我国钢铁企业中,很多轧钢加热炉的钢坯滑轨依靠纵横水冷管支撑,并通过循环水冷使其能在1300~1600℃的高温下安全工作。但是循坏水冷会带走大量热量,因而浪费了许多能源。为了降低热耗,节约能源,有的单位采用无水冷滑轨来代替水冷管式滑轨,使用效果很好。但是,这仅限于小型轧钢加热炉,被轧制的钢坯尺寸不能超过90×90mm。
过去曾有人用矾土水泥混凝土和磷酸盐混凝土做水冷管包扎层。但是,矾土水泥混凝土由于其耐火度及其它高温性能较差,尤其是它的热震稳定性不良而被淘汰;磷酸盐耐火混凝土虽然高温性能较好,但在烘炉过程中容易脱落,也没有得到推广。
目前较多的单位用耐火可塑料包扎块做水冷管包扎层,但是该包扎层的寿命太短,很多单位在高温带只有一个月左右,甚至更短。实践证明,不锈钢纤维浇注料更适宜于做轧钢加热炉的水冷管包扎块。
耐火可塑料包扎块在使用过程中的损坏
以下是耐火可塑料包扎块的几种损坏情况。经现场观察,损坏情况有以下二种情况:
(1)包扎块整块脱落
原因有二种:一是由于包扎块是电焊在水管上的,而铁瓦存在尺寸上的允许公差,不可能严严实实地扣在水管上。这在一定程度上影响了焊接质量,加上因加热炉内通风差、光线不足等因素给施工带来困难,焊接质量也不好,当重量较大的钢坯在滑轨上运行时,引起纵、横水管剧烈振动,焊接质量差的包扎块在经过一段时间后便脱落下来。二是由于包扎块的长度太短(最大长度只有230mm),使包扎层的接缝过多。按照施工要求,接缝处必须用砌缝料认真的充填,但实际上很多施工单位只用普通耐火可塑料代替,而普通可塑料因颗粒粗大,水分少等原因,很难做到接缝处的严密和结合的牢固。结果,在炉内火焰的不断冲刷下,缝隙变大,直至金属锚固件烧熔,这时,包扎块便整块地掉了下来。
从脱落下来的包扎块可以看出,耐火泥料部分并没有熔化、变形,而锚固铁瓦却明显地被氧化或局部熔化。
(2)耐火泥料与铁瓦分离脱落
造成这种脱落的主要原因是包扎块的产品质量不高。通常在铁瓦焊接质量较好的情况下,若在包扎成块成型过程中,铁瓦和泥料结合不好(其间有缝隙,即离核),这时如火焰进入缝隙对其冲刷,会使缝隙扩大,使铁瓦生成氧化层,铁瓦与泥料完全脱离,只剩下锚固爪与其相连,等到金属锚固爪或不锈钢丝烧断,泥料就会完全失去附着力而脱落下来。而扣在水管上的铁瓦在冷却水管的作用下仍然连接在水管上。从冷却水管上脱落下来的泥料并未熔化和变形。从图上可清洗地看到烧熔后残留在泥料中的金属锚固爪。
由于耐火可塑料的烧后线变化较大,因而,频繁的停炉后会使耐火可塑料与铁瓦等的结合力承受不了温度剧变所产生的应力,自然要出现裂纹,加速火焰的侵蚀和破坏,最终会使泥料脱落下来。
3. 不锈钢纤维增强耐火浇注料用作水冷管包扎层
为了延长轧钢加热炉炉底水冷管包扎层的使寿命,必须研究出新的包扎材料及包扎施工方法。
从增强耐火浇注料的特性看,它除了具有优良的高温性能外,还具有一般耐火材料所缺少的抗冲击和抗断裂的机械性能。这是增强耐火浇注料能够成功地用作轧钢加热炉水冷管包扎材料的重要原因。
表1 不锈钢纤维增强耐火浇注料性能表
*与一般耐火浇注料或耐火砖相比
增强浇注料的配料中含有膨胀剂在内的复合外加剂,烧后线变化比较耐火可塑料小得多,所以能承受温度剧烈变化而不容易产生裂纹,从而延长其寿命。
另外,增强耐火浇注料采用整体振动浇注施工,施工速度较快,劳动强度较小,有利于提高施工质量,另外,除有少量膨胀缝外,没有接头和缝隙,可克服包扎块缝间窜火带来的弊病。
在水冷管整体包扎时,先在水冷管上焊上金属锚固爪,再在水管下部支上模板,然后进行搅拌、浇注施工,用振动棒振捣使其密实。
某钢厂650开坯加热炉,高温段炉温达1500~1600℃,滑轨振动很大,使用条件苛刻,用普通可塑料包扎块水冷管,使用寿命仅60天,但应用不锈钢增强耐火浇注料整体浇注包扎后,使用寿命达一年以上,提高4~5倍。
3. 结论
郑州驹达新材料科技有限公司对轧钢加热炉耐火可塑料包扎块进行了使用的观察与分析,找到了它低寿命的损毁原因,并有针对性地实施了用不锈钢纤维增强耐火浇注料整体振动浇注水冷管包扎层的施工方案,取得了提高其寿命4~5倍的良好结果。