃烧器砖衬升级为整体炉衬之前的状况（左）以及升级改造后运行五年后的状况（右）
随后 ， 采用同样的工艺方法对其他六座加热炉进行了改造升级 ， 所有加热炉均顺利稳定运行 ， 没有任何问题 。
成功案例2：加热炉侧墙采用单组分塑性耐火材料衬 。
众所周知 ， 与整体炉衬相比 ， 加热炉侧墙和炉顶的砖衬使用寿命往往比较差 ， 需要对整个炉墙砖衬进行整体改造 。 但主要问题还是停炉时间 ， 因此提议整个加热炉侧墙耐火材料采用单组分塑性耐火材料的解决方案 ， 并计划在20天内（从停炉到工艺燃烧器点火投入运行）完成整个项目 。 工作内容包括拆除、清理炉底中所有的旧耐火材料以及炉侧墙上砌筑整体耐火材料炉衬 。 项目承接公司使用不同的衬砌方式进行了广泛研究开发 ， 包括降低炉壳温度 ， 以及快速砌筑技术 。 确定设计思路之后 ， 对耐火材料的砌筑工作进行了具体安排和细致规划 ， 采用大量机械设备拆除和清理加热炉旧耐火材料/炉渣 ， 包括耐火材料干燥和烘干期在内的整个耐火材料砌筑改造项目 ， 比大修改造约定的时间提前了两天完成 ， 改造大修涉及耐火材料总重达350吨 。 这次加热炉换衬改造工程于2013年11月开始实施 ， 时至今日仍在运行使用 ， 没用中断 。
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