提高加热炉炉顶耐火材料使用寿命的几个问题

提高加热炉的使用寿命是轧钢生产经营永久的追求，在分析炉顶损坏机理的基础上。实现长效运营。加热炉炉顶结构主要是指炉顶耐火浇注料结构(包括炉顶隔热层)及其吊挂锚固砖和供热部分，它是影响炉顶寿命长短的重要因素。合理的炉顶结构可以延长炉顶寿命改善作业条件，降低炉子消耗，炉顶作为整个炉体的高温区，也是耐火材料最易损坏的区域。

1加热炉炉顶结构问题的提出

1.1炉顶锚固砖的吊挂

原设计的炉顶锚固砖吊挂件为铸件，挂在小工字钢上，这种结构使锚固砖的自由度小，容易造成炉顶耐火材料的应力集中，卡断锚固砖。目前，使用的炉顶锚固砖吊挂做了两处修改，一是将小工字钢改为φ60mm X6mm 的钢管，锚固钩勾在钢管上可以转动，可适当调节来自炉顶耐火浇注料的应力；二是将原有的吊挂钩铸件改为不锈钢圆钢弯制而成，使锚固砖在锚固钩上有较大的活动余量。

1.2炉顶隔墙采用预制块结构

炉顶隔墙在加热炉用耐火材料中是个薄弱环节，它体积小，双面受热，所处环境条件恶劣，易损坏，而且修补也困难。如果采取现场浇注，烘炉时难以保证此部位的水分均匀排除，从而影响隔墙寿命。而采用高温烧成、技术含量高的预制块时，则很好地解决了这一问题。即用8组共 l6块 (每组 2块 )预制块代替原有现场浇注的隔墙。隔墙预制块是以水冷却管（管臂上焊接锚固钩）作为骨架，并在隔墙与炉顶之间、隔墙预制块与预制块之间粘贴10mm厚的高铝纤维毡，起到膨胀缝的作用，以消除应力。采用预制块的主要优点是：施工和维修方便；由于已高温烧成，因此，对烘烤的要求不高，可缩短烘炉时间。

2合理选择耐火材料

作为加热炉用耐火材料应满足以下四个方面的要求：安全可靠 、经济长寿、保温节能 、结构轻化。根据该加热炉的使用情况和使用部位，综合考虑耐火材料的铝含量、耐压强度、热振稳定性、线膨胀系数、导热系数、荷重软化温度和高温体积稳定性等主要理化指标，合理选用适合该加热炉炉顶使用的各种耐火材料。

2.1 炉顶重质工作层用耐火浇注料

炉顶的工作层受高温气流冲刷和热应力等因素影响，特别是加热段前部和均热段的炉顶容易损坏，是整个炉顶的薄弱环节。作为工作层用耐火材料。主要考虑材料的使用温度应在 1400℃以上。热震稳定性好，高温下微膨胀和强度较高等。在加热炉常用的AL2O3·SiO2系耐火材料中，随着氧化铝含量(55％～65％)的增加，材料的体积密度增加，使用温度提高 而热震稳定性有一个最佳区域。为此，选用了牌号为GD-65 的高性能低水泥浇注料。这种浇注料不仅具有施工性能好、体积密度适中、热震稳定性好、体积稳定性好、致密度高等优点，而且由于超微粉材料具有极高的表面能，能使浇注料形成凝聚结合。并在中温下就开始固相烧结，从而使浇注料具有极高的低温强度和中高温强度，特别是在800～1200℃的范围 内。浇注料的强度随着温度的升高而增加。不存在普通浇注料在此温度范围内的强度低谷区 问题。

2.2炉顶锚固砖 (吊挂砖 )

大型步进式加热炉的炉顶中大约有3600多个吊点，因此。在施工中很难保证每个吊点均匀受力。同时，若少数吊挂砖质量不好，抗拉强度低，在使用过程中由于温度急剧变化就会造 成某些吊挂砖被破坏。当某些吊挂砖受力超过其抗拉强度时。该吊挂砖就会断裂。失去作用从而使相邻的吊挂砖受力增大，有可能出现连续破坏的结果，此时整体吊挂炉顶就会发生突然塌落。另外，加热炉在整体施工完毕，刚开始烘炉升温时，由于炉顶下部温度较高，浇注料快速脱水，此时下部不但不因温度上升而膨胀，反而表现为收缩，炉顶呈向上凸起的变化，同时顶内出现大的热应力。这种变形将使膨胀缝附近的吊挂砖拉力增大数倍。而膨胀缝中间的吊挂砖产生卸荷效应。同样道理，正常生产时在稳定温度下， 这种炉顶变形呈下凹状态，结果使膨胀缝之间中部吊点拉力增大数倍。炉体在急冷急热状态下，由于热冲击而产生的热 应力可达3MPa，吊挂砖是这一热应力的集中点。热应力值超过材料的抗拉强度时。则砖体破裂损坏。因此，选锚固砖材料时要选用质量好、强度适中的锚同砖，施工时尽可能保证各个吊点受力均匀。

2.3炉顶供热烧嘴砖

平焰烧嘴的圆盘形平火焰是依靠着火后气流的旋流，配合烧嘴砖的喇叭形的通道产生的附壁效应原理而产生的。烧嘴砖内形成的负压区使平焰气流产生回流，起着连续点火与稳定燃烧的作用。因此烧嘴砖处于连续的高温环境中，在运行中的温度高达1600℃，使用温度高，而且还承受高温气流冲刷，损坏速度快，更换频繁。目前，加热炉烧嘴砖多为高铝质低水泥结合体系材料，使用寿命一般约3年。高铝质烧嘴砖损坏原因主要是由于所用材料抗热振性 不足，在使用中由于温度波动易产生裂纹，加热炉内的高温烟气顺着裂纹向内部侵蚀使裂纹逐渐增宽加深，加速破坏烧嘴砖的结构直至被彻底损坏。要延长烧嘴砖的使用寿命，必须提高材料的抗热振性。

因为烧嘴砖是最易被损坏的地方，在一定程度上影响炉顶的整体寿命，因此，在选烧嘴砖材质时力求热振稳定性好、耐高温、耐冲刷的材料，并严格要求厂家保证预制后的烧嘴砖的质量。