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影响回转窑内耐火高铝砖使用寿命的因素有哪些?

2017-08-24

影响窑内耐火高铝砖使用寿命的因素很多,见下图,包括耐火材料的设计、选用 、耐火材料的质量、耐火高铝砖的砌筑、储存、化学应力、设备状况等。通过理论分析结合实际生产经验,认为主要是三个方面,即机械应力作用、热应力作用和生产操作的影响。

 

机械应力对耐火高铝砖使用寿命的影响

  机械应力是物体由于外因变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。当窑内耐火高铝砖所承受的机械应力超过其自身强度时,砖体在应力作用下产生局部或全部损坏。
  产生机械应力的主要因素有以下两个原因:
  (1)椭圆变形。由于回转窑内衬砖、窑料和筒体自身重量等综合因素造成窑筒体变形,在重力以及热负荷作用下,筒体的圆形截面变成椭圆形。当窑运转时,椭圆对耐火高铝砖造成机械应力,且椭圆度愈大所产生的机械应力也愈大。由椭圆度变化产生的剪切应力作用在每环砖的切线方向,故造成砖成环状剥落,一般情况下,剥片厚度均匀、坚硬。

  (2)回转窑的轴线偏移。回转窑是由轮带、托轮、托辊支撑的,其轴线应为窑各断面圆中心点的连线且在一条直线上,但在窑筒体安装及部分筒体切割更换后,或窑体经过一段时间运行后且窑内热工制度不稳定,在热负荷和荷重的作用下,窑体的轴线会产生偏移。之后,再经长时间的运转,轮带和托辊的磨损、托辊的外偏和内偏,各个支点的荷重条件会发生变化,特别是当支点的荷重过大时,容易造成托辊轴瓦烧损、轮带及托辊表面异常剥离或裂缝,这又将进一步加剧窑体轴线偏移;结果将使耐火高铝砖受到挤压变形造成破损或脱落。耐火高铝砖损坏后形状深浅不一。


热应力对耐火高铝砖使用寿命的影响
 热应力是指当温度变化时,物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束,使其不能完全自由胀缩而产生的应力。高温热膨胀,易使耐火高铝砖产生轴向膨胀挤压应力,是窑内耐火高铝砖剥落、破损的重要原因之一。以镁铬质或尖晶石质砖为例,1400℃时的膨胀率均可按 1.6%计算,长 198mm的耐火高铝砖其膨胀量可3.17mm,如此大的膨胀,如果不能正确地留好环缝,过大或过小都将使耐火高铝砖出现抽签、掉砖、剥落,严重缩短耐火高铝砖的使用寿命。


生产操作对耐火材料使用寿命的影响

  生产操作对耐火高铝砖使用寿命的影响机理复杂且因素较多,现主要从以下两个方面进行分析。
  (1)煅烧温度过高引起的砖损伤。新型干法预分解窑窑内火焰温度可达到
1700℃以上,另其过渡带、烧成带、冷却带、窑头罩、冷却机的喉部和高温区以及喷嘴外侧部位的工作温度也远高于传统窑相应部位的温度。即使采用优质耐火材料,大型回转窑的过渡带、烧成带和冷却带的窑衬寿命一般0.5~ 1 年,短的甚至仅 3~5 个月;窑口和喷嘴衬料寿命一般只有 0.5~1 年,甚至更短;窑头罩和冷却机喉部窑衬寿命约 2 年。在试生产阶段,通常回转窑的运转率一般仅为 70%~75%甚至更低,极少数能达 85%~90%。如果再加上预热器、分解炉的运行状况不良,入窑物料分解程度很不稳定,会使窑内各工艺带位置经常变动,必将导致窑操作不稳定,窑衬损坏更快。例如若煅烧温度过高,就会引起窑内耐火高铝砖损伤熔坑.

  (2)窑速较快引起的砖损伤。新型干法预分解窑的转速常达 3~3.7 r/min,甚至高达4 r/min 以上,回转窑筒体的线速度达到 1m/s 以上。在高转速、大直径和高温度的新型干法窑上,窑衬所受热应力、机械应力和化学侵蚀的综合破坏效应比传统窑要大得多。这就要求新型干法窑无论在冷态还是热态情况下,其窑衬均须具有足够的强度和稳定性。


 

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