文档介绍：“杰能王”微纳米涂料对加热炉、热风炉
适用性研究
首都钢铁集团公司技术中心
2006年9月
“杰能王”微纳米涂料对加热炉、热风炉适用性研究
一前言
开发能源、合理利用和节约能源是我国发展国民经济的一项重要国策,而节能是实现这一国策最简便、最有效的措施之一。随着工业产品市场竞争日益激烈,节能降耗已经成为钢铁企业的一项迫切而艰巨的任务。
热风炉格子砖、加热炉内衬用耐火砖常温下,-,温度达到800-1000℃时,,而温度到1300℃时,,由斯蒂芬-玻尔兹曼定律E=ε0c0(T/100)4可知这显然对热辐射不利,当温度一定时,提高热发射率ε0是增强热交换的有效途径。由于远红外辐射涂料在中高温稳定地高热辐射率ε0,从20世纪60年代开始远红外辐射涂料研究并被人们所认识,近十年来我国投入大量的人力物力进行远红外涂料的研制与应用技术研究,推出了一些在工业炉应用中效果优良的产品,并被称为“二一世纪的新材料”。
山东慧敏科技开发有限公司开发的专利产品“杰能王”微纳米高温远红外节能涂料可以增加热风炉格子砖在燃烧期的吸热量和在送风期的放热量,强化了炉内的热交换,有利于提高热风炉的能力和热风温度。对于一般轧钢加热炉来讲,由于炉内气流速度较小,炉温较高,炉内钢坯吸收的热量90%-95%来自辐射,喷涂“杰能王”节能涂料可使辐射能力增强,可加快钢坯的加热速度,提高生产效率,节约燃料,减少钢坯氧化烧损,保护炉子内壁。因此该涂料的使用有利于我公司节能降耗,但若要在公司热风炉或其它窑炉开展
“杰能王”涂料的应用,尚需针对首钢热风炉格子砖及加热炉的情况,考察“杰能王”涂料的节能效果以及涂料对耐火材料的性能是否有不利的影响,为公司决策提供依据。
二涂料与耐材基体粘附性
试验目的:考察涂料在不同条件下的施工性
试验方法:在不同湿度条件下,考察涂料不粘手的时间,并把刚涂完涂料的试样及完全不粘手的试样同时放入200℃的烘箱中烘烤24小时,观察涂层的表面情况。
实验结果及分析:耐材基体用处理剂处理后,表面瞬间就能干燥,因此马上可以进行涂料施工。在空气湿度小于40%的情况下,涂料涂抹后一个小时涂层不粘手,空气湿度在40%~70%时,不粘手的时间一般需要一天,当空气湿度大于70%,达到不粘手甚至需要3天。因此,对于热风炉格子砖应该在砌炉前三天进行涂料施工。
刚涂抹的试样及完全不粘手的试样通过24烘烤后,其涂层都不开裂、起泡,因此无论对热风炉还是轧钢加热炉,耐材基体涂抹涂料后,不需要时间干燥,可以直接进行烘炉,基本不影响工期。
在加热和冷却过程中涂料能否牢固的与机体表面接合,将决定涂料的使用寿命,一旦在使用中涂料产生脱落,可能会堵塞格子砖格孔,影响格子砖的换热面积,涂料脱落后节能也就无从谈起。
试验目的:考察节能涂料在高温状态对耐火砖机体表面附着性
试验方法:把涂有涂料的格子砖和加热炉砖加热到1100℃进行水冷,在砖体发生断裂的情况下观察涂层的情况,并用岩相分析考察涂层和耐火砖机体的结合情况。
实验结果及分析:在砖体加热到1100℃后进行多次水冷,发现其表面的节能涂料同砖体结合牢固,附着性很好,没有产生裂纹和脱落现象。当砖体完全破碎时,涂层也不脱落(见图1)。
图1热震后试样涂层情况图2 涂层渗入砖体的情况
肉眼观察试样机体断面的颜色发生了变化(见图2),说明涂料
图3 烧后试样涂料在机体表面结合情况
已渗入格子砖机体内,渗入厚度大约3mm左右。为分析涂料与格子砖机体的结合是否会发生化学反应而形成低熔点物质,对试样进行岩
相分析。结果如下:
渗透层
涂料涂层
图4 200倍下涂料组织结构图5 200倍下机体组织结构
从图3 ~图4可以看出:
(1),。
(2)渗透到砖机体中的涂料依然以独立结构存在,并没有与机体发生化学反应形成其他物质,形成低熔点相。
三涂料对耐材性能的影响
试验目的:考察涂料对耐材基体性能的影响
试验方法:涂料是否对耐材基体寿命有影响直接关系到涂料能否使用,为此我们从同一块耐火砖取相同两块试样,一块涂涂料,另一块不涂,在相同的条件下,分别做了体积密度、气孔率、抗折强度、耐压强度、热震稳定性,高温蠕变性性能测试。
实验结果及分析:性能测试结果如表2、表3
表2 格子砖涂涂料前后性能比较
体积密度
(g/cm3)
气孔率
(%)
耐压强度
(Mpa)
抗折强度
(Mpa)
热震性
(次)
高温蠕变
(%)
涂前
25
49
16
-
涂后
21