耐火纤维炉衬的砌筑Word格式.docx

耐火纤维炉衬的砌筑Word格式.docx

《耐火纤维炉衬的砌筑Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《耐火纤维炉衬的砌筑Word格式.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

例如，在1200℃高温加热4~6h，收缩率一般≦4%。

但是，在热载荷下，耐火纤维的收缩率远超过此值。

选用耐火纤维时，既要考虑工作温度，也应考虑热载荷条件。

因此，耐火纤维的安全使用温度应低于标称的最高工作温度。

（3）可控气氛下选用耐火纤维在吸热式气氛中，氢不断向耐火纤维渗入，提高其导热性，使炉墙外侧温度提高。

耐火纤维是一种低密度多孔隙的材料，氢分子很小，极易渗入。

在实际应用中，应增加耐火纤维的厚度50~l00mm。

在渗碳气氛中碳在耐火纤维上沉积，增加其导热性，可采取烧碳法除去。

（4）耐火纤维的抗风蚀性耐火纤维作内衬使用时，还要能经受炉内气流的冲刷，应具有足够的抗风蚀性。

对于速度要求较低的普通烧嘴，各种制品均可使用，采用高速烧嘴时需考虑风速问题

（5）耐火纤维层的粘结强度耐火纤维往往和耐火粘土砖、轻质耐火砖及其他隔热材料，组合成具有一定抗压强度的整体炉衬。

因此，必须使用耐火纤维增强涂料，以提高其本身强度，并用适当的高温粘结剂与其他筑炉材料粘结。

（6）火焰对耐火纤维的影响耐火纤维作燃料炉炉衬时，应注意火焰喷射时的长度和角度，火焰不应直接喷射到耐火纤维炉衬上。

四、耐火纤维制品

耐火纤维可根据需要加工制成毡、毯、绳和异型制品等。

1．耐火纤维毡

采用湿法加工工艺，加入羟甲基纤维素或乳胶等有机结合剂制成的制品，称为耐火纤维毡。

根据使用要求，有的还加入硫酸盐或磷酸盐等无机结合剂。

湿毡，是将毡（或毯）浸渍氧化铝或氧化硅胶体溶液，封装在塑料袋内保持湿润。

通常用在难以施土的形状复杂部位，干燥后表面硬化，具有良好的抗风蚀性。

耐火纤维毡的规格尺寸：

长500~1000mm、宽400~500mm、厚10~50mm。

2．耐火纤维毯

采用干法加工工艺，不加或稍加微量结合剂制成的制品，称为耐火纤维毯。

针刺毯是采用针刺工艺，即通过带有倒钩的针在纤维毯的表面上下勾刺而制成。

与其他耐火纤维制品相比，它的柔韧性和回弹性好，强度高，抗风蚀性强，热收缩小。

耐火纤维针刺毯的规格尺寸：

长7620mm、宽（300、600、1200）mm、厚（13、25、38、50）mm。

3．耐火纤维绳

在耐火纤维中加入15%~20%有机纤维，纺成线，再制成绳。

根据使用要求可加入镍铬丝或不锈钢丝，以增加强度。

4．耐火纤维异型制品

在耐火纤维中加入结合剂，采用真空吸滤成型或机压成型。

按照使用要求制成各种异型制品。

第二节耐火纤维炉衬的结构形式

耐火纤维炉衬的结构形式通常分为耐火纤维面衬和全纤维炉衬两类。

前者是将耐火纤维制品（毡或毯），用高温粘结剂贴在耐火砖炉衬的受热表面上；

后者是全部用耐火纤维制品。

或用耐火纤维制品与矿渣（或玻璃）棉毡复合组成的炉衬。

一、耐火纤维面衬

耐火纤维面衬分平贴和竖贴两种。

1．平贴

平贴宜采用单层粘贴，其厚度即为耐火纤维制品本身厚度，通常为20~30mm。

平贴时由于纤维方向与砌体表面平行，纤维的全长受热，当结晶粉化时会造成层层剥落，但纤维层热导率小，具有较好的隔热性能。

平贴法适用于低温炉薄层粘贴。

2．竖贴

竖贴是先将耐火纤维制品剪裁成条，再捆扎成块。

捆扎时要预压缩5~10%，以补偿受热时产生的收缩量。

捆扎成的纤维块按图4－2所示的方法粘贴于砌体表面。

竖贴纤维面衬的强度高，抗风蚀性好，面衬厚度可以大些，一般为50~80mm。

竖贴施工容易，节能效果也较好，但纤维层热导率大。

与平贴法取同样厚度时，其隔热效果则较差。

图4－2捆扎块竖贴法

二、全纤维炉衬

根据不同炉温的要求，全纤维炉衬的一般组成见表4－1。

全纤维炉衬有层铺、叠铺、层铺叠铺、预制块等多种结构形式，应根据炉温情况、炉气流动情况、纤维制品类别等条件选择合适的炉衬结构。

表4－1全纤维炉衬的组成方案

结构类型

炉温/℃

层数

总厚度δ/mm

组成

每层厚度/mm

E

≤700

单层

80~110

C

δ

F

≤950

双层

150~175

C＋D

（δ－50）＋50

G

≤1100

多层

175~200

B＋C＋D

50＋（δ－100）＋50

H

＜1250

200~225

A＋C＋D

注：

δ一选定的最经济炉衬厚度，A一高温型耐火纤维毡，B一中温型耐火纤维毡，C一低温型耐火纤维毡，D一矿渣（玻璃）棉毡。

第三节层铺耐火纤维毡的施工

层铺结构如图4－3所示，炉衬内表层采用耐火纤维毡，内表层与炉壳钢板之间衬以矿渣棉毡或玻璃棉毡。

由于层铺结构的纤维与受热面平行，与叠铺结构相比，此类结构的高温收缩大，抗风蚀性差，其使用温度相对降低约50℃。

但炉衬热导率相对减小约20%，有利于炉衬的隔热。

图4－3耐火纤维毡的层铺结构

a）螺杆固定式b）金属钉固定式c）转卡固定式d）瓷帽固定式e）瓷钉固定式f）带挂颈的瓷钉固定式

l一MS螺母；

2一螺杆；

3一快速夹紧圈；

4一垫圈；

5一钉座；

6一拉钉；

7一夹紧板；

8一拉杆；

9一MS螺杆；

10一瓷帽；

11－钉座；

12一瓷钉；

13一夹紧瓷垫；

14一螺柱；

15一瓷钉；

16一挂颈

上图中前三种形式（图a、b、c）适用于炉温≦1100℃；

后三种形式（图d、e、f）适用于炉温≦1400℃。

一、锚固件的结构形式

层铺时锚固件的结构形式主要有螺杆固定式、转卡固定式和瓷件固定式等。

1．螺杆固定式

螺杆、螺母和垫圈的制作简单，便于施工，是较常用的一种锚固件结构，如图4－4所示。

图4－4螺杆固定用锚固件

a）双头螺杆b）方垫圈c）、d）快速夹紧圈

螺杆通常用直径为5mm的耐热钢制成，如采用双头螺杆时，在螺杆与炉壳钢板连接的一端配上一个普通碳钢螺母，以解决耐热钢螺杆与普通碳钢炉壳两种不同材质焊接的困难。

这种结构的缺点是当炉温较高时，螺母易与螺杆粘结在一起，拧不下来，故对高于1000℃炉温的内衬不宜使用。

螺杆固定的纤维炉衬结构如图4－5所示。

图4－5螺杆固定的纤维炉衬结构

1一快速夹紧圈；

2一耐火纤维毡；

3一无碱玻璃棉毡

2．转卡固定式

将带卡口的卡板套上卡杆，旋转90°

，即可固定炉衬，如图4－6所示。

这种层铺方法的特点是安装、修理方便，而且不会产生咬死的现象。

图4－6转卡固定用锚固件图4－7转卡固定的纤维炉衬结构

a）卡杆（支持销）b）卡板（垫圈）1一垫圈；

2一卡杆；

3一耐火纤维毡；

4一矿渣棉毡

转卡结构适用于较高温度的炉子，但在有振动和冲击的载荷时，垫圈容易脱落。

转卡固定的纤维炉衬结构如图4－7所示。

3．瓷件固定式

一般采用瓷帽结构，如图4－8所示。

瓷帽由氧化铝制作，有两种形式：

中间带圆孔的配螺杆螺母用；

中间带长方孔的转卡瓷帽，它是为了配转卡固定杆用。

在瓷帽的上端，应刻出明显标记，以便准确地旋转90°

，与卡杆卡牢。

安装后，在瓷帽中间充填耐火纤维，用以保护金属锚固件。

瓷帽固定的纤维炉衬结构如图4－10所示。

图4－8转卡瓷帽图4－9瓷钉固定的纤维炉衬结构

1一瓷钉；

2一瓷垫；

图4－10瓷帽固定的纤维炉衬结构

a）锥形瓷帽结构b）管形瓷帽结构c）转卡瓷帽结构

1一瓷帽；

3一矿渣棉毡；

4一卡杆

如采用瓷钉，则一端有内螺纹，而另一端有卡槽。

先在炉壳钢板上焊上普通碳钢螺钉，将瓷钉拧上，铺上耐火纤维毡后，再用带缺口的瓷垫卡住，如图4－9所示。

瓷钉转卡结构如图4－11所示，它用螺栓将尾部带M6的瓷钉固定在炉壳钢板上，用转卡瓷垫套入瓷钉端部，旋转90°

后卡住纤维。

图4－11瓷钉转卡结构

a）瓷钉b）转卡瓷垫c）瓷钉固定的纤维炉衬结构

1一转卡瓷垫；

2一瓷钉；

4一矿渣棉毡；

5一螺杆

二、锚固件的材料和布置

1．锚固件的材料

在不同温度和气氛下，锚固件材料的选用见表4－2。

其中“特殊合金”是指镍铬合金、铁铬铝合金等特殊耐热合金；

而陶瓷锚固件则包括一般陶瓷锚固件、氧化铝锚固件和氮化硅（Si3N4）等。

国外采用Si3N4氮化硅材料作螺栓，这与金属和氧化铝质的支持螺栓相比，具有较高的高温抗拉强度和抗冲击性能，较小的热膨胀和热导率。

表4－2锚固件材料的选用

炉子类别

＜900℃

900~1000℃

1000~1100℃

＞1100℃

电阻炉

普通碳钢

特殊合金

陶瓷锚固砖

煤气炉

燃油炉

2．锚固件的布置

由于耐火纤维毡本身刚度较差，因此，用于连接固定的锚固件的距离则不宜过大。

用于炉墙时，锚固件的中心距一般不大于300mm；

用于炉顶时，其中心距一般不大于250mm。

锚固件离耐火纤维毡边缘的距离不大于100mm，如图4－12所示。

图4－12锚固件的布置和数量

三、耐火纤维毡的铺设

1．锚固件的焊接

施工前，应用钢丝刷清除钢板上的耐火泥、油污等脏物。

如果钢板表面氧化较为严重，也应设法除去氧化铁皮，最好还能刷上一层防锈漆。

在钢板上划线确定螺杆的中心位置，用φ2mm电焊条焊上M5螺母。

焊接电流不能太大，以免烧坏螺母。

焊接螺母时，不要将0Cr25A15螺杆拧在螺母上，以免受高温后晶粒粗大变脆。

锚固件和螺杆均应垂直焊牢于钢板上，焊后必须逐根进行锤击检查。

当锚固件端部采用瓷帽固定耐火纤维毡时，锚固件的断面排列方向应一致，如图4－13所示。

图4－13锚固件的排列方向

2．耐火纤维毡的铺设

耐火纤维内衬结构一般由隔热层和纤维毡复合组成。

由于纤维毡在厚度方向是多层叠合，在平面方向是多块纤维毡拼接，因而对接缝处的要求是：

内、外层应错缝100mm以上。

内层可以对缝连接，面层接缝应搭接或重叠，其搭接长度以100mm为宜，以此防止热炉气进入到较低级的隔热层内，如图4－14所示。

搭接方向应顺气流方向，不得逆向。

搭接处应用高温粘结剂粘牢。

图4－14耐火纤维炉衬的接缝结构

a）对接b）搭接c）重叠

层铺纤维毡时，利用螺杆刺穿成孔，即用一根φ16mm×

3mm管子当工具，往纤维毡后推挤一下即穿。

分层铺放时，先将纤维毡压在中心线上的一排钉子上，让其刺穿，并以快速夹紧圈压住。

快速夹紧圈是靠弹性夹住螺杆的。

待相邻纤维毡的中心固定好后，再将两纤维毡边缘相互挤紧。

例如将600mm宽的纤维毡两边压缩后安放在590mm宽的位置上，利用耐火纤维的弹性挤紧接缝（见图4－15），以免受热收缩。

在炉衬末端，为了保护炉壳，可采用图4－16的结构。

图3－15挤压接缝的顺序

a）将接缝端重叠10~15mmb）将两端头紧靠在一起c）用压板从上面压平

1一耐火纤维毡；

2一矿渣棉毡

图4－16耐火纤维炉衬的末端结构

l一耐火纤维毡；

3．耐火纤维毡的固定

每当铺放最后一层，即内表层后，应立即装上垫圈及螺母。

特别是炉顶纤维毡施工时。

为防止纤维毡下坠，应采用快速夹紧圈予以固定。

一般为每2~4个锚固件安装一个快速夹紧圈。

对于瓷帽固定结构，由于锚固件比内衬厚度短。

故在内表层安装前。

需以快速夹紧圈将其他纤维毡压住。

当安装最后一层纤维毡时，还需在其锚固位置切开一个十字切口（约65mm），以便将瓷帽压入。

层铺法施工完后，其炉衬结构如图4－17所示。

图4－17层铺法炉衬结构

1一螺杆螺母；

2一矿渣棉毡；

4一耐火纤维板

4．锚固件的表面保护

当耐火纤维毡用螺杆螺母或锁紧压盖或瓷帽固定后，表面应作适当的保护性处理，以免锚固件暴露在高温炉膛中，尤其对有腐蚀性气氛的炉子，保护措施更为必要，见图4－18。

图4－18锚固件的表面保护

a）用散状纤维拌以泥浆的填料b）用小块纤维毡覆盖c）用小块纤维毡以特种泥浆粘结

四、不同部位的连接结构

不同部位耐火纤维毡的连接结构十分重要，操作方法不同，则其使用效果也不一样。

1．耐火纤维炉墙拐角处的连接结构

拐角部位的连接是比较重要的，要相互交错，以防止炉衬出现通缝。

如果连接得不严密，会影响炉衬寿命。

拐角处的铺设方法有交错式、迷宫式、圆角式和重叠式，如图4－19所示。

图4－19耐火纤维炉墙的拐角结构

a）交错式b）迷宫式c）圆角式d）重叠式

迷宫式铺设的连接结构在承受高温发生收缩后，容易产生缝隙，而圆角式铺设较困难，所以最好有1~2层用圆角式，而其余几层则采用迷宫式。

2．耐火纤维毡与砌砖体的连接结构

耐火纤维毡与砌砖体的连接要避免直通缝，以防止纤维毡收缩后接缝扩大，造成热损失增加和炉炉衬里层及钢结构的损坏，为此，应采用如图4－20所示的结构。

图4－20耐火纤维毡与砌砖体的连接结构

2一砌砖体

3．其他连接结构

（1）耐火纤维炉墙与炉顶的连接结构如图4－21所示。

（2）耐火纤维炉墙与炉门的连接结构如图4－22所示。

（3）耐火纤维毡与原有炉衬的连接结构如图4－23所示。

（4）两个部位连接处的密封结构如图4－24所示。

（5）炉门（或烟道闸板）底部的密封结构如图4－25所示。

图4－21耐火纤维炉墙与炉顶的连接结构

1－炉顶；

2一炉墙

图4－22耐火纤维炉墙与炉门的连接结构

a）、b）、c）炉门打开d）炉门关上

1一炉墙；

2一炉门

图4－23耐火纤维毡与原有炉衬的连接结构

a）预埋锚固件b）预留孔插入锚固件后再行浇注c）钻孔后插入锚固件再行浇注

1一炉壳；

2一锚固件；

3一原有耐火内衬；

4一耐火纤维毡；

5一隔热板

图4－24两个部位连接处纤维毡的密封结构

a）对接式b）填铺式

图4－25炉门（或烟道闸板）底部的密封结构

a）开启时b）关闭时

五、表面硬化处理

为了提高耐火纤维炉衬的抗风蚀性和化学稳定性，最好进行表面硬化处理。

耐火纤维炉衬组装后，在其表面涂刷一层增强涂料（见图4－26），经烧结后表面呈现一层白色的硬壳。

起到了保护耐火纤维的作用，减少了炉气对耐火纤维的侵蚀和重烧收缩，增加了炉衬对热辐射的反射作用，收到了令人满意的效果。

实践表明：

不刷增强涂料的耐火纤维炉衬使用后既出现收缩，又挂粉尘；

而经刷增强涂料的耐火纤维炉衬却很严密，表面光洁，粉化损坏缓慢，因而大大提高了使用寿命。

图4－26表面硬化处理的纤维炉衬

1一氧化铝纤维毡；

2一陶瓷锚固件；

3一增强涂料；

4一高温粘结剂；

5一原有炉衬；

6一螺杆；

7一矿渣棉毡；

8一硅酸铝纤维毡

增强涂料是一种快速粘结的粘稠状液体，其中水分在烘烤中排除后即形成胶体，进一步凝聚形成胶体颗粒，相互连接成网络状结构的松软骨架。

再进一步干燥凝胶形成硬化固体，牢固地吸附于纤维制品表面。

增强涂料的性能应能保证耐高温、耐冲刷、耐侵蚀、耐热振。

此外，还应具有粘结性好、修补方便、使用寿命长等优点。

配制这种涂料，一般采用的结合剂有磷酸二氢铝、硅溶胶、甲基纤维素和水玻璃等。

涂料中含有较多的固体物质，如高铝粉、短耐火纤维或磨细的纤维粉末等。

第四节叠辅耐火纤维毡的施工

叠铺结构如图4－27所示。

由于锚固件位于纤维制品中间，可采用普通碳钢制作，能节省耐热钢材。

叠铺法与层铺法相比，叠铺炉衬表面强度较高，抗风蚀性较好，涂敷材料粘附较牢固，纤维收缩倾向也较小。

但是叠铺法现场施工不如层铺法万便，热导率比层铺法大20%左右，故需相应增加炉衬的厚度。

但其使用温度却比层铺法可高出50~100℃。

图4－27耐火纤维毡的叠铺结构

a）叠铺粘贴式b）插杆穿串固定式c）销钉角钢固定式d）螺杆压铁固定式

3一销钉；

4一角钢；

5一插杆；

6一销钉角钢；

7一螺杆压铁

叠铺耐火纤维毡的施工一般分为穿串固定式和预制块（组合件）固定式两种。

一、穿串固定式

1．穿串固定

穿串固定是将纤维毡切割成宽度等于炉墙宽度的长方形纤维条，将其预压缩（压缩率为15%~20%），再用耐热钢销钉穿串固定。

穿串固定的支撑板及固定销钉应焊接牢固，并逐根检查其焊接质量。

支撑板应水平，销钉应垂直。

销钉的中心距宜为250mm~300mm。

用销钉固定时，将压缩后的纤维毡条插入预定位置，至上层支撑板。

活动销钉则应按设计要求的位置插入纤维条中，有垂直和水平插入两种，不得偏斜或遗漏。

分别见图4－28和图4－29。

图4－28垂直插入穿串固定结构

1一固定销钉；

2一活动销钉；

3一支撑板；

5一接缝

图4－29水平插入穿串固定结构

1一插杆；

2一支承件；

3一垫板；

4一耐火纤维毡

2．机械固定

机械固定如图4－30和图4－31所示。

在图4－30中，先在炉壳钢板上焊上50mm×

40mm×

5mm铁板小片，在铁板距一边40mm处钻Φ4.1mm孔。

安装时在两组平行小片之间，纤维一定要压紧，纤维毡要压缩20%左右，针刺毯要压缩35%左右。

然后打入长100mm、Φ4mm带弯头的钉子。

钉子可用铁丝或焊条在现场制作。

值得注意的是两个模块的纵向交接处，一定要压上一条20mm纤维毡，目的是防止纤维加热收缩。

图4－31所示结构与前一种不同之处，在于把Φ5mm~Φ6mm圆钢弯成波浪形，代替小片焊接在炉壳钢板上，然后插入Φ5mm~Φ6mm圆钢，其长度起码在1m以上。

纤维毡的安装要求同上。

图4－30耐火纤维机械固定结构

（1）图4－31耐火纤维机械固定结构

（2）

二、预制块固定形式

预制块固定是叠铺法施工的另一种形式，即将纤维毡（或毯）折叠压缩后组成预制块（见图4－32）。

把纤维毡做成标准预制块，使炉衬的总厚度一次装完。

在一个单位面积的炉衬上，只要用一个紧固钉就可以把预制块固定在炉壳上。

这个紧固钉和预制块上的一个金属元件连接在一起，其优点是安装方便，节约耐热钢，不受炉气侵蚀的影响，维护和更换都很方便。

图4－32耐火纤维预制块

预制块的固定方法通常有锚固和粘贴两种。

1．锚固固定

锚固固定是将组合预制块的固定件焊接于炉壳，然后用螺杆或用锚固件插入预制块中，使其固定在炉壳上。

Z形预制块是最典型的一种预制块，它由一条宽300mm，经过针刺的耐火纤维毯组成，毯子按相同尺寸如图4－33所示的方法折叠起来。

一般将密度96kg/m3、厚度为25mm的毯子折成14层或16层，加以压缩。

14层的每层厚度为25mm而的毯子压缩到300mm（压缩量达15%），密度增加到132kg/m3；

16层的密度增加到148kg/m3。

毯子折叠压缩后，用塑料带和夹板把预制块捆绑起来，安装时仍保持压缩状态，中心距大约为300mm，像镶地板似地纵横交错排列，最后割断带子，去掉夹板，每块预制块就会发生膨胀，结果将预制块之间的缝隙填满，因此，炉衬看不出缝隙。

图4－33典型的Z形预制块图4－34预制块的安装

1一横杆；

2一槽钢；

3一连接件；

4一夹头1一夹头；

2一2形预制块；

3一自动射钉枪

横杆埋设在预制块里，借连接件和支承槽钢连接起来。

槽钢上另外设有一个可以滑动的夹头。

安装时，先把夹头滑到预制块槽钢的一端，当预制块放到炉壳上时，使夹头位于预制块中心位置，用自动射钉枪把夹头钉到炉壳上（也可用焊接方法固定），然后再把预制块滑到最终位置。

安装情况如图4－34所示。

这种预制块可按内衬厚度设计，不用隔热背衬，这样就可保持整个系统的弹性和热阻。

这种结构安装迅速，能减少热面纤维收缩，并能提高抗风蚀性和机械磨损性。

这种预制块得到了厂泛的应用。

Z形预制块的结构形式很多，如图4－35所示。

图4－35Z形预制块

2一沙布；

3一横担；

4一螺杆螺母

图4－36所示预制块，当在炉顶上进行安装时，在炉壳内焊上角钢梁，其尺寸一般为25mm×

25mm×

3mm。

将纤维块吊挂在角钢梁上，然后在钢板与预制块之间填塞岩棉板即可。

折毯预制块如图4－37所示，是把纤维毯切割成长条状，毯宽305mm，折叠成300mm×

300mm的方块，经预压缩后扎紧。

纤维毯中卡入收紧体，收紧体的中条穿过纤维毯及滑轨上的孔后折弯，将预制块固定在滑轨上。

滑轨套在滑块上，滑块用钉子或焊接的方法固定在炉壳钢板上。

折毯块的夹板可在安装后重新抽出使用。

图4－36Z形预制块在炉顶上的安装

1一角钢粱；

2一吊杆；

3一岩棉板；

4一拉杆；

5一Z形预制块

图4－37折毯预制块及其安装构件

a）滑轨b）收紧体

1一夹板；

2一折毯纤维；

3一捆扎带；

4一滑轨；

5一收紧体；

6一滑块

2．粘贴固定

这种方法是将耐火纤维毡切割成条状，然后将其折成如图4－38所示的形状，粘贴在底板上。

U形预制块用塑料带绑紧，等到安装完毕形成炉衬后，剪断塑料带，耐火纤维可封住周边。

粘贴时