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在活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)中，預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯和冷卻器三大主機(jī)中的耐火材料，對設(shè)備的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。耐火材料的損壞直接影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和設(shè)備壽命，因此對耐火材料的設(shè)計(jì)、選材，特別是大型活性石灰設(shè)備上耐火材料的設(shè)計(jì)優(yōu)化，備受關(guān)注。繼太鋼3×1000t1活性石灰生產(chǎn)線之后，4條全國產(chǎn)化的1000t1大型石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，分別于2009年3月在江陰興澄特鋼，2011年5月在唐山港陸和2012年8月在常州中天相繼投產(chǎn)，通過對上述4條生產(chǎn)線耐火材料的跟蹤調(diào)研，對運(yùn)行中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了深入的分析、改進(jìn)，提出大型活性石灰回轉(zhuǎn)窯耐火材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2耐火材料的選材和設(shè)計(jì)方案
日產(chǎn)1000t活性石灰回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線耐火材料全國產(chǎn)化的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，是在分析總結(jié)美卓公司為太鋼石灰回轉(zhuǎn)窯耐材的設(shè)計(jì)、砌筑以及使用情況基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其重點(diǎn)部位是預(yù)熱器內(nèi)部分倉隔墻、轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐材，主要以澆注料和耐火磚為主。
2．1澆注料
澆注料主要用在形狀復(fù)雜、不易砌耐火磚的部位，如預(yù)熱器內(nèi)部分倉隔墻、下部轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽及回轉(zhuǎn)窯的窯頭窯尾縮口，對這些部位的澆注料，美卓公司有具體的材料指標(biāo)。
2．1．1轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽用澆注料
轉(zhuǎn)運(yùn)溜槽用于向回轉(zhuǎn)窯內(nèi)轉(zhuǎn)送物料，外形呈漏斗狀，耐材設(shè)計(jì)以澆注料為主，輔助砌筑耐火磚，此處主要受石灰石的沖擊、磨損和高溫氣流沖刷及堿性物料浸蝕，要求選用熱震穩(wěn)定性好、抗沖擊和耐磨性好的耐火材料。美卓公司選用60%Al2O3低水泥澆注料，其816℃的抗壓強(qiáng)度＞90MPa，按此指標(biāo)選材，在興澄特鋼使用效果不理想，所以在港陸選用以60%Al2O3為骨料，另加20%棕剛玉的高強(qiáng)澆注料，其816℃抗壓強(qiáng)度＞110MPa，較好的解決了物料對耐材的沖刷、磨損，使用壽命有較大提高。
2．1．2窯頭窯尾用澆注料
窯頭窯尾澆注料是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)較易損壞部位，窯頭澆注料一要受高溫氣流的沖刷，二要承受高溫物料磨損，三要承受頻繁的溫度變化，耐材的損毀形式以磨損、剝落為主;窯尾及預(yù)熱器隔墻澆注料主要承受物料的沖擊、磨損。所以窯頭窯尾應(yīng)選用抗熱震性好、強(qiáng)度高的澆注料。美卓公司選用的是45%低水泥澆注料，從實(shí)際使用情況看，理化指標(biāo)偏低，在興澄回轉(zhuǎn)窯上采用后，使用壽命短;所以港陸回轉(zhuǎn)窯上經(jīng)優(yōu)化后采用鋼纖維增強(qiáng)的高強(qiáng)耐磨澆注料，Al2O3＞75%，采用高檔骨料、高純鋁微粉提高其強(qiáng)度，816℃抗壓強(qiáng)度＞100MPa，使用壽命可達(dá)1年以上。
2．1．3回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱帶揚(yáng)料預(yù)制塊
回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱帶設(shè)置揚(yáng)料預(yù)制塊是美卓公司耐材設(shè)計(jì)的新穎技術(shù)。揚(yáng)料預(yù)制塊在預(yù)熱帶起翻料、揚(yáng)料和推料作用，是回轉(zhuǎn)窯中的關(guān)鍵耐材，它主要承受物料的磨損和堿性雜質(zhì)的浸蝕，所以在選材上要考慮耐材的耐磨性及耐堿浸蝕性，按美卓公司要求指標(biāo)，為70%Al2O3低水泥澆注料。選用Al2O3含量＞70%，816℃抗壓強(qiáng)度約120MPa，為降低預(yù)制塊在施工中的損壞率，要求預(yù)制塊烘干耐壓強(qiáng)度在
70MPa以上，嚴(yán)格控制施工中焊縫尺寸，實(shí)踐證明使用情況良好。
2．2回轉(zhuǎn)窯耐火磚
活性石灰回轉(zhuǎn)窯分為預(yù)熱帶、過渡帶和燒成帶，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)耐材應(yīng)根據(jù)各帶工況的不同進(jìn)行設(shè)計(jì)和選材。窯內(nèi)耐火磚主要經(jīng)受物料磨損、高溫氣流沖刷、頻繁溫度波動的考驗(yàn)，另外筒體剛性不足引起的變形，也會引起耐火磚的斷裂、粉化和掉磚。
2．2．1預(yù)熱帶耐火磚
預(yù)熱帶約占全窯的二分之一，美卓公司從煅燒工藝考慮在該段設(shè)置了兩段行數(shù)和高度不同的揚(yáng)料預(yù)制塊，見圖1，其作用如下:一是翻動物料使其受熱均勻而提高預(yù)熱效果，特別是采用小粒級石灰石或預(yù)分解粉化率高時(shí)效果更明顯;二是提高物料在此帶的推進(jìn)速度，據(jù)計(jì)算，可使物料在窯內(nèi)的停留時(shí)間縮短5～8min，在窯速相同的條件下，可增加產(chǎn)量，凸顯了這種新穎砌磚技術(shù)的功效。但帶來的問題是:預(yù)制塊質(zhì)量差會很快磨損而失去作用;固定不牢會引起相鄰耐火磚而過早失效。對預(yù)熱帶耐火磚，興澄特鋼選用輕質(zhì)粘土隔熱磚+高品質(zhì)粘土磚傳統(tǒng)的雙層砌筑形式，其優(yōu)點(diǎn)是能將窯體表面溫度控制在180～200℃左右，有效地減少了散熱損失。但由于輕質(zhì)隔熱磚強(qiáng)度低，使用不到半年就造成隔熱磚損壞松動，導(dǎo)致高品質(zhì)粘土磚脫落失效。對港陸回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱帶耐火磚進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，全部采用高鋁復(fù)合磚，復(fù)合磚是將重質(zhì)工作層和輕質(zhì)隔熱層壓制成一體，這樣既能保證耐火磚有很好的強(qiáng)度和高溫性能，又有很好的隔熱性，使用壽命可達(dá)18個(gè)月以上，但窯體表面溫度提高了約20～30℃，散熱損失有所增加。
2．2．2過渡帶耐火磚
過渡帶與燒成帶相鄰，要求耐火磚具有良好的高溫性能。興澄特鋼該段采用70高鋁磚，使用情況良好，但高鋁磚隔熱性能較差，窯體表面溫度達(dá)到約260℃;港陸過渡帶優(yōu)化改用高鋁復(fù)合磚，不但窯體表面溫度降低了30～50℃，使用壽命也有大幅提高。
2．2．3燒成帶耐火磚
燒成帶是整條回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行的關(guān)鍵部位，此帶溫度高，耐火磚所承受的溫度及載荷呈循環(huán)變化，低熔點(diǎn)液態(tài)物料浸蝕嚴(yán)重。因此燒成帶耐火磚具備高荷軟、耐熱震、耐磨損和耐堿性浸蝕等綜合優(yōu)良性能。由于鎂鋁尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)大，興澄特鋼燒成帶采用鎂鋁尖晶石磚+粘土磚雙層砌筑形式，雙層砌磚對砌筑要求較高，砌筑不好會導(dǎo)致工作層產(chǎn)生扭曲變形而掉磚，另外鎂鋁尖晶石磚一般采用干砌，低溫時(shí)磚沒有膨脹到位，磚與磚之間貼合不緊容易掉磚，所以烘窯前期不宜頻繁轉(zhuǎn)窯，窯速也不能太快。因隔熱層采用的是重質(zhì)粘土磚，使窯體溫度達(dá)到了300～320℃。港陸燒成帶優(yōu)化采用了特種磷酸鹽復(fù)合磚，復(fù)合磚整體性強(qiáng)于雙層磚，隔熱效果也好，使窯體表面溫度降低了約40℃，但磷酸鹽復(fù)合磚工作層性能不及鎂鋁尖晶石磚，0．2MPa下荷軟不到1500℃，高溫下容易和物料中雜質(zhì)生成低熔物而產(chǎn)生剝落，使用壽命約10個(gè)月。
3新式砌筑方案
針對江陰興澄特鋼1000t1石灰回轉(zhuǎn)窯耐材所存在的問題，對唐山港陸1000t1石灰回轉(zhuǎn)窯耐材進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，使各帶耐火磚的使用壽命有所提高，預(yù)熱帶由6個(gè)月提高到約18個(gè)月，燒成帶由6個(gè)月提高到10個(gè)月。但燒成帶選用的磷酸鹽復(fù)合磚工作層高溫性能不夠，荷軟較低，使用壽命還是沒能保證12個(gè)月以上。為此，2010年嘗試在興澄特鋼回轉(zhuǎn)窯上使用一種新型耐火材料砌筑方案，即采用預(yù)制磚+澆注料的砌筑形式，通過兩年的跟蹤觀察，有很好的使用效果。
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