JB/T 7629-1994 耐火纤维衬的设计和安装规范

K61中华人民共和圜机械行业标准JBT7629-1994耐火纤维衬的设计和安装规范1994-12-09发布199506-01实施中华人民共和国机械工业部发布中华人民共和国机械行业标准JBT7629-1994耐火纤维衬的设计和安装规范1主题内容与适用范围本标准规定了耐火纤维炉衬的设计和安装规范本标准适用于炉衬热面隔热材料全部或部分采用耐火纤维的电加热炉和燃料炉。炉子的工作温度一般高于或等于500℃,主要用于不受磨损和渣蚀等损害的清洁环境2术语2.1热导率λ,W/(m·K)热流量密度除以温度梯度2.2单位面积热导W/m2·K)在热稳定状态下,单位时间内通过某平板材料或结构的单位面积传递的热量除以热冷面之间的温度差注:热导取决于材料或结构的实际厚度,而热导率则对应于单位厚度的材料2.3单位面积热阻m2·K/W为单位面积热导的倒数。注:对于由平行平面构成的结构,单位面积热阻等于厚度除以热导率,这个参数的用处在于:当一个结构是由两个或更多部分组合而成,而热量是连续通过各部分传递时,此时各部分的热阻可以相加,其总和等于整个组合结构的热阻。2.↓比热容c,J/(kg·K)将单位质量物质的温度升高1K所需的热量2.5单位面积热容J/m2单位炉衬面积从室温升至某一温度后达到热稳定状态时所积蓄的热量。可以由炉衬各部分的温度梯度、厚度、比热容和容重(体积密度)来计算。2.6热扩散率(导温系数)a,m2/s热导率除以单位体积的热容量式中:y—容重kg/m3注:炉衬达到热稳定态的速率可用其热扩散率(导温系数)来表示2.7黑度在同一温度下,某物体单位表面积的辐射热与全辐射体(黑体)单位表面积辐射热之比。2.8热惰性系数b,J/m2·K√s热惰性系数是决定炉衬热惰性大小的参数,由炉衬材料的热导率、比热容和容重按下式计算:b=√AcY炉衬内表面按一定速度升温(或降温)所需的热流密度与炉衬材料的热惰性系数成正比。2.9热面隔热材料至少有一个表面暴露在最高炉气温度下的那一层炉衬隔热材料2.10背衬隔热材料机械工业部1994-12-09批准1995-06-01实施JBT7629-1994位于热面隔热材料层与外壳之间的单层或多层隔热材料2.1I层铺炉衬由多层隔热材料组成的炉衬2.12毯种不含结合剂,柔软又有大致固定尺寸的耐火纤维隔热材料。2.13真空成形将纤维配成稀浆,并用真空吸滤使其积聚在网模上,制成成形制品的方法2.14毡含有机结合剂由湿法成形的,具有基本上固定的外形尺寸的,柔软的平板状耐火纤维制品2.15纤维散棉初始制成状态的耐火纤维2.16湿毡经适当的高温结合剂浸透并以湿态包装在气密的聚乙烯袋内的单层耐火纤维材料2.17板由真空成形等方法制成的一种硬质纤维平板2.18纸淘洗过的耐火纤维在造纸机上制成的薄片2.19硬化剂一种液态的结合剂,用作表面处理剂,以提高耐火纤维制品的硬度及抗风蚀能力。2.20胶泥种类似油灰的材料,内含耐火纤维及结合剂,用来填充陶瓷锁紧杯内的空隙及作其他类似用途2.21粘结剂种用陶瓷材料制成的粘性物质,用来将耐火纤维制品粘贴到其他表面上2.22迭砌纤维炉衬一种由耐火纤维毯(或毡)切成条形而组成的结构,其纤维毯(或毡)主平面排列方向垂直于炉衬平面2.23镶贴炉衬镶贴在砖砌或整体炉衬热面上的耐火纤维薄层(通常厚35~80mm)224预制模块个预制的块状单元,可作为炉衬块铺设在炉子结构的内面2.25复合预制模块由多层不同材料组成的预制模块2.26折毯预制模块由整条耐火纤维毯折迭而成,纤维毯主平面方向垂直于炉衬平面2.27搭接接缝在相邻两块耐火纤维毯相接处,一块毯与另一块相重迭的接缝2.28搭迭接缝双层耐火纤维毯铺设时采用的一种方法,使每层宽度的一半与相邻的一半宽度重迭2.29终端温度在炉衬内接近热面处金属件的最高温度。2.30预制炉墙板由耐火纤维制品等材料及外壳结构组成的面积较大的预制件(每块可达数平方米),用于拼装成炉墙、炉顶或炉门。使用时不再设外壳。JB/T7629-19943耐火纤维炉衬设计要则3.1设计依据设计时应理解并认真达到各项设计依据,而且以设计依据为基准3.1.1炉衬设计应以下述各项为依据达到要求的热工设计指标,包括商定的热阻、热容量或两者都要b.确保护衬的每个组成部分(包括金属件和陶瓷件)都处于合适的工作温度,使炉衬整体能达到预期的寿命;c.确保炉衬的机械结构也适应预期的负荷和寿命;d.注意到耐火纤维炉衬所有的重大结构特点并且考虑到炉衬安装者能采用自身的经验和对施工技术进行改进等在设计工作开始前,应完全了解设计要求,并与安装者取得一致意见f.设计要求应以用户和设计人员认真考虑的运行条件为依据。3.1.2设计可按照下列两种标准之一进行;标准设计高可靠设计在不把使用寿命长和不需要维修作为基本条件的场合,应该采用标准设计。例如,问歇运行,允许在合理的时间间隔内进行维修的炉子。高可靠设计用于要求连续、可靠地运行,并且以使用寿命长为设计的基本要求的场合。按该标准设计的炉子具有较长的预期寿命,即在商定的运行条件下,能连续工作5~10年或更长时期,无需进行重大维修即使在不受预期寿命约束的情况下,在确定对炉衬寿命有影响的诸因素特别在选择材料的设计温度极限时,设计者应与用户协商并取得一致意见。3.2炉衬系统3.2.I现场敷设炉料3.2.L.1层铺炉衬先在炉壳钢板上按规定的间距装上耐热钢锚固钉,然后将耐火纤维毯推向炉壳,使其被锚固氏刺穿而固定在炉壳上。根据需要,可选用不同质量等级和容重的耐火纤维毯。层铺炉衬可以在炉衬的低温侧采用保温板或纤维质保温材料做背衬隔热层。3.2.1.2迭砌锚固炉衬先把耐火纤维毯(毡)按规定的尺寸切成条状,然后将纤维条沿炉壳迭砌至一定高度并用错固件把其固定在炉壳上。锚固件通常由支撑板及销钉构成。销钉分活动销钉及固定销钉两组。固定销钉预先焊在支撑板的上表面上,活动销钉则俟纤维条砌至与支撑板接触时,通过支撑板上的孔刺入耐火纤维条中。3.2.1.3迭砌粘姑炉衬迭砌时纤维条的外侧是用粘结剂(例如水玻璃泥浆)粘贴在炉亮上,不需要金属锚固件。炉壳可用钢板网制成,也可用钢板炉壳内表面焊上一层钢板网制成。钢板网的钢板厚度宜为1~1.5mm。钢板网用于提高粘贴牢度。3.2.1.4带隔热背衬的耐火纤维板炉衬这种炉衬类似于层铺炉衬(见3.2.1.1),但其热面层用的是耐火纤维板。根据需要可选用不同质量等级的真空成形耐火纤维板。如选用合适的耐火纤维板和锚固件,这种炉衬的工作温度可高达1400C或更高3.2.1.5用耐热合金网保护的耐火纤维炉衬采用耐热合金薄板或网保护耐火纤维毯或毡,以提高炉衬的耐风蚀和耐磨性能(见36.2.2)JB/T7629-19943.2.1.6表面镶贴炉衬耐火纤维炉衬可以用粘结剂也可以用金属(或陶瓷)锚固件镶贴在耐火材料表面上。为提高其可靠性可既用粘结剂又用锚固件。表面镶贴炉衬不属高可靠性结构。3.22预制模块炉衬3.2.2.1概述由于预制模块具有较好的抗高速气流和粒子的冲刷和抗机械损伤的性能,因此,它的使用拓宽了耐火纤维在炉衬方面的应用范围。特别是真空成形制品,它具有坚固的耐火纤维外壳,在其保护下,内部的耐火纤维隔热层及背衬隔热层都不与高温炉气接触。真空成形耐火纤维制品具有较好的抗机械磨损性能。真空成形制品以及耐火纤维毯(毡)迭砌炉衬都比层铺毯炉衬较耐高速气流冲刷,但是迭砌炉衬的热导率要比层铺炉衬大。3.2.2.2真空成形预制模块用于真空成形制品的耐火纤维强度很低,但制成的制品却形状稳定并且具有一定强度。真空成形制品还具有一定耐气流和粒子冲刷性能以及耐机械磨损性能。在安装和维修炉衬时,真空成形预制模块搬运方便并且不易损坏预制模块通常为中空的箱形,其内部填充不同等级的层铺毯或其他隔热材料。不推荐在现场填充。现场安装的应是在厂里完全制造好的产品。其所用锚固件(见3.3)通常是用耐热合金板材制成3.2.2.3迭毯预制模块这种预制模块的常用尺寸约为300mm×300mm,底板为薄钢板或钢板网。预制模块的中央有一个带螺母的螺柱埋在耐火纤维内并与底板相连。安装预制模块时,利用特殊的焊枪从预制模块正面中央将枪头插入纤维,可以很快地将螺柱焊在钢板炉壳上并自动拧紧螺母。当底板为钢板时,此钢板有时也可以作为炉子结构的一部分。迭毯与底板的连接可以用金属锚固件也可以用粘结剂。单靠粘结剂连接的预制模块·不应该用于高可靠性炉衬。安装迭毯预制模块时,通常使相邻预制模块的毯平面呈90交措排列并且相互挤紧,以补偿耐火纤维受热时的收缩。3.2.2.4折毯预制模块这种预制模块的构造与上述迭毯预制模块很相似,仅是采用了整条折迭的耐火纤维毯代替多片相迭的毯。3.3锚固装置3.3.1概述金属(耐热合金)锚固件通常是成套供应的。一套典型的{固件包括以下内容:锚固钉一件b.大直径(约40mm)固定用垫圈一件;C.低碳钢快速夹一件,安装炉衬特别在安装炉顶时,用来支撑中间层d.螺母一件或多件,用于带螺纹的锚固钉;e.用于焊接锚固钉用的瓷套筒一件,供焊接时容纳金属熔池用,焊好后将其打碎去除3.3.2转卡垫圈锚固件该锚固件包括一个矩形截面的(通常6mm×3mm)耐热钢锚固钉,它适用于焊枪焊接。从锚固钉的端开始,每隔10mm两侧有锯齿形缺口。缺口的最深处,锚固钉的截面为3mm×3mm。有齿部分长约70mm,其余部分可以有齿也可以无齿(见图1)与此配合使用的转卡垫圈中央有一个长方形孔。套上锚固钉后,可在缺口最深处转过90而被齿卡住JB/T7629-1994快速固垫阖f仝功6×3截面尺寸紧环陶瓷衬图1转卡垫圈锚固件3.3.3陶瓷锁紧杯锚固件当工作温度超过金属锚固钉的推荐使用温度(见表1)或炉内气氛可能加速金属腐蚀时,可在炉衬的热面采用陶瓷锁緊环(简称陶瓷杯)来固定炉衬。由于陶瓷杯具有一定长度,可使锚固钉末端避开高温炉气而位于较低温度处。陶瓷杯也与转卡垫圈一样,套入带齿的锚固钉后转过90°而锁牢表1典型金属锚固件或支承件极限工作温度作钢或合金牌号≤3mm薄截面≥6mm厚截面碳钢450镍铬合金Cr18N8类耐热钢Cr25N20类耐热钢Cr20Ni32(即800合金)1000Cr23N60(即英可耐601)110012003.3.4带螺纹锚固件这种锚固件(见图2)包括一只一端带螺纹的耐热合金钢螺柱以及螺母和垫圈,其螺柱为圆截面,直径约5mm,适用于焊枪焊接。螺纹部分尺寸(t)应该为螺柱长度(A)不超过100mm时,螺纹长度为25mm;螺柱长度(A)超过100mm时,螺纹长度为40mm3.3.5双头螺柱锚固件与3.3.4很相似,但它的螺柱两端有螺纹,并带有三个螺母(其中一个为止退用),因而它能够拧紧在炉壳钢板上。336金属构件的工作温度不同材料的金属构件末端的最高工作温度不得超过表1所列的极限。厚截面金属构件的温度比邻近的隔热材料低,这是因为热量较易传向炉壳而散失于大气。其温度有可能比按耐火材料内温度梯度计算而得的低200℃之多。但是这个温降的大小取决于金属构件与其周围耐火材料的传热热阻以及金属构件传至外部大气的热阻。所以这个温降值的选用,主要取决于经验。对于通常在耐火纤维中采用的薄截面的金属构件,通过该金属构件的热流不大。因此,由“热短路”效应所JB7629-1994引起的温降也不大。螺柱A<100,t=25>100,t=40六角螺母可使5mm螺柱通过陶瓷套快速固定垫圈图2带螺纹锚固件3.4热稳定态传热设计3.4.I概述3.4.1.1妒衬的热工设计应使其在热稳定态下运行时至少满足对热面温度和热损失的要求。3.4.1.2热工设计不应该只依据外表面温度,如只按照外表温度这一点来进行不同设计的比较,会产生相当大的误差。因为,外壳温度取决于设计时假定的外壳对周围大气的散热条件。所设条件不同,外壳温度亦异。当设备的热损失是主要考虑条件时,炉衬的热工设计应以用户与设计者双方同意的设备外表面平均单位面积热损失为依据。3.4.1.3当设计要求达到一定的外壳温度时,设计者必须提供计算的热损失值。除非另有约定,应该采用表2给出的外表传热系数。这些数值是按环境温度20℃、静止空气及外表黑度0.8而定的表2不同冷面温度下的传热系数和热损失冷面温度传热系数热损失W/m29.9935018.6711.0211.3011.6411.9212.2185512.8313.06111013.34120011513.631290JB/T7629-1994续表2冷面温度传热系数热损失/(m2·k)w/m14.4813514.8215.l15.315.6715.96215016016.24227016.52240017016.817517.1526602920306020018.633503.4.14设计者应提出炉衬用的耐火纤维制品的容重、传热方向及设计炉衬时采用的各炉衬组成部分的热导率,与此热导率相应的温度也应提供,还应考虑到热导率随温度不同而变化以及因测试方法不同的差异。3.4.2设计计算时如何正确使用耐火纤维的热导率值由于耐火纤维的热导率随温度呈非线性而剧烈变化,若采用常规的平板传热计算公式及大多数出版物所提供的平均温度下的热导率值来计算炉衬就会产生误差。虽然误差常常不算太大·但有时会成为主要的问题。如果设计时不采用平均温度下的热导率而采用实际温度下的热导率并用指数表达式[见附录(A1)式]来表达,然后根据此式计算炉衬的热损失和炉衬内的温度分布曲线,就可以避免以上误差。对于高可靠性的设计应该遵照这种方法计算。耐火纤维热导率特性及炉村稳定状态传热计算实例见附录A3.4.3炉衬材料特性的影响3.4.3.Ⅰ概述纤维材料的热导率,不仅受温度的影响,还受其它因素如容重、传热方向、气氛的成分及压强等因素的影响3.4.3.2容重在通常提供的产品容重范围内,热导率常随容重的增大而减小,特别是高温时的热导率变化更为显著。当要求减薄炉衬厚度时,应选用最佳的容重以得到较小的热导率,使炉衬在满足隔热要求的前提下具有最薄的厚度。3.4.3.3传热方向迭砌纤维炉衬,由于热流方向平行于纤维毯的主平面方向,其热导率一般高于热流方向垂直于纤维毯主平面时的值。3.4.3.4气氛氢和氦具有较高的热导率,当气氛中存在这两种气体时,必须修正耐火纤维的热导率。这种影响可以大致估计为:在纤维于空气中的热导率值上增加在相同温度和压力下,相应气氛的热导率与空气热导率之差。JBT7629-1994在很高压力下,气体很容易在高透气性的材料内循环,材料的隔热效果会大为降低。在真空中应用时,纤维制品的热导率可近似估计如下:在空气中工作温度下的热导率值扣除同一温度下空气的热导率3.4.4用于热稳定态传热的材料3.4.4.I必须分清下述两个温度概念:.给定的工作条件和预期寿命下,材料的最高容许使用温度;b.额定温度或分类温度产品样本上一般只提供b规定的温度。按a规定的最高容许工作温度,对于许多材料而言,包括陶瓷材料和金属材料,有可能比b规定值降低200C之多。除非另有规定,高可靠性的设计应遵照以下规定:最高容许工作温度应以b规定值为依据,再扣除合适的降低值。b值必须符合下列规定中之一条:(1)制造厂提出的最高连续使用温度。(2)通常认可的额定温度或分类温度。(3)加热4~24h后线收缩率不大于4%的温度,并应注明测试时的加热时间。3.4.42当耐火纤维用作热面材料暴露于清洁的炉气中,且毯的主平面平行于热面时,其使用温度应低于按b规定值扣除200C后的温度。对于高可靠性设计,毯的容重取128kg/m3;对于标准设计,容重不低于96kg/m3(见3.4.4.5)3.443若耐火纤维毯用作背衬或者用于34.42所述条件,但纤维毯主平面垂直于热面(迭砌炉衬),其使用温度不应高于按b规定值扣除100℃后的温度。用作填充非纤维酎火材料之间的胀缝或用于填充耐火纤维预制模块间的间隙的耐火纤维条的使用温度也与前者一样。通常采用的容重为64kg/m及96kg/m3,但是,在使用时应压缩到正常厚度的一半。如用耐火纤维绳填胀缝,应选用类似的品种和容重,绳的公称直径应该为胀缝宽度的2倍。3.4.44.矿棉、硅酸钙或类似材料制成的隔热板,当用于层铺毯后作背衬或制作预制块时、其使用温度不应高于按b规定值扣除100℃后的温度3.445当预期寿命低于5年,经协商同意,允许使用比3.4.4.2,3.4.4.3及3.4.4,4各条规定值较小的温度扣除值。其容许使用温度通常应参照在类似条件下已运行设备的使用经验来决定,但温度扣除值不应低于高可靠设计所需的一半3.4.4.6当炉内气氛不是清洁的及氧化性的,容许使用温度有可能须进一步降低。3.5问歇式传热设计3.5.I概述影响间歇式炉子炉衬设计的诸因素很复杂,本标准并不提供通用的设计法则,仅提出原则指导及对些重要参数的分析。对于不经常使用的炉子,设计时采用的炉衬热损失值应高于按热稳定状态时的计算值。35.2炉衬材料特性的影响3.52.1单位面积热阻热稳定状态时的热损失是由炉衬单位面积热阻决定的。在间歇使用时,单位面积热容也可能成为决定因素352.2单位面积热容热面层的单位面积热容对积蓄热的影响要比背衬层的大得多。间歇运行的炉子,其炉衬积蓄热比连续使用时低。3.5.23热情性系数这是一个包含单位面积热阻与单位面积热容的综合参数。当炉衬内表面温度按一定速度升温降温时所需的热流密度基本上与炉衬材料的热惰性系数成正比JB/T7629-199435.24热扩散率(导温系数)对于轻质隔热材料,这一参数随温度升高而迅速增大,这就使定量计算非常困难。通常,纤维炉衬达到稳定比重质材料更迅速。当估算间歇式加热的炉衬热损失时,如只考虑热导率可能会导致错误。3.5.2.5炉衬厚度炉衬厚度连同热导率决定炉衬的单位面积热阻。间歇运行时,最佳炉衬厚度可能比连续运行时小,特别是炉衬采用容重较大的材料时3.5.2.6加热或冷却速率极限热面炉衬材料要承受温度的迅速变化。为了避免热面砖衬因急冷急热而剥落或开裂,有时需要限制炉衬加热和冷却的速率。采用纤维炉衬则无此问题。但是在耐火纤维炉衬结构中往往包括一些常规的耐火材料。此时就有可能要限制炉衬的升降温速率。3.5.2.7保温时间耐火纤维炉衬(包括镶贴炉衬)的炉子不但升温快而且炉内温度分布比砖砌炉子均匀,这就有可能缩短保温时间,特别是在只要求保证工件整体达到给定温度的场合。3.528炉料炉内的炉料可能限制加热和冷却的速率。这是由于受炉料本身的单位面积热容、热传递能力以及其他物理性能的限制3.5.2.9间歇式使用的材料间歇式运行时,炉衬层间温度通常比热稳定状态低得多,特别是当重质耐火砖前面镶贴了低热惰性材料作热面层时。然而,材料许用的最高使用温度仍应按照热稳定状态一样估算,因为有时炉衬也可能达到热稳定状态3.6风蚀、磨损及腐蚀的防护3.6.1风蚀(气体冲刷侵蚀)3.6.1.1概述未经处理的酎火纤维毯和毡可连续承受清洁气流流速高达15m/s的冲刷,此流速是按炉子实际工作温度计算的。当流速接近这一数值时,应采用容重为128kg/m3的材料作热面层,气流流速高于此值时毯就趋于分层,纤维就可能从毯(毡)上不断砍掉,这就是风蚀。能够耐受高气流速度的结构见3.6.1.2~3.6.1.43.6.1.2采用混毡湿毡是在耐火纤维中加入液态无机结合剂而成。其厚度为6~10mm,必须在湿态下应用,覆盖在耐火纤维炉衬的外露表面上。干燥后成为一种轻质而有强度的半硬性材料。这种材料可以切割、锯或加工成需要的形状。干燥后的湿毡可以承受流速高达35m/s的干净气流冲刷,(按炉子工作温度计算)。湿毡的干燥方法可以采用自然千燥,但此时有可能发生结合剂向表面富集出现结合剂分布不匀的现象。最好是在60℃至80℃温度下烘干6.3.1.3应用表面硬化剂将硅溶胶喷在耐火纤维毯或毡的表面上,干燥后在表面形成一层硬壳。按炉子工作温度计算,可以承受流速高达25m/s的千净气流冲刷。应用表面硬化剂并不能密封表面,表面仍是多孔性的。表面硬化剂喷后应按36.1.2所述方法干燥如果在干燥过程中发生硅溶胶向表面迁移富集现象,就可能引起表面起皮剥落。应用表面硬化剂的效果不是十分可靠的,特别是当渗透深度仅几毫米时,对于高可靠性场合不宜应用3.6.14采用迭砌炉衬在这种炉衬(详见第4章)结构中,暴露于炉衬表面的纤维大致与气流方向垂直,不易被吹散,因而可以承受的气流冲刷速度要比层铺毯高得多。现已有成功地应用于60m/s的例子,气流速度是按炉子工JB/T7629-1994作温度计算的并且是不含颗粒的干净气流。3.6.2机被磨损3.6.2.1概述当炉衬在有强烈振动或气流中夹带固体颗粒的恶劣条件下工作时,有可能需要用耐热合金保护耐火纤维。可以在耐火纤维面上覆盖适当孔眼大小的耐热合金网来保护;这种网是用耐热合金丝编织或焊接而成。也可以用带孔的耐热合金板材或用这种板材加工成的钢板网来保护。在极端情况下也可以用耐热合金薄板完全覆盖。此时,应特别注意避免热变形。因而要限制单张板的尺寸,例如,不大于1m2,要在支承和固定处留出足够的膨胀余地并使相邻薄板边缘处有足够的重迭。使用钢板网时应注意网丝的倾斜方向,使其能导向气流离开炉衬。应该按照预先估计的最高工作温度来选择耐热合金。一般常用奥氏体不锈钢或镍基合金(见3.6.2.2用耐热合金丝网保护这是一种在高温环境下既保持表面柔软又具有耐磨损性能的保护措施。例如,为了保护炉门密封面以及保护炉衬的可拆卸部分在反复拆装时不损坏,可以在耐火纤维暴露面上包一层由耐热合金丝针织成的或编织成的网。针织网是由单丝用针织机织成,编织网则指由经丝及纬丝编织成的网。可用耐热合金丝网覆盖保护的耐火纤维制品的品种有耐火纤维毯(毡)、耐火纤维毯(毡)条和耐火纤维绳。这些都应具有合适的容量,例如,128kg/m3。所用的覆盖物(网)应在工作条件下具有合适的耐高温性能及耐磨损性能,这层覆盖物可以完整地把纤维制品全包起来,也可以仅仅作为表面保护层并用耐热合金锚固钉固定。金属丝针织网性质柔软,很容易顺应外力的作用而变形,适用于覆盖形状复杂的表面。可供选用的耐热合金丝针织网的品种规格很多,包括不同合金品种和网孔尺寸。典型的保护用细网的网丝直径为0.15mm,网孔尺寸为2~3mm;粗网的丝直径为0.25mm,网孔尺寸为5~12mm。合适的合金品种见表1,但是这些细金属丝针织网的最高工作温度宜比表1薄截面栏所列的极限工作温度低100℃。细金属丝编织成的网可用于覆盖大面积的平表面,但是要保持其平整是困难的,因为温度升高时,热膨胀所产生的位移必然会使网变形。3.6.3高硫燃料产生的腐蚀使用高硫燃料时,燃烧产物中的二氧化硫及水份形成了酸。当表面温度低于露点时,酸将凝结在材料表面上,产生严重的腐蚀。腐蚀的严重程度,随燃料含硫量的增加而增加,特别是当气氛内过剩氧量增加时,硫酸的量也增加。露点温度和酸的浓度也随这些条件改变而变化。其中最重要的影响腐蚀的因素是金属表面温度,当其低于酸的露点时,将产生腐蚀,在露点以下40℃左右,腐蚀最为严重。典型的露点范围为120~140C,凝结的硫酸浓度范围为50%~80%(容积比)耐火纤维本身有良好的耐腐蚀性能,但是无论用什么样的耐火纤维做炉衬,要避免炉子钢板外壳腐蚀是困难的。特别是当环境温度有大的变化或者炉子作间歇运行时,炉壳钢板的温度就会有大的变化,有时就低于露点温度.在连续运行的情况下,可把炉壳温度设计得高于露点,但这样有可能产生太高的热损失。363.1防腐蚀涂料不少防腐蚀涂料都是以高温沥青为主要原料。高温与强硫酸相结合具有很强的破坏力。在这种恶劣条件下,涂料的防腐能力和寿命都可能比一些资料推荐的低。故考虑某种涂料是否合适时必须严格审核涂料的使用实例以及充分的实验数据。使用防腐涂层时,钢板表面应先作妥善处理并应仔细涂抹。必须认识到腐蚀是不可能完全防止的。故在决定炉壳钢板厚度时应适当考虑腐蚀余量。3.6.3.2阻挡层炉衬内用一层铝箔或不锈钢箔作阻挡层,阻止酸蒸汽的扩散,就可减少炉壳钢板的腐蚀。这种阻挡层纯粹是机械的,其有效性取决于气密程度。在锚固钉周围要做到气密是困难的,金属箔的安装必须特JB/T7629-1994别当心。铝箔价格较便宜,使用也较方便,但应该使它本身的温度既不低于露点,也不高于熔点;铝液可能使奥氏体耐热钢元件脆化。当设计的炉衬中采用了铝箔阻挡层时,应按环境温度的上下限以及运行温度的上下限来核算铝箔的工作温度3.6.33一种避免锚固钉腐蚀的措施低碳钢炉壳与奥氏体钢锚固钉焊接处对腐蚀特别敏感。由于炉衬是靠这些焊接点支承的,所以要特别注意其腐蚀。在炉衬材料中都含有微量的氯离子,它就可能在奥氏体钢锚固钉上产生应力腐蚀裂纹。这些腐蚀危险在以下条件下将减少:当热量沿错固钉传向炉壳钢板时,焊接点的温度会因此而局部提高.有可能超过露点。应该考虑在与炉壳钢板接触处先焊上一段短的低碳钢钉子并将合金钢锚固钉焊接在它上而,使不同金属的连接点位置移到炉衬内的高温处,该处就不会产生凝结腐蚀4炉衬的结构设计4.1现场敷设炉衬炉衬安装时需要考虑的不少问题应视为设计的内容,因为这些问题将影响整个炉衬的使用效果。在安装炉衬时常会发现某些不重要的细节需要临时改进,但设计者应该尽量减少这种情况的发生。特别是对于高可靠设计炉衬,更应考虑得周到。设计炉衬时,设计内容必须包括下列结构细节:如连接处、炉顶与炉墙连接处,转角、烧嘴和炉口的开口及周围的结构细节。本标准的目的并不在限制某些个别的、具有特色的结构方案,而是为了推荐一种实用的最低的标准,用来评估不同的选择方案。4.I.1层铺炉衬为了降低成本,设计者应减少层铺炉衬中耐火纤维毯或毡的层数,但应保护炉衬的热工性能和寿命能满足设计要求。采用矿棉作为背衬材料常常是最便宜的选择。但是矿棉不耐高温.故有可能会因表面层耐火纤维失落,引起矿棉层超温致炉衬毁坏,产生事故。这种情况在炉顶较易发生。为了更安全起见,可将炉顶的炉衬(包括背衬层)全部都用耐火纤维。当采用矿棉与耐火纤维组合的层铺炉衬时,耐火纤维毯(或毡)不应少于两层。两层的接缝必须相互错开,以免高温炉气通过接缝而使矿棉层过热在某些安装条件下,成卷的耐火纤维毯可以很方便地在垂直方向铺展。如果这种施工方法使搭脚手架有困难,则宜改为水平方向展铺应该根据炉内气流方向来确定重迭接缝和搭迭接缝的朝向(见图3)。使迭缝顺向气流方向。75225225225225225炉壳钢板气流方向热面图3搭接接缝锚固钉布置图(炉顶)11JB/T7629-1994注:典型的锚固钉密度为21个/m2某些易受机械损伤的地方如检修门和管子及娆嘴开孔处,应该考虑是否需局部采用重质耐火材料耐火纤维对于高速气流的冲刷、气流中夹带粒子的磨蚀和机械或物理原因损害的耐受力很差。因此要根据情况的严重程度选用适当的保护措施。可采用从表面硬化剂(见2.19)直至用耐热合金网将毯的热面包起来(见3.6.2.2)等等。任何处理方法都应在炉子设计中考虑到,而不应留给安装者现场决定。热面层在设计时应该有适当措施来对付运行期间耐火纤维毯的收缩(见6.2.1.3.5)4.1.1.1锚固装置目前常用的锚固装置有两类;一类是采用全金属错固钉;另一类则在金属锚固钉的热端接上一段陶瓷元件,陶瓷件暴露在炉内而金属件则处于温度较低处。陶瓷元件常常是空心的,金属锚固钉由孔中穿过。为了保护金属锚固钉的热端不使接触高温炉气,装好后用耐火纤维胶泥封闭此孔。选择锚固装时应考虑到工作温度以及遭受机械损伤的可能性。应该优先选用具有可靠嵌锁的锚固装置,以其将锚固不良及工作时的脱落降到最小程度。当采用陶瓷锁紧杯锚固件安装炉衬时,为了便于施工,可先按适当间隔用转卡垫圈暂时固定,装上大部分陶瓷锁紧杯后,再将那些转卡垫圈换上陶瓷锁紧杯如果锚固钉较短,不能用以支撑表面的一层或二层耐火纤维毯时,应该安装临时性支承,可以采用不同的方法,包括用销钉插入毯层内固定。销钉的密度,对侧墙以10个/m2为度,对炉顶则要更多一些锚固钉的中心距离因地而异,炉顶或拱顶上的锚固钉密度应为炉墙的1.5倍,故节距较小。在炉门周围、烧嘴附近及炉衬转角相接处,锚固钉应排列得较密。锚固钉密度还随耐火纤维毯的宽度而不同对于高可靠性设计,必须特别注意锚固钉的布置与密度,还应考虑是否需在沿毯搭接接缝或其他地方减少锚固钉的节距。4.1.1.2热面层接缝相邻毯间接缝的典型构造见图3、图4、和图5。这些构造能阻止炉内气体沿着接缝流向背衬材料、锚固件及外壳。在安装接缝时必须注意使锚固钉与毯的边缘之间保持规定的距离。75225225150225225175225225150225十++++十B炉壳钢板炉壳钢板热面热面(a)炉顶(b)侧墙图4对接接缝锚固件布置图注:典型的锚固钉密度:炉顶为23↑/m2,侧墙为11个/m2JBT7629-199475300300300300YY-Y炉壳钢板热面图5搭迭接缝锚固钉布置图(炉墙或炉顶)注:典型的锚固钉密度为15个/m2当采用重迭接缝时应使重迭的朝向与炉内气流同一方向。重迭接缝以搭迭接缝最佳(见图5)。搭迭的每层毯厚度不小于20mm。搭迭结构用的锚固件可用陶瓷锁紧杯锚固件、转卡垫圈锚固件也可用螺柱螺母和垫圈对接接缝只用于炉温不超过950℃的情况,但是即使在更低温范围内,仍以重迭接缝为佳。要求高可靠性的设计热面层不得采用对接接缝。4.1.1.3炉衬转角的连接图6及图7表示层铺炉衬内转角处的两种典型的密封连接方法。适用于各种方向,但若用于垂直方向铺毯则接缝更为紧密。其中以图6较好,因为图6是由热面层的毯自身弯曲形成的连续的平整的转角并且还能承受两相邻炉壁发生少许相对位移而不致损坏转角的密封。图7表示另一种密封方法,用切成条状的耐火纤维毯覆盖在转角接缝上。不论哪一种方法,在转角处炉衬的各层背衬层隔热层都要交错放置,以减少炉气沿缝渗漏的可能性外转角结构(图8)与前面已叙述的内转角连接相似,只是热面层及第一层背衬层都要绕过转角铺设要注意在转角处非但不宜紧张而是需要保留小量松驰以备毯受热收缩之需按图8所示安装层铺炉衬时,为了将锚固钉穿入耐火纤维毯,不可避免地需要拉长毯并将锚固钉暂时弯曲.特别当炉衬较厚因而锚固钉较长时,在铺设靠近炉壳的那几层时更非这样做不可。尽管如此,该系统仍属成熟可靠的方案,只要小心安装就能得到满意的效果。为了简化安装,可以如图8(b)所示将靠近炉壳的几层耐火纤维毯在转角处相对接,但必须有少于两层的毯包住转角并用锚固钉固定好。还应特别注意参照4.1.1及4,1.1.2所述。然而,在要求高可靠时或者对诸如承受高速气流能力有疑问时,应考虑在外转角处用耐火纤维预制模块。图6层铺炉衬典型内转角详图图7层铺炉衬典型另一种内转角详图JB7629-1994接缝气流上游锚固件气流方向6(合金丝网见3.6.2.2)(a)典型结构(b)典型结构二图8层铺炉衬外转角结构注:(a)图中按1至7顺序安装。气流上游的铺固件是双排的,排距50mm,钉距150mm交错排列4.1.1.4炉门密封绝大多数炉门的密封面经过一段时间(取决于温度和使用率)工作后,都需要保养。因此密封面应设计得便于维修和更换,并且要使得在维修和更换时无需损坏炉门及门框上的耐火纤维炉衬。图9至图1列举了合适的设计。在所有场合,都应有可调节的定位装置来限制炉门闭合时的压紧行程。使炉门闭合时,密封面上的耐火纤维只会受到适度的压缩,使炉门有良好的密封性,而不会受到过分的压缩而损坏。为了避免垂直升降炉门的密封面因摩擦而损坏,炉门的动作应由垂直运动和水平运动组成。开门时,先作水平运动使炉门脱离接触面然后上升.关门时,先将炉门下降至终点再由水平运行将门压紧(见图13)为了便于维修,密封件宜采用螺柱及螺母来固定,螺母应设在远离高温处,即设在炉壳外面(见图9)。另一种便于维修的方法是用矩形断面带齿锚固钉及转卡垫圈将耐火纤维毯固定在炉门密封面上,钉子则布置在密封面旁。对升降式炉门,在下降时炉门下部边缘的耐火纤维密封面与台车面上的重质耐火材料相密合,也需设限位装置来限制炉门的行程,以防止炉门下部密封面耐火纤维过度压缩而损坏。任何背衬层都必须比密合面缩进约100mm,此处局部整层都应是耐火纤维的,而且应比炉门壳体底端(或定位角钢)还要向下延伸40mm(供压缩用),以获得良好的密封性。在炉门垂直边缘密封面的纤维表面上,最好采用耐热合金丝针织成或编制的网覆盖保护,但这不是在任何情况下都必须的,若能使炉门闭合最后阶段的运动方向与门框密封面垂直,就不需要这样做炉门的运动轨迹是一个值得仔细研究的重大问题。必需避免在闭合时相配合的二纤维质密封面间有相互摩擦或滑动,也不允许纤维质密封面与相配合的刚性的耐火材料制的或金属的门框密封面间有相互摩擦或滑动。见图13。由于迭毯结构比平铺的牢靠,故层铺炉门四周可以局部采用迭毯结构做密封面。此密封面应比中央部分略高一些,高出层铺用的锚固钉端部少许(见图14)。当炉门操作粗放或要求炉门具有便于更换的密封面时,炉门四周的迭毯密封层可由穿过炉门壳外侧钢板与耐热钢螺栓及耐热钢夹板来固定(图14)。将迭毯层夹在炉门壳外侧钢板与耐热钢夹板之间。装好迭毯层后,先将螺栓收紧,使迭毯层适度压缩,待铺好炉门中央的层铺炉衬后,再稍稍放松螺栓,使迭毯层回弹与层铺毯紧密相接触用耐火纤维制成的密封面为柔性密封面,用金属或重质耐火材料制成的密封面为刚性密封面。在炉口周围采用刚性密封面,炉门上采用柔性密封面并在炉门闭合后用液压、气动或其它机械方式将两者压紧,可以获得气密性良好并且经久耐用的密封(见图14),最适用于大型或炉内正压的炉子,在这种结构中带孔的耐火砖应选用耐急冷急热的材料制,JB/T7629-1994炉墙衬50×305×305炉墙衬预制模块门衬门衬耐火纤维预制模块粘贴在耐纤维板上双头螺柱,板的门边缘处毯25mm厚耐火纤维板两侧及门壳外各门外壳在此处弯过来有螺母和垫圈门外壳图9炉门密封(用粘贴在耐火纤维图10炉门密封(通过凹型炉门的剖面图)板上的迭毯预制块做成可换的密封块)炉墙衬,耐火纤维毯层铺预制模块的凹槽由耐火纤维毯压紧成的迭毯预制模块150×305×305用带螺纹杆、螺母带槽的迭毯预及垫圈装在托盘上制模块迭毯预制块装在钢板网制的托盘上,用螺栓固定在炉门壳上图11炉门密封(用带联接槽的预制摸块做成可更换的密封块)炉墙衬直接用耐火纤维炉衬密封门衬门外壳图12炉门密封(炉门与炉墙及炉门与炉顶间JB7629-19942炉体炉门导向滑世炉门运动轨迹图14柔性密封与钢性密封面图13炉子侧视图表示一种较好的1—承受推力的角钢2—带孔耐火砖炉门运动轨迹3——耐热钢螺栓迭毯层5——炉门壳外侧钢板6——耐热钢夹板带螺孔4.L1.1.5烧嘴当炉衬及烧嘴砖都是用重质耐火材料时,烧嘴砖通常搁在炉衬砖上。但采用耐火纤维炉衬时,烧嘴砖应单独支承,可支承在炉子结构上或由烧嘴板(或烧嘴砖盒)来支承。典型布置见图15至图17。当采用真空成形的耐火纤维烧嘴砖时,尽管烧嘴砖很轻并具有与炉衬相似的传热性能而且不会因急冷急热而发生剥落,烧嘴砖仍需要单独的支承。在设计耐火纤维烧嘴砖的支承结构时,应采取合适的固定方法和密封措施。典型例子见图18及图19。在砖砌炉衬上用耐火纤维烧嘴砖时,烧嘴砖上方的砖应另有支承,以免耐火纤维烧嘴砖受压损坏.如使用重质耐火材料的娆嘴砖时,烧娆嘴砖会将热传导至纤维炉衬,故当炉衬中用矿棉作为背衬时,在烧嘴砖附近,矿棉层应缩进100mm,改用耐火纤维或毡填充此空隙,见图20当将重质耐火材料炉衬改用等热阻耐火纤维炉衬时,后者通常较薄,这就会使烧嘴砖凸出炉衬。暴露的炉嘴砖表面会因温度急变等原因而损坏,故凸出的尺寸不宜太大。如凸出超过20mm时,炉衬结构应仿照图21所示方法局部修改。焊于炉壳的耐热耐热合金钢板合金钢板此处用耐火纤维毯、毡、或纸包裹或填塞螺钉布置图15耐热合金钢箱支承JB7629-1994用散棉或毡余料填充角钢框架耐火纤维将纤维向烧粘结剂嘴砖塞紧炉墙(a)典型布置(b)另一方案图16角钢框架图17烧嘴砖安装结构耐火纤维炉壳钢板炉衬焊在炉壳钢板上的锚固螺钉用氧化铝纤维及高温粘结剂保护图18用螺栓固定的真空成形烧嘴砖组件类耐火纤维预制模块炉衬支承烧嘴砖用的金属锚固件酎火纤维毯图19典型的耐火纤维烧嘴砖在耐火纤维炉衬上的支承注:烧嘴砖正视图,表示烧嘴砖的左右各有2个金属锚固件支承烧嘴砖。JB7629-1994背料材料棉板填人耐火纤维毯另料耐火纤维毡或毯使热面与烧距砖齐平热面毯烧嘴砖的耐火烧嘴砖烧嘴中心线耐火纤维毯矿棉板图20重质烧嘴砖周围的炉衬安排图21当A一B20mm时烧嘴砖附近的炉衬结构注:图20中应使周围耐火纤维炉衬不承受重质烧嘴砖的荷重4.I.1.6穿过炉衬的管子管子穿过现场敷设炉衬时应注意之处与管子穿过预制模块炉衬相似,参见4.2.114.1.2迭砌锚固炉衬迭砌锚固炉衬与层铺炉衬相比具有四个优点:强度较好b.较管气流冲刷;c.受热后变形较小因而较耐高温。相同材料时工作温度可比层铺炉衬高100℃。d.可以少用或不用耐热钢。当炉温较高时,仅销钉要用一些低级的耐热钢;当炉温较低(例如不高于950℃)并且炉衬不特别薄时(例如大于0.14m)可使销钉的工作温度小于或等于450℃,就不需要耐热钢。但是与层铺炉衬相比,在同热阻的条件下,迭砌锚固炉衬所用的耐火纤维量较多,可达前者的1.4~2倍,甚至更多。这是因为耐火纤维毯侧面方向传热之热导率较平面方向要大30%左右,并且迭砌锚固炉衬一般不使用背衬保温材料。迭砌锚固炉衬的结枃是在炉壳钢板上按规定的间距先焊上支撑板,支撑板一般是水平方向布置·在支撑板的上表面有预先焊上的成列的固定销钉,销钉中心距为250~300mm,在支撑板上固定销钉之间预先钻好成列的小孔,供插入活动销钉之用。合适的支撑板间距是:炉顶200~250mm;侧墙300~400mm耐火纤维毯(毡)预先按设计要求的尺寸切割成整齐的条状。为了减少接缝,可用较长的耐火纤维毯条(例如0.6~1.2m)。安装时,先将耐火纤维毯条逐层穿入固定销钉迭砌,向上迭砌直至与上一层支撑板相挤紧,迭砌时应有15%~20%压缩率。然后从上层支撑板的小孔中垂直插入活动销钉,销钉不得偏斜或遗漏。(见图22)4.1.3迭砌粘贴炉衬用水玻璃泥浆或其它粘结剂代替412的支撑板及销钉系统将迭砌炉衬粘贴在炉壳上就是迭砌粘贴炉衬。这种炉衬结构除具有4.1.2所述各项特点外,还比4.1.2所述施工方便,成本较低4.1.3.I带钢板外壳迭砌粘贴炉衬粘贴炉衬前先将钢板网点焊在炉壳钢板的内表面上,以增加泥浆的固着力。钢板网应平整,钢板网的钢板厚度宜为1~15mm,网孔尺寸不宜太大,以12mm×30mm为宜。粘结剂应涂抹均匀,饱满耐火纤维毯(毡)涂好粘结剂后应立即贴在预定的位置上并用木镘压紧,使之粘牢。在粘贴及压紧时,不JB/T7629-1994得推动已粘贴好的相邻炉衬。32图22迭砌锚固炉衬结构1—支撑框2—活动销钉3—固定销钉4—密封条5—耐火纤维毯条4.1.32无钢板外壳迭砌粘贴炉衬炉衬是以钢板网为外壳。钢板网的钢板不应太薄,以1.5~2mm为宜,网孔12mm×30mm。先将耐火纤维毯炉衬在钢板网内侧迭砌整齐并带10%~20%预压缩量,然后在钢板网外侧涂上水玻璃泥浆并使泥浆透过网孔均匀地粘在耐火纤维上,最后将外侧的泥浆粉平即成。4.1.3.3排列耐火纤维毯(条)的排列可以如图22所示,也可以将炉衬表面划分成方格(方格宽300~400mm,常用尺寸为300mm),并使相邻格中的纤维排列方向互相垂直在烧嘴、排烟口、孔洞等周围的耐火纤维毯条应与其周边垂直4.1.3.4泥浆配方可用下列低温水玻璃泥浆配方(重量比):水玻璃氟硅酸钠熟耐火粘土粉细黄砂42泥浆的最高使用温度为270℃2顸制模块炉衬4.2.1概述设计预制模块炉衬时,必须仔细考虑预制模块炉衬系统的特性及其安装方式的特点,因为这些都关系到整个炉衬效能。耐火纤维预制模块是在工厂里容易控制质量的条件下制作好的完整的炉衬部件,具有质量可靠、安装方便的特点。由于安装和现场条件差异很大,很难订出一套供选择炉衬系统的指导原则。然而,在比较不同的预制模块系统时,应仔细考虑预制模块的结构,包括预制模块间以及预制模块与炉壳间的连接方法。特别是在要求高可靠性的场合。此外,组成预制模块的材料是否合适也应认真审核。JB/T7629-19944.2.2耐火纤维预制模块分类为方便起见,322所述预制模块可分类如下A类:由折毯或迭毯(毡)组成的预制块,装有锚固系统B类:由迭毯(毡)组成热面层,可有也可无背衬隔热层,其背面与薄钢板相连,用作炉子结构的一部分。C类:真空成形的空心外壳,内填不同等级的耐火纤维毯或其它隔热材料并在安装时可用隔热板作为背衬。D类:砖面镶贴用预制模块,由耐火纤维毯条或毡(包括真空成形毡)条迭成,外包纱布或用低温胶粘结成块A类耐火纤维预制块是用自身的错固系统固定在炉壳上的B类是炉衬和炉壳的组合,D类没有任何固定装置,但有时也用螺柱来固定镶贴预制块。4.2.3耐火纤维预制模块设计设计时应考虑的一个重要问题是如何减少在运行时发生的炉衬收缩问题A类及B类预制模块的纤维外形尺寸做得比标称尺寸略大,故按标称尺寸安装时,纤维已处于压缩状态,有利于减少高温运行时的收缩和保持炉衬的气密性,对于C类预制模块,为了达到同样的效果,在相邻预制模块间填入半压缩状态的耐火纤维毯条,作为密封条。所有预制模块都应设计成安装方便、迅速而又可靠并且便于切割和修整。用粘结剂粘结预制块不能用于高可靠性场合,除非另外与金属锚固件一起使用,镶贴预制块(D类)也不适用于高可靠性场合典型的锚固系统见图23至图25.这些系统随预制模块的型式而异.对于C类预制模块,需用的锚固件数量取决于用在炉墙还是炉顶。大多数型式的预制模块其锚固件是用焊于炉壳钢板上的螺柱固定的。对于高可靠场合,要求在装好个预制模块之后和安装下一个之前能用肉眼逐个检查锚固件。4.2.4材料选用当选用耐火纤维毯作为预制模块的材料时,有关选用材料的要求与层铺炉衬相同。此外还应遵守第3章所述各项原则中之有关部分在C类预制模块中,由于采用了不同成分的纤维制成,所以不便用344所述原则来划定许用温度等级。背层纤维和隔热层可按照3.4.4考虑,真空成形件和密封条材料的正确选择,主要靠经验以及供货者提供的使用良好的实例。可以根据厂商提供的最高使用温度扣除推荐的温度降低值来考虑最高容许工作温度。但是如果预制模块是经过预烧的,此时温度降低值就可以与上述不一样粘结在钢板网上图23迭毯(毡)预制块(A类)的曲型锚固系统JB/T7629-1994支承预制模块的滑轨(安装时将滑轨滑块,用焊接、螺钉或其插入滑块)它方法固定在炉壳上友承折迭毯的杆打褶的耐火纤维毯支承折迭毯的杆(a)预制模块构造b)固定预制模块的零件图24典型的折毯预制模块(A类)图25真空成型箱形预制模块(C类)的典型锚固件系统在选择炉衬材料时还应仔细考虑酸汽冷凝腐蚀问题。耐火纤维虽较耐酸,但锚固件及绝热层可能要受其害。在高可靠场合,如同层铺炉衬一样,不推荐依靠表面硬化剂来提高预制模块中耐火纤维毯的表面硬度,作为对付高速气流冲刷的措施。适用于制造预制模块锚固件的耐热合金较多,因为这些锚固件一般都位于离热面一定距离处,故比层铺炉衬用的错固件工作温度低。耐热合金见表14.2.5设计预制模块炉衬时必须考虑的事项预制模块炉衬的设计应严格遵照3.11所述各项,还应考虑下列各点:炉子的形式及用途;b.工作温度和可能变化的范围;c.燃料种类;d.最大容许热损失或要求的炉壳温度;环境温度和风速.气流速度g,典型的加热周期和使用频繁程度h.炉内气氛成分;.有关图样。JB/T7629-19944.2.6预制模块布置设计时应根据可靠的经验作出最经济的安排。理想状态,预制模块尺寸应与炉子尺寸相配合,但实际上很难做到,因此设计预制模块布置时应以炉门口或烧嘴孔口为基准线而安排,尽量选用标准尺寸预制模块,使非标准预制模块减到最少。非标准预制模诀昂贵,一般来讲,不如在现场切割改制标准模块经济。切割时不能将背衬材料暴露于炉气中。在设计阶段如能酌量调整炉门口位置,往往可以多用标准预制模块,减少现场切割工作。炉子结构的负荷应单独支承。因此,当炉衬中包含部分非纤维材料时,这些非纤维材料的重量也应单独支承,不应压在纤维上.同理,在计算结构件尺寸及炉壳钢板厚度时,应考虑承受炉衬的负荷多数大的炉门是在车间地面安装炉衬的,所以在设计炉门骨架时,应使其具有合适的强度和刚性,以保证炉门吊装时不变形,以免损坏炉衬。4.2.7接缝炉衬内不需设胀缝。然而,真空成形预制模块需用耐火纤维毯密封条来密封预制模块间的间隙。密封条一般连在预制模块上并在现场与之一起安装。炉墙或炉顶末端和其它边缘区域可能需要额外的密封条,应在附图及材料单中注明。4.2.8转角连接图26至图29列举了A类和C类预制模块炉衬的转角部分详图.包括现场切割预制模块、密封方法、隔热和填充方法。B类预制模块炉衬系统备有专门的转角预制模块,故不需要现场配制,见图30。炉壳钢板在转角处预制模块要顶紧预制模块交替方向布置,相邻预预制模块交替方向制模块互相垂直布置,相邻预制块的互相垂直,顶紧图26A类折毯预制模块的转角详图图27A类迭毯(毡)预制模块的转角详图错固架耐火纤维毯角上用纤维毯填充耐火纤维密封条切割预制模块端部修至所需尺寸图28C类真空成形箱型预制模块转角JB/T7629-1994将一个标准预制模块切成两半用于端部圆H耐火纤维密封条转角预制模块图29C类真空成形箱型预制模块转角另一方案图30B类预制模块的转角预制模块4.2.9炉门密封图31表示一个用于预制模块炉衬的炉门密封典型方式,适用于大、小各种炉门。设计时要注意用耐火纤维保护门孔周围可能暴露的隔热背层,以防止背衬层材料过热的危险。对于大炉门,向密封面靠近和压紧的动作应照4.1.1.4所述设计。炉壳钢板炉衬炉门炉门两侧密封放大详图W炉门外壳炉衬炉门顶部密封预制模块耐火纤维密封衬条螺柱及焊上圆形钢板的螺母炉门密封衬垫放大详因W(旋转90°)毯图31真空成形预制模块炉衬的炉门密封JB/T7629-19944.2.10烧嘴孔、观察孔和类似装置配用真空成形耐火纤维烧嘴砖时,烧嘴孔鬧围的预制模块炉衬结构与妒门口附近相似。当采用重质耐火砖时,要考虑到烧嘴砖在工作时会受热膨胀,故应留有膨胀余地。烧嘴砖周围的密封方法见图15至图21。炉衬上开孔的大小、形状和位置如能在设计炉衬时预先安排妥当,可大大简化预制模块炉衬的施工4.2.11穿过炉衬的管子要考虑到管子或管子支座有可能因热膨胀导致与相邻炉衬有相对位移的可能位移量可能相当大,位移方向可能与炉衬垂直也可能在炉衬平面方向。除某些硬化的耐火纤维预制块外,一般耐火纤维炉衬都是足够柔软来顺应管子的较小位移。当相对位移较大时,为了避免损坏炉衬,应将管子与炉衬隔离。可在炉壳上焊上一个比管子大的套管。将管子穿过套管并使套管与管子间有足够的活动余地。为了避免冷空气吸入影响炉子效率,套管与管子之间的间隙要用耐火纤维填塞。相对位移很大时,需要设置能滑动或移动的适应管子运动的外部隔热构件。43预制炉墙板预制炉墙板事实上是一个大型的带金属框架的预制块。常用的尺寸宽度为0.5~1.5m;长度为1m。用预制炉墙板可以很方便地拼装成炉墙、炉顶或炉门。耐火纤维炉衬可以用层铺炉衬也可以用迭砌炉衬。由于预制炉墙板可以在较好的条件下制作和检验,故质量比现场铺设炉衬可靠。钢板网粘贴预制炉墙板是由角钢或槽钢焊接成框架,在框架上焊上一层钢板网,钢板网的厚度为1.52mm,网孔以12mm×30mm为宜。将耐火纤维毯(毡)按设计要求切成整齐的条状,在工作台上将纤维条垂直于平台面排列成迭砌炉衬,排列方式参见41.3.3条。用适当的工具将炉衬在长、宽方向各压缩12%~20%检验尺寸无误后,将钢板网框架复上,在网的上面涂上低温水玻璃泥浆,使泥浆透过网孔将耐火纤维毯(毡)在预压缩状态下与钢板网粘接,再将表面粉平,待泥浆充分固化后拆除压缩用工具即可(见图32a)。长期使用证明,这种预制炉墙板属于高可靠性炉衬结构。如在这种预制炉墙板的耐火纤维毯(毡)表面上再用高温耐火纤维粘接剂(如硅溶胶泥浆)粘贴上一层垂直粘贴)高温耐火纤维层(例如多晶氧化铝纤维或莫来石纤维)就成为高温预制妒墙板(见图32b)。由于在纤维上粘贴纤维的可靠性不高,故这种预制炉墙板不属于高可靠性炉衬结构,应用时要特别当心。预制炉墙板的耐火纤维炉衬应比金属框架四周大一些,每边大出5~8mm,使得在拼装时相邻两块板间的耐火纤维受到压缩而紧密相接。图32预制炉墙板1—耐火纤维2—框架3—钢板网4—低温粘结剂5—高温粘结剂6——高温耐火纤维4.4电热元件的安装4.4.1非金属电热元件的安装JBT7629-1994电热元件应支承在外壳钢板上,为此,在钢板上应先焊上适当形状的套筒并在套筒内衬以重质耐火材料以支承电热元件不能让电热元件接触背衬隔热层,以免后者过热损坏。故应在电热元件穿过炉衬的周围约100mm的范围内不用背衬隔热层改用热面材料铺设,并在孔与电热元件间用较耐高温的耐火纤维填塞。4.4.2金属电热元件的安装4.4.2.1螺旋线电热元件的安装在耐火纤维炉衬上布置螺旋线电热元件的典型方法是将电热元件套在耐火材料管子上。管子支承在砖柱或固定在炉壳钢板上的异形砖上,由于电热元件使用时温度波动频繁,故管子应选用抗热震性能良好的材料制造,以免因温度多变而断裂,可选用粘土结合的碳化硅制造管子这个方法既适用于层铺炉衬也适用于迭砌炉衬。适用于在炉墙也适用于在炉底板下及炉顶布置电热元件,当用于炉顶时需用耐热钢件吊挂管子4.4.2.2波形线及波形带电热元件在迭砌炉衬墙上悬挂波形电热元件的典型方法见图33在安装炉衬前,先在耐火纤维毯(毡)条上按规定的尺寸打好孔,孔的直径为20mm左右,根据瓷管尺寸而定,比瓷管外径小1~2mm。瓷管可用耐火粘土制,将带孔的耐火纤维毯(毡)条逐层套在瓷管上,层迭至厚度150~300mm(也可更厚些,视瓷管长短而定)形成一个预制块,然后在压缩10%~20%状态下用泥浆粘贴或用与4.1.2.1所述迭砌锚固炉衬结构类似的方法将此带管的预制块固定在炉壳上。波形线挂在金属钩上,钩子可用与电热元件同样的材料弯成,钩子的上端挂在瓷管上。在安装钩子前,先在炉衬内表面按设计的钩子中心尺寸划线并在划线处用刀刺入直达瓷管,金属钩子就可顺刀痕插入挂上瓷管波形线电热元件的允许单位表面功率约比螺旋线的大一倍,即使如此,在单位炉墙面积上能布置的功率仍比螺旋线略小。但如参照波形线的悬挂方法挂上波形带则单位炉墙表面功率可超过螺旋线的。此外,还可以用固定在炉壳钢板上的瓷钉来悬挂波形带(图34)。对于大尺寸波形带电热元件还可以安装在固定于炉壳上的双重绝缘锚固件上。後图33波形线电热元件的安装图34波形带电热元件的安装耐火纤维毯(毡)2—瓷管3—钩子1—瓷钉2—电热带3—焊在钢板上的螺柱电热元件5—框架6——钢板网4.4.2.3埋入式电热元件将螺旋线或波形线电热元件在制造真空成形耐火纤维板时铸入板内并使电热元件局部暴露在外以利JBT7629-1994传热,就成为一块带埋入式电热元件的板。用它来制造小型电阻炉及实验室用电阻炉具有尺寸紧凑及升温速度快的特点。但由于铸入的电热丝一般都较细,故寿命不及4,42.1和4.4.2.2所述结构长。5施工现场准备5.1概述在工作开始前,各方人员对任务的分工、施工程序和现场准备工作都要明确了解并取得一致意见。准备工作内容包括以下各项;a.合适的适应各种天气的可关闭的仓储设施;b.工作场地供水;c.工作场地供电;d.适当的人工照明;e.脚手架和工作台;f.装卸和起吊设备;g.对现场人员的正常服务设施;需要的专业人员;.现场清理。工作开始前,安装负责人应明确已有必需的安装图和安装说明书。工作的每一个阶段都应在完善的监控下进行。现场工作人员应充分了解必须十分小心地搬运耐火纤维毯(毡)及耐火纤维预制模块,因为这些材料都是很容易受外力损伤,而且这种损伤常常是不明显的。52施工进度表安装工作一旦开始,安装负责人要尽早提供施工进度表。如有变化,应及时通知有关各方5.3现场准备安装负责人在开工前必须明确以下各点:图样及说明书包括焊接程序,都已经过校核并确信无误;经校核确认炉子的结构便于安装c.现场的材料、设备和工程服务都能按施工进度表及时提供d.有足够的安全措施和防护工作服;e.确保进入现场的通道在规定日期前畅通6炉衬安装61表面准备以及锚固件和支承件的安装6.1.1概述炉衬安装应按预定的计划进行。大多数情况下,无论层铺炉衬或预制模块炉衬都直接固定在炉壳钢板上,前期准备工作都是相似的(见6.1.2至6.1.8)。61.2炉壳预检安装炉衬前应仔细检查炉壳并明确以下各项a.所设计的炉衬安装方式是否适合于该炉壳;b.炉壳是否良好注:若是更换炉衬,必须在新炉衬安装开始前完成一切必需的修理工作。c·检査炉壳时,尤其应注意炉壳的各特殊区域,如烧嘴附近、排烟孔附近等。这些区域锚固钉布置的最佳型式见图35至图37。JBT7629-1994合金钢排图35小排烟孔周围典型的锚固钉布置耐、(/厘锚固钉布置图36大排烟孔周围典型的锚固钉布置图37烧嘴砖周围典型的锚固钉布置6,1.3炉壳清理如炉壳已严重腐蚀,应当根据需要用凿子、钢丝刷或喷砂方法清理。注:清洁的标准首先应是炉壳表面没有疏松的氧化皮、腐蚀物等,以免纤维炉衬被污染,其次在需要的焊接处应具备适于焊接的清洁表面6.1.4锚因钉位置划线6.1.4.1矩形炉壳锚固钉中心位置应按下述程序进行划线从炉子后部任一转角开始,在侧墙和后墙上用粉笔各划一铅垂线,此两线皆平行于转角线并与它相距一个炉衬厚度的距离。其氽3个转角以及炉顶四周与侧墙相接的转角也照此划线;b.选定一炉后转角为基准,由此划出炉墙和炉顶锚固钉位置。划线的简捷方法如下:(1)锚固钉的垂直位置划定在炉墙顶部一周巳划好的水平粉笔线上。(2)从这些记号开始用粉笔在墙上划铅垂线,一直划到炉底。(3)锚固钉的水平位置划定在炉角已划好的垂直粉笔线上。(4)从炉墙两端相对应的标记出发按平常弹粉线的方法,划上全部水平线。(5)在垂直线与水平线相交点凡需要焊锚固钉处用粉笔画一小园圈(6)全部炉墙及炉顶的划线方法均同此至此,任何在个别点需要额外增加钉子的位置也应一一标出。一般原则是锚固钉与耐火纤维毯边缘的距离不超过75mm,在毯边缘的锚固钉相互间中心距离不超过225mm。6.14.2圆形炉壳这比矩形炉壳划线简单,但处理方法相同,所不同的是仅需一根铅垂线作为划线的基准线。旦完成了主要划线,就能用样板加快工作进程,在大面积作业时尤为有利。划线所需精度取决于JB/T7629-1994所采用炉衬结构。建议所有尺寸都取自同一基准线,以免出现累积误差。在开孔附近以及为了避开焊缝和其他外壳缺陷,锚固钉的布置可能要适当偏离原标定位置6.1.5锚固钉焊接前的准备开工前,首先应将外壳上要焊接锚固钉之处用砂轮打磨,清除油脂和污垢并将其彻底干燥6.1.6锚固钉焊接锚固钉可用螺柱焊枪、手工电弧焊或气焊焊在炉壳上。优先采用螺柱焊枪,可减少炉壳变形,并且迅速、可靠。采用手工电弧焊时应根据锚固钉及炉壳钢结构件材料选用合适牌号的焊条用螺柱焊枪时,焊接直径5mm以下锚固钉一般不必造渣。开工前,首先应将锚固钉与妒壳材料相似的钢板试焊以决定最佳焊接参数。焊完后对6个相继焊上的锚固钉进行弯曲试验,不应出现裂纹或脱焊。弯曲试验是将锚固钉由焊接位置正反双向弯曲各45°角度。如果焊的是开尾销,则弯曲试验应在开尾槽平面方向进行。如有需要,还可增加一项检查:用金相显微镜检查经腐蚀的焊缝载面。在手工电弧焊时,焊接检验如下a肉眼检查;b.如前述方法对锚固钉作45°弯曲试验。在炉壳上初焊锚固钉时,将首先焊上的10个错固钉如上述方法在现场试验,然后再进行以下的焊接如果10个锚固钉的焊缝都良好,那就仅需要对其氽锚固钉的10%作弯曲试验。但所有焊缝都应该经过肉眼检查。这对高可靠性炉子尤为必要。根据肉眼检查结果,认为需要时,还需作进一步试验。主:如设计所需的锚固钉长度比锚固钉生产厂提供的最短尺寸还要短,则可将最短的锚固钉先焊上,然后用钳子钳住末端反复弯曲直到将多余部分折断除去。如果焊缝承受此弯曲力而无问题,则可认为焊接质量是合格的。安装在预制块内部的锚固件要实现前述焊接质量检查是不可能的,故应与预制块供应者协商,拟订一个两方面都满意的检验方法。6.1.7炉壳防腐蚀如果炉衬设计要求在炉壳内表面用油漆来防腐蚀,则在此阶段应将炉壳作除锈处理如喷砂处理。油漆方法应按照油漆生产厂的说明进行。6.1.8螺栓连接如果无法焊接锚固钉,则可改用螺栓垫圈及螺母连接。在用钢板网作为炉子外壳时,该方法为在炉壳上安装锚固钉的基本方法,也可用双头螺柱代替螺栓。6.2现场敷设炉衬6.2.1层铺炉衬6.2.1.1层铺炉衬敷设工序如下:安装背衬层b.安装热面衬c.如果需要,再加施硬化剂6.2.1.2安装背衬层背衬层的安装与热面层同一方式,因为两者都用同一套锚固钉固定的。安装背衬层时必须达到下列要求:所有接缝应紧密接触、无间隙b.转角处各层应交错敷设,形成阶梯形曲折接缝,避免出现贯通直缝。见图6和图7;c.层间接缝不能重合而需交错开以消除直通外壳的接缝,见图3至图5;d.矿棉板应敷设至离烧嘴砖约5σmm处为止,其间空隙用耐火纤维碎块填充。耐火纤维层与烧嘴之间应留出一个小的间隙,以便将热面层毯转过来塞进此间隙(见图21)JB/T7629-1994应该完整地铺奷第一层炉料后再铺第二层,依次完整地逐层铺设,如同平常贴墙纸一样。在铺毯时最好不要将毯拉长。在向带锚固钉的墙(或顶)推上矿棉板(或耐火纤维层)让锚固钉刺入该层时,如锚固钉旁出现间隙应随时用耐火纤维碎块填塞。在铺炉项时需要用快夹圈将中间各层临时支撑,以便逐层铺上炉衬。快夹圈的用量大致是每4个锚固钉1个6.2.1.3安装热面层6.2.1.3.1概述炉衬设计应采用对接、搭接或搭迭哪一种方式取决于炉内的工作情况。各种连接法的安装工艺以及热面层安装程序见6.2,1.3.2至6,2.1.3.96.2.13.2对接接缝在该系统中间一层的相邻两块毯间组成对接接缝。在铺毯时首先将相邻两块毯在接缝处重迭约10mm,刺入锚固钉定位后再将接缝处相邻两块毯的边缘挑起来,将端面对准后压下,形成两块毯间相互压缩挤紧的接缝(见图4)。当展开成卷的耐火纤维毯并将毯向炉壳推压让锚固钉刺穿毯时,应使毯的长度方向在每个锚固定处挤缩约10mm,就位后将固定热面毯的紧固件装上镭固钉。6.2.1.3,3搭迭接缝在该系统中,热面层由两层同容重、同牌号、同厚度的毯组成,第一块毯应是标准宽度的一半宽,因此第一卷毯应如此剪切。从此开始再铺标准宽度的卷毯,每处重迭毯宽度的一半(见图5)6.2.1.3.4搭接接缝仅用一层毯作热面层,但所铺的每块毯应与前面的毯重迭150mm(见图3),重迭方向应使接口背向炉内气流方向。6.2.1.3.5热面毯的张紧问题对6.2.1.32至62.1.34各条所述的连接方式,毯都必须在不张紧状态下安装。随着炉子工作温度接近于材料的最高允许工作温度,其炉衬的热面毯应铺得更为松驰。需在材料的最高允许工作温度下使用的炉子,铺设热面毯时应使长度过剩5%~7%。安装时适当压缩。在毯的边缘与一相邻物对接时,无论相邻物是耐火纤维或其他材料,毯都应比安装后的长度长出2025mm,并在对接处将毯压缩就位,以补偿加热时的收缩。最典型的区域是炉顶的毯与炉墙毯相接处和毯与砖砌门柱相接处。烧嘴砖附近的热面毯应长出75mm并卷塞进烧嘴砖周围(见图17)。62.13.6陶瓷锁紧杯的安装需装锁紧杯的部位,锚固钉顶端在毯表面之下,然而很容易地可用手掌抚压毯面而找到错固钉位置用外径12mm带快口的薄壁管子(见图38)切割锚固钉周围的毯,在毯上开孔。将锁紧杯推入孔中,在不使毯局部过分压缩的情况下锁紧在锚固钉上管端磨成快口外径12mm薄壁管图38毡开孔用工具6.2.1.3.7表面涂层的应用如果预期气体速度超过15m/8(按工作温度下计算)但小于30m/,需要在热面上喷涂硬化剂,以防风蚀。可用含量30%的硅溶胶用水1:1稀释,按21/m2的比率喷涂。如果现场无机械喷涂设备,优质的园艺用压力喷雾器也能得到很满意的效果6.2.1.3.8湿毡的应用JBT7629-1994在预期气体速度为25~40m/时或在考虑承受少量机械摩擦的地方。设计时经常采用湿毡作热面层。可用对接(接缝处应压缩)或搭接(见图39或图40及4.1.1.2)。湿毡安装后必须尽快干燥,最佳干燥温度是70~80℃,干燥温度不应超过9℃。如果湿毡干燥太慢或温度超过100℃,那么,二氧化硅将迁移到表面而湿毡得不到有效硬化注:湿毡的收缩率可能比未浸渍的毯略大,但通常不需要特殊处理。270270++-图39典型湿毡错固钉布置(对接)图40典型湿毡锚固钉布置(搭接)6.2.1.3.9应用保护网某些地方需要设计保护网,铺好热面层后它被固定在紧固垫圈下面(见3.62.26.2.2选砌锚固炉衬安装时应遵照4.1,2的有关规定及下述各点盘.安装前应先检查耐火纤维毯〔或毡)的下料尺寸,长度和宽度的误差不得大于士2mm,并应形状整齐;b.为了补偿炉衬受热时的收缩,在迭砌炉衬的对接缝内应置入条状耐火纤维毯(或毡)作为密封条,密封条安装前的厚度为20~25mm,宽度同炉衬厚度。在安装炉衬时,应将密封条挤紧,使其厚度压缩至一半左右;c.为了实施4.1.2规定的10%~20%的压缩率,在施工时宜采用适当工具6.2.3迭砌粘贴炉衬安装时应遵照413的各项有关规定及下述各点为了实现10%~20%的压缩率宜采用带预压缩的耐火纤维札块;b.初次施工时,宜先作小规模粘贴实验,合格的粘贴炉衬应具有足够的粘贴强度,当用力拉下耐火纤维毯(或毡)时不应在粘贴面处分开而应断在离开粘贴面处的毯(或毡)上;c,使用水玻璃泥浆粘贴时所用的水玻璃不能贮存太久。水玻璃的模数和比重以及熟粘土粉的质量都会影响泥浆的强度、硬化速度及稠度,应根据小规模粘贴试验酌量调整水玻璃及氟硅酸钠用量,必要时可加入少量水稀释。6.3预制模块炉料前期工作包括炉壳表面准备等巳在6.1.1至6.1.8中叙述63.1锚固件6.3.1.1概述正常情况下锚固件安装在炉衬背后部分远离热面处,它受由其固定的预制模块的保护而不接触高温炉气6.3.12合金钢板错固件合金钢板锚固件可用螺柱、螺栓或直接焊接的方法固定在炉壳上。采用何种方法固定应在图上注明。JBT7629-1994采用钢板网做炉壳时,应该使用螺栓或双头螺柱6.3.2安装预制模块应从固定的基准线(如炉门口、炉子底线等)开始安装,至炉墙与炉顶相连接的转角处为止大尺寸的炉门可以在车间地面上安装好炉衬后再吊装。吊装时应均匀布置起吊点,小心吊装,以免炉门框架变形炉衬受损采用大炉门代替完整的炉子端墙时,侧墙及炉顶都应该从炉口线开始安装预制模块,使侧墙及炉顶端部与炉门接触面上无现场切割过的表面暴露在外。小炉子最好先安装炉顶,再安装炉墙,最后将顶与墙相接处密封。大炉子或高炉子可先安装炉墙至离炉顶还有两行预制模块时,再安装炉顶,最后将炉顶与炉墙按图41所示予以密封。压缩至所需厚度矿棉板的耐火纤维毯图41炉墙与炉顶的典型连接方法详图(C类预制模块)6.3.3转角连接采用搭接转角(见图28、图29和图41),炉墙与炉顶间可获得有效的密封。详细说明应在图上写明若用A类预制模块,通常只需要将转角处的相邻块间相互用力挤紧。如使用C类预制模块,则应该用标准的(或现场切制过的)预制模块及耐火纤维密封条(材质应适合于该处温度)组成。B类预制模块,要采用特殊的转角预制件来连接。图30为适用于B类预制模块的典型结构。63.4炉门和烧嘴孔由于钢结构制造时产生的尺寸偏差,可能使炉门口和烧嘴孔的实际位置与图上不一致。炉门口及烧嘴孔周围的预制模块应按图布置,故炉衬安装时应随时校对尺寸以便在适当时候纠正偏差6.3.5真空成形预制模块先将一个耐热钢锚固件装在焊于炉壳上的螺柱上,接着安装第一个预制模块,再装下一个锚固件和预制模块。依此进行。在安装时应先使锚固件及螺柱保持显露以便检查和调整,然后拧紧螺母和装上下一个预制模块。炉顶结构与炉墙相同,只是锚固件用量应按2:1比例增加对于各种悬挂的炉衬而言,炉顶的安装技术在某些方面不同于炉墙。炉衬安装说明上应对此加以说明636机械固定迭毯预制模块这种预制模块的安装应该从地面或适宜的最低基准线开始将第一个预制模块放于适当的位置上,使用带特殊附件的螺柱枪将埋在耐火纤维内的锚固螺柱焊在外壳上。焊接完成后,枪轴旋转拧紧螺母以固定预制模块。放上下一个预制模块并用力与相邻的预制模块挤紧后,重复以上安装过程焊枪拔出后必须仔细整理孔洞处的耐火纤维,将孔洞闭塞,使锚固件与炉耐气体隔绝迭毯预制模块的排列应使相邻块间毯条的方向相互垂直,象镶木地板形式,这种排列有利于补偿尺JB/T7629-1994寸误差及加热后的收缩。6.3.7折毯预制模块安装程序与迭毯预制模块基本相同,固定方式则有所不同。如果预制模块在安装前周围有扎紧带,装好后应放开,让纤维回弹。有些这类模块是用纱布抽紧的,装后不需去除纱布,让其在炉子升温时烧掉64表面镶贴炉衬6.4.I概述两种常见的表面镶贴炉衬的安装方法见64.2及6.4.3。两种方法都是在已有的耐火材料表面上加上一层耐火纤维层,可以提高热效率和减少耐火材料的维修工作量6.4.2竖贴镶贴炉衬(或称迭砌镶贴炉衬)6.4.2.1工序安装工序如下:检验要镶贴的耐火材料表面耐火材料表面镶贴前的准备工作c.粘结剂备料;d.在耐火纤维预制模块上涂布粘结剂;e.将带粘结剂的预制模块贴在耐火材料表面上;.起动炉子试炉6.4.2.2耐火材料表面的检验为使粘贴效果良好,耐火材料表面在粘贴前应淸足下列要求:坚固性:表面必须是坚固平整的,无松散砖、无大裂缝、无阶梯形高低不平b.多孔性:表面应是多孔性的,使粘结剂中的液体能迅速地渗透进去。因此表面不能有因灰渣熔化等原因造成的上釉面或其他形式的表面孔隙被堵塞,使表面丧失多孔性;注:多孔性最好用在耐火材料表面上涂一薄层水来试验,如水份立即被吸收,说明该表面具有合适的多孔性表面无任何疏松的沉积物,如氧化物、烟尘等;d.表面干燥无油脂。因为油脂会阻止粘结剂渗透进耐火材料4.2.3耐火材料表面镶贴前的准备工作准备工作的内容就是及时处理检验时发现的问题,使之满足上述要求表面上的大裂缝和凸凹处用耐火纤维泥浆粉平,但每次只能粉上一薄层(最大厚度5mm),待干燥后再粉下一层。对于耐火材料表面高低不平处并要求粉成准确的平面,只要求弄平成连续、平坦的斜面或曲面即可(见图42)。在较大的修补处如果使用了耐火混凝土,镶贴前,必须对这些区域进行养护。最好能在养护后启动炉子运行若干天后再镶贴为了恢复表面的多孔性,应该凿去耐火材料表面的釉层或作喷砂处理。如果选择喷砂处理,喷砂后应该除去残留粉屑。原有耐火材料耐火纤维图42镶贴前修平耐火材料表面示意6.4.2.↓粘结剂备料由于可以采用许多不同品种的高温粘结剂,其性能及用法也各不相同,故应该在图上予以注明。粘结剂在使用前一般都需搅拌均匀并试验其稠度是否相宜,必要时可以加水稀释JB/T7629-1994注:检验稠度的简易方法是将少许粘结剂放在两手指间挤紧,然后分开两手指,如拉开粘结剂时感到有相当大阻力就说明粘结剂的稠度是合适的4.2.5粘结剂的涂布在耐火纤维预制模块上涂布粘结剂分以下两步进行;a.在耐火纤维预制模块的背面(背面是不上胶的那一面)粉上一层粘结剂,用量相当于2500g/m2,要使粘结剂充分透入纤维内。这层粘结剂用于打底,以确保纤维的端部牢固地埋入粘结剂层内。粘结剂应大部分渗透入纤维使表面呈现干燥。应注意在预制模块的靠近边缘处涂上足够的粘结剂;b.再粉上5000g/m2粘结剂,这一层粘结剂的厚度应为3mm5.4.2.6带有粘结剂的预制模块的粘贴涂布好粘结剂后应立即将预制模块贴到正确的位置上(一贴上就不能移动)并用力压实。如果耐火材料表面很不平,应在预制模块上逐点压实,使其与耐火材料全面粘合。预制模块贴上后需压紧10~20s后才可松手。按此方法一一粘贴,注意使相邻预制模块间互相挤紧,保证紧密相接。相邻预制模块的毯条方向应互相垂直,呈镶木地板形式。5.42.7启动炉子试炉般情况下,粘贴好后不需任何准备工作即可启动炉子,升至最高工作温度。但是电阻炉应在供电前检测绝缘电阻以保安全。6.4.3平铺毯镶贴炉衬6.4.3.1工序安装工序如下a检验要镶贴的耐火材料表面;b.耐火材料表面镶贴前的准备工作;c.在耐火材料面上钻孔;d.在孔内植入锚固钉;e.在锚固钉上装耐火纤维毯6.4.3.2检验要镶贴的耐火材料表面参照6.4.2.2进行,重点是第a和c项工序。表面丧失多孔性及表面略有油脂是允许的6.4.3.3耐火材料表面镶贴前的准备工作参照6.4.2.3进行,但无需凿去釉层或喷砂处理6.4.3.4在耐火材料面上钻孔孔径为12mm,深度为75mm,用于植入锚固钉。孔的位置一般按照4.1.1.2中的对接接缝锚固钉布置方式。64.3.5在孔内植入锚固钉如剖面图图43所示,一般用螺柱做锚固钉,螺柱内端应带有螺母,使其不易拔出。通常用耐火纤维泥浆作粘结剂。6.4.3.6在螺柱上装耐火纤维毯按照6.2.1.3进行JB/T7629-1994原有重质耐火材料泥浆或剂垫圈螺柱耐火材料上钻孔图43在耐火材料上植入锚固钉6.4.4粘结剂对于炉温不超过1000℃的炉子,按6.4.2在耐火材料上镶贴耐火纤维时用的粘结剂以及按6.4.3在耐火材料上植入锚固钉所用的粘结剂可以使用中温水玻璃泥浆,泥浆的最高使用温度为950℃。当炉温超过1000℃时宜用高温硅溶胶泥浆,其最高使用温度为1300℃。两种泥浆的配方(重量比)如下;中温水玻璃泥浆;耐火熟粘土粉:50;水玻璃:47;短纤维:3。b.高温硅溶胶泥浆耐火熟粘土粉:50;硅溶胶:43;短纤维;3.5;水:3.5,配方中短纤维是切短至长度为3~6mm的耐火纤维。配方中之硅溶胶应含SO25%~35%。在特别疏松的耐火材料面上(或耐火纤维面上)粘贴时,应酌量增加硅溶胶用量。6.5预制炉墙板6.5.1制备及安装工序层铺炉衬预制炉墙板的制备参阅6.2.1其安装工作与钢板网粘贴预制炉墙板基本相同钢板网粘贴预制炉墙板的制备和安装工序如下;耐火纤维备料b.准备工作平台及压紧用工具c.在工作平台上拼排耐火纤维并将它压缩;d.覆盖上带钢板网的金属框架;e.粘结剂备料;.在钢板网上面涂布粘结剂并粉平;g粘结剂的硬化与脱模;h.安装预制炉墙板。6.52耐火纤维备料根据排列方式不同,备料尺寸也不一样,如按照图22所示方向排列,耐火纤维毯(或毡)应切成长度为600~1200mm,宽度等于炉衬厚度的条形;如按方块排列则长度为300~400mm,常用300mm。切成的耐火纤维条应形状整齐、尺寸准确,长度和宽度方向的尺寸误差均小于2mm。63准备工作平台及压紧用工具工作平台表面应平整光滑,可选用一块平滑的钢板作工作平台面。压紧工具可用槽钢或方木两端配上拉紧螺杆制成一个可收缩的方框。6.5.4拼排和压缩如按图22方式拼排(亦称连续迭排),则应在迭排方向压缩10%~20%。在两相邻排之间要放入密封JBT7629-1994条,如耐火纤维毯或毡的厚度在20~25mm时,各对接缝内放入一层密封条,如厚度较薄,宜放入两层压紧时应使密封条的厚度压紧至原来的一半左右。如按方块排列,应使各相邻方块的排列方向互相垂直,排好后在长度方向及宽度方向均压缩10%。压缩后的炉衬尺寸应比金属框架每边大出5~8mm,供预制炉墙板安装时相邻板间压缩密封用65.5覆盖上带钢板网的金属框应注意四周尺寸准确,使四周的耐火纤维均比框架大出5~8m6.5.6粘结剂备料可以采用4.1.3.4所述低温水玻璃泥浆配方,并参照6.2.3之b和6.5.7涂布粘结剂在钢板上涂上泥浆,用镘刀将泥浆向下推送,使泥浆透过钢板网孔并渗入耐火纤维,然后将上表面用泥浆粉平,泥浆用量为12kg/m26.5.8粘结剂的固化与脱落泥浆应在2~4h后固化。如固化过快影响操作则可减少氟硅酸钠用量,如固化时间过长可增加用量泥浆固化后再经过8-16h即可脱模,拆除压紧工具,从工作平台上取下。6.5.9安装预制炉墙板安装时必须注意两点应使相邻预制炉墙板间的炉衬相互挤紧,密封良好。必要时可垫入耐火纤维毯条;b.应使预制炉墙板的金属框架在加热时有伸缩余地。与炉子骨架相接处的接点应是可以滑动的。7检验、试验和维修7.1检验和试验7.1.1检验施工单位应为用户提供一切检验机会以便检验所有材料及全部安装过程,包括安装期间及建成以后在检验时,施工单位应对检验工作全面合作,应特别注意检验表面准备工作及锚固件和支承件的安装质量(见第6章)7.1.2试验如合同规定施工单位负责达到某些设计性能时,在炉子建成时及炉子正式运行时应按合同规定作性能试验(参阅3.4.1)。7.2炉衬维修7.2.1概述获悉炉衬有损坏时,首先应弄清楚损坏原因及更换的范围,然后落实维修所需劳动力、设备及材料。如果损坏原因在于设计错误或炉子工作条件变更所致,就有必要改变炉衬设计或所用材料7.2.2层铺炉衬修补7.2.2.1两层或两层以上的局部更换,按以下程序进行切除损坏部分。切除的热面第一层应比第二层大,逐层缩小。在切除区的边缘上,各层边缘形成阶梯状,使换上新材料时,各层接缝逐层错开。不发生贯缝;b.逐层安上新材料,使炉衬厚度与原来相同;C.再在上面额外加一层厚25mm与原热面层相同的耐火纤维毯,容重为12kg/m3。这一层的尺寸应比切除的热面第一层大,用于盖没热面第一层的修衬接缝。其尺寸还应大到足以很方便地利用周围原有的锚固钉来固定它,并使锚固钉与毯的边缘间有合适的尺寸般原则是:修补炉衬时,锚固钉间距不超过225mm,与边缘的间距不超过75mm。一般情况下,原有的钉子长度足够容纳这一附加层而不致发生过分压缩d.在不允许增设附加层增加厚度的地方,修补后的厚度及层数应与原来一样。因这在补丁周围形JB/T7629-1994成了一圈热面层的对接接缝,故应按热面层对接接缝锚固钉布置的要求增设锚固钉需要补加锚固钉处应在外壳适当位置上钻孔并从外边加以焊接或在外壳上攻螺孔装上双头螺柱。7.2.2.2热面层的局部更换当必须如此修理时,在局部切除损坏的热面层时,切割线应如此选择,使得在局部切除热面后,开孔边缘的锚固钉位置正好符合热面层对接接缝边缘的锚固钉布置。补上新材料后,再按热面层对接接缝处锚固钉布置的要求在接缝边缘增添锚固钉。72.23预制模块炉衬的维修维修方法随不同式样的预制模块而异。由于各种预制模块结构的特殊性,维修时应征求制造厂家的意见,按其意见进行。然而,在所有情况下,维修都应遵守以下各点;a.拆除损坏的预制模块及其支承件时,应相当小心以免损坏旁边的好的预制模块。若用板式结构(见4.2.2,B)可拆除已损坏的整块(或数块)板;b.清除残余的焊在炉壳上的锚固钉并清理炉壳钢板表面,使其符合新装预制模块的要求。如原来的炉壳钢板表面是经过防腐处理的,则可能也需照前处理。换上的新炉衬应与周围炉衬成为一整体,并具有同等的热工性能和气密性7.2.2.4预制炉墙板的维修如炉衬损坏的范围不大,可以局部铲除损坏的耐火纤维直至靠近钢板处,将基部弄平整。然后用中温水玻璃泥浆粉平,待泥浆干燥后,再用此泥浆粘贴上修复用耐火纤维。此方法亦适用于迭砌粘贴炉衬的局部修理。如损坏面积较大,就有可能更换整块预制炉墙板保健和安全虽然自从使用耐火纤维以来还未出现与其相关联的健康问题,但是有两种可能的危险性应引起注意。种是纤维材料引起的,另一种则是耐火纤维加热后产生的石英粉尘问题。耐火纤维是人造矿物纤维,而人造矿物纤维对人体卫生的影响尚在研究中。所有硅酸铝系耐火材料,包括耐火纤维,都含二氧化硅,但产品中的二氧化硅是处于化合状态的。耐火纤维在高温工作后会因析晶产生游离的二氧化硅,尤其是方石英晶体粉末,长期吸入高浓度的石英粉尘是危险的。与耐火纤维接触的操作不一定都有粉尘问题。在安装新的耐火纤维炉衬时,可以做到使操作人员很少接触粉尘。但是在拆除旧炉衬时,不可避免地要接触粉尘。根据现场测试:在典型的炉衬维修工作时只要谨慎操作,在操作环境的空气含尘量内,石英粉尘只占很小比例虽然如此,在用到耐火纤维的施工时,仍宜小心从事。施工单位要注意收集有关保健和安全的规定,并认真执行。尤其在喷涂含硅溶胶的表面硬化剂时,应注意通风并防止吸入JB/T7629-1994附录A耐火纤维的传热特性和稳定态传热计算(补充件)A1热导率特性和表达式耐火纤维的热导率随温度的升高而剧烈增大,温度越高,增大越快。热导率还随耐火纤维的容重而异;容重增大时热导率先随之变小,待容重超过300~350kg/m3后,热导率又逐渐变大。热导率与热的传导方向亦有关,当传热方向垂直于耐火纤维毯(或毡的主平面时(以下简称平面方向)热导率较小;当传热方向与毯(或毡)的主平面平行时,亦即是从毯(或毡的侧面方向传热(以下简称侧面方向),热导率就较大,平均约为平面方向的1.3倍。故迭砌炉衬的热损失比同厚度、同容重的层铺炉衬为大。不同品种的玻璃态耐火纤维毯或毡(包括天然原料、高纯、高铝及含铬等)只要温度、容重及传热方向相同,热导率就十分接近。可以近似地认为热导率不以品种而异。各种玻璃态耐火纤维毯或毡的热导率可用下式表达;式中:λ—温度为t时的热导率,W/m·K;温度,℃A、B-—常数A及B值应根据实测数据求得。当采用热线仪测量热导率时,因测量所需温差较小,故可近似地取其平均温度作为式(A1)的t值。将测得的数据按下式回归,求出A及B值。Inλ=A+Bt如采用温差较大的平板仪测量,则测量的平均热导率值常比平均温度下的真实热导率高,这是由于热导率不是温度的线性函数而是指数函数所导致的。因此要将测得的平均热导率数据进行换算,求得A及B值,可取两组数据,包括t、t2及q/S值(如无q/S值,应先算出此值)代入式(A5)以组成联立方程,从而求得A及B值。其中q为单位时间内通过试样单位面积的热量(W/m2),S为试样厚度(m)。表A1适用于玻璃态纤维,所示数据供参考,如无准确的A及B值时,可作为近似值使用多晶纤维以及用多纤维与玻璃态纤维制成的制品,其热导热也可用式(A1)表达,但A及B值不同表A1不同容重耐火纤维毯(毡)热导率式之A及B容重A(kg/m)平面方向传热侧面方向传热3.182.92194×10-31603.17-2.911.63×10-32.871.49×102883.052.791.25×10-3A2稳定态传热计算将式(A1)代入传热方程(A2),可得耐火纤维炉衬稳定态传热公式(A3)(A2)x=(e4+Bn一e+)…………(A3)JB/T7629-1994式中:q—稳定态热损失,W/m2;炉衬内某点离内表面距离t——炉衬内表面温度,℃;炉衬内该点的温度,℃此式就是炉衬内温度分布曲线方程式,由此可以算出温度为t(℃)之处离内表面的距离x如需求离内表面x(m)处的温度时,可用式(A4)ln(eA+m一qBx)-A]……(A4)当x等于炉衬厚度S(m)时,式(A3)中的t即为炉衬外表温度tw(℃),由此得炉衬厚度公式(A5)设计时如对tw有一定的要求值,则可在表2中查得相应的q值代入式(A5)求s值。反之,如对q值有规定,也可在表中查得tw值后计算多层炉衬可根据各层材料的许用温度确定各分界面温度t、t等,代入式(A3)以求得相应的x1、x等值,由此决定各层的合适厚度。例1:全纤维层铺式炉衬,内表温度1050℃,环境温度20℃,要求炉衬外表温度为80℃,炉衬由高铝耐火纤维针刺毯、普通硅酸铝耐火纤维针刺毯及岩棉三种材料组成。高铝针刺毯容重128kg/m用于温度高于905℃处;普通硅酸铝针刺毯容重96kg/m3,用于温度500~950℃处,岩棉板容重100kg/m热导率为;t, W/m.K用于温度500℃以下处。求各层厚度及炉衬稳定态热损失。解:炉衬外表温度tw=80℃,由表2得稳定态热损失q=700W/m2。tn=1050℃,t1=950℃,由式(A3)求高铝针刺毯层厚度。高铝针刺毯容重128kg/m3,平面方向传热,由表A1得A=-3.18,B=1.74×10-3。x1=700×1.74×10(e-141+11Xx1-3×106--1+14×0y=0.821(0.2585-0.2172)=0.0339m由表A1得普通硅酸铝耐火纤维针刺毯容重96kg/m3,平面方向传热:A=-3.18,B=1.94×10已知t1=950℃,t2=500℃由下式可求得其厚度:x1=700×1.94X10→(e-.18+1kx10×90-e-1+1.4×03×90)=0.7364(0.2626-0.10970.112又按t2=500℃及tw=80℃求岩棉板厚度700×2.91×10(e-3.2+2×10-3×s00-e-1,2+2.91X10-2×30)=0.4909(0.1746-0.0515)=0.0605m参考产品的厚度规格,决定各层设计厚度如下:高纯高铝耐火纤维针刺毯层,容重128kg/m3,厚度40mm;(两层20mm);普通硅酸铝耐火纤维针刺毯层,容重96kg/m3,厚度110mm;(两层30mm,两层25mm);岩棉板,容重100kg/m2,厚度60mm炉衬总厚度为210mmJBT7629-1994例2:高纯高铝耐火纤维毡迭砌炉衬,容重192kg/m3,炉村内表面温度t=1100℃,环境温度to=20℃,要求外表面温度t=100℃,求炉衬厚度稳定态热损失解:查表2,当t=20℃、t=100℃时。稳定态热损失为1025W/m2。由表A1知:当容重为102kg/m2,侧面方向传热,A=-287,B=1.49×10-°。代入式(A5)求炉衬厚度S如下(e-28+14×10×12.7+1.49X10-4×1001025×1.49×100.6548(0.292-0.0658)0.148m附加说明本标准由全国工业电热设备标准化技术委员会提出。本标准由机械工业部西安电炉研究所归口。本标准由上海工业炉公司和西安电炉研究所负责起草。本标准主要起草人黄培荣、尹桐文、葛华山閂中华人民共和国机械行业标准耐火纤维衬的设计和安裝规范B/T7629-1994机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷(北京首体南路2号邮编开本880×12301/16印张X/X字数XXX,XXXXX年XX月第X版19XX年XX月第X印刷印数1XXX定价 XXXXX元编号 XX. XXX机械工业标准服务网:htp:/www.jb.ac.cn