回转窑耐材的损坏原理、配置和技术样本.doc

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回转窑耐火材料的损坏原因、 配置
和施工技术方案介绍
一、 回转窑耐火材料的损坏原因
㈠、 概述
最初, 人们采用立窑煅烧水泥熟料时, 由于窑的规格小, 煅烧温度低, 仅使用含Al2O3为30～40%单一的一种粘土砖, 初期的回转窑在这一经验上进行改进, 采用了高铝砖和粘土砖, 从六十年代起, 由于窑的大型化和强化操作, 高温部位窑衬普遍采用碱性砖砌筑, 主要品种有: 镁铬砖( Px83、 B-Z-X、 S-65) 、 尖晶石砖( Ag85、 R-S-X、 Fg90) 和白云石砖( K12105) 。
㈡、 衬料的作用
1、 防止高温火焰或气流对窑体的直接损伤, 保护窑胴体;
2、 防止有害物质( CO、 SO2) 对窑体的侵蚀;
3、 防止物料、 气流对窑体的腐蚀;
4、 降低窑体温度, 防止窑体被氧化腐蚀;
5、 具有蓄热、 保温的作用;
6、 能够改进挂窑皮性能。
㈢、 碱性砖损坏原因
经过水泥窑的运行实践得出的共识是: 机械应力、 热应力和化学侵蚀是三种最基本的损坏原因, 绝大多数情况下它们综合作用于耐火材料, 并主要表现为: 热—机械综合效应和热—化学综合效应。德国耐火技术公司对使用后的镁铬砖进行了大量的实验研究, 并统计了主要损坏原因出现的频率:
1、 机械应力占37%: 由于窑体变形和砖的热膨胀作用引起, 窑胴体椭圆率ω( %) ≤D( m) /10; 轮带的最大滑移量ΔU≤D( mm) /200, 一般要求为10～15mm。
2、 化学侵蚀占36%: 由于熟料硅酸盐、 铁酸盐以及碱盐的侵蚀作用引起。
3、 热应力占27%: 由于过热和热震作用引起。
随着窑型、 操作的不同以及窑衬在窑内位置不一, 以上三种因素便起着不同的作用。对上述三种基本损坏因素起决定作用的是: 火焰、 窑料和窑筒体在运转中变形状态的变化, 使衬里承受各种不同的应力。破坏碱性砖的因素如下( 共8个) : 1、 熟料熔体渗入; 2、 碱盐渗入; 3、 还原和还原-氧化反应; 4、 过热; 5、 热震; 6、 热疲劳; 7、 机械应力; 8、 磨刷。
㈣、 窑内配砖的性能要求
1、 抗熟料熔体和碱盐侵蚀的能力强;
2、 抗热应力和机械应力的显微结构韧性好;
3、 抗热负荷和热态磨损的高温稳定性好;
4、 挂窑皮性能好;
5、 耐火砖的成份符合环保需要。
二、 回转窑耐火材料的配置
㈠、 窑内配砖的砖型介绍
1966年德国水泥厂协会( VDZ) 推荐了用于水泥窑的砖型:
1、 ISO型( π/3型或VDZ-A型) : 粘土砖和高铝砖;
2、 VDZ-B型( 简称B型) : 碱性砖。
最通用的厚度( 高度) 有180mm, 200mm和220mm三种。水泥厂选择楔形度大小不同的两种砖型, 只要改变每圈中这两种砖的比例就可通用于该厂不同直径的几台窑上。本厂一线窑Φ4.7×75m耐火砖配比为B322:B622=80:117, 二线窑Φ4.0×60m耐火砖配比为B320:B620=53:114, 实际上采用的耐火砖配比为X:Xa=53:109。
砖型代号意义:
B322: 表示使用于3m直径窑上高度为220mm的B型砖;
B620: 表示使用于6m直径窑上高度为200mm的B型砖。
砖型演变的结果: 热膨胀性较小的粘土砖和高铝砖的砖型能够稍大, 一般取ISO型砖, 其楔形面大头宽度固定为103mm, 小头宽度则随窑径和砖厚而变; 热膨胀性较大的碱性砖, 一般取B型砖, 其楔形面平均宽度为71.5mm。

㈡、 宁国工厂干法线窑内耐火材料配置
1、 日产 吨熟料生产线窑内耐火材料配置
⑴、 回转窑内耐火材料配置( Φ4×60m、 国产化)
尖晶石砼:LN-70 0.68m 高耐磨砖: HMS 直接结合镁铬砖: DMC-9A 方镁石尖晶石砖 : EMC-65 直接结合镁铬砖 抗剥落砖: YRS-70 高铝质砼
( 防暴刚玉质GJ-180) 1.2m 16m 13m DMC-9A 4m 24.38m 0.74m

0 0.68 1.88 17.88 30.88 34.88 59.26 60m
⑵、 耐火砖理化指标
名称

理化指标
高耐磨砖
HMS
直接结合镁铬砖
DMC-9A
方镁石尖晶石砖
EMC-65
抗剥落砖
YRS-70
MgO(%)
/
≥75
≥78
/
Al2O3(%)
50
/
8～10
≥70
Cr2O3(%)
/
≥8
/
/
Fe2O3(%)
/
/
/
/
SiO2 (%)
SiC+SiO2:45
≤2.5
≤2.0
/
体积密度(g/cm3)
2.5～2.6
3.00
3.00
2.5
常温耐压强度(MPa)
≥90
≥50
≥50
≥45
荷软温度(T0.6)
1550
1650
≥1600
1470
显气孔率(%)
20～21
≤19
≤19
/
热震次数(1100℃-水)( 次)
10
≥7
≥10
/
导热系数(W/m.K)
0.5( 300℃)
/
/
1.4(1000℃)
2、 日产4000吨熟料生产线窑内耐火材料配置
⑴、 回转窑内耐火材料配置( Φ4.7×75m、 主要靠进口部分国产化)
尖晶石砼: LN-70 0.71m 高耐磨砖: HMS 镁铬砖: Px83 尖晶石砖 : Fg90 镁铬砖: Px83 国产抗剥落砖: K3 国产磷酸盐砖: K5-8
( 防暴刚玉质GJ-180) 0.58m 22.71m 9m 7m 34.3m 0.7m

0 0.71 1.29 24 33 40 74.3 75m
⑵、 耐火砖理化指标
名称

理化指标
高耐磨砖
HMS
进口镁铬砖
Px83
进口铁质尖晶
石砖Fg90
国产镁铬砖
LZMGe-8A
国产尖晶石
砖LMLJ-Ⅰ
国产抗剥落
砖K3
MgO(%)
/
80～85
87～92
≥75
≥80
/
Al2O3(%)
50
1～3
4～6
/
8～15
≥70
Cr2O3(%)
/
3～5
/
≥8
/
/
Fe2O3(%)
/
7～9
3～5
/
/
/
SiO2 (%)
SiC+SiO2:45
1.5
0.5
≤1.5
0.5
/
体积密度(g/cm3)
2.5～2.6
2.90～3.05
2.80～2.95
3.05～3.10
3.05～3.10
2.5
常温耐压强度(MPa)
≥90
55
50
≥50
≥50
≥45
荷软温度(T0.6)
1550
1600
1600
≥1700
≥1700
1470
显气孔率(%)
20～21
17～19
18～20
≤18
≤17
/
热震次数(950℃-空气)
10(1100℃-水)
80
100
≥7(1100℃-水)
≥10(1100℃-水)
/
导热系数(W/m.K)
0.5(300℃)
4.0(300℃) ,
2.8(1000℃)
3.7(300℃) ,
2.6(1000℃)
/
/

1.4(1000℃)
3、 日产5000吨熟料生产线窑内耐火材料配置
⑴、 回转窑内耐火材料配置( Φ4.8×74m、 主要靠进口部分国产化)
尖晶石砼: LN-70 0.6m 高耐磨砖: HMS 进口镁铬砖: Px83 进口尖晶石砖 : Fg90 国产镁铬砖: Px83 国产抗剥落砖: K3 国产高铝质浇注料
( 防暴刚玉质GJ-180) 1m 20.4m 12m 8m 31.2m 0.8m

0 0.6 1.6 22 34 42 73.2 74m
⑵、 耐火砖理化指标
名称

理化指标
高耐磨砖
HMS
进口镁铬砖
Px83
进口铁质尖晶
石砖Fg90
国产镁铬砖
LZMGe-8A
国产抗剥落砖
K3
MgO(%)
/
80～85
87～92
≥75
/
Al2O3(%)
50
1～3
4～6
/
≥70
Cr2O3(%)
/
3～5
/
≥8
/
Fe2O3(%)
/
7～9
3～5
/
/
SiO2 (%)
SiC+SiO2:45
1.5
0.5
≤1.5
/
体积密度(g/cm3)
2.5～2.6
2.90～3.05
2.80～2.95
3.05～3.10
2.5
常温耐压强度(MPa)
≥90
55
50
≥50
≥45
荷软温度(T0.6)
1550
1600
1600
≥1700
1470
显气孔率(%)
20～21
17～19
18～20
≤18
/
热震次数(950℃-空气)
10(1100℃-水)
80
100
≥7(1100℃-水)
/
导热系数(W/m.K)
0.5(300℃)
4.0(300℃) ,
2.8(1000℃)
3.7(300℃) ,
2.6(1000℃)
/

1.4(1000℃)

三、 回转窑耐火材料的施工技术方案介绍
㈠、 回转窑耐火砖施工技术方案
为了进一步规范施工, 将施工质量”严”字当头落到实处, 达到有”条”可依的程度, 为项目的竣工验收工作提供依据, 特拟定本方案。
1..砌筑前
1.1.建安公司在耐火砖搬运过程中, 谨慎从事, 严格将耐火砖的破损率控制在3%以内。

1.2. 应做好放线工作, 窑纵向基准线沿圆周以”十”字型、 对称性放四条, 每条线与窑轴线平行; 环向基准线沿轴线每4m放一条, 每条线均应相互平行且垂直于窑轴线。

1.3. 确保窑体钢板洁净, 铲除腐蚀的铁皮, 严禁镶窑耐火砖的边损、 角损超过控制范围的耐火砖投入使用。

2..施工中
2.1. 耐火砖的配比, 一线B322:B622=2:3; 二线X:Xa=1:2。

2.2.在施工过程中, 确保耐火材料不受潮, 加工砖采用切砖机进行, 经切割后砖的长度必须超过原长度的50%以上, 厚度必须达原厚度的70%以上。

2.3. 采用环砌法砌筑, 砖紧贴窑体, 碱性砖火泥缝宽度: 横缝1mm, 竖缝2mm(无2mm纸板时); 火泥用量约为砖重的1.5%。

2.4.在焊缝处和窑上扭曲部位可用同质火泥补偿, 最大厚度不超过8mm, 不宜采用钢板或浇注料补偿。

2.5.轮带内不能改变砖种, 烧成带不宜采用不同品种的镁质砖。

2.6.砌筑中应避免下例通病: 大小头倒置、 抽签、 混浆、 错位、 倾斜、 灰缝不均、 爬坡、 离中、 重缝、 通缝、 张口、 脱空、 毛缝、 蛇形弯、 砌体鼓包、 缺角掉棱。
2.7.耐火砖砌筑时要使用木锤或橡皮锤, 严禁使用铁锤。

2.8.调制砌砖用耐火泥浆采用清洁水, 准确称量, 调和均匀, 随调随用, 已调制好的泥浆不得任意再加水使用, 已初凝的泥浆不得继续使用, 调制不同质泥浆要对工器具及时清洗干净。

3..砖圈锁缝
3.1.只能用原状砖来锁砖, 不得用加工砖。

3.2.如果用几块砖来锁缝时, 锁缝砖不得相互连用, 要用标准型的与之相间;每环耐火砖的每种类型的锁缝砖不超过2块。

3.3.在锁缝带内要保证砖的水平缝与窑轴相平行。

3.4.锁缝金属板的厚度不大于2mm。

3.5.每条缝内只能使用一块锁缝钢板, 如需几块钢板时, 应将其均布在整个锁砖区内, 每环锁缝钢板的块数不超过4块。

㈡、 回转窑窑口浇注料施工技术方案
以宁国一线为例进行介绍, 宁国二线及其它生产线参考。
1 模板制作
1.1 木模: 木模板均要选用上等好料( 不变形) ;

1.2 窑轴向长模板每块长900mm, 宽150mm, 厚25mm。模板四面刨光, 与浇注料接触面刷隔离剂( 如废透平油) 后备用;

1.3 下料口边模采用九合板, 内径为Ф4130mm, 外径Ф4800mm, 在Ф4350mm( δ175mm) 的圆弧上每隔500mm钻两个Ф4mm的圆孔,两孔之间间隔为40mm, 用方木条加固; 模板内弧面以及与挡砖圈接触面钉好羊毡垫( 或油毛毡) 备用, 共分10块( 1.5m/块) ;

1.4 里口边模( 浇注料高出镁铬砖30mm处) 做内径为Ф4210mm, 外径为Ф4250mm, 宽50mm, 分割成每块1000mm左右, 径向内外弧面均钉羊毡垫, 与浇注料接触面刷隔离剂。
2 支撑架
窑轴向长模板支撑架(二套),材料选用L75×75等边角钢; 每套共分4块, 圆弧外径为Ф4150mm, 圆弧上每隔1.5m钻直径为20mm长孔(10个孔)。

3 模板安装
3.1 将710mm长度浇注料后边的挡砖圈砖砌筑好( 若采用水料, 砌砖时将二层油毡竖直放到挡砖圈底部,并在油毡与挡砖圈结合部做浆,防止浇注时水流入油毡内,从而浸到耐火砖内, 影响砖的使用寿命) ;

3.2在离下料口200mm和500mm的窑胴体环向每隔1678mm焊接Ф18mm, 高400mm, 外缠胶布2mm厚的支架固定螺栓(予先将支撑架与螺栓连接好, 然后焊固定螺栓);

3.3 将长模板a从砌砖一侧插入支撑架d内并搭接在里口边模c上;

3.4 用10#铁丝将卸料口边模b固定, 木模板支模前均应浸油湿润。

4 注意事项
4.1 浇注料的厚度为250mm, 铆固件从上至下的热端120mm高度缠绕至少3层绝缘胶布; 焊接部位务必牢固;

4.2 若采用刚玉质PA-80浇注料, 在施工中:
4.2.1严格按要求磅称水泥及用胶量, 不得漏加水泥( 专人负责) ;
4.2.2杜绝参入水或受水潮湿的料;
4.2.3采用强制式搅拌机和振动棒施工;
4.2.4圆周方向胀缝以1.5m间隔进行预留( 双层五合板) 。
4.2.5施工结束, 必须养护5小时, 期间严禁转窑。

附: 模板支撑图、 铆固件分布图、 铆固件制作尺寸图
一线窑口浇注料锚固件技术要求

一、 锚固件分布图

二、 锚固件制作尺寸图

说明:
1、 各种锚固件数量分布:
锚固件”1”需: 74×2=148个 锚固件”2”需: 74×1=74个
锚固件”3”需: 98×1=98个 锚固件”4”需:98×1+2×36=170个
锚固件”5”需: 3×36=108个
共需锚固件: 148+74+98+170+108=598个
2、 每块护铁端面均匀分布: 2个”4”型锚固件, 3个”5”型锚固件;
3、 锚固件”1”、 ”2”、 ”3”直径为12mm, 热端150mm高度缠绕绝缘胶带层数不少于3层; 锚固件”4”、 ”5”直径为8mm, 全高度缠绕绝缘胶带层数不少于3层;
4、 浇注料用量: 尖晶石浇注料LN-70约9吨。