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1、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A1203为3040%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， 髙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、防止髙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、
2、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3（%）WD （m） /10;轮带的最大滑移量AUWD （mm） /200, 一般要求为 1015mm。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
3、。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、砖型选择1966年德国水泥
4、厂协会（VDZ）推荐了用于水泥窑的砖型：1、ISO型（n/3型或VDZ-A型）：粘土砖和髙铝砖；2、VDZ-B 型（简称 B 型）：碱性砖。最通用的厚度（髙度）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4.7X75m耐火砖配比为B322：B622=80：117, 二线窑4.0X60m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直径窑上髙度为220mm的B型砖；B620：表示使用于6m直
5、径窑上髙度为200mm的B型砖。砖型演变的结果：热膨胀性较小的粘土砖和髙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。、砖外形质量控制1、尺寸公差：厚度公差土2%,最大土 2mm;楔形面大头和小头宽度公差 土 2 mm ；大小头差值的公差土 1 mm ；长度公差土 1%，最大土 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
6、。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：棱与中央面之间的髙度差值小于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、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
7、，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。、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
8、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：髙30-50mm，宽50-80mm，须配用异型砖，如图1；2、平坦型：髙50mm，宽180mm，须配用异型砖，如图2；3、平行布置的两道等髙型：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 50X50mm，间距80mm；干法二线窑口挡砖圈采用的是“平坦型”髙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
9、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、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：
10、见图4。2、窑慢转：升温停窑窑尾温度 代）旋转量 （圈）旋转间隔（分）停窑时间旋转量 （圈）旋转间隔（分）01000不慢转00:151/451002501/4600:15 0:451/4102504501/4300:45 1:451/4204505501/4151:45 3:151/4305507501/4103:15 6:151/460750以上1连续慢转6:15 12:151/412012:1521:151/418021:1536:151/430036:1560:151/4480停窑而不更换碱性砖时，降温必须缓慢适度。初停窑时，绝不能靠排风机 来强制冷却，这时，冲水冷却窑衬的方法更必须禁用
11、（若下大雨或大雪时，窑 慢转的间隔旋转时间减半）。若窑皮厚度正常，又不露砖，应先自然冷却8h, 等窑皮表面变黑后，方可加快冷却速度，如开窑门等。怎样在不损坏窑衬和窑体的前提下，加快烘窑速度，以求增产熟料，是 水泥工作人员普遍感兴趣的问题。如日本普遍采用68h的快速烘窑制度。总 结国外的经验，应采取以下措施：1、控制窑体。特别是使第二道轮带处窑体不变形。回转窑快速烘烤中， 窑体升温较快，而轮带由于散热面积大升温要慢得多，若两者间的温差达到 601，窑体和轮带间的间隙会降至零而产生“缩颈”现象，不但损坏耐火砖， 所造成的窑体变形即使冷却下来也不能完全复原。所以，此时就必须采用风机 强制冷却第二道轮
12、带两侧的窑体。该区域的砖衬以湿砌为宜。2、控制废气温度。快速烘窑中，燃耗甚至高达 3 倍，窑气流速度快， 温度高，必须将其废气温度降至正常。所以，开窑时，要开启增湿塔系统。3、 选用适当的耐火砖。碱性砖在实际使用中，必须保持应有的结构韧 性，显气孔率不能太小，厚度以下表为宜：窑径（m）5.2砖最大厚度（mm）180200225250对于检修更换的镁铬砖，不宜采用 68h 的快速升温。另外，对水硬性浇 注料，低温阶段要逐步排除附着水和化学结合水，高温阶段要避免物料被烧结， 必须按物料的本质、用量以及衬里厚度来决定升温制度，通常为15301/也 常温下，24h的凝结期不能振动和加热。窑口浇注料在施
13、工中，通常环向以1m 间隔规则的设置膨胀缝（高度为砼厚度的 2/3，厚度为 10mm）。、挂窑皮和保护窑皮耐火砖上第一层优质窑皮的形成条件是：熟料颗粒细小均匀，在同一温度 下，熟料中熔体的含量、粘度和表面力适当，且耐火砖热面层中也形成少量熔 体，于是，料层底部的熟料颗粒便和砖面牢固的相粘。这样，层层熟料不断地 粘附，窑皮渐厚，直至窑皮加耐火砖组成的总厚度过于庞大，使窑皮表面温度 过高，造成该处熟料中熔体含量过多且粘度太稀，熟料粒度也增大过多，不再 继续相粘形成更厚的窑皮为止。入窑生料成份和数量的波动、火焰温度和位置的变化都使熟料及窑皮表面层中 熔体含量、粘度和表面力、熟料粒度发生变化，窑皮不断消长。为求开窑时挂好窑皮，正常生产中维护好窑皮，必要时还要补挂好窑皮，应做 到：1、 窑衬砌筑的前后，均要从严清除窑旧砖和杂物以及残留于砖面上的 火泥等，避免在火砖表面挂上质量低的第一层窑皮。2、 从严配合好烘窑中砖衬和窑料的升温情况，确保进入烧成带的第一 批窑料和该处火砖同时处于良好的挂窑皮状态。可采取“留火待料”的办法。3、开窑前和正常运转中，都要严格检查、控制窑用燃烧器系统，燃烧 器结构、位置和火焰形状应保持在正常状态下运行。为了满足大型窑的种种要求，必须配套使用一系列的碱性砖、高铝 砖、耐碱砖、耐火浇注料和隔热材料，构成现代化的耐火衬里。物料运动方向图 1图 2图 3
