為什么耐火磚在水泥回轉窯易受損
不同類型和規(guī)格的水泥窯及其不同工藝部位對耐火磚有不同的要求，各部位受到的破壞力各不相同，導致內襯材料不同程度的受損，需要對各部位內襯進行修補。為實現(xiàn)水泥窯及不同部位內襯的長壽命和低散熱以及水泥生產的高效益，需要了解各部位耐火磚的受損原因，只有“對癥用材料”才能延長使用壽命。
熱力學，力學和化學三方面因素形成了爐膛內火石的應力并造成其破壞，隨著烘箱類型，爐膛的加工和爐襯的不同，上述因素的破壞作用也不同。火焰，爐料和爐皮的變形，使得爐襯具有不同的應力類型，最重要的因素是：
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、C4AF。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，析出次生的CMS和C3MS2等硅酸鹽礦物，有時甚至還會析出鉀霞石。而熔體則會填充耐火磚襯內氣孔，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，導致磚極易開裂剝落。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。。
揮發(fā)性組分的凝聚
預分解窯內，堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚，反復循環(huán)，導致生料中這些組分的富集。窯尾最熱級預熱器中生料的R2O、SO3含量往往分別增至原生料的5倍、3~5倍，當熱物料進入窯筒體后部1/3部位，物料中的揮發(fā)性組分將會在所有磚面及磚層內凝聚沉積，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，使磚堿裂損壞，并在熱-機械應力綜合作用下開裂剝落。因預分解窯從窯尾至燒成帶開始整個無窯皮帶，越靠近高溫帶，窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深，窯襯損壞就越嚴重，因此要特別注意對該部位窯襯的選型。
還原或還原-氧化反應
當窯內熱工制度不穩(wěn)時，易產生還原火焰或存在不完全燃燒，使鎂鉻磚內Fe3+還原成Fe2+，發(fā)生體積收縮，而且Fe2+在方鎂石晶體中的遷移擴散能力比Fe3+強得多，這又進一步加劇了體積收縮效應，從而使磚內產生孔洞、結構弱化、強度下降。同時，窯其中還原與氧化氣氛的交替變化使收縮與膨脹的體積效應反復發(fā)生，磚便產生化學疲勞。這一過程主要發(fā)生在無窯皮保護的區(qū)域。
窯體過熱
當窯熱負荷過高，使磚面長時間失去窯皮的保護時，熱面層基質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(一般易發(fā)生燒成帶的正火點區(qū)域)，從而不耐磨刷、沖擊、震動和熱疲勞，易于損壞。近年來，在冷卻帶和過渡帶，有不少企業(yè)使用了硅莫磚，大部分硅莫磚的事故是由于過燒造成的，很少有其他原因。硅莫磚主要以碳化硅和莫來石構成，而且碳化硅起著非常重要的作用，理論上當溫度上升到2500℃左右，碳化硅開始分解為硅蒸汽和石墨，實際上在窯內還原氣氛條件下，碳化硅在1700℃左右已開始分解，對硅莫磚構成致命的破壞。
急冷急熱的熱震應力
當窯運轉不正常或窯皮不穩(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。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)象易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。
熱疲勞
窯運轉時，當磚襯沒入料層下，其表面溫度降低，而當磚襯暴露于火焰中，則表面溫度升高，窯每轉一周，磚襯表面溫度升降幅度可達150~230℃，影響深度15~20mm，如預分解窯轉速為3r/min，這種周期性溫度升降每月達130000次之多。這種溫度升降多次重復導致堿性磚的表面層發(fā)生熱疲勞，加速了磚的剝落損壞。
擠壓力
回轉窯運轉時，窯襯收到壓力、拉力、扭力和剪切等機械應力的綜合作用。其中，要的轉動、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落，使磚受到動力學負荷：磚和窯皮的質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，以及擋磚圈和窯體上的焊縫等，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。該現(xiàn)象發(fā)生于預分解窯整個窯襯內。對于緊靠擋磚圈的磚，大部分損壞是由于擠壓力造成的。
磨損 應力
預分解窯窯口卸料區(qū)沒有窯皮保護時，熟料和大塊窯皮又較硬，會對該部位的耐火磚襯產生較嚴重的沖擊和磨損損壞。
回轉窯各部位用耐火磚的種類繁多，如高鋁磚、粘土磚、抗剝落高鋁磚、磷酸鹽耐火磚、耐堿磚、硅莫磚等定型耐火產品，不定型耐火澆注料主要有隔熱澆注料、剛玉質澆注料、鋼纖維澆注料、耐堿澆注料、高鋁澆注料等。每種耐火產品的需求量較多，如何降低成本，延長窯爐的使用壽命，要從材料的質量、指標、價格去衡量。
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