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耐火材料使用寿命

  • Time:Aug 25, 2023
耐火材料的使用寿命是指在一定条件下能维持正常使用的时间。 不同类型的耐火材料有不同的使用寿命。 例如,高铝砖的使用寿命一般为2-3年,而硅酸盐砖的使用寿命可长达5-6年。 耐火材料的使用寿命与材料本身的化学成分和物理性能有关。 耐火材料的使用寿命取决于多个因素,包括材料的类型、应用环境、工艺条件以及操作方式等。 耐火砖寿命的长短不仅关系到生产的正常运转,也增加了生产成本,因此提高耐火砖的使用寿命是耐火材料的发展方向主攻方向。

  1、选择适当的耐火材料:根据具体的应用环境和需求,选择具有合适特性和耐久性的耐火材料。不同的工艺条件和化学物质可能需要不同类型的耐火材料。

  2、正确的安装和维护:确保耐火材料正确安装,并遵循制造商的建议进行维护。注意避免破坏或损坏耐火材料,定期检查和修复任何裂缝或磨损。

  3、控制温度变化:避免过快或过大的温度变化,因为这可能会导致耐火材料的热应力和热震破坏。采取措施来平稳地升温和降温,例如预热和冷却操作。

  4、避免化学侵蚀:在与耐火材料接触的化学物质中,如果有可能,尽量选择对耐火材料不具有腐蚀性的材料。监测化学物质的成分和浓度,并及时处理可能产生的腐蚀问题。

  5、防止机械磨损:对于需要抗机械磨损的应用,可以采取措施,如添加陶瓷涂层或使用耐磨衬板来保护耐火材料表面。

  6、定期检查和维护:定期检查耐火材料的状态,并进行必要的维护和修复。注意任何异常情况,如裂缝、剥落或变形,并及时解决更多

  一、根据工况定制专属的耐火材料

  以干法水泥窑为例,它具有具有窑温较高、窑速较慢、碱侵蚀较严重、结构复杂和节能要求较高等工艺特点。不是价钱贵的耐火材料就适合,必须与工况相匹配。针对不同的工况环境,需要选择不同品种的耐火材料。

  (1)烧成带熟料烧结温度1300℃~1450℃,而火焰温度高达1800℃~2000℃,在如此强高温下,任何耐火砖都会迅速分解摧毁,为了抵御高温,需要粘挂一层窑皮来保护衬砖。特别要指出镁铁尖晶石砖,耐高温强度高,容易挂窑皮,还解决了水泥窑用镁铬砖的环境污染问题, 是水泥烧成带应用最多的产品。

  (2)上下过渡带的选择比较多,如镁铝尖晶石砖、硅莫红砖、硅莫耐磨砖,复合结构硅莫砖等,其中近年来开发的铝硅系耐材——硅莫砖,特别是增加了红柱石的硅莫红砖,抗热震性能优越,制品耐磨性显著提高,在过渡带取得了很好的效果。

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真金公司孟电水泥4.8*70米水泥窑,不同温度带配砖方案,硅莫砖最长可使用3年。

  (3)安全带耐火材料的选用主要就是考虑资金和寿命,如高强耐碱砖可安全使用1-2年、抗剥落高铝砖2-3年、ZJAS-1650硅莫砖3-5年。

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真金耐材硅莫耐磨砖

  (4)冷却带内衬是大型窑窑衬中最薄弱的环节之一,因气温高达1400℃左右,且温度波动较大,此处熟料的磨损和气流的冲刷都很严重。这就要求砖衬的导热系数小、耐磨性和抗热震性好;抗热震性优良的碱性砖,可用硅莫砖、镁铝尖晶石砖等。

  (5)窑口因机械力对耐材的挤压,可采用热震性比较好的耐材,刚玉质或钢纤维增强刚玉质浇注料或窑口浇筑料。

  二、重视耐火材料施工的质量

  耐火材料的使用寿命和更换周期与耐火材料自身性能及施工质量有很大关系,其使用效果与施工质量的优劣关系更大,行业内有称‘三分材料,七分施工’的说法。因此,耐火材料的施工一定要严格按照施工规范,控制每一个环节、每一个细节。

  (1)耐火材料砌筑前的准备

  砌筑施工前,先明确施工任务;其次,做好“三查”,即查人员、查物质、查现场;接着做好准备,排除隐患,减少问题后,做好预案,以便应付可能出现的意外。

  ①仔细分析图纸,明确施工任务,领会设计意图,弄清每个部位的设计要求与要点。

  ②协调好设计方、供应方、施工方的领导,明确责任到人,保证最佳的施工质量。

  ③检查进入现场的耐火材料,施工机具和辅助设施工具,确认其品种、规格、数量和质量是否满足施工要求,参与施工的人员和组织是否达到预定的要求。

  ④仔细检查施工现场,检查窑内是否清扫干净,简体是否有变形,焊缝及连接是否平整,挡砖圈是否与窑轴垂直。要求做到照明充足、运输顺畅、工具齐全、机电完好、人员齐全,万一发生机电设备等故障也能及时排除。

  ⑤根据施工任务和现场实际情况,编制砌筑工程的进度计划、交叉作业计划,做好施工的技术、物质和工作准备,制定出现故障时的预案,确保窑衬施工和谐有序地进行且达到的质量。

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  (2)耐火材料砌筑注意事项

  ①砌砖的基本要求:砖衬要紧贴窑体,即要求砖块冷端的“四角落地”(砖自:大头与窑体间充分贴紧,不留缝),砖靠严、砖缝直、交圈准、锁砖牢、不错位。以保证砖圈与筒体可靠同心,窑衬结构稳固,使筒体对砖圈的压力以及砖衬内部的应力均匀分布在整个衬里中每块砖上,防止应力集中。

  ②锁好砖衬,不使锁砖带成为窑衬中的最薄弱环节。

  ③减少钢板用量,避免钢板在氧化后因体积膨胀而挤压相邻的砖,造成砖的开裂剥落。

  (3)砖缝及处理

  ①对耐碱砖适当留适当的砖缝,力争在缝内不用任何间缝材料,以消纳砖衬内的压应力。

  ②高铝砖衬和耐碱砖衬因其热膨胀性比碱性砖衬小很多,造成膨胀应力较小,不必刻意留砖缝;砖缝内泥浆一定要饱满。

  (4)不得使用钢锤

  耐火砖是一种脆性材料,经不起刚性工具的冲击,必须使用木锤、橡皮锤或硬塑料锤等柔性工具操作,否则,会在操作时受到伤害而出现裂纹,甚至断裂破损。

  (5)用“丁砌法”砌筑不动设备的砖衬

  “丁砌法”是以砖长即衬厚方向亦即砖缝垂直于热面的一种砌法,即使砖衬受到蚀损也不至于脱落,这样可以提高砖衬的使用寿命。

  (6)施工方法

  ①拱架法砌砖,在直径4m以上的大型窑上,普遍用拱架法。

  ②顶撑法砌砖

  在直径4m以内的中小型窑上主要采用顶撑法砌砖。

  在直径3.6m以上的窑内砌砖中要打两次窑撑,称为十字形顶撑法更多

       窑口部位苛刻的环境条件,要求其内衬必须具有良好的抗碱性能、好的热震稳定性能、较大的高温强度和很好的耐磨性能,郑州真金经过37年的高温耐材行业经验,发现通过以下措施,可有效提高窑口耐火材料的寿命。

       1、通过添加非氧化物微粉来改善窑口浇注料的抗碱侵蚀性能,这是由于非氧化物微粉会氧化形成致密、高粘度的液相,因此,郑州真金自主研发的窑口专用浇注料中添加氧化铝、SiC和CA水泥,实现了大幅度改善浇注料的抗碱侵蚀性能。

       2、郑州真金自主研发生产的窑口专用浇注料,使用复合骨料和加入高温膨胀剂有助于在窑口浇注料内部形成均匀分布的微裂纹,从而缓冲热应力和机械应力冲击,在一定程度上提高产品的热震稳定性能和高强度。

      3、郑州真金不断优化产品的基质组成、配比等,有效提高了窑口专用浇注料的抗水泥熟料侵蚀性能。

      4、在施工方面,郑州真金通过改善浇注料的施工方法,如二次振浆法改进窑口扒钉的焊接和窑口护铁的形状等措施来提高窑口耐火材料的使用寿命。

      真金牌窑口专用浇注料由于其良好的抗热震稳定性、高强度、高柔韧性,以及良好的抗碱侵蚀性能,得到了水泥行业、石灰行业、冶金行业、建材行业以及化工行业客户的青睐。

01窑口专用浇注料(1)

  一、机械力

  回转窑运转时,窑衬受到压力、拉力、扭力和剪切等机械应力的综合作用,使砖受到动力学负荷,砖和窑皮的重量及砖自身的热膨胀,使砖承受静力学负荷。此外,衬砖与窑筒体之间、砖衬与砖衬之间的相对运动,均会使砖衬承受各种机械应力作用。当所有应力之和超过了砖的结构强度时,砖就开裂损坏。对于紧靠挡砖圈的砖,大部分损坏是由于挤压力造成的。机械应力占据耐材损坏的37%。

机械力影响耐火砖错位

  二、化学侵蚀

  以煤代油特别是代用燃料的广泛使用,以硫酸碱和氯化碱为主的挥发性组分,在窑气和窑料中含量大增,碱盐深度地渗入砖层,化学侵蚀是造成水泥回转窑过渡带烧成带耐火砖损毁的主要因素之一,大型回转窑内烟气循环富集更为严重,更高的碱硫成分会加速渗透造成耐火材料的快速损毁。

  三、熟料熔体渗入

  熟料熔体主要源自窑料和燃料,渗入相主要是C2S(硅酸二钙)、C4AF(铁铝酸四钙)。其中渗入变质层中的C2S、C4AF会强烈地溶蚀碱性砖中的方镁石和其他部分,析出硅酸盐矿物,有时甚至还会析出钾霞石。而熔体则会充填砖衬内气孔,使该部分砖层致密化和脆化;加之热应力和机械应力双重作用,导致砖易开裂剥落。因C2S、C4AF在550℃以上即开始形成,而预分解窑入窑物料温度已达800℃~860℃,因此熟料熔体渗入贯穿于整个预分解窑内,即熟料熔体对预分解窑各带窑衬均有一定渗入侵蚀作用。该部位所用耐火材料除应该具有合适的耐火度、强度外,还应该具有优良的抗侵蚀性。

熟料渗入

  四、热震现象

  当窑运转不正常或窑皮不稳定时,碱性砖易受热震而破坏。窑皮突然垮落,致使砖面温度瞬骤升(甚至高达上千度),而使砖内产生很大的热用力。此外,窑的频繁开停使砖内频繁产生交变热应力。当热应力超过砖衬的结构强度时,砖就开始开裂,并沿其结构弱化处不断加大加深,最后使砖碎裂。热震现象易发生在靠近窑尾方向的过渡带区域。

  五、热应力

  窑内衬在烘炉温升过程中,耐火材料因受高温产生的热膨胀,造成相邻耐火材料之间相互挤压,当产生的挤压应力大于耐火砖的强度时,就会导致耐火砖热面剥落,热应力是窑内耐火砖剥落、破损的重要原因之一。以镁铁砖或镁铝尖晶石砖为例,1400℃时的膨胀率按1.6%计算,长198mm的耐火砖其膨胀量可达3.16mm,所以正确地预留好环缝(膨胀缝)很有必要,预留过大可能会导致耐火砖出现抽签、掉砖现象,预留过小产生的热应力无处释放,会导致耐火砖产生剥落现象,从而严重缩短耐火砖的使用寿命。

  六、操作过程中开停窑过于频繁

  例如一线窑1至8月份累计停窑36次,停窑次数的增加。导致开停窑次数较多,在升温、降温、及保温过程中,窑内窑皮脱落频繁,对耐火砖损害非常大。有时开停窑升温、降温速度过快,导致耐火砖冷却速度过快,造成耐火砖的破裂。

开停窑频繁

  七、燃料的质量

  如果要耐火砖衬的使用寿命得以保证及维持坚实的窑皮效果,热工的稳定性是其关键所在。但是要维持热工的稳定性是有一定的难度,这是因为原燃料的不确定性。水泥窑一般的原燃料都是煤,由于煤的供应困难,煤的灰分会从32% - 45%之间变化,由于煤质的波动,影响窑皮粘挂,窑皮容易连带砖体层一同剥落。特别遇上开停频繁的窑时,失去窑皮的保护,耐火砖衬容易受到化学侵蚀,降低抗热疲劳性能,令寿命大为缩短。

  八、砌筑施工质量

  由于施工因素,造成耐火砖砌筑过松及扭曲错位,在回转窑运转过程中,窑筒体与耐火砖产生相对运动,砖衬推力过大,会导致耐火砖扭斜错位和砖层裂、掉角、甚至掉砖。

  砌筑需要注意:砖衬紧贴窑壳,砖与砖要靠严,砖缝要直,交圈要准,锁砖要牢,不错位,不下垂,不脱空。总之,要确保耐火砖与窑体在窖运行中有可靠的同心度,砖衬的应力要均匀分布在整个窑衬和每块砖上更多

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