耐火纖維爐襯長(zhǎng)期磨損原因分析

耐火纖維爐襯長(zhǎng)期磨損原因分析

1爐襯破損機(jī)理在過(guò)去的10年里，抗火纖維設(shè)備的基本方法是用60%的濕纖維膠帶、板和干處理纖維布拉格的全過(guò)程。耐火纖維爐襯的損壞除手工安裝質(zhì)量很難保證外,也與長(zhǎng)期使用后微觀組織變化有著內(nèi)在有機(jī)的聯(lián)系。Al2O3-SiO2系耐火纖維在長(zhǎng)時(shí)間的使用中,尤其是使用溫度超過(guò)980℃,其損壞原因基于兩個(gè)方面。一是造成纖維桿自身斷裂和粉化;二是產(chǎn)生收縮造成制品間縫隙擴(kuò)大。究其根本是長(zhǎng)時(shí)間在高溫下受熱,纖維發(fā)生析晶和晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象。2玻璃纖維的損壞機(jī)制2.1玻璃態(tài)纖維的晶體結(jié)構(gòu)目前采用高溫熔融噴吹和甩絲法的纖維均屬玻璃態(tài)纖維。玻璃是過(guò)冷的熔融體。高溫液體幾秒內(nèi)驟冷,使物體內(nèi)原子不能按其規(guī)則排列而偏離平衡狀態(tài),因此具有較高的內(nèi)能。在熱力學(xué)上,玻璃是不穩(wěn)定態(tài)的,原子能自動(dòng)重新排列,即析晶,向晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。玻璃態(tài)物質(zhì)在常溫下粘度大,內(nèi)部原子的擴(kuò)散和重新排列速度慢,擴(kuò)散的行程短。因此說(shuō),玻璃態(tài)纖維在常溫下有很大的相對(duì)穩(wěn)定性。隨著溫度的升高,纖維的粘度降低,原子擴(kuò)散速度增大。玻璃態(tài)物質(zhì)存在著原子“近程有序”和“遠(yuǎn)程有序”的排列,近程有序中的原子分布接近于晶格排列形狀,遠(yuǎn)程有序不接近于晶格的排列形狀。所以,在一定溫度下(980℃以上),玻璃態(tài)物質(zhì)析晶首先從近程有序的質(zhì)點(diǎn)群開(kāi)始。無(wú)序排列向有序排列的過(guò)渡,有序排列形成晶體的過(guò)程,都是一個(gè)能量釋放的過(guò)程,從差熱分析測(cè)定結(jié)果可以看出這一點(diǎn)。幾種玻璃態(tài)纖維在被加熱到980℃左右,都有較強(qiáng)的放熱峰出現(xiàn)。圖1顯示了纖維桿斷面在加熱過(guò)程中析晶、晶粒長(zhǎng)大、出現(xiàn)縮頸和收縮變形過(guò)程。2.2纖維縮頸機(jī)理纖維的收縮與損壞,是原因與結(jié)果的關(guān)系,而纖維的析晶和晶粒長(zhǎng)大與收縮也是一對(duì)原因和結(jié)果的關(guān)系。析晶和晶粒長(zhǎng)大,是纖維在受熱條件下,微觀組織釋放內(nèi)能的變化過(guò)程。這種變化過(guò)程結(jié)果導(dǎo)致纖維出現(xiàn)不均勻收縮的縮頸現(xiàn)象。收縮是一項(xiàng)明顯的定量指標(biāo)。析晶過(guò)程是質(zhì)點(diǎn)雜亂排列向規(guī)則排列的過(guò)渡過(guò)程,是一種松散狀態(tài)向致密型形成過(guò)程。質(zhì)點(diǎn)的重新布置,使纖維原整體性受到破壞,喪失了原來(lái)具有的彈性功能,造成應(yīng)力縮頸處集中,纖維發(fā)生斷裂粉化。微觀上的收縮,在宏觀上的累積更加明顯,纖維制品單元相接間隙增大,雖然在安裝時(shí)留有預(yù)壓縮量,但由于纖維失去彈性,補(bǔ)充回填受到限制?；鹧鎸膯卧g隙縫處竄入,造成錨固件氧化燒損,最后纖維塊脫落。3維修技術(shù)3.1內(nèi)埋錨固結(jié)構(gòu)的組合安裝耐火纖維爐襯的常規(guī)安裝方式有:將濕法成型的纖維板平鋪在爐皮鋼板上,穿過(guò)直桿帶有螺紋的錨固釘,每層纖維板交錯(cuò)壓縫布置,有時(shí)每層纖維壓一個(gè)逆止卡環(huán),最后的一層用耐熱螺帽把緊或用陶瓷環(huán)扣上。這種方式用在低于850℃以下的爐溫較合適,如超過(guò)900℃,裸露的錨固件氧化燒損后脫落,或者纖維橫向收縮后撕開(kāi)錨固處結(jié)構(gòu),最后纖維分層脫落。干法成型纖維針刺毯折疊塊安裝采用內(nèi)埋錨固件,這種方式優(yōu)于上一種方式,使用壽命長(zhǎng)一些,但到一定周期,纖維組合塊單元間收縮縫易形成貫通式直縫,火焰竄入后破壞了內(nèi)埋錨固結(jié)構(gòu),如圖2所示。耐火纖維爐襯采用折疊塊組合安裝前,預(yù)壓縮量約15%～20%,這僅能解決安裝后爐襯密封表面效果,單元間接縫能擠緊,但在長(zhǎng)時(shí)間高溫下,纖維收縮后留有的預(yù)壓縮量并不能彈回充填,因?yàn)檫@時(shí)纖維已失去了彈性,脆性增大,經(jīng)不起碰撞和振動(dòng),一旦脫落,其維修相當(dāng)困難,因周邊的纖維制品已失去彈性后不能經(jīng)受碰撞。即使局部補(bǔ)修完,幾個(gè)月后其他部位又會(huì)發(fā)生脫落。因此說(shuō),耐火纖維組合塊安裝的爐襯,再修補(bǔ)時(shí)仍采用原方式是不經(jīng)濟(jì)的。3.2纖維現(xiàn)場(chǎng)噴覆耐火纖維爐襯機(jī)械化施工技術(shù),就是采用耐火纖維噴涂技術(shù),最大厚度可噴到300mm。耐火纖維噴涂是通過(guò)專用纖維噴涂機(jī),將散狀纖維棉高壓送出噴槍,同時(shí),結(jié)合劑通過(guò)專用膠泵均勻地經(jīng)噴槍外環(huán)噴入纖維棉中,混合后的纖維棉呈絮片狀并帶有一定的沖量打在被噴涂面上。常規(guī)纖維爐襯單元塊內(nèi),存在著折疊縫和單元間貫通式直縫,通過(guò)噴涂纖維后可以全部填平并在表層形成一定厚度的保護(hù)層。脫落的組合塊留下的空位也可以填平補(bǔ)齊,最后整個(gè)工作面形成一層新的、無(wú)接縫的光潔內(nèi)襯層。這種方法施工速度快、質(zhì)量好、壽命至少能堅(jiān)持一年左右。對(duì)于砌磚和澆注料的爐襯采用這種補(bǔ)修方式更為可觀,因?yàn)閲娡繉硬恍韬鏍t,直接可以生產(chǎn),堅(jiān)持到中修期。鞍鋼半連軋廠垛板式罩式退火爐,爐溫約950℃,原罩內(nèi)襯為纖維組合塊,因長(zhǎng)時(shí)間使用和罩要頻繁啟落,纖維組合塊單元間縫隙增大,頂部纖維組合塊有不規(guī)則的脫落并露出鋼板,經(jīng)幾個(gè)小時(shí)纖維噴涂后,整個(gè)內(nèi)襯表面完整光潔無(wú)接縫,使用一年多沒(méi)出現(xiàn)脫落。鞍鋼厚板廠步進(jìn)梁式加熱爐,其上排煙煙道換熱器后煙箱,全部采用纖維針刺毯折疊塊安裝,生產(chǎn)二年后出現(xiàn)局部脫落和接縫增大,經(jīng)噴涂后至今已二年多沒(méi)出現(xiàn)問(wèn)題。4耐火纖