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总结回转窑节能低导热性的内衬耐火材料

作者:河南群星重工     时间:2015-10-20 13:30:29

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耐火材料能抵抗回转窑的窑内高温,起到实现稳定操作的作用,耐火材料内衬设计不仅要抑制窑内熔融金属、渣或被烧成物所导致的损毁,而且还要抑制向窑外的热放散。一般情况下,为抑制窑内侧耐火材料的损毁速度,采用致密组织的耐火材料,反之,为抑制热放散则采用导热系数低的多孔质耐火材料。因此,许多工业回转窑背面采用隔热性耐火材料旨在节能,内衬注重选择抗损毁性的耐火材料。

但是,在进行间歇处理的工业回转窑,为了有效地抑制热能损失,不仅背面要采用隔热材料,而且降低内衬材料的热容量和导热系数也很重要。下面介绍为降低内衬耐火材料的热容量和导热系数而开发的新产品。

回转窑

1、间歇式处理的工业回转窑的热损失

以钢包耐火材料内的温度变化为例,说明钢铁工艺间歇式处理的工业回转窑的热损失原因。受钢前的内衬表面温度为约800℃,但受钢后快速上升,6min后达到1500℃。然后内部温度也逐渐上升,95min后浇铸结束时基本回到正常状态。另外,如果钢包变为空包,表面温度快速下降,其后内部温度也逐渐降低。内衬和窑皮的温度变化不太大,窑皮温度保持在约400℃。在该周期,耐火材料的热损失原因是”散热”和”蓄热”。

精炼等处理中的散热是通过耐火材料将热传递到窑皮,热量放散到外部。为了降低散热导致的热损失,衬和窑皮之间放入隔热材料,加大内衬整体耐火材料的热阻抗是有效的方法。

关于钢包和混铁车,根据将待机时的热迁移考虑在内的非稳定传热计算,得出的结果是耐火材料蓄热导致的热损失大于向窑外的散热。因此,间歇式操作的工业回转窑在推进节能化时,不仅要强化背面的隔热,而且降低内衬材料的热容量和降低导热系数也很重要。

2、钢包内衬耐火材料的热容量

由于各厂的情况不同,钢包用耐火材料的变化也不同,但是熔池部位一般有以下两种变化。第一种情况是引入浇注设备,推进了熔池部位耐火材料的不定形化;第二种情况是内衬整体用耐火砖筑回转窑。

当施工体积保持一定时,热容量由比热×体积密度来决定。各条线分别相当于增加30%的热容量。由传统的叶蜡石砖变化为锆石系耐火材料是因为回转窑等二次精炼处理的引进,需要提高耐火材料的耐蚀性。锆石质材料比叶蜡石质砖密度大,比热小,所以作为热容量没有增加。但是,锆石原料价格高涨,在从上世纪80年代后半期开始向现在的Al2O3-MgO系浇注料和Al2O3-MgO-C砖变化中,耐火材料的热容量大幅度增加。曾有文章介绍,由于锆石价格高涨,由热容量小的锆石质浇注料变更为Al2O3-MgO系浇注料时,钢水温度降低幅度增加了5~10℃。

在与钢水和渣接触的前提条件下,不破坏耐用性,浇注料和耐火砖可以轻量化的体积密度是10%~15%。热容量的降低程度也停留在这种程度。然而,这种轻量化的材料不仅体积密度降低,而且导热系数也降低,所以在间歇式操作中既然降低了热容量,就能够期待抑制蓄热量,达到节能的效果。

回转窑内衬耐火材料

3、内衬耐火材料的低导热系数化

MgO-C砖和Al2O3-SiO2-C砖等含碳砖,由于石墨的存在,与传统的氧化物系砖相比,大幅度改善了抗热震性、耐蚀性和抗渣渗透性。但是,导热系数比氧化物系砖高,所以不利于抑制热损失。

对各种含碳耐火材料,开发了不破坏耐蚀性和抗热震性等优越特性,使导热系数降低约30%的技术,作为ECONOS系列砖在各厂使用。将导热系数降低约30%的MgO-C砖(ECONOS)用于100t的回转窑,确认了回转窑处理时间缩短10%,回转窑耗电量降低8%的效果。此外,将同样的MgO-C砖(ECONOS)用于185t钢包,与内衬背面插入隔热板的情况相比,获得了大大抑制钢水温度降低的效果。

4、高温内衬用隔热浇注料

工业回转窑的内衬多数是由重视耐损毁性的内衬材料和重视隔热性的背面材料组成。但是,根据回转窑的种类和部位,虽然是高温,但不受熔融金属和固体导致的损毁,如果可以确保耐热性和强度,隔热性耐火材料也可用于内衬。

高强度型LN-150具有与传统的高温用材料LA-155同样的低导热系数,但同时具有与浇注料同等以上的高强度。与C3隔热砖(1500℃耐用)比较,是导热系数相同,强度是其约2倍的材料。因传统的隔热浇注料强度不够,采用通用浇注料的部位,例如窑盖(钢包、中间包)、防热板、加热炉等部位使用,显示出提高隔热性,又有良好的耐用性。

低导热性型LA-150-2保持与传统高温用材料同等的强度,不添加陶瓷纤维,显著轻量化。因此,实现了 使用温度1500℃,又具有非常低的导热系数。非常适合高温、重量限制和要求隔热性的部位。

合理开发与选择回转窑内部耐火材料是降低热损失,提高回转窑生产效率的关键。上文详细分析了耐火材料的热容量、低导热系数化与浇注材料等问题,对客户选购回转窑给予参考作用。

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