加热炉膨胀缝的设计与施工-耐火材料

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1、加热炉膨胀缝的设计与施工加热炉种类繁多，结构和部位的不同决定所选用的耐火材料也不同。由于耐火材料在烘烤、使用过程中会发生热胀冷缩，为了提高窑炉的使用寿命和生产安全性，减少或消除热应力，通常在加热炉设计时引入膨胀缝来解决问题，而工作层由于直接与高温烟气接触，因此是设计膨胀缝时主要考虑的部位。1膨胀缝的设计方法加热炉内的膨胀缝尺寸设计，应根据耐火材料的线膨胀系数和其所承受的温度来确定，通常按下式计[1]算：P=aL(t-t0)。-1其中：P为膨胀尺寸，mm；a为线膨胀系数，℃；L为砌体尺寸，mm；t为砌体最高温度，℃

2、；t0为砌体原始温度，℃。表1为轧钢加热炉低水泥浇注料的主要理化指标。其中，PN-LN低水泥浇注料主要用在轧钢加热炉预热段，工作温度一般为1000℃，按GB/T7320-2008检测该浇注料试样经1000℃3h烧后的平均线膨胀系数；而PN-BH55、PN-BH60低水泥浇注料通常用在轧钢加热炉加热段及均热段，工作温度一般为1300℃，按GB/T7320-2008检测该浇注料试样经1300℃3h烧后的平均线膨胀系数。表1轧钢加热炉低水泥浇注料的主要理化指标项目PN-LNPN-BH55PN-BH60w（Al2O3）/

3、%52.4856.1660.62-3体积密度/(g·cm)110℃24h2.282.422.48110℃24h424548耐压强度/MPa1350℃3h687578110℃24h677抗折强度/MPa1350℃3h889110℃24h-0.06-0.06-0.05线变化率/%1000℃3h-0.221300℃3h-0.28-0.30室温～1000℃6.2-6-1平均线膨胀系数×10/℃室温～1300℃6.06.2可长期使用温度/℃130013501350-6-1由表1可知，PN-LN浇注料在室温～1000℃时的平

4、均线膨胀系数为6.2×10℃，1000℃3h烧后的-6-1线变化率一般为-0.22%，所以PN-LN低水泥浇注料的膨胀缝留设按下式计算：6.2×10（℃）×（1000℃-25℃）-0.22%=0.38%，即每米应留约4mm的膨胀缝，每2m左右留约8mm的膨胀缝。PN-BH55-6-1浇注料在室温～1300℃时的平均线膨胀系数分别为6.0×10℃，1300℃3h烧后的线变化率为-0.28%，-6-1所以PN-BH55低水泥浇注料的膨胀缝留设：6.0×10（℃）×（1300℃-25℃）-0.28%=0.49%，即每米

5、应留约5mm的膨胀缝，每2m左右留约10mm的膨胀缝。PN-BH60低水泥浇注料在室温～1300℃时的平-6-1均线膨胀系数分别为6.2×10℃，1300℃3h烧后的线变化率为-0.30%，所以PN-BH60低水泥浇注料的·１·-6-1膨胀缝留设按下式计算：6.2×10（C）×（1300℃-25℃）-0.30%=0.49%，即每米应留约5mm膨胀缝，每2m左右留约10mm膨胀缝。但在实际施工过程中，PN-BH55、PN-BH60低水泥浇注料通常选择每2m左右留约8mm的膨胀缝，因为在高温下，材料有液相生成，液相的

6、存在可缓冲材料的膨胀应力，故PN-BH55、PN-BH60低水泥浇注料在加热段及均热段一般每2m左右留约8mm的膨胀缝。膨胀缝的留设应遵循以下原则：①受力部位不允许留设膨胀缝，以免降低炉体的强度；②炉体金属骨架部位不允许留设膨胀缝，以防从膨胀缝向外冒火，烧伤骨架；③不允许将留设在工作层的膨胀缝直通至炉外空气中；④工作层内的膨胀缝应该上下垂直贯通；⑤低温部位的砌体若膨胀极小，可以考虑不留设膨胀缝。2膨胀缝材料的选择膨胀缝材料可以选择使用耐火纤维毡、马粪纸、PVC胀缝板等。耐火纤维毡主要用在炉墙金属壳内绝热层、炉底绝

7、热层、水梁内绝热层；在加热炉侧墙、端墙和炉顶之间也可以使用以缓冲膨胀，一般采用10mm厚的耐火纤维毡，施工时纤维毡不能外露，在边角处可适当-3加厚至25mm。耐火纤维毡应有一定硬度，密度达到0.18g·cm以上，在施工过程中要不易变形，以保证膨胀缝位置和尺寸的准确。施工前，耐火纤维毡应首先按设计要求进行裁剪，尺寸为正公差，预制留出压缩空间，用薄塑料布包裹，胶带纸粘牢，这样可防止其吸取浇注料中的水分，影响到浇注料的流动性，并防止纤维毡破损，缩短寿命。施工时要将纤维毡固定牢，防止脱落，滑入浇注料中。马粪纸主要使用在砖

8、砌体上，如炉墙、炉底等砖砌部位。加热炉耐火浇注料膨胀缝的填充材料一般选用具有良好的机械强度、耐候性和耐燃性的硬质PVC胀缝板，其外观如图1所示。严禁使用强度较低、外观质量较差的胀缝板。正常的胀缝板100℃受热就可压缩变形，180℃受热较易变形，放在电炉内260℃开始燃烧，冷却后炭化，在750℃高温下开始溶化，1000℃燃烧后仅残留微量杂物。图1硬质PVC胀缝板的外观3膨胀