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耐火球熱工特性對比

球床上段高溫區(qū)使用的耐火球不僅要有較好的理化特性,而且作為熱交換體來說,需要有良好的熱工特性,以利于強化球床周期熱工過程。。

與高鋁質(zhì)耐火球和硅質(zhì)耐火球相比,鎂鋁質(zhì)耐火球的導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量、導(dǎo)溫系數(shù)均有較大提高,其熱物理特性更為優(yōu)越。由表2可以看出,與高鋁質(zhì)耐火球和硅質(zhì)耐火球相比,鎂鋁質(zhì)耐火球材質(zhì)密度較大,使單位球床質(zhì)量增加,球床質(zhì)量系數(shù)也隨之增加。其他指標(biāo)只有球徑和空隙度有參變關(guān)系。對于等徑均一的耐火球床層,其空隙度是個常量。當(dāng)球徑確定之后,其他參數(shù)均為定值,與材質(zhì)條件無關(guān)。

目前生產(chǎn)耐火球常用的方法及工藝介紹

機壓成型法是目前耐火球生產(chǎn)中使用多的成型方法。該方法使用壓球機和鋼模具將配制耐火球原料壓制成球體。因一般機壓成型均指含水量為4%～9%的半干料成型方法，因而也稱半干法成型。該法常用的設(shè)備有摩擦壓磚機、杠桿壓磚機和液壓機等。

機壓成型過程實質(zhì)上是一個使球料內(nèi)顆粒密集和空氣排出、形成致密球體的過程。機壓成型的耐火球具有密度高、強度大、干燥收縮和燒成收縮小、耐火球尺寸容易控制等優(yōu)點，所以該法在耐火球生產(chǎn)中占主要地位。機壓成型時為獲得致密的球體，必須給予球料足夠的壓力。這壓力的大小應(yīng)能夠克服球料顆粒間的內(nèi)摩擦力，克服球料顆粒與模壁間的外摩擦力，克服由于球料水分、顆粒及其在模具內(nèi)填充不均勻而造成的壓力分布不均勻性。

這三者之間的比例關(guān)系取決于球料的分散度、顆粒組成、球料水分、球體的尺寸和形狀等。雖然壓力與球體致密化的關(guān)系有若干理論公式可供計算，如球體氣孔隨壓力成對數(shù)關(guān)系而變化等，但通常用試驗方法近似地確定球體所需的單位面積壓力，并依此決定壓磚機應(yīng)有的總壓力。

機壓成型對球料的要求除水分應(yīng)有一定的波動范圍外，對其顆粒度也有一定的要求，如應(yīng)有合理的粒級配比，堆積密度盡可能大。一般臨界粒度為3～5mm，小于0。088mm的細(xì)粉含量應(yīng)在35%～45%范圍內(nèi)。機壓成型的耐火球最易出現(xiàn)的缺陷是層裂和層密度現(xiàn)象。層裂是在加壓過程中形成的垂直于加壓方向的層狀裂縫。球料水分過高、細(xì)粉過量、結(jié)合劑過少及壓力過高都會導(dǎo)致層裂的產(chǎn)生。

因此，在生產(chǎn)中須對這幾方面的參數(shù)加以控制。層密度現(xiàn)象即成型后耐火球的密度沿加壓方向逆變。由上方單向加壓的耐火球一般是上密下疏，同一水平面上是中密外疏。這是由于球料顆粒間的摩擦力和球料與模壁間的摩擦力而造成的壓力遞減所致。采用雙面加壓及在模具四壁涂潤滑油降低外摩擦力的方法，可減少此種現(xiàn)象并降低球體的氣孔率。

選用成型設(shè)備要根據(jù)耐火球的質(zhì)量要求、尺寸和生產(chǎn)數(shù)量等進(jìn)行綜合考慮。一般加熱爐用耐火球或形狀簡單、數(shù)量多、質(zhì)量要求一般的制品，可選用生產(chǎn)效率較高的杠桿壓球機；質(zhì)量要求較高的耐火球可采用公稱壓力不低于2000K•N的摩擦壓球機。

球式熱風(fēng)爐球床裝耐火球量及球床尺寸的確定

球式熱風(fēng)爐球床裝入耐火球的多少，直接影響到熱風(fēng)爐的工作效果。由于1 m3耐火球的熱交換面積要比同體積格子磚加熱面積大得多，即球床內(nèi)耐火球的加熱面積是足夠的。    　 　因此，在考慮耐火球的裝入量時，主要不是考慮耐火球的加熱面積而著重考慮的是耐火球的重量，即保證裝入球床的耐火球量要有足夠的貯熱能力。一座球式熱風(fēng) 爐裝球量多少，應(yīng)根據(jù)入爐風(fēng)量、風(fēng)溫及送風(fēng)時間等進(jìn)行熱工計算。但在生產(chǎn)實際中，一般都不做復(fù)雜的熱工計算，而是根據(jù)經(jīng)驗確定出一座球式熱風(fēng)爐的裝球量。 實踐證明，這樣做也是可靠的。

 生產(chǎn)中，當(dāng)風(fēng)溫為1050～1100℃時，三座球式熱風(fēng)爐的總裝球量，一般可以按1 m3高爐有效容積平均裝入耐火球量為1.8～2.0 t／m3計，或者按每分鐘1 m3鼓風(fēng)平均裝入耐火球量為0.75～1.0 t／(m3·min)計，計算出三座球式熱風(fēng)爐的總裝球量后，進(jìn)而確定出一座球式熱風(fēng)爐的裝球量。若一座高爐只配置兩座球式熱風(fēng)爐時，其總裝球量可以適當(dāng)減少，而每座球式熱風(fēng)爐的裝球量可以適當(dāng)增加。    　 　球式熱風(fēng)爐的球床尺寸是指球床的直徑和球床的高度。確定球床的尺寸時，主要考慮的是有利于球床的熱交換和降低氣流的阻力損失。球床直徑大，高度低，氣流 速度小，雖然有利于降低氣流阻損，但不利于熱交換，反之，氣流阻損大。因此，球床設(shè)計時，直徑和高度須綜合考慮，二者兼顧。確定球床直徑一般可按高爐 鼓風(fēng)通過球?qū)託饬魉俣葹?.2～2.0 rn／s計算，或按鼓風(fēng)通過空爐流速為0.45～0.74 m／s計算。然后再根據(jù)一座球式熱風(fēng)爐用耐火球的數(shù)量計算出球床的高度。生產(chǎn)實踐表明，不論球式熱風(fēng)爐的大小，球床的高度都宜控制在5—6 m的范圍，認(rèn)為這樣的高度對傳熱和氣流阻損都是比較合適的。另外，在生產(chǎn)過程中，由于球床周期性的加熱，耐火球發(fā)生膨脹，球床升高，使拱頂空間減少，影響氣流分布和煤氣燃燒效果。因此，在考慮球床高度時，應(yīng)當(dāng)考慮留足球床上脹的位置。    　　過去的球式熱風(fēng)爐，球床上下段耐火球的材質(zhì)和直徑均相同，這樣既不適應(yīng)溫度分布，也不適應(yīng)熱交換規(guī)律。目前，對裝入球床的耐火球改為：球床上部2 m高度段裝直徑較大的硅質(zhì)耐火球，以下部分段裝直徑較小的高鋁耐火球或粘土耐火球。耐火球直徑大小，不僅直接影響到傳熱面積和氣流阻損，也影響耐火球制造加工成本。多種因素綜合考慮，目前常采用的耐火球直徑一般為30～60 mm范圍。硅質(zhì)耐火球要求含SiO2大于93％，高鋁耐火球含Al2O3量在60％～70％范圍。并要求耐火球致密，燒成溫度足夠。