水泥回轉窯窯口用耐火澆注料由于其工作環(huán)境的因素,極易出現各種裂紋、脫落等諸多問題。
窯口等關鍵部位耐火澆注料選用的一般原則
前窯口部位約有1400℃左右的出窯熟料溫度對澆注料有強烈的磨蝕性和堿侵蝕;入窯二次風溫在900~1200℃之間進行無規(guī)律的變化,并攜帶有大量的顆粒型窯灰沖刷;窯以3.5~4.7r/min的亞快速轉動,具有較強的機械剪切應力,裸露于高溫下的窯口護板熱膨脹,對澆注料產生強大的擠壓破壞應力,1600~1700℃的窯頭火焰對其產生較強的熱輻射;窯口筒體橢圓度變形,加大了澆注料脫離窯體的破壞力;生產中還要經受頻繁故障開停窯的急冷急熱沖擊。在如此惡劣的工況條件下,窯口澆注料使用周期要求與窯燒成帶耐火磚相配套或超過磚壽命,性價比優(yōu),施工過程中硬化時間快,養(yǎng)護烘烤條件及時間要求不苛刻,可在施工結束后24h內投入使用,局部搶修時養(yǎng)護時間甚至更短。
在進行窯爐內襯耐火澆注料選擇時,還要注意這幾點:
(1)必須是正規(guī)專業(yè)企業(yè),專業(yè)開發(fā)、研究、生產時間較長,具有諸多可靠的使用業(yè)績,產品種類相對齊全,以便于集中采購生產所需要的各種性能澆注料,滿足生產需求,降低采購成本。
(2)供貨及時,采購周期短,產品執(zhí)行標準規(guī)范及質保期充足,售后服務信息暢通,能及時為企業(yè)排憂解難。
(3)產品通用性強,管理簡單實用。
影響窯口澆注料使用壽命的因素
1、窯頭壓力控制的影響
窯頭壓力大小表征了窯爐內用風與入窯頭罩熱風量之間的平衡情況。一般增大窯尾高溫風機的排風量,窯頭負壓增大,反之則減小。釆用篦冷機的生產線,在窯尾高溫風機風景相對固定的情況下,關小窯頭余風風機風量,或者增加篦冷機各室冷卻風量,都會導致窯頭形成正壓。
窯頭正壓的危害主要表現在:首先,正壓即表明窯頭罩內風量過剩、窯尾高溫風機排風量不足或窯系統(tǒng)通風欠佳,促使風速高、含細粒熟料的過剩熱煙氣從窯頭各個縫隙直往外冒出,窯口筒體外表面受高溫熱氣燒蝕變形,進而導熱至內側筒體及其錨固釘受熱脫焊、膨脹,導致澆注料炸裂脫落;其次,由于熱氣流飛出,窯口筒體低壓冷卻風機鼓入的冷風難以對其產生有效的冷卻保護作用,窯頭密封圈被磨損及燒損;再次,正壓使窯門燒損和窯頭罩內襯磨刷加劇,需要經常維修處理,甚至將窯頭罩燒垮塌;另外,正壓帶來較為惡劣的作業(yè)環(huán)境,窯頭無法看火,燒損附近的設備,污染環(huán)境。
如前所述,窯頭壓力受兩頭排風量大小的影響。在特定的生產線,窯爐通風量是相對確定的,出窯高溫熟料也必須得到必要的冷卻。這也就是說系統(tǒng)設計配套時,窯頭余風風機能力不能過小,否則剩余的冷卻風量無處可排。一般設計中余風風機的風量應達到窯尾高溫風機的80%以上,如果余風溫度較低,工況下排風量較少時,余風風機也可適當選小。
2、窯系統(tǒng)綜合運轉率的影響
運轉率表征了生產是否正常,操作是否精細與穩(wěn)定,故障開停機次數多少等一系列問題。一般情況下,運轉率超過82%才算基本正常,達到90%以上算正常生產,說明生產線故障停機情況較少。預分解窯生產線耐火材料最怕開停窯,尤其窯口澆注料是開停窯最大的受害部位,窯連續(xù)運轉率越高,壽命越長。一旦出現預熱器堵塞等異常故障,窯口內襯表面溫度將在10多小時內從1400℃左右降低到100?200 ℃,故障排除后,又急劇升溫到正常溫度,如此強烈的冷熱交替反復進行,澆注體高溫組織結構遭到破壞,易炸裂剝落,會對使用壽命產生極大的影響。
3、窯口護板結構形式的影響
窯口結構一般由筒體、護板和澆注料組成。設置窯口護板的主要目的,就是為了有效地保護普通鋼制作的窯口筒體段節(jié),免受高溫熱煙氣燒損變形,兩者由2~5顆螺栓連接固定在一起,使之形成整體。護板則需要靠澆注料來降低工作溫度及磨蝕,保證高溫下保持良好的結構穩(wěn)定性。澆注料為工作層,窯體振動、護板松動、筒體燒變形等三個方面是澆注料結構破壞的主要因素窯體振動會使?jié)沧⒘吓c窯筒體和扒釘脫離,扒釘拉力減弱,造成澆注料整體結構強度降低,局部斷裂脫落。護板松動和筒體燒變形往往同時出現,主要原因是窯口外筒體及其連接固定螺栓被高溫熱氣流侵蝕膨脹,向外成喇叭型,導致護板和筒體間產生間隙而松動,護板上方的澆注料也跟著分塊斷裂。另外,窯口護板端面與窯頭罩直墻的相對位置也較為關鍵,窯口端面應縮在直墻澆注料里即100?200 mm,以避免來自篦冷機的含塵熱煙氣燒損沖刷。
4、澆注料材質及施工技術質量的影響
如前所述,前窯口工況較為特殊,一般的澆注料難以承受,材料應具備足夠的耐溫性能、機械強度、耐磨蝕性、熱震穩(wěn)定性和耐堿性。當前國內生產窯口澆注料的廠家較多,魚龍混雜,報出的噸價格在2000?7000元之間不等,壽命基本上也跟價位呈線性關系。
施工質量控制問題較多:1.錨固釘結構不合理,分叉處采用對頭焊接,高溫下易燒融;2.扒釘為單角,焊接點較少,不易焊牢,且易損傷底部彎頭;3.扒釘布局不科學,盲區(qū)多,特別是護板和擋磚圈上方澆注料拉不住。4.澆注時對膨脹縫留設的重要性認識不夠,實際施工中留設過少或不留,形成澆注料爆裂。5.不制模,直接在周圍六點位置施工,澆注體密實度差。6.攪拌不規(guī)范,干料未充分拌勻就加水,考慮施工便捷,加水量過多。7.攪拌和制模施工銜接不力,攪拌好的澆注料不能及時被使用。8.澆注振打不均勻,久振或重振現象突出。9.養(yǎng)護時間短,急于點火投入生產。
窯口澆注料在施工之后的注意事項
1.澆注料養(yǎng)護
因每次檢修時間較緊,但每次停窯后先安排對窯口澆注施工,并嚴格控制施工完畢后留不低于24h的養(yǎng)護時間(可以根據檢修計劃合理安排),且在澆注完畢后在澆注料還沒有完全凝固前不要盤窯和對其施壓,可以加跳板加以防護,待澆注料完全凝固后要拆模對其密實性進行檢查,若有較大的孔洞要及時修樸;若使用澆注料是水拌料,時間允許的話,可以采用濕抹布對其淋水繼續(xù)養(yǎng)護12h左右。
2.點火升溫
對于新更換的澆注料,特別是整體更換后,升溫過程一定要嚴格按升溫曲線升溫。在升溫前燃燒器內流風升100%,外流風因環(huán)境溫度高低升50%?70%,一次風壓在10kPa左右,控制好窯內通風不能過大,在窯尾溫度300℃以內時升溫速率按60?80℃/h升溫。在窯尾溫度800℃以上要保證窯連續(xù)饅轉,投料后在窯喂料200t/d以內,加產不宜過快,窯速可以根據窯況以0.1r/5min速度增加,確保二次風溫緩慢增加,使窯口處澆注料均勻膨脹。
正常操作時以窯況穩(wěn)定為主,嚴禁跑生料或燒流,根據每堆原煤的特性及時調整窯內通風及一次風壓,穩(wěn)定火焰和燒成溫度,同時避免窯頭用煤大幅調整,控制合適的二次風溫,一般不超過1200℃。
通過以上調控,特別是采用環(huán)向部分錨固件連接的方法,基本解決了因局部應力集中引起的塊狀澆注料脫落的問題,使此處澆注料能均勻磨損。當然窯口澆注料由于其使用環(huán)境的惡劣使用周期會受許多因素影響,但通過細化施工過程控制,對施工質量監(jiān)督和優(yōu)化操作,其使用壽命也會大大延長。
新型干法水泥窯窯口等部位就選擇什么材質的澆注料?
新型干法水泥窯中窯口、噴煤嘴等部位受到強烈高溫、熱震、侵蝕和磨損的作用,需要使用優(yōu)質不定形耐火材料。一般情況下,水泥窯用耐高溫澆注料都含有剛玉、莫來石、紅柱石、碳化硅這幾種礦物。
剛玉分燒結剛玉和電熔剛玉。其中,電熔剛玉是將氧化鋁或鋁礬土在電爐中熔融后冷卻得到的產物。電熔剛玉晶粒大、致密度高、氣孔少、硬度高。燒結剛玉的晶粒小、氣孔多、硬度小,但抗熱震性要好些??傮w上說,剛玉的耐高溫、耐磨損性很好,但抗熱震性欠佳,導熱性較大,特別是抗堿侵蝕性很差。
莫來石具有高溫體積穩(wěn)定性好、熱態(tài)強度大、抗蠕變性強的特點,具有中等偏上的耐熱震性和較低的導熱性。
這三種晶體的共性是耐火度高,質地純凈,抗侵蝕性好,煅燒過程中轉變?yōu)槟獊硎透叨趸韬康奈镔|,并伴有體積膨脹。
1300?1350℃時,藍晶石轉變成為莫來石和方石英,并伴隨+18%的體積變化;1400℃時,紅柱石轉化成為莫來石和高硅玻璃相,并伴隨+4%的體積變化;1500℃時,硅線石轉化成為莫來石;并伴隨+8%的體積變化。
比較剛玉質、莫來石質、紅柱石和碳化硅幾種材料的耐高溫、耐磨損、抗熱震、耐堿蝕以及低導熱的性能之后,得出一個結論,耐高溫性好的原料只有剛玉;耐堿蝕性好的原料只有碳化硅;耐磨損性好的原料有剛玉和碳化硅;抗熱震性好的礦物有碳化硅和紅柱石;導熱性低的原料有紅柱石和莫來石。所以,水泥窯高溫帶用耐磨澆注料至少應該含有剛玉、碳化硅兩種礦物,以及莫來石和紅柱石兩者的其中之一。為了獲得所需的性能,高溫耐磨澆注料可以同時含有剛玉、碳化硅、紅柱石、莫來石四種礦物。
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