鍛造加熱爐是鍛造行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，由于爐溫高，溫度波動大,，并受強(qiáng)烈的振動和進(jìn)出料的機(jī)械撞擊，工作環(huán)境十分惡劣,。因此,，傳統(tǒng)的粘土砌筑的加熱爐壽命很短，特別是爐頂,，一般壽命僅2~3個月,，常常不得不停產(chǎn)搶修，每年要增加大量的維修工時和費(fèi)用,。后來鄭州駒達(dá)新材料科技有限公司開始將磷酸耐火澆注料應(yīng)用在鍛造加熱爐上,，并用其將爐頂、爐門等易燒損部位制成易于更換的預(yù)制件,，顯著延長了爐子壽命,，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1 應(yīng)用
1.1 在連續(xù)式加熱爐上
首先在新3t錘的軸坯加熱爐上應(yīng)用了高鋁質(zhì)磷酸結(jié)合耐火澆注料,，此爐為燃油式二段連續(xù)加熱爐,，爐底有效尺寸為8584mm×2436mm。
原3t錘的連續(xù)加熱爐在加熱段采用了磷酸澆注料現(xiàn)場澆注料爐墻,，其厚度為464mm,。爐頂為中心角60°的拱形，采用磷酸澆注料分片預(yù)制結(jié)構(gòu),，厚度230mm,。連續(xù)加熱爐的預(yù)熱段仍采用耐火粘土磚砌筑，這是由于預(yù)熱段爐溫一般不超過1000℃,，采用耐火粘土磚可滿足性能要求,，也降低了爐子的造價,。采用預(yù)制件拱頂主要有以下幾個原因：
(1)該爐設(shè)計(jì)為非吊掛拱形結(jié)構(gòu)，其壓下和擴(kuò)張部分曲線復(fù)雜,，難于現(xiàn)場支模整體澆注,。預(yù)制頂則可分為預(yù)制，然后上爐拼裝,。
(2)磷酸澆注料為火硬性澆注料,，常溫下強(qiáng)度低，脫模養(yǎng)護(hù)期長,，難于脫模而不適宜現(xiàn)場澆注爐頂,。爐頂預(yù)制件在生產(chǎn)廠家預(yù)先烘烤后，其強(qiáng)度已達(dá)30MPa~40MPa,，便于運(yùn)輸和吊裝,。
(3)預(yù)制件在廠家的專用爐窯中烘烤，兩面受熱,，烘烤效果好,，費(fèi)用低于用戶自行烘烤。
(4)連續(xù)加熱爐正常生產(chǎn)時,，各段爐溫相對穩(wěn)定,。而在烘爐期及生產(chǎn)初期，爐體尤其是爐頂易出現(xiàn)塌落,、開裂,、剝落的現(xiàn)象。采用預(yù)制件可減少因烘爐不當(dāng)而造成此類現(xiàn)象發(fā)生,。
(5)筑爐及更換爐頂時,，不用支模板，不需烘爐,、省工省時省費(fèi)用。
1.2 在間歇式加熱爐上
耐火粘土磚砌筑的間歇式鍛造加熱爐爐頂壽命一般2~3個月,，每年修爐4~5次,，每次5d~7d。1992年,，沈陽廠在3臺0.5t錘的加熱爐上應(yīng)用磷酸澆注料,。該爐型為雙室式燃油加熱爐，間歇式操作,，爐底有效尺寸為1m×0.8m×2m,。該爐內(nèi)襯全部由磷酸澆注料整體澆注，壁厚為300mm,，爐頂為兩塊1.2m×1m的平板預(yù)制頂,，厚200mm,。
2 使用效果及分析
2.1 顯著提高爐子壽命
新3t錘的連續(xù)加熱爐自投產(chǎn)以來，已使用8年而未進(jìn)行大修,，現(xiàn)仍可繼續(xù)使用,，比耐火粘土磚砌筑的同類型爐子壽命提高20倍以上，3臺雙室內(nèi)加熱爐經(jīng)5年的使用,，爐頂平均壽命2年多,，為耐火粘土磚砌筑的同類型爐子壽命的10倍左右。兩種爐子壽命分析如下：
(1)磷酸耐火澆注料有良好的高溫使用性能,。磷酸耐火澆注料大幅度提高爐子壽命的原因是這種澆注料的基質(zhì)石英型AlPO4(熔點(diǎn)約2000℃)呈鏈狀空間網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu),，所以它除了有良好的耐火性之外，高溫下還具有韌性,、抗沖擊和耐磨性以及熱穩(wěn)定性,。當(dāng)爐溫超過1400℃后，由于燒結(jié)等物理化學(xué)反應(yīng),，強(qiáng)度又提高了,。因而磷酸澆注料在1400℃以上的高溫時，性能優(yōu)于普通耐火粘土磚,。兩種耐火材料的主要性能列于表1,。
表1 普通耐火粘土磚與磷酸澆注料的主要性能
(2)磷酸澆注料爐體易于修補(bǔ)。耐火磚砌筑的爐頂修補(bǔ)起來很困難,，常因局部燒損塌落而不得不全拆重筑,。而磷酸澆注料預(yù)制爐頂整體性好，高溫強(qiáng)度大,，即使局部剝落也不致引起爐頂塌陷,，且修補(bǔ)容易，同時也延長了爐頂?shù)膲勖?/FONT>
(3)修爐次數(shù)減少,。由于爐頂壽命的提高,，減少了因拆修爐頂造成的對其他爐體的影響，也相應(yīng)延長了爐子的整體壽命,。
(4)生產(chǎn)操作方式的影響,。間歇操作的室式爐與連續(xù)加熱爐，爐頂均為磷酸澆注料預(yù)制,，差異在于間歇式操作中,，爐溫劇烈變化對爐頂?shù)钠茐摹Ｒ话銇碚f耐火材料中的Al2O3含量越高,，其耐火度越高,，但熱穩(wěn)定性也約差。雖然磷酸澆注料的熱穩(wěn)定性優(yōu)于一般重質(zhì)澆注料,，但室式爐在頻繁的較大熱應(yīng)力作用下,，爐子易開裂,、剝落，使用壽命降低,。而連續(xù)式加熱爐正常生產(chǎn)后,，溫度場長期不變，因?yàn)殚_裂,，剝落少,，延長了爐子壽命。
2.2 熱損失減少
熱損失減少主要有以下幾個原因：
(1)磷酸澆注料整體密封性較磚砌好,。耐火磚砌筑的爐體磚縫多,，是影響爐壽命的重要環(huán)節(jié)。耐火泥漿在高溫爐氣沖刷,、侵蝕和耐火磚脹與縮作用下,，易粉化脫落，使砌體從磚縫開始受到侵蝕破壞,，從而使?fàn)t體散熱損失增大,。而澆注料為無縫整體結(jié)構(gòu)，透氣度小,，所以熱損失較小,。
(2)磷酸澆注料便于爐體保溫。保溫越好,，爐內(nèi)襯兩屆面間溫差越小,，其高溫強(qiáng)度越低，易造成爐體軟化坍塌,。所以要視內(nèi)襯材料的高溫強(qiáng)度適當(dāng)保溫,。盡管耐火粘土磚中有熔點(diǎn)很高的莫來石晶體(熔點(diǎn)1870℃)，但數(shù)量很小很細(xì)(針狀),，呈孤島狀分散在大約占礦物相50%的硅質(zhì)玻璃體中,，后者在1300℃—1360℃就軟化。莫來石能溶解在液相中,，使粘土制品的耐壓強(qiáng)度急劇下降,。因而耐火粘土磚砌筑的爐子不宜過分強(qiáng)調(diào)保溫，尤其是爐頂,。而磷酸澆注料在1400℃以上時仍有較好的高溫強(qiáng)度，所以,，磷酸澆注料爐體可適當(dāng)加強(qiáng)保溫,。新3t錘的連續(xù)加熱爐爐頂保溫層為20mm耐火纖維氈+230mm膨脹蛭石。現(xiàn)場測定新,、原3t錘的連續(xù)加熱爐的外表面平均溫度見表2,。
表2 新,、原3t錘的連續(xù)加熱爐爐外表平均溫度 ℃
2.3 修爐簡便
(1)磷酸澆注料爐體維護(hù)工藝簡單，開裂,、剝落處局部粘補(bǔ)即可,、延長爐體壽命。
(2)預(yù)制爐頂?shù)母鼡Q極為簡便,，免除磚砌筑爐的備料,、支模、砌磚,、烘爐等復(fù)雜的工藝和繁重的勞動,。0.5t加熱爐預(yù)制爐頂?shù)母鼡Q當(dāng)天即可完成，如磚砌最快也得3d,。
3 結(jié)論
磷酸耐火澆注料應(yīng)用于鍛造加熱爐上能顯著提高加熱爐壽命,。雖然一次施工材料費(fèi)比耐火磚粘土磚砌筑高3倍多，但其一年所帶來的經(jīng)濟(jì)效益即可完全收回投資,。經(jīng)統(tǒng)計(jì),，應(yīng)用磷酸澆注料后，每年節(jié)省材料費(fèi),、施工費(fèi),、燃料費(fèi)及因爐子作業(yè)率提高所帶來的經(jīng)濟(jì)效益共計(jì)50萬元左右。預(yù)制爐頂具有筑爐簡便快捷,、省工省時省力的特點(diǎn),，尤其適用于搶修。對其他爐子的改造也有可借鑒之處,。