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影響定型耐火材料的原因淺析

　　熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)應(yīng)力因素構(gòu)成了窯內(nèi)耐火磚的應(yīng)力并導(dǎo)致其破壞。隨窯型、操作及窯內(nèi)耐火磚在窯內(nèi)使用位置的不同，上述因素的破壞作用亦不同。現(xiàn)將此因素影響窯內(nèi)定型耐火材料的使用周期作簡要闡述：

　　1、熱應(yīng)力：當(dāng)窯熱負(fù)荷過高，使磚面長時間失去窯皮的保護(hù)時，熱面層基 質(zhì)在高溫下熔化并向冷面層方向遷移，而使磚襯冷面層致密化，熱面層則疏松多孔，從而不耐磨、刷、沖擊、震動和熱疲勞，易于 損壞;當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；蚋G皮不穩(wěn)定時，堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落，致使磚面溫度瞬間驟增，而使磚內(nèi)產(chǎn)生很 大的熱應(yīng)力。此外，窯的頻繁開停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力一旦超出磚襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，磚就突然開裂，并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深，使磚碎 裂。窯皮掉落時帶走處于熱面層的碎磚片，使磚不斷損壞。熱震現(xiàn)象極易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域;

　　2、機(jī)械應(yīng)力：窯運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)磚襯沒入料層下，其表面溫度降低，而當(dāng)磚襯暴露于火焰中，則其表面溫度升高。窯每轉(zhuǎn)一周，磚襯表面溫度升降幅度可達(dá)150℃～230℃，影響深度15mm～20mm。如窯轉(zhuǎn)速為3.5rpm，每月周期性溫度升降達(dá)151200次。這種溫度升降多次重復(fù)導(dǎo)致堿性磚的表面層發(fā)生熱疲勞，加速了耐火磚的剝落;回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時，窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用。其中，窯的轉(zhuǎn)動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落，使耐火磚受到動力學(xué)負(fù)荷;耐火磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹，使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷。此外，襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運(yùn)動，以及擋料圈和窯體上的焊縫等，均會使耐火磚襯承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有這些應(yīng)力之和超過了耐火磚磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，耐火磚就開裂損壞。該現(xiàn)象發(fā)生于預(yù)分解窯整個窯襯內(nèi)。

　　3、化學(xué)應(yīng)力：熟料 熔體主要源自窯料和燃料，滲入相主要是C2S、C4AF，而熔體則會充填磚襯內(nèi)氣孔，使該部分耐火磚磚層致密化和脆化;加之熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力雙重作用，導(dǎo)致磚極易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成，而預(yù)分解窯入窯物料溫度已達(dá)800℃～860℃，因此熟料熔體滲入貫穿于整個預(yù)分解窯 窯內(nèi)，即熟料熔體對預(yù)分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用;預(yù)分解窯內(nèi)，堿性***鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚，反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致 生料中這些組分的富集;物料中的揮發(fā)性組分將會在所有磚面及磚層內(nèi)凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕除方鎂石以 外的相鄰組分，導(dǎo)致磚滲入層的熱震穩(wěn)定性顯著減弱，形成膨脹性的鉀霞石、白榴石，使耐火磚堿裂損壞，并在熱-機(jī)械應(yīng)力綜合作用下開裂、剝落。因預(yù)分解窯從窯尾至燒成帶開始整個屬于無窯皮帶，越靠近高溫帶，窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深，窯襯損壞就越嚴(yán)重，因此要特別注意對該部位窯襯的選型。

　　4、穩(wěn)定窯的熱工制度。窯在運(yùn)轉(zhuǎn)時，如熱工制度不穩(wěn)，會造成窯內(nèi)襯料忽冷忽熱，窯內(nèi)溫差波幅大，極易發(fā)生耐火磚開裂、剝落、炸頭等現(xiàn)象，耐火磚使用壽命大大縮短。因此，應(yīng)采取以下相應(yīng)措施：

　?、佟拔宸€(wěn)保一穩(wěn)”，即入窯生料成分穩(wěn)定，入窯喂料量穩(wěn)定，燃料成 分穩(wěn)定，燃料喂入量穩(wěn)定和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，只有實現(xiàn)這“五個穩(wěn)定”，方能保證窯系統(tǒng)熱工制度穩(wěn)定。

　　②風(fēng)、煤、料和窯速的合理匹配——四者相互聯(lián)系又相互 制約，必須相互適應(yīng)相互匹配，才能保證熱工制度的穩(wěn)定。

　?、鄹鶕?jù)目前原燃材料的市場供應(yīng)情況，強(qiáng)化和適應(yīng)劣質(zhì)煤過程使用，同時針對不同煤質(zhì)、不同窯況等情況及時對熱工設(shè)備進(jìn)行合理動態(tài)操作調(diào)整，得到穩(wěn)定、合適的火焰形狀和位置，保證 熱工制度穩(wěn)定。

　　④合理優(yōu)化和調(diào)整篦冷機(jī)的操作，保證穩(wěn)定的二、三次風(fēng)量及風(fēng)溫，同時兼顧與窯的同步操作，達(dá)到穩(wěn)定熱工制度之目的。

　　綜述：耐火材料專業(yè)和窯工藝專業(yè)是不可分割的整體，是相互依托的共連體，耐火材料的運(yùn)轉(zhuǎn)周期決定窯工藝系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo)的完成率，而窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是保障耐火材料運(yùn)行的基礎(chǔ)，兩者相輔相成。故一個穩(wěn)定的窯工藝運(yùn)行系統(tǒng)及規(guī)范的耐火材料施工管理是決定回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行的前提保障。