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锚固砖在加热炉的应用

时间:2019-02-22 11:30 作者:Aimee点击:

  在对加热炉侧墙锚固砖的布置上,我们吸取了以往的设计经验和现场施工过程中的问题,将传统的矩形 布置方式(见图1改为梅花形布置方式。
 

  
 

  锚固力在结构面上产生的应力场比矩形布置时产生的应力场要均匀。这是因为:设图中A、B两点为结构面上四锚固砖的中点,若要σA=σB,则需RA=RB,此时矩形布置的锚固砖中心距为√2RA,梅花布置的锚固砖中心距为2RB,2RB>√2RA,这说明A、B两点获得相同的正应力时,梅花型布置形式的锚固转间距要比矩形布置的间距大,反之,当两种形式的布置间距相等时,梅花型布置可以使锚固砖受力更加均匀,有利于锚固砖的长期稳定,侧墙不易倒塌。

  

  高铝锚固砖是指具有特定形状在工业窑炉炉壳或支撑炉衬的钢结构上安装,并埋入耐火材料衬体中起锚固和连接作用的高铝质耐火砖。

  

  高铝锚固砖按其理化指标分为LM-55、LM-65和丨JVI-75三个牌号;其中L、M分别是“铝”、“锚”的汉语拼音首字母,其后的阿拉伯数字为三氧化二铝的质量百分数。

  

  高温加热炉的炉顶目前大部分是吊挂平顶或拱顶,为了降低炉顶散热、大部分都采用轻重组合的耐火材料结构。即下部接触火焰的工作衬用重质低水泥耐火浇注料上面再覆盖一层轻质保温砖或纤维棉结构。

  

  加热炉结构分析平顶轻重组合结构中存在着锚固砖从界面处断裂从而造成重质料整体塌落的事故隐患。

  

  主要是因为:1.1 吊挂炉顶中锚固砖受拉应力引起一般复合吊挂炉顶设计结构为下层250~300mm的重质低水泥浇注料、容重2.5g/cm?左右,上部覆盖100~150mm的轻质浇注料(保温砖和纤维),容重1.0~1.5g/cm?以下,锚固砖截面积一般为115mmX115mm,分布密度一般为中心距300~350mm。锚固砖端面上所受的拉应力是从下往上分段递增的。而且在重质层内的一段锚固砖所受的拉应力增长最快,并在界面处达到最大(0.05MPa左右),而后在轻质料层内的增加较少。重质层约占炉顶重量的77%。

  

  1.2 吊挂炉顶中界面处锚固砖受剪应力引起除重力造成的拉应力之外,界面处的锚固砖还承受着较大的剪应力。由于上层轻质保温浇注料与下层重质料材质有较大的差异,受热后的物理膨胀量也有较大差异,使用中层间会发生滑移,从而剪切锚固砖。剪切力的大小与保温料的强度及重质料的膨胀系数有关。显然,保温料强度越高,锚固砖随重质料的滑移越受到限制,产生的剪切应力就越大。同样,重质料膨胀系数越大,层间滑移量就越大。产生的剪力就越大。而用这种剪切应力是循环的,因为停炉检修及温度波动在生产中客观存在的。

  

  1.3吊挂炉顶的温度分布特性引起以炉顶上表面温度为150℃计算,界面处温度大约1100℃左右,即温度在重质料层内降低约30%。亦即炉顶主要靠上层轻质料保温,而在两层之间界面处温度然很高。

  

  1.4 锚固砖材质及其在不同温度下的强度特性引起烧结耐火制品的强度主要来自耐火材料内粒子之间的陶瓷结合。这种陶瓷结合程度越高,则其强度也就越高。高铝耐火制品的陶瓷结合主要是液相烧结的结果,即高温下耐火材料中形成液相,促进颗粒间的黏结及物质迁移。形成的液相量越多,则烧结强度会越好,冷态时表现出的强度也就越高。但冷态强度与热态强度往往是矛盾的。高温液相量多虽然促进烧结,低温强度高,但高温使用时,这大量液相又会重新出现,高温强度就会下降。高温液相量越多,则高温强度越低。

  

  锚固砖生产主要从两方面考虑:一是耐火度,二是抗拉强度。耐火度一般不会成问题,最重要的是抗拉强度。我们目前最注意的是砖的冷态抗拉强度,因为整个炉顶重量都悬挂在锚固砖上部的绞结处,此处温度不高,因此只要砖的常温抗拉强度足够,此处就不会发生断裂。而如果常温抗拉强度不足,则会发生所谓的掉落问题。

  

  事实上坍塌事故时有发生,因此无论是炉窑设计还是锚固砖制造,人们更注重于锚固砖的冷态抗拉强度,生产上也往往采用易于烧结的原材料制砖。吊平顶温度分布特性分析表明,界面处温度可达1100℃此处温度下的锚固砖中很可能会产生较多的高温液相,导致砖的抗拉强度下降。但界面处锚固砖却承受着大部分炉顶的重量,拉应力与抗折强度之间的矛盾在此处达到最大。同时,界面处锚固砖还承受这巨大的循环剪切应力,更增加了锚固砖界面断裂的可能性。而处于界面以上的锚固砖,由于所处温度较低,砖内基本不产生液相,陶瓷结合稳定。

  

  只要砖的常温强度足够,就不会造成断裂。也正因为如此炉顶锚固砖要么从顶部断裂,要么从复合界面处断裂。拱顶结构,用拱顶形式砌体,需要较重的钢架来支撑其重量和拱顶的水平推力,从而拱顶本身不易脱落损坏,寿命比平顶长。

  

  加热炉锚固砖的选择应按照YB/T 4439-2014指标进行验收测试,但是要是按照标准去购买锚固砖其价格会比非标价格高出很多,现在大多数的加热炉厂家使用锚固砖材质均属于LZ-55材质或其他材质。

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