張 豪

重慶良友窯爐工程有限公司，重慶 400283

長(zhǎng)壽命窯襯的選型與配套方案

張 豪

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耐火磚的設(shè)計(jì)、選型、配套方案，賦予了水泥窯耐火材料先天的性能，具體與耐火磚的高度（即窯襯的厚度）、磚型尺寸、材質(zhì)及對(duì)應(yīng)的使用區(qū)間等幾個(gè)方面有關(guān)。這與材料本身性能、砌筑施工質(zhì)量、工藝操作等因素共同決定了水泥窯耐火材料的使用壽命和效果。

窯襯 選型 配套 使用壽命

0 引言

眾所周知，水泥窯耐火材料的壽命和效果與材料本身性能、砌筑施工質(zhì)量、工藝操作等因素有關(guān)，也與科學(xué)的設(shè)計(jì)、正確的選型、配套分不開。而設(shè)計(jì)選型、配套方案賦予了某臺(tái)水泥窯耐火材料的天性，關(guān)系到先天有無缺陷的大問題，不可忽視。

根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為耐火材料的設(shè)計(jì)、選型、配套主要從耐火磚的高度（即窯襯的厚度）、磚型尺寸、材質(zhì)及對(duì)應(yīng)的使用區(qū)間等幾個(gè)方面著手。本文就此展開論述，僅供參考。

1 耐火磚高度的確定

大部分人認(rèn)為水泥窯磚的使用壽命與窯磚高度成正比，但經(jīng)過我們多年的統(tǒng)計(jì)資料分析，發(fā)現(xiàn)沒有明顯差異，JC/T2196-2013《水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火材料使用規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》）培訓(xùn)教材有專門章節(jié)闡述這個(gè)問題。曾經(jīng)有個(gè)水泥廠要求在他3.5 m窯上使用250 mm高度的磚，經(jīng)過多方說服，最后采用了220 mm的磚，但最終使用壽命沒有明顯差異。

《規(guī)程》推薦了4種厚度，分別為180 mm、200 mm、220 mm、250 mm。推薦選擇方式見表1。

表1 水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火磚高度與窯內(nèi)徑的關(guān)系

針對(duì)西南地區(qū)的特點(diǎn)，結(jié)合水泥廠的使用習(xí)慣和實(shí)際使用效果，經(jīng)過收集整理近10年的檢修用磚和備磚數(shù)據(jù)，在滿足使用功能的前提下，用最少的磚型儲(chǔ)備，滿足最大的市場(chǎng)需求，建議調(diào)整磚型選擇范圍見表2。

表2 適合西南地區(qū)的水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火磚高度與窯內(nèi)徑匹配推薦表

表2 適合西南地區(qū)的水泥回轉(zhuǎn)窯用耐火磚高度與窯內(nèi)徑匹配推薦表

這樣調(diào)整之后，儲(chǔ)備200 mm、220 mm的耐火磚就可以滿足整個(gè)西南地區(qū)90%的窯的需求（西南地區(qū)90%的窯徑都在3.3 m～5.4 m之間），180 mm、250 mm磚型可以不作為常備物資考慮。

2 耐火磚厚度的確定

現(xiàn)在常用的磚型根據(jù)厚度不同主要有VDZ、ISO兩種磚型標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《規(guī)程》推薦VDZ標(biāo)準(zhǔn)主要用于堿性磚，ISO標(biāo)準(zhǔn)主要用于硅鋁質(zhì)耐火磚，這兩種標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過40來年的使用，證明是很好的，是能滿足使用要求的。一般情況下我們就按照《規(guī)程》推薦標(biāo)準(zhǔn)來選擇磚型，但我們也嘗試將VDZ標(biāo)準(zhǔn)用于硅鋁質(zhì)耐火磚（如硅莫磚、抗剝落高鋁磚），也取得了滿意的效果，克服了ISO磚型的部分缺點(diǎn)。對(duì)于VDZ標(biāo)準(zhǔn)因錐角較小而容易掉磚的問題，因某品牌高溫膠泥的推廣而得到了很好的遏制。

但對(duì)于我們來講，能否有比這兩種方案更好的方案呢？在天津院陳友德教授指導(dǎo)下，我們分析VDZ、ISO兩種磚型標(biāo)準(zhǔn)制定的歷史背景和工藝特點(diǎn)，也嘗試使用一種新的磚型標(biāo)準(zhǔn)代替上述兩種標(biāo)準(zhǔn)，目前正在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，效果有待考證。

在這里，筆者將一些思路給大家分享，希望得到大家的幫助。

（1）用VDZ標(biāo)準(zhǔn)等中間尺寸的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合ISO標(biāo)準(zhǔn)π/3的思路，將耐火磚的等中間尺寸調(diào)整為100 π/4，即78.5 mm，因?yàn)槠渲虚g尺寸的厚度與π相關(guān)且窯徑一般都是100 mm的整數(shù)倍，100可以整除4，所以每環(huán)磚的數(shù)量應(yīng)該是整數(shù)塊，理論上講可以不再使用鎖縫磚（實(shí)際砌筑時(shí)會(huì)受磚型尺寸制造誤差、筒體橢圓度等因素的影響而需要使用鎖縫磚，但數(shù)量會(huì)減少），方便砌筑，為減少鎖磚的數(shù)量和磚型創(chuàng)造了條件。

鎖縫磚厚度盡量大于標(biāo)準(zhǔn)磚的厚度，以規(guī)避砌筑規(guī)范中打鎖磚鋼板位置的規(guī)定。

（2）磚型尺寸參數(shù)中盡量避免1 mm以下的數(shù)值，即以mm為單位的整數(shù)，方便記憶和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、工廠管理等。

（3）適當(dāng)增加耐火磚的厚度，將原VDZ標(biāo)準(zhǔn)的厚度71.5 mm增加到78.5 mm，厚度增加了7 mm，增加9.79%，每環(huán)磚的數(shù)量減少了約10%，單塊磚重量?jī)H增加了10%（200 mm的鎂鐵磚重量約為9.20 kg，220 mm的鎂鐵磚重量約為10.12 kg），在保證整個(gè)磚體的彈性降低不多的情況下，將ISO磚的重量降低了很多，工人勞動(dòng)強(qiáng)度會(huì)大幅降低，同時(shí)比VDZ標(biāo)準(zhǔn)增加不多。

（4）可以適用于堿性磚、硅鋁質(zhì)耐火磚磚等水泥窯的所有磚型，可以替代ISO、VDZ兩種系列磚型。

（5）適用范圍為窯徑Ф3.3 m～Ф6.2 m，至于更小的窯和更大的窯，另作考慮。

設(shè)想的一種新磚型的尺寸見表3。

3 材質(zhì)和對(duì)應(yīng)使用區(qū)間的確定

俗話說，好鋼用到刀刃上，對(duì)水泥窯而言不是價(jià)錢貴的磚就適合整窯通用，必須與工況相匹配。

案例：云南某廠 Φ4.3 m窯。

因廠里非計(jì)劃停窯，廠里急需用磚，于是將硅莫紅磚用于了燒成帶（使用前得到耐火磚制造商的承諾，保證壽命不低于10個(gè)月），投料僅12個(gè)小時(shí)不到新?lián)Q的2 m磚就全部燒損，同期換上去相鄰的2 m直接結(jié)合鎂鉻磚沒有任何問題。筆者認(rèn)為，這是材質(zhì)和對(duì)應(yīng)使用區(qū)間存在誤區(qū)。

3.1 材質(zhì)選擇的幾個(gè)原則

（1）必須滿足基本使用功能，同時(shí)盡量減少耐火磚的品種和磚型數(shù)量。

表3 設(shè)想的一種新的磚型標(biāo)準(zhǔn)

（2）壽命盡量能夠匹配，如前窯口澆注料、上下過渡帶、燒成帶壽命能基本匹配，能夠一次檢修最好。

（3）大修周期可控：確保1年1次大修，爭(zhēng)取3年2次大修。

3.2 各部位耐火材料選用經(jīng)驗(yàn)

（1）燒成帶必須使用堿性磚。

燒成帶必須使用堿性磚（不含鎂鋁尖晶石磚），比如直接結(jié)合鎂鉻磚、鎂鐵尖晶石磚、白云石磚等，尤以鎂鐵尖晶石磚、白云石磚為佳，直接結(jié)合鎂鉻磚物美價(jià)廉，但有環(huán)保壓力、壽命偏短的缺點(diǎn)。

目前我們了解到大部分國(guó)產(chǎn)品牌鎂鐵尖晶石磚使用壽命在6～10個(gè)月之間，能達(dá)到12個(gè)月的很少。我公司推薦使用奧鎂廠鎂鐵尖晶石磚，其壽命保證值不低于12個(gè)月，但正常使用壽命可達(dá)18個(gè)月，甚至有約30%能到達(dá)20個(gè)月。

目前奧鎂磚價(jià)格比國(guó)產(chǎn)的高出10%～15%左右，但壽命如果達(dá)到12個(gè)月也最少增加20%壽命，如果能達(dá)到18個(gè)月就增加了50%，性價(jià)比高，就是全款提貨的銷售方式有點(diǎn)讓人難于接受，但如果算上銀行貸款的財(cái)務(wù)費(fèi)用也還是合算的。

（2）上下過渡帶耐火材料的選用。

上下過渡帶選擇比較多，如鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚（限奧鎂產(chǎn)）、硅莫紅磚、AZM1680硅莫磚等，一般鎂鋁尖晶石磚、鎂鐵尖晶石磚導(dǎo)熱系數(shù)大，在二檔輪帶下面筒體溫度會(huì)高，但使用壽命會(huì)比較長(zhǎng)，如果使用品質(zhì)比較好的硅莫紅磚溫度會(huì)降低不少，使用壽命也能達(dá)到18個(gè)月。

（3）安全帶耐火材料的選用。

安全帶（如Ф4.8 m×72 m窯的40 m以后）磚選擇比較簡(jiǎn)單，主要就是考慮資金和壽命，不管用什么磚，只要品質(zhì)是貨真價(jià)實(shí)的都可以用，只是使用壽命有差異，如高強(qiáng)耐堿磚1～2年、抗剝落高鋁磚2～3年、AZM1650硅莫磚3～5年。

4 典型窯型配磚方案推薦

經(jīng)過多年的統(tǒng)計(jì)分析，我們總結(jié)了低成本方案、高性價(jià)比方案、高可靠性方案供業(yè)主選擇，各種方案特點(diǎn)比較見表4，典型窯推薦配置見表5、表6、表7。

表4 低成本方案、高性價(jià)比方案、高可靠性方案特點(diǎn)比較

表5 Φ4 m×60 m回轉(zhuǎn)窯配磚方案推薦

表6 Φ4.3 m×64 m回轉(zhuǎn)窯配磚方案推薦

表7 Φ4.8 m×72 m回轉(zhuǎn)窯配磚方案推薦

5 結(jié)束語

《中庸》開宗明義說，天命之謂性，率性之謂道，修道之謂教?？鬃邮紫戎赋?“先天”是基礎(chǔ)。在眾多的實(shí)踐中，我們不得不承認(rèn)這一點(diǎn)是天經(jīng)地義的。筆者對(duì)水泥窯使用耐火磚的認(rèn)識(shí)也不過如此，必須重視設(shè)計(jì)選型、配套方案，它們賦予了具體某臺(tái)水泥窯耐火材料的天性。

基于此，筆者根據(jù)多年的實(shí)踐，提出了以上建議方案，但不一定放諸四海而皆準(zhǔn)，需要我們根據(jù)各個(gè)工廠自身的原燃材料、工藝配方、窯內(nèi)工藝狀況等各種因數(shù)綜合考慮后進(jìn)行選擇。

當(dāng)然，耐火材料的配置不能解決所有問題，再好的磚也耐不住熊熊的火焰，所以在選擇好配置的條件下，仍然需要對(duì)耐火材料的材質(zhì)、砌筑施工、設(shè)備狀況（如筒體橢圓度、輪帶滑移量等）、工藝操作各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)管控，才可能取得好的使用效果。

2014-11-08）

TQ172.6.22.26;TU54

B

1008-0473(2015)01-0042-05

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.011