工业炉窑耐火材料及筑炉工艺的实践

工业炉窑耐火材料及筑炉工艺的实践

王纲

王纲河北冶金建设集团有限公司第五工程分公司

摘要：冶金机械品制造行业中的锻造、铸造以及热处理能够在很大程度上决定机械成品的力学性能，而能够对产品质量起到决定性作用的冶炼环节则是装备的各式各样的工业炉窑。对于炉窑技术的考评，其审核关键在于加热室内的有效加热区能否保证炉温的均匀性，以及排放量、能源消耗是否达到了相关的标准，或在标准以下。这两点审核标准的实现都取决于炉窑耐火材料的选择及性能和筑炉工艺的内容或者说是技术措施的选择。

关键词：工业炉窑筑炉工艺技术措施

根据有关资料的统计结果，仅仅是热处理的电阻炉中有很大一部分仍旧使用的是传统的筑炉方法----耐火砖筑炉法。而现在主流推广实行的是选择硅酸铝纤维以及使用的其配套的筑炉技术，这种技术在节能方面有明显的成效，但是在确保机械（热）加工产品的质量方面的炉窑加热空间炉温的均匀性，以及有效加热区的相关考评标准并未取得相应的重视。为了引起有关人员对此的兴趣，笔者将对技术改造的体验过程做一个简单的介绍。

一、工业炉窑的耐火材料

(一)耐火材料概括

如果想要了解建筑耐火材料上所指的不定形具体意思是什么的话，那么首先就要了解清楚耐火材料的真正含义。通常情况下，耐火材料根据不同的特性以及自身的属性分为了以下几类：

１．如果是按照耐火程度的强弱来分：

耐火度在1580℃～1770℃范围内，我们称之为普通耐火材料。

耐火度在1770℃～2000℃范围内，我们称之为高级耐火材料。

耐火度在2000℃～3000℃范围内，我们称之为特级耐火材料。

耐火度在3000℃以上的时候，我们称之为超级耐火材料。

２．如果按照所含主成份的化学性质来区分：

可划分为酸性、碱性以及中性三种。

３．如果按照耐火材料的形状尺寸来区分：

可划分为标准型、普通型、异型以及特异型。

４．如果按照耐火材料的外观来进行区分：

可划分为耐火砖、不定形耐火材料（又称“散状耐火材料”）以及耐火纤维。

（二）散状耐火材料

散状耐火材料即是我们日常说的不定形耐火材料，其定义是通过合理搭配的粉状成份和粒状成份以及一些结合剂一起组成的没有通过成形及烧制工序而直接投入到产品制作程序中的耐火材料，还有另外一种比较简单的说法，意即通过科学的调制比例，将细粉以及颗粒混合后加入到一定量的结合剂中，不通过烧制，无预制成形并且没有固定的外观形状的耐火材料。

１．散状耐火材料的基本特点

①生产工序简单，仅仅是需要将耐火材料分等级进行筛选再进行合理的组合。

②生产耗时极短，只需要将粉料、粒料以及结合剂相互配合即可。

③热能耗费极低，生料以及熟料的热能的消耗都是同等材料的1/3。

④实用范围极广，成形随意，适用的范围很广泛，并且整体性能优秀。

⑤可在加热炉在加热状态下进行修补。

２．散状料或材料的基本分类

①按照施工工艺来分，可分为浇注料、捣打料、喷射料、可塑料、涂抹料以及耐火泥浆等。

②按照主要材质来分，可以分为硅酸铝质、硅质、镁质、碳质、白云石质、铬质、锆质等。

③按照结合剂来分，可分为铝酸盐水泥型、水玻璃型以及磷酸盐型。

二、主要筑炉工艺概括

（一）耐火砖砌筑工艺

首先来说的，是传统的筑炉工艺。

传统的工业炉窑里的耐火炉衬采用的是耐火砖砌筑制成的。在上个世纪六十年代左右，主要是耐火土混合泥浆以及普通耐火砖。然后，为了增加砌筑性能，开始尝试逐步的加入水玻璃（硅酸钠）。之后到了二十世纪七十年代，普通耐火砖的整体规格进一步增加，有了六分头、半枚片以及半枚条，而耐火型的混合水泥浇注料也开始渐渐的运用在了盐浴炉衬的个别施工过程中。在此时，筑炉技术已经逐渐的抛弃过去的泥瓦工匠筑炉，而逐渐变成了更加专业性的筑炉工，而且所出台的相关的筑炉的标准也被应用在了施工、检测的过程中。再然后，随着机械以及装备制造业的高速发展，使得工业炉窑的类型得到一定程度的增加，对于筑炉施工来讲，简单的标准砖也难以达到施工标准了，于是就出现了特型砖以及异型砖的各种各样的生产单位。到了七十年代末以及八十年代开端，硅酸铝制品开始在工业炉窑上面展示起自身优秀的节能特点，与此同时还带动着工业筑炉的节能技术方面的大改造。

（二）耐火型纤维制品炉衬

在硅酸铝纤维出现后，耐火纤维制品迅速的发展了起来，其前生只是乡镇企业所用的喷丝棉，其粗细程度以及长短程度都不是很均匀，容易生渣球，并且只有一些较为简单的毯类以及毡类产品在市场上供用户选择。而后，当国企引进了甩丝棉的生产线后，其所有产品的种类得到了巨大的提升，其多品种的独立供应市场也被建立起来，为筑炉提供了巨大的便利。再往后，粘贴剂应运而生，硅溶胶、磷酸二氢氯、硅酸钠以及磷酸胶泥等形形色色的高温结合剂在高度契合市场的需求时，极大程度的促进了整个筑炉技术的良性演变。

（三）散状耐火材料炉衬

散状筑炉材料在筑炉过程中并不需要象耐火砖一样成形与否，也同样不是采用使纤维制品叠折并且铆接在炉窑内部的金属结构上的办法，其筑炉是通过生产单位提供的与施工的工艺完全相仿或相同的耐火材料，另外采用捣打或者浇注等一系列的工艺使其成形，同时要制作一些模板支撑构件，采用安装以及建筑专用的机械来完成从混料到搅拌，最后再到浇注的全部工序。在这个过程中，对其施工质量的控制必须达到科学严谨的地步，并且整个施工工期比较长，工作程序较为繁杂，成形以后的炉衬还需要单独的养护等，这样才可以成功去除炉衬中的结构水、结晶水以及自由水，如果达不到这样的制作程序，那么会导致最终的筑炉质量达不到标准要求。对于这种筑炉方法来讲，我们可以合理的预留缝隙，提高炉子整体的气密性，这样既有利于提高炉温的均匀性，还可以在很大程度上节约能耗，达到节能的目的。

（四）各种筑炉方法之间的比较

1.对于前两种筑炉工艺来讲，通过进行现场加工成为刚性的砌筑结构，但是所需时间太长，且需要通过手工的方法单块依次码砌，如果是特殊结构还需要进行现场机械切削加工后再进行拼装、成形。这样的筑炉工艺的整体性能差、能源消耗大，均温效果很难令人满意，并且筑炉过程的整体消耗时间过长。但是其优点是可在各种类型的耐火砖中进行挑选，适用以及选择范围比较宽广，所以目前对此类办法仍然使用广泛。

2.针对散状耐火材料的预制构件的筑炉方法来讲，其可完美实现机械代工的混料搅拌，依照其炉窑结构进行预制后再现场组装成形，可以使整个施工周期控制在极短的时间内，并且炉衬的整体气密性良好，还可使用再生的耐火材料。但是此种技术需要谨慎的科学设计以及合理的施工组织来作为基础保障，要求过高，但是值得大家重视。

三、小结

经过十几年以来的综合实践的检验，散状耐火材料的预制构件可以广泛的运用在各种工业炉窑的技术改革过程中，并且取得了令人满意的结果。在实践的过程中，也已经研制出来了多种多样的复合型配方的散状耐火材料，并且具有了较为成熟的配套的技术章程，使得可以满足在不同技术条件下的各式各样的炉型，以达到适应各种用户需求的效果。总结起来即是具有以下几点优势：

（一）对通用型的工业炉已经有了定型的系列产品，对传统的工业炉技术的改造有直接作用，能提高整体的性能。

（二）改造后的炉窑在整体性能上得到很大提升，炉温的均匀性得到很大改善，并且改善了所加工产品的质量。

（三）由于耗能少，排放小，从整体上改善了工作的环境。

（四）极具标准化的生产有利于发展国家标准的炉型，而非标准的炉型根据自身的力学设计来进行组合，可以使得成形率提高，性能更好。

（五）选用散状耐火材料，并且采用预制成形以及预烘干等一系列技术措施，实现了炉窑技术工艺上的极大突破，是节能降耗、减排提质效果最好的筑炉技术，同样也是有利于国家、人民以及社会的工艺措施。

参考文献：

[1]李天清,王锋刚,贺中央等.筑炉工艺对长寿命酸性干式振动料使用寿命影响的研究

[C].//第十一届全国耐火材料青年学术报告会论文集.2008:88-89,106.

[2]任林.Ф2.2×45米回转窑内衬筑炉工艺的改进与煅烧效果[C].//第二届国际铝用炭素技术会议论文集.2006:55-57.

[3]闫玉霞.筑炉工艺对焙烧炉寿命影响的探讨[J].科技创新导报,2009,(24):83.

[4]李亚伟,李楠,王斌耀等.β-赛隆(Sialon)/刚玉复相耐火材料研究[J].无机材料学报,2000,15(4):612-618.

[5]薛文东,谢静,李勇等.利用铬渣制备耐火材料[J].稀有金属材料与工程,2009,38(z2):1226-1228.