以前,煉鐵設(shè)備用內(nèi)襯耐火材料主要使用定型耐火材料,但隨著對節(jié)能和機(jī)械化施工要求的不斷提高,可以節(jié)省勞動(dòng)力的不定形耐火材料的使用比例大增。不定形耐火材料的使用比例在20世紀(jì)60年代為30%左右,近年來已提高到70~80%,并開始應(yīng)用于高爐出鐵槽、鐵水包和鐵水預(yù)處理裝置等。不定形耐火材料施工簡便,但需要干燥和脫水處理。由于干燥時(shí)內(nèi)部蒸汽壓力會(huì)超過材料強(qiáng)度,因此材料會(huì)發(fā)生爆炸和爆裂現(xiàn)象。為避免材料發(fā)生爆裂,新日鐵公司開發(fā)了微波干燥技術(shù),它能有效對不定形耐火材料進(jìn)行干燥。微波干燥技術(shù)已應(yīng)用于鐵水包、RH爐和預(yù)澆注塊的干燥。
微波是300MHz~300GHz電磁波的總稱。新日鐵公司采用915MHz及2.45GHz的兩個(gè)頻帶對不定形耐火材料進(jìn)行干燥。
微波加熱原理如下,當(dāng)微波照射到不定形耐火材料施工體時(shí),被施工的不定形耐火材料及水的偶極會(huì)發(fā)生振動(dòng)和旋轉(zhuǎn),并產(chǎn)生內(nèi)部摩擦,耐火材料的溫度會(huì)因這種摩擦熱而升高。在水全部蒸發(fā)后,耐火材料原料會(huì)吸收被照射的微波能,耐火材料的溫度會(huì)進(jìn)一步升高。
微波能在物質(zhì)內(nèi)部被轉(zhuǎn)換成熱能的量P(W/m3)可以用以下的關(guān)系式表示。
式中,:頻率(Hz)、:裝置的電場強(qiáng)度(V/m)、:電容率、:材料的介質(zhì)損失角。材料的介質(zhì)損失角與頻率和溫度有關(guān)。作為微波加熱的特征有內(nèi)部加熱、選擇加熱和升溫速度控制等3點(diǎn)。
微波加熱技術(shù)于1979年開始應(yīng)用于広畑制鐵所100t鐵水包,后來應(yīng)用于名古屋制鐵所、大分制鐵和君津制鐵所的鐵水包。鐵水包熱風(fēng)微波干燥的原理是,熱風(fēng)由熱風(fēng)管輸送,微波通過導(dǎo)波管傳入爐內(nèi)。作為微波的均勻照射技術(shù),采用了將波形攪拌器和反射板組合的方式,可使微波的照射均勻。