窑口护板的失效分析与提高其使用寿命的对策

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1、窑口护板的失效分析与提高其使用寿命的对策　江旭昌　　天津水泥工业设计研究院(300400)　摘要　论述了窑口护板、窑口筒体和窑口耐火衬料三者互相影响的关系，重点论述了耐火浇注材料的使用，提出了提高窑口护板使用寿命的对策。关键词　窑口护板、窑口筒体、窑口耐火衬料、耐火浇注料、失效分析Abstract　Reviewingtherelationshipofmutuallyinfluenceamongtheguardplate，kilnshellandrefractoryofthekilnoutlet，discussingcentreontheutilizat

2、ionofrefractory，putforwardthestrategyofraisingthelifetimeofkilnoutletguardplate.KeyWords　kilnoutletguardplate，kilnoutletshell，kilnoutletrefractory，invalidanalysis.　　　　窑口护板保护窑口筒体不烧损、不磨蚀、不变形。窑口护板的失效会造成窑口筒体的损坏，还会影响窑口火砖或耐火浇注料的使用寿命。这三者的关系是紧密相连的，而窑口护板则是核心。　　为提高窑口护板的使用寿命，更换方便，缩短维修周期，本文

3、对窑口护板失效原因进行分析，对其结构优化、正确安装和耐火材料的使用进行探讨。1　窑口护板的失效分析　　窑口护板失效的原因有多方面，但最主要的影响因素是温度，温度高，带来一系列需要研究的课题。如材料的正确选用、结构的合理设计，火砖或耐火浇注料的性能、形状和施工方法的恰当确定等。1.1　窑口护板的失效形式　　窑口护板、窑口筒体和耐火材料的关系，国内的设计一般如图1所示。窑口护板是耐火浇注料和窑口筒体的中间件，它悬置在温度很高的窑头罩内，裸露面直接受高温作用，其温度分布梯度曲线如图2所示〔1〕。窑口护板沿窑口分成多块扇形，由于温度高，热膨胀量大，相邻块之间必

4、须留有较大间隙。夹有熟料粉尘或颗粒的二次风穿过这些缝隙流入窑内，使窑口护板冲刷磨损。因此，窑口护板的主要失效形式为烧损、磨蚀和裂断。图1　国内一般的窑口结构图2　带有气冷装置铬镍耐热钢窑口护扳的温度梯度分布曲线1.窑口护板的辐射温度；2.窑口筒体衬料；3.窑口筒体；4.风冷窑口的冷却风温　　窑口护板烧损后，表面粗糙发渣，并会出现许多裂纹，严重时掉块，即习称为剥落，造成失效。　　因温度高，材料的强度显著降低，极易氧化，再加上高温气体中的碱腐蚀作用，使窑口磨蚀失效。尤其是篦冷机堆雪人触及护板时更为严重。温度高时，热膨胀量大，若设计和安装不当，互相挤压，产生

5、变形，严重时便断裂失效。　　上述几种原因综合作用，会使窑口筒体变成喇叭形，窑口护板产生裂胀，掉落。1.2　窑口护板的失效分析1.2.1　窑口护板材料的影响　　传统窑型多用铸铁和耐热铸铁制造窑口护板，耐热性不好。耐热铸铁也仅能耐750℃高温，寿命很低。耐热性能较好的材料，一般为高铬W.№4710～4776和高镍铬W.№4823～4848，其主要化学成分和主要性能列在表1中〔2〕。表1　制造窑口护板耐热铸钢材料的主要化学成分和机械性能注：1.本表所列均为德国标准，材料牌号为笔者所加；2.材料牌号前的数字为含碳量的百分数。1.2.2　熟料碱硫含量对窑口护板的

6、影响　　正常氧化时，合金中的铬与氧发生反应生成氧化铬保护层于金属表面。但是在高温下氧化钾和氧化钠变成液态，合金与氧作用就会生成铬酸钾和铬酸钠，它们的熔点很低，分别为948℃和792℃，在工作温度1000℃～1100℃时就会出现一种液相反应生成物，很快被磨蚀掉。窑口护板的使用寿命与熟料中碱含量的关系见图3。图3　熟料中碱含量与窑口护板使用寿命的关系　　燃料中的硫含量对窑口护板也有很大的影响。窑内气体中含有硫就会生成硫化物，它对形成良好的氧化层是十分有害的，而且会侵入到铸造材料的晶界之内。抗硫性与含镍量无关，但却与窑内气体增碳有关，因为碳中含有硫磺。　　硫

7、化物在高温下剧烈氧化，形成硫化物浮渣，对窑口护板的破坏性极大。因此，用高硫煤对窑口护板的使用寿命也有严重影响。1.2.3　结构的影响　　窑口护板有整体式和分体式两种。分体式安装拆卸都比较麻烦，检修维护困难，近代国内外均采用整体式的结构。我国引进的大型回转窑上，其窑口护板也都是整体结构。2　提高窑口护板使用寿命的对策2.1　选用恰当的材料　　有分析表明，窑口护板采用高铬耐热钢比采用高铬高镍耐热钢制造更为有利。因为它的热膨胀量小，在700～900℃之间没有折线变化，表明其内部结构变化小，高温屈服点下降不多。图4中11a和11b是同一台窑，窑口护板分别采用4

8、0Cr27Ni5耐热铸钢和40Cr20Ni14耐热铸钢的情况，含镍高的比含镍量少的使用寿命反而