在砌筑热处理炉时,普通均在耐火材料的里面再砌一层保温材料。从而增加炉墙的散热损失,节省热能,改善休息条件。保温材料必需具有体积密度小、导热系数小、比热容小和较高的运用温度等技术性能指标。工程上常把导热系数小于0.25W/(m·K)的资料称为保温材料(或绝热材料)。
1、常用的保温材料品种
常用的保温材料有硅藻土、石棉、矿渣棉、收缩珍珠岩、蛭石等。另外,轻质或超轻质耐火砖、耐火纤维也可当做保温材科运用。
1.硅藻土
硅藻土的次要成分为非晶体二氧化硅,并含有大批黏土杂质,具有很好的隔热才能,少数状况下制成成型砖运用,也可以粉料填充作为炉子的隔热层。它的运用温度为900℃,砖的尺寸规格为250mm×123mm×65mm和230mm×113mm×65mm。
2.蛭石
蛭石又称为黑云母或金云母,具有普通云母的外形,易于剥成薄片。蛭石的次要成分(质量分数)是SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和5%~10%的化合水,受热后水分蒸发,体积收缩而构成收缩蛭石。其溶点为1300~1370℃,密度和热导率均很小,是一种很好的保温材料,既可散状运用,也可以制成各种外形的制品运用。其运用温度为1000℃。
3.矿渣棉
矿渣棉是应用熔融的冶金矿渣在高压蒸气作用下制成的一种天然矿物纤维,呈白色或暗灰色。它具有密度小、热导率低、吸湿性小和不熄灭等优点,但很容易被压实降低保温效果。矿渣棉毡可与陶瓷纤维毡配合运用作为全纤维炉衬,其运用温度为700℃。
4.石棉
石棉是一种纤维结构矿物,其次要成分为蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O),熔点大于1500℃。石棉在低温下不熄灭,但在500℃以上会得到结晶水而使强度降低,当温度到达800℃左右会变成粉末,得到保温作用,所以要严格控制其运用温度,不能超越500℃。石棉在松懈形态下具有较小的比重与导热系数,所以常加工成石棉布、石棉板及石棉绳等外形运用。
5.低温超轻质珍珠岩
低温超轻质珍珠岩的次要原料是收缩珍珠岩,可以采用水玻璃、水泥、磷酸盐等作为胶结剂,按一定比例混合经成型、枯燥、烧结而制成的制品。它具有体积密度小、热导率小、高的耐火度、热容量小等优点,是一种很好的保温材料。
热处理炉常用保温材料的次要性能指标见表1。其他保温材料的性能指标可査阅筑炉工手册或有关规范。
表1常用保温材料的次要功能
2、保温材料的运用要求
热处理炉的保温层既可采用成型保温砖,也可采用保温散料,或是两者同时运用。成型砖的砌筑办法与耐火砖相反,保温散料次要用于填塞砖块缝隙、炉壳与砌砖体之间的缝隙或在拱顶下面铺放,以添加炉墙的保温性、密封性等。在填充缝隙时一定要填实,保证间隙内平均填满,防止散料在间隙内构成“搭棚”景象。
为避免炉子运用后,因受低温作用构成填料膨胀或受震动而呈现下沉,使上部构成空泛而得到保温作用,操作时应依据整个炉墙高度,每隔一定间隔将砌砖体突出一层,把间隙掩盖,使散状保温材料构成互不相通的几层。炉底铺放硅藻土砖时,每铺一层砖应倒入硅藻土粉,将砖缝填满。炉顶既可以采用平铺成型砖,也可以直接铺一层保温散料。
3、炉衬资料的选择准绳
(1)关于延续作业电阻炉,由于经过炉衬的散热损失是次要的能量损失,因而,应该增强保温层的作用,降低炉壳温度,增加散热损失。关于周期作业的电阻炉,往往是在炉子升温进程中炉衬的蓄热损失是最次要的,保温层加厚可进步耐火层的平均温度,但是也会添加炉衬的蓄热损失。当炉子操作运用工夫较短时,保温层过厚实际上起的作用很小,反而添加了炉体的尺寸,糜费炉衬资料。因而,周期作业电阻炉的保温层应适当减薄。
(2)在选择炉衬用耐火材料时,次要应思索其运用温度、体积密度、热导率、耐蚀性、低温构造强度等功能。在保证炉衬必要构造强度的前提下,应尽可能采用轻质或超轻质的耐火材料。尽量减少炉衬的蓄热损失和炉体的质量。关于低温炉,由于运用温度很高,要求耐火层具有较高的低温构造强度,这时需选用重质耐火材料或高铝砖以及大批的碳化硅制品。当炉衬直接与渗碳氛围接触时,则应采用抗渗碳砖。关于接受重载(如炉底板支撑砖或炉底)和易受冲击摩擦(如箱式炉的后墙下部和炉口局部)的炉衬局部应选用重质砖,保证其低温构造强度。
(3)选保温材料时,为了增加炉衬的散热损失,尽可能选用体积密度小、热导率低的资料,其厚度应保证炉壳外外表温升不大于60℃,并且要求所选用的保温材料的运用温度高于耐火层与保温层交界面的温度。常用的保温材料有蛭石、硅藻土砖、矿渣棉、石棉等。目前也有采用耐火纤维或超轻质砖做保温层的,从而增加炉子的蓄热损失,加重炉子的质量。