天瑞集團(tuán)水泥有限公司總工程師賈華平出席2011中國(guó)水泥耐火材料高峰論壇并作報(bào)告

　　眾所周知，水泥窯是水泥廠生產(chǎn)的心臟，保護(hù)這個(gè)心臟得以安全運(yùn)行的是耐火材料，而水泥窯耐火材料的短板是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的耐火磚。

　　為了克服耐火材料在使用中的無(wú)序狀態(tài)，環(huán)保長(zhǎng)效的使用耐火材料，保護(hù)設(shè)備安全，原國(guó)家建筑材料工業(yè)局曾于1995年制定過(guò)《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》，時(shí)至今日對(duì)正確使用耐火材料仍然具有實(shí)用價(jià)值。

　　最近幾年，新建廠較多、新人員較多，手頭又缺乏基本的技術(shù)資料，在耐火材料的使用上給企業(yè)造成了一定的損失，故將該規(guī)程中關(guān)于使用的要點(diǎn)摘編如下，并將作者的一些看法和資料奉上，供有關(guān)技術(shù)人員和操作員參考。

　　一、《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》摘編

　　【作者提示：此規(guī)程由原國(guó)家建筑材料工業(yè)局于1995年開(kāi)天辟地的組織制定，到目前為止，仍然是國(guó)內(nèi)水泥窯用耐火材料的最高、最新、最具權(quán)威性、也是唯一的規(guī)程，其中包含了研究院所、制造廠家、使用單位的寶貴經(jīng)驗(yàn)，也隱含有他們的慘痛教訓(xùn)?，F(xiàn)在，原國(guó)家建筑材料工業(yè)局已經(jīng)取消，該規(guī)程也不再具有強(qiáng)制性，但建議水泥廠的有關(guān)人員最好嚴(yán)格執(zhí)行。如果硬想有所突破，靠自己在水泥廠另辟溪徑，請(qǐng)?zhí)崆白骱媒粚W(xué)費(fèi)甚至更大損失的準(zhǔn)備。】

　　1 窯襯堿性磚的熱膨脹系數(shù)最大，熱穩(wěn)定性差，又用于窯內(nèi)溫度最高部位，升溫和降溫的梯度最陡，溫差壓力最大，最容易開(kāi)裂剝落，壽命也最短。因此，升溫和降溫制度是使用的一大關(guān)鍵。
　　1.1 濕法砌全部窯襯，以30℃/h升溫為佳；
　　1.2 只檢修部分堿性磚，以50℃/h升溫為佳；
　　1.3 停窯不檢修磚，燒成帶能保持在300℃以上，可加快到125℃/h升溫；
　　1.4 在窯胴體橢圓度正常情況下，可適當(dāng)加快升溫速度：
　　20~300℃區(qū)段，可加快至240~300℃/h；
　　300~800℃關(guān)鍵段，以30℃/h為最佳，最快也不能超過(guò)50℃/h；
　　800~1450℃區(qū)段，可加快至60℃/h；
　　這是必須保證的烘烤升溫制度。

　　按此制度總結(jié)烘烤時(shí)間如下：

　　2 預(yù)熱器烘烤：
　　2.1 對(duì)水硬性澆注料，為了解決附著水和化學(xué)結(jié)合水，24小時(shí)內(nèi)不得烘烤；
　　2.2 對(duì)含澆注料層在內(nèi)的復(fù)合襯里，烘烤時(shí)間應(yīng)達(dá)到1星期；
　　2.3 對(duì)只使用澆注料的襯里，其具體升溫制度應(yīng)如下：

　　3 烘窯必須是連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。萬(wàn)一中斷：
　　3.1 在時(shí)間短、保溫好的情況下，可以從實(shí)際降到的溫度開(kāi)始，接續(xù)烘烤；
　　3.2 如中斷的時(shí)間較長(zhǎng)，則必須按冷窯制度降至常溫，重新開(kāi)始烘烤。

　　4  烘窯期間，應(yīng)按烘窯制度轉(zhuǎn)窯，力求燒成帶內(nèi)磚各處溫度均勻，保證窯胴體中心線規(guī)整，橢圓度正常。

　　5 停窯而不換磚時(shí)，必須慢冷以保證窯襯安全。應(yīng)在停窯后用輔助傳動(dòng)間隙轉(zhuǎn)窯，并停高溫風(fēng)機(jī)且關(guān)閉閥門，維持最小負(fù)壓（例如在排風(fēng)機(jī)處為30mmH₂O），經(jīng)24h后方可打開(kāi)窯門來(lái)加快冷卻。
　　對(duì)于傳統(tǒng)小窯，畜熱量小及密閉條件差，冷卻時(shí)間可以適當(dāng)縮短，停窯時(shí)立即關(guān)閉高溫風(fēng)機(jī)閥門，使高溫風(fēng)機(jī)保持空轉(zhuǎn)，等窯皮和窯料表面變黑，不見(jiàn)紅料，方可逐步開(kāi)大閥門用排風(fēng)機(jī)冷窯（抽風(fēng)快冷）。達(dá)到窯皮及窯料變黑，大致需要5~8h不等。

　　6 掛窯皮及保護(hù)窯皮：
　　在正常窯皮保護(hù)下，堿性磚表面溫度由無(wú)窯皮的1400℃左右降到600℃左右，磚內(nèi)溫度梯度顯著平緩，顯著地抑制了滲入變質(zhì)的破壞作用，有效延長(zhǎng)了堿性磚的壽命。
　　6.1 窯皮穩(wěn)定存在的基本條件：
　　a 入窯料（含窯灰、煤灰等）成分穩(wěn)定且適當(dāng)；
　　b 火焰位置與窯溫必須穩(wěn)定且合適；
　　c 窯體規(guī)整性好，橢圓率正常；
　　d 窯運(yùn)行穩(wěn)定，開(kāi)停次數(shù)極少。
　　6.2正常掛窯皮：
　　堅(jiān)持用與煅燒熟料一樣的正常溫度掛窯皮，嚴(yán)格控制掛窯皮期間的熟料質(zhì)量，升重正常，既不出黃料和生料，也不產(chǎn)生大量大塊和大量拳頭大小的料球，保持熟料顆粒細(xì)小均齊。采用鎂鉻磚時(shí)，分解窯的掛窯皮時(shí)間最多一天；采用白云石磚時(shí)可以更短。為求掛窯皮期間操作方便，必要時(shí)可適當(dāng)減少喂料量。
　　6.3保護(hù)好窯皮：
　　要經(jīng)常觀察控制、嚴(yán)密監(jiān)視胴體表面溫度，發(fā)現(xiàn)窯皮蝕薄、筒體溫度升高，要及時(shí)補(bǔ)掛，補(bǔ)掛時(shí)也可適當(dāng)減少喂料量，且不考核補(bǔ)掛的班產(chǎn)量。窯皮是回轉(zhuǎn)窯的命根子，保護(hù)窯皮就是在保護(hù)生命，補(bǔ)掛窯皮就是在搶救生命，留得青山在才能有柴燒。因此，窯操作員上班的第一要?jiǎng)?wù)就是保護(hù)窯皮！
　　6.4從設(shè)備上講，窯胴體表面溫度不應(yīng)超過(guò)370℃（瞬時(shí)不大于400℃）。
　　如掌握失當(dāng)，一旦超過(guò)了這一溫度，應(yīng)及早采取降溫措施，窯溫在正常煅燒范圍內(nèi)偏低控制，適當(dāng)減料，加緊補(bǔ)掛窯皮。[Page]

　　二、建立一些基本觀念

　　1 一般來(lái)講，在掛窯皮期間產(chǎn)量都比較低，但這不能理解為產(chǎn)量低有利于掛窯皮，而是低窯速有利于掛窯皮。減產(chǎn)的目的是為了降低窯速并保持合理的填充率，較低的窯速和適當(dāng)偏高的填充率才是掛窯皮的基本條件（取其極端，停窯能壓補(bǔ)就是這個(gè)道理。注意：停窯壓補(bǔ)在操作中是嚴(yán)禁行為）。
　　有些新建廠，在降低窯速和投料量的情況下長(zhǎng)時(shí)間掛不上窯皮，便進(jìn)一步的降低窯速和投料量，結(jié)果還是掛不上窯皮，這關(guān)鍵就是投料量的降低幅度大于了窯速的降低幅度，導(dǎo)致窯內(nèi)填充率過(guò)低所致，料在磚上呆的時(shí)間過(guò)短，又怎么能掛上窯皮呢？反過(guò)來(lái)適當(dāng)增加投料量后，窯皮便迅速的掛上了。

　　2 控制磚的升溫速度，主要是控制磚的熱面與冷面的膨脹差值，這與導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，另外還要考慮磚的熱面溫度與窯胴體的溫度差值，實(shí)際上是磚的膨脹量與窯胴體的膨脹量相適應(yīng)的問(wèn)題。所以，對(duì)不同的窯、不同的磚、不同的環(huán)境，其合理的升溫要求是不一樣的，這也就是各個(gè)廠家都有不同的升溫曲線的原因所在，不可千篇一律，把自己的經(jīng)驗(yàn)到處推廣。
　　否則，磚膨脹的快而窯胴體膨脹的慢，磚將受到窯筒體的擠壓，磚的膨脹力是非常大的，有可能超過(guò)磚的耐壓強(qiáng)度而損壞。因此，由于磚熱面的升溫膨脹在先，在磚熱面升到一定溫度后，要有一段恒溫時(shí)間，以便讓磚的熱面膨脹等一下磚的冷面膨脹和窯胴體的膨脹！
　　關(guān)于恒溫時(shí)間的控制，多數(shù)廠都是照抄其他廠家在多少溫度段恒溫多長(zhǎng)時(shí)間的規(guī)定，在明白上述道理后，很容易理解控制一定的時(shí)間是不合理的。應(yīng)以窯筒體高溫段的溫升速度為判斷標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)溫升速度快時(shí)就應(yīng)該繼續(xù)恒溫一段時(shí)間，而當(dāng)溫升速度已經(jīng)很慢時(shí)就可以停止恒溫了，沒(méi)必要再浪費(fèi)時(shí)間。

　　3 大窯內(nèi)火焰溫度可達(dá)1700℃以上，若無(wú)窯皮保護(hù)，耐火磚極易因磚內(nèi)溫差應(yīng)力太大而炸裂剝落。無(wú)窯皮時(shí)， 堿性磚的熱面層的熱膨脹率很大，造成窯襯內(nèi)溫差壓力可達(dá)30~70MPa，超過(guò)磚的強(qiáng)度，導(dǎo)致磚的開(kāi)裂后隨窯皮而剝落。
　　同時(shí)，耐火磚直接暴露在窯內(nèi)，磚的表層溫度有可能超過(guò)了他的耐火度，導(dǎo)致磚的表層強(qiáng)度大幅度下降，即使不剝落也將被磨掉。對(duì)料軟的廠家有燒流的危險(xiǎn)，這就是可怕的推磚。推磚是非常可怕的，200mm厚的磚，新型干法窯10多分鐘能把它推光，一定要避免這類事情的發(fā)生。
　　窯皮的導(dǎo)熱系數(shù)為1.163W/mk，而堿性磚的導(dǎo)熱系數(shù)為2.67~2.97W/mk，如能維持150~200mm左右的窯皮，則堿性磚的熱面溫度可維持在600~700℃，使熱面層的熱膨脹率由無(wú)窯皮的1.5%降到有窯皮的0.6~0.7%，這就是窯皮的作用。

　　4 窯體淋水，特別是窯筒體已經(jīng)燒高后的淋水，使窯胴體的膨脹對(duì)磚膨脹量的吸納作用大為減小，增加了對(duì)磚的擠壓力，為了延長(zhǎng)磚的使用壽命，盡量不要采用窯胴體淋水。實(shí)際上，窯體淋水雖然能很快的補(bǔ)掛窯皮，但這種窯皮并不結(jié)實(shí)，好掛也好掉。
　　窯體吹風(fēng)也是這個(gè)道理，只不過(guò)是比淋水危害小點(diǎn)罷了。實(shí)際上只要我們平時(shí)注意保護(hù)窯皮并及時(shí)補(bǔ)掛窯皮，這種窯皮比通過(guò)吹風(fēng)淋水強(qiáng)掛的窯皮要好得多。實(shí)際上，取消了吹風(fēng)淋水這個(gè)拐棍，增加了操作員平時(shí)注意補(bǔ)掛窯皮的責(zé)任，更能減少窯皮脫落造成的風(fēng)險(xiǎn)。所以，有的公司近幾年新建的分解窯，干脆不再設(shè)置窯筒體冷卻風(fēng)機(jī)。

　　5 窯升溫的幾個(gè)關(guān)鍵：
　　5.1 對(duì)于干砌的鎂鉻磚：
　　在300℃以下，由于其膨脹量不足以超過(guò)磚縫，升溫或降溫較快對(duì)磚也無(wú)大礙，因此在磚面溫度20~300℃區(qū)段，容許升溫速度達(dá)到240~300℃/h；
　　在800℃以上的普通鎂鉻磚，或1000~1200℃或更高溫度下的直接結(jié)合鎂鉻磚，因?yàn)榇u內(nèi)熔體的出現(xiàn)使磚內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了一定的軟化，形成了一定的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，因此升溫稍快也無(wú)大礙，在磚面溫度800℃普鎂磚（1000℃直鎂磚）~1450℃區(qū)段，升溫速度以60℃/h為好；
　　關(guān)鍵在中間階段，普鎂磚300~800℃、直鎂磚300~1000℃（視磚的成分而定，有的直鎂磚在300~1200℃），升溫速度需控制在30~50℃/h。
　　5.2 對(duì)于白云石磚，在烘烤中不如其它磚那樣敏感，稍快或稍慢的升溫制度對(duì)其無(wú)顯著惡果，因此烘烤白云石磚的新窯襯時(shí)，升溫速度便取決于其他部位的耐火材料。烘烤中即使胴體表面溫度瞬時(shí)超過(guò)400℃，但白云石磚很早就能掛上窯皮，會(huì)迅速降回到250℃以下。
　　5.3 對(duì)于燒成帶采用的鎂鐵磚，介于鎂鉻磚與白云石磚之間，具體參數(shù)各家可以穩(wěn)妥的原則，保守的逐步摸索。
　　因此，對(duì)窯皮不穩(wěn)的水泥生產(chǎn)廠，使用白云石磚較鎂鉻磚更好些，但要特別注意白云石磚的用前管理，尤其是防潮防水。應(yīng)該注意的是，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的白云石磚還不盡滿意。

　　6 關(guān)于磚的熱工監(jiān)控基準(zhǔn)有：
　　6.1 以磚的熱面溫度為控制基準(zhǔn)；
　　6.2 以距燒成帶中心10m處的筒掃溫度為控制基準(zhǔn)；
　　6.3 以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準(zhǔn)。
　　應(yīng)該說(shuō)三種方法均屬可行，但由于受現(xiàn)場(chǎng)條件所限，國(guó)內(nèi)廠家多以窯尾煙室廢氣溫度為控制基準(zhǔn)。由于窯尾煙室廢氣溫度受窯內(nèi)通風(fēng)、煤粉質(zhì)量、火咀調(diào)節(jié)導(dǎo)致的火焰長(zhǎng)短不同的影響，其和磚的熱面溫度的相關(guān)性較差，這一點(diǎn)應(yīng)該給以充分考慮。[Page]

　　三、國(guó)外某水泥廠的開(kāi)停窯制度

　　1 升溫投料：

　　對(duì)燒成帶沒(méi)有換磚的冷窯。
　　點(diǎn)火后2h，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1800；
　　點(diǎn)火后3h，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1800；
　　以后每隔0.5h，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1200；
　　點(diǎn)火21h后，每20min現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1200；
　　點(diǎn)火23h后，每15min現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1200；
　　點(diǎn)火27h后，每10min現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)1200；
　　點(diǎn)火第28~29h，連續(xù)轉(zhuǎn)窯1h；
　　之后根據(jù)系統(tǒng)情況開(kāi)始投料。
　　該廠窯為ф4.2×68m，設(shè)計(jì)能力為3200t/d。初始投料量設(shè)定為滿負(fù)荷的35%，與之對(duì)應(yīng)的投料量為70t/h。當(dāng)投料量加到80~100t/h時(shí)，分解爐點(diǎn)火投入運(yùn)行。

　　2 正常停窯：
　　2.1 每隔半小時(shí)減料30t/h，并相應(yīng)減少分解爐油量。當(dāng)喂料量減至100t/h時(shí)，分解爐止火；
　　2.2 分解爐止火后，30min~1h內(nèi)可停止喂料；
　　2.3 止料后，應(yīng)根據(jù)窯尾和燒成帶的溫度及時(shí)調(diào)節(jié)窯頭油量。以防止溫度過(guò)高而涮窯皮，也要防止溫度波動(dòng)過(guò)大導(dǎo)致垮窯皮；
　　2.4 止料后，熟料量逐漸減少，在此過(guò)程中要適當(dāng)調(diào)節(jié)冷卻機(jī)風(fēng)量、篦床速度，當(dāng)熟料不多時(shí)，一般先將第二段和第三段除最后1臺(tái)外的風(fēng)機(jī)停掉；
　　2.5 止料后，當(dāng)窯內(nèi)物料基本倒空，窯頭可止火，進(jìn)入冷窯階段。

　　3 冷窯制度：
　　3.1 窯頭止火后：
　　a 窯由主傳動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)窯改為輔助傳動(dòng)間隙翻窯；
　　b 同時(shí)關(guān)閉高溫風(fēng)機(jī)閥門（實(shí)際上仍有漏風(fēng)）、適當(dāng)打開(kāi)冷風(fēng)閥（其目的是保護(hù)高溫風(fēng)機(jī)）；
　　c 旁路系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行冷窯（旁路系統(tǒng)的風(fēng)量要小得多）。
　　3.2 當(dāng)窯溫度降至400℃以下時(shí)，可停高溫風(fēng)機(jī)和旁路風(fēng)機(jī)；
　　3.3 輔助傳動(dòng)間隙翻窯：
　　第1h每5min轉(zhuǎn)1/3；
　　第2h每10min轉(zhuǎn)1/3；
　　第3h每15min轉(zhuǎn)1/3；
　　第4h每20min轉(zhuǎn)1/3；
　　第5h每25min轉(zhuǎn)1/3；
　　第6~20h每30min轉(zhuǎn)1/3；
　　當(dāng)燒成帶筒體表面溫度＜100℃后，轉(zhuǎn)1/2停窯；
　　停窯4~5h后，再轉(zhuǎn)1/2徹底停窯。[Page]

　　四、有關(guān)窯襯的主要損壞機(jī)理

　　一般將預(yù)分解窯窯內(nèi)分為4個(gè)帶，即分解帶、過(guò)渡帶、燒成帶和冷卻帶。四帶中，燒成帶窯襯最為關(guān)鍵，目前國(guó)內(nèi)外在預(yù)分解窯燒成帶主要采用堿性磚。
　　熱、機(jī)械和化學(xué)3種因素構(gòu)成了窯襯內(nèi)的應(yīng)力并導(dǎo)致其破壞。隨窯型、操作及窯襯在窯內(nèi)位置的不同，上述因素的破壞作用亦不同。其中起決定性作用的是火焰、窯料和窯筒體的變形狀況，它們使窯襯承受各種不同的應(yīng)力。
　　對(duì)堿性磚，具體有8種破壞因素，即熟料熔體滲入、揮發(fā)性組分的凝聚、還原或還原－氧化反應(yīng)、過(guò)熱、熱震、熱疲勞、擠壓和磨刷。但這8種因素對(duì)窯內(nèi)不同帶磚襯的破壞作用各有不同，現(xiàn)就這8種因素?fù)p壞堿性磚的機(jī)理分別作一簡(jiǎn)述。

　　1 熟料熔體滲入：
　　熟料熔體主要源自窯料和燃料，滲入相主要是C₂S、C₄AF。其中滲入變質(zhì)層中的C₂S和C₄AF會(huì)強(qiáng)烈地溶蝕鎂鉻磚中的方鎂石和鉻礦石，析出次生的CMS和鎂薔薇輝石（C₃MS₂）等硅酸鹽礦物，有時(shí)甚至還會(huì)析出鉀霞石；而熔體則會(huì)充填磚襯內(nèi)氣孔，使該部分磚層致密化和脆化；加之熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力雙重作用，導(dǎo)致磚極易開(kāi)裂剝落。因C₂S、C₄AF在550℃以上即開(kāi)始形成，而預(yù)分解窯入窯物料溫度已達(dá)800℃～860℃，因此熟料熔體滲入貫穿于整個(gè)預(yù)分解窯內(nèi)，即熟料熔體對(duì)預(yù)分解窯各帶窯襯均有一定滲入侵蝕作用。

　　2 揮發(fā)性組分的凝聚：
　　預(yù)分解窯內(nèi)，堿性硫酸鹽和氯化物等組分揮發(fā)凝聚，反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致生料中這些組分的富集。由生產(chǎn)實(shí)踐，窯尾最熱級(jí)預(yù)熱器中生料的R2O、SO3和CI－含量往往分別比原生料增至5倍、3～5倍和80～100倍。當(dāng)熱物料進(jìn)入窯筒體后部1/3部位（800℃～1200℃區(qū)段后），物料中的揮發(fā)性組分將會(huì)在所有磚面及磚層內(nèi)凝聚沉積，使該處高度致密化，并侵蝕除方鎂石以外的相鄰組分，導(dǎo)致磚滲入層的熱震穩(wěn)定性顯著減弱，形成膨脹性的鉀霞石、白榴石，使磚堿裂損壞，并在熱－機(jī)械應(yīng)力綜合作用下開(kāi)裂剝落。因預(yù)分解窯從窯尾至燒成帶開(kāi)始整個(gè)無(wú)窯皮帶，越靠近高溫帶，窯襯受堿鹽侵蝕的深度越深，窯襯損壞就越嚴(yán)重，因此要特別注意對(duì)該部位窯襯的選型。

　　3 還原或還原－氧化反應(yīng)：
　　當(dāng)窯內(nèi)熱工制度不穩(wěn)時(shí)，易產(chǎn)生還原火焰或存在不完全燃燒，使鎂鉻磚內(nèi)的Fe³⁺還原或Fe²⁺，發(fā)生體積收縮，而且Fe2+在方鎂石晶體中遷移擴(kuò)散 能力比Fe³⁺強(qiáng)得多，這又進(jìn)一步加劇了體積收縮效應(yīng)，從而使磚內(nèi)產(chǎn)生孔洞、結(jié)構(gòu)弱化、強(qiáng)度下降。同時(shí)，窯氣中還原與氧化氣氛的交替變化使收縮與膨脹的體積效應(yīng)反復(fù)發(fā)生，磚便產(chǎn)生化學(xué)疲勞。這一過(guò)程主要發(fā)生在無(wú)窯皮保護(hù)的鎂鉻磚帶。

　　4 過(guò)熱：
　　當(dāng)窯熱負(fù)荷過(guò)高，使磚面長(zhǎng)時(shí)間失去窯皮的保護(hù)時(shí)，熱面層基質(zhì)在高溫下熔化并向冷面層方向遷移，而使磚襯冷面層致密化，熱面層則疏松多孔（一般易發(fā)生于燒成帶的正火點(diǎn)區(qū)域），從而不耐磨刷、沖擊、震動(dòng)和熱疲勞，易于損壞。

　　5 熱震：
　　當(dāng)窯運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；蚋G皮不穩(wěn)定時(shí)，堿性磚易受熱震而損壞。窯皮的突然垮落，致使磚面溫度瞬間驟增（甚至高達(dá)上千度），而使磚內(nèi)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。此外，窯的頻繁開(kāi)停使磚內(nèi)頻繁產(chǎn)生交變熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力一旦超出磚襯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚就突然開(kāi)裂，并沿其結(jié)構(gòu)弱化處不斷加大加深，最后使磚碎裂。窯皮掉落時(shí)帶走處于熱面層的碎磚片，使磚不斷損壞。熱震現(xiàn)象極易發(fā)生在靠近窯尾方向的過(guò)渡帶區(qū)域。

　　6 熱疲勞：
　　窯運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)磚襯沒(méi)入料層下，其表面溫度降低，而當(dāng)磚襯暴露于火焰中，則其表面溫度升高。窯每轉(zhuǎn)一周，磚襯表面溫度升降幅度可達(dá)150℃～230℃，影響深度15mm～20mm。如預(yù)分解窯轉(zhuǎn)速為3r/min，這種周期性溫度升降每月達(dá)130000次之多。這種溫度升降多次重復(fù)導(dǎo)致堿性磚的表面層發(fā)生熱疲勞，加速了磚的剝落損壞。

　　7 擠壓：
　　回轉(zhuǎn)窯運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，窯襯受到壓力、拉力、扭力和剪切等機(jī)械應(yīng)力的綜合作用。其中，窯的轉(zhuǎn)動(dòng)、窯筒體的橢圓度和窯皮垮落，使磚受到動(dòng)力學(xué)負(fù)荷；磚和窯皮的重量及磚自身的熱膨脹，使磚承受靜力學(xué)負(fù)荷。此外，襯磚與窯筒體之間、磚襯與磚襯之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，以及擋料圈和窯體上的焊縫等，均會(huì)使磚襯承受各種機(jī)械應(yīng)力作用。當(dāng)所有這些應(yīng)力之和超過(guò)了磚的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，磚就開(kāi)裂損壞。該現(xiàn)象發(fā)生于預(yù)分解窯整個(gè)窯襯內(nèi)。

　　8 磨損：
　　預(yù)分解窯窯口卸料區(qū)沒(méi)有窯皮保護(hù)，而熟料和大塊窯皮又較硬，會(huì)對(duì)該部位的磚襯，產(chǎn)生較嚴(yán)重的沖擊和磨蝕損壞。[Page]

　　五、降低窯襯消耗的基本措施

　　1 注重襯料的選型和合理匹配
　　新型干法窯特別是大型預(yù)分解窯，使用了熱回收效率在60%以上的高效冷卻機(jī)以及燃燒充分且一次風(fēng)比例較少的多通道噴煤嘴（火力集中，靈活可調(diào)）；且窯頭和窯罩又加強(qiáng)了密閉和隔熱，因此，出窯熟料溫度可高達(dá)1400℃，入窯二次風(fēng)溫可高達(dá)1200℃，從而造成系統(tǒng)內(nèi)過(guò)渡帶、燒成帶、冷卻帶及窯門罩、冷卻機(jī)高溫區(qū)以及燃燒器外側(cè)等部位的工作溫度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)窯。因此：
　　a 燒成帶正火點(diǎn)可使用直接結(jié)合鎂鉻磚、特種鎂磚、鎂鐵尖晶石磚或白云石磚；
　　b 正火點(diǎn)前后兩側(cè)，視設(shè)備、操作和原燃料情況，可采用與正火點(diǎn)相同的磚或普通鎂鉻磚。最近開(kāi)發(fā)的可掛窯皮的硅莫磚也正在向燒成帶的末端發(fā)展；
　　c 過(guò)渡帶則主要使用鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚、富鉻鎂磚或含鋯增韌白云石磚。近年開(kāi)發(fā)的鋁質(zhì)磚---硅莫磚、特別是增加了紅柱石的硅莫紅磚，熱震穩(wěn)定性有了很大提高，在過(guò)渡帶取得了很好的效果，而且不掛窯皮的品種可有效防止后結(jié)圈；
　　d 窯卸料口內(nèi)襯是大型窯窯襯中最薄弱環(huán)節(jié)之一，新窯或規(guī)則的窯上可用碳化硅磚、硅莫磚、硅莫紅磚、尖晶石磚或直接結(jié)合鎂鉻磚。對(duì)窯口溫度較低的窯，可使用熱震穩(wěn)定性優(yōu)良的高鋁磚或磷酸鹽結(jié)合高鋁磚；若窯口變形時(shí)則可用剛玉質(zhì)或鋼纖維增強(qiáng)剛玉質(zhì)澆注料或低水泥型高鋁質(zhì)澆注料。

　　2 把好進(jìn)貨質(zhì)量關(guān)和窯襯施工質(zhì)量關(guān)
　　2.1 耐火材料的重要性不言而喻，性價(jià)效益比差別很大，寧肯多花點(diǎn)錢也一定要買好產(chǎn)品，少停幾次窯就什么錢都有了。好的產(chǎn)品首先要選好供貨廠，看一個(gè)耐火材料生產(chǎn)廠怎么樣，主要應(yīng)關(guān)注能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的三個(gè)條件：
　　a 是否有高純度、高品位的原料；
　　b 是否具有高壓力的成型裝備；
　　c 是否具備高溫度的煅燒條件。
　　2.2 要嚴(yán)格遵守“水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程”中的相關(guān)要求，選購(gòu)耐火材料時(shí)，應(yīng)要求供貨商提供產(chǎn)品質(zhì)量擔(dān)保書(shū)，并應(yīng)取樣送有關(guān)權(quán)威監(jiān)測(cè)部門復(fù)檢；嚴(yán)格進(jìn)廠驗(yàn)貨，以杜絕假冒偽劣產(chǎn)品進(jìn)廠。對(duì)查出的不合格品嚴(yán)禁入庫(kù)，磚庫(kù)內(nèi)不得有任何不合格磚；
　　2.3 由于磚對(duì)窯的生產(chǎn)影響很大，各廠的使用條件不盡相同，對(duì)磚的要求也不會(huì)一樣，所以一般不要輕易的更換供貨商。如果必須更換，對(duì)新開(kāi)發(fā)的供貨商，第一批磚最好試用，而且量不要太大，以免給雙方造成大的損失。對(duì)試用磚，最好不設(shè)預(yù)付款，達(dá)到試用期后一次付清，寧肯磚價(jià)高一些；
　　2.4 對(duì)施工質(zhì)量亦要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，以確保窯襯的耐火性、密封性、隔熱性、整體性、耐久性。重點(diǎn)應(yīng)對(duì)耐火泥的配制、磚縫和膨脹縫處理等一系列技術(shù)問(wèn)題嚴(yán)格把關(guān)。首先，更換窯襯前要編制施工方案，按砌筑要求在窯內(nèi)劃出縱向和橫向控制線；其次，每天召開(kāi)有關(guān)負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)會(huì)，及時(shí)解決施工中出現(xiàn)的問(wèn)題；第三是實(shí)行項(xiàng)目負(fù)責(zé)制，設(shè)立專人跟班監(jiān)督；最后，要求砌筑選用耐火磚不得缺角少棱。
　　2.5 把好出庫(kù)關(guān)，這是大多數(shù)廠容易忽略的問(wèn)題。耐火材料對(duì)保存和搬運(yùn)有嚴(yán)格的要求，各廠的儲(chǔ)運(yùn)條件又參差不齊，在砌筑前必須進(jìn)行嚴(yán)格的再檢驗(yàn)，嚴(yán)防破損、掉角、裂紋、受潮的磚入窯。對(duì)查出的不合格磚，要當(dāng)場(chǎng)銷毀，更不得回庫(kù)存放，以免再次混入窯內(nèi)。

　　3 準(zhǔn)確把握局部挖補(bǔ)與整段更換窯襯的界限
　　兩者界定的一般原則為：掉磚處周圍的厚度不低于新磚的60%，且掉磚周圍磚的實(shí)際使用時(shí)間不長(zhǎng)、未受過(guò)惡劣條件的折騰、結(jié)構(gòu)未發(fā)生裂縫和排列錯(cuò)亂現(xiàn)象，這時(shí)可采用挖補(bǔ)的方法，否則就需要進(jìn)行整段更換。
　　正確的判斷，不僅可以降低窯襯消耗，縮短停窯時(shí)間，而且可提高窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率。需要強(qiáng)調(diào)的是，換轉(zhuǎn)就像切除癌瘤一樣，寧肯過(guò)之不可不及，不要舍不得，以防反復(fù)停窯挖補(bǔ)。

　　4 堅(jiān)持合理的烘窯升溫制度
　　窯襯砌筑好后還須妥善烘烤，烘烤時(shí)升溫不能過(guò)快，以免產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力而導(dǎo)致磚襯開(kāi)裂、剝落。
　　由于耐火磚的品種較多，根據(jù)實(shí)踐及文獻(xiàn)介紹，使用B型磚時(shí)，因磚數(shù)量較多，對(duì)磚襯膨脹的補(bǔ)償量較大，按0.5℃/min～1℃/min區(qū)段內(nèi)的升溫制度烘烤時(shí)，磚襯內(nèi)壓應(yīng)力總是低于磚的強(qiáng)度，非常安全。因此，預(yù)分解窯一般都選擇B型磚作為窯襯。
　　有些廠家更換窯襯后急于投料生產(chǎn)，常采用6～8h的快速烘窯制度，加之缺乏必要的措施來(lái)保護(hù)窯體和窯襯的安全，導(dǎo)致窯體及窯襯不必要的損壞。尤其直接結(jié)合鎂鉻磚對(duì)6～8h的快速烘窯不適應(yīng)，應(yīng)注意。
　　窯襯烘烤必須連續(xù)進(jìn)行，直至完成且要做到“慢升溫，不回頭”。為此烘烤前必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)試車，還要確保供電。此外，停窯時(shí)窯襯的冷卻制度亦對(duì)未更換磚的使用壽命有很大影響，因此停窯不換磚時(shí)必須慢冷以保窯襯安全。對(duì)于大型預(yù)分解窯，在停窯時(shí)可用輔助傳動(dòng)進(jìn)行慢轉(zhuǎn)窯，扣風(fēng)，并在24ｈ后方可打開(kāi)窯門進(jìn)行快速冷卻。
　　值得注意的是，有些新建的水泥廠，由于各種原因在窯砌完磚后遲遲不具備點(diǎn)火投料條件，特別對(duì)濕砌的磚、對(duì)雨季砌的磚，對(duì)燒成帶的堿性磚是非常不利的，最好安排一次針對(duì)窯內(nèi)堿性磚的烘干，一般將窯尾溫度控制在150~200℃烘24h即可，以避免堿性磚的受潮。
　　如果窯內(nèi)濕汽較大，烘窯時(shí)一定要注意定期轉(zhuǎn)窯，以免水汽在窯筒體內(nèi)壁凝結(jié)，沿筒體內(nèi)壁下流對(duì)下部的磚造成浸蝕。這在一些廠時(shí)有發(fā)生，磚的表現(xiàn)為蝕溝現(xiàn)象，即某一角度范圍的磚表現(xiàn)出明顯的損失加重。

　　5 窯皮的粘掛及保護(hù)
　　燒成帶及其兩側(cè)過(guò)渡帶磚襯上窯皮的穩(wěn)定與否，是影響耐火磚襯使用壽命的決定性條件。
　　新磚砌好，按正常升溫制度達(dá)投料溫度后，即可進(jìn)行投料。第一層窯皮的形成就是從物料進(jìn)入燒成帶及前后過(guò)渡帶時(shí)開(kāi)始，必須嚴(yán)格控制熟料結(jié)粒細(xì)小均齊，配料合理；耐火磚熱面層中應(yīng)形成少量熔體（俗稱：出汗），使熟料與磚面牢固地粘結(jié)。粘結(jié)后，磚襯表面層溫度降低，熔體量減少，粘度增大，粘結(jié)層與磚襯面間粘結(jié)力就越大；而熟料繼續(xù)粘到新粘結(jié)的熟料上，使窯皮不斷加厚，直至窯皮過(guò)厚時(shí)，窯皮表面溫度過(guò)高而造成該處熟料中熔體含量過(guò)多且粘度小，熟料不能再相互粘結(jié)為止。
　　第一層窯皮粘掛的質(zhì)量?jī)?yōu)劣對(duì)延長(zhǎng)窯襯壽命有重要的作用。
　　窯皮實(shí)質(zhì)上就是窯料的流量和成分。窯正常運(yùn)行時(shí)，入窯燃料的質(zhì)和量及其燃燒性狀，以及耐火磚在高溫下的性態(tài)等是不斷變化的。因此為了掛好窯皮且保護(hù)好窯皮，必須采取相應(yīng)的保護(hù)措施：
　　a 砌完磚必須進(jìn)行窯內(nèi)清理；投料后應(yīng)嚴(yán)格保證系統(tǒng)溫度及燒成帶溫度，使第一批窯料和該處耐火磚同時(shí)處于良好的掛窯皮狀態(tài)。掛窯皮時(shí)喂料量按正常量的60~80% 投料；
　　b 由于掛好第一層窯皮是非常重要的，確切的說(shuō)，掛好窯皮比掛高質(zhì)量的窯皮更重要，尤其重要的是在初始投料后不得跑黃料。
　　掛窯皮期間按正常的配料方案比較好，不用專門配制生料。有些公司為了掛高質(zhì)量的窯皮，專門配制高KH的窯皮料，實(shí)際上對(duì)一條新投產(chǎn)的窯來(lái)講，由于各種不確定因素很多，很難保證窯況達(dá)到最佳狀態(tài)，高KH容易跑黃料，即使隨后掛上了窯皮，也會(huì)有很多空洞窯皮，好心會(huì)做成壞事；
　　c 開(kāi)窯前要嚴(yán)格檢查燃燒控制系統(tǒng)、噴嘴結(jié)構(gòu)和位置及火焰形狀，并使之保持正常。預(yù)分解窯掛窯皮時(shí)間一般有一天就夠了。

　　6 減少停窯次數(shù)，提高預(yù)分解窯的運(yùn)轉(zhuǎn)率
　　所謂：“機(jī)怕開(kāi)，電怕停，耐火磚最怕開(kāi)開(kāi)停停”。
　　由于頻繁的非計(jì)劃開(kāi)停窯，往往是緊急止料停窯，會(huì)造成襯磚熱面迅速冷卻，收縮過(guò)快，磚內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞應(yīng)力，應(yīng)力隨多次停窯頻繁作用于磚內(nèi)，導(dǎo)致其過(guò)早開(kāi)裂損壞；再次開(kāi)窯時(shí)，磚熱面層往往隨窯皮剝落，還使窯襯磚位扭曲，降低窯襯使用壽命。那么，如何減少開(kāi)停窯次數(shù)呢？
　　6.1 對(duì)生產(chǎn)者來(lái)講：
　　a 首先設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)要穩(wěn)定，這是前提；
　　b 第二煤和料的質(zhì)要穩(wěn)，這是基礎(chǔ)；
　　c 第三煤和料的量要穩(wěn)，這是責(zé)任。
　　6.2對(duì)操作者來(lái)講：
　　“預(yù)打小慢車，防止大變動(dòng)”。關(guān)鍵在一個(gè)預(yù)字，只有預(yù)想預(yù)料預(yù)計(jì)，才能預(yù)見(jiàn)，才能做到預(yù)調(diào)和預(yù)處理；只有預(yù)調(diào)和預(yù)處理，才能防止大波動(dòng)和大事故；只有杜絕大波動(dòng)和大事故，才能防止大變動(dòng)。
　　6.3正確的選擇和使用火咀（燃燒器）：
　　對(duì)水泥廠生產(chǎn)熟料來(lái)講，火咀就是我們手中的槍，能否有一個(gè)好槍、能否把好槍用好直接關(guān)系到戰(zhàn)斗的勝負(fù)。鑒于篇幅所限，這里不展開(kāi)討論，只是強(qiáng)調(diào)一下火咀的重要性，不要企圖在火咀上省錢，哪是要吃虧的。[Page]

　　六、垃圾處理及代用燃料對(duì)水泥窯耐火材料的影響

　　水泥窯用于處理垃圾，在配料合適的情況下，主要是有害成分的帶入，這不但對(duì)燒成工藝和熟料質(zhì)量形成有害影響，對(duì)耐火材料也會(huì)加重剝蝕，這一點(diǎn)要引起足夠的重視。
　　水泥窯采用或部分采用代用燃料，同樣存在上述危害，同時(shí)還影響到火焰的強(qiáng)度、力度和形狀，進(jìn)而影響到窯內(nèi)各帶的分布、影響到熟料質(zhì)量、影響到耐火材料的使用。根據(jù)歐洲一些廠家的使用經(jīng)驗(yàn)，需要注意以下幾點(diǎn)變化，這些變化都對(duì)耐火材料構(gòu)成了傷害：

　　1 帶入的SO^4-離子、CI^-離子、R₂O等有害成分的提高，即影響熟料強(qiáng)度，又會(huì)加重窯尾系統(tǒng)的結(jié)皮堵塞和窯內(nèi)的結(jié)圈現(xiàn)象；

　　2 有害成分的提高會(huì)增大液相量、降低液相粘度，造成窯皮的不穩(wěn)定，窯皮的反復(fù)掛掉導(dǎo)致磚的頻繁熱震，加劇了有害成分對(duì)磚的滲透、被滲透部分的強(qiáng)度下降，最終剝落掉。對(duì)原料中MgO含量高的廠家影響更大；

　　3 代用燃料的燃盡時(shí)間一般較長(zhǎng)，不充分的燃燒會(huì)增加CO，加重結(jié)皮、結(jié)圈、結(jié)蛋和黃心料的產(chǎn)生。燃盡時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致火焰長(zhǎng)、燒成帶變長(zhǎng)。通常燒成帶長(zhǎng)度是窯徑的8倍左右，替代燃料可能使燒成帶加長(zhǎng)到窯徑的9~10倍；

　　4 替代燃料也遵循磨得越細(xì)燃盡時(shí)間越短、著火點(diǎn)越低的規(guī)律。德國(guó)某廠的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)揮發(fā)份在30%左右時(shí)，90um篩余需控制到20%左右；

　　5 不同的代用燃料具有不同的燃燒特性，一般不宜混合使用。混合使用燃燒特性差別大的代用燃料，會(huì)出現(xiàn)幾段窯皮的現(xiàn)象；

　　6 堿性磚比非堿性磚更耐堿浸蝕，也可回避CaO對(duì)非堿性磚內(nèi)AL^-、Si^- 的交代置換。

　　七、天瑞水泥窯的耐火磚配置

　　1 5000t/d線：
　　天瑞水泥的5000t/d線，窯的規(guī)格為∮4.8×72m，冷卻帶、燒成帶、過(guò)渡帶的使用周期基本上達(dá)到一年以上，分解帶能達(dá)到3年以上。
　　具體配磚方案如下：
　　a 冷卻帶：約3m的硅莫紅Ⅰ磚；
　　b 燒成帶：約30m的鎂鐵尖晶石磚；
　　c 過(guò)渡帶：約15m的硅莫紅Ⅰ磚；
　　d 分解帶：約24m的硅莫紅Ⅱ磚、或硅莫磚、或低氣孔莫來(lái)石磚。

　　2 12000t/d線：
　　天瑞水泥的12000t/d線，是目前世界上最大的生產(chǎn)線，窯的規(guī)格為∮6.2×92m ，2009年投產(chǎn)，配磚方案還不太成熟，僅供參考。磚的使用周期除冷卻帶在3~4個(gè)月外，其他部位也只有一年多點(diǎn)。
　　和其他公司的萬(wàn)噸線一樣，耐火磚的薄弱部位在窯口，損壞形式主要是被擠碎。為了解決這一難題，天瑞的12000噸線在設(shè)計(jì)時(shí)，還專門采取了冷卻帶縮徑（∮6.2→∮6.0）措施，企圖靠縮徑過(guò)度段（長(zhǎng)1.76m）來(lái)抵擋后部磚的推力，應(yīng)該說(shuō)有一定效果，但還沒(méi)有徹底解決問(wèn)題。
　　具體配磚方案如下：（從窯頭往后排）
　　0.790m 澆注料；
　　9.360m 大連奧鎂公司的 AL-R2鎂鋁尖晶石磚；
　　24.000m大連奧鎂公司的 AL-ZC鎂鐵尖晶石磚；
　　26.000m大連奧鎂公司的 AL-R2鎂鋁尖晶石磚；
　　31.000m 鄭州華威公司的 抗剝落高鋁磚；
　　0.850m 澆注料。