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??? 摘要:
??? 大連小野田水泥有限公司是一條帶RSP型分解爐和五級雙系列旋風預熱器的新型干法生產線，原設計能力為日產熟料4000t，近年來隨著設備改善和管理水平的提高，熟料產量也逐步提高，達到了4500～4650t/d。但窯口冷卻帶、窯燃燒器（噴煤管）下部耐火材料使用壽命僅有4~6個月；日常運轉中，在窯的上過渡帶，約40~50m部位，還經常出現后結圈，嚴重的影響了窯運轉率及安定運轉。作者介紹了瑞法塔公司嶄新的施工理念和含SiC成分的硅鋁系列耐火磚、不定形澆注料的使用前后，使上述問題點的得以改善實例。
??? 關鍵詞
??? 游離式錨固件；R-2000耐火磚；PF-97-H澆注料；Flluid-Cast-98澆注料
??? 1、引言
??? 我公司回轉窯型號是Φ4.6m×72m，有三擋支撐裝置；使用的燃燒器是日本小野田設計的三通道Ⅱ型噴嘴。自1992年投產到2002年11月以來，窯口部和燃燒器不定形耐材，一直使用某日本公司的尖端高氧化鋁質澆注料；窯口部冷卻帶耐火磚，從鎂鉻磚、尖晶石磚、高鋁磚、無鉻磚等不同材質及型號的日本、歐洲知名廠商生產的磚，全部都曾試驗過，但使用的結果一直不是很理想。窯口部耐火磚、澆注料脫落；燃燒器下部因氣流的沖刷，致外流燒損等故障頻發。
??? 2002年11月，根據越南gisonn工廠和中國秦皇島淺野工廠的使用實際（淺野工廠是中國最先使用瑞法塔公司耐火材料的廠家），我公司也導入了瑞法塔公司耐火材料。通過這幾年的使用，已很好的掌握了這種耐火材料的特性及獨特的施工方法，極大地延長了窯的運轉周期。
??? 2、窯口部澆注料使用履歷、施工方式及實際狀況
??? 2.1、使用履歷
??? 窯口澆注料經歷五個階段的變更，見表1。
表1窯口澆注料使用履歷
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??? 前四個階段的澆注料材質是高氧化鋁質材料，使用壽命最多6個月。個別時候（因其他原因，窯故障頻繁時），3－4個月就可能出現磨損、剝落。
??? 2.2、高氧化鋁質澆注料施工方式及使用實際說明
??? 2.2.1、施工方式
??? 首先，錨固件的選用和排列。形狀：X型；材質：SUS310（日本標準，約等同于中國標準1Cr18Ni9Ti）；直徑：Φ19mm；排列：均勻交差排列，如圖1所示。
圖1：X型錨固件
??? 施工時，每兩塊窯口鐵同時施工，將事先做好的模板安裝就位，注入澆注料后，用振動棒振搗，分20次才能施工完畢，如圖2所示。
??? 2.2.2、實際狀況
??? （ 1 ） 耐熟料的沖刷性不足，磨損較快。當錨固件頭部露出后，受窯口高溫及堿性氣體等有害成分的侵蝕，導致澆注料內部組織疏松，出現裂紋，磨損、剝落加劇。
??? （2）擋磚圈上部澆注料磨損、剝落較快，和窯口第1環磚之間形成明顯的“V字”形，導致磚的磨損加劇。
表2：窯口耐火磚使用履歷
??? （3）當擋磚圈上部澆注料脫落后，熱量直接通過擋磚圈傳遞到周圍的窯體上，使窯體局部變形，更加縮短了耐火磚及澆注料的使用壽命。
??? 如圖3所示，使用5個月后的狀況圖。
圖3：使用5個月后狀況
??? 3、窯口耐火磚使用履歷、改善項目及使用實際說明
??? 3.1、使用履歷
??? 自92年投產以來，我們使用了許多國外不同種類和型號的品牌耐火磚，而且也從設備面（如擋磚圈等）、施工面等，進行了不斷地改善、變化，但在我們使用瑞法塔公司的產品之前，窯口耐火磚的使用壽命都沒有超過6個月。見表2。
??? 3.2、改善項目簡介
??? （1）窯口擋磚圈的變更：主要是位置、高度、寬度及焊接方式的變更。焊接方式的變更，是指一體式焊接，變更為分體式焊接。如圖5所示。
??? （2）窯口胴體的二重冷卻能力強化。如圖4所示。
圖4：胴體二重冷卻
圖5：擋磚圈分體式焊接方式
??? （3）鑲磚方式變更：主要是從平行方式，改為錯縫方式。
??? 3.3、實際狀況
??? 如圖6所示，我公司窯口磚在2002年前，一直出現這種破損、脫落現象。每次耐火磚脫落的同時，澆注料也磨損、剝落較大。磚和澆注料兩者，到底是哪個先出現異常？我們一直無法判斷。
圖6：窯口耐火磚狀況
??? 4、瑞法塔公司系列耐火材料特性及理化指標介紹
??? 4.1、R-2000耐火磚
??? （1）特性：
??? Special bricks for outlet zone and coolers of cementkilns. (適用于水泥窯窯口及篦冷機的特殊材質耐火磚)；
·超強的抗磨損性能；
·良好的抗熱震性能；
·優秀的抗化學侵蝕性；
·抗結皮性能；
·很高的機械強度；
·熱膨脹系數低。
??? （2）理化指標：見表3
??? 表3：R-2000耐火磚理化指標及比較表
??? 4.2、PF-97-H澆注料
??? （1）特性：
??? Ultra-low cement refractory castable, high resistence to the abrasion. (超低水泥耐火澆注料，具有很高的抗剝落性能)
??? ·可以使用在水泥窯系統任何條件苛刻的部位（燒成帶除外）
表4：PF-97-H澆注料理化指標
·很高的機械強度；
·超強的抗磨損性能；
·很好的耐堿、氯、硫等化學元素的侵蝕性能；
·很高的使用溫度；
·良好的抗結皮性能；
·良好的抗熱震性能；
·施工速度快。
??? （2）理化指標：見表4
??? 4.3、R-2000耐火磚用火泥
??? （1）特性：
??? Cement R-2000火泥：Wet refractory cement, air setting,super duty, fireclay. (濕耐火泥，氣硬性，)
??? （2）理化指標：見表5
表5：R-2000火泥理化指標
??? 4.4、Fluid-Cast-98自流料
??? （1）特性：
??? Free-flowing refractory castable(自流耐火澆注料)
·用于窯燃燒器的前端1m位置
??? （2）理化指標：見表6
表6：Fluid-Cast-98自流料理化指標
??? 5、瑞法塔公司耐火材料施工的嶄新理念
??? 5.1、“游離式”錨固件的使用
??? 瑞法塔公司的技術人員采用了一種“游離式”錨固件，即在實際運轉中，錨固件隨澆注料一起，跟隨窯胴體的膨脹收縮，做一定量的自由擺動。如圖7所示，這種游離式錨固件分為底座和錨固件兩部分,底座和窯胴體接觸面要滿焊；錨固件從底座的孔內插入后，在孔的兩側將錨固件點焊到底座上。焊接程度，只要保證在澆注料施工時，錨固件不倒就行。
??? 圖7：游離式錨固件
??? 這與傳統的錨固件使用方式，強調如何通過其焊接和直徑加大后的剛性強度增大，更牢固的固定在窯體和澆注料內，是兩種決然不同理念。
??? 而且，這種錨固件的底座，可以長時間使用，基本是不需要更換，每次只需要更換上部錨固件就行，既節省了作業時間，又降低了修理費。
??? 還有，由于不需要每次切割焊在窯體上的底座，也大大減少了對窯體的損傷。
??? 5.2、窯口第一道擋磚圈位置的變更
??? 按照傳統的施工方法，窯口第一環磚，應緊貼在第一道擋磚圈上進行鑲磚。但在實際運轉中，擋磚圈周圍受熱應力、機械應力的作用，會損壞與其接觸的第一環磚和其上部的澆注料。因此，瑞法塔公司的技術人員又提出了另外一種施工理念。
??? 如圖8所示，將窯口第一道擋磚圈作為窯體的周向加強筋來安裝，在距擋磚圈200-300mm位置，在窯體上畫出窯口第一環耐火磚的鑲磚基準線，延基準線焊一圈角鋼。把這一圈角鋼作為臨時擋磚圈來使用，鑲窯口第一環耐火磚。
??? 窯口部鑲磚完成3-5m后，將角鋼打掉，準備進行窯口澆注料的施工。這樣同一材質的澆注料和耐火磚充分接觸，減少了機械應力作用時的相互抵抗和運轉中熱應力不同時的相互抵抗，延長了澆注料及耐火磚的使用壽命，如圖9所示。
??? 圖8：擋磚圈安裝及角鋼的焊接 圖9：澆注料施工前，角鋼應打掉
??? 5.3、窯口澆注料（PF-97-H）的養生
??? （1）水分排出孔保證：PF-97-H澆注料施工時，不需要模板的覆蓋，可隨干隨磚窯。每澆注完一塊，應在最初的5～10分鐘內不斷重復用Φ6mm的鋼錐，以50mm×50mm的間距，均勻扎出一直貫通到底的孔，以保證水分的充分排出。如圖10所示。
圖10：水分排出孔
圖11：電熱扇烘烤
??? （2）澆注料的烘烤：為盡可能將內部水分排出，最好在澆注料施工結束后，用電熱扇烘烤，時間以24小時以上為宜。
??? ６、瑞法塔公司耐火材料在我公司的使用實例
??? 6.1、R-2000耐火磚和PF-97-H澆注料在窯口部的使用實例。
??? （1）耐熟料沖刷、耐熱震性極佳：
??? 如圖12、13所示，R2000耐火磚和PF-97-H澆注料使用18個月，磨損量僅為原厚度的1/2。
??? （2）耐窯口部機械應力的綜合性能，要優于堿性磚：
??? 根據我們公司2002年前，試用的各種堿性磚破損、脫落狀況看及對目前R-2000和PF-97-H兩種材料使用實際看，其耐機械應力的綜合性能較好(在此，不做詳細介紹)。
??? 6.2、R-2000耐火磚對上過渡帶（40～50m區域）后結圈的有效抑制
??? 我公司回轉窯的上過渡帶約4 0 ～ 5 0 m位置，經常會出現后結圈，導致窯出料波動，影響安定運轉。2004年11月，我們在窯49～50m區域試1m的R-2000磚。當時有兩個目的，一個是看看R-2000磚對后結圈的抑制效果；另一個是看一下熱傳導率是否是高于尖晶石磚。從實際使用看，R-2000確實能有效的抑制上過渡帶后結圈的生長；而且，從窯體溫度曲線看，基本同其前后的尖晶石磚沒有什么差別。根據這一實驗結果，2006年4月，在窯42～44m和50～52m區域，擴大了R-2000的適用范圍，使后結圈得以消除，保證了安定運轉。如圖13所示。
圖13：R-2000磚對上過渡帶后結圈的抑制
??? 2.3、PF-97-H和Fluid-Cast-98澆注料在窯燃燒器上的使用實例
??? 在日常運轉中，由于窯口部的熱震變化及窯內夾雜熟料粉塵的氣流對其的沖刷，經常導致燃燒器下腹部和端面損傷。如圖14、15所示。
圖14：燃燒器下腹部磨漏?圖15：燃燒器端面耐材剝落
??? 在2006年，我們通過對燃燒器耐材的改變及施工方法的變更，使窯燃燒器的使用壽命，從4-5個月，延長到6-8個月。主要措施如下：
??? 1）前端1m采用Fluid-Cast-98澆注料施工,兩側形狀加粗。如圖16所示。
??? 2）前端1m以后～燃燒器的耐材末端，下腹部全部采用PF-97-H澆注料施工。圖17，是使用6個月后的燃燒器，下腹部的耐材幾乎沒有損傷，而且表面形成一層結晶體（圖中紅圈中青色部位），抑制了熟料粉塵對其的沖刷，體現了其較好的耐磨性。
??? 7、R-2000耐火磚和PF-97-H澆注料傳熱溫度推算
??? 圖16:端面的Fluid-Cast-98澆注料（綠顏色）
??? 圖17：使用6個月的燃燒器下腹部
??? 瑞法塔公司這兩種高耐磨耐火材料，經過我們分析得知，大約含有35%左右的碳化硅成分。因此，在使用時我們很擔心其導熱系數過大，使窯體受熱腐蝕變形，但瑞法塔公司的技術人員卻不這樣認為，一直堅稱導熱系數不會超過標準的鎂鋁尖晶石磚。為謹慎起見，我們委托了日本某耐火材料生產公司，對上述兩種材料傳熱性進行了理論上的計算。
??? 圖18所示，是根據我公司窯況及PF-97-H澆注料的實際施工厚度，進行理論計算的結果。
??? 表7所示，是對R-2000耐火磚的傳熱性理論計算結果。
??? 圖18：PF-97-H澆注料的傳熱計算
??? 注：
??? ①尖晶石磚的硫堿侵蝕，不考慮。如考慮到硫堿等有害成分的侵蝕，窯體的實際溫度應比計算結果高。
??? ②R-2000磚，最高溫下表面析出一層結晶體，并有很薄的一層窯皮附著，硫堿等有害成分很難浸入，實際溫度可能要低于計算值。
??? 實際使用中，通過我們實測窯體溫度發現，窯口部因為有窯皮附著，實際溫度遠遠低于計算值，約180～280℃左右；在40～50m區域，窯體溫度約370～420℃之間，接近于計算值。
??? 4、結 語
??? （1）瑞法塔公司的獨特錨固件形式，應該值得推廣到許多不定形耐火材料的施工中。
??? （2）PF-97-H高耐磨性澆注料，在冷卻機的鼻部及窯口下側墻等磨損較重，且容易在投料初期發生爆裂的部位，值得推廣使用。
??? （3）雖然R-2000和PF-97-H耐火料含有一定量的碳化硅成分，但其熱傳導率并不是很高，基本上是接近或低于尖晶石耐火磚的熱傳導率。
??? （4）文中例舉的這幾個重點部位使用實例，也是幾個使用條件比較苛刻的部位。應該這些故障、現象等，在目前的4000～10000噸生產線上都會碰到，望能給大家帶來一定的借鑒。
??? 作者：時云山1，李靖2，魏繼山1
??? 來源：1.大連小野田水泥有限公司
??????????? 2.瑞法塔(REFRACTA)公司