耐火磚使用壽命的影響因素

為什么我們要研究耐火磚壽命的影響因素：窯爐使用耐火磚壽命的長短不僅關(guān)系到生產(chǎn)的正常運轉(zhuǎn)，也增加了生產(chǎn)成本，因此提高耐火磚的使用壽命是耐火材料的發(fā)展方向主攻方向。

影響耐火磚壽命的主要因素

一、機(jī)械力

回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)時，窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用，使磚受到動力學(xué)負(fù)荷，磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹，使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷。此外，襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對運動，均會使磚襯承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有應(yīng)力之和超過了磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，磚就開裂損壞。對于緊靠擋磚圈的磚，大部分損壞是由于擠壓力造成的。機(jī)械應(yīng)力占據(jù)耐材損壞的37%。

二、化學(xué)侵蝕

以煤代油特別是代用燃料的廣泛使用，以硫酸堿和氯化堿為主的揮發(fā)性組分，在窯氣和窯料中含量大增,堿鹽深度地滲入磚層,化學(xué)侵蝕是造成水泥回轉(zhuǎn)窯過渡帶燒成帶耐火磚損毀的主要因素之一，大型回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣循環(huán)富集更為嚴(yán)重，更高的堿硫成分會加速滲透造成耐火材料的快速損毀。
三、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（硅酸二鈣）、C4AF（鐵鋁酸四鈣）。其中滲入變質(zhì)層中的C2S、C4AF會強(qiáng)烈地溶蝕堿性磚中的方鎂石和其他部分，析出硅酸鹽礦物，有時甚至還會析出鉀霞石。而熔體則會充填磚襯內(nèi)氣孔，使該部分磚層致密化和脆化；加之熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力雙重作用，導(dǎo)致磚易開裂剝落。因C2S、C4AF在550℃以上即開始形成，而預(yù)分解窯入窯物料溫度已達(dá)800℃～860℃，因此熟料熔體滲入貫穿于整個預(yù)分解窯內(nèi)，即熟料熔體對預(yù)分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。該部位所用耐火材料除應(yīng)該具有合適的耐火度、強(qiáng)度外，還應(yīng)該具有優(yōu)良的抗侵蝕性。

四、熱震現(xiàn)象

當(dāng)窯運轉(zhuǎn)不正?；蚋G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(dá)上千度），而使磚內(nèi)產(chǎn)生很大的熱用力。此外，窯的頻繁開停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過磚襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時，磚就開始開裂，并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深，最后使磚碎裂。熱震現(xiàn)象易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。
五、熱應(yīng)力

窯內(nèi)襯在烘爐溫升過程中，耐火材料因受高溫產(chǎn)生的熱膨脹，造成相鄰耐火材料之間相互擠壓，當(dāng)產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力大于耐火磚的強(qiáng)度時，就會導(dǎo)致耐火磚熱面剝落，熱應(yīng)力是窯內(nèi)耐火磚剝落、破損的重要原因之一。以鎂鐵磚或鎂鋁尖晶石磚為例，1400℃時的膨脹率按1.6%計算，長198mm的耐火磚其膨脹量可達(dá)3.16mm，所以正確地預(yù)留好環(huán)縫(膨脹縫)很有必要，預(yù)留過大可能會導(dǎo)致耐火磚出現(xiàn)抽簽、掉磚現(xiàn)象，預(yù)留過小產(chǎn)生的熱應(yīng)力無處釋放，會導(dǎo)致耐火磚產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，從而嚴(yán)重縮短耐火磚的使用壽命。
六、操作過程中開停窯過于頻繁

例如一線窯1至8月份累計停窯36次，停窯次數(shù)的增加。導(dǎo)致開停窯次數(shù)較多，在升溫、降溫、及保溫過程中，窯內(nèi)窯皮脫落頻繁，對耐火磚損害非常大。有時開停窯升溫、降溫速度過快，導(dǎo)致耐火磚冷卻速度過快，造成耐火磚的破裂。

七、燃料的質(zhì)量

如果要耐火磚襯的使用壽命得以保證及維持堅實的窯皮效果，熱工的穩(wěn)定性是其關(guān)鍵所在。但是要維持熱工的穩(wěn)定性是有一定的難度，這是因為原燃料的不確定性。水泥窯一般的原燃料都是煤，由于煤的供應(yīng)困難，煤的灰分會從32% - 45%之間變化，由于煤質(zhì)的波動，影響窯皮粘掛，窯皮容易連帶磚體層一同剝落。特別遇上開停頻繁的窯時，失去窯皮的保護(hù)，耐火磚襯容易受到化學(xué)侵蝕，降低抗熱疲勞性能，令壽命大為縮短。

八、砌筑施工質(zhì)量

由于施工因素，造成耐火磚砌筑過松及扭曲錯位，在回轉(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)過程中，窯筒體與耐火磚產(chǎn)生相對運動，磚襯推力過大，會導(dǎo)致耐火磚扭斜錯位和磚層裂、掉角、甚至掉磚。
砌筑需要注意：磚襯緊貼窯殼，磚與磚要靠嚴(yán)，磚縫要直，交圈要準(zhǔn)，鎖磚要牢，不錯位，不下垂，不脫空?？傊_保耐火磚與窯體在窖運行中有可靠的同心度，磚襯的應(yīng)力要均勻分布在整個窯襯和每塊磚上。
九、燃燒器的火焰

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的熟料鍛煉中，適宜的火焰在窯內(nèi)溫度的合理分布，對熟料質(zhì)量的提高、 窯皮厚度長度的恰當(dāng)與否、窯襯壽命的延長， 燃料消耗的多少都具有十分重要的作用。

在回轉(zhuǎn)窯燃燒器燃燒過程中，穩(wěn)定的火焰是燃燒器的一個重要指標(biāo)，其中旋流數(shù)主要控制火焰形狀，因此通常也稱為火焰形狀系數(shù)。增大旋流數(shù)可以使火焰變粗、變短，從而強(qiáng)化火焰熱輻射。但旋流數(shù)過大會出現(xiàn)雙峰火焰，造成局部窯皮過熱而剝落?；鹧嫘螤钅苁拐麄€燒成帶具有強(qiáng)而均勻的熱輻射，有利于熟料結(jié)粒，延長耐火磚使用壽命。