热处理炉常用保温材料种类、使用要求及选用原则

在砌筑热处理炉时，一般均在耐火材料的外面再砌一层保温材料。从而减少炉墙的散热损失，节省热能，改善劳动条件。保温材料必须具备体积密度小、导热系数小、比热容小和较高的使用温度等技术性能指标。工程上常把导热系数小于0.25W/(m·K)的材料称为保温材料(或绝热材料)。

1、常用的保温材料种类

常用的保温材料有硅藻土、石棉、矿渣棉、膨胀珍珠岩、蛭石等。另外，轻质或超轻质耐火砖、耐火纤维也可当做保温材科使用。

1.硅藻土

硅藻土的主要成分为非晶体二氧化硅，并含有少量黏土杂质，具有很好的隔热能力，多数情况下制成成型砖使用，也可以粉料填充作为炉子的隔热层。它的最高使用温度为900℃，砖的尺寸规格为250mm×123mm×65mm和230mm×113mm×65mm。

2.蛭石

蛭石又称为黑云母或金云母，具有一般云母的外形，易于剥成薄片。蛭石的主要成分(质量分数)是SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO和5%~10%的化合水，受热后水分蒸发，体积膨胀而形成膨胀蛭石。其溶点为1300~1370℃，密度和热导率均很小，是一种很好的保温材料，既可散状使用，也可以制成各种形状的制品使用。其最高使用温度为1000℃。

3.矿渣棉

矿渣棉是利用熔融的冶金矿渣在高压蒸气作用下制成的一种人造矿物纤维，呈白色或暗灰色。它具有密度小、热导率低、吸湿性小和不燃烧等优点，但很容易被压实降低保温效果。矿渣棉毡可与陶瓷纤维毡配合使用作为全纤维炉衬，其最高使用温度为700℃。

4.石棉

石棉是一种纤维结构矿物，其主要成分为蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O)，熔点大于1500℃。石棉在高温下不燃烧，但在500℃以上会失去结晶水而使强度降低，当温度达到800℃左右会变成粉末，失去保温作用，所以要严格控制其使用温度，不能超过500℃。石棉在松散状态下具有较小的比重与导热系数，所以常加工成石棉布、石棉板及石棉绳等形状使用。

5.高温超轻质珍珠岩

高温超轻质珍珠岩的主要原料是膨胀珍珠岩，可以采用水玻璃、水泥、磷酸盐等作为胶结剂，按一定比例混合经成型、干燥、烧结而制成的制品。它具有体积密度小、热导率小、高的耐火度、热容量小等优点，是一种很好的保温材料。

热处理炉常用保温材料的主要性能指标见表1。其他保温材料的性能指标可査阅筑炉工手册或有关标准。

表1常用保温材料的主要性能

2、保温材料的使用要求

热处理炉的保温层既可采用成型保温砖，也可采用保温散料，或是两者同时使用。成型砖的砌筑方法与耐火砖相同，保温散料主要用于填塞砖块缝隙、炉壳与砌砖体之间的缝隙或在拱顶上面铺放，以增加炉墙的保温性、密封性等。在填充缝隙时一定要填实，保证间隙内均匀填满，避免散料在间隙内形成“搭棚”现象。

为防止炉子使用后，因受高温作用形成填料收缩或受震动而出现下沉，使上部形成空洞而失去保温作用，操作时应根据整个炉墙高度，每隔一定距离将砌砖体突出一层，把间隙覆盖，使散状保温材料形成互不相通的几层。炉底铺放硅藻土砖时，每铺一层砖应倒入硅藻土粉，将砖缝填满。炉顶既可以采用平铺成型砖，也可以直接铺一层保温散料。

3、炉衬材料的选择原则

(1)对于连续作业电阻炉，由于通过炉衬的散热损失是主要的能量损失，因此，应该加强保温层的作用，降低炉壳温度，减少散热损失。对于周期作业的电阻炉，往往是在炉子升温过程中炉衬的蓄热损失是最主要的，保温层加厚可提高耐火层的平均温度，但是也会增加炉衬的蓄热损失。当炉子操作使用时间较短时，保温层过厚实际上起的作用很小，反而增加了炉体的尺寸，浪费炉衬材料。因此，周期作业电阻炉的保温层应适当减薄。

(2)在选择炉衬用耐火材料时，主要应考虑其最高使用温度、体积密度、热导率、耐蚀性、高温结构强度等性能。在保证炉衬必要结构强度的前提下，应尽可能采用轻质或超轻质的耐火材料。尽量减少炉衬的蓄热损失和炉体的质量。对于高温炉，由于使用温度很高，要求耐火层具有较高的高温结构强度，这时需选用重质耐火材料或高铝砖以及少量的碳化硅制品。当炉衬直接与渗碳气氛接触时，则应采用抗渗碳砖。对于承受重载(如炉底板支撑砖或炉底)和易受冲击摩擦(如箱式炉的后墙下部和炉口部分)的炉衬部分应选用重质砖，保证其高温结构强度。

(3)选保温材料时，为了减少炉衬的散热损失，尽可能选用体积密度小、热导率低的材料，其厚度应保证炉壳外表面温升不大于60℃，并且要求所选用的保温材料的最高使用温度高于耐火层与保温层交界面的温度。常用的保温材料有蛭石、硅藻土砖、矿渣棉、石棉等。目前也有采用耐火纤维或超轻质砖做保温层的，从而减少炉子的蓄热损失，减轻炉子的质量。

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