Quyết định tốn kém nhất trong việc xây dựng lò nung là thông số kỹ thuật của vật liệu lót. Làm sai - hoặc dưới-chỉ định nhiệt độ hoạt động hoặc quá-chỉ định cho vùng lành tính - và chi phí sẽ xuất hiện dưới dạng hỏng hóc sớm, thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch hoặc lãng phí vốn vào các vật liệu không mang lại lợi ích về hiệu suất so với giải pháp thay thế rẻ hơn.
Hướng dẫn này sắp xếp các vật liệu chịu nhiệt sẵn có cho các ứng dụng lò nung và lò nung thành một khung-vùng nhiệt độ, bao gồm phạm vi từ 600 độ đến 1700 độ . Đối với mỗi vùng, nó xác định các tùy chọn vật liệu chính, điều kiện vận hành xác định cái nào là đúng và các lỗi thông số kỹ thuật phổ biến làm rút ngắn tuổi thọ của lớp lót.
Tại sao Vùng nhiệt độ là điểm bắt đầu - không phải là điểm kết thúc
Nhiệt độ là thông số vận hành dễ thấy nhất và hầu hết các thông số kỹ thuật của lớp lót đều bắt đầu từ đó. Điều đó đúng. Nhưng chỉ riêng nhiệt độ không quyết định được vật liệu. Hai lò hoạt động ở nhiệt độ giống hệt nhau - giả sử 1300 độ - có thể yêu cầu vật liệu lót hoàn toàn khác nhau nếu một lò hoạt động trong môi trường khử với tần số chu trình nhiệt cao trong khi lò kia chạy liên tục trong môi trường oxy hóa không có tiếp xúc với xỉ.
Ba biến phải bao trùm việc lựa chọn vùng nhiệt độ là:
Hóa học khí quyển: oxy hóa, khử, trung tính hoặc hoạt động hóa học (mang-lưu huỳnh, kiềm, axit). Một vật liệu hoạt động tốt ở nhiệt độ 1200 độ trong điều kiện oxy hóa sạch có thể bị hỏng trong vòng vài tháng trong môi trường khử ở cùng nhiệt độ. Gạch alumina-cao có khả năng chống oxy hóa tốt; cacbua silic hoạt động tốt hơn trong điều kiện giảm. Bầu khí quyển quyết định cơ chế phân hủy vật liệu nào được kích hoạt.
Tần số chu kỳ nhiệt: vận hành liên tục về cơ bản ít đòi hỏi vật liệu lót hơn so với vận hành theo chu kỳ. Chu kỳ nhiệt tạo ra ứng suất giãn nở chênh lệch giữa các thành phần lớp lót. Vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt thấp - mullite, sợi gốm - chịu được chu kỳ tốt hơn vật liệu có hệ số giãn nở cao. Vật liệu được xếp hạng để sử dụng liên tục ở 1400 độ có thể không đủ ở mức 1200 độ nếu lò quay vòng 3 lần mỗi ngày.
Tải trọng cơ học và hóa học: lớp lót có chịu trọng lượng kết cấu, tiếp xúc với xỉ hoặc thủy tinh nóng chảy, bị mài mòn do dòng vật liệu chảy hay được bảo vệ đằng sau bề mặt nóng khi làm việc. Lớp cách nhiệt dự phòng đằng sau lớp lót làm việc dày đặc có những yêu cầu hoàn toàn khác với chính lớp lót làm việc.
Khung lựa chọn dưới đây tính đến cả ba biến số, không chỉ nhiệt độ.
Vùng 1: 600 độ đến 900 độ - Cách nhiệt chiếm ưu thế
Phạm vi nhiệt độ này bao gồm các máy sấy công nghiệp, lò sấy, lò xử lý nhiệt ở nhiệt độ-thấp và các lớp cách nhiệt dự phòng của lò nung có nhiệt độ-cao hơn. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản là hiệu suất nhiệt - giảm thiểu sự thất thoát nhiệt qua vỏ lò - thay vì khả năng chịu lửa hoặc kháng hóa chất.
Chăn và ván bằng sợi gốm(Dịch vụ 600–900 độ): Lựa chọn tiêu chuẩn cho-mặt nóng và lớp lót dự phòng ở vùng này. Chăn sợi gốm thuộc loại phân loại 1260 độ (mặc dù có mức nhiệt độ cao hơn) có hiệu quả về mặt chi phí-khi sử dụng liên tục ở nhiệt độ lên tới 850–900 độ . Nội dung cảnh quay rất quan trọng:-sợi cảnh quay thấp (nội dung cảnh quay<5%) maintains lower thermal conductivity over time compared to standard fiber as shot particles - small dense spheres of non-fibrous material - do not contribute to insulation value.
Tấm canxi silicat(Dự phòng 600–900 độ): Tấm canxi silicat-mật độ cao cung cấp độ cứng kết cấu và cường độ nén tốt, khiến nó phù hợp với các vị trí dự phòng nơi cường độ nén thấp của sợi gốm tạo ra rủi ro khi lắp đặt. Nhiệt độ sử dụng liên tục tối đa cho các loại tiêu chuẩn là khoảng 950–1000 độ.
Tấm cách nhiệt chân không(môi trường xung quanh đến 800 độ , các ứng dụng có giới hạn về không gian): VIP cung cấp khả năng cách nhiệt tốt hơn 5–10× trên mỗi đơn vị độ dày so với sợi gốm, phù hợp cho các ứng dụng trang bị thêm trong đó độ dày thành lò không thể tăng.
Những điều cần tránh trong khu vực này: gạch chịu lửa dày đặc tiêu chuẩn làm vật liệu bề mặt nóng trong đó sợi gốm hoặc hệ thống cách nhiệt nhẹ sẽ đáp ứng đầy đủ. Gạch dày đặc trong lò nung 700 độ mang khối lượng nhiệt không cần thiết - thời gian tăng nhiệt- lâu hơn, mức tiêu thụ năng lượng cao hơn trên mỗi chu kỳ.
Vùng 2: 900 độ đến 1200 độ - Gạch cách nhiệt dày đặc và có thể đúc được
Vùng{0}}trung bình bao gồm hầu hết các lò xử lý nhiệt công nghiệp, máy sấy gốm, lò nung có nhiệt độ-thấp hơn và các bộ phận làm nóng sơ bộ của lò nung xi măng và vôi. Nhu cầu về nhiệt độ vượt quá phạm vi hoạt động an toàn của sợi gốm để sử dụng lâu dài trên mặt-nóng, nhưng các điều kiện này chưa yêu cầu vật liệu chịu lửa alumina có mật độ-,{5}}cao nhất.
Gạch cách nhiệt mullite dòng JM(Mặt nóng 900–1260 độ):: Gạch cách nhiệt Mullite mang lại cả giá trị cách nhiệt và khả năng chịu nhiệt độ sử dụng mà sợi gốm không thể sánh được ở vùng này. JM23 (1260 độ ) dành cho các vị trí mặt-nóng lên tới 1200 độ ; JM26 (1430 độ ) cho các ứng dụng đạt gần 1250 độ trong đó cần có giới hạn an toàn nhiệt. Quy tắc chọn cấp: căn cứ cấp JM dựa trên nhiệt độ bề mặt gạch nóng-chứ không phải điểm đặt của lò - lò nung ở 1200 độ với lớp lót làm việc dày đặc có thể khiến gạch JM dự phòng chỉ ở mức 900–1000 độ ở bề mặt nóng của nó.
Đất sét nung dày đặc và gạch nhôm-cao(900–1200 độ ): Dành cho những vị trí yêu cầu khả năng chịu tải cơ học-, chống mài mòn hoặc tiếp xúc với xỉ mà gạch cách nhiệt không thể xử lý được. Gạch đất sét nung (30–44% Al₂O₃) bao phủ phần dưới; gạch nhôm-cao (45–70% Al₂O₃) di chuyển lên tới 1200 độ và hơn thế nữa. Việc lựa chọn trong phạm vi nhôm-cao phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng của chu trình nhiệt. - cấp Al₂O₃ thấp hơn có khả năng chống sốc nhiệt tốt hơn so với cấp độ tinh khiết-cao hơn do hiệu ứng thành phần pha.
Xi măng đúc thấp (LCC)(900–1200 độ ở khu vực làm nóng sơ bộ và đầu vào): Việc lắp đặt nguyên khối giúp loại bỏ các mối nối gạch - con đường chính cho sự xâm nhập của kiềm và hóa chất trong phạm vi nhiệt độ này. Lốc xoáy sấy sơ bộ lò nung xi măng ở 700–950 độ và vùng đầu vào ở 800–1000 độ là các ứng dụng LCC tiêu chuẩn, trong đó việc không có mối nối giúp kéo dài tuổi thọ lớp lót đáng kể so với gạch.
Vùng 3: 1200 độ đến 1400 độ - Cao-Alumina và Gạch đặc biệt
Phạm vi mà các quyết định lựa chọn nguyên liệu có kết quả cao nhất - hầu hết các lò nung công nghiệp và lò nung hoạt động trong khu vực này và sự khác biệt về chi phí giữa các loại vật liệu trở nên đáng kể. Đây là nơi sự tương tác giữa nhiệt độ, chu trình và không khí xác định liệu gạch alumina-cao tiêu chuẩn, gạch mullite hay sản phẩm đặc biệt là cần thiết.
Gạch mullite dày đặc(1200–1600 độ, các ứng dụng chu trình): Khi tần số chu trình nhiệt vượt quá 2–3 chu kỳ đầy đủ mỗi tuần và nhiệt độ hoạt động nằm trong phạm vi 1200–1500 độ, gạch mullite dày đặc sẽ hoạt động tốt hơn gạch alumina-cao tiêu chuẩn. Hệ số giãn nở nhiệt thấp hơn của pha mullite (5,3–5,7 × 10⁻⁶/độ so với 7,5–8,5 × 10⁻⁶/độ đối với alumina-cao) giúp giảm ứng suất quay vòng và kéo dài tuổi thọ lớp lót trong lò con thoi, xử lý nhiệt theo mẻ và các ứng dụng nung gián đoạn.
Gạch nhôm-cao Lớn hơn hoặc bằng 70% Al₂O₃(1200–1500 độ, vận hành liên tục): Thông số kỹ thuật tiêu chuẩn cho phần lớn các ứng dụng lò nung và lò nung liên tục trong phạm vi này. Gạch kết cấu lò nung tuynel, vùng chuyển tiếp lò quay và sàn lò xử lý nhiệt. Ngưỡng 70% Al₂O₃ quan trọng - dưới 70%, hàm lượng pha thủy tinh tăng và độ bền nóng giảm đáng kể trên 1300 độ.
Gạch nhôm photphat-liên kết cao-alumina(1000–1400 độ, mài mòn + đạp xe): Hệ thống liên kết AlPO₄ cung cấp độ bền cao trong phạm vi nhiệt độ trung bình 600–1000 độ, nơi liên kết gốm chưa được phát triển đầy đủ. Đối với các khu vực và vị trí nung lò quay kết hợp mài mòn với chu trình nhiệt, các loại liên kết phốt phát-tốt hơn gạch liên kết gốm-tiêu chuẩn ở phạm vi nhiệt độ trung bình.
Gạch zirconia nhôm cao- (1200–1500 độ, chu trình + điều kiện ăn mòn): Khi cả chu trình nhiệt và phản ứng hóa học - từ xỉ, thủy tinh-đi qua hoặc xử lý hóa học - đều xuất hiện đồng thời, việc bổ sung ZrO₂ vào ma trận alumina-cao cung cấp khả năng biến đổi độ bền mà gạch alumina cao-tiêu chuẩn thiếu. 8–10% ZrO₂ là phạm vi bổ sung tiêu chuẩn cho hầu hết ứng dụng.
Vùng 4: 1400 độ đến 1600 độ - Vật liệu chịu lửa tiên tiến theo ngành
Trên 1400 độ , việc lựa chọn vật liệu trở nên đặc thù-theo ngành. Cùng một phạm vi nhiệt độ đòi hỏi các vật liệu hoàn toàn khác nhau trong lò nung thủy tinh, lò nung xi măng và nhà máy thép.
Thép và sắt: Gạch cacbon magie (MgO-C)dành cho lớp lót làm việc của gáo thép và ứng dụng dây chuyền xỉ EAF/BOF{0}}. Pha carbon cung cấp khả năng chống sốc nhiệt và tạo ra bầu không khí khử cục bộ giúp ngăn chặn sự ăn mòn xỉ. Lựa chọn hàm lượng carbon (5–14%) phụ thuộc vào tốc độ oxy hóa carbon so với mức độ nghiêm trọng của chu trình nhiệt - sự cân bằng thay đổi tùy theo kiểu vận hành muôi.
Xi măng: MgO-Gạch Spinel Al₂O₃ cho vùng đốt (1350–1450 độ ). Quá trình hình thành pha Spinel-tại chỗ cung cấp khả năng chống sốc nhiệt và hỗ trợ quá trình hình thành lớp phủ clinker. Công thức không chứa Chrome-là tiêu chuẩn sau khi loại bỏ dần-gạch crôm magie theo các quy định về môi trường.
Gốm sứ và đặc sản: Gạch mullite có độ tinh khiết cao- (70–75% Al₂O₃) dành cho các vùng nóng lò nung đường hầm và vòm lò con thoi. Mullite dày đặc, gần{4}}cân bằng hóa học giúp giảm thiểu hiện tượng rão pha thủy tinh ở nhiệt độ, duy trì sự ổn định về kích thước trong các chiến dịch dài.
hóa dầu: Mô-đun sợi gốm và vật liệu đúc xi măng thấp dành cho lớp lót lò cải cách. Sự kết hợp giữa-khí giảm tốc độ cao, chu trình nhiệt và kiểm soát nhiệt độ chính xác trong các nhà cải cách đòi hỏi các hệ thống nguyên khối trên gạch để tránh sự xâm nhập vào khớp của khí xử lý.
Vùng 5: 1600 độ đến 1700 độ + - Gốm chuyên dụng và đúc nung chảy
Trên 1600 độ, trường thu hẹp đáng kể. Hầu hết vật liệu chịu lửa alumina{2}}silica đang hoạt động gần hoặc cao hơn giới hạn sử dụng thực tế của chúng trong vùng này.
Vật liệu chịu lửa AZS cho lò nung thủy tinh (1450–1600 độ, tiếp xúc trực tiếp với kính): AZS-33 và AZS{6}}36 đúc hợp nhất là tiêu chuẩn đã được thiết lập cho các vùng đáy và thành bể bơi. Độ xốp gần như bằng 0 của cấu trúc vi mô đúc hợp nhất giúp loại bỏ sự xâm nhập của thủy tinh và khóa liên động tinh thể ZrO₂-corundum chống lại sự hòa tan tốt hơn nhiều so với bất kỳ giải pháp thay thế thiêu kết nào. Tuổi thọ của vật đúc nung chảy đáy bể bơi AZS-36 thường là 8–12 năm trong lò nung thủy tinh nổi.
Gạch corundum-có độ tinh khiết cao và gạch corundum mullite{1}}(1600–1700 độ ): Dành cho quá trình thiêu kết gốm ở nhiệt độ-cực cao, hỗ trợ nấu chảy bạch kim và các ứng dụng đặc biệt trên trần mullite. Ở phạm vi nhiệt độ này, phần pha thủy tinh trong bất kỳ vật liệu alumina-silica nào đều trở thành giới hạn vượt trội đối với các vật liệu - hiệu suất phải được chỉ định ở mức Lớn hơn hoặc bằng 95% Al₂O₃ để giảm thiểu hàm lượng pha thủy tinh còn sót lại.
Vật liệu chịu lửa cacbua silic(600–1600 độ trong các khí quyển cụ thể): SiC không phải là một-giải pháp chung có nhiệt độ cao - nó yêu cầu các điều kiện khí quyển cụ thể để hình thành và duy trì lớp bề mặt SiO₂ bảo vệ nhằm ngăn chặn quá trình oxy hóa hoạt động. Trong việc giảm khí quyển hoặc khí quyển nitơ, SiC duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc và độ dẫn nhiệt ở nhiệt độ có thể làm tổn hại đến vật liệu alumina{5}}silica. Đối với đồ nội thất lò nung trong sản xuất gốm sứ kỹ thuật và điện tử, SiC mang tải trọng kết cấu trên mỗi đơn vị trọng lượng lớn hơn đáng kể so với vật liệu alumina tương đương.
Danh sách kiểm tra quyết định kỹ thuật
Trước khi hoàn thiện bất kỳ thông số kỹ thuật lót lò nào, hãy xác nhận câu trả lời cho sáu câu hỏi sau:
Nhiệt độ mặt-nóng như gạch là bao nhiêu- không phải điểm đặt của lò mà là nhiệt độ mà lớp cụ thể nhìn thấy?
hóa học khí quyển là gì- oxy hóa, khử, trung tính, mang lưu huỳnh-hay kiềm?
Có bao nhiêu chu kỳ nhiệt mỗi tuần- hoạt động liên tục hay theo chu kỳ?
Có tiếp xúc trực tiếp với xỉ, thủy tinh hoặc quá trình hóa học không- hoặc lớp lót có được bảo vệ không?
Tải trọng cơ học là gì- chỉ trọng lượng chết hoặc tải trọng kết cấu cộng với tác động?
Cuộc sống chiến dịch mục tiêu là gì- và mẫu vận hành có hỗ trợ mục tiêu đó không?
Thông số kỹ thuật lớp lót không thể trả lời tất cả sáu câu hỏi là không đầy đủ, bất kể bảng dữ liệu vật liệu có xuất hiện toàn diện đến mức nào.
Hỗ trợ kỹ thuật
Việc lựa chọn vật liệu chịu nhiệt cho các ứng dụng lò trên nhiều vùng đòi hỏi phải tích hợp dữ liệu nhiệt độ với phân tích không khí, lịch sử chu trình và mục tiêu tuổi thọ của chiến dịch. Chúng tôi cung cấp vật liệu chịu lửa trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ được đề cập trong hướng dẫn này - từ sợi gốm và tấm canxi silicat ở cấp thấp đến gạch mullite dày đặc, gạch zirconia alumina-cao và AZS đúc nung chảy ở cấp cao.
Nếu bạn đang chỉ định lớp lót lò mới hoặc đang điều tra lỗi sớm trong hệ thống lắp đặt hiện có, hãy gửi cho chúng tôi hồ sơ nhiệt độ vùng, thành phần hóa học trong không khí và mô hình chu trình của bạn. Chúng tôi sẽ đề xuất loại vật liệu phù hợp cho từng khu vực với dữ liệu hỗ trợ.
