鍛造加熱爐是金屬鍛造前對(duì)坯料進(jìn)行加熱的關(guān)鍵設(shè)備，其工作環(huán)境具有高溫（通常800-1300℃，部分達(dá)1400℃以上）、溫度波動(dòng)大、坯料機(jī)械沖擊頻繁、爐內(nèi)氣氛復(fù)雜（含氧化皮、煙氣、粉塵等） 等特點(diǎn)。因此，對(duì)耐火材料的技術(shù)要求需圍繞“耐高溫、抗熱震、耐沖擊、抗侵蝕、低導(dǎo)熱”等核心性能展開，具體如下：

鍛造加熱爐長期在高溫下運(yùn)行，耐火材料需在工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的化學(xué)與物理結(jié)構(gòu)，不發(fā)生軟化、熔融或顯著相變。

1?核心要求：耐火度需高于爐內(nèi)最高工作溫度（通常要求耐火度≥1500℃，高溫段爐襯需≥1700℃）；在使用溫度下（如1200-1400℃），材料的荷重軟化溫度（T0.6）需高于實(shí)際工作溫度，避免因載荷（如自重、坯料擠壓）導(dǎo)致爐襯變形或坍塌。

2?典型應(yīng)用：爐底、爐墻高溫區(qū)需采用高鋁質(zhì)（Al?O?≥60%）、莫來石質(zhì)或剛玉質(zhì)材料，其高溫穩(wěn)定性顯著優(yōu)于黏土質(zhì)材料。

鍛造加熱爐在裝料（低溫坯料入爐）、出料（高溫坯料出爐）及升/降溫過程中，爐襯會(huì)經(jīng)歷頻繁的溫度驟變（溫差可達(dá)200-500℃/次），易因熱應(yīng)力導(dǎo)致開裂、剝落。

1?核心要求：材料需具有低的線膨脹系數(shù)（如莫來石質(zhì)約5-6×10??/℃）、高的熱導(dǎo)率或良好的彈性，以減少熱應(yīng)力積累；熱震穩(wěn)定性（如水冷-風(fēng)冷循環(huán)次數(shù)）需≥15次（對(duì)高鋁質(zhì)材料），甚至≥30次（對(duì)莫來石-剛玉復(fù)合材料）。

2?技術(shù)原理：通過引入微裂紋（如添加碳化硅、鋯英砂）或優(yōu)化顆粒級(jí)配，使熱應(yīng)力在裂紋處釋放，避免宏觀開裂。

鍛造過程中，高溫坯料的裝、出、翻動(dòng)會(huì)直接沖擊爐底和爐墻，同時(shí)氧化皮（FeO、Fe?O?等）的沖刷也會(huì)造成材料磨損，因此耐火材料需具備足夠的常溫及高溫強(qiáng)度。

1?常溫強(qiáng)度：冷態(tài)耐壓強(qiáng)度需≥50MPa（澆注料）或≥30MPa（耐火磚），避免施工或檢修時(shí)因碰撞損壞。

2?高溫強(qiáng)度：1000℃下的高溫耐壓強(qiáng)度需≥30MPa，防止高溫下因坯料沖擊導(dǎo)致爐襯碎裂；抗折強(qiáng)度需≥5MPa，抵抗局部剪切力。

3?耐磨性：對(duì)于爐底等直接接觸坯料的部位，可添加SiC（5%-15%）或剛玉顆粒，利用其高硬度（莫氏硬度≥9）提升耐磨性。

爐內(nèi)高溫下，金屬坯料氧化產(chǎn)生的氧化皮（主要成分為FeO、Fe?O?、MnO等）會(huì)熔融或半熔融，與耐火材料表面反應(yīng)生成低熔點(diǎn)相（如鐵鋁尖晶石、鐵硅酸鹽），導(dǎo)致材料“溶蝕”；同時(shí)，燃料（如煤、重油）燃燒產(chǎn)生的SO?、CO?等氣體也可能與耐火材料反應(yīng)（如與CaO反應(yīng)生成CaSO?）。

1?抗化學(xué)侵蝕：優(yōu)先選擇高鋁（Al?O?≥70%）、莫來石質(zhì)材料，其對(duì)鐵氧化物的耐蝕性優(yōu)于黏土磚；避免使用含CaO較高的材料（如普通水泥澆注料），以防與SO?反應(yīng)生成疏松的CaSO?導(dǎo)致剝落。

2?抗?jié)B透侵蝕：材料需致密（顯氣孔率≤20%），減少熔融氧化皮或煙氣向內(nèi)部滲透擴(kuò)散，可通過添加超細(xì)粉（如硅灰）優(yōu)化致密度。

鍛造加熱爐熱損失主要來自爐體散熱，優(yōu)質(zhì)隔熱性能可降低能耗（節(jié)能10%-30%），同時(shí)保護(hù)爐體鋼結(jié)構(gòu)（避免高溫變形）。

1?核心指標(biāo)：常溫導(dǎo)熱系數(shù)λ≤1.0W/(m·K)（工作層背襯），高溫（1000℃）下λ≤2.0W/(m·K)；體積密度≤1.5g/cm3（輕質(zhì)隔熱材料）。

2?材料選擇：爐墻外層或低溫區(qū)采用輕質(zhì)隔熱磚（如輕質(zhì)高鋁磚、莫來石隔熱磚）、陶瓷纖維毯（λ≤0.2W/(m·K)，但需注意抗沖擊性較差，需與耐磨層復(fù)合使用）；工作層與外層之間可設(shè)置隔熱澆注料（如含漂珠的輕質(zhì)高鋁澆注料）。

耐火材料在高溫使用過程中若發(fā)生過大收縮（如黏土磚高溫收縮率＞1%）或膨脹（如含游離CaO的材料水化膨脹），會(huì)導(dǎo)致爐襯開裂、縫隙增大，甚至整體剝落。

1?核心要求：高溫重?zé)€變化率需控制在±0.5%以內(nèi)（1400℃×3h）；避免使用未充分煅燒的原料（如欠燒鋁礬土），以防高溫下繼續(xù)燒結(jié)收縮。

2?調(diào)控手段：通過添加藍(lán)晶石（高溫下緩慢膨脹）、硅線石等膨脹性礦物，補(bǔ)償材料的高溫收縮，維持體積穩(wěn)定。

1?施工性：對(duì)整體澆注爐襯，要求澆注料流動(dòng)性好（擴(kuò)展度≥220mm）、易振搗、脫模后強(qiáng)度增長快（24h耐壓強(qiáng)度≥10MPa）；對(duì)砌筑爐襯，耐火磚需尺寸精確（公差≤±1mm），便于灰漿砌筑（灰縫≤2mm）。

2?抗剝落性：材料需具有良好的韌性，避免因長期熱循環(huán)或機(jī)械沖擊導(dǎo)致表層成片剝落，可通過添加鋼纖維（0.3%-0.5%）增強(qiáng)澆注料的抗裂性。

總結(jié)

鍛造加熱爐對(duì)耐火材料的要求是“高溫穩(wěn)定+抗變抗沖+耐蝕隔熱”的綜合平衡，需根據(jù)爐型（室式、連續(xù)式、環(huán)形爐等）、工作溫度分區(qū)（高溫段、中低溫段）及燃料類型，選擇不同材質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)（如“耐磨工作層+隔熱背襯層”），以兼顧使用壽命與節(jié)能效果。例如，高溫爐底采用剛玉-莫來石澆注料（抗沖擊+耐侵蝕），爐墻高溫區(qū)用高鋁磚砌筑，低溫區(qū)搭配輕質(zhì)隔熱材料，可顯著提升爐襯壽命（通常要求≥1-3年）。

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