廣義地講,築爐工程是根據設計要求,把特定的材料構築成滿足工藝需求的爐子結構體的實施過程。這種特定的材料包括耐火材料、金屬材料和其他非金屬材料以及金属材料与非金屬材料的组合体。当这种炉结构体是以工业活动为目的时,一般统称为工業爐。在现代工业活动中,工業爐广泛应用于冶金等工业领域的关键生产工序设备系统中。在此永益高溫材料將從五個方面,概要敘述在工業爐構築過程中,涉及耐火材料結構體的主要程序和內容:
(1)工業爐及其分類;
(2)工業爐爐襯結構的設計;
(3)築爐材料;
(4)築爐工程;
(5)築爐工程的驗收。
1.1 工業爐及其分类
1.1.1工業爐
工業爐是對工業活動中用于改變物料的形態或物性的特殊熱工設備的統稱,是工業活動中必不可少的熱工設備。在冶金、化工、有色金屬、建材、機械、輕工等行業,不同的工業爐被用于不同的工業目的。
1.1.2工業爐的分類
綜上所述,工業爐種類繁多,應用廣泛,在不同的行業工業爐有著不同的用途。從專業角度,我們可以對工業爐進行不同的分類。
? 1.1.2.1按照有无热源分类
傳統概念中,把工業爐限定在能夠提供熱源的熱工設備範圍內。事實上,在工業生産活動中,許多熱工設備自身不具備提供熱源的基本條件,如鋼鐵行業的鋼包、化工行業的一些反應塔等,由于在長期習慣性稱謂中也已經稱之爲'爐'了,設備歸類習慣于歸入工業爐的管理,而且其構造過程也具有一般工業爐的構造特點。所以,這類設備也統歸爲工業爐。
在此《永益高溫材料有限公司》将按有无热源的范围对工業爐進行分類:
(1)有热源工業爐:这里所指热源,包括各种能量提供的热源。如:固体燃料、液体燃料、气体燃料、电源以及化学热等。这种工業爐包括所有能够为物料提供各种热源的工業爐。如:加熱爐、電爐等;
(2)无热源工業爐:这里的无热源是指工業爐不为物料提供各种热源。如:混鐵車、鋼包、中间包、化学反应塔等。
1.1.2.2按照熱源來源分類
在工業爐中,常用的热源主要来自气体燃料、液体燃料、固体燃料、电力等,这些热源在形成过程中,一般有两类:一类是以火焰形式存在;另一类是以非火焰形式存在。
(1)火焰炉:以燃料燃烧释放出的热量作为热源的工業爐。这种工業爐结构简单、燃料多样,结构形式多样,生产成本相对低廉,可以满足多种工业目的,在工业界使用普遍。如:各类加熱爐等;
(2)電爐:以电能转换成热能作为热源的工業爐。这种工業爐温度可控精度高,生产出的产品质量高,无燃烧污染,但生产成本相对较高,使之应用受到一定的限制,多用于一些优质、特殊材料的生产和处理。如:炼钢電爐、電解槽、红外烘烤炉等;
(3)其他工業爐:除了火焰炉和電爐,还有一些工業爐是以提供其他形式的能源来达到工业目的的。如:炼钢的氧气顶吹转炉等。
1.1.2.3按照工藝過程分類
在工業爐的工艺过程中,物料一般存在两种变化:一种是物态发生变化;另一种是物态不发生变化。通常,我们把使物态发生变化的工業爐称为熔炼炉,把物态不发生变化的工業爐称为加熱爐。
(1)熔炼炉:在这种工業爐中,物料的物态发生了变化。为了实现工业目的,有些工業爐在使物料物态发生变化的同时,还改变物料的物理、化学特性。这些工業爐包括:从矿石中提取金属的高爐、反射炉等,去除物料中杂质的转炉等,用于熔化金属的化鐵爐等。
(2)加熱爐:这里指的是广义上的加熱爐。其共同的特点是工業爐中被加热物料在整个工序过程中,只改变其物理、化学和机械性能,而不改变其物态。按照用途,加熱爐又可以分为一般加热型加熱爐、热处理型加熱爐、焙烧型加熱爐和干燥烘烤型加熱爐等。
(3)也有一些特殊類型的爐子,如:生産水蒸氣的鍋爐、化工生産用的轉化爐和裂解爐、蒸餾塔等。
1.1.2.4按照工藝制度分類
在工業爐的生产过程中,主要有两种不同的工艺制度:连续式生产制度和周期(或间歇)式生产制度。通常我们把生产过程中工業爐内主要工艺参数不随时间的变化而变化的称为连续式工業爐。如:高爐、焦炉、回轉窯、连续式加熱爐等;把工艺参数随时间的变化而发生周期性变化的称为周期(或间歇)式工業爐。如:转炉、均熱爐、倒焰窑、玻璃熔窑等。
1.1.2.5 按照热交换方式分类
除了上述分类,在日常工作中,根据工業爐的生产过程中热交换形式不同,还有按照热交换方式不同进行分类的。如:辐射式加热、对流式加热和层状加热等,辐射式加熱爐中又可分为均匀制度式、直接定向式和间接定向式等。
1.1.3 一般工業爐的结构组成
尽管工業爐种类繁多,但从基本结构上讲,主要包括三部分:
(1)供热系统:包括向工業爐内物料提供各种热源的设备系统。如:能源介质管道和设备系统、电力输送系统变压设备等;
(2)工業爐本体:这是工業爐的基本结构。一般包括框架支撑结构、炉体结构、物料输送系统等;
(3)排煙系統:主要包括煙道、煙肉、換熱器和排煙輔助設備等;
(4)其他配套設備。
1.1.4 主要工业领域代表性工業爐简介
各主要工业领域代表性工業爐见表1-1。
表1-1各主要工业领域代表性工業爐
行業 | 爐子名稱 | 用途及爐型 | 使用溫度/℃ | 能力標稱/t·日-1 |
鋼鐵業 | 燒結爐 高爐 熱風爐 直接還原爐 混鐵爐 混鐵車 轉始 電始 RH脫氣槽 鋼包 連鑄中間包 ? ? ? | 原料礦粉的燒結,點火保溫爐; 生产高爐铁水; 生产高爐所需热风,有内燃、外燃和顶燃式等; 生産海綿鐵; 儲存和保溫鐵水,使鐵水溫度和成分均勻; 运送高爐铁水到炼钢工序,并可进行铁水预处理,多为橄榄型;炼钢,有顶吹、底吹和顶底复吹等; 煉鋼,有電弧爐、高頻爐等; 對鋼水進行真空脫氣; 鋼水儲存和精煉處理; 連鑄工藝儲存鋼水,槽式 ? | 約1200 1500~2000 900-1500 1500-2000 1300-1500 1300-1500 1600-2000 1600-2000 1500-1600 1500-1600 1400~1600 ? | 爐容積或産量 風溫風量 爐容積或産量 爐容積 轉鐵量 出鋼量 出鋼量 處理能力 盛鋼量 盛鋼量 ? |
軋鋼、熱處理業 | ? ? 均熱爐 加熱爐 退火爐 溶火爐 回火爐 滲碳爐 氮化爐 鍍鋅爐 鍍鋁爐 | ? 鋼鍵軋制前的均勻加熱,有底側、四角和中心加熱等爐型;鋼壞軋制前的再加熱,有推鋼、步進、輥底、轉底式等多種爐型; 對鋼帶或坯料軋制前的退火處理,有穿帶式、罩式、步進式、推鋼式等爐型; 坯料的溶火加熱,有步進式、推鋼式等爐型; 坯料的回火加熱,有步進式、推鋼式等爐型; 鋼材表面滲碳; 鋼材表面滲氮; 鋼材表面鍍鋅,有連續式、下槽式、罐式等爐型;鋼材表面鍍鋁,有連續式、下槽式、罐式等爐型 | ? 1300~1350 1250~1350 1100~1300 1500~2000 1500~1700 | 小時産量 小時産量 小時産量 容積或産量 容積或産量 |
鍛造、鑄造業 | 鍛造爐 化鐵爐 電爐 | 鋼坯鍛造前的加熱。有間歇和連續式等;廢鋼鐵的熔化; 廢鋼鐵的熔化,有電弧爐、感應爐等 | 650~1000 800~1000 250~700 | } | 小時産量 |
表面處理業 |
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| 800~900 500 300~600 720 | } | 小時産量 |
機械加工 | 預熱爐 | 對鋼材整形、加工前預熱 |
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合金業 | 合金熔化爐 合金熱處理爐 粉末金属燒結爐 | 鐵、鎳、銅、鋁、鋅等合金的制造。有坩埚、鼓型爐、反射爐、感應爐、電弧爐等; 合金材料的均勻化處理; 爲金屬粉末進行加熱燒結,有電阻爐、保護性氣氛爐等 | 800-1200 500-1500 | 單爐産量 |
鎂業 | 氯化爐 電解槽 還原爐 回轉窯 | 從菱鎂礦中提煉氯化鎂; 從氯化鎂中提煉氧化鎂; 從氧化鎂中還原鎂; 把氫氧化鎂燒成氧化鎂 | 750~950 ? 1150~1250 1550~1800 | } | 單日産量 |
鋁業 | 電解爐 化鋁爐 保持爐(前爐) 加熱爐 熱處理爐 煉鋁爐 | 電解氧化鋁、水晶石、氟化鋁提煉鋁; 熔化鋁錠; 把反射爐中的鋁液進行除渣或脫氣處理; 對鋁材軋制、鍛造前加熱; 對鋁材進行均質、退火、回火處理; 从矾土页岩或铝矾土中炼铝(電爐),或从氢氧化铝中提取铝(回轉窯) | 950~980 700~750 700~750 500 120~600 2200~2500或1000~1200 | 日産量 單爐産量 ? ? ? 單爐産量 單日産量 |
續表1-1