窑用耐火材料损坏的种类和原因

伴随着新型干法生产线数量的增多及近年来水泥工业的技术进步，耐火材料成为水泥工业生产过程中(熟料煅烧)必不可少的大宗消耗材料之一，其直接费用约占熟料生产成本的1%～2%，其间接影响也很大。因此，水泥生产企业人员要更多地了解耐火材料的基本知识，特别是中控操作人员更要认识到生产操作对耐火材料的影响，以便更好地使用耐火材料，同时也可以避免因操作不当而造成耐火材料不必要的损失。下面就生产操作对窑内耐火材料(这里主要指耐火砖)的影响种类和窑内各区域耐火材料的主要损伤情况，以及窑内耐火材料的使用做一个简单介绍，供大家参考。

1 损伤的种类

生产操作对窑内耐火材料的影响大致可以分为以下四种，但实际的影响往往是由几种原因同时存在而造成的。

1.1 剥落

(1)热剥落：点火初期剥落或结皮的附着脱落等急剧的热变化会带来砖的内部热应力，由此而产生的龟裂现象称为热剥落。

(2)机械剥落：由于大窑的影响、接缝铁板的熔化或砖的荷重等机械性应力而产生的龟裂现象称为机械剥落。

(3)构造剥落：由于水泥原料的液相成分、碱性成分或硫磺成分等外来成分的侵入而形成变质层，因为它在膨胀等物理性质上的不同而产生的龟裂现象称为构造剥落。

1.2 熔化损伤

点火初期或结皮的附着脱落时受到的高热负荷以及水泥原料液相成分都会形成低熔点物质，从而使耐火材料产生熔化损伤。通常在烧成区域的镁铬砖或无铬砖多易受到熔化损伤，但生产操作不当也会造成冷却区域或结皮的附着脱落区域尖晶石砖乃至煅烧区域的粘土砖的熔化损伤。

1.3 磨损

指水泥原料给砖的表层造成的损耗。分为在煅烧区域和结皮附着脱落区域产生的机械性磨损以及在烧成区域或冷却区域产生的包括水泥液相成分带来的熔化损伤的高温磨损。煅烧区域使用高铝粘土砖时，由于它在比碱性砖还要低的温度下就会与水泥原料发生反应，生成低熔点生成物，所以有时也会在靠近热负荷较高的结皮附着脱落区一侧造成磨损。

1.4 组织脆化

指由热应力、机械应力以及外来成份的侵蚀而引起的砖的组织破坏带来的脆化现象。热应力多产生于结皮附着脱落区域和烧成区域，是由结皮的附着脱落所引起频繁温度变化带来的;机械应力起因于大窑或结皮的附着脱落乃至砖的荷重。

从材质上看，热膨胀率较高的碱性砖中数镁铬砖，杂质特别多、反复加热带来的线变化率也较高，所以脆化现象尤为明显。尖晶石砖的纯度高、反复加热带来的线变化率较低、耐脆化性很好，所以多适用于结皮附着脱落区域。高铝粘土砖与碱性砖相比，热膨胀率低而且结合强度高，所以不易产生组织脆化。

2 窑内各区域耐火材料的主要损伤情况

2.1 冷却区域

2.1.1 高温磨损

生产操作对冷却区域耐火材料造成的影响有水泥熟料带来的高温磨损。在冷却区域中，由于结皮的附着不稳定，容易被烧结后的水泥熟料磨损，所以一般使用1200℃左右的高温强度较高的尖晶石砖。熟料的温度是1400℃左右，通常不会产生熔化损伤，但操作不当会造成热负荷变大，助长高温磨损的形成。

2.1.2 机械损伤

生产操作对冷却区域耐火材料造成的影响有：大窑带来的机械应力(大窑定芯、大窑力矩、筒体变形等造成的机械应力)、落料口部位砖的固定金属件变形、砖与筒体间的摩擦、砖的荷重所带来的损伤。由于落料口部位的筒体硬性较差，加上筒体容易发生变形和扭曲，所以与砖的固定金属件相邻的砖特别容易受到金属件与筒体之间的摩擦、筒体变形以及金属件变形(咬入)的影响。

2.2 烧成区域

2.2.1 熔化损伤

生产操作对烧成区域耐火材料造成的影响有：点火时或结皮附着脱落时产生的高热负荷以及水泥原料的液相成分造成的熔化损伤。熔化损伤的形态又分为：①结皮的部分附着脱落以积水状熔化损伤;②结皮呈环状熔化时产生的高温磨损造成的滑落状熔化损伤。

2.2.2 硫腐蚀 剥落

生产操作对耐火材料造成的影响有原、燃料中的硫磺对砖造成的硫腐蚀。在烧成区域深处结皮较稳定的区域，还原环境下的硫腐蚀会造成接缝铁板遭到损伤和致密化，而它与结皮膨胀率的不同以及大窑的应力，都会造成机械性剥落。

2.3 结皮附着脱落区域

2.3.1 接缝铁板

生产操作对耐火材料造成的影响中除了有原、燃料中的硫磺对砖造成的硫腐蚀之外，还有接缝铁板的腐蚀带来的机械剥离问题。同样的现象尽管也会在前文中说明过的硫腐蚀带来的接缝铁板腐蚀的情况下出现，但与结皮比较稳定的烧成区域深处相比，由于结皮附着脱落区域的结皮附着脱落频繁，砖本身的热负荷就比较高，因此更容易受到还原环境下的硫腐蚀影响。

为减少接缝铁板的损伤，可以将铁板厚度设为0.2mm以将其影响减少到最小。通过采取这个措施，可以将由铁板熔化损伤带来的机械损伤大大减少。另外，这样还可以减少铁板厚度和结合材料厚度，使施工可以像无灰浆砌砖一样进行，形成一个紧凑的施工整体，这时的膨胀预留量可以减少到每8块砖留一块。

2.3.2 脆化剥离

在结皮附着脱落比较频繁的这个区域，除了热应力和机械应力带来的组织脆化外，还有硫腐蚀带来的组织脆化，它加重了尖晶石砖的组织脆化带来的损伤。