硅酸铝纤维在热处理电阻炉上的应用

      硅酸铝纤维又称陶瓷纤维，其主要成份是氧化铝、氧化硅，具有重量轻、性质柔软、热容量小、导热系数低、隔热保温性能好的特点。 热处理炉采用这种材料隔热后，具有升温快、耗热量少的优点，在1000℃时的热耗只有轻质粘土砖的1/3，是普遍耐火砖的1/20。

     
美国在三十年代研制成这种材料后，在英国、西德、日本和苏联也都得到了相应的发展。美国已有60%以上的热处理炉采用了这种材料，日本的耐火纤维年产量在2000吨以上，并以每年30%的速度递增。我国有几十个厂生产以焦宝石为原料的耐火纤维，大连耐火材料厂生产的硅酸铝纤维的物理性能见表1、表2所示。
表1 硅酸铝纤维的物理性能

纤维毡的导热率与容重的关系

      电阻加热炉的改装

     
一般采用硅酸铝纤维毡包复或用硅酸铝纤维成型制品砌筑炉衬，我们采用的是包复法。改装时先将电炉丝取出，用粘复或包复办法在炉壁上复上一层10~15巧毫米厚的耐火纤维毡，并用耐热钢条、托架及丁字型卡子周定，然后再放好电炉丝。考虑到高温时纤维收缩，在纤维毡搭接处应加厚。

      采用包复法改炉的特点是不需改变炉体结构和炉子功率，用料少、费用低、改炉方便、节电效果显著。

      硅酸铝纤维的使用效果

      我们采用包复法对RJX45一9、X-30箱式电炉和NH一36坑式回火炉进行了改装。

     
RJ冬45一9改装前后空载升温试验曲线见图1所示，升温阶段耗电量与温度关系曲线见图2所示。由图可见，当炉温由130℃升至800℃时，加热时间从215分缩短到108分；耗电量由147度下降到90度。

图1 RJX-45-9空载升温阶段，时间与温度的关系曲线

图2 RJX-45-9空载升温阶段，耗电量与温度关系曲线

     
RJX-45-9装有205.2公斤的铸铁模座的负载时，试验曲线见图3、图4所示。炉温由140℃升至800℃的加热时间由280分缩短到120分，耗电量从189度下降到108度。

图3 RJX-45-9负载升温阶段，时间与温度的关系曲线

图4 RJX-45-9负载升温阶段耗电量与温度关系曲线

     
由于硅酸铝纤维多用天然焦宝石作原料，在电弧炉中熔融后用压缩空气制成原棉，再制成二次产品。所以这类纤维加热至900℃以上时，有3Al203·2Si02结晶呈针状析出，到1200℃时，随温度升高SiO2呈立方晶体析出，此时发生相变和体积变化，对纤维强度损害较大，逐渐失去强度和弹性，出现断裂粉化现象，影响纤维材料的使用寿命。因此使用温度在1050℃以下为宜。有的厂介绍，一般使用寿命可达一年以上，这样从经济上来说还是合算的。如我厂三台电炉总容量111千瓦，每天工作5小时，一年按300天计算，原全年耗电16万度，改炉后按节电30%计算，全年可节电48000度，电费以0.035元/度计算，可节约1680元。改炉费648元，五个月便可回收成本。

      硅酸铝纤维在热处理电炉中的应用还是个开始，我们相信它的使用范围将会日益扩大，在节约能源的领域中，发挥应有的作用。同时还可缩短升温加热时间，提高设备利用率和劳动生产率。但是，硅酸铝纤维毡本身强度较低，纤维间的粘附力差，操作时不注意就会使包复层局部剥落或造成机械损伤，所以长期使用的设备以采用纤维成型制品砌筑炉体为宜。