影响回转窑寿命的主要因素分析

摘要：通过分析影响回转窑寿命的主要因素，对回转窑砌炉及操作工艺技术条件进行了优化配置，大幅度提高了回转窑的使用寿命。

关键词：回转窑，寿命，浇注料，烘炉，温度

前言

回转窑内衬材料技术要求高，筑炉工艺较为严格，实际中普遍存在着浇注料易脱落，内衬寿命较短，大、中、小修频繁，设备运转率较低，生产成本较高的现状。回转窑运行率的高低直接影响煅后焦及后道工序的运行。因此，解决影响回转窑寿命的主要因素，延长回转窑内衬的使用寿命，提高设备运行率，降低生产成本，已成为当务之急。另外回转窑轮带的断裂及筒体的焊缝处开裂等情况也时有发生，影响转窑使用。

笔者根据目前回转窑停产原因的分析，得出以下结论：

1、内衬破损占停窑天数的48%是造成回转窑停产的主要问题。

2、内衬破损的问题是：以氧化铝为主，内含钙盐的内衬浇注料，在高温热场上使用，急冷、急热产生的热应力以及生产时钙盐在高温下与碳质石油焦长期接触使氧化铝被还原出现酥松是造成内衬寿命缩短的主要问题。回转窑内衬主要是耐火浇注料配以粘结剂，混合后在窑内模框中浇注捣筑而成。内衬破损主要表现为风嘴料脱落，以及重质料、轻质料的破损、脱落。

3、轮带断裂、筒体焊缝开裂的一般原因：一般轮带静应力和疲劳失效要有足够的安全系数。断裂事故或者是轮带尺寸不够造成，或者是不适当运行情况及材料缺陷造成，而筒体焊缝开裂主要是因为焊接应力集中造成。

2浇注料的性能

回转窑内衬采用可浇注的耐火材料。整体保温层采用轻质耐火保温浇注料，轻质耐火浇注料具有容重轻、导热系数小、整体性强、气密性好等特点。窑后预热带采用普通粘土质耐火浇注料，窑前缎烧带采用高铝质高温浇注料。粘土质浇注料及高铝质浇注料具有高温强度高，耐剥落性能好，中温强度不下降，耐侵蚀能力强等特点。

在回转窑生产过程中，影响回转窑寿命的另一主要因素就是耐火材料的本身性能及施工、使用过程中的干燥、加热制度。

浇注料一般由耐火骨料、耐火细粉和结合剂构成，浇注料在施工上属于浇注方式，但性能上却非常接近烧成耐火砖，具有优良的性能。它具有节约能源，整体性好，可灵活调整组成，生产效率高等优点，其发展很快。

耐火烧注料的特点：当在单面加热的条件下使用时，根据温度条件及气体介质特性，其结构主要是在使用过程中形成的。

浇注料在干燥加热过程中有剥落和炸裂问题，一般认为这种现象与浇注料硬化体的透气率低有关，较低的透气率，使得干燥时在浇注料的内部产生较大的蒸气压力，当蒸气压力超过浇注料抗张强度时就发生剥落和炸裂。

目前为了解决浇注料的炸裂主要是采用合理的干操加热制度，控制浇注料内部最大蒸气压力值，另外一种方法是在浇注料中加人防炸裂剂，以增大硬化体的透气率，降低浇注料内部最大蒸气压力值。

由于各种浇注料本身的特性，其耐压强度、抗折强度、线性变化、导热系数、使用温度、耐压度、使用加水量等指杯对于使用厂家来说可以认为不变，所以当一种材料选定施工完毕后，解决炸裂的唯一手段就是合理的干燥加热。

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3施工质量

选择优质的内衬材料是延长回转窑寿命的有利措施。但施工质量的好坏也直接影响了内衬的使用寿命。回转窑内衬均为一定配方制作的耐热浇注料砌筑而成。在靠近外层砌筑50mm厚的保温耐火材料，然后在高温缎烧处浇注180mm厚的高温耐火浇注料，在其它部位浇注180mm厚的普通耐火硷，在馄凝土中还埋设有金属固定物，以加强其结构强度。这样不仅施工方便，而且避免内衬脱落，减少维修，延长了回转窑的寿命。

3.1浇注料的施工措施

3.1.1所有的施工前期工作条件完全准备完毕后，将现场校正的模具固定好，开始浇注。浇注时按要求:

(l)将每袋料的正料和辅料(结合剂)完整无缺的倒人机仓内。

(2)干料搅拌2min一3min址，然后将事先称量好的水加人3/4，搅拌过程中由现场技术人员观察其加水程度再确定增添水量。

3.1.2往模具内加料物料，一次铺设到高度(以300mm一500mm为宜)后再进行振捣。

3.1.3振捣时插人点要均匀，切勿急拉拔，严重出现孔洞，振捣时间不宜过长，以免物料发生偏折。

3.1.4对于不能连续浇注而留下接面的，(超过4h)应预先将接面处理成麻面或用工具划成凹痕，待下次浇注时用毛刷沾水刷面再进行浇注。

3.1.5从加水搅拌到振捣完毕，时间不应超过40min，超出时间的物料应废弃不用。

3.2养护与脱模

浇注料施工完后，自然养护48h后拆模，拆模不要碰撞全体，更不能猛击。

4烘窑

在煅烧工段，煅烧窑的启动(烘炉)运行管理、停窑等运行程序是非常重要的，如果大窑启动的好，运行管理也比较好，停窑方式合理，就可以极大的延长煅烧窑的寿命，这样将对保证正常生产，节约维修费用起到很大的作用，如果烘炉，煅烧时不按规程操作，造成局部温度过高，或者温度过高、过低都将影响大窑的寿命。

4.1烘炉目的

烘炉就是把回转窑内新浇筑成的耐火烧筑料的水份逐步驱逐出去，使新的浇筑料经过烧结，力求整台窑成为一个牢固的整体。这种按计划在设定时间内，逐渐升温使回转窑转人正常生产的过程是非常重要的一个过程。

烘炉升温过快，使炉体各部位造成不平衡应力，烘炉后炉体产生变形或较大开裂，如果回转窑烘炉方法恰当，其寿命就比较长。烘炉曲线是根据不同温度区间浇铸料的膨胀特性以及缎烧窑烘炉实际情况而制定的，一方面要考虑浇铸料本身受热后体积膨胀的特点，另一方面要考虑炉体各部位温度均匀上升。烘炉过程包括干操期(养生期)、烘烤期。回转窑在点火烘窑前，要根据内衬更换情况、季节温度、干燥时间长短，进行一定时间养生后再进行烘炉作业。

4.2原料煅烧

4.2.1原料

由于品种多，粒度不均，水分含量大等因素，有时造成下料口易堵料，煅烧带位置变化大，窑头温度不稳定，有时低，对回转窑的生产，带来了严重的影响。针对这一问题，要对各种原料优化组合，进行混合料缎烧实验，根据单独料煅烧时呈现的温度特征，高、低温料混合，优化找出配比，保证了回转窑在稳定的高温热场下持续生产，大幅度提高了回转窑的使用寿命。尽里减小波动，稳定的投料量可以带稳定的生产。

4.2.2煅烧温度

煅烧带的位置和长度对缎烧作业有很重要的意义，因为它与物料的烧损量、窑头的保护和煅烧最高温度有关，煅烧带应处于保证窑头不致烧坏的最近距离(窑头温度不应超过800℃)，煅烧带离窑头过远，将增大物料的烧损量，至煅烧好的物料在进人冷却带过程中也将被氧化。此时助燃的空气从窑头进人后就经过赤热的物料层上部，并使它燃烧，这一区段愈长，物料的烧损就愈大，进人煅烧带的空气就愈缺氧，因而燃烧挥发的热效应就愈小。

煅烧带加长将使物料停留在最高温度的时间延长，对提高煅烧质量有利，但是，煅烧带的加长只是在煅烧事带的全长上都能保持最高温度时才是有益的。

煅烧带温度高，原料煅烧质量越好，但是过高的温度不仅造成原料的氧化损耗增大，而且窑体的耐火烧注料也将遭到破坏。

6轮带断裂、筒体焊缝开裂

一般轮带静应力和疲劳失效要有足够的安全系数。断裂事故或者是轮带尺寸不够造成，或者是不适当运行情况及材料缺陷造成。因此，在设计、制造及使用时，要注意以下几点：1）在修补焊接后要仔细检查；2）运行是否适宜(轮带接触面积及温度)；3）高度铸钢有较低冲击韧性，有高的裂纹敏感性；4）轮带与托轮接触面积仅有宽度的1/3~1/4，产生过高接触应力；5）超过疲劳度循环应力会产生裂纹；6）增大轮带尺寸不一定合理，还会增大成本。

筒体焊缝焊接电流过大会产生应力集中，而电流过小又焊接不透，都会影响焊缝质量。焊缝质量如果有问题，由于回转窑跨距较大，受弯矩大，容易将焊缝拉裂。所以筒体焊缝质量控制非常重要。

焊接设备的不同，焊接工艺也不一样，拿焊接30mm厚钢板为例，用CO2气体保护焊工艺要求分5道进行，经验数据如下表：

电流/A 电压V 速度m/h 气流L/min

1 170～190 23 12 15

2 210～230 27 11 15

3 200～220 26 11 15

4 210～230 27 11 15

5 200～220 26 11 15

埋弧焊分3道就可以完成，焊接数据如下表：

电流/A 电压V 速度mm/min

1 500～550 29～31 300～350

2 550～600 29～32 300～350

3 600～650 32～34 250～300

按以上工艺焊接，回转窑焊缝质量得以保证，提高回转窑的使用寿命。

参考文献：

[1] 韩勇：影响回转窑寿命的主要因素分析，宁夏机械，2005年，第2期。

[2] 朱凤春：回转窑的调整与维护，中国水泥，2010，第1期。

[3] 李仁龙：提高回转窑耐火砖使用寿命的措施，四川水泥，2006，第4期。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。