- 時間:2023.06.06
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為什么我們要研究耐火磚壽命的影響因素:窯爐使用耐火磚壽命的長短不僅關系到生產的正常運轉,也增加了生產成本,因此提高耐火磚的使用壽命是耐火材料的發(fā)展方向主攻方向。
影響耐火磚壽命的主要因素
一、機械力
回轉窯運轉時,窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機械應力的綜合作用,使磚受到動力學負荷,磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹,使磚承受靜力學負荷。此外,襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運動,均會使磚襯承受各種機械應力作用。當所有應力之和超過了磚的結構強度時,磚就開裂損壞。對于緊靠擋磚圈的磚,大部分損壞是由于擠壓力造成的。機械應力占據耐材損壞的37%。
二、化學侵蝕
以煤代油特別是代用燃料的廣泛使用,以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組分,在窯氣和窯料中含量大增,堿鹽深度地滲入磚層,化學侵蝕是造成水泥回轉窯過渡帶燒成帶耐火磚損毀的主要因素之一,大型回轉窯內煙氣循環(huán)富集更為嚴重,更高的堿硫成分會加速滲透造成耐火材料的快速損毀。
三、熟料熔體滲入
熟料熔體主要源自窯料和燃料,滲入相主要是C2S(硅酸二鈣)、C4AF(鐵鋁酸四鈣)。其中滲入變質層中的C2S、C4AF會強烈地溶蝕堿性磚中的方鎂石和其他部分,析出硅酸鹽礦物,有時甚至還會析出鉀霞石。而熔體則會充填磚襯內氣孔,使該部分磚層致密化和脆化;加之熱應力和機械應力雙重作用,導致磚易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成,而預分解窯入窯物料溫度已達800℃~860℃,因此熟料熔體滲入貫穿于整個預分解窯內,即熟料熔體對預分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。該部位所用耐火材料除應該具有合適的耐火度、強度外,還應該具有優(yōu)良的抗侵蝕性。
四、熱震現象
當窯運轉不正?;蚋G皮不穩(wěn)定時,堿性磚易受熱震而破壞。窯皮突然垮落,致使磚面溫度瞬驟升(甚至高達上千度),而使磚內產生很大的熱用力。此外,窯的頻繁開停使磚內頻繁產生交變熱應力。當熱應力超過磚襯的結構強度時,磚就開始開裂,并沿其結構弱化處不斷加大加深,最后使磚碎裂。熱震現象易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。
五、熱應力
窯內襯在烘爐溫升過程中,耐火材料因受高溫產生的熱膨脹,造成相鄰耐火材料之間相互擠壓,當產生的擠壓應力大于耐火磚的強度時,就會導致耐火磚熱面剝落,熱應力是窯內耐火磚剝落、破損的重要原因之一。以鎂鐵磚或鎂鋁尖晶石磚為例,1400℃時的膨脹率按1.6%計算,長198mm的耐火磚其膨脹量可達3.16mm,所以正確地預留好環(huán)縫(膨脹縫)很有必要,預留過大可能會導致耐火磚出現抽簽、掉磚現象,預留過小產生的熱應力無處釋放,會導致耐火磚產生剝落現象,從而嚴重縮短耐火磚的使用壽命。
六、操作過程中開停窯過于頻繁
例如一線窯1至8月份累計停窯36次,停窯次數的增加。導致開停窯次數較多,在升溫、降溫、及保溫過程中,窯內窯皮脫落頻繁,對耐火磚損害非常大。有時開停窯升溫、降溫速度過快,導致耐火磚冷卻速度過快,造成耐火磚的破裂。
七、燃料的質量
如果要耐火磚襯的使用壽命得以保證及維持堅實的窯皮效果,熱工的穩(wěn)定性是其關鍵所在。但是要維持熱工的穩(wěn)定性是有一定的難度,這是因為原燃料的不確定性。水泥窯一般的原燃料都是煤,由于煤的供應困難,煤的灰分會從32% - 45%之間變化,由于煤質的波動,影響窯皮粘掛,窯皮容易連帶磚體層一同剝落。特別遇上開停頻繁的窯時,失去窯皮的保護,耐火磚襯容易受到化學侵蝕,降低抗熱疲勞性能,令壽命大為縮短。
八、砌筑施工質量
由于施工因素,造成耐火磚砌筑過松及扭曲錯位,在回轉窯運轉過程中,窯筒體與耐火磚產生相對運動,磚襯推力過大,會導致耐火磚扭斜錯位和磚層裂、掉角、甚至掉磚。
砌筑需要注意:磚襯緊貼窯殼,磚與磚要靠嚴,磚縫要直,交圈要準,鎖磚要牢,不錯位,不下垂,不脫空。總之,要確保耐火磚與窯體在窖運行中有可靠的同心度,磚襯的應力要均勻分布在整個窯襯和每塊磚上。
九、燃燒器的火焰
回轉窯內的熟料鍛煉中,適宜的火焰在窯內溫度的合理分布,對熟料質量的提高、 窯皮厚度長度的恰當與否、窯襯壽命的延長, 燃料消耗的多少都具有十分重要的作用。
在回轉窯燃燒器燃燒過程中,穩(wěn)定的火焰是燃燒器的一個重要指標,其中旋流數主要控制火焰形狀,因此通常也稱為火焰形狀系數。增大旋流數可以使火焰變粗、變短,從而強化火焰熱輻射。但旋流數過大會出現雙峰火焰,造成局部窯皮過熱而剝落?;鹧嫘螤钅苁拐麄€燒成帶具有強而均勻的熱輻射,有利于熟料結粒,延長耐火磚使用壽命。