韓奇生，薛鴻雁，李彩霞，石 超

（1.焦作金鑫恒拓新材料股份有限公司，河南 焦作454450；2.黃岡市中洲煊達窯爐有限公司，湖北 黃岡438000）

爐底耐火澆注料采用超微粉技術， 襯體內部微孔被充分填充，相對較致密，缺少排氣通道，在烘爐過程中因烘爐曲線不合理或烘爐方案設計不完善，造成近年來環(huán)形加熱爐烘爐過程頻繁出現(xiàn)爐底耐火澆注料烘烤爆裂現(xiàn)象， 本文以某設計公司在兩個鋼鐵企業(yè)無縫鋼管環(huán)形加熱爐的兩個項目進行了對比實驗， 分別采用300 ℃以前使用烘爐管預烘烤，300℃以后切換爐本體燒嘴烘爐， 和直接采用爐本體燒嘴烘爐兩種方式，過程控制有序，基本符合烘爐指導曲線要求，順利完成，效果良好。

1 環(huán)形加熱爐新建、大修烘爐概況

新建環(huán)形加熱爐建設存在計劃性，建設周期長，300 ℃以前烘爐一般采用天然氣烘爐管進行， 烘爐管布置在爐底， 爐底處于靜止狀態(tài)；300 ℃保溫以后，適當降溫撤出烘爐管，開啟爐本體燒嘴，爐底開始轉動，烘爐周期一般15 d 左右，升溫緩慢，極少出現(xiàn)爐襯澆注料爆裂現(xiàn)象；大修項目工期緊，烘爐周期一般8 d 左右，升溫較快，如果曲線不合理或烘爐方案不完善，易出現(xiàn)爐襯澆注料烘烤爆裂的風險。

2 目前環(huán)形加熱爐烘爐過程中存在的問題

300 ℃以前采用烘爐管烘爐， 烘爐管在爐底支撐墊高抬起，環(huán)繞爐底分布；這種烘爐方式靠烘爐管均勻分布的天然氣噴孔提供熱源， 低溫階段相對可控， 但爐門口和局部死角低溫階段很難達到烘烤效果， 造成死角的原因是爐門口作為烘爐燃氣燃燒提供O2的進風口，溫度提升緩慢，往往出現(xiàn)局部烘烤不到位， 在切換爐本體燒嘴后易出現(xiàn)爐底澆注料爆裂問題。 圖1 為爐門口爐底澆注料爆裂照片。

圖1 爐門口爐底澆注料爆裂照片

直接采用爐本體燒嘴烘烤模式， 爐底自烘爐開始處于轉動狀態(tài)。 環(huán)形爐燒嘴主要分布在加熱段和均熱段，預熱段沒有燒嘴，在中、低溫烘爐階段溫度一直偏低，按照烘爐曲線執(zhí)行，實際上會出現(xiàn)局部假烘烤，當沒有達到實際烘烤效果的爐底部位，轉動到高溫燒嘴噴口處時，就會出現(xiàn)澆注料爆裂現(xiàn)象；由于燒嘴處溫度偏高，低溫火焰不好掌握，爐底在轉動過程中，經(jīng)過高溫段與低溫段脈沖式火焰沖擊，易出現(xiàn)爐底澆注料烘烤爆裂。圖2 為爐底澆注料爆裂照片。

圖2 爐底澆注料爆裂照片

環(huán)形爐溫度監(jiān)測點一般設計在側墻或者頂部，由于烘爐初期上下溫差偏大， 監(jiān)測數(shù)據(jù)不能夠代表爐底實際烘烤數(shù)據(jù)， 按烘爐曲線執(zhí)行往往爐底局部沒有達到有效烘烤。 根據(jù)圖3 顯示[1]，100 ℃以后飽和蒸汽壓隨著溫度增長而倍增， 如果爐底澆注料沒有達到有效烘烤的部位瞬間接觸高溫， 內部蒸汽壓瞬間升高， 襯體內部氣孔通道不能有效釋放蒸汽壓力，此時襯體強度達不到抵抗內部蒸汽壓力的能力，爆裂繼而產生。這就充分說明，常規(guī)溫度監(jiān)測點按照規(guī)定曲線所反饋的溫度數(shù)據(jù)不能夠代表全局， 應設置臨時烘爐溫度監(jiān)測點或增加人工監(jiān)測工作。

圖3 水系的蒸汽壓隨溫度變化圖

3 烘爐曲線及測溫設備布置方法

圖4 為8 d 烘爐曲線，在1000 ℃保溫完畢后自由升溫至1200 ℃，根據(jù)以往數(shù)據(jù)和相關經(jīng)驗，現(xiàn)場烘爐爆裂溫度一般發(fā)生在600 ℃以前， 即便是600℃以后烘烤過程耐材爆裂也屬于600 ℃以前烘烤不得當， 所以本文對烘烤溫度分析只做到600 ℃保溫完畢，600 ℃以后的數(shù)據(jù)不再做具體分析。

圖4 8 d 的烘爐曲線圖

原烘爐溫度檢測設備分布在爐頂， 相對整個爐頂分布并不均勻， 靠爐頂溫度監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)執(zhí)行烘爐曲線，低于10 d 的烘爐曲線且采用爐本體燒嘴的烘爐方案，爐底澆注料經(jīng)常出現(xiàn)爆裂。本方案采用在內環(huán)、 外環(huán)各溫度區(qū)域均勻布置臨時烘爐溫度檢測點，測溫點布置在距爐底200 mm 高度（見圖5），增加出鋼段人工爐底檢測點（采用量程為-50～1150℃的紅外測溫儀）， 禁止火焰直接噴吹測溫監(jiān)測設備，制定完善的烘爐方案，目的是使爐底澆注料的實際烘烤溫度符合或更接近于指導曲線， 避免出現(xiàn)死角，在較短的烘烤時間內達到烘爐效果。

圖5 環(huán)形爐分區(qū)及測溫監(jiān)測設備布置示意圖

4 烘爐現(xiàn)場所采集的數(shù)據(jù)分析圖

4.1 300 ℃以前烘爐管烘爐

圖6 為300 ℃以前采用烘爐管烘爐方式的溫度曲線圖。本階段爐底是靜止狀態(tài)，爐頂溫度高于爐底溫度，爐底溫度曲線更貼近于理論曲線。對比各溫度段實際溫度曲線與指導曲線， 發(fā)現(xiàn)爐頂溫度略高于指導曲線20 ℃左右，符合控制要求。 烘爐管均勻分布，依靠爐底溫度檢測點執(zhí)行指導曲線，消除了過去爐底與爐頂較大溫差而帶來的底部烘烤死角問題，所以整個過程烘爐實際溫度曲線符合烘爐曲線要求，溫度上升平穩(wěn)，操控靈活。

圖6 300 ℃以前烘爐管烘爐各監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)分析圖（項目一）

4.2 烘爐管300 ℃烘烤完畢切換爐本體燒嘴烘爐

根據(jù)圖7 中（a）、（d）數(shù)據(jù)分析圖顯示，預熱段、出鋼段實際溫度低于指導溫度， 主要因為兩區(qū)域沒有燒嘴提供熱源， 要靠加熱段和均熱段的升溫來帶動；圖7（b）、（c）數(shù)據(jù)分析圖顯示，加熱段、均熱段溫度基本符合曲線要求。升溫過程爐頂溫度偏高，初期上下溫差偏大， 爐底與爐頂溫度偏差達60 ℃左右，隨著保溫時間延長，爐襯逐步蓄熱，上下溫差逐步縮小，基于前期已經(jīng)過了300 ℃的烘爐管烘烤，雖有波動，但也處于安全、可控狀態(tài)。 600 ℃保溫完畢后基本度過了澆注料烘烤爆裂風險期。

4.3 直接采用爐本體燒嘴烘爐模式

直接采用爐本體燒嘴烘爐，爐底處于轉動狀態(tài)；通過圖8 中（a）、（d）分析圖顯示，實際溫度曲線均低于指導曲線，同樣為兩區(qū)域沒有燒嘴提供熱源，要靠加熱段和均熱段的升溫來帶動。圖8 中（b）、（c）分析圖顯示，爐頂溫度明顯高于指導溫度，爐底基本符合指導曲線要求。

圖7 300 ℃以后開啟爐本體燒嘴烘爐各監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)分析圖（項目一）

采用8 d 烘爐曲線， 通過對測溫點合理均勻布置，在低溫階段靈活控制，避免數(shù)據(jù)誤導出現(xiàn)的假烘烤，使爐底澆注料真正實現(xiàn)了有效烘烤，同樣達到了烘爐效果。

通過現(xiàn)場烘爐實驗數(shù)據(jù)顯示， 低溫階段采用烘爐管烘爐， 升溫過程爐底與爐頂溫差在20 ℃左右，相對平穩(wěn)，實際溫度曲線與指導曲線基本一致；采用爐本體燒嘴烘烤時， 升溫過程爐底與爐頂?shù)臏夭羁蛇_60 ℃左右， 需要緩慢蓄熱保溫來縮小相對溫差；顯然采用爐本體燒嘴烘爐火焰較為猛烈， 容易帶來瞬間溫差，溫度瞬間變高時，使爐襯澆注料內部水分蒸汽壓瞬間變大， 澆注料內部微孔通道不能夠滿足水蒸氣有效釋放， 并且澆注料強度已達不到束縛內部蒸汽壓力的能力，是出現(xiàn)爆裂的根源。不管采用前期烘爐管烘爐的方式還是直接采用爐本體燒嘴烘爐方式，通過改變以往傳統(tǒng)的烘爐溫度檢測點，均勻布置合理的烘爐溫度監(jiān)測位置，控制好低溫階段烘爐，能夠避免因數(shù)據(jù)失真帶來的烘爐死角， 采用較短的烘爐曲線可以實現(xiàn)有效烘爐。 兩種烘爐方式相比，300 ℃以前采用烘爐管烘烤的曲線更平穩(wěn)， 更安全可靠。

5 結語

（1）環(huán)形加熱爐烘爐，300 ℃以前采用烘爐管烘烤，300 ℃以后再切換爐本體燒嘴烘烤的烘爐方式相對比較安全、可靠。

（2）環(huán)形加熱爐烘爐溫度監(jiān)測設備安裝在靠近爐底處， 以爐底澆注料為烘爐主線可以采用爐本體燒嘴進行烘爐，能夠達到良好的烘爐效果。

圖8 直接采用爐本體燒嘴烘爐各監(jiān)測點溫度數(shù)據(jù)分析圖（項目二）