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2021-12-24 次阅读 行业资讯

机械应力对耐火砖使用寿命的影响

机械应力对耐火砖使用寿命的影响

机械应力是物体由于外部变形而在物体各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外部因素,并试图将物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。当窑内耐火砖的机械应力超过自身强度时,砖在应力作用下会局部或全部损坏。

机械应力的主要原因有两个:

1、椭圆形变形。由于回转窑内衬砖、窑材料和气缸本身的重量等综合因素,在重力和热负荷的作用下,气缸的圆形截面变为椭圆形。当窑运行时,椭圆对耐火砖产生机械应力,椭圆度越大,机械应力越大。椭圆度变化产生的剪切应力作用于每个环砖的切割方向,导致砖环剥落。一剥皮厚度均匀、坚硬。

2、回转窑的轴偏移。回转窑由轮带、托轮、托辊支撑,其轴应为窑段圆中心点的连接,但在窑缸安装和部分缸切割更换后,或窑体运行一段时间后,窑热系统不稳定,在热负荷和负荷的作用下,窑轴会产生偏移。之后,经过长时间的运行,轮带和辊磨损、辊外部和内部偏差,各支点的负荷条件会发生变化,特别是当支点负荷过大时,容易造成辊轴瓦烧损、辊带和辊表面异常剥离或裂纹,进一步加剧窑轴偏移;耐火砖挤压变形损坏或脱落。耐火砖损坏后,形状深度不同。
机械应力对耐火砖使用寿命的影响

热应力对耐火砖使用寿命的影响

热应力是指当温度变化时,由于外部约束和内部部件之间的相互约束,物体不能完全自由膨胀和收缩而产生的应力。高温热膨胀容易使耐火砖产生轴向膨胀和挤压应力,这是窑内耐火砖剥落和损坏的重要原因之一。以镁铬或尖晶石砖为例。1400℃时的膨胀率可按1.6%计算。长198mm的耐火砖膨胀率可达3.17mm。如果如此大的膨胀不能正确地留下环缝,过大或过小都会使耐火砖抽签、脱落、剥落,严重缩短耐火砖的使用寿命。

对耐火材料使用寿命的影响

生产操作对耐火砖使用寿命的影响机制复杂,因素较多,主要从以下两个方面进行分析

1、煅烧温度过高造成的砖损伤。新型干法预分解窑内火焰温度可达1700℃以上。此外,其过渡带、烧成带、冷却带、窑头罩、冷却器喉部、高温区、喷嘴外部的工作温度也远高于传统窑相应部位。即使采用X耐火材料,大型回转窑的过渡带,烧成带和冷却带的窑衬寿命一般为0.5~1年,短的甚至只有3~5个月;窑口和喷嘴衬里的使用寿命一般只有0.5~1年甚至更短;窑头罩和冷却器喉部窑衬里的使用寿命约为2年。在试生产阶段,回转窑的运行率一般只有70%~75%甚至更低,很少能达到85%~90%。如果加入预热器,分解炉运行不良,入窑材料分解不稳定,会经常改变窑内各工艺带的位置,必然导致窑内运行不稳定,窑衬损坏更快。比如煅烧温度过高,会对窑内熔坑造成损坏,见图5中圈出的部分。

2、窑速快造成的砖损伤。新型干法预分解窑的速度通常在3~3.7r/min以上,甚至在4r/min以上,回转窑筒的线速超过1m/s。在高速、大直径、高温的新型干法窑中,窑衬的热应力、机械应力和化学侵蚀的综合破坏效应远大于传统窑。这就要求新型干法窑在冷热条件下具有足够的强度和稳定性。

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