? ? 近年來(lái),我國(guó)已有許多預(yù)熱器窯(SP窯)和預(yù)分解窯(PC窯)投入運(yùn)行。PC和SP窯,尤其是大型PC窯的燒成帶、過(guò)渡帶、冷卻帶、窯門(mén)罩,冷卻機(jī)喉區(qū)和燒嘴的溫度都比傳統(tǒng)窯的相應(yīng)區(qū)帶的溫度要高得多。由于較高的工作溫度,較快的窯速,生料成分的變化和嚴(yán)重的堿蝕以及復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),大型PC窯的工作條件非?？量?。
? ? 對(duì)PC和SP窯來(lái)說(shuō),復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和節(jié)能方面的要求也使得磚形和窯襯的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。
? ? 為了使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化,必須避免采用復(fù)雜的磚形。因此,應(yīng)當(dāng)使用一系列不定形耐火材料。為了適應(yīng)水泥工業(yè)的發(fā)展,中國(guó)建材院耐火所對(duì)水泥窯,特別是對(duì)大型PC和SP窯用耐火材料進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)工作,研制成功了一系列新型耐火材料,包括各種耐火磚和不定形耐火材料。它們已經(jīng)成功地應(yīng)用于各種類(lèi)型的水泥窯上,并取代了傳統(tǒng)的耐火材料。使用證明,在水泥窯的某些部位,特別是那些由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜或窯體變形而不適于采用耐火磚的部位,采用澆注料比采用磚更適宜。
? ? 例如,前窯口的襯料是大型PC窯最薄弱的位置之一。此外,襯料必須能承受熱震和高溫耐磨。如果窯口殼體沒(méi)有變形,可以采用適宜的耐火磚,相反,如果窯口殼體已經(jīng)變形就必須采用澆注料。由于大多數(shù)窯口殼體多少都有一些變形,因此在窯口部位澆注料要比磚應(yīng)用得更普遍。為了避免采用特殊形態(tài)的磚,具有較好的耐堿性能的澆注料已被普遍用于后窯口。剛玉質(zhì)澆注料則用于熱力強(qiáng)度比較大的部位如燒嘴及前窯口等。
? ? 澆注料也適于應(yīng)用在冷卻機(jī)、預(yù)熱器、分解爐、窯門(mén)罩和三次風(fēng)管中的某些部位。適宜的隔熱澆注料則可用于水泥窯的預(yù)熱器及其它要求隔熱的部位。
? ? 一、高鋁和剛玉澆注料
? ? 水泥窯用高鋁和剛玉質(zhì)澆注料包括低水泥和超低水泥澆注料、高強(qiáng)度剛玉質(zhì)澆注料等。澆注料中采用煅燒礬土和剮玉作為骨料。低水泥和超低水泥型高鋁質(zhì)澆注料可用于前、后窯口,鏈條帶、窯門(mén)罩和冷卻機(jī)側(cè)墻等部位。由于GIJSA、GIJSB和H75具有較好的耐堿性能,適合應(yīng)用于冷卻機(jī)熱端側(cè)墻、大型窯的后窯口等部位。低水泥剛玉質(zhì)澆注料則用作大型PC窯前窯口襯料及噴煤管保護(hù)層等。H85澆注料主要用作PC和SP窯前窯口襯料。
高強(qiáng)度剛玉澆注料(GJ180)是的一種特殊類(lèi)型澆注料。該澆注料中摻入活性Al2O3或CA6,形成二次CA和CA2以補(bǔ)償中溫下的收縮而避免中溫強(qiáng)度下降。實(shí)驗(yàn)表明,活性Al2O3或CA6的加入會(huì)改善其孔隙結(jié)構(gòu),減少燒后線收縮,有時(shí)甚至導(dǎo)致燒后線膨脹。這種澆注料用于大型PC窯前窯口也取得了很好效果。
? ? 二、隔熱澆注料
? ? 研究院開(kāi)發(fā)的水泥窯用隔熱澆注料包括普通型隔熱澆注料、高強(qiáng)型隔熱澆注料、普通和低水泥型耐堿隔熱澆注料。通常澆注料中采用高鋁水泥作為結(jié)合劑。普通型隔熱澆注料采用膨脹珍珠巖、膨脹蛙石和廢輕質(zhì)磚等作為骨料。高強(qiáng)型隔熱澆注料采用耐火粘土陶粒、粉煤灰陶粒、頁(yè)巖陶粒等作為骨料。耐堿隔熱澆注料則采用耐堿輕質(zhì)骨料。普通型隔熱澆注料及其預(yù)制砌塊可在冷卻機(jī)、預(yù)熱器、分解爐、窯門(mén)罩和三次風(fēng)管等部位的雙層結(jié)構(gòu)襯里中作隔熱襯;高強(qiáng)型隔熱澆注料及其預(yù)制砌塊可在傳統(tǒng)窯的預(yù)熱帶和分解帶作單層襯里。
? ? 普通型和低水泥型耐堿隔熱澆注料可應(yīng)用于中小型窯中的預(yù)熱器以及其他一些要求耐堿隔熱的部位。
? ? 三、不銹鋼纖綱增強(qiáng)耐火澆注料
? ? 加入不銹綱纖維可提高澆注料的抗拆強(qiáng)度,并大幅度改善澆注料的抗熱震性能、抗沖擊性能和耐磨性能。從70年代末期開(kāi)始,研究院就對(duì)鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料進(jìn)行了大量系統(tǒng)的研究工作,研制出了一系列鋼纖維增強(qiáng)耐少澆注料。由此可以推測(cè),經(jīng)1100℃燒后纖維一基體界面粘結(jié)強(qiáng)度將會(huì)下降,這可能是由于基體中水化物脫水以及因不銹鋼纖維與基體的熱膨脹系數(shù)不一致而導(dǎo)致形成微裂紋之故。例如,經(jīng)冷熱循環(huán)10次后,剛玉質(zhì)素澆注料抗折強(qiáng)度損失了40%~60%,而加入1%鋼纖維的剛玉質(zhì)鋼纖維增強(qiáng)澆注料的抗拆強(qiáng)度僅僅損失10%~30%。并且經(jīng)冷熱循環(huán)后的抗折強(qiáng)度也不再符合上述關(guān)系式。這也說(shuō)明經(jīng)冷熱循環(huán)后不能再將纖維一基體界面粘結(jié)強(qiáng)度值看成為常數(shù),它有可能對(duì)纖維尺寸、摻量和基體配合比很敏感,而且由于熱膨脹系數(shù)不一致,加入鋼纖維也可能會(huì)影響鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料中的基體的燒后抗折強(qiáng)度。加入不銹鈕纖維能使抗熱震性能大幅度提高的主要原因,可能是鋼纖維起了抑制裂紋的作用,阻止裂紋擴(kuò)展。還有可能是由于纖維和基體之間熱膨脹系數(shù)不一致而形成的微裂紋消散了因熱應(yīng)力而引起的較大裂紋擴(kuò)展的能量。加入不銹鋼纖維不能提高澆注料在較高溫度下的熱態(tài)抗折強(qiáng)度,這主要是因?yàn)椴讳P鋼纖維的強(qiáng)度隨溫度升高而急劇下降。當(dāng)溫度高于90℃時(shí),304號(hào)不銹鋼纖維在被撥出前就已被折斷。加入不銹鋼纖維可使熱膨脹增加,燒后線收縮減少,有時(shí)甚至出現(xiàn)燒后線膨脹。不銹鋼纖維增強(qiáng)耐火澆注料已經(jīng)成功地應(yīng)用于水泥回轉(zhuǎn)窯中的某些部位,特別是PC窯,SP窯和濕法窯的前窯口,以及濕法窯的多筒冷卻機(jī)彎頭和鏈條帶等。應(yīng)用結(jié)果表明,窯襯壽命大大增加。
現(xiàn)在,我國(guó)PC窯澆注料的用量已占耐火材料總用量的25%~35%。但是,在水泥窯用不定形耐火材料領(lǐng)域仍有一些問(wèn)題,例
如:
(l)澆注料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長(zhǎng),拖長(zhǎng)檢修時(shí)間;
(2)雖然低水泥澆注料具有較高的冷態(tài)強(qiáng)度,但其高溫下的熱態(tài)強(qiáng)度隨溫度升高而急劇下降;
(3)雙層襯里結(jié)構(gòu)施工麻煩,而且兩層之間形成薄弱層,為了滿足大型PC、SP窯單層襯里的要求,耐堿澆注料的強(qiáng)度有待
提高,而其導(dǎo)熱系數(shù)則有待進(jìn)一步降低;
(4)為了延長(zhǎng)窯襯的壽命,應(yīng)研究開(kāi)發(fā)水泥窯用修補(bǔ)料;
(5)為了簡(jiǎn)化施工和縮短檢修時(shí)間,有必要將石化等行業(yè)窯爐常用的噴射施工方法應(yīng)用于水泥窯施工中。
