回转窑耐火材料的使用和配置

回转窑耐火材料的使用和配置

一、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）。

二、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、能够改善挂窑皮性能。

三、碱性砖损坏原因

通过水泥窑的运行实践得出得共识是：机械应力、热应力和化学侵蚀是三种最基本的损坏因素，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。

所以，为求回转窑衬砖难于损坏的重要因素是：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。四、砖型选择和砖的外形质量控制

㈠、砖型选择

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可以稍大，通常取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，通常取B型砖，其楔形面平均宽度为71.5mm。

㈡、砖外形质量控制

1、尺寸公差：厚度公差±2%，最大±2mm；楔形面大头和小头宽度公差±2mm；大小头差值的公差±1mm；长度公差±1%，最大±1.5mm。

2、边损：允许热面或冷面有两条边的损坏达20mm长和3mm深（分别在砖的两侧），但不准超过。

3、角损：热面只许有一处角损，角损处三条棱的角损之和不超过30mm；冷面允许有两处角损。

4、凹坑、熔迹和鼓包：允许凹坑和熔迹的最大直径为10mm，最大深度10mm；鼓包最大5mm。

5、裂缝：不允许有平行于磨损面的裂纹；不长于20mm，不宽于0.2mm 的其它裂纹是允许的。

6、耐火砖受压面的平整度：棱与中央面之间的高度差值小于5mm。

7、一批耐火砖中有各种缺损毛病的砖不超过总数的4%。

五、耐火砖的砌筑

㈠、膨胀缝的留设

膨胀缝的留设是为了减小因砖的热膨胀和窑胴体椭圆度造成的应力。

1、碱性砖的横缝：国外为1mm的火泥（火泥最大粒径为0.2mm），国为2-3mm （国产砖外形质量的规整度稍差）。本厂干法一线进口砖采用干砌（洁净法砌筑，砖面直接接触，理论上胀缝为零），国产砖都采用湿砌，含干法二线窑耐火砖。

国外的实践证明：采用火泥砌筑的砖衬使用寿命长。因为火泥的流动和压缩性能都好，既使砖衬中个别单砖位置有些倾斜，火泥也能防止砌后砖衬中发生较大空洞，通过砖缝传布的力能分布在整个砖面上。因此，在机械应力过大（如窑轮带部位）的区域，应采用火泥砌筑。

2、碱性砖的竖缝（又称环缝）：镁铬砖为2mm，尖晶石砖为3mm，只能采用纸板充填，不能采用钢板，最好不用火泥。非碱性砖区的竖缝应为零。㈡、挡砖圈的结构

回转窑是斜度为3-4%的旋转钢筒，在其运转中，巨量的衬砖和上面附着的窑皮向前窑口形成巨大的推力，使耐热钢材质的窑口护铁难以承受。因此，在距窑口约0.8m的部位，设置挡砖圈，既求对窑衬上推，又加固窑筒体使之保持规整。

挡砖圈的形式：

1、凸缘型：高30-50mm，宽50-80mm，须配用异型砖，如图1；

2、平坦型：高50mm，宽180mm，须配用异型砖，如图2；

3、平行布置的两道等高型：即采用两道“凸缘型”挡砖圈，其间距80mm 左右，须配用异型砖，如图3。

本厂干法一线窑口挡砖圈采用的是“平行布置的两道等高型”，规格为50×50mm，间距80mm；干法二线窑口挡砖圈采用的是“平坦型”，高50mm，宽180mm。在挡砖圈上均配置180mm长的异型砖。

为了保护窑皮的稳定性，烧成带和过渡带不应设置挡砖圈。在窑低温部位设置挡砖圈时，其距相邻轮带中心距离不少于4m。本厂干法一线窑挡砖圈的位置分别为：0.71m、39.95m、47.95m、55.95m、65.95m、74.20m共六道；干法二线窑挡砖圈的位置分别为：0.68m、34.88m、44.88m、59.26m共四道。

六、耐火砖的使用

㈠、烘烤和冷却

窑砖衬砌筑后，必须进行妥善的烘烤。烘烤中，升温速度不能太快，以免产生过大的热应力而导致砖衬开裂、剥落，尤其大型回转窑。

升温平稳时，窑体温度相应渐增，向外渐胀，对砖衬的膨胀起道一定的补偿作用。在耐火砖的冷端（砖的大头），随砖型的不同，有一个厚50-70mm的低应力区，超过该区后，压应力徒增。

以本厂干法一线为例：

1、一般检修结束后，18h的升温曲线：见图4。

2、窑慢转：