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      延長回轉(zhuǎn)窯窯頭耐材壽命技術(shù)改進

      2018-02-05 02:42:51邊洪波焦東明
      新技術(shù)新工藝 2018年1期
      關(guān)鍵詞:耐材窯頭護板

      趙 永,邊洪波,焦東明

      (淄博鐵鷹鋼鐵有限公司,山東 淄博 255000)

      自2004年7月投產(chǎn)以來,淄博鐵鷹鋼鐵有限公司年產(chǎn)60萬t鏈篦機——回轉(zhuǎn)窯球團礦生產(chǎn)線,由于工藝技術(shù)、設(shè)備等原因,回轉(zhuǎn)窯窯頭耐材的使用壽命一直不理想,在近期使用中,回轉(zhuǎn)窯窯頭耐材使用壽命最長僅為6個月,有時還不到4個月,常常會出現(xiàn)耐火材料的開裂,過早損壞,甚至脫落,嚴(yán)重影響了球團礦生產(chǎn)的順利進行。針對上述問題,從回轉(zhuǎn)窯窯頭耐火材料的選擇,窯頭耐材產(chǎn)生裂紋、脫落的原因分析入手,對回轉(zhuǎn)窯窯頭耐材的壽命延長進行了一系列的技術(shù)改進。

      1 窯頭耐火澆注料

      耐火澆注料的質(zhì)量是提高回轉(zhuǎn)窯窯頭耐材使用壽命的基礎(chǔ),表征其質(zhì)量優(yōu)劣的一個最重要指標(biāo)就是耐火度[1](也稱最高使用溫度)。在相同條件下,質(zhì)量好(耐火度高)的澆注料要比質(zhì)量差(耐火度低)的澆注料耐用。通過進行質(zhì)量性能比較,筆者選用了山東魯銘高溫材料科技有限公司生產(chǎn)的棕剛玉-莫來石耐磨澆注料,其質(zhì)量指標(biāo)見表1。在使用最高溫度為l 550 ℃的莫來石澆注料時,其使用壽命僅為3~5個月;改用最高使用溫度為1 780 ℃的棕剛玉-莫來石澆注料時,其使用壽命達到了12個月,是原用耐火澆注料使用壽命的3倍多。

      表1 棕剛玉-莫來石澆注料質(zhì)量指標(biāo)

      2 窯頭耐火澆注料施工質(zhì)量

      窯頭耐火澆注料施工質(zhì)量是保證其使用壽命的一個很重要的環(huán)節(jié),包括料和水的合理配比、錨固鉤材料的合理選用和改進錨固鉤的結(jié)構(gòu)等。

      2.1 料和水的合理配比

      現(xiàn)場施工中水的配比非常關(guān)鍵,在現(xiàn)場澆筑時,應(yīng)使用強制攪拌機將澆注料攪拌1~3 min,待攪拌均勻后,加水進行混濕,加水量按質(zhì)量比(料∶水=100∶(5.0~6.0))即可,混濕1~3 min即可進行振動澆筑施工[2]。

      攪拌耐火材料用水應(yīng)采用潔凈水,其pH值為7~8。攪拌好的耐火澆注料應(yīng)在30 min內(nèi)澆筑完,方可達到材料的最佳性能[3]。

      2.2 錨固鉤材料的合理選用

      為解決窯頭耐火澆注料損壞過快的問題,曾一度出現(xiàn)過鋼纖維耐火澆注料,即在打澆注料時,將碎鋼絲按廠家要求混合在澆注料中一起攪拌,然后灌注。成型脫模后,澆注料中便均勻地分布著碎鋼絲的骨料,以增強耐火澆注料自身的機械強度,這種耐火澆注料即稱為鋼纖維耐火澆注料。但由于這種澆注料對緩解其保護層的損壞作用不明顯,同時給施工帶來不少麻煩,因此近來使用的較少。現(xiàn)在窯頭耐火澆注料多采用耐熱不銹鋼錨固鉤做焊接骨料,此材料考慮了與母材相當(dāng)?shù)哪臀g性能和耐熱性能。

      為了增強耐火澆注料自身的機械強度,本公司回轉(zhuǎn)窯錨固鉤采用的是固溶溫度為920~1 150 ℃、熱處理溫度為850~930 ℃的不銹鋼1Cr18Ni9Ti材質(zhì)。因窯頭圈鐵采用的材質(zhì)為Q235,而不銹鋼1Cr18Ni9Ti錨固鉤與Q235焊接,符合奧氏體與異種鋼對接焊縫的合金含量最好不低于奧氏體側(cè)母材的含量要求,同時焊條型號改為A307,這樣錨固鉤的焊接質(zhì)量得到了進一步優(yōu)化。

      2.3 錨固鉤結(jié)構(gòu)的有效改進

      窯頭錨固鉤原來采用拋光的耐熱不銹鋼制作,直接焊接在窯頭圈鐵上,錨固鉤在耐火材料澆筑完畢投入使用后,受到熱膨脹,由于無膨脹空間,因而影響耐火材料的使用壽命。為此,筆者采用在錨固鉤制作完成后,套上直徑為10 mm的蛇皮管,消除了錨固鉤受熱無膨脹空間的弊端。實踐證明,錨固鉤結(jié)構(gòu)的改進解決了窯頭耐火澆注料損壞過快的問題,對延長其使用壽命也起到了很好的作用。改進后的錨固鉤結(jié)構(gòu)如圖1所示。

      圖1 改進后的錨固鉤結(jié)構(gòu)

      3 機械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕對窯頭耐材的影響

      對回轉(zhuǎn)窯運行實踐的結(jié)果表明,機械應(yīng)力、熱應(yīng)力和化學(xué)侵蝕是造成窯頭耐材損壞的3種基本方式[4]。機械應(yīng)力是由于筒體變形和磚的熱膨脹作用引起;熱應(yīng)力是由于過熱和熱震作用引起;化學(xué)侵蝕是由于熟料硅酸鹽以及堿鹽的侵蝕作用引起。其中,機械應(yīng)力是最為重要的損壞因素[5]。

      為有效降低機械應(yīng)力,筆者曾先后試用過低碳鋼、不銹鋼和鎳鉻鋼等材料制成的窯頭筒體和筒體護板,其組合不少于十余種,但實際的使用效果一直都不佳。造成此現(xiàn)象的主要原因是窯頭筒體受長期高溫焙燒的影響,加上各焊接件在使用過程中受熱變形不均,最終導(dǎo)致窯頭耐材隨著窯頭圈鐵的變形產(chǎn)生了裂紋,時間一長窯頭耐材極易脫落。針對上述問題,采取了如下改進措施。

      1)改進筒體窯頭結(jié)構(gòu)。為保證結(jié)構(gòu)的可靠性,將原來由153個零件組裝的筒體窯頭改為由12件半徑為2 045 mm的護板組成的筒體,并把密封筒改為噴淋水冷卻筒,使筒體降溫;原伸入熱煙室內(nèi)的筒體長度由1 100 mm縮短為550 mm,以減少熱傳導(dǎo)。

      2)加強筒體窯頭護板結(jié)構(gòu)強度。一般的窯頭結(jié)構(gòu)由筒體、護板(見圖2)和澆注料組成,筒體、護板兩者由4顆螺栓聯(lián)接固定在一起形成整體。實踐證明,筒體窯頭變形大、護板螺栓松動是澆注料脫落的重要原因。為了加強筒體窯頭護板結(jié)構(gòu)強度,設(shè)計制作了108件不銹鋼增強錨固鉤,焊接在窯頭護板上,增大了耐材與窯頭鋼構(gòu)件的連接面積和強度。錨固鉤與窯頭鋼構(gòu)件的連接如圖3所示。

      圖2 護板結(jié)構(gòu)

      圖3 錨固鉤與窯頭鋼構(gòu)件的連接

      3)改進窯頭密封效果。在燒結(jié)礦煅燒工藝過程中,窯頭所處位置極為特殊,并且隨窯體快速轉(zhuǎn)動,遭受溫度冷熱更替快速變化的影響,該部位的密封是生產(chǎn)中需要重點關(guān)注及維護的部位。原魚鱗片安裝采用螺栓緊固后,用鋼絲繩拉緊,長時間運轉(zhuǎn)后,受高溫影響,鋼絲繩松動、失效,造成魚鱗片松動,起不到窯頭密封的作用。為保證窯頭密封的效果,對窯頭的魚鱗片進行了改進:魚鱗片增設(shè)環(huán)狀鐵環(huán),并加裝拉簧裝置,如果出現(xiàn)松動,可以調(diào)整拉簧來對鋼絲繩進行拉緊,保證窯頭密封效果。

      4)改進窯頭冷卻效果。設(shè)備長期使用后,其冷卻效率有所降低,為此,在不影響回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)動的前提下,對現(xiàn)有的冷卻風(fēng)支管進行了加長,使冷卻風(fēng)機產(chǎn)出的風(fēng)能夠及時進入冷風(fēng)罩內(nèi),以對窯頭部位進行均勻冷卻,保證窯頭的冷卻效果。

      4 結(jié)語

      經(jīng)過上述全方位優(yōu)化改進后,窯口澆注料使用壽命實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍,非計劃更換情況基本杜絕。耐火材料使用壽命由原來的4~6個月延長到了6~8個月,在降低了備件加工成本的同時,延長了生產(chǎn)設(shè)備的運行時間,使球團礦的產(chǎn)量和質(zhì)量得到了提高。

      [1] 陳春燕. 回轉(zhuǎn)窯耐火磚的砌筑與使用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2014(1):102.

      [2] 張志勇. 回轉(zhuǎn)窯耐火磚的使用和維護經(jīng)驗[J]. 新世紀(jì)水泥導(dǎo)報,2008(2):38-40.

      [3] 顧主德. 特種耐火材料[M]. 3版. 北京:冶金工業(yè)出版社,2012.

      [4] 韓行祿. 不定形耐火材料[M]. 2版. 北京:冶金工業(yè)出版社,2014.

      [5] 杉天清(日). 鋼鐵用耐火材料[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

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