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耐火球热工特性对比
球床上段高温区使用的耐火球不仅要有较好的理化特性,而且作为热交换体来说,需要有良好的热工特性,以利于强化球床周期热工过程。。
与高铝质耐火球和硅质耐火球相比,镁铝质耐火球的导热系数、热容量、导温系数均有较大提高,其热物理特性更为优越。由表2可以看出,与高铝质耐火球和硅质耐火球相比,镁铝质耐火球材质密度较大,使单位球床质量增加,球床质量系数也随之增加。其他指标只有球径和空隙度有参变关系。对于等径均一的耐火球床层,其空隙度是个常量。当球径确定之后,其他参数均为定值,与材质条件无关。
目前生产耐火球常用的方法及工艺介绍
机压成型法是目前耐火球生产中使用多的成型方法。该方法使用压球机和钢模具将配制耐火球原料压制成球体。因一般机压成型均指含水量为4%～9%的半干料成型方法，因而也称半干法成型。该法常用的设备有摩擦压砖机、杠杆压砖机和液压机等。
机压成型过程实质上是一个使球料内颗粒密集和空气排出、形成致密球体的过程。机压成型的耐火球具有密度高、强度大、干燥收缩和烧成收缩小、耐火球尺寸容易控制等优点，所以该法在耐火球生产中占主要地位�；钩尚褪蔽竦弥旅艿那蛱�，必须给予球料足够的压力。这压力的大小应能够克服球料颗粒间的内摩擦力，克服球料颗粒与模壁间的外摩擦力，克服由于球料水分、颗粒及其在模具内填充不均匀而造成的压力分布不均匀性。
这三者之间的比例关系取决于球料的分散度、颗粒组成、球料水分、球体的尺寸和形状等。虽然压力与球体致密化的关系有若干理论公式可供计算，如球体气孔随压力成对数关系而变化等，但通常用试验方法近似地确定球体所需的单位面积压力，并依此决定压砖机应有的总压力。
机压成型对球料的要求除水分应有一定的波动范围外，对其颗粒度也有一定的要求，如应有合理的粒级配比，堆积密度尽可能大。一般临界粒度为3～5mm，小于0。088mm的细粉含量应在35%～45%范围内�；钩尚偷哪突鹎蜃钜壮鱿值娜毕菔遣懔押筒忝芏认窒�。层裂是在加压过程中形成的垂直于加压方向的层状裂缝。球料水分过高、细粉过量、结合剂过少及压力过高都会导致层裂的产生。
因此，在生产中须对这几方面的参数加以控制。层密度现象即成型后耐火球的密度沿加压方向逆变。由上方单向加压的耐火球一般是上密下疏，同一水平面上是中密外疏。这是由于球料颗粒间的摩擦力和球料与模壁间的摩擦力而造成的压力递减所致。采用双面加压及在模具四壁涂润滑油降低外摩擦力的方法，可减少此种现象并降低球体的气孔率。
选用成型设备要根据耐火球的质量要求、尺寸和生产数量等进行综合考虑。一般加热炉用耐火球或形状简单、数量多、质量要求一般的制品，可选用生产效率较高的杠杆压球机；质量要求较高的耐火球可采用公称压力不低于2000K•N的摩擦压球机。
球式热风炉球床装耐火球量及球床尺寸的确定
球式热风炉球床装入耐火球的多少，直接影响到热风炉的工作效果。由于1 m3耐火球的热交换面积要比同体积格子砖加热面积大得多，即球床内耐火球的加热面积是足够的。 因此，在考虑耐火球的装入量时，主要不是考虑耐火球的加热面积而着重考虑的是耐火球的重量，即保证装入球床的耐火球量要有足够的贮热能力。一座球式热风 炉装球量多少，应根据入炉风量、风温及送风时间等进行热工计算。但在生产实际中，一般都不做复杂的热工计算，而是根据经验确定出一座球式热风炉的装球量。 实践证明，这样做也是可靠的。
生产中，当风温为1050～1100℃时，三座球式热风炉的总装球量，一般可以按1 m3高炉有效容积平均装入耐火球量为1.8～2.0 t／m3计，或者按每分钟1 m3鼓风平均装入耐火球量为0.75～1.0 t／(m3·min)计，计算出三座球式热风炉的总装球量后，进而确定出一座球式热风炉的装球量。若一座高炉只配置两座球式热风炉时，其总装球量可以适当减少，而每座球式热风炉的装球量可以适当增加。 球式热风炉的球床尺寸是指球床的直径和球床的高度。确定球床的尺寸时，主要考虑的是有利于球床的热交换和降低气流的阻力损失。球床直径大，高度低，气流 速度小，虽然有利于降低气流阻损，但不利于热交换，反之，气流阻损大。因此，球床设计时，直径和高度须综合考虑，二者兼顾。确定球床直径一般可按高炉 鼓风通过球层气流速度为1.2～2.0 rn／s计算，或按鼓风通过空炉流速为0.45～0.74 m／s计算。然后再根据一座球式热风炉用耐火球的数量计算出球床的高度。生产实践表明，不论球式热风炉的大小，球床的高度都宜控制在5—6 m的范围，认为这样的高度对传热和气流阻损都是比较合适的。另外，在生产过程中，由于球床周期性的加热，耐火球发生膨胀，球床升高，使拱顶空间减少，影响气流分布和煤气燃烧效果。因此，在考虑球床高度时，应当考虑留足球床上胀的位置。 过去的球式热风炉，球床上下段耐火球的材质和直径均相同，这样既不适应温度分布，也不适应热交换规律。目前，对装入球床的耐火球改为：球床上部2 m高度段装直径较大的硅质耐火球，以下部分段装直径较小的高铝耐火球或粘土耐火球。耐火球直径大小，不仅直接影响到传热面积和气流阻损，也影响耐火球制造加工成本。多种因素综合考虑，目前常采用的耐火球直径一般为30～60 mm范围。硅质耐火球要求含SiO2大于93％，高铝耐火球含Al2O3量在60％～70％范围。并要求耐火球致密，烧成温度足够。
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