【水泥人網(wǎng)】有關窯襯的主要損壞機理

一般將預分解窯窯內(nèi)分為4個帶，即分解帶、過渡帶、燒成帶和冷卻帶。四帶中，燒成帶窯襯最為關鍵，目前國內(nèi)外在預分解窯燒成帶主要采用堿性磚。

熱、機械和化學3種因素構成了窯襯內(nèi)的應力并導致其破壞。隨窯型、操作及窯襯在窯內(nèi)位置的不同，上述因素的破壞作用亦不同。其中起決定性作用的是火焰、窯料和窯筒體的變形狀況，它們使窯襯承受各種不同的應力。

對堿性磚，具體有8種破壞因素，即熟料熔體滲入、揮發(fā)性組分的凝聚、還原或還原-氧化反應、過熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這8種因素對窯內(nèi)不同帶磚襯的破壞作用各有不同，現(xiàn)就這8種因素損壞堿性磚的機理分別作一簡述。

1.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(zhì)層中的C2S和C4AF會強烈地溶蝕鎂鉻磚中的方鎂石和鉻礦石，析出次生的 CMS和鎂薔薇輝石等硅酸鹽礦物，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(nèi)，即熟料熔體對預分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。

2.揮發(fā)性組分的凝聚

解窯內(nèi)，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。由生產(chǎn)實踐，窯尾最熱級預熱器中生料的R2O、SO3含量往往分別比原生料增至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(nèi)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。

3.還原或還原-氧化反應

當窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)時，易產(chǎn)生還原火焰或存在不完全燃燒，使鎂鉻磚內(nèi)的Fe3+還原或Fe2+，發(fā)生體積收縮，而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴散 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(nèi)產(chǎn)生孔洞、結(jié)構弱化、強度下降。同時，窯氣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(chǎn)生化學疲勞。這一過程主要發(fā)生在無窯皮保護的鎂鉻磚帶。

4.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(zhì)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)生于燒成帶的正火點區(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，很少是其他原因。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(nèi)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。

5.熱震

當窯運轉(zhuǎn)不正?；蚋G皮不穩(wěn)定時，堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落，致使磚面溫度瞬間驟增(甚至高達上千度)，而使磚內(nèi)產(chǎn)生很大的熱應力。此外，窯的頻繁開停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應力。當熱應力一旦超出磚襯的結(jié)構強度時，磚就突然開裂，并沿其結(jié)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)象極易發(fā)生在靠近窯尾方向的過渡帶區(qū)域。

6.熱疲勞

窯運轉(zhuǎn)中，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，則其表面溫度升高。窯每轉(zhuǎn)一周，磚襯表面溫度升降幅度可達150℃～230℃，影響深度15mm～20mm。如預分解窯轉(zhuǎn)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。