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在當(dāng)今的水泥行業(yè)中，新型干法窯、預(yù)分解窯和各種類型的傳統(tǒng)窯多種形式共存，而新型干法預(yù)分解技術(shù)是當(dāng)今世界技術(shù)發(fā)展的主流。新型干法水泥熟料在煅燒過程中，燒成溫度1450℃左右，而回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的燃燒氣體溫度最高可達(dá)1700℃以上，甚至接近2000℃。不論是技術(shù)先進(jìn)還是傳統(tǒng)的燒成系統(tǒng)設(shè)備，均需配置高性能的耐火材料。優(yōu)質(zhì)的耐火材料不僅可確保窯的高產(chǎn)和安全運(yùn)轉(zhuǎn)，而且有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高，達(dá)到生產(chǎn)過程中高效低耗的目的。
影響窯內(nèi)耐火材料使用周期的因素很多。窯內(nèi)襯料在使用過程中因受機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷和化學(xué)侵蝕等綜合效應(yīng)的影響，往往達(dá)不到窯襯的正常使用壽命，從而會過早損壞，其原因較為復(fù)雜，必須通過仔細(xì)觀測分析，才能找出不正常損壞的原因，減少窯襯的過早損壞事故。通過多年的生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)在眾多的影響因素當(dāng)中，以下3個(gè)方面尤為重要，水泥廠對此不應(yīng)忽視，要側(cè)重管理。
機(jī)械應(yīng)力對耐火材料使用壽命的影響
回轉(zhuǎn)窯是旋轉(zhuǎn)體，機(jī)械應(yīng)力對耐火材料的損傷非常突出，由于不同狀況的操作條件，耐火磚受到不同機(jī)械應(yīng)力的作用，當(dāng)所承受的機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)度超過耐火磚自身的強(qiáng)度時(shí)，磚體在應(yīng)力作用下產(chǎn)生局部或全部損壞。因此機(jī)械應(yīng)力是最為重要的損壞因素。
1.橢圓變形帶來的磚損傷
①橢圓變形如何帶來磚損傷
窯筒體變形是由窯內(nèi)襯磚、窯料和筒體重力等綜合因素造成，在上述重力及熱負(fù)荷作用下，筒體的圓形截面變成橢圓形。當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，橢圓對耐火磚造成機(jī)械應(yīng)力，橢圓度愈大所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力也愈大。為減少輪帶對筒體的應(yīng)力變形，在筒體和輪帶之間設(shè)計(jì)時(shí)留有間隙，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)經(jīng)常對間隙進(jìn)行調(diào)整，保持合適的間隙。即使采用預(yù)防性措施，窯筒體在長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中仍會出現(xiàn)橢圓形變，致使窯內(nèi)襯磚遭受橢圓度應(yīng)力。由橢圓產(chǎn)生的剪切應(yīng)力隨窯旋轉(zhuǎn)每周至少變化4次，使用6～8個(gè)月襯磚受剪切應(yīng)力循環(huán)作用360萬～480萬次，這是十分巨大的疲勞作用，對耐火材料的破壞格外嚴(yán)重。由橢圓產(chǎn)生的剪切應(yīng)力作用在每環(huán)磚的切線方向，故殘磚剝落成環(huán)狀損壞，而剝片厚度一般均勻、堅(jiān)硬。
②橢圓率的管理
Holderbank公司提出的橢圓率管理數(shù)值，一般將其作為橢圓率的管理基準(zhǔn)值，這個(gè)數(shù)值有上限值和下限值，與窯徑呈直線關(guān)系，上限和下限之間的部分為理想范圍。上限值是對荷重或間隙引起大窯變形而造成耐火材料損傷所能允許的最大界限值，如果超過上限會給磚帶來不良影響，造成磚脫落等事故，引起耐火磚破損。下限值是為了避免間隙不足時(shí)產(chǎn)生窯筒體被輪帶夾住（所謂輪帶夾緊現(xiàn)象）的數(shù)值。
橢圓率的值是通過橢圓度計(jì)算出的，橢圓率=橢圓度/窯有效內(nèi)徑×100%。橢圓度計(jì)算式為W=4/3D2σ，其中W為橢圓度，σ為筒體測示儀測得的最大偏差值，D為筒體外徑。合理的橢圓度應(yīng)小于窯外徑的1/10，因此橢圓度要控制在窯外徑的1/10范圍內(nèi)。若沒有筒體測試裝備，可以通過輪帶和筒體相對滑動（滑移量）和間隙對橢圓度進(jìn)行控制。
實(shí)踐表明，磚的損耗速度與熱窯橢圓率有一定的相關(guān)關(guān)系，通過它們的關(guān)系得到近似公式得出：熱窯橢圓率的允許值為1年運(yùn)轉(zhuǎn)要控制在0.42%以下，半年運(yùn)轉(zhuǎn)要控制在0.78%以下。但是在燒成區(qū)域，由于橢圓度的增大會造成結(jié)皮不穩(wěn)定從而引起熔化損傷等異常損耗，因此要進(jìn)行更加嚴(yán)密的橢圓率管理。
橢圓率管理不僅對穩(wěn)定大窯操作、延長磚的使用壽命有重要意義，而且通過定期測定熱窯橢圓度也可以準(zhǔn)確掌握機(jī)械狀況，制定出更加準(zhǔn)確的大窯維修計(jì)劃。
③管理要點(diǎn)
通常的運(yùn)轉(zhuǎn)管理中，如果在熱態(tài)窯情況下測出的橢圓率(實(shí)測值)等于或超過0.6%，并且輪帶滑移量等于或超過30~50mm，必須考慮調(diào)整墊板高度。實(shí)際工作中必須考慮以下幾點(diǎn)：一是抑制卡緊現(xiàn)象發(fā)生。要掌握通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輪帶滑移量并對從滑移量中計(jì)算出來的橢圓率變化進(jìn)行管理。同時(shí)要確認(rèn)這個(gè)數(shù)值和筒體橢圓率測定儀的實(shí)測值呈何種關(guān)系。如果有條件，筒體測定儀的實(shí)測值可以兩個(gè)月測定一次，但最少要大修前測定一次，用以制定維修計(jì)劃。點(diǎn)火時(shí)要監(jiān)視輪帶和筒體的溫度及輪帶滑移量，要將筒體進(jìn)行冷卻以消滅溫度差、抑制卡緊現(xiàn)象發(fā)生。在運(yùn)轉(zhuǎn)方面可采取改變升溫速度等措施。二是使橢圓率靠近理想范圍即0.4%~0.6%。可采用加強(qiáng)筋或加大筒體板厚以增強(qiáng)窯的剛性并及時(shí)進(jìn)行橢圓率的測定。