全纤维炉衬的节能与工业实践

全纤维炉衬的节能与工业实践

洛阳轴承集团有限公司是1954年成立的大型国有企业。所列的产品的大部分零件需要翻新。在与国际接轨,参于国内外市场竞争的大环境中,为节能降耗,提高产品质量,该公司采用了大容重整体型纤维炉衬及组装型炉衬的新工艺。从1993年至今,已对40余台工业炉进行了全纤维炉衬改造,实践证明,其节能效果及使用寿命都是比较满意的。139造林前2台退火炉的稳定性此炉型1993年前公司共有3台,主要用于棒料及盘料退火。1993年又新安装2台,考虑到前3台退火炉为重质砖炉衬,存在升温时间长,能耗高,经济效益差等问题。所以在新安装的2台中,一台选用全纤维炉衬,一台选用轻质砖炉衬,进行比较,结果介绍如下:1.1炉顶与侧墙的配合炉子外形结构如图1所示,由两台台车、炉侧墙、炉顶、双炉门、电热元件、炉门提升机构、台车行走机构、安全罩壳、电气控制柜等组成。全纤维炉衬改造部位为:两侧墙、炉顶、两端墙、炉门、侧墙炉底面。侧墙在炉子长度方向上分三段,接头处设置在电热控制区之间,压制时将预先准备好的特用挂钩砖及悬挂电阻带的小勾镶入,并采用防止直接通过金属传热的特殊结构与炉侧钢架相连接,保持稳定性。炉顶在长度方向分为三段,长度和侧墙相同。安装时,炉顶三段连成一体,并和侧墙压成一体。端墙又称门墩,是全纤维炉衬最易碰坏的地方,所以制作时要增大容重(超过400kg/m3),又要考虑便于维修。炉门内衬由预制件镶入炉门铸件内而成。侧墙炉底面,由于两台车经常轮流进出炉内,给台车密封带来困难,此侧墙炉底面与侧墙总长度相同,安装时与台车侧面板压紧,由台车在行进时自行磨合,但仍保留原设计双道砂封结构。实践证明,密封效果良好。此面因长期和台车侧面板处于磨擦状态,所以容重也应超过400kg/m3。1.2高温退火额定功率:390kW功率分配及接线方式:炉底(台车)120kWY右炉侧90kWY中炉侧90kWY左炉侧90kWY处理温度:低温退火(680±15)℃高温退火800～810℃正火900～920℃炉膛尺寸(长×宽×高):7000mm×1600mm×839mm1.3压力和能耗测试仪表:DT862-2型三相四线有功电能表(炉子配备)热电偶温度指示仪(炉子配备)、半导体、点温计、秒表、磅秤。被测工件的测量数据:材质GCr15钢装炉量12730kg材料平均比热0.71kJ/(kg·℃)工件起始温度20℃最高加热温度800℃工艺过程温度曲线及耗电量见图2(以炉膛中区温度为准)。双台车炉年节电(可比单耗计)449856kW·h(详细计算从略)。数据计算:(1)热效率热效率:(2)可比单耗拆合质量:可比单耗:1.4重质砖炉衬的节能效果两台炉子的热效率和可比单耗对比见表1。从表中对比数据可以看出,其节能效果是显著的,若与重质砖炉衬相比,节能效果更为显著。从使用寿命看,1994年投入运行至今已7年,炉衬除东炉门口上方有一小部分被碰外(已修),整个炉膛完整如初,纤维炉衬强度如初,电阻带吊挂件坚固整齐如初,从现有状况看,该纤维炉衬使用寿命可在15年左右。2解决了运行问题б-70及OKб-128马弗炉为苏式炉,是悬放在淬火油槽上面的电加热炉,电炉6个面全部与空气接触,散热面积大,加热速度慢,电阻丝老化快,故障较多,炉温均匀性差,曾有台OKб-128因温差超过60℃而长期放置。经全纤维改造后,除以上问题全部解决外,节能效果和提高产量更为显蓍,其测试结果和改造前对比如表2。б-70马弗炉额定功率为70kW,按每月升温一次计,全年空炉升温可节电为:70×(7.33-2.67)×12=3914.4(kW·h);按每月26天开炉计,全年可节电(34.74-27)×12×26×24=57957.12(kW·h);全年共节电:3914.4+57957.12=61871.52(kW·h)。炉衬改造后,保温性能好,炉温均匀,不但提高了产量,减少了维修(炉温均匀,电炉丝不易断),还提高了产品质量。更为重要的是提高了炉衬的使用寿命,第一批б-70炉衬,连续使用5年左右,炉衬中同一部位出了故障,将此故障排除后,该炉使用寿命可达10年以上,这在连续炉的全纤维炉衬寿命是很少有的。3炉衬工艺的改进洛轴Ø3m的井式炉群有30余台,每月均有炉盖内砖衬塌陷,需筑砌,即增加生产成本,又严重影响生产,改用纤维内衬后,情况大为改观。对淬火用炉盖,不但保温性能好,重量轻,开启方便,且使用寿命增加。1994年改的纤维内衬盖至今仍在使用中。对渗碳炉盖纤维内衬而言,难度就增大了。据了解,国内的纤维炉衬直接用在保护气氛中,还没有成功的先例。因为渗碳气氛的渗碳集碳,到一定程度便使纤维凸起脱落。另外,渗碳可使纤维内衬的金属件变脆而折断。针对这种情况,我们又研制出新的工艺和工装,将Ø3m的拱球形内衬压制成没有一点接缝的容重较大的整体型纤维内衬。同时又进行了特殊的表面处理,此工艺成功的阻挡了渗碳气氛对内衬的渗透,保证了炉衬的使用寿命。截止目前,第一台已用了28个月,现仍在使用中,第二,第三台又两次在工艺中作了改进,相信其寿命会更长。用此工艺制作的纤维炉盖,不论直径多大,不论是平顶或是拱球顶,均可作成一块密封的整体型,且因压的紧,容重大,经特殊的外表层处理,其抗气流的冲刷能力强,所以也特别适合气流冲刷力强的火焰炉的纤维炉盖。4大容重炉衬的施工工艺通过以上介绍,可以看出,与传统的制作方法相比,用此先进工艺制作的纤维炉衬,从节能效果和使用寿命上,均有突破性的进展,可使工业窑炉的纤维炉衬改造更好的推广和应用。耐火纤维具备导热系数小,容重小,耐急冷急热特点,是制作工业炉炉衬的理想材料。用耐火纤维制作炉衬,外国广泛使用于60年代,国内使用于70年代,其施工方法也基本上是由国外引进的,这些方法大致分为四种:层铺法、叠砌法、组件法、粘贴法。国内纤维炉衬的使用,经过二十多年的实践,其显著的节能效果已被人们肯定。但因其强度差,使用寿命短,因而影响了纤维炉衬的推广。我们经过长期摸索,总结出影响纤维炉衬使用寿命的因素有:1.容重小,强度差。2.结构不合理。3.纤维炉衬存在大小不同的缝隙,这些缝隙有的产生于组件结合处,有的是由于纤维遇热收缩的特征而产生的收缩缝。这些缝隙,不但产生热短路,影响节能,还严重影响其使用寿命。所以必须克服以上所述的三个缺陷,研制出新的施工工艺。我们经过十多年的反复实践,已研制出新的施工工艺并成功的应用在洛轴的40多台纤维炉衬上,现将此工艺简介如下:用液压专用设备压制的整体型纤维炉衬(国家发明专利),此工艺特点为:a.专用设备压制,纤维炉衬容重大。实践证明,可在350～400kg/m3较为合适(传统工艺在200～250kg/m3),这样不仅增加了炉衬强度,还增加了节能效果(1998年在给洛阳一拖改造炉衬时,与原贴50mm厚纤维炉衬比,节能28%);b.用机制生产替代传统手工生产,操作规范,结构合理;c.不管炉体多大多长,通体为一块整体型,没有接缝。实践证明,大容重的纤维炉衬,不仅增加了炉衬强度,还有效的解决了纤维遇热收缩而产生收缩缝的现象,再加上整个纤维炉衬为一个整体型,没有接缝,因而其使用寿命、节能效果都得到