在砌筑熱處理爐時,普通均在耐火材料的里面再砌一層保溫材料。從而增加爐墻的散熱損失,節省熱能,改善休息條件。保溫材料必需具有體積密度小、導熱系數小、比熱容小和較高的運用溫度等技術性能指標。工程上常把導熱系數小于0.25W/(m·K)的資料稱為保溫材料(或絕熱材料)。
1、常用的保溫材料品種
常用的保溫材料有硅藻土、石棉、礦渣棉、收縮珍珠巖、蛭石等。另外,輕質或超輕質耐火磚、耐火纖維也可當做保溫材科運用。
1.硅藻土
硅藻土的次要成分為非晶體二氧化硅,并含有大批黏土雜質,具有很好的隔熱才能,少數狀況下制成成型磚運用,也可以粉料填充作為爐子的隔熱層。它的運用溫度為900℃,磚的尺寸規格為250mm×123mm×65mm和230mm×113mm×65mm。
2.蛭石
蛭石又稱為黑云母或金云母,具有普通云母的外形,易于剝成薄片。蛭石的次要成分(質量分數)是SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和5%~10%的化合水,受熱后水分蒸發,體積收縮而構成收縮蛭石。其溶點為1300~1370℃,密度和熱導率均很小,是一種很好的保溫材料,既可散狀運用,也可以制成各種外形的制品運用。其運用溫度為1000℃。
3.礦渣棉
礦渣棉是應用熔融的冶金礦渣在高壓蒸氣作用下制成的一種天然礦物纖維,呈白色或暗灰色。它具有密度小、熱導率低、吸濕性小和不熄滅等優點,但很容易被壓實降低保溫效果。礦渣棉氈可與陶瓷纖維氈配合運用作為全纖維爐襯,其運用溫度為700℃。
4.石棉
石棉是一種纖維結構礦物,其次要成分為蛇紋石(3MgO·2SiO2·2H2O),熔點大于1500℃。石棉在低溫下不熄滅,但在500℃以上會得到結晶水而使強度降低,當溫度到達800℃左右會變成粉末,得到保溫作用,所以要嚴格控制其運用溫度,不能超越500℃。石棉在松懈形態下具有較小的比重與導熱系數,所以常加工成石棉布、石棉板及石棉繩等外形運用。
5.低溫超輕質珍珠巖
低溫超輕質珍珠巖的次要原料是收縮珍珠巖,可以采用水玻璃、水泥、磷酸鹽等作為膠結劑,按一定比例混合經成型、枯燥、燒結而制成的制品。它具有體積密度小、熱導率小、高的耐火度、熱容量小等優點,是一種很好的保溫材料。
熱處理爐常用保溫材料的次要性能指標見表1。其他保溫材料的性能指標可査閱筑爐工手冊或有關規范。
表1常用保溫材料的次要功能
2、保溫材料的運用要求
熱處理爐的保溫層既可采用成型保溫磚,也可采用保溫散料,或是兩者同時運用。成型磚的砌筑辦法與耐火磚相反,保溫散料次要用于填塞磚塊縫隙、爐殼與砌磚體之間的縫隙或在拱頂下面鋪放,以添加爐墻的保溫性、密封性等。在填充縫隙時一定要填實,保證間隙內平均填滿,防止散料在間隙內構成“搭棚”景象。
為避免爐子運用后,因受低溫作用構成填料膨脹或受震動而呈現下沉,使上部構成空泛而得到保溫作用,操作時應依據整個爐墻高度,每隔一定間隔將砌磚體突出一層,把間隙掩蓋,使散狀保溫材料構成互不相通的幾層。爐底鋪放硅藻土磚時,每鋪一層磚應倒入硅藻土粉,將磚縫填滿。爐頂既可以采用平鋪成型磚,也可以直接鋪一層保溫散料。
3、爐襯資料的選擇準繩
(1)關于延續作業電阻爐,由于經過爐襯的散熱損失是次要的能量損失,因而,應該增強保溫層的作用,降低爐殼溫度,增加散熱損失。關于周期作業的電阻爐,往往是在爐子升溫進程中爐襯的蓄熱損失是最次要的,保溫層加厚可進步耐火層的平均溫度,但是也會添加爐襯的蓄熱損失。當爐子操作運用工夫較短時,保溫層過厚實際上起的作用很小,反而添加了爐體的尺寸,糜費爐襯資料。因而,周期作業電阻爐的保溫層應適當減薄。
(2)在選擇爐襯用耐火材料時,次要應思索其運用溫度、體積密度、熱導率、耐蝕性、低溫構造強度等功能。在保證爐襯必要構造強度的前提下,應盡可能采用輕質或超輕質的耐火材料。盡量減少爐襯的蓄熱損失和爐體的質量。關于低溫爐,由于運用溫度很高,要求耐火層具有較高的低溫構造強度,這時需選用重質耐火材料或高鋁磚以及大批的碳化硅制品。當爐襯直接與滲碳氛圍接觸時,則應采用抗滲碳磚。關于接受重載(如爐底板支撐磚或爐底)和易受沖擊摩擦(如箱式爐的后墻下部和爐口局部)的爐襯局部應選用重質磚,保證其低溫構造強度。
(3)選保溫材料時,為了增加爐襯的散熱損失,盡可能選用體積密度小、熱導率低的資料,其厚度應保證爐殼外外表溫升不大于60℃,并且要求所選用的保溫材料的運用溫度高于耐火層與保溫層交界面的溫度。常用的保溫材料有蛭石、硅藻土磚、礦渣棉、石棉等。目前也有采用耐火纖維或超輕質磚做保溫層的,從而增加爐子的蓄熱損失,加重爐子的質量。