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??? 摘要:
??? 大連小野田水泥有限公司是一條帶RSP型分解爐和五級雙系列旋風(fēng)預(yù)熱器的新型干法生產(chǎn)線，原設(shè)計能力為日產(chǎn)熟料4000t，近年來隨著設(shè)備改善和管理水平的提高，熟料產(chǎn)量也逐步提高，達(dá)到了4500～4650t/d。但窯口冷卻帶、窯燃燒器（噴煤管）下部耐火材料使用壽命僅有4~6個月；日常運轉(zhuǎn)中，在窯的上過渡帶，約40~50m部位，還經(jīng)常出現(xiàn)后結(jié)圈，嚴(yán)重的影響了窯運轉(zhuǎn)率及安定運轉(zhuǎn)。作者介紹了瑞法塔公司嶄新的施工理念和含SiC成分的硅鋁系列耐火磚、不定形澆注料的使用前后，使上述問題點的得以改善實例。
??? 關(guān)鍵詞
??? 游離式錨固件；R-2000耐火磚；PF-97-H澆注料；Flluid-Cast-98澆注料
??? 1、引言
??? 我公司回轉(zhuǎn)窯型號是Φ4.6m×72m，有三擋支撐裝置；使用的燃燒器是日本小野田設(shè)計的三通道Ⅱ型噴嘴。自1992年投產(chǎn)到2002年11月以來，窯口部和燃燒器不定形耐材，一直使用某日本公司的尖端高氧化鋁質(zhì)澆注料；窯口部冷卻帶耐火磚，從鎂鉻磚、尖晶石磚、高鋁磚、無鉻磚等不同材質(zhì)及型號的日本、歐洲知名廠商生產(chǎn)的磚，全部都曾試驗過，但使用的結(jié)果一直不是很理想。窯口部耐火磚、澆注料脫落；燃燒器下部因氣流的沖刷，致外流燒損等故障頻發(fā)。
??? 2002年11月，根據(jù)越南gisonn工廠和中國秦皇島淺野工廠的使用實際（淺野工廠是中國最先使用瑞法塔公司耐火材料的廠家），我公司也導(dǎo)入了瑞法塔公司耐火材料。通過這幾年的使用，已很好的掌握了這種耐火材料的特性及獨特的施工方法，極大地延長了窯的運轉(zhuǎn)周期。
??? 2、窯口部澆注料使用履歷、施工方式及實際狀況
??? 2.1、使用履歷
??? 窯口澆注料經(jīng)歷五個階段的變更，見表1。
表1窯口澆注料使用履歷
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??? 前四個階段的澆注料材質(zhì)是高氧化鋁質(zhì)材料，使用壽命最多6個月。個別時候（因其他原因，窯故障頻繁時），3－4個月就可能出現(xiàn)磨損、剝落。
??? 2.2、高氧化鋁質(zhì)澆注料施工方式及使用實際說明
??? 2.2.1、施工方式
??? 首先，錨固件的選用和排列。形狀：X型；材質(zhì)：SUS310（日本標(biāo)準(zhǔn)，約等同于中國標(biāo)準(zhǔn)1Cr18Ni9Ti）；直徑：Φ19mm；排列：均勻交差排列，如圖1所示。
圖1：X型錨固件
??? 施工時，每兩塊窯口鐵同時施工，將事先做好的模板安裝就位，注入澆注料后，用振動棒振搗，分20次才能施工完畢，如圖2所示。
??? 2.2.2、實際狀況
??? （ 1 ） 耐熟料的沖刷性不足，磨損較快。當(dāng)錨固件頭部露出后，受窯口高溫及堿性氣體等有害成分的侵蝕，導(dǎo)致澆注料內(nèi)部組織疏松，出現(xiàn)裂紋，磨損、剝落加劇。
??? （2）擋磚圈上部澆注料磨損、剝落較快，和窯口第1環(huán)磚之間形成明顯的“V字”形，導(dǎo)致磚的磨損加劇。
表2：窯口耐火磚使用履歷
??? （3）當(dāng)擋磚圈上部澆注料脫落后，熱量直接通過擋磚圈傳遞到周圍的窯體上，使窯體局部變形，更加縮短了耐火磚及澆注料的使用壽命。
??? 如圖3所示，使用5個月后的狀況圖。
圖3：使用5個月后狀況
??? 3、窯口耐火磚使用履歷、改善項目及使用實際說明
??? 3.1、使用履歷
??? 自92年投產(chǎn)以來，我們使用了許多國外不同種類和型號的品牌耐火磚，而且也從設(shè)備面（如擋磚圈等）、施工面等，進(jìn)行了不斷地改善、變化，但在我們使用瑞法塔公司的產(chǎn)品之前，窯口耐火磚的使用壽命都沒有超過6個月。見表2。
??? 3.2、改善項目簡介
??? （1）窯口擋磚圈的變更：主要是位置、高度、寬度及焊接方式的變更。焊接方式的變更，是指一體式焊接，變更為分體式焊接。如圖5所示。
??? （2）窯口胴體的二重冷卻能力強化。如圖4所示。
圖4：胴體二重冷卻
圖5：擋磚圈分體式焊接方式
??? （3）鑲磚方式變更：主要是從平行方式，改為錯縫方式。
??? 3.3、實際狀況
??? 如圖6所示，我公司窯口磚在2002年前，一直出現(xiàn)這種破損、脫落現(xiàn)象。每次耐火磚脫落的同時，澆注料也磨損、剝落較大。磚和澆注料兩者，到底是哪個先出現(xiàn)異常？我們一直無法判斷。
圖6：窯口耐火磚狀況
??? 4、瑞法塔公司系列耐火材料特性及理化指標(biāo)介紹
??? 4.1、R-2000耐火磚
??? （1）特性：
??? Special bricks for outlet zone and coolers of cementkilns. (適用于水泥窯窯口及篦冷機(jī)的特殊材質(zhì)耐火磚)；
·超強的抗磨損性能；
·良好的抗熱震性能；
·優(yōu)秀的抗化學(xué)侵蝕性；
·抗結(jié)皮性能；
·很高的機(jī)械強度；
·熱膨脹系數(shù)低。
??? （2）理化指標(biāo)：見表3
??? 表3：R-2000耐火磚理化指標(biāo)及比較表
??? 4.2、PF-97-H澆注料
??? （1）特性：
??? Ultra-low cement refractory castable, high resistence to the abrasion. (超低水泥耐火澆注料，具有很高的抗剝落性能)
??? ·可以使用在水泥窯系統(tǒng)任何條件苛刻的部位（燒成帶除外）
表4：PF-97-H澆注料理化指標(biāo)
·很高的機(jī)械強度；
·超強的抗磨損性能；
·很好的耐堿、氯、硫等化學(xué)元素的侵蝕性能；
·很高的使用溫度；
·良好的抗結(jié)皮性能；
·良好的抗熱震性能；
·施工速度快。
??? （2）理化指標(biāo)：見表4
??? 4.3、R-2000耐火磚用火泥
??? （1）特性：
??? Cement R-2000火泥：Wet refractory cement, air setting,super duty, fireclay. (濕耐火泥，氣硬性，)
??? （2）理化指標(biāo)：見表5
表5：R-2000火泥理化指標(biāo)
??? 4.4、Fluid-Cast-98自流料
??? （1）特性：
??? Free-flowing refractory castable(自流耐火澆注料)
·用于窯燃燒器的前端1m位置
??? （2）理化指標(biāo)：見表6
表6：Fluid-Cast-98自流料理化指標(biāo)
??? 5、瑞法塔公司耐火材料施工的嶄新理念
??? 5.1、“游離式”錨固件的使用
??? 瑞法塔公司的技術(shù)人員采用了一種“游離式”錨固件，即在實際運轉(zhuǎn)中，錨固件隨澆注料一起，跟隨窯胴體的膨脹收縮，做一定量的自由擺動。如圖7所示，這種游離式錨固件分為底座和錨固件兩部分,底座和窯胴體接觸面要滿焊；錨固件從底座的孔內(nèi)插入后，在孔的兩側(cè)將錨固件點焊到底座上。焊接程度，只要保證在澆注料施工時，錨固件不倒就行。
??? 圖7：游離式錨固件
??? 這與傳統(tǒng)的錨固件使用方式，強調(diào)如何通過其焊接和直徑加大后的剛性強度增大，更牢固的固定在窯體和澆注料內(nèi)，是兩種決然不同理念。
??? 而且，這種錨固件的底座，可以長時間使用，基本是不需要更換，每次只需要更換上部錨固件就行，既節(jié)省了作業(yè)時間，又降低了修理費。
??? 還有，由于不需要每次切割焊在窯體上的底座，也大大減少了對窯體的損傷。
??? 5.2、窯口第一道擋磚圈位置的變更
??? 按照傳統(tǒng)的施工方法，窯口第一環(huán)磚，應(yīng)緊貼在第一道擋磚圈上進(jìn)行鑲磚。但在實際運轉(zhuǎn)中，擋磚圈周圍受熱應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力的作用，會損壞與其接觸的第一環(huán)磚和其上部的澆注料。因此，瑞法塔公司的技術(shù)人員又提出了另外一種施工理念。
??? 如圖8所示，將窯口第一道擋磚圈作為窯體的周向加強筋來安裝，在距擋磚圈200-300mm位置，在窯體上畫出窯口第一環(huán)耐火磚的鑲磚基準(zhǔn)線，延基準(zhǔn)線焊一圈角鋼。把這一圈角鋼作為臨時擋磚圈來使用，鑲窯口第一環(huán)耐火磚。
??? 窯口部鑲磚完成3-5m后，將角鋼打掉，準(zhǔn)備進(jìn)行窯口澆注料的施工。這樣同一材質(zhì)的澆注料和耐火磚充分接觸，減少了機(jī)械應(yīng)力作用時的相互抵抗和運轉(zhuǎn)中熱應(yīng)力不同時的相互抵抗，延長了澆注料及耐火磚的使用壽命，如圖9所示。
??? 圖8：擋磚圈安裝及角鋼的焊接 圖9：澆注料施工前，角鋼應(yīng)打掉
??? 5.3、窯口澆注料（PF-97-H）的養(yǎng)生
??? （1）水分排出孔保證：PF-97-H澆注料施工時，不需要模板的覆蓋，可隨干隨磚窯。每澆注完一塊，應(yīng)在最初的5～10分鐘內(nèi)不斷重復(fù)用Φ6mm的鋼錐，以50mm×50mm的間距，均勻扎出一直貫通到底的孔，以保證水分的充分排出。如圖10所示。
圖10：水分排出孔
圖11：電熱扇烘烤
??? （2）澆注料的烘烤：為盡可能將內(nèi)部水分排出，最好在澆注料施工結(jié)束后，用電熱扇烘烤，時間以24小時以上為宜。
??? ６、瑞法塔公司耐火材料在我公司的使用實例
??? 6.1、R-2000耐火磚和PF-97-H澆注料在窯口部的使用實例。
??? （1）耐熟料沖刷、耐熱震性極佳：
??? 如圖12、13所示，R2000耐火磚和PF-97-H澆注料使用18個月，磨損量僅為原厚度的1/2。
??? （2）耐窯口部機(jī)械應(yīng)力的綜合性能，要優(yōu)于堿性磚：
??? 根據(jù)我們公司2002年前，試用的各種堿性磚破損、脫落狀況看及對目前R-2000和PF-97-H兩種材料使用實際看，其耐機(jī)械應(yīng)力的綜合性能較好(在此，不做詳細(xì)介紹)。
??? 6.2、R-2000耐火磚對上過渡帶（40～50m區(qū)域）后結(jié)圈的有效抑制
??? 我公司回轉(zhuǎn)窯的上過渡帶約4 0 ～ 5 0 m位置，經(jīng)常會出現(xiàn)后結(jié)圈，導(dǎo)致窯出料波動，影響安定運轉(zhuǎn)。2004年11月，我們在窯49～50m區(qū)域試1m的R-2000磚。當(dāng)時有兩個目的，一個是看看R-2000磚對后結(jié)圈的抑制效果；另一個是看一下熱傳導(dǎo)率是否是高于尖晶石磚。從實際使用看，R-2000確實能有效的抑制上過渡帶后結(jié)圈的生長；而且，從窯體溫度曲線看，基本同其前后的尖晶石磚沒有什么差別。根據(jù)這一實驗結(jié)果，2006年4月，在窯42～44m和50～52m區(qū)域，擴(kuò)大了R-2000的適用范圍，使后結(jié)圈得以消除，保證了安定運轉(zhuǎn)。如圖13所示。
圖13：R-2000磚對上過渡帶后結(jié)圈的抑制
??? 2.3、PF-97-H和Fluid-Cast-98澆注料在窯燃燒器上的使用實例
??? 在日常運轉(zhuǎn)中，由于窯口部的熱震變化及窯內(nèi)夾雜熟料粉塵的氣流對其的沖刷，經(jīng)常導(dǎo)致燃燒器下腹部和端面損傷。如圖14、15所示。
圖14：燃燒器下腹部磨漏?圖15：燃燒器端面耐材剝落
??? 在2006年，我們通過對燃燒器耐材的改變及施工方法的變更，使窯燃燒器的使用壽命，從4-5個月，延長到6-8個月。主要措施如下：
??? 1）前端1m采用Fluid-Cast-98澆注料施工,兩側(cè)形狀加粗。如圖16所示。
??? 2）前端1m以后～燃燒器的耐材末端，下腹部全部采用PF-97-H澆注料施工。圖17，是使用6個月后的燃燒器，下腹部的耐材幾乎沒有損傷，而且表面形成一層結(jié)晶體（圖中紅圈中青色部位），抑制了熟料粉塵對其的沖刷，體現(xiàn)了其較好的耐磨性。
??? 7、R-2000耐火磚和PF-97-H澆注料傳熱溫度推算
??? 圖16:端面的Fluid-Cast-98澆注料（綠顏色）
??? 圖17：使用6個月的燃燒器下腹部
??? 瑞法塔公司這兩種高耐磨耐火材料，經(jīng)過我們分析得知，大約含有35%左右的碳化硅成分。因此，在使用時我們很擔(dān)心其導(dǎo)熱系數(shù)過大，使窯體受熱腐蝕變形，但瑞法塔公司的技術(shù)人員卻不這樣認(rèn)為，一直堅稱導(dǎo)熱系數(shù)不會超過標(biāo)準(zhǔn)的鎂鋁尖晶石磚。為謹(jǐn)慎起見，我們委托了日本某耐火材料生產(chǎn)公司，對上述兩種材料傳熱性進(jìn)行了理論上的計算。
??? 圖18所示，是根據(jù)我公司窯況及PF-97-H澆注料的實際施工厚度，進(jìn)行理論計算的結(jié)果。
??? 表7所示，是對R-2000耐火磚的傳熱性理論計算結(jié)果。
??? 圖18：PF-97-H澆注料的傳熱計算
??? 注：
??? ①尖晶石磚的硫堿侵蝕，不考慮。如考慮到硫堿等有害成分的侵蝕，窯體的實際溫度應(yīng)比計算結(jié)果高。
??? ②R-2000磚，最高溫下表面析出一層結(jié)晶體，并有很薄的一層窯皮附著，硫堿等有害成分很難浸入，實際溫度可能要低于計算值。
??? 實際使用中，通過我們實測窯體溫度發(fā)現(xiàn)，窯口部因為有窯皮附著，實際溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于計算值，約180～280℃左右；在40～50m區(qū)域，窯體溫度約370～420℃之間，接近于計算值。
??? 4、結(jié) 語
??? （1）瑞法塔公司的獨特錨固件形式，應(yīng)該值得推廣到許多不定形耐火材料的施工中。
??? （2）PF-97-H高耐磨性澆注料，在冷卻機(jī)的鼻部及窯口下側(cè)墻等磨損較重，且容易在投料初期發(fā)生爆裂的部位，值得推廣使用。
??? （3）雖然R-2000和PF-97-H耐火料含有一定量的碳化硅成分，但其熱傳導(dǎo)率并不是很高，基本上是接近或低于尖晶石耐火磚的熱傳導(dǎo)率。
??? （4）文中例舉的這幾個重點部位使用實例，也是幾個使用條件比較苛刻的部位。應(yīng)該這些故障、現(xiàn)象等，在目前的4000～10000噸生產(chǎn)線上都會碰到，望能給大家?guī)硪欢ǖ慕梃b。
??? 作者：時云山1，李靖2，魏繼山1
??? 來源：1.大連小野田水泥有限公司
??????????? 2.瑞法塔(REFRACTA)公司
