標準アンカーは、標準的な問題に対する解決策です。炉が標準でなくなった瞬間、-データシートの平均を 150 度上回る高温の面、2 つのキャンペーンで 310 ステンレスを消費する雰囲気、サイクルごとに同じゾーンで膨らむライニング -、標準のアンカーがライニングの弱点になります。 Thermaxcel 耐火物について、当社のエンジニアリング チームがカスタム設計を行う方法を説明します。耐火物アンカー: 最初に尋ねる質問、設計の材料制限、そして設計が正しかったかどうかを示す現場データ。
今すぐ結論を必要としているエンジニア向けの短いバージョンです。カスタム アンカーの設計は、ホットフェイスではなく、アンカー先端の温度勾配から始まります。材料は温度だけではなく、雰囲気に合わせて選択されます。形状はライニングの厚さと荷重の方向に従います。検証は 2 段階のプロセスです。-最初にテストピースを作成し、次にキャンペーンを測定します。-それ以外はすべてドキュメントです。
極限の定義: 炉がアンカーに負担をかける理由
私たちは、ほぼ毎回同じエントリ ポイントからアンカーの再設計に引き込まれます。つまり、炉の残りの部分は正常に動作しているのに、キャンペーンごとに 1 つのゾーンでライニングが失敗するのです。幾何学に触れる前に、4 つのことを定量化します。
熱い面ではなく、アンカー先端のピーク温度。1400 度のホットフェイスを備えた 200 mm のキャスタブル ライニングは、アンカー先端 - を 3 分の 2 の埋め込み位置 - に置きます。定常状態では約 1150-1250 度です。バーナーの調整中やプロセスの異常時には、その数は急増します。ホットフェイス計器が安定した 1350 度を示した炉のアンカー深さでの 90 度の振れを測定しました。あなたの計器が熱い顔だけを監視している場合、あなたはアンカーが見ているものに盲目です。
シェル側の雰囲気。酸化雰囲気は合金の表面をスケールします。還元雰囲気では炭化します。塩化物とアルカリを含んだ雰囲気では、両方の作用がより速く行われます。{0}雰囲気の問題は学術的なものではありません。脚の角度を描く前に、アンカーの材質がステンレスであるか、インコネル-グレードの合金であるか、セラミックであるかが決まります。
機械的な負荷。バーナーからの振動、シール間の圧力差、急速サイクルによる熱衝撃 - は、それぞれアンカーに異なる荷重を加えます。屋根のアンカーは持ち上げに抵抗します。壁アンカーは重力と膨らみに抵抗します。サイクロンのアンカーは浸食や衝撃に耐えます。 1 つのジオメトリで 3 つすべてができるわけではありません。
熱サイクル周波数。毎日サイクルする炉は、何か月も稼働する炉よりもはるかに厳しく溶接と脚の固定を行います。サイクル周波数によって溶接検査の要件が決まり、多くの場合、V ジオメトリと Y ジオメトリのどちらが決定されます。
これら 4 つの数字がテーブルに上がれば、設計作業が始まります。以下は実際に使用するプロセスです。
ステップ 1: 材料の選択 - 雰囲気が決定し、温度が確認されます
私たちが診断するアンカーの故障のほとんどは、幾何学模様の衣装を着た物質的な故障です。合金は炉のピーク温度ではなく、平均温度で評価されました。あるいは錨の深さで大気を一度も確認しなかった。したがって、素材が最初にあります。
鉄鋼、セメント、石油化学プロジェクトの現場での経験に基づいて、私たちが設計する実際的な制限は次のとおりです。ステンレス 304 は、連続約 750 度以上、-800 度以上で製造されます。 310 ステンレスは約 1000-1050 度まで伸びます。インコネル 601 および 602CA は、およそ 1150 ～ 1200 度までの荷重を支えます。それを超える場合、または合金が完全にダメになる雰囲気では、セラミックアンカー (アルミナまたは炭化ケイ素) に移行します。これらには実際にはクリープ限界はありませんが、脆さという代償を払ってしまうのです。
エンジニアリング設計とカタログ注文を分ける判断基準は次のとおりです。大気が温度を無効にする可能性があります。塩化物キャリーオーバーを含む 950 度の炉は、きれいな 1150 度の炉がインコネルを殺すよりも早く 310 個のアンカーを殺します。私たちは、「教科書」の合金の選択肢をより低い-温度で耐食性のある-グレードに置き換え、ライニングの寿命が 2 倍になることを確認しました。逆に、1100 度の清潔で乾燥した大気は、310 - で快適に動作します。601 にお金を使うのは無駄です。私たちは、あなたに押し売りするのではなく、そう言います。
ステップ 2: ジオメトリ - の埋め込み、脚の角度、および 2/3 ルール
アンカー ジオメトリは、すべてのカスタム デザインに適用される 3 つのルールによって管理されます。
3 分の 2 埋め込みルール。-アンカーの先端は、シェルからライニングの厚さの 3 分の 2 を超えない位置に配置する必要があります。{0}}より深く埋め込むと、アンカーの先端が勾配の最も熱い部分に配置されます。埋め込みが浅いと、耐火物が少なすぎて掴めなくなります。 150 mm のライニングでは、100 mm のアンカー - が許容範囲内であることを意味します。この 1 つのルールにより、合金のアップグレードよりも多くのライニングの故障が解決されます。
脚の角度は荷重方向に追従します。60-90 度の夾角を持つ AV- タイプのアンカーは、垂直壁での重力と熱サイクルに対応します。揚力が作用する-屋根、アーチ、圧力差下のゾーン-では、Y-タイプの形状に切り替え、その3番目の脚が3番目の方向への引き抜きに抵抗します。私たちの詳細なV- タイプと Y- タイプのアンカーの比較それぞれの背後にある機械的な理由を説明します。
千鳥配置であり、決してグリッドではありません。正方形のグリッドのアンカーにより、真っ直ぐな亀裂経路が形成され、それが真っ直ぐな層間剥離線になります。千鳥状のパターンにより亀裂が斜めに移動し、ライニングの粘着力がかなり長く保たれます。すべてのカスタム アンカー パターンを千鳥状にレイアウトし、フラグを立てずにグリッド レイアウトを持つ図面を出荷することを拒否します。
ステップ 3: 間隔とサーマル ブリッジ
カスタム設計のアンカー間隔は、ライニングの厚さとシェルの剛性から始まり、コーナー、開口部の周囲、振動や圧力差が集中する場所など、アンカー間隔を確保するゾーンで締め付けられます。 75-150 mm キャスタブルの場合、通常は 200 ～ 300 mm の中心で作業します。モノリシックが厚いとパターンが広がります。繊維ライニングは 300 ～ 450 mm です。衝撃ゾーンと振動ゾーンは 20 ～ 30% 締め付けられます。これらは出発点であり、データシートの絶対値ではありません。最終的な数値はゾーン分析から得られ、その逆ではありません。
すべての合金アンカーは熱橋です。エネルギーに敏感な炉では、中心 250 mm にある 300 個のアンカーの列が、断熱材を通る測定可能な熱経路になります。当社が管理する 3 つの方法: 高温面が許容するセラミック アンカー、高温面からアンカー先端を分離するファイバー パッド、および最も要求の厳しい設計における -、構造に合金アンカーを使用し、絶縁の連続性にセラミック アンカーを使用するハイブリッド レイアウト -。プロジェクトにエネルギー予算がある場合、熱橋は改造としてではなく、初日から計算に含まれます。
ステップ 4: 検証 - 最初にテストピース、次に測定されたキャンペーン
カスタム アンカー ジオメトリを図面から直接出荷することはありません。すべての新しい構成では、最初にテストピースが作成されます。アンカーはサンプルシェルプレートに溶接され、実際のライニング材料に埋め込まれ、顧客の加熱スケジュールに従って点火され、サイクル後の溶接の完全性、クリープ、酸化が検査されます。これにより、実際の問題が発生しました。-紙の上では問題ないように見えた合金ですが、溶接止端に微細な亀裂があり、脚の角度により配置中にキャスタブルの収集が不十分でした。-これらをサンプルで確認するには数週間かかります。炉で捕獲するにはキャンペーン費用がかかります。
その後、設計は測定計画とともに稼働します。アンカー列でのシェル温度、各停止時のライニング表面状態、定点で記録される残留ライニング厚さです。当社のフィールド エンジニアが使用するルール: 摩耗ゾーンでライニングの残留厚さが元の厚さの約 40% に達すると、経済的な修理の時期を過ぎています - そのゾーンは交換が予定されています。この数字は数十のキャンペーンから得られたものであり、アンカー デザインを 1 回限りの修正から反復可能な標準に変える規律です。{4}}
クライアントがカスタムデザインで受け取るもの。カスタム アンカー パッケージは単なる図面ではありません。当社の成果物には、脚の角度とシャンクの公差を含む寸法図、熱ロットまで追跡可能な材料証明書、シェルの材料に一致する溶接パラメータ、現場チーム向けの検査チェックリストが含まれます。合金の間違った熱ロットに起因するアンカーの破損は誰にとっても高価なため、トレーサビリティは重要です。- 文書は安価な保険です。サプライヤーがカスタムアンカーランの材料証明書を提示できない場合は、見積書を疑って扱ってください。
カスタムアンカーデザインが実際に変えたもの: フィールドケース
製鉄所の取鍋予熱器 - バーナー-で点火され、高温-サイクル炉 - は、9-11 か月経っても屋根の内張りが失われ続けました。キャスタブルは高級品でした。インストールはデータシートに従って行われました。アンカーは、標準的な 250 mm レイアウトの標準的な 310 スタッドでした。私たちの検査では、2 つの複合的な問題が見つかりました。屋根がバーナーの火炎円錐の上にあり、点火中に局所的な熱面のピークが 1250 度を超えて押し出されていました。- 100-150 度が 310 度の限界を超えていました -。また、標準のスタッドの形状では、バーナーからの圧力サイクルに対する引き抜き抵抗が小さすぎました。
カスタム設計では、屋根ゾーンをインコネル 601 の Y 型アンカーに置き換え、フレーム コーンのフットプリントの間隔を狭め、熱橋をカットするためにアンカーの先端にファイバー パッドを追加しました。-リラインの費用は標準のものよりも高く-、アンカー パッケージでは約 18% 高く-、キャンペーン期間は 9 ～ 11 か月から設計目標の 24 か月になりました。アンカーのアップグレードによる回収は、リライン 1 サイクル未満でした。
この計算 - は、2 倍のキャンペーン - に対して、アンカー パッケージにわずかなコスト プレミアムがかかります。これは、カスタム デザインの正直なビジネス ケースです。それが常に正しい判断であるとは限らないため、注意が必要です。
プレミアムはどこへ行くのか。ちなみに、カスタム アンカー パッケージの価格は通常、標準の同等のものより 15 ～ 25% 高くなります。このプレミアムには、エンジニアリング時間 (ゾーン分析と図面)、検証テストピース、材料ロットのトレーサビリティ、およびより厳しい製造公差が含まれます。魔法はカバーしません。カスタムアンカーの見積書がエンジニアリング分析なしで届いた場合、製品を受け取らずに保険料を支払っていることになります。
カスタム設計が間違った答えである場合
カスタム アンカーは、販売するためのプレミアム製品ではありません。これらは特定の問題に対する特定のツールです。炉がクリーンな雰囲気で安定したサイクルで 1000 度未満で稼働する場合、信頼できるメーカーの標準アンカーが工学的に正しい答えであり、弊社ではそれをお勧めします。ライニングが 1 つのゾーン - 以外のあらゆる場所 - で失敗する場合、問題はおそらくアンカーではありません。これはシェルの歪みや根本的に間違ったライニング システムなどの世界的な問題であり、カスタム アンカーでは修正できません。また、18 か月後に廃止予定の炉にカスタム形状が必要な場合でも、経済的な問題は解決しません。
標準でもカスタムでも常に行うこと: 4 つの数字 - チップ温度、雰囲気、負荷、サイクリング - をテーブルに置き、アンカー システムが問題なのか症状なのかを明確に答えます。この評価は無料であり、複数のクライアントが不必要な再設計のコストを節約しました。
アンカー システムのエンジニアリング評価を受ける
裏地の図面、熱い顔の温度、雰囲気の説明、および故障が集中している場所に関するメモをお送りください。{0}当社のエンジニアは、お客様の動作条件に照らしてアンカーの種類、材質、レイアウトを検討し、カスタム設計が価値があるかどうかを正直に - - をお勧めします。標準およびカスタム オプションの全範囲については、当社の Web サイトを参照してください。カスタマイズされた耐火アンカーページと耐火物アンカー範囲。ジオメトリ ファミリの完全な内訳は、耐火物アンカーの種類ガイド.
