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水泥窑耐火砖表面为什么会有窑皮?

编辑:耐火砖浏览:时间:2018-07-03

  所谓窑皮是指水泥生料在烧成带和过渡带的耐火砖表面上,通过黏附和化合而形成一层具有强度的物料层。窑皮的形成主要取决于窑温和窑料中熔体的含量和黏度。但耐火砖成分、砖内温度梯度、窑的设备和操作情况也对窑皮的形成有很大影响,如耐火砖与窑料相互反应能力很低且耐火砖过于致密,窑皮的形成困难,维护也有困难。

  在窑内烧成带,熟料的烧结温度为13001450°C,而火焰温度高达18002000°C,向 四周发出大量的辐射能。窑料(含煤灰等)中产生熔体,耐火砖表面出现极少数的液相时 (俗称出汗),生料就会在高温状态下发生化学吸附和物理黏附,进而渗入砖内,并与砖内组分相反应,形成窑皮的初始层,这是窑皮的形成阶段。渗入物在不大于1200°C下固化,产生机械锚固,这是窑皮的粘挂固着阶段。随着窑的转动,耐火砖在这一初始窑皮的基础上, 逐渐一层层形成较厚的、较为稳定的窑皮。

  窑皮逐步发展,由于质量而产生的拉应力也不断增长,一旦拉应力过大,或窑运转的规律性不良,或窑体变形过大,特别停窑时间过长,窑皮内的C2S由β型向γ型转化,窑皮就会从衬砖上掉落。

  从上可知窑皮稳定存在的基本条件是:

  (1) 窑料(包括掺入的窑灰和煤灰等)成分适当且与窑温相适应,能形成数量和黏度均适当的熔体。

  (2) 衬砖的成分和结构(主要是砖内气孔分布适当)对窑料有一定适应性,有利于窑料黏附砖面并适度渗入砖内,形成机械锚固使窑皮稳定。

  (3) 窑体规整完好,椭圆度不大,窑运转正常,开停次数少。

  整个燃烧带内只有在正火点部位窑料实际挂窑皮温度高于应有的挂窑皮温度,才是窑皮的稳定带。正火点前后烧成带内的两侧部位,特别是烧成带前后的两侧过渡带内,窑料实际挂窑皮温度低于应有温度,称为窑皮的不稳定带。

  窑皮可以有效抗磨、隔热、阻滞热侵蚀和化学侵蚀。

  烧成带正火点处衬砖始终处于稳定窑皮保护之下,砖面温度往往只有600700°C,所承受的热、机械、化学综合破坏应力很小,可以获得的使用效果。

  窑皮不稳定时,衬砖承受的应力相应地波动,一旦窑皮严重垮落直至露砖,总要附带地撕掉一层与窑皮紧密黏附并在撕裂部位被先期应力严重弱化了结构的热面层,使衬砖严重地剥落受损。在正火点前后烧成带内的两侧部位特别是烧成带前后的两侧过渡带内,都存在衬砖损坏这种典型现象。

  窑皮撕裂砖面层的瞬间,直接裸露于火焰中的新砖面上,温度从600700°C或更低骤升至13001500°C,迅速产生巨大的热膨胀应力,又使这一新的砖面层与砖的本体间易于开裂甚至形成两个砖层的脱离状态,为下一次窑皮垮落撕裂新的砖层创造了前提条件。

  在正常窑皮保护下,碱性砖面温度可由14001450°C降到600700°C,衬砖处于极安全的状态,甚至厚仅23mm的窑皮也可使耐火砖面温度由1450°C降到约1230°C,可见其保护作用极为显著。在窑皮保护下,碱性砖内温度梯度显著地平缓,砖内渗入物层层显著变薄,砖的变质损坏也轻。还能使窑体表面温度降低,有效地保护窑体钢板免于过热变形。

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