影響窯內(nèi)耐火磚壽命的因素很多。通過(guò)理論分析結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為主要有三個(gè)方面，即機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和生產(chǎn)操作的影響。

 

2.1機(jī)械應(yīng)力對(duì)耐火磚壽命的影響。

 

機(jī)械應(yīng)力是物體因外因變形時(shí)，在物體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，抵抗這種外因的作用，從變形后的位置恢復(fù)到變形前的位置。窯內(nèi)耐火磚承受的機(jī)械應(yīng)力超過(guò)自身強(qiáng)度時(shí)，磚體在應(yīng)力作用下局部或全部損壞[2]。產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力的主要原因如下

 

(1)橢圓變形。由于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯磚、窯材料和筒體本身的重量等綜合因素，窯筒體變形，在重力和熱負(fù)荷的作用下，筒體的圓形截面變成橢圓形。窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，橢圓對(duì)耐火磚產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，橢圓度越大產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力也越大。橢圓度變化產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在各環(huán)磚的剪切方向，磚變成環(huán)狀剝落，剝皮厚度均勻，硬。

 

(2)旋轉(zhuǎn)窯軸線偏移。旋轉(zhuǎn)窯由輪帶、托輪、托輥支撐，其軸線由窯各斷面圓中心點(diǎn)連接，在一條直線上，但窯筒體安裝和部分筒體切割更換后，窯體運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)定，在熱負(fù)荷和負(fù)荷的作用下，窯體軸線偏移。之后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶和皮帶的磨損、皮帶的外部偏移和內(nèi)部偏移，各支點(diǎn)的負(fù)荷條件發(fā)生變化，特別是支點(diǎn)的負(fù)荷過(guò)大的情況下，皮帶的軸瓦燒損、皮帶和皮帶的表面容易發(fā)生異常的剝離和裂紋，窯體的軸線的偏移進(jìn)一步加劇耐火磚損壞后形狀的深度不同。

 

2.2熱應(yīng)力。

 

熱應(yīng)力是指溫度變化時(shí)，物體由于外部制約和內(nèi)部各部分之間的制約，不能完全自由膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力。高溫?zé)崤蛎?，容易使耐火磚產(chǎn)生軸向膨脹擠壓應(yīng)力，是窯內(nèi)耐火磚剝落、破損的重要原因之一。以鎂鉻或尖晶石磚為例，l400℃的膨脹率可以按1.6%計(jì)算[3]，長(zhǎng)198mm的耐火磚膨脹量可以達(dá)到3.17mm，這么大的膨脹，如果不能正確留下接縫，過(guò)大或過(guò)小會(huì)使耐火磚抽簽、脫落、剝落，嚴(yán)重縮短耐火磚的壽命。耐火磚因熱應(yīng)力而破壞的形式

 

2.3生產(chǎn)操作對(duì)耐火材料壽命的影響。

 

生產(chǎn)操作對(duì)耐火磚壽命的影響機(jī)理復(fù)雜，因素多，目前主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

 

(1)燒制溫度過(guò)高引起的磚損傷。新型干法預(yù)分解窯內(nèi)火焰溫度可達(dá)1700℃以上，其過(guò)渡帶、燒制帶、冷卻帶、窯頭罩、冷卻機(jī)喉部和高溫區(qū)、噴嘴外側(cè)部的工作溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯對(duì)應(yīng)部的溫度。即使采用耐火材料，大型旋轉(zhuǎn)窯的過(guò)渡帶、燒制帶和冷卻帶的窯襯里壽命一般為0.5~1年，短的只有3~5個(gè)月的窯口和噴嘴襯里壽命一般為0.5~1年，甚至更短的窯頭罩和冷卻機(jī)喉部窯襯里壽命約為2年。在試制階段，通常回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率一般只有70%~75%以下，極少數(shù)達(dá)到85%~90%。再加上預(yù)熱器、分解爐的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況不佳，入窯材料的分解程度不穩(wěn)定，窯內(nèi)各工藝帶的位置頻繁變動(dòng)，窯的操作不穩(wěn)定，窯的襯里更快。例如，如果燒制溫度過(guò)高，窯內(nèi)的耐火磚會(huì)損傷熔洞。

 

(2)窯速快引起的磚損傷。新型干法預(yù)拆窯的轉(zhuǎn)速通常達(dá)到3~3.7r/min，甚至達(dá)到4r/min以上，回轉(zhuǎn)窯筒的線速達(dá)到1m/s以上。在高轉(zhuǎn)速、大直徑、高溫新型干法窯上，窯襯受熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力和化學(xué)侵蝕的綜合破壞效果遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)窯。這要求新型干法窯在冷狀態(tài)和熱狀態(tài)下，其窯襯具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

 

3延長(zhǎng)耐火材料壽命的技術(shù)措施。

 

3.1橢圓度變形的控制。

 

橢圓率是反映旋轉(zhuǎn)窯筒體橢圓變形程度的重要指標(biāo)，公式如下(瑞士Holderbank公司初提出)

 

式中:W-橢圓度

 

Da-窯的有效內(nèi)徑，m

 

D-筒體的外徑，m

 

σ-筒體測(cè)量?jī)x測(cè)量的大偏差值，m。

 

瑞士Holcim公司(原名Holderbank)提出的橢圓率管理數(shù)值，一般作為橢圓率的管理基準(zhǔn)值，該數(shù)值有上限值和下限值，與窯徑直線相關(guān)，上限和下限之間的部分在理想范圍內(nèi)，請(qǐng)參照?qǐng)D6。上限值是對(duì)荷重或間隙造成的大窯變形造成的耐火磚損壞所能容許的大限值，超過(guò)上限會(huì)對(duì)磚造成不良影響，造成磚脫落等事故，造成耐火磚損壞。下限值是為了避免間隙不足時(shí)窯筒被帶夾住(所謂帶夾現(xiàn)象)的值。

 

實(shí)踐表明，磚的損失速度與熱窯橢圓率有一定的關(guān)聯(lián)性，以其關(guān)系獲得的近似公式

 

W=1.22×0.002Dm+1.5V。

 

W¤=W/D×

 

式中:W¤-橢圓率，%

 

W-橢圓度

 

Dm-皮帶直徑

 

D-筒體直徑

 

V-滑動(dòng)量

 

窯期(窯從開(kāi)始到停產(chǎn)檢查的時(shí)間)為1年時(shí)，熱窯橢圓率的允許值應(yīng)控制在0.42%以下，窯期為半年時(shí)，橢圓率應(yīng)控制在0.78%以下。但是，在燒成區(qū)域，橢圓度的增大會(huì)導(dǎo)致結(jié)皮不穩(wěn)定，導(dǎo)致熔化損傷等異常損失，因此燒成帶進(jìn)行更嚴(yán)格的橢圓率管理。

 

橢圓率管理不僅對(duì)穩(wěn)定大窯操作，延長(zhǎng)磚的壽命具有重要意義，而且定期測(cè)定熱窯橢圓度也能準(zhǔn)確把握機(jī)械狀況，制定更準(zhǔn)確的大窯維護(hù)計(jì)劃。

3.2回轉(zhuǎn)窯軸線偏移的控制。

 

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，嚴(yán)格控制窯軸線偏移不得超過(guò)3mm。否則，進(jìn)行偏移處理。實(shí)踐證明，窯體在熱狀態(tài)下軸線調(diào)整正確時(shí)，筒體的彎曲和扭曲小化，各支點(diǎn)的負(fù)荷分布也適當(dāng)，窯內(nèi)耐火磚、大窯筒體、帶下墊板(座板)、帶、支撐輥、輥軸、輥軸的壓力較小因此，加強(qiáng)熱狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)窯軸線的在線檢測(cè)和偏移的及時(shí)糾正。

 

大窯軸線的調(diào)整方法有兩種:一種是在冷窯情況下，在大窯內(nèi)部尋求各支點(diǎn)和大齒輪軸心，使用光束，在調(diào)整輥的同時(shí)將旋轉(zhuǎn)窯軸線調(diào)整到一條直線上，另一種是在旋轉(zhuǎn)窯熱狀態(tài)下，從大窯外部尋求各支點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸心實(shí)踐證明，后者更有效。

 

3.3合理確定環(huán)縫尺寸，減少熱應(yīng)力影響

 

環(huán)縫是在旋轉(zhuǎn)窯進(jìn)行耐火磚砌筑時(shí)，為了減少高溫時(shí)耐火磚膨脹產(chǎn)生軸向擠壓應(yīng)力對(duì)耐火磚的損傷而設(shè)置在每個(gè)環(huán)的耐火磚之間的間隙。環(huán)縫尺寸的大小應(yīng)根據(jù)耐火磚的線性膨脹系數(shù)、使用溫度等計(jì)算確定。通過(guò)計(jì)算，燃燒帶耐火磚的膨脹量為3.17mm，實(shí)際構(gòu)筑時(shí)，接縫尺寸為3.5mm~4.0mm之間，各接縫間的貼板可以采用燃燒溫度高的纖維板(日本耐材行業(yè)專用)，研究窯的操作制度，正常生產(chǎn)時(shí)也要控制熱工制度的穩(wěn)定，大限度地減少軸向的擠壓力。

 

3.4燒成溫度的控制

 

燒成溫度對(duì)耐火磚壽命的影響極為顯著。因此，合理控制燒成溫度，大限度地延長(zhǎng)耐火磚的壽命，提高窯的利用率，率，降低耐火材料的消耗量，才能增產(chǎn)、降低成本。高溫度管理應(yīng)進(jìn)入工藝管理過(guò)程，可結(jié)合火焰比色、測(cè)溫儀、熟料晶相分析等方法進(jìn)行測(cè)試。其中，火焰比色一般控制火焰溫度1500~1600℃的溫度計(jì)主要控制熟料落口溫度，一般控制在1320~1400℃的熟料晶相分析中C3S的雙折射率，一般控制在0.007~0.008。

3.5窯速的管理與控制。

 

在生產(chǎn)操作過(guò)程中，不能只追求高轉(zhuǎn)速提高熟料產(chǎn)量。材料量、窯轉(zhuǎn)速和窯內(nèi)燒制情況的一致，不能取得佳效果。另外，根據(jù)熟料晶相的尺寸、生長(zhǎng)狀況，可以判斷窯速的控制值是否適當(dāng)。