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疑難解答

水泥窯燒成帶用耐火磚的“掛窯皮性能”

編輯:耐火磚廠家   分類:疑難解答  發(fā)布:2017-02-17   瀏覽:

  水泥窯燒成帶(包括兩側(cè)的過渡帶)的耐火磚面上粘掛的窯皮,對(duì)耐火磚的保護(hù)作用非常重要。當(dāng)耐火磚面上粘掛上厚度適當(dāng)?shù)母G皮時(shí),磚面溫度由于窯皮的隔熱作用大大降低,磚內(nèi)的溫度梯度減緩,熱應(yīng)力減小,并且水泥熟料對(duì)耐火磚的化學(xué)侵蝕速度也會(huì)由于磚面溫度的降低而大大減低。因此粘掛窯皮的性能對(duì)用于水泥窯燒成帶的耐火材料是重要的作業(yè)性能。

 

水泥窯燒成帶用耐火磚的“掛窯皮性能”

 

  水泥窯在正常煅燒水泥的溫度下,水泥熟料中有一定量的以C3AC4AF為主的熔融液相,在水泥窯轉(zhuǎn)動(dòng)中這些含有一定熔體的松散的窯料在滾動(dòng)中逐步密實(shí)起來,原來包含在松散窯料中的熔體便被擠到聚集體的表面,再潤濕并粘附新的窯料,逐漸形成熟料顆粒。與此同時(shí)含有熔體的窯料也開始在襯磚上粘掛,熟料顆粒表面的熔體在與襯磚的接觸中也會(huì)粘附在磚面上并滲入到耐火磚的表層氣孔中,在熔體的作用下粘附在磚面上的熟料逐漸失去滾動(dòng)能力,粘附逐漸牢固,并且又粘附上新的窯料形成窯皮。窯皮形成后,窯皮的表面粘附的熟料逐漸增厚,即窯皮增長,窯皮達(dá)到一定厚度時(shí),窯皮與襯磚組成的總襯里的隔熱功能導(dǎo)致窯皮表面溫度提高了很多,當(dāng)此溫度下熟料的熔體含量增多并且粘度減小至一定值時(shí),形成了一種所謂的燒溜現(xiàn)象,窯皮的增長得到終止。當(dāng)工藝發(fā)生變動(dòng)時(shí)如窯料變少、成分變得易燒、燃料過多等造成窯溫變高,就會(huì)燒掉一部分甚至原有窯皮而當(dāng)工藝變動(dòng)使得窯內(nèi)溫度適當(dāng)降低時(shí)窯皮又會(huì)補(bǔ)掛。因此窯皮特別是表層窯皮實(shí)際上是經(jīng)常處于消長的狀態(tài),也即動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)。窯皮形成、發(fā)展、增長、脫落、再次粘掛的動(dòng)態(tài)。

 

  耐火磚面上形成較為穩(wěn)定的窯皮后,磚面溫度大大降低(1000℃以下),所承受的熱、機(jī)械及化學(xué)的綜合破壞強(qiáng)度大為減輕,因此穩(wěn)定窯皮的形成對(duì)保護(hù)燒成帶耐火磚至關(guān)重要。反之當(dāng)窯皮不穩(wěn)定時(shí),一旦窯皮脫落總要連帶掉一層與窯皮緊密粘附的襯磚,造成襯磚的嚴(yán)重剝落受損,并且當(dāng)窯皮脫落至磚面(或連帶至磚的斷面)時(shí),磚面直接裸露于火焰中,溫度從700~800℃驟然升至1400℃以上,磚的內(nèi)部在瞬間產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力,是造成襯磚進(jìn)一步分層剝落的主導(dǎo)原因。

 

  穩(wěn)定窯皮的形成主要取決于窯溫和窯料中熔體的含量及粘度,但耐火磚的成分,組織結(jié)構(gòu)及磚內(nèi)的溫度梯度也有很大的影響。

 

  耐火磚的化學(xué)成分

 

  窯皮形成的先決條件是窯料中要產(chǎn)生一定數(shù)量和粘度適當(dāng)?shù)囊合?,含有熔體的窯料往耐火磚面上粘附時(shí)兩者要發(fā)生相互反應(yīng),在反應(yīng)過程中耐火磚的成分有部分進(jìn)入到熔體中,而熔體也會(huì)有一部分侵入到磚的反應(yīng)層中,這種化學(xué)反應(yīng)都在不同程度上改變了熔體和襯磚反應(yīng)層的成分。水泥窯料中的熔體主要是C3A-C4AF,且熔有一定量的游離CaOC2S。熟料中的AI2O3+Fe2O3含量越高,熟料中的熔體含量越多。在粘掛窯皮的過程中熔體含量過多和過少都不利,以24~26%為宜,大型窯應(yīng)適當(dāng)?shù)托┮?/span>22~23%為宜。當(dāng)熔體熔入部分耐火磚的成分后改變了原有的A+F的含量比例,若進(jìn)入的成分造成熔體量顯著變化就會(huì)影響粘掛窯皮的難易。與此同時(shí)熔體成分的變化還會(huì)影響熔體的粘度,因此也會(huì)影響窯皮的粘掛。

 

  方鎂石-尖晶石磚中通常含有8%以上的AI2O3,在與水泥窯料反應(yīng)時(shí),磚中的AI2O3首先被侵蝕而進(jìn)入熔體,造成窯料中熔體量增多且粘度下降的結(jié)果,這也是方鎂石-尖晶石磚在水泥窯燒成帶使用效果不佳的原因。

 

  鋁硅質(zhì)耐火材料用于燒成帶時(shí),在高溫下反應(yīng)層生成的產(chǎn)物與耐火磚含有AI2O3的量有關(guān)。當(dāng)耐火磚含AI2O360-40%時(shí)(即三等高鋁磚一粘土磚),反應(yīng)層生成CAS2(鈣長石),此時(shí)熔體的粘度小不利于窯皮的形成和粘掛,而當(dāng)磚中AI2O3含量為60%以上時(shí),反應(yīng)層生成C2AS,熔體粘度大且隨溫度的變化粘度減小的速率小大,利于窯皮的粘掛。

 

  高鋁質(zhì)耐火磚用于燒成帶雖然能夠粘掛窯皮,但是只在1450℃以下,若由于工藝波動(dòng)等原因原來的窯皮脫落,磚面直接暴露于火焰之下窯溫過高時(shí),高鋁磚會(huì)迅速被侵蝕甚至熔融,因此高鋁質(zhì)耐火磚用于燒成帶受其高溫與水泥窯料反應(yīng)迅速侵蝕的制約,不能很快的補(bǔ)掛窯皮,不是理想的窯襯材料。

 

  耐火磚的組織結(jié)構(gòu)

 

  窯皮形成的過程是當(dāng)窯溫達(dá)到一定值時(shí),窯料產(chǎn)生熔體,并與耐火磚面發(fā)生反應(yīng),通過磚的氣孔向磚內(nèi)滲透,滲入物進(jìn)入磚內(nèi)在低于1200℃的部位固化,產(chǎn)生機(jī)械錨固作用,此階段為窯皮初始形成的粘掛固著階段。在此基礎(chǔ)上層窯皮再與熟料顆粒粘結(jié),窯皮逐漸增厚。窯皮增厚至一定值時(shí)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡終止增厚,當(dāng)窯的運(yùn)行工藝發(fā)生變化,特別是停窯時(shí),窯皮的重力大于窯皮在磚上的錨固力時(shí)窯皮就會(huì)脫落,造成對(duì)襯磚的損壞。所以窯皮在襯磚上的錨固力對(duì)窯皮的穩(wěn)定性有著重要的意義。為了使窯皮與襯磚結(jié)合的牢固,除耐火磚的化學(xué)成分之外,磚的組織結(jié)構(gòu)也很重要,應(yīng)該有一定量的分布均勻的氣孔,以利于窯料熔體的滲入形成機(jī)械錨固

 

  水泥料的成分

 

  窯料中的熔體量和粘度是影響窯皮形成和消長的主要因素,而熔體又是以C3A-C4AF為主體的液相,所以窯料中的化學(xué)成分對(duì)窯皮的穩(wěn)走具有重要影響。水泥熟料中AI2O3+Fe2O3含量愈高即硅酸率愈低、溫度愈高熔體量愈多。AI2O3Fe2O3對(duì)熔體形成量和對(duì)熔體粘度的影響不同,不同AI2O3Fe2O3相對(duì)含量(即鋁氧率)的水泥熟料熔體與溫度的關(guān)系。當(dāng)A/F=1.38時(shí)1280℃就出現(xiàn)液相,并在較低的溫度下(1300)就可形成較多的熔體,且在較寬的溫度范圍內(nèi)(至1450℃)熔體量變化不大,比較有利于窯皮的粘掛,但是此種熟料中由于含AI2O3量較少形成的C3A量不足水泥的早期強(qiáng)度偏低。而當(dāng)A/F值偏大和偏小時(shí)都會(huì)提高液相的初生溫度和熔體量對(duì)溫度的敏感性增大。因此水泥窯料的成分應(yīng)綜合考慮水泥的性能和粘掛窯皮的難易來確定。

 

  根據(jù)以上分析可知燒成帶用耐火材料的粘掛窯皮性能是一個(gè)多種因素的綜合反映,即除了耐火磚的性質(zhì)外,還與水泥熟料成分、水泥窯的操作、工藝參數(shù)的穩(wěn)定等諸多因素有關(guān)。但作為水泥窯關(guān)鍵部位的耐火材料其使用效果和窯皮的穩(wěn)定性密切相關(guān),應(yīng)給予足夠的重視。

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