英皇宫殿网上17388

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英皇宫殿网上17388在退火炉中的实际应用

发布时间:2014/5/27 15:25:13
山东客户退火炉炉体长36mm,分为四个控制段:加热段、保温段、急冷段和缓冷段。加热段炉膛高3m,其他三段炉膛高2.25m,每两段之间有一个距炉底1.3m的高压下梁将相邻两段隔离。退火时各段温度分别控制为:1050~1100℃、960~1000℃、780~830℃、560~610℃。 整个炉体从进料到出料上斜2%,铸管在炉底轨道上由拨爪推动前进,炉两侧安装有5对对中机,对铸管行进中跑偏进行校正。
  炉底原由五层耐火砖砌成,下面一层轻质砖为立砌,厚122mm,中间三层为平砌,每层厚68mm,上层粘土砖也为立砌,厚度为116mm。轨道采用耐热钢,材质为3Cr24Ni18Si2,轨道的铺设如图1所示,两边采用耐火砖固定。由于使用多年,炉底耐火砖变形较大,耐热钢轨道也严重变形,而且固定耐火砖已大部分损坏,因此退火过程中管子在炉内运行不平稳,退火后管子的椭圆度增大,有的外表出现外凹导致报废,更严重的是因轨道横向位移,尤其是在对中机处造成轨道脱节,导致乱炉,出现大批废品。停炉检修时,对轨道进行校直、更换和固定,固定采用焊接,将每根道轨首尾焊死,相互连接,由于焊接时产生应力较大,加上道轨受热膨胀等原因,焊点很快断开,每隔半个月左右就得停炉检修一次,严重影响了生产。为此铸管企业决定对炉底及轨道进行改造。


2 改造方案的设计

    鉴于英皇宫殿网上17388热稳定性好、线变化率低、形变小等特点,铸管企业大胆提出以钢纤维增强耐火浇 注料制成的预制件代替易变形的耐热钢,将原来的 五组轨道全部去掉,同时将上面一层立砌的粘土砖也全部去掉,采用低水泥浇注料打结炉底。
    改造采用的钢纤维浇注料预制件形状如图2所示,改造后炉底结构如图3所示炉底表面为厚120mm的55#低水泥浇注料,浇注炉底表面时预留5条断面为210×80mm的凹槽,轨道即设置在凹槽中。


3 新材料性能及试验研究

    英皇宫殿网上17388热稳定性好,线膨胀系数比耐热钢小,但其耐磨性及其强度却难以与耐热钢相比(耐火浇注料的理化指标见表1)。以英皇宫殿网上17388代替耐热钢作退火炉轨道是否能满足退火的需要呢?为此,做了如下试验。 

表1  英皇宫殿网上17388的理化指标 

材料名称Al2O3/%耐火度/℃线变化率/%
1100℃×3h
抗折强度/MPa
1100℃×3h
抗压强度/MPa
1100℃×3h
55#低水泥浇注料≥55≥17500~1.0≥10≥60
钢纤维增强英皇宫殿网上17388≥80≥17700~1.0≥12≥80

3.1  耐磨性
   
为研究耐火料预制件的耐磨性,用预制件搭成斜度为2%的轨道(退火炉斜度为2%),将轨道置于退火炉的加热段内,并将退火炉加热段炉内温度升至退火温度(1080~1100℃),用减速机构以0.85m/s的速度(退火时管子大运行速度为0.85m/min)匀速将一通径为800mm、厚度为36mm、长度为1500mm、表面粗糙度为100μm的圆钢管上下拖动10000次,轨道厚度平均下降0.22mm。以轨道表面磨损不大于10mm为安全运行的极限,则退火时管子可滚动轧过次数为45.5万次,退火量可达63.4万t(DN800mm管的标准重量为139kg)。由此可见,预制件的耐磨性足以满足退火的需要。
3.2  抗压强度
    仍以DN800mm管为研究对象,管子在轨道上滚动时,与轨道的接触面宽度在2mm以上。以1.5 mm宽度计算,5条轨道与DN800mm管子的接触面积为15cm2, 轨道所受压强为9.3MPa,则预制件的抗压强度为所受压强的8.6倍 。
3.3  抗折强度
    由抗折强度计算承受DN800mm管所需的小横截面积为11.6 cm\+2,而一条轨道的横截面积为240cm2
    以上试验研究表明:预制件的耐磨性及强度足以满足退火需要。

4 施工

4.1  炉底的打结
    (1)设置预制件凹槽打结所需模具,模具的浇注面均涂油以利于脱模。
    (2)搅拌:采用饮用水,按重量准确称量,加水量为5%~10%,用强制式搅拌机进行搅拌,搅拌时间控制在5min左右。
  (3)膨胀缝的预留:在炉体长度与宽度方向上,每隔约2m留一条宽10mm的膨胀缝,缝内填入硅酸铝耐火纤维毡,各条膨胀缝应错开。
  (4)加水搅拌后的浇注料在25min内用完,浇注料硬化约24h后脱模,进行潮湿养护,总养护时间为50h。
4.2  钢纤维增强耐火浇注料预制件的设置
    预制件设置时两侧放置一块厚为5mm的油毡纸,两根预制件连接处留5mm宽的膨胀缝,缝内填入硅酸铝耐火纤维毡,五条轨道的膨胀缝相互错开。炉底平面宽度方向的平直度、五条轨道宽度方向的平直度及炉底平面、五条轨道长度方向的2%斜度,采用激光器光束测量手段来保证。烘炉曲线见图4。

5 改造效果与分析

    改造后的炉底设置有预埋轨道的凹槽,整条轨道的下半部都埋在炉内,固定条件非常好,杜绝了因轨道横向位移导致乱炉而出现大批废品的现象。
    钢纤维浇注料是以高铝矾土、熟料或刚玉等为骨料和粉料,加入结合剂和适量的耐热不锈钢纤维,并加入适量的外加剂配制而成的耐火浇注料,其热稳定性强,变形小,耐磨性好,强度高,具有较好的抗削落、抗冲击性能。采用钢纤维浇注料预制件代替耐热钢轨道,不但结构简单,施工方便,工期短(比采用耐热钢短5d),造价低(节约资金20余万元),而且其耐磨性及强度完全满足退火要求。
    退火炉改造投入使用至今近两年,退火管子约8万t,炉底表面保持平整状态,轨道未出现断裂、变形现象,磨损量小(小于1mm)。退火时管子在炉内运行平稳性增强,提高了退火后管子的圆整度,杜绝了管子外凹及乱炉造成的管子报废现象,大大提高了退火质量。尤其是退火难度大的DN800mm管,退火合格率由40%提至近100%,创经济效益约500万元。

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